JPH07118570B2 - 面発光素子およびその製造方法 - Google Patents
面発光素子およびその製造方法Info
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- JPH07118570B2 JPH07118570B2 JP5014548A JP1454893A JPH07118570B2 JP H07118570 B2 JPH07118570 B2 JP H07118570B2 JP 5014548 A JP5014548 A JP 5014548A JP 1454893 A JP1454893 A JP 1454893A JP H07118570 B2 JPH07118570 B2 JP H07118570B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気抵抗が小さく、発光
効率のよい面発光素子に関する。
効率のよい面発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は面発光素子の一例である従来の垂
直共振器型面発光レーザの断面構造図であり、図６は面
発光レーザのプロセスフロー図である。以下に製法にし
たがって、構造を説明する。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上へ
ｎ型半導体多層反射膜２を形成する。その上にｎ型Ａｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３、ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8
Ａｓ活性層４、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層
５、ｐ型半導体多層反射膜６を順次成長し、面発光レー
ザ基板７を作製する（図６（ａ））。以上の結晶成長
は、例えば分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）等の方法
で行う。
直共振器型面発光レーザの断面構造図であり、図６は面
発光レーザのプロセスフロー図である。以下に製法にし
たがって、構造を説明する。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上へ
ｎ型半導体多層反射膜２を形成する。その上にｎ型Ａｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３、ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8
Ａｓ活性層４、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層
５、ｐ型半導体多層反射膜６を順次成長し、面発光レー
ザ基板７を作製する（図６（ａ））。以上の結晶成長
は、例えば分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）等の方法
で行う。
【０００３】このような垂直共振器型面発光レーザは水
平共振器型レーザと異なり、光の伝播する方向が活性層
に垂直のため、利得を有する領域の長さが活性層の厚さ
となる。そのため光が増幅される領域が短く、レーザ発
振させるのに十分なほど素子内の光を増幅するために
は、半導体多層膜の光学的反射率を高める必要がある。
そのため半導体多層反射膜２と６として、屈折率差の大
きい２種類の物質、例えばＧａＡｓとＡｌＡｓを媒質内
波長の４分の１の厚さで交互に成長させたものが用いら
れる。これらの屈折率差の大きい物質は一般にバンドギ
ャップの差も大きいため、界面のバンドの不連続部分で
ポテンシャル障壁が生じ、キャリヤの走行を阻害するた
め電気抵抗が上昇する。ｐ型半導体中のキャリヤは有効
質量が電子と比べて大きい正孔であるため、電気抵抗の
上昇がｎ型半導体より大きくなる。そこで、素子抵抗を
下げるためには、ｐ型半導体多層反射膜を迂回した横か
らの電流注入が効果的であり、その一例が、栗原等によ
って、エックステンデッドアブストラクツ オブ ザ
１９９２ インターナショナル コンファレンスオン
ソリッド ステイト デバイスィズ アンド マテリア
ルズ ５９８頁〜６００頁（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓ
ｔｒｕｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９２Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉ
ｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ ｐｐ．５９８−６００（１９９２））に報告
されている。
平共振器型レーザと異なり、光の伝播する方向が活性層
に垂直のため、利得を有する領域の長さが活性層の厚さ
となる。そのため光が増幅される領域が短く、レーザ発
振させるのに十分なほど素子内の光を増幅するために
は、半導体多層膜の光学的反射率を高める必要がある。
そのため半導体多層反射膜２と６として、屈折率差の大
きい２種類の物質、例えばＧａＡｓとＡｌＡｓを媒質内
波長の４分の１の厚さで交互に成長させたものが用いら
れる。これらの屈折率差の大きい物質は一般にバンドギ
ャップの差も大きいため、界面のバンドの不連続部分で
ポテンシャル障壁が生じ、キャリヤの走行を阻害するた
め電気抵抗が上昇する。ｐ型半導体中のキャリヤは有効
質量が電子と比べて大きい正孔であるため、電気抵抗の
上昇がｎ型半導体より大きくなる。そこで、素子抵抗を
下げるためには、ｐ型半導体多層反射膜を迂回した横か
らの電流注入が効果的であり、その一例が、栗原等によ
って、エックステンデッドアブストラクツ オブ ザ
１９９２ インターナショナル コンファレンスオン
ソリッド ステイト デバイスィズ アンド マテリア
ルズ ５９８頁〜６００頁（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓ
ｔｒｕｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９２Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉ
ｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ ｐｐ．５９８−６００（１９９２））に報告
されている。
【０００４】そこで上記の基板７を用いて、図６に従っ
て以下のように横から電流注入可能な素子プロセスを行
う。
て以下のように横から電流注入可能な素子プロセスを行
う。
【０００５】まず、面発光レーザ基板７の上部にエッチ
ング用マスクとイオン注入用マスクを兼ねたフォトレジ
スト８を形成し（図６（ｂ））、そのフォトレジスト８
を素子の形状にパターニングする。その後、塩素ガスを
用いた反応性イオンビームエッチング９等の手段でｐ型
半導体多層反射膜をＡｌＡｓ／ＧａＡｓ１−２周期分程
度残してエッチングし、メサ１０を形成する（図６
（ｃ））。また、エッチングと同じマスクを用いて、上
面から基板全体にプロトン１１などの不純物原子を活性
層の深さに注入し高抵抗領域１２を形成する（図６
（ｄ））。その後、メサ上部のフォトレジスト８を剥離
し、ｎ型電極を形成する領域をｎ型半導体多層反射膜２
に達するまでウエットエッチング等の手段でエッチング
し、その底面にｎ型電極１３を形成する（図６
（ｆ））。また、メサの全面を覆うようにｐ型電極１４
を形成する（図６（ｇ））。
ング用マスクとイオン注入用マスクを兼ねたフォトレジ
スト８を形成し（図６（ｂ））、そのフォトレジスト８
を素子の形状にパターニングする。その後、塩素ガスを
用いた反応性イオンビームエッチング９等の手段でｐ型
半導体多層反射膜をＡｌＡｓ／ＧａＡｓ１−２周期分程
度残してエッチングし、メサ１０を形成する（図６
（ｃ））。また、エッチングと同じマスクを用いて、上
面から基板全体にプロトン１１などの不純物原子を活性
層の深さに注入し高抵抗領域１２を形成する（図６
（ｄ））。その後、メサ上部のフォトレジスト８を剥離
し、ｎ型電極を形成する領域をｎ型半導体多層反射膜２
に達するまでウエットエッチング等の手段でエッチング
し、その底面にｎ型電極１３を形成する（図６
（ｆ））。また、メサの全面を覆うようにｐ型電極１４
を形成する（図６（ｇ））。
【０００６】電流１５はｐ型電極１４より、メサ１０の
上部と側面、それからメサの周辺部から流れ込み、イオ
ン注入領域により狭搾され、活性層５に注入される。
上部と側面、それからメサの周辺部から流れ込み、イオ
ン注入領域により狭搾され、活性層５に注入される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した構造の面発光
素子では、メサエッチングとイオン注入のマスクを共通
としているが、イオン注入により電流狭搾を行う場合、
イオンが最終的に留まる深さのみならず、半導体表面も
高抵抗化する。そのため、周辺部の抵抗が増大し、横か
らの電流注入が困難であった。また、このようなイオン
通過領域の抵抗上昇領域を避けて横から電流注入を行う
ために、図７に示すように、イオン注入時のマスクとな
るフォトレジスト８をメサ１０より大きくしてイオン注
入を行う方法も考えられるが、その場合は活性層の電流
狭搾されている領域（図７のｄ2 ）が半導体多層反射膜
が上部に存在する領域（図７のｄ1 ）よりも大きくなる
ためにロスが増大し、発光効率が低下する。
素子では、メサエッチングとイオン注入のマスクを共通
としているが、イオン注入により電流狭搾を行う場合、
イオンが最終的に留まる深さのみならず、半導体表面も
高抵抗化する。そのため、周辺部の抵抗が増大し、横か
らの電流注入が困難であった。また、このようなイオン
通過領域の抵抗上昇領域を避けて横から電流注入を行う
ために、図７に示すように、イオン注入時のマスクとな
るフォトレジスト８をメサ１０より大きくしてイオン注
入を行う方法も考えられるが、その場合は活性層の電流
狭搾されている領域（図７のｄ2 ）が半導体多層反射膜
が上部に存在する領域（図７のｄ1 ）よりも大きくなる
ためにロスが増大し、発光効率が低下する。
【０００８】本発明の目的はかかる課題を解決し、光学
的特性の劣化を招くことなく素子抵抗の低減をはかり、
例えば電力−光変換効率の高い面発光レーザを提供する
ことにある。
的特性の劣化を招くことなく素子抵抗の低減をはかり、
例えば電力−光変換効率の高い面発光レーザを提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の面発光素子は、
選択的にエッチングされた上部半導体多層反射膜と、活
性層を含む中間層と、下部半導体多層反射膜と、前記上
部半導体多層反射膜およびその周囲を覆うように形成さ
れた電極と、前記上部半導体多層反射膜の周辺部に電流
狭搾のため形成された高抵抗領域とを有する面発光素子
において、前記高抵抗領域は、前記上部半導体多層反射
膜がエッチングされた表面では上部半導体多層反射膜よ
りも広い幅を有し、活性層付近の深さでは上部半導体多
層反射膜と同じ幅まで狭められた形状を持つことを特徴
とする。
選択的にエッチングされた上部半導体多層反射膜と、活
性層を含む中間層と、下部半導体多層反射膜と、前記上
部半導体多層反射膜およびその周囲を覆うように形成さ
れた電極と、前記上部半導体多層反射膜の周辺部に電流
狭搾のため形成された高抵抗領域とを有する面発光素子
において、前記高抵抗領域は、前記上部半導体多層反射
膜がエッチングされた表面では上部半導体多層反射膜よ
りも広い幅を有し、活性層付近の深さでは上部半導体多
層反射膜と同じ幅まで狭められた形状を持つことを特徴
とする。
【００１０】また本発明の面発光素子の製造方法は、半
導体基板上に下部半導体多層反射膜、活性層を含む中間
層、上部半導体多層反射膜を順次積層した面発光素子基
板を作製し、 前記上部半導体多層反射膜を選択的にエッ
チングしてメサを形成し、 前記メサ上にイオン注入に耐
性のあるメサより大きなマスクを形成し、 前記マスクを
用いて斜め方向からイオン注入を行って高抵抗領域を形
成する際に、表面部分の高抵抗領域はエッチングにより
残された前記上部半導体多層反射膜より大きく、活性層
付近では上部半導体多層反射膜と同程度の幅にまで狭め
られていることを特徴とする。
導体基板上に下部半導体多層反射膜、活性層を含む中間
層、上部半導体多層反射膜を順次積層した面発光素子基
板を作製し、 前記上部半導体多層反射膜を選択的にエッ
チングしてメサを形成し、 前記メサ上にイオン注入に耐
性のあるメサより大きなマスクを形成し、 前記マスクを
用いて斜め方向からイオン注入を行って高抵抗領域を形
成する際に、表面部分の高抵抗領域はエッチングにより
残された前記上部半導体多層反射膜より大きく、活性層
付近では上部半導体多層反射膜と同程度の幅にまで狭め
られていることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の面型発光素子およびその製造方法によ
れば、メサエッチング用マスクより十分大きいイオン注
入用マスクを用いて斜め上方からイオン注入を行うこと
により、電流注入領域表面はイオン注入時にイオンに直
接曝されることがないため抵抗が増加せず、しかも活性
層においては発光領域のみに効果的に電流を狭搾するこ
とが可能となり、低抵抗，高発光効率の面発光素子の実
現が可能となる。
れば、メサエッチング用マスクより十分大きいイオン注
入用マスクを用いて斜め上方からイオン注入を行うこと
により、電流注入領域表面はイオン注入時にイオンに直
接曝されることがないため抵抗が増加せず、しかも活性
層においては発光領域のみに効果的に電流を狭搾するこ
とが可能となり、低抵抗，高発光効率の面発光素子の実
現が可能となる。
【００１２】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明の一実施例を説明するための
垂直共振器型面発光レーザの断面図であり、図２はその
プロセスフロー図である。
垂直共振器型面発光レーザの断面図であり、図２はその
プロセスフロー図である。
【００１４】この面発光レーザの製作方法を以下に述べ
る。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上へｎ型半導体多層反射膜２
を形成する。その上にｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッ
ド層３，ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ量子井戸活性層４，
ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層５，ｐ型半導体多
層反射膜６を順次成長し、面発光レーザ基板７を作製す
る（図２（ａ））。以上の結晶成長は例えば分子ビーム
エピタキシー（ＭＢＥ）等の方法で行う。
る。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上へｎ型半導体多層反射膜２
を形成する。その上にｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッ
ド層３，ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ量子井戸活性層４，
ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層５，ｐ型半導体多
層反射膜６を順次成長し、面発光レーザ基板７を作製す
る（図２（ａ））。以上の結晶成長は例えば分子ビーム
エピタキシー（ＭＢＥ）等の方法で行う。
【００１５】次に、面発光レーザ基板７の上部にエッチ
ング用マスクとしてフォトレジスト８を形成し、そのフ
ォトレジストを１０μｍ□にパターニングする（図２
（ｂ））。その後、塩素ガスを用いた反応性イオンビー
ムエッチング等の手段でｐ型半導体多層反射膜６をＡｌ
Ａｓ／ＧａＡｓ１−２周期分程度残してエッチングし、
高さ２μｍ程度のメサ１０を形成し、フォトレジスト８
を剥離する（図２（ｃ））。そのときｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ａｓ量子井戸活性層４は、エッチングされた面から
約５０００オングストロームの深さになっている。その
後、全面に粘性の高い埋め込み用フォトレジスト１６を
塗布し、メサを埋め込む（図２（ｄ））。次に酸素を用
いたリアクティブ・イオン・エッチング１７等の方法を
用いて全面にわたってメサの上表面が見えるまでレジス
トのエッチングを行い、メサ１０の頭出しを行う（図２
（ｅ））。その上から全面に、イオン注入に耐性のある
厚膜のネガ型フォトレジスト１８を塗布し（図２
（ｆ））、メサの直上にメサより片側で１０μｍ大きい
正方形のパターンを残すようパターニングし、イオン注
入用マスク１９を形成する。さらに、ポストベークの
後、ポジ型フォトレジスト用現像液を用いて埋め込んだ
レジスト１６を除去する。このようにして、メサの上部
にディスク上のイオン注入マスク１９を乗せた構造が形
成される（図２（ｇ））。
ング用マスクとしてフォトレジスト８を形成し、そのフ
ォトレジストを１０μｍ□にパターニングする（図２
（ｂ））。その後、塩素ガスを用いた反応性イオンビー
ムエッチング等の手段でｐ型半導体多層反射膜６をＡｌ
Ａｓ／ＧａＡｓ１−２周期分程度残してエッチングし、
高さ２μｍ程度のメサ１０を形成し、フォトレジスト８
を剥離する（図２（ｃ））。そのときｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ａｓ量子井戸活性層４は、エッチングされた面から
約５０００オングストロームの深さになっている。その
後、全面に粘性の高い埋め込み用フォトレジスト１６を
塗布し、メサを埋め込む（図２（ｄ））。次に酸素を用
いたリアクティブ・イオン・エッチング１７等の方法を
用いて全面にわたってメサの上表面が見えるまでレジス
トのエッチングを行い、メサ１０の頭出しを行う（図２
（ｅ））。その上から全面に、イオン注入に耐性のある
厚膜のネガ型フォトレジスト１８を塗布し（図２
（ｆ））、メサの直上にメサより片側で１０μｍ大きい
正方形のパターンを残すようパターニングし、イオン注
入用マスク１９を形成する。さらに、ポストベークの
後、ポジ型フォトレジスト用現像液を用いて埋め込んだ
レジスト１６を除去する。このようにして、メサの上部
にディスク上のイオン注入マスク１９を乗せた構造が形
成される（図２（ｇ））。
【００１６】また、メサより大きなマスクを形成する方
法として次に述べる方法もある。
法として次に述べる方法もある。
【００１７】全面にエッチング用マスクを形成する際
に、素子サイズより大きいフォトレジストマスクを形成
し、その後のＣｌ2 ガスを用いたリアクティブ・イオン
ビーム・エッチングの際、上部のｐ型半導体多層反射膜
６を上から６対程度、下に７対程度残すところで、エッ
チングを停止させる。その後、燐酸系等のエッチャント
を用いて残りのｐ型半導体多層反射膜をさらに５対程
度、エッチングする。ウエットエッチングでは等方的に
エッチングが進行するため、素子の断面形状は図３のよ
うにディスク状のマスクを上部に乗せた糸巻状になる。
この上部に残ったマスクがそのままイオン注入のマスク
として用いることができるため非常に簡便な方法で同様
の効果を生じさせることができる。ただしこの方法で
は、上部のマスクのメサより張り出す幅が、後からウエ
ットエッチングされる部分と等しくなるために、任意の
大きさのマスクを形成できないことと、メサの下半分の
側壁が斜めとなるために、そこから流れ込む電流に対す
る抵抗が若干大きくなってしまう等の問題がある。
に、素子サイズより大きいフォトレジストマスクを形成
し、その後のＣｌ2 ガスを用いたリアクティブ・イオン
ビーム・エッチングの際、上部のｐ型半導体多層反射膜
６を上から６対程度、下に７対程度残すところで、エッ
チングを停止させる。その後、燐酸系等のエッチャント
を用いて残りのｐ型半導体多層反射膜をさらに５対程
度、エッチングする。ウエットエッチングでは等方的に
エッチングが進行するため、素子の断面形状は図３のよ
うにディスク状のマスクを上部に乗せた糸巻状になる。
この上部に残ったマスクがそのままイオン注入のマスク
として用いることができるため非常に簡便な方法で同様
の効果を生じさせることができる。ただしこの方法で
は、上部のマスクのメサより張り出す幅が、後からウエ
ットエッチングされる部分と等しくなるために、任意の
大きさのマスクを形成できないことと、メサの下半分の
側壁が斜めとなるために、そこから流れ込む電流に対す
る抵抗が若干大きくなってしまう等の問題がある。
【００１８】以上のような方法でメサより大きいマスク
をもつ構造を形成した後、ウェハの斜め上方からプロト
ンなどの不純物原子を、エネルギー３００ｋｅＶ，ドー
ズ量５×１０14ｃｍ-2，垂直方向からの角度７６度の条
件でウェハを回転させながら、注入する（図２
（ｈ））。この条件では垂直方向に約２μｍの深さにプ
ロトンのピークが生じるが、今は７６度傾斜させている
ため表面から０．５μｍの深さ、すなわち活性層の位置
にプロトンのピークが生じる。その後、下部に光を取り
出すための窓を開けたｎ型電極１３を形成した後（図２
（ｉ））、メサと電流注入領域を覆う大きさのｐ型電極
１４を形成する（図２（ｊ））。
をもつ構造を形成した後、ウェハの斜め上方からプロト
ンなどの不純物原子を、エネルギー３００ｋｅＶ，ドー
ズ量５×１０14ｃｍ-2，垂直方向からの角度７６度の条
件でウェハを回転させながら、注入する（図２
（ｈ））。この条件では垂直方向に約２μｍの深さにプ
ロトンのピークが生じるが、今は７６度傾斜させている
ため表面から０．５μｍの深さ、すなわち活性層の位置
にプロトンのピークが生じる。その後、下部に光を取り
出すための窓を開けたｎ型電極１３を形成した後（図２
（ｉ））、メサと電流注入領域を覆う大きさのｐ型電極
１４を形成する（図２（ｊ））。
【００１９】このようにして、選択的にエッチングされ
た上部半導体多層反射膜６と、活性層を含む中間層３，
４，５と、下部半導体多層反射膜２と、上部半導体多層
反射膜６を覆うように形成された電極１４と、表面では
前記上部半導体多層反射膜よりも広い幅を有し、活性層
の深さでは上部半導体多層反射膜と同じ幅にまで狭めら
れた摺鉢状の形状を持つ、電流狭搾のための高抵抗領域
１２を有する面型発光素子が完成した。
た上部半導体多層反射膜６と、活性層を含む中間層３，
４，５と、下部半導体多層反射膜２と、上部半導体多層
反射膜６を覆うように形成された電極１４と、表面では
前記上部半導体多層反射膜よりも広い幅を有し、活性層
の深さでは上部半導体多層反射膜と同じ幅にまで狭めら
れた摺鉢状の形状を持つ、電流狭搾のための高抵抗領域
１２を有する面型発光素子が完成した。
【００２０】このようにして作製された素子では、電流
は、素子表面ではプロトンにさらされていないコンタク
ト抵抗の小さい領域から流れ込み、活性層の位置では発
光領域の範囲に狭搾されるため、発光効率を損なわずに
素子抵抗を小さくできる。
は、素子表面ではプロトンにさらされていないコンタク
ト抵抗の小さい領域から流れ込み、活性層の位置では発
光領域の範囲に狭搾されるため、発光効率を損なわずに
素子抵抗を小さくできる。
【００２１】ここで図４を参照して、メサの幅をａ、マ
スクサイズをｂ、メサの高さをｗ1、エッチングされた
面からの活性層の深さをｗ2 、エッチング面における高
抵抗領域とメサとの距離をｘ、イオン注入角度をθとす
ると、以下の２式を満たすマスクサイズｂとイオン注入
角度θを用いることで、活性層の深さでの高抵抗領域を
メサ、すなわち半導体多層反射膜の存在する領域と同じ
サイズにして、発光ロスを最小限にすることが可能であ
る。
スクサイズをｂ、メサの高さをｗ1、エッチングされた
面からの活性層の深さをｗ2 、エッチング面における高
抵抗領域とメサとの距離をｘ、イオン注入角度をθとす
ると、以下の２式を満たすマスクサイズｂとイオン注入
角度θを用いることで、活性層の深さでの高抵抗領域を
メサ、すなわち半導体多層反射膜の存在する領域と同じ
サイズにして、発光ロスを最小限にすることが可能であ
る。
【００２２】 ｂ＝［２ｘ（ｗ1 ＋ｗ2 ）／ｗ2 ］＋ａ θ＝ｔａｎ-1（ｗ2 ＋ｘ） このようにして作製した素子の抵抗値は、メサと同じサ
イズのマスクを用いてイオン注入した場合と比較して、
大幅に減少する。また、活性層領域での電流はｐ型半導
体多層反射膜の存在する発光領域のみに狭搾されている
ため、発振しきい電流，外部微分量子効率などの光学特
性は、１段メサ構造と同等か熱の影響がない分それ以上
の良好な特性を示し、低抵抗，高発光効率の素子が完成
する。
イズのマスクを用いてイオン注入した場合と比較して、
大幅に減少する。また、活性層領域での電流はｐ型半導
体多層反射膜の存在する発光領域のみに狭搾されている
ため、発振しきい電流，外部微分量子効率などの光学特
性は、１段メサ構造と同等か熱の影響がない分それ以上
の良好な特性を示し、低抵抗，高発光効率の素子が完成
する。
【００２３】上記実施例において、面発光素子は垂直共
振器型面発光レーザとしたが、これに限らず他の半導体
多層反射膜を有する面発光素子にも本発明は適用でき
る。例えば、ｐｎｐｎ型面発光素子やスイッチング素子
にも適用できる。
振器型面発光レーザとしたが、これに限らず他の半導体
多層反射膜を有する面発光素子にも本発明は適用でき
る。例えば、ｐｎｐｎ型面発光素子やスイッチング素子
にも適用できる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば光
学的特性の劣化を招くことなく素子抵抗の低減をはかる
ことができ、例えば電力−光変換効率の高い面発光レー
ザが得られる。
学的特性の劣化を招くことなく素子抵抗の低減をはかる
ことができ、例えば電力−光変換効率の高い面発光レー
ザが得られる。
【図１】本発明の一実施例を説明するための面発光レー
ザの断面図である。
ザの断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示すためのプロセスフロー
図である。
図である。
【図３】本発明の別の実施例を示すためのプロセスフロ
ー図である。
ー図である。
【図４】マスクサイズとイオン注入の角度の関係を知る
ための面発光レーザの断面図である。
ための面発光レーザの断面図である。
【図５】従来の面発光レーザの断面図である。
【図６】従来のプロセスフロー図である。
【図７】従来の別の例を示すための面発光レーザの断面
図である。
図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型半導体多層反射膜 ３ ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層 ４ ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ量子井戸活性層 ５ ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層 ６ ｐ型半導体多層反射膜 ７ 面発光レーザ基板 ８ フォトレジスト ９ 反応性イオンビームエッチング １０ メサ １１ プロトン １２ 高抵抗領域 １３ ｎ型電極 １４ ｐ型電極 １５ 電流 １６ 埋め込み用フォトレジスト １７ リアクティブ・イオン・エッチング １８ ネガ型フォトレジスト １９ イオン注入用マスク
Claims (4)
- 【請求項１】選択的にエッチングされた上部半導体多層
反射膜と、活性層を含む中間層と、下部半導体多層反射
膜と、前記上部半導体多層反射膜およびその周囲を覆う
ように形成された電極と、前記上部半導体多層反射膜の
周辺部に電流狭搾のため形成された高抵抗領域とを有す
る面発光素子において、 前記高抵抗領域は、前記上部半導体多層反射膜がエッチ
ングされた表面では上部半導体多層反射膜よりも広い幅
を有し、活性層付近の深さでは上部半導体多層反射膜と
同じ幅まで狭められた形状を持つことを特徴とする面発
光素子。 - 【請求項２】前記下部半導体多層反射膜は、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板上に形成されたｎ型半導体多層反射膜であり、 前記中間層は、前記下部半導体多層反射膜上に形成され
たｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層，ｉ−Ｉｎ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓ量子井戸活性層，ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａ
ｓクラッド層であり、 前記上部半導体多層反射膜は、前記中間層上に形成され
たｐ型半導体多層反射膜である、 ことを特徴とする請求項１記載の面発光素子。 - 【請求項３】半導体基板上に下部半導体多層反射膜、活
性層を含む中間層、上部半導体多層反射膜を順次積層し
た面発光素子基板を作製し、 前記上部半導体多層反射膜を選択的にエッチングしてメ
サを形成し、 前記メサ上にイオン注入に耐性のあるメサより大きなマ
スクを形成し、 前記マスクを用いて斜め方向からイオン注入を行って高
抵抗領域を形成する際に、表面部分の高抵抗領域はエッ
チングにより残された前記上部半導体多層反射膜より大
きく、活性層付近では上部半導体多層反射膜と同程度の
幅にまで狭められている ことを特徴とする面発光素子の
製造方法。 - 【請求項４】前記メサの幅をａ、前記マスクのサイズを
ｂ、前記メサの高さをｗ1 、エッチングされた面からの
前記活性層の深さをｗ2 、エッチング面における前記高
抵抗領域と前記メサとの距離をｘ、イオン注入角度をθ
とすると、 ｂ＝［２ｘ（ｗ1 ＋ｗ2 ）／ｗ2 ］＋ａ θ＝ｔａｎ-1（ｗ2 ＋ｘ） の２式を満たすマスクサイズｂとイオン注入角度θを用
いることを特徴とする請求項３記載の面発光素子の製造
方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5014548A JPH07118570B2 (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 面発光素子およびその製造方法 |
| DE69400042T DE69400042T2 (de) | 1993-02-01 | 1994-02-01 | Oberflächenemittierender Laser und dessen Herstellungsverfahren |
| US08/190,242 US5500868A (en) | 1993-02-01 | 1994-02-01 | Vertical-to-surface transmission electro-photonic device with ion implanted current control regions |
| EP94101472A EP0609836B1 (en) | 1993-02-01 | 1994-02-01 | Surface emitting laser and method for fabricating the same |
| US08/475,510 US5637511A (en) | 1993-02-01 | 1995-06-07 | Vertical-to-surface transmission electro-photonic device and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5014548A JPH07118570B2 (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 面発光素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232494A JPH06232494A (ja) | 1994-08-19 |
| JPH07118570B2 true JPH07118570B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=11864210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5014548A Expired - Lifetime JPH07118570B2 (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | 面発光素子およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5500868A (ja) |
| EP (1) | EP0609836B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07118570B2 (ja) |
| DE (1) | DE69400042T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPH08181384A (ja) * | 1994-12-21 | 1996-07-12 | Nec Corp | 面発光レーザ及びその作製方法 |
| WO1997018581A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-22 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Low threshold microcavity light emitter |
| US6370179B1 (en) | 1996-11-12 | 2002-04-09 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Low threshold microcavity light emitter |
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| JP2000012963A (ja) * | 1998-06-23 | 2000-01-14 | Nec Corp | 光半導体装置の製造方法 |
| KR100275532B1 (ko) * | 1998-09-21 | 2001-01-15 | 이계철 | 자동정렬 이온주입 공정을 이용한 고출력 반도체 레이저 제조방법 |
| US6331873B1 (en) | 1998-12-03 | 2001-12-18 | Massachusetts Institute Of Technology | High-precision blooming control structure formation for an image sensor |
| DE19900816C2 (de) * | 1999-01-12 | 2001-04-26 | Siemens Ag | Vertikalresonator-Laserdiode mit optimierter aktiver Fläche, sowie Laserzeiger oder Laserpointer |
| DE19908426C2 (de) * | 1999-02-26 | 2001-03-22 | Siemens Ag | Vertikalresonator-Laserdiode mit einer lichtabsorbierenden Schicht und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| WO2001035506A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-17 | Princeton Lightwave, Inc. | Control of current spreading in semiconductor laser diodes |
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| KR100499128B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2005-07-04 | 삼성전기주식회사 | 전류제한층이 형성된 반도체 레이저 다이오드 및 그제조방법 |
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| WO2024014140A1 (ja) * | 2022-07-14 | 2024-01-18 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法 |
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-
1994
- 1994-02-01 DE DE69400042T patent/DE69400042T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-02-01 US US08/190,242 patent/US5500868A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-02-01 EP EP94101472A patent/EP0609836B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-06-07 US US08/475,510 patent/US5637511A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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