JPH0730205A - 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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- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
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Abstract
子抵抗の低減による熱特性の向上および単一横モードの
安定化を図った面発光素子の製造方法及び素子を提供す
る。 【構成】 ウェハ成長後、活性層4を含む中間層の一部
を除去し、その除去部に高抵抗層19を、その上に高濃
度ドープ半導体層18を再成長し、埋め込み構造とす
る。 【効果】 コンタクト抵抗の低減による温度特性の向
上、埋め込み構造による単一横モードの安定化を実現し
た面発光素子の作製が可能になる。これに伴い素子高密
度集積時の素子特性および集積度の向上が図れる。
Description
特性の向上、単一横モードの安定化を実現する面発光素
子およびその製造方法に関する。
処理に応用するためには面方向に素子を二次元に集積化
することが望ましい。こうした素子の高密度集積には個
々の素子の熱特性の向上および単一横モードの安定化が
必要となる。上記の実現のためにこれまで二段メサ形状
に構造することで低抵抗化を図った面発光素子が199
3年発行のフォトニクス・テクノロジー・レターズ(P
hotonics Technology Lette
rs)第5巻 136ページ記載の論文において沼居ら
により報告されているし、また、AlGaAs半導体層
による埋込み構造をとり、それにより電流狭搾、キャリ
ア閉じ込めをin situのドライエッチングプロセ
スを用いて実施した例もある。この文献として1993
年発行のフォトニクス・テクノロジー・レターズ(Ph
otonics Technology Letter
s)第5巻 284ページ記載のケント・ディー・ショ
ケット(Kent D.Choquette)らによる
論文がある。
告においては第一の例では上部の多層反射膜を注入電流
が通過せず上部多層反射膜の抵抗分だけ素子抵抗は低減
されるが、コンタクト抵抗の低減が実現されておらず、
このコンタクト層に高濃度不純物をドーピングするにし
ても同時に共振器内にも高濃度ドープ層が形成されるた
め光吸収が増してしまうなどの不都合が生じるし、加え
て単一横モードの安定化のためには素子サイズの低減が
必要で、それに伴うクリティカルな微細加工が要求され
るといった問題があった。また、第二の例でも素子抵抗
の低減は全く図られておらず、素子の温度特性の改善の
点で問題があった。
光素子自体にダメージを残すことなく、コンタクト抵抗
までも含めた素子抵抗の低減、単一横モードの安定化と
いった高密度集積化に不可欠な要素を実現することを目
的とする。
めに本発明が提供する手段は、半導体基板上に第一の多
層反射膜を形成する工程と、その上に活性層を含む中間
層を形成する工程と、その上に第二の多層反射膜を形成
する工程と、上記で形成された第二の多層反射膜の少な
くとも一部を除去する工程と、その除去後残った半導体
柱を発光部とし、その両脇をコンタクト層として高濃度
ドープした半導体層を再成長することにより形成する工
程と、その後活性層の両脇にプロトン注入により高抵抗
層を形成する工程とを具備する面発光素子の製造方法で
ある。
を形成する工程と、その上に活性層を含む中間層を形成
する工程と、その上に第二の多層反射膜を形成する工程
と、上記で形成された第二の多層反射膜、活性層を含む
中間層の少なくとも一部を除去する工程と、その除去後
残った半導体柱を発光部とし、高抵抗半導体層を活性層
の両脇に結晶成長する工程と、その後斜め入射の分子線
による結晶成長により多層反射膜で構成される上部多層
反射膜部の側面に高濃度ドープした半導体層を形成する
工程とを具備する面発光素子の製造方法である。
れた面発光素子である。
用いる半導体層の形成に再成長の方法を用いるため、誘
電体膜等によるパッシベイションの必要が全くないとい
う利点がある。そのうえ、高濃度ドープ半導体層をコン
タクト層として用いていること、かつ電流注入の経路が
上部多層膜反射鏡部分を迂回しているため素子抵抗の低
減に伴う素子の温度特性の著しい向上が実現できる。ま
た、素子の上部多層膜反射鏡を埋込み構造とすること
で、単一横モードの安定化をも同時に達成することがで
きる。さらに、請求項4の作製方法においては素子に対
するダメージを全く与えない利点がある。
がら詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を説明す
るために示す面発光素子の断面図である。図2はその製
作工程を説明するための図である。まず、n型GaAs
基板1上にn型AlAs層およびn型GaAs層を各々
厚さλ/4n(λは発振波長、nは媒質の屈折率)だけ
形成する。この後上記工程を繰り返し、約20周期程度
積層することによりn型半導体多層膜反射鏡2を形成す
る。次にこのn型半導体多層膜反射鏡2の上にn型クラ
ッド層3としてn型Alx Ga1 - x As(x=0.3
〜0.7)層を約50nm〜1μm形成する。このn型
クラッド層3の上に活性層4としてIny Ga1 - y A
s(y=0.05〜0.5)を約10nm〜30nmの
厚さだけ形成する。この活性層4の上にp型クラッド層
5としてp型Alz Ga1 - zAs(z=0.3〜0.
7)層を約50nm〜1μm形成する。このp型クラッ
ド層5の上にp型AlAsとp型GaAs層をn型半導
体多層膜反射鏡と同様に各々厚さλ/4n(nは媒質の
屈折率)だけ形成し、この後上記工程を繰り返すことで
約10〜20周期程度を積層する。これによりp型半導
体多層膜反射鏡6を形成する。
エハに例えばSiO2 7をマスクとして図2(b)のよ
うなエッチングを施し、発光部となる半導体柱を残して
p型半導体多層膜反射鏡6の少なくとも一部を除去して
しまう。その除去部に再成長によりコンタクト層として
高濃度ドープした半導体層8をp型半導体多層膜反射鏡
6を図2(c)のように埋め込むように形成する。この
後SiO2 7上に形成された不要な多結晶(ポリ)半導
体層10をバッファードフッ酸を用いたリフトオフによ
り除去する。このリフトオフを効率的に行うためにはエ
ッチングにおいてアンダーカットができるようなエッチ
ング手法を用いることが望ましい。そして最後に活性層
への電流狭搾のためプロトン(例えばH+ )を活性層4
の両脇に注入して、図2(d)のようにプロトン注入領
域9を形成し、本発明による面発光素子を得る。
数が十分に多ければ(例えば20周期以上)、エッチン
グ終了後、p型半導体多層膜反射鏡6の側面をレジスト
剤でマスクしてSiO2 をバッファードフッ酸で除去し
てしまい、その後再成長によるコンタクト層作製の工程
を施してもよい。また、多層膜反射鏡は半導体に限らな
い。
を示す。図4はその製造工程を説明するための図であ
る。初めてのウエハ形成の工程までは上述の図1に基づ
く実施例の場合と同様である。その後、図4(b)のよ
うに例えばSiO2 をマスクとしてエッチングを施し、
p型半導体多層膜反射鏡16および活性層14を含む中
間層の少なくとも一部を除去する。この後、SiO2 除
去後、図4(c)のように活性層の両脇を少なくとも埋
め込むように高抵抗層19として例えばノンドープのA
lGaAsを再成長により形成する。続いて図4(d)
のように高濃度ドープの半導体層18を例えば1×10
2 0 cm- 3 のドーピング濃度のBe−GaAsで形成
する。この際、斜め入射の分子線を用いた結晶成長を行
うことで、p型半導体多層膜反射鏡16までの埋込みを
完全なものとすることができる。
2 の除去する順序は多層膜反射鏡の周期数により自由度
があるし、多層反射鏡は半導体に限らない。また、図4
による製造方法は打ち込みの深さに大きく影響を受け、
プロトンの通過領域を高抵抗領域にしてしまうプロトン
注入の工程を必要としないので、素子とくに高濃度ドー
プ半導体層に与えるダメージおよび深さの制御の必要性
がない点で優れている。さらに、高抵抗層および高濃度
ドープ半導体層を熱伝導係数の高い材料を用いること
で、活性層近傍で発生する熱を効率的に除去できるし、
高密度集積した際の隣接素子間の熱干渉をも防ぐことが
できる点でも優れている。
面発光レーザとしたがこれに限らずpnpn型面発光素
子でも本発明は適用できる。
子抵抗の低減および単一横モードの安定化を実現した面
発光素子を作製することができる。この結果、素子の温
度特性の向上、安定した光出力が実現でき、面発光素子
の高密度二次元集積化が達成される。
断面図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板と、その半導体基板上に形成
された第一の多層反射膜と、この第一の多層反射膜の上
に形成された活性層を含む中間層と、その中間層の上に
形成された第二の多層反射膜と、第二の多層反射膜の少
なくとも一部が除去された開口部と、この開口部で囲ま
れる発光部となる半導体柱と、前記開口部に形成された
高濃度不純物を含むコンタクト層と、前記開口部に少な
くとも活性層に到達するようにプロトン注入された高抵
抗層とを具備することを特徴とする面発光素子。 - 【請求項2】 半導体基板上に第一の多層反射膜を形成
する工程と、その上に活性層を含む中間層を形成する工
程と、その上に第二の多層反射膜を形成する工程と、前
記第二の多層反射膜の少なくとも一部を除去する工程
と、その除去後残った半導体柱を発光部とし、その両脇
をコンタクト層として高濃度ドープした半導体層を再成
長することにより形成する工程と、その後活性層の両脇
にプロトン注入により高抵抗層を形成する工程とを具備
することを特徴とする面発光素子の製造方法。 - 【請求項3】 半導体基板と、その半導体基板上に形成
された第一の多層反射膜と、この第一の多層反射膜の上
に形成された活性層を含む中間層と、その中間層の上に
形成された第二の多層反射膜と、第二の多層反射膜およ
び活性層を含む中間層の少なくとも一部まで除去された
開口部と、この開口部で囲まれる発光部となる半導体柱
と、前記開口部に形成された活性層の周囲に形成された
高抵抗層と、その高抵抗層の上に形成された高濃度不純
物半導体層とを具備することを特徴とする面発光素子。 - 【請求項4】 半導体基板上に第一の多層反射膜を形成
する工程と、その上に活性層を含む中間層を形成する工
程と、その上に第二の多層反射膜を形成する工程と、前
記第二の多層反射膜、活性層を含む中間層の少なくとも
一部を除去する工程と、その除去後残った半導体柱を発
光部とし、高抵抗半導体層を活性層の両脇に結晶成長す
る工程と、その後斜め入射の分子線による結晶成長によ
り多層反射膜で構成される上部多層反射膜部の側面に高
濃度ドープした半導体層を形成する工程とを具備するこ
とを特徴とする面発光素子の製造方法。 - 【請求項5】 第一の多層反射膜また第一の多層反射膜
と中間層の除去過程においてマスクを使用し、高濃度不
純物半導体層形成後、不要なマスク上の多結晶半導体を
リフトオフにより除去することを特徴とする請求項2ま
たは4記載の面発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16909593A JP2546153B2 (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | 面発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP16909593A JP2546153B2 (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | 面発光素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0730205A true JPH0730205A (ja) | 1995-01-31 |
| JP2546153B2 JP2546153B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=15880230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16909593A Expired - Lifetime JP2546153B2 (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | 面発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546153B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007207938A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 面発光半導体レーザ |
| CN111211488A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-29 | 浙江博升光电科技有限公司 | 高对比度光栅垂直腔面发射激光器及制造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61271886A (ja) * | 1985-05-27 | 1986-12-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS63205979A (ja) * | 1987-02-23 | 1988-08-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体発光素子 |
| JPH04275485A (ja) * | 1990-12-19 | 1992-10-01 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 垂直キャビティ半導体レーザ装置 |
-
1993
- 1993-07-08 JP JP16909593A patent/JP2546153B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61271886A (ja) * | 1985-05-27 | 1986-12-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ−ザ装置 |
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| JPH04275485A (ja) * | 1990-12-19 | 1992-10-01 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 垂直キャビティ半導体レーザ装置 |
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| CN111211488A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-29 | 浙江博升光电科技有限公司 | 高对比度光栅垂直腔面发射激光器及制造方法 |
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|---|---|
| JP2546153B2 (ja) | 1996-10-23 |
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