JPH0927650A - 面発光レーザ及びその製造方法 - Google Patents
面発光レーザ及びその製造方法Info
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- JPH0927650A JPH0927650A JP17380195A JP17380195A JPH0927650A JP H0927650 A JPH0927650 A JP H0927650A JP 17380195 A JP17380195 A JP 17380195A JP 17380195 A JP17380195 A JP 17380195A JP H0927650 A JPH0927650 A JP H0927650A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】エッチングプロセスを行うことなく平坦な表面
を有した屈折率導波型の面発光レーザ及びその製造方法
を提供する。 【構成】面発光レーザの作製における、結晶成長の後、
素子周辺に加速されたイオンを注入し成長層深く欠陥５
を形成し、その後欠陥５を通しＨ2Ｏ、ＮＨ3等のＯ又は
Ｎを含む分子を導入し成長層深く酸化あるいは窒化す
る。
を有した屈折率導波型の面発光レーザ及びその製造方法
を提供する。 【構成】面発光レーザの作製における、結晶成長の後、
素子周辺に加速されたイオンを注入し成長層深く欠陥５
を形成し、その後欠陥５を通しＨ2Ｏ、ＮＨ3等のＯ又は
Ｎを含む分子を導入し成長層深く酸化あるいは窒化す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面発光レーザ及びそ
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、面発光レーザはエッチング、埋め
込み成長、イオン注入法、ＡｌＧａＡｓ水蒸気酸化法に
より電子の注入領域を形成していた。エッチングによっ
て作製される面発光レーザは段差が大きく電極配線等の
プロセスが難しい問題点があった。イオン注入法により
素子分離して作製される面発光レーザは、平坦な表面を
有しプロセスが容易である反面、屈折率導波構造を有し
ていないため光出力時に横モードが多モード化しやすく
動作が不安定であるなどの問題点があった。また、埋め
込み法による面発光レーザは平坦な表面をもつ屈折率導
波構造であるが、エッチングした後に半導体層を再成長
するため界面不純物による素子特性のばらつきや、また
再成長に時間がかかる等の欠点があった。
込み成長、イオン注入法、ＡｌＧａＡｓ水蒸気酸化法に
より電子の注入領域を形成していた。エッチングによっ
て作製される面発光レーザは段差が大きく電極配線等の
プロセスが難しい問題点があった。イオン注入法により
素子分離して作製される面発光レーザは、平坦な表面を
有しプロセスが容易である反面、屈折率導波構造を有し
ていないため光出力時に横モードが多モード化しやすく
動作が不安定であるなどの問題点があった。また、埋め
込み法による面発光レーザは平坦な表面をもつ屈折率導
波構造であるが、エッチングした後に半導体層を再成長
するため界面不純物による素子特性のばらつきや、また
再成長に時間がかかる等の欠点があった。
【０００３】近年、４００℃付近でのＨ2ＯによるＡｌ
ＧａＡｓ膜の酸化を用いた技術が、屈折率が半導体より
も４７％程小さく電気的に絶縁性である均一な多結晶が
得られるため、電子の注入領域の形成のみならず光学的
特徴においても有望視されている。このような技術の対
応としてエッチングにより素子分離した面発光レーザを
水蒸気酸化することにより屈折率導波構造を形成する方
法と、上面の半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲ）の構成部の
Ａｌ組成の高い層をエッチング後に選択的に水蒸気酸化
することにより反射鏡を作製する方法が報告されてい
る。前者では、単にエッチングを行った素子に比べて表
面再結合電流を小さくすることが可能であり、さらに導
波路構造であるため、しきい値電流が低い面発光レーザ
が得られている。後者では、３ペアのＤＢＲで９９％以
上の高反射率が得られ、成長時間が短時間で行えること
などの長所を有している。しかしながら、これらの作製
はエッチングのみによる電流注入型と同じであるため、
段差の影響により作製プロセスが複雑であることに変わ
りはない。
ＧａＡｓ膜の酸化を用いた技術が、屈折率が半導体より
も４７％程小さく電気的に絶縁性である均一な多結晶が
得られるため、電子の注入領域の形成のみならず光学的
特徴においても有望視されている。このような技術の対
応としてエッチングにより素子分離した面発光レーザを
水蒸気酸化することにより屈折率導波構造を形成する方
法と、上面の半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲ）の構成部の
Ａｌ組成の高い層をエッチング後に選択的に水蒸気酸化
することにより反射鏡を作製する方法が報告されてい
る。前者では、単にエッチングを行った素子に比べて表
面再結合電流を小さくすることが可能であり、さらに導
波路構造であるため、しきい値電流が低い面発光レーザ
が得られている。後者では、３ペアのＤＢＲで９９％以
上の高反射率が得られ、成長時間が短時間で行えること
などの長所を有している。しかしながら、これらの作製
はエッチングのみによる電流注入型と同じであるため、
段差の影響により作製プロセスが複雑であることに変わ
りはない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、エッチング
することなく平坦な表面を有し、素子特性のばらつきの
少ない屈折率導波型の面発光レーザをの作製する。さら
に、加えてＡｌを含むＤＢＲのＡｌ組成の高い層まで選
択的に酸化あるいは窒素化を進行させることにより、Ｄ
ＢＲの層数の少ない、つまり成長時間の短縮された面発
光レーザを作製する。
することなく平坦な表面を有し、素子特性のばらつきの
少ない屈折率導波型の面発光レーザをの作製する。さら
に、加えてＡｌを含むＤＢＲのＡｌ組成の高い層まで選
択的に酸化あるいは窒素化を進行させることにより、Ｄ
ＢＲの層数の少ない、つまり成長時間の短縮された面発
光レーザを作製する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１では、
成長層に形成された欠陥を通しＨ2ＯあるいはＮＨ3等の
Ｏ又はＮを含む分子を導入して成長層深く酸化層又は窒
化層を形成してなる。
成長層に形成された欠陥を通しＨ2ＯあるいはＮＨ3等の
Ｏ又はＮを含む分子を導入して成長層深く酸化層又は窒
化層を形成してなる。
【０００６】また請求項２では、面発光レーザの作製に
おける、結晶成長の後、素子周辺に加速されたイオンを
注入し成長層深く欠陥を形成する工程と、その後Ｈ
2Ｏ、ＮＨ3等のＯ又はＮを含む分子を導入し成長層深く
酸化あるいは窒化工程とを有する。また請求項３では、
請求項２において更に酸化又は窒化を進行させてＡｌ組
成の高い成長層を選択的に酸化又は窒化し反射鏡等を形
成する工程を含む。
おける、結晶成長の後、素子周辺に加速されたイオンを
注入し成長層深く欠陥を形成する工程と、その後Ｈ
2Ｏ、ＮＨ3等のＯ又はＮを含む分子を導入し成長層深く
酸化あるいは窒化工程とを有する。また請求項３では、
請求項２において更に酸化又は窒化を進行させてＡｌ組
成の高い成長層を選択的に酸化又は窒化し反射鏡等を形
成する工程を含む。
【０００７】本発明によれば、エッチングをすることの
ないため、平坦な表面を有し、かつ素子特性のばらつき
の少ない面発光レーザが作製可能となり、さらに、酸化
物又は窒化物と半導体の屈折差を利用した屈折率導波型
の面発光レーザの作製が可能となる。また、Ａｌを含む
半導体層をさらに横方向に選択的に坂又は窒素化するこ
とにより、酸化層又は窒化層をＤＢＲの構成層の一部に
利用することが可能である。その結果、面発光レーザの
成長時間を従来の構造よりも短時間で行える長所がもた
らされる。
ないため、平坦な表面を有し、かつ素子特性のばらつき
の少ない面発光レーザが作製可能となり、さらに、酸化
物又は窒化物と半導体の屈折差を利用した屈折率導波型
の面発光レーザの作製が可能となる。また、Ａｌを含む
半導体層をさらに横方向に選択的に坂又は窒素化するこ
とにより、酸化層又は窒化層をＤＢＲの構成層の一部に
利用することが可能である。その結果、面発光レーザの
成長時間を従来の構造よりも短時間で行える長所がもた
らされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第一の実施の形態
を説明する図である。本実施の形態はＧａＡｓ基板１を
用い、λ＝０．８５μｍの発振波長に対して光学長λ／
４のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層と同じく光学長λ／４
のｎ型ＡｌＡｓ層をペアとする繰り返し多層膜からなる
第一の反射層２、６層のＧａＡｓ量子井戸とＡｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ障壁層からなる活性層を含む光学波長ｍλの
スペーサ層３、光学長λ／４のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａ
ｓ層と同じく光学長λ／４のｐ型ＡｌＡｓ層をペアとす
る繰り返し多層膜からなる第二の反射層４を成長する。
素子径１０μｍ、間隔が２５０μｍとなるようにＳｉＯ
2層上にレジストを重ねたマスクを面発光レーザ上に形
成する。
を説明する図である。本実施の形態はＧａＡｓ基板１を
用い、λ＝０．８５μｍの発振波長に対して光学長λ／
４のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層と同じく光学長λ／４
のｎ型ＡｌＡｓ層をペアとする繰り返し多層膜からなる
第一の反射層２、６層のＧａＡｓ量子井戸とＡｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ障壁層からなる活性層を含む光学波長ｍλの
スペーサ層３、光学長λ／４のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａ
ｓ層と同じく光学長λ／４のｐ型ＡｌＡｓ層をペアとす
る繰り返し多層膜からなる第二の反射層４を成長する。
素子径１０μｍ、間隔が２５０μｍとなるようにＳｉＯ
2層上にレジストを重ねたマスクを面発光レーザ上に形
成する。
【０００９】引き続き、加速電圧５０ｋｅＶかつドーズ
２×１０15ｃｍ-3（１回目）、加速電圧２００ｋｅＶか
つドーズ２×１０15ｃｍ-3（２回目）、加速電圧４００
ｋｅＶかつドーズ２×１０15ｃｍ-3（３回目）の条件で
合計３回水素イオン注入を行いイオン注入領域５を形成
する。
２×１０15ｃｍ-3（１回目）、加速電圧２００ｋｅＶか
つドーズ２×１０15ｃｍ-3（２回目）、加速電圧４００
ｋｅＶかつドーズ２×１０15ｃｍ-3（３回目）の条件で
合計３回水素イオン注入を行いイオン注入領域５を形成
する。
【００１０】その後レジスト層をアセトン、ＳｉＯ2層
を希釈弗酸等で除去し、窒素雰囲気中水蒸気を４００℃
３０分吹き付けることによりイオン注入により形成した
欠陥領域５の酸化を行う。
を希釈弗酸等で除去し、窒素雰囲気中水蒸気を４００℃
３０分吹き付けることによりイオン注入により形成した
欠陥領域５の酸化を行う。
【００１１】その後、ＳｉＯ2層６を形成し、光出力部
分を希釈弗酸で除去した後、ｐ電極７としてＡｕＺｎＮ
ｉ、ｎ電極８としてＡｕＧｅＮｉを形成する。
分を希釈弗酸で除去した後、ｐ電極７としてＡｕＺｎＮ
ｉ、ｎ電極８としてＡｕＧｅＮｉを形成する。
【００１２】このようにして作製された面発光レーザの
チップの特性を調べた。面発光レーザに対して電流を注
入し、Ｉ−Ｌ特性を調べた。しきい値電流１０μＡにお
いて、Ｉ−Ｌ曲線は立ち上がり、０．８５μｍの発振波
長でレーザ発振を確認した。横モードは光出力が２ｍＷ
までシングルモードであることを確認した。
チップの特性を調べた。面発光レーザに対して電流を注
入し、Ｉ−Ｌ特性を調べた。しきい値電流１０μＡにお
いて、Ｉ−Ｌ曲線は立ち上がり、０．８５μｍの発振波
長でレーザ発振を確認した。横モードは光出力が２ｍＷ
までシングルモードであることを確認した。
【００１３】図２は、本発明の第二の実施形態を説明す
る図で、(a)は断面図、(b)平面図である。本実施形態は
ｎ型ＧａＡｓ基板２１を用い、λ＝０．８５μｍの発振
波長に対して光学長λ／４のｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ
層と同じく光学長λ／４のＡｌＡｓ層の５ペアの層から
なる第一の反射層２２、ＧａＡｓ量子井戸６層とＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ障壁層からなる活性層を含む光学波長ｍ
λ／４のスペーサ層２３、Ａｌ0.95Ｇａ0.05Ａｓ電流狭
窄層２４、光学長λ／４のｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層
と同じく光学長λ／４のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層の２２ペ
アからなる第二の反射層２５を成長する。
る図で、(a)は断面図、(b)平面図である。本実施形態は
ｎ型ＧａＡｓ基板２１を用い、λ＝０．８５μｍの発振
波長に対して光学長λ／４のｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ
層と同じく光学長λ／４のＡｌＡｓ層の５ペアの層から
なる第一の反射層２２、ＧａＡｓ量子井戸６層とＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ障壁層からなる活性層を含む光学波長ｍ
λ／４のスペーサ層２３、Ａｌ0.95Ｇａ0.05Ａｓ電流狭
窄層２４、光学長λ／４のｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層
と同じく光学長λ／４のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層の２２ペ
アからなる第二の反射層２５を成長する。
【００１４】３００×１５００μｍ2のバー状のイオン
注入部をＳｉＯ2層上に重ねたレジストよりなるマスク
により形成し、引き続き、加速電圧１００ｋｅＶ、ドー
ズ１×１０16ｃｍ-3、加速電圧３００ｋｅＶ、ドーズ１
×１０16ｃｍ-3、加速電圧７００ｋｅＶ、ドーズ１×１
０16ｃｍ-3で３回Ｈ+イオン注入を行いイオン注入領域
２６を形成する。アセトンでレジストを剥離後同様に素
子径１０μｍ、間隔が２５０μｍとなるようにＳｉＯ2
層上に重ねたレジストよりなるマスクを面発光レーザ上
に形成し加速電圧５０ｋｅＶ、ドーズ２×１０15ｃ
ｍ-3、加速電圧２００ｋｅＶ、ドーズ２×１０15ｃ
ｍ-3、加速電圧４００ｋｅＶ、ドーズ２×１０15ｃｍ-3
で３回Ｈ+イオン注入を行いイオン注入領域２７を面発
光レーザ周辺に形成する。
注入部をＳｉＯ2層上に重ねたレジストよりなるマスク
により形成し、引き続き、加速電圧１００ｋｅＶ、ドー
ズ１×１０16ｃｍ-3、加速電圧３００ｋｅＶ、ドーズ１
×１０16ｃｍ-3、加速電圧７００ｋｅＶ、ドーズ１×１
０16ｃｍ-3で３回Ｈ+イオン注入を行いイオン注入領域
２６を形成する。アセトンでレジストを剥離後同様に素
子径１０μｍ、間隔が２５０μｍとなるようにＳｉＯ2
層上に重ねたレジストよりなるマスクを面発光レーザ上
に形成し加速電圧５０ｋｅＶ、ドーズ２×１０15ｃ
ｍ-3、加速電圧２００ｋｅＶ、ドーズ２×１０15ｃ
ｍ-3、加速電圧４００ｋｅＶ、ドーズ２×１０15ｃｍ-3
で３回Ｈ+イオン注入を行いイオン注入領域２７を面発
光レーザ周辺に形成する。
【００１５】その後、レジストをアセトン、ＳｉＯ2膜
を弗酸等で除去し、窒素雰囲気中水蒸気を４００℃２時
間吹き付けることによりイオン注入領域及び反射鏡の一
部の酸化２８を行う。Ａｌ組成の最も多い下側ＤＢＲ２
２中のＡｌＡｓ層は６００μｍと広い領域に横方向に酸
化が進行し酸化膜と半導体からなる反射鏡が面発光レー
ザ素子下部に形成される。次にＡｌ組成の多い上側ＤＢ
Ｒ２５中のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層は１μｍ横方向に酸化
され屈折率導波構造が形成される。
を弗酸等で除去し、窒素雰囲気中水蒸気を４００℃２時
間吹き付けることによりイオン注入領域及び反射鏡の一
部の酸化２８を行う。Ａｌ組成の最も多い下側ＤＢＲ２
２中のＡｌＡｓ層は６００μｍと広い領域に横方向に酸
化が進行し酸化膜と半導体からなる反射鏡が面発光レー
ザ素子下部に形成される。次にＡｌ組成の多い上側ＤＢ
Ｒ２５中のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層は１μｍ横方向に酸化
され屈折率導波構造が形成される。
【００１６】その後、ＳｉＯ2コート２９を形成し、光
出力部分を希釈弗酸で除去した後、ｐ電極３０としてＡ
ｕＺｎＮｉ、ｎ電極３１としてＡｕＧｅＮｉを形成す
る。
出力部分を希釈弗酸で除去した後、ｐ電極３０としてＡ
ｕＺｎＮｉ、ｎ電極３１としてＡｕＧｅＮｉを形成す
る。
【００１７】面発光レーザは電圧を加えると電流方向
（二点鎖線方向）に沿って電流が注入され、光出力が得
られる。
（二点鎖線方向）に沿って電流が注入され、光出力が得
られる。
【００１８】このようにして作製された面発光レーザの
チップの特性を調べた。面発光レーザに対して電流を注
入し、Ｉ−Ｌ特性を調べた。実施形態１と同様にしきい
値電流１２μＡにおいて、Ｉ−Ｌ曲線は立ち上がり、
０．８５μｍの発振波長でレーザー発振を確認した。横
モードは光出力が５ｍＷまでシングルモードであること
を確認した。また、酸化の過程を４５０℃４時間の窒素
雰囲気中ＮＨ3による窒化に変えても同様なレーザー発
振を確認した。
チップの特性を調べた。面発光レーザに対して電流を注
入し、Ｉ−Ｌ特性を調べた。実施形態１と同様にしきい
値電流１２μＡにおいて、Ｉ−Ｌ曲線は立ち上がり、
０．８５μｍの発振波長でレーザー発振を確認した。横
モードは光出力が５ｍＷまでシングルモードであること
を確認した。また、酸化の過程を４５０℃４時間の窒素
雰囲気中ＮＨ3による窒化に変えても同様なレーザー発
振を確認した。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エッチングをすることない平坦な表面を有したばらつき
の少ない屈折率導波型の面発光レーザと、さらに成長時
間の比較的少ない面発光レーザの作製が可能である。
エッチングをすることない平坦な表面を有したばらつき
の少ない屈折率導波型の面発光レーザと、さらに成長時
間の比較的少ない面発光レーザの作製が可能である。
【００２０】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１の説明図
【００２２】
【図２】本発明の実施形態２の説明図
【００２３】
１…ｎ−ＧａＡｓ基板、２…ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ
層とｎ−ＡｌＡｓ層との繰り返し多層膜からなる第一の
反射層、３…活性層を含む光学波長ｍλ（λは発振波
長）のスペーサ層、４…ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層と
ｐ−ＡｌＡｓ層との繰り返し多層膜からなる第二の反射
層、５…イオン注入領域、６…ＳｉＯ2コート。
層とｎ−ＡｌＡｓ層との繰り返し多層膜からなる第一の
反射層、３…活性層を含む光学波長ｍλ（λは発振波
長）のスペーサ層、４…ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層と
ｐ−ＡｌＡｓ層との繰り返し多層膜からなる第二の反射
層、５…イオン注入領域、６…ＳｉＯ2コート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若月 温 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小濱 剛孝 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 黒川 隆志 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】成長層に形成された欠陥と、該欠陥を通し
Ｈ2Ｏ、ＮＨ3等のＯ又はＮを含む分子を導入して成長層
に形成された酸化部又は窒化部とを有する、 ことを特徴とする面発光レーザ。 - 【請求項２】面発光レーザの作製における、結晶成長の
後、 素子周辺に加速されたイオンを注入し成長層深く欠陥を
形成する工程と、 その後Ｈ2Ｏ、ＮＨ3等のＯ又はＮを含む分子を導入し成
長層深く酸化又は窒化する工程とを有する、 ことを特徴とする面発光レーザの製造方法。 - 【請求項３】酸化又は窒化を更に進行させてＡｌ組成の
高い成長層を選択的に酸化又は窒化し反射鏡等を形成す
る工程を含むことを特徴とする請求項２記載の面発光レ
ーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17380195A JPH0927650A (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 面発光レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17380195A JPH0927650A (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 面発光レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927650A true JPH0927650A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=15967416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17380195A Pending JPH0927650A (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 面発光レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0927650A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10223975A (ja) * | 1997-02-12 | 1998-08-21 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| WO1999018641A1 (en) * | 1997-10-08 | 1999-04-15 | Seiko Epson Corporation | Surface light emitting laser and method of production thereof |
| JP2002289967A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Rohm Co Ltd | 面発光型半導体レーザおよびその製法 |
| JP2005183912A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-07-07 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび光インターコネクションシステムおよび光通信システムおよび電子写真システムおよび光ディスクシステム |
| JP2007053406A (ja) * | 1997-03-06 | 2007-03-01 | Finisar Corp | 選択的に変化させられる電流閉じ込め層を有するレーザ |
| WO2017018017A1 (ja) * | 2015-07-28 | 2017-02-02 | ソニー株式会社 | 発光素子 |
-
1995
- 1995-07-10 JP JP17380195A patent/JPH0927650A/ja active Pending
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| US6594296B1 (en) | 1997-10-08 | 2003-07-15 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting laser and method of fabrication thereof |
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| CN107851967A (zh) * | 2015-07-28 | 2018-03-27 | 索尼公司 | 发光元件 |
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| CN107851967B (zh) * | 2015-07-28 | 2020-03-03 | 索尼公司 | 发光元件 |
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