JPH10270790A - 面発光レーザ - Google Patents
面発光レーザInfo
- Publication number
- JPH10270790A JPH10270790A JP7374297A JP7374297A JPH10270790A JP H10270790 A JPH10270790 A JP H10270790A JP 7374297 A JP7374297 A JP 7374297A JP 7374297 A JP7374297 A JP 7374297A JP H10270790 A JPH10270790 A JP H10270790A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor multilayer
- layer
- film
- mesa
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気抵抗を低減した面発光レーザを提供す
る。 【解決手段】 上部半導体多層膜を迂回して電流注入が
可能なように、上部半導体多層膜の一部をエッチングし
て電極を形成する面発光レーザにおいて、電極形成層上
にトレンチを形成して、実質的に電極面積を大きくとる
ことで、コンタクト抵抗を低減する。
る。 【解決手段】 上部半導体多層膜を迂回して電流注入が
可能なように、上部半導体多層膜の一部をエッチングし
て電極を形成する面発光レーザにおいて、電極形成層上
にトレンチを形成して、実質的に電極面積を大きくとる
ことで、コンタクト抵抗を低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は垂直共振器型面発光
レーザに関する。
レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の面発光レーザでは、抵抗の高いｐ
型半導体多層反射膜を迂回してコンタクト層から電流を
注入することが可能で、しかも横方向のシート抵抗は層
の厚さを厚く、通常の５倍の５／４λとすることにより
抵抗を低減することが知られていた。
型半導体多層反射膜を迂回してコンタクト層から電流を
注入することが可能で、しかも横方向のシート抵抗は層
の厚さを厚く、通常の５倍の５／４λとすることにより
抵抗を低減することが知られていた。
【０００３】図４は面発光レーザの１例である従来の垂
直共振器型面発光レーザの断面構造であり、図５はこの
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、媒質内波長をλとしたとき、１／４λの厚さのＧａ
Ａｓ層と１／４λの厚さのＡｌＡｓ層を交互に積層した
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層４、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層５を成
長し、次に、今度はＡｌＡｓ層から始まる１／４λの厚
さのＡｌＡｓ層と１／４λの厚さのＧａＡｓ層を積層し
たｐ型半導体多層反射膜６を順次成長する。その際、素
子の電気抵抗を低減する目的で、ｐ型半導体多層反射膜
を構成するＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層のうち、最下層で最も
活性層に近いＧａＡｓ層の厚さを５／４λと厚く設定
し、後に電極を形成するコンタクト層７とする。以上の
ようにして、面発光レーザ基板１５を作製する。これら
の成長は例えば分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）など
の方法で行う。
直共振器型面発光レーザの断面構造であり、図５はこの
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、媒質内波長をλとしたとき、１／４λの厚さのＧａ
Ａｓ層と１／４λの厚さのＡｌＡｓ層を交互に積層した
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層４、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層５を成
長し、次に、今度はＡｌＡｓ層から始まる１／４λの厚
さのＡｌＡｓ層と１／４λの厚さのＧａＡｓ層を積層し
たｐ型半導体多層反射膜６を順次成長する。その際、素
子の電気抵抗を低減する目的で、ｐ型半導体多層反射膜
を構成するＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層のうち、最下層で最も
活性層に近いＧａＡｓ層の厚さを５／４λと厚く設定
し、後に電極を形成するコンタクト層７とする。以上の
ようにして、面発光レーザ基板１５を作製する。これら
の成長は例えば分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）など
の方法で行う。
【０００４】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、光の伝搬する方向が活性層
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させるために
は、半導体多層反射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、ここではＡｌＡｓとＧａＡｓが
用いられる。これらの屈折率差の大きい物質は一般的に
バンドギャップの差も大きく、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１例が栗原など
によって、アイオーオーシー９６ テクニカル ダイジ
ェスト ＴｕＢ１−２（ＩＯＯＣ ’９６−１ ｔｅｃ
ｈｎｉｃａｌ ｄｉｇｅｓｔ ＴｕＢ１−２）に報告さ
れている。
平共振器型レーザと異なり、光の伝搬する方向が活性層
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させるために
は、半導体多層反射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、ここではＡｌＡｓとＧａＡｓが
用いられる。これらの屈折率差の大きい物質は一般的に
バンドギャップの差も大きく、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１例が栗原など
によって、アイオーオーシー９６ テクニカル ダイジ
ェスト ＴｕＢ１−２（ＩＯＯＣ ’９６−１ ｔｅｃ
ｈｎｉｃａｌ ｄｉｇｅｓｔ ＴｕＢ１−２）に報告さ
れている。
【０００５】そこで上記の基板１５を用いて図５にした
がって以下のように横から電流注入可能な素子プロセス
を行っている。まず、面発光レーザ基板１５の上部にエ
ッチング用マスクとしてフォトレジスト膜を形成し、そ
のフォトレジスト１６をリソグラフィー工程を用いて素
子の形状（６μｍ□）にパターニングする（図５
（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１７（図５（ｂ））などの手段でｐ型半導
体多層反射膜６をコンタクト層７の上面までエッチング
し、メサ２０を形成する（図５（ｃ））。次に同様のフ
ォトリソグラフィー工程を用い、面発光レーザ基板１５
の一部をさらにｎ型半導体多層反射膜２までエッチング
し、エッチングされた底面にＡｕＧｅＮｉなどの金属を
用いてｎ型電極２２を形成し（図５（ｄ））、オーミッ
ク性を得るために、フラッシュアロイなどの熱処理を行
う。さらに、全面にフォトレジストを塗布した後、フォ
トリソグラフィー工程によって、素子上に１０μｍ□程
度の大きさの開口部を形成する。その上にＡｕＺｎ膜を
全面に形成した後、リフトオフ工程により、メサを覆う
形状のｐ型電極２３を形成する（図５（ｅ））。さら
に、電極パッドとイオン注入のマスクを兼ねたメッキパ
ッド２４をｐ型電極２３上と、ｎ型電極２２上に以下の
手法にて形成する。全面にＴｉ／Ａｕ膜２５を形成（図
５（ｆ））した後、メッキされる部分を開口部としたレ
ジストマスク２６をフォトリソグラフィー法にて作製す
る（図５（ｇ））。その際、ｐ型電極部は、さきに作製
したｐ型電極２３と同じ大きさの開口部とし、ｎ型電極
部はイオン注入によるダメージを避けるため、ｎ型電極
形成時にエッチングした溝の大きさよりも片側５μｍ程
度大きい開口部とする。その後、電解メッキによる金メ
ッキを施したメッキパッド２４を形成（図５（ｈ））し
た後、フォトレジストマスク２６を除去し、全面のＴｉ
／Ａｕ膜２５をアルゴンガスなどを用いたドライエッチ
ングまたはイオンミリングでエッチングし、メッキ時の
電極として使用したＴｉ／Ａｕ膜２５を剥離する。メッ
キパッド２４は厚さが厚いので、Ｔｉ／Ａｕ膜２５のエ
ッチング後にセルフアライン的に残る。このようにして
形成したメッキパッド２４をマスクとして、全面にイオ
ン注入２７を行い（図５（ｉ））、電流狭窄のための高
抵抗領域２８を形成する（図５（ｉ））。イオン注入の
条件は、イオン種をプロトン（Ｈ+ ）とし、注入エネル
ギーは１００ｋｅＶ、ドーズ量５×１０14ｃｍ-2とす
る。このイオン注入により、活性層深さの電流狭窄が可
能になる。この注入エネルギー領域では、エネルギーが
比較的小さいため、活性層の深さのみならず最表面まで
高抵抗化してしまうが、ｐ型電極、ｎ型電極はイオン注
入マスクに覆われているので高抵抗化することはない。
最後に基板を鏡面研磨し、必要に応じて裏面に無反射コ
ーティングを行う。
がって以下のように横から電流注入可能な素子プロセス
を行っている。まず、面発光レーザ基板１５の上部にエ
ッチング用マスクとしてフォトレジスト膜を形成し、そ
のフォトレジスト１６をリソグラフィー工程を用いて素
子の形状（６μｍ□）にパターニングする（図５
（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１７（図５（ｂ））などの手段でｐ型半導
体多層反射膜６をコンタクト層７の上面までエッチング
し、メサ２０を形成する（図５（ｃ））。次に同様のフ
ォトリソグラフィー工程を用い、面発光レーザ基板１５
の一部をさらにｎ型半導体多層反射膜２までエッチング
し、エッチングされた底面にＡｕＧｅＮｉなどの金属を
用いてｎ型電極２２を形成し（図５（ｄ））、オーミッ
ク性を得るために、フラッシュアロイなどの熱処理を行
う。さらに、全面にフォトレジストを塗布した後、フォ
トリソグラフィー工程によって、素子上に１０μｍ□程
度の大きさの開口部を形成する。その上にＡｕＺｎ膜を
全面に形成した後、リフトオフ工程により、メサを覆う
形状のｐ型電極２３を形成する（図５（ｅ））。さら
に、電極パッドとイオン注入のマスクを兼ねたメッキパ
ッド２４をｐ型電極２３上と、ｎ型電極２２上に以下の
手法にて形成する。全面にＴｉ／Ａｕ膜２５を形成（図
５（ｆ））した後、メッキされる部分を開口部としたレ
ジストマスク２６をフォトリソグラフィー法にて作製す
る（図５（ｇ））。その際、ｐ型電極部は、さきに作製
したｐ型電極２３と同じ大きさの開口部とし、ｎ型電極
部はイオン注入によるダメージを避けるため、ｎ型電極
形成時にエッチングした溝の大きさよりも片側５μｍ程
度大きい開口部とする。その後、電解メッキによる金メ
ッキを施したメッキパッド２４を形成（図５（ｈ））し
た後、フォトレジストマスク２６を除去し、全面のＴｉ
／Ａｕ膜２５をアルゴンガスなどを用いたドライエッチ
ングまたはイオンミリングでエッチングし、メッキ時の
電極として使用したＴｉ／Ａｕ膜２５を剥離する。メッ
キパッド２４は厚さが厚いので、Ｔｉ／Ａｕ膜２５のエ
ッチング後にセルフアライン的に残る。このようにして
形成したメッキパッド２４をマスクとして、全面にイオ
ン注入２７を行い（図５（ｉ））、電流狭窄のための高
抵抗領域２８を形成する（図５（ｉ））。イオン注入の
条件は、イオン種をプロトン（Ｈ+ ）とし、注入エネル
ギーは１００ｋｅＶ、ドーズ量５×１０14ｃｍ-2とす
る。このイオン注入により、活性層深さの電流狭窄が可
能になる。この注入エネルギー領域では、エネルギーが
比較的小さいため、活性層の深さのみならず最表面まで
高抵抗化してしまうが、ｐ型電極、ｎ型電極はイオン注
入マスクに覆われているので高抵抗化することはない。
最後に基板を鏡面研磨し、必要に応じて裏面に無反射コ
ーティングを行う。
【０００６】電流は、ｐ型電極２３の主としてメサの周
辺部から注入され、表面から活性層の深さまで、イオン
注入により高抵抗領域２８によって狭窄される。
辺部から注入され、表面から活性層の深さまで、イオン
注入により高抵抗領域２８によって狭窄される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したような面発光
レーザでは、抵抗の高いｐ型半導体多層反射膜を迂回し
てコンタクト層から電流を注入することが可能で、しか
も横方向のシート抵抗は層の厚さを通常の５倍の５／４
λとすることにより抵抗低減に寄与していた。しかし、
電流注入はメサ部の抵抗が高いためメサの周辺部から注
入されており、その面積は狭く、それに伴って、電極の
コンタクト抵抗が大きい。電極を大きくして、メサ周辺
部の面積を大きくすればコンタクト抵抗は低減するが、
それに伴って、イオン注入マスクも大きくしなければな
らず、その場合、メサの下部以外に注入される電流量が
相対的に大きくなり、電流ロスが大きくなり発光効率が
低下する。
レーザでは、抵抗の高いｐ型半導体多層反射膜を迂回し
てコンタクト層から電流を注入することが可能で、しか
も横方向のシート抵抗は層の厚さを通常の５倍の５／４
λとすることにより抵抗低減に寄与していた。しかし、
電流注入はメサ部の抵抗が高いためメサの周辺部から注
入されており、その面積は狭く、それに伴って、電極の
コンタクト抵抗が大きい。電極を大きくして、メサ周辺
部の面積を大きくすればコンタクト抵抗は低減するが、
それに伴って、イオン注入マスクも大きくしなければな
らず、その場合、メサの下部以外に注入される電流量が
相対的に大きくなり、電流ロスが大きくなり発光効率が
低下する。
【０００８】しかも、コンタクト層は活性領域に近いの
で、光吸収ロスを抑えるために、ドーピング濃度を低く
抑えており、また、活性層や半導体多層反射膜への劣化
を避けるため、フラッシュアロイなどの熱処理をしない
ので、コンタクト抵抗が大きく、ショットキー性であ
る。以上のような要因から、ｐ型電極部分の抵抗は素子
抵抗の７０％近くを占める。ｐ型電極部の抵抗が大きい
ため印加電圧が上昇して消費電力が増すだけでなく、そ
の部分が活性層に近いために抵抗により熱が発生すると
微分量子効率も低下させるなど、発光効率も低下してい
た。
で、光吸収ロスを抑えるために、ドーピング濃度を低く
抑えており、また、活性層や半導体多層反射膜への劣化
を避けるため、フラッシュアロイなどの熱処理をしない
ので、コンタクト抵抗が大きく、ショットキー性であ
る。以上のような要因から、ｐ型電極部分の抵抗は素子
抵抗の７０％近くを占める。ｐ型電極部の抵抗が大きい
ため印加電圧が上昇して消費電力が増すだけでなく、そ
の部分が活性層に近いために抵抗により熱が発生すると
微分量子効率も低下させるなど、発光効率も低下してい
た。
【０００９】本発明の目的は上述の問題を解決する電気
抵抗の小さい面発光レーザを提供することにある。
抵抗の小さい面発光レーザを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は次のようであ
る。 １．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、電流狭窄のための高抵抗領域
と、上部半導体多層膜を該多層膜の最下層を残してエッ
チングしてメサを形成し、そのメサ全面およびメサの底
部周辺を覆い、かつ、上部半導体多層膜を迂回して電流
注入が可能なように設けられた電極とを有する面発光レ
ーザにおいて、上記メサの底部周辺において該電極が接
触する上部半導体多層膜の最下層であるコンタクト層に
少なくとも１ケのトレンチが形成されていることを特徴
とする面発光レーザ。 ２．下部半導体多層反射膜が、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形
成されたｎ型半導体多層反射膜であり、中間層が前記下
部半導体多層反射膜上に形成されたｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓクラッド層、ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ活性
層、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層であり、上部
半導体多層反射膜が、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、ことを特徴とする上記１に記載
の面発光レーザ。 ３．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、電流狭窄のための高抵抗領域
と、上部半導体多層膜を該多層膜の最下層を残してエッ
チングしてメサを形成し、そのメサ全面およびメサの底
部周辺を覆い、かつ、上部半導体多層膜を迂回して電流
注入が可能なように設けられた電極とを有する面発光レ
ーザの製造方法において、上記メサの底部周辺において
該電極が接触する上部半導体多層膜の最下層であるコン
タクト層に少なくとも１ケのトレンチを形成することを
特徴とする面発光レーザの製造方法。 ４．下部半導体多層反射膜が、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形
成されたｎ型半導体多層反射膜であり、中間層が前記下
部半導体多層反射膜上に形成されたｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓクラッド層、ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ活性
層、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層であり、上部
半導体多層反射膜が、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３に記
載の面発光レーザの製造方法。
る。 １．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、電流狭窄のための高抵抗領域
と、上部半導体多層膜を該多層膜の最下層を残してエッ
チングしてメサを形成し、そのメサ全面およびメサの底
部周辺を覆い、かつ、上部半導体多層膜を迂回して電流
注入が可能なように設けられた電極とを有する面発光レ
ーザにおいて、上記メサの底部周辺において該電極が接
触する上部半導体多層膜の最下層であるコンタクト層に
少なくとも１ケのトレンチが形成されていることを特徴
とする面発光レーザ。 ２．下部半導体多層反射膜が、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形
成されたｎ型半導体多層反射膜であり、中間層が前記下
部半導体多層反射膜上に形成されたｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓクラッド層、ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ活性
層、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層であり、上部
半導体多層反射膜が、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、ことを特徴とする上記１に記載
の面発光レーザ。 ３．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、電流狭窄のための高抵抗領域
と、上部半導体多層膜を該多層膜の最下層を残してエッ
チングしてメサを形成し、そのメサ全面およびメサの底
部周辺を覆い、かつ、上部半導体多層膜を迂回して電流
注入が可能なように設けられた電極とを有する面発光レ
ーザの製造方法において、上記メサの底部周辺において
該電極が接触する上部半導体多層膜の最下層であるコン
タクト層に少なくとも１ケのトレンチを形成することを
特徴とする面発光レーザの製造方法。 ４．下部半導体多層反射膜が、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形
成されたｎ型半導体多層反射膜であり、中間層が前記下
部半導体多層反射膜上に形成されたｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓクラッド層、ｉ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ活性
層、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層であり、上部
半導体多層反射膜が、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３に記
載の面発光レーザの製造方法。
【００１１】本発明の面発光レーザによれば、メサを覆
う電極と接触するコンタクト層部分に溝を形成すること
によって接触面積を溝の側面の面積だけ増大させ、コン
タクト抵抗はその増大した面積分だけ低減される。した
がって素子抵抗が大幅に減少する。このように発光効率
の低下を招かず、素子抵抗を低減させて面発光レーザに
より駆動電圧が低減され、例えばＣＭＯＳレベルで駆動
可能な面発光レーザが得られる。
う電極と接触するコンタクト層部分に溝を形成すること
によって接触面積を溝の側面の面積だけ増大させ、コン
タクト抵抗はその増大した面積分だけ低減される。した
がって素子抵抗が大幅に減少する。このように発光効率
の低下を招かず、素子抵抗を低減させて面発光レーザに
より駆動電圧が低減され、例えばＣＭＯＳレベルで駆動
可能な面発光レーザが得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を次の実施例
によって説明する。
によって説明する。
【００１３】
【実施例】以下に述べる実施例は前記従来技術に述べた
ものと同じ材料および寸法のものに本発明の特徴である
トレンチを設けたものである。したがって以下の図中、
図４および５と同一機能を有する部分の符号（数字）は
同一とした。
ものと同じ材料および寸法のものに本発明の特徴である
トレンチを設けたものである。したがって以下の図中、
図４および５と同一機能を有する部分の符号（数字）は
同一とした。
【００１４】本発明の実施例について図面を参照して説
明する。図１は本素子の電極部分の拡大図であり、図２
は本素子の構造図、図３は本素子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。
明する。図１は本素子の電極部分の拡大図であり、図２
は本素子の構造図、図３は本素子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。
【００１５】ｎ型ＧａＡｓ基板１の上へ、媒質内波長を
λとしたとき、１／４λの厚さのＧａＡｓ層と１／４λ
の厚さのＡｌＡｓ層を交互に積層した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−Ｉｎ0.2Ｇａ0.8 Ａｓ層（活性層）
４、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層５を成長し、
次に、今度はＡｌＡｓ層から始まる１／４λの厚さのＡ
ｌＡｓ層と１／４λの厚さのＧａＡｓ層を積層したｐ型
半導体多層反射膜６を順次成長する。その際、素子の電
気抵抗を低減する目的で、ｐ型半導体多層反射膜を構成
するＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層のうち、最下層で最も活性層
４に近いＧａＡｓ層の厚さを５／４λと厚く設定し、後
に電極を形成するコンタクト層７とする。以上のように
して、面発光レーザ基板１５を作製する。これらの成長
は例えば分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）などの方法
で行う。
λとしたとき、１／４λの厚さのＧａＡｓ層と１／４λ
の厚さのＡｌＡｓ層を交互に積層した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−Ｉｎ0.2Ｇａ0.8 Ａｓ層（活性層）
４、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層５を成長し、
次に、今度はＡｌＡｓ層から始まる１／４λの厚さのＡ
ｌＡｓ層と１／４λの厚さのＧａＡｓ層を積層したｐ型
半導体多層反射膜６を順次成長する。その際、素子の電
気抵抗を低減する目的で、ｐ型半導体多層反射膜を構成
するＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層のうち、最下層で最も活性層
４に近いＧａＡｓ層の厚さを５／４λと厚く設定し、後
に電極を形成するコンタクト層７とする。以上のように
して、面発光レーザ基板１５を作製する。これらの成長
は例えば分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）などの方法
で行う。
【００１６】次に上記の基板１５（図３（ａ））を用い
て図３にしたが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。まず、面発光レーザ基板１５の上
部にエッチング用マスクとしてフォトレジスト膜を形成
し、そのフォトレジスト１６をリソグラフィー工程を用
いて素子の形状（６μｍ□）にパターニングする（図３
（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１７（図３（ｂ））などの手段でｐ型半導
体多層反射膜６をコンタクト層７の上面までエッチング
し、メサ２０を形成する（図３（ｃ））。次に同様のフ
ォトリソグラフィー工程を用い、面発光レーザ基板１５
の一部をさらにｎ型半導体多層反射膜２までエッチング
し、エッチングされた底面にＡｕＧｅＮｉなどの金属を
用いてｎ型電極２２を形成し（図３（ｄ））、オーミッ
ク性を得るために、フラッシュアロイなどの熱処理を行
う。
て図３にしたが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。まず、面発光レーザ基板１５の上
部にエッチング用マスクとしてフォトレジスト膜を形成
し、そのフォトレジスト１６をリソグラフィー工程を用
いて素子の形状（６μｍ□）にパターニングする（図３
（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１７（図３（ｂ））などの手段でｐ型半導
体多層反射膜６をコンタクト層７の上面までエッチング
し、メサ２０を形成する（図３（ｃ））。次に同様のフ
ォトリソグラフィー工程を用い、面発光レーザ基板１５
の一部をさらにｎ型半導体多層反射膜２までエッチング
し、エッチングされた底面にＡｕＧｅＮｉなどの金属を
用いてｎ型電極２２を形成し（図３（ｄ））、オーミッ
ク性を得るために、フラッシュアロイなどの熱処理を行
う。
【００１７】その後、Ｏ2 アッシャーと有機洗浄を用い
てフォトレジストマスクを除去し、電子ビーム露光（Ｅ
Ｂ）レジスト２９を全面に塗布し、電子ビーム露光（Ｅ
Ｂ）３１を用いてメサの周辺部に０．５μｍ幅の同心円
状のパターンを２列形成する（図３（ｅ））。そのＥＢ
レジストをマスクにして、ＲＩＢＥなどを用いて０．５
μｍ深さにエッチングを行い、トレンチ３０を形成す
る。
てフォトレジストマスクを除去し、電子ビーム露光（Ｅ
Ｂ）レジスト２９を全面に塗布し、電子ビーム露光（Ｅ
Ｂ）３１を用いてメサの周辺部に０．５μｍ幅の同心円
状のパターンを２列形成する（図３（ｅ））。そのＥＢ
レジストをマスクにして、ＲＩＢＥなどを用いて０．５
μｍ深さにエッチングを行い、トレンチ３０を形成す
る。
【００１８】一般にメサ型発光素子を作製する際、電極
２３とコンタクト層７と接触する面（図１のａに相当）
はメサの一辺の約３０％程度が適当で、通常２μｍ前後
であり、トレンチの全巾（各トレンチの巾の積算）はそ
の１／２程度が適当である。トレンチの巾はエッチン
グ、電極形成技術上、極端に狭くすることはできず、し
たがってトレンチ数もおのずから限度があり１〜１０程
度である。トレンチの深さは、浅ければ意味がなく、
０．１μｍ以上で上限はコンタクト層の厚さまでであ
る。
２３とコンタクト層７と接触する面（図１のａに相当）
はメサの一辺の約３０％程度が適当で、通常２μｍ前後
であり、トレンチの全巾（各トレンチの巾の積算）はそ
の１／２程度が適当である。トレンチの巾はエッチン
グ、電極形成技術上、極端に狭くすることはできず、し
たがってトレンチ数もおのずから限度があり１〜１０程
度である。トレンチの深さは、浅ければ意味がなく、
０．１μｍ以上で上限はコンタクト層の厚さまでであ
る。
【００１９】トレンチ形成後ＥＢレジストを除去し、表
面のダメージ層を除去するために、リン酸過酸化水素溶
液で、表面から１０ｎｍ程度、浅くウェットエッチング
を行う。さらに、全面にフォトレジストを塗布した後、
フォトリソグラフィー工程によって、素子上に１０μｍ
□程度の大きさの開口部を形成する。その上にＡｕＺｎ
膜を全面に形成した後、リフトオフ工程により、メサを
覆う形状のｐ型電極２３を形成する（図３（ｆ））。こ
のとき、ＡｕＺｎ膜がトレンチの側壁に形成されるよう
に、基板を適当に傾けて蒸着するなどの処置を行う。さ
らに、電極パッドとイオン注入のマスクを兼ねたメッキ
パッド２４をｐ型電極２３上と、ｎ型電極２２上に以下
の手法にて形成する。全面にＴｉ／Ａｕ膜２５を形成
（図３（ｇ））した後、メッキされる部分を開口部とし
たレジストマスク２６をフォトリソグラフィー法にて作
製する（図３（ｈ））。その際、ｐ型電極部は、さきに
作製したｐ型電極２３と同じ大きさの開口部とし、ｎ型
電極部はイオン注入によるダメージを避けるため、ｎ型
電極形成時にエッチングした溝の大きさよりも片側５μ
ｍ程度大きい開口部とする。その後、電解メッキによる
金メッキを施したメッキパッド２４を形成し（図３
（ｉ））、フォトレジストマスク２６を除去し、全面の
Ｔｉ／Ａｕ膜２５をアルゴンガスなどを用いたドライエ
ッチングまたはイオンミリングでエッチングし、メッキ
時の電極として使用したＴｉ／Ａｕ膜２５を剥離する。
メッキパッド２４は厚さが厚いので、Ｔｉ／Ａｕ膜２５
のエッチング後にセルフアライン的に残る。
面のダメージ層を除去するために、リン酸過酸化水素溶
液で、表面から１０ｎｍ程度、浅くウェットエッチング
を行う。さらに、全面にフォトレジストを塗布した後、
フォトリソグラフィー工程によって、素子上に１０μｍ
□程度の大きさの開口部を形成する。その上にＡｕＺｎ
膜を全面に形成した後、リフトオフ工程により、メサを
覆う形状のｐ型電極２３を形成する（図３（ｆ））。こ
のとき、ＡｕＺｎ膜がトレンチの側壁に形成されるよう
に、基板を適当に傾けて蒸着するなどの処置を行う。さ
らに、電極パッドとイオン注入のマスクを兼ねたメッキ
パッド２４をｐ型電極２３上と、ｎ型電極２２上に以下
の手法にて形成する。全面にＴｉ／Ａｕ膜２５を形成
（図３（ｇ））した後、メッキされる部分を開口部とし
たレジストマスク２６をフォトリソグラフィー法にて作
製する（図３（ｈ））。その際、ｐ型電極部は、さきに
作製したｐ型電極２３と同じ大きさの開口部とし、ｎ型
電極部はイオン注入によるダメージを避けるため、ｎ型
電極形成時にエッチングした溝の大きさよりも片側５μ
ｍ程度大きい開口部とする。その後、電解メッキによる
金メッキを施したメッキパッド２４を形成し（図３
（ｉ））、フォトレジストマスク２６を除去し、全面の
Ｔｉ／Ａｕ膜２５をアルゴンガスなどを用いたドライエ
ッチングまたはイオンミリングでエッチングし、メッキ
時の電極として使用したＴｉ／Ａｕ膜２５を剥離する。
メッキパッド２４は厚さが厚いので、Ｔｉ／Ａｕ膜２５
のエッチング後にセルフアライン的に残る。
【００２０】このようにして形成したメッキパッド２４
をマスクとして、全面にイオン注入２７を行い（図３
（ｊ））、電流狭窄のための高抵抗領域２８を形成する
（図３（ｊ））。イオン注入の条件は、イオン種をプロ
トン（Ｈ+ ）とし、注入エネルギーは１００ｋｅＶ、ド
ーズ量５×１０14ｃｍ-2とする。このイオン注入によ
り、活性層深さの電流狭窄が可能になる。この注入エネ
ルギー領域では、エネルギーが比較的小さいため、活性
層の深さのみならず最表面まで高抵抗化してしまうが、
ｐ型電極、ｎ型電極はイオン注入マスクに覆われている
ので高抵抗化することはない。最後に基板を鏡面研磨
し、必要に応じて裏面に無反射コーティングを行う。電
流は、ｐ型電極２３の主としてメサの周辺部から注入さ
れ、表面から活性層の深さまで、イオン注入による高抵
抗領域２８によって狭窄される。
をマスクとして、全面にイオン注入２７を行い（図３
（ｊ））、電流狭窄のための高抵抗領域２８を形成する
（図３（ｊ））。イオン注入の条件は、イオン種をプロ
トン（Ｈ+ ）とし、注入エネルギーは１００ｋｅＶ、ド
ーズ量５×１０14ｃｍ-2とする。このイオン注入によ
り、活性層深さの電流狭窄が可能になる。この注入エネ
ルギー領域では、エネルギーが比較的小さいため、活性
層の深さのみならず最表面まで高抵抗化してしまうが、
ｐ型電極、ｎ型電極はイオン注入マスクに覆われている
ので高抵抗化することはない。最後に基板を鏡面研磨
し、必要に応じて裏面に無反射コーティングを行う。電
流は、ｐ型電極２３の主としてメサの周辺部から注入さ
れ、表面から活性層の深さまで、イオン注入による高抵
抗領域２８によって狭窄される。
【００２１】このようにして得られた本発明の面発光レ
ーザの電気抵抗は、上述のようにｐ型電極とコンタクト
層との接触面積がトレンチを形成しなかった場合と比較
して２倍になっているので、約１／２に低減された。
ーザの電気抵抗は、上述のようにｐ型電極とコンタクト
層との接触面積がトレンチを形成しなかった場合と比較
して２倍になっているので、約１／２に低減された。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素子抵抗の大部分を占めるコンタクト抵抗を大幅に減少
させることができ、素子抵抗の低減、ひいては駆動電圧
の低減を達成することが可能となる。本発明を用いるこ
とで、例えば低抵抗でＣＭＯＳレベルでの駆動が可能な
面発光レーザが実現する。
素子抵抗の大部分を占めるコンタクト抵抗を大幅に減少
させることができ、素子抵抗の低減、ひいては駆動電圧
の低減を達成することが可能となる。本発明を用いるこ
とで、例えば低抵抗でＣＭＯＳレベルでの駆動が可能な
面発光レーザが実現する。
【図１】本発明の素子の電極部分の拡大図である。
【図２】本発明の素子の構造図である。
【図３】本発明の素子のプロセスフロー図である。
【図４】従来例の素子の断面図である。
【図５】従来例の素子のプロセルフロー図である。
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 Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ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 コンタクト層 １５ 面発光レーザ基板 １６ フォトレジスト １７ 反応性イオンビームエッチング ２０ メサ ２２ ｎ型電極 ２３ ｐ型電極 ２４ メッキパッド ２５ Ｔｉ／Ａｕ膜 ２６ レジストマスク ２７ イオン注入 ２８ 高抵抗領域 ２９ ＥＢレジスト ３０ トレンチ ３１ 電子ビーム露光
Claims (4)
- 【請求項１】 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、電流狭窄のための
高抵抗領域と、上部半導体多層膜を該多層膜の最下層を
残してエッチングしてメサを形成し、そのメサ全面およ
びメサの底部周辺を覆い、かつ、上部半導体多層膜を迂
回して電流注入が可能なように設けられた電極とを有す
る面発光レーザにおいて、上記メサの底部周辺において
該電極が接触する上部半導体多層膜の最下層であるコン
タクト層に少なくとも１ケのトレンチが形成されている
ことを特徴とする面発光レーザ。 - 【請求項２】 下部半導体多層反射膜が、ｎ型ＧａＡｓ
基板上に形成されたｎ型半導体多層反射膜であり、 中間層が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 Ｇａ
0.8 Ａｓ活性層、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層
であり、 上部半導体多層反射膜が、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
に記載の面発光レーザ。 - 【請求項３】 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、電流狭窄のための
高抵抗領域と、上部半導体多層膜を該多層膜の最下層を
残してエッチングしてメサを形成し、そのメサ全面およ
びメサの底部周辺を覆い、かつ、上部半導体多層膜を迂
回して電流注入が可能なように設けられた電極とを有す
る面発光レーザの製造方法において、上記メサの底部周
辺において該電極が接触する上部半導体多層膜の最下層
であるコンタクト層に少なくとも１ケのトレンチを形成
することを特徴とする面発光レーザの製造方法。 - 【請求項４】 下部半導体多層反射膜が、ｎ型ＧａＡｓ
基板上に形成されたｎ型半導体多層反射膜であり、 中間層が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 Ｇａ
0.8 Ａｓ活性層、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層
であり、 上部半導体多層反射膜が、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３
に記載の面発光レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7374297A JPH10270790A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 面発光レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7374297A JPH10270790A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 面発光レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270790A true JPH10270790A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13527010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7374297A Pending JPH10270790A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 面発光レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270790A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008159627A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-10 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP7374297A patent/JPH10270790A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008159627A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-10 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4636575B2 (ja) | トンネル・コンタクト・ホール・ソースを有する半導体装置及び方法 | |
| JP3586293B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH06232494A (ja) | 面発光素子およびその製造方法 | |
| JP5198793B2 (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP2011249557A (ja) | 垂直共振器型面発光レーザ、それを用いた画像形成装置 | |
| JP2710171B2 (ja) | 面入出力光電融合素子 | |
| JPH05283796A (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| JP3020167B1 (ja) | 電流狭窄層の形成方法および電流狭窄型面発光レ―ザ装置 | |
| JP4381017B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ素子 | |
| JPH08181384A (ja) | 面発光レーザ及びその作製方法 | |
| JP2001332812A (ja) | 面発光半導体レーザ素子 | |
| JP2004146527A (ja) | 半導体レーザ素子とその製造方法 | |
| JP7685986B2 (ja) | 面発光レーザ | |
| US7885312B2 (en) | Surface emitting semiconductor laser element | |
| JPH05235473A (ja) | 面型発光素子およびその製造方法 | |
| JP3685541B2 (ja) | 半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JPH10270790A (ja) | 面発光レーザ | |
| JP3546630B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JPH09237937A (ja) | 低抵抗の下部ｐ形上部発光リッジｖｃｓｅｌおよび製造方法 | |
| JP4497606B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| WO2005074080A1 (ja) | 面発光レーザ及びその製造方法 | |
| JP3358197B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP3612900B2 (ja) | 面発光半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH10209565A (ja) | 横方向電流注入型面発光半導体レーザ装置、その製造方法および半導体レーザアレイ | |
| JP4212393B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法 |