JPH11112086A - 埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法 - Google Patents
埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法Info
- Publication number
- JPH11112086A JPH11112086A JP27081597A JP27081597A JPH11112086A JP H11112086 A JPH11112086 A JP H11112086A JP 27081597 A JP27081597 A JP 27081597A JP 27081597 A JP27081597 A JP 27081597A JP H11112086 A JPH11112086 A JP H11112086A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- layer
- emitting laser
- multilayer film
- algaas
- 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】 素子のばらつきが小さく、制御性、再現性に
優れ、かつ、低閾値電流で高出力、かつ単一横モードの
高性能な面発光レーザを提供するにある。 【解決手段】 裏面にｎ−電極８を有するｎ型ＧaＡs基
板１と、該ＧaＡs基板１の上面がｎ型の場合にはｎ型の
ＡlＧaＡs多層膜からなる第ｌの半導体多層膜分布反射
鏡２と、該第ｌの半導体多層膜分布反射鏡の上部に形成
されたＧaＡs量子井戸とＡlＧaＡs障壁層からなる活性
層を含むスペーサ層３と、該スペーサ層３の上部がｎ型
の場合にはｐ型のＡlＧaＡs多層膜からなる第２の半導
体多層膜分布反射鏡と、該第２の半導体多層膜分布反射
鏡の上部がｎ型の場合にはｐ型ＧaＡsコンタクト層と、
該コンタクト層の上部がｎ型の場合にはｐ−電極からな
る基本構造を有するＡlＧaＡs面発光レーザにおいて、
ｎ型ドーパントによりキャリアを補償した高抵抗のｐ型
ＡlＧaＡsからなる埋め込み層５を有することを特徴と
する。
優れ、かつ、低閾値電流で高出力、かつ単一横モードの
高性能な面発光レーザを提供するにある。 【解決手段】 裏面にｎ−電極８を有するｎ型ＧaＡs基
板１と、該ＧaＡs基板１の上面がｎ型の場合にはｎ型の
ＡlＧaＡs多層膜からなる第ｌの半導体多層膜分布反射
鏡２と、該第ｌの半導体多層膜分布反射鏡の上部に形成
されたＧaＡs量子井戸とＡlＧaＡs障壁層からなる活性
層を含むスペーサ層３と、該スペーサ層３の上部がｎ型
の場合にはｐ型のＡlＧaＡs多層膜からなる第２の半導
体多層膜分布反射鏡と、該第２の半導体多層膜分布反射
鏡の上部がｎ型の場合にはｐ型ＧaＡsコンタクト層と、
該コンタクト層の上部がｎ型の場合にはｐ−電極からな
る基本構造を有するＡlＧaＡs面発光レーザにおいて、
ｎ型ドーパントによりキャリアを補償した高抵抗のｐ型
ＡlＧaＡsからなる埋め込み層５を有することを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、埋め込み型面発光
レーザ及びその作製方法に関する。
レーザ及びその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】面発光レーザの埋め込み成長には低温成
長ＧaＡsを用いたもの、ｎｉｐｉ構造のＡlＧaＡsを用
いたものがあるが、前者は有機金属気相成長法では難し
く、後者はｐ型とｎ型のキャリア濃度を同時に制御する
必要があった。また、近年、高特性の面発光レーザがＡ
lＧaＡsの水蒸気酸化法を用いた方法により行われてい
る。この方法は水蒸気を高温で導入する特別な装置が必
要である。
長ＧaＡsを用いたもの、ｎｉｐｉ構造のＡlＧaＡsを用
いたものがあるが、前者は有機金属気相成長法では難し
く、後者はｐ型とｎ型のキャリア濃度を同時に制御する
必要があった。また、近年、高特性の面発光レーザがＡ
lＧaＡsの水蒸気酸化法を用いた方法により行われてい
る。この方法は水蒸気を高温で導入する特別な装置が必
要である。
【０００３】この方法により作製されたレーザは高抵抗
であり、かつ、低屈折率のＡlＧaＡs酸化物の形成によ
り電流狭窄及び光閉じ込めが高効率であるところに特徴
ある。しかしながら素子の狭窄径を制御よくかつ再現性
よく形成することは困難であった。更に単一横モードに
するためには素子径を小さくする必要があった。
であり、かつ、低屈折率のＡlＧaＡs酸化物の形成によ
り電流狭窄及び光閉じ込めが高効率であるところに特徴
ある。しかしながら素子の狭窄径を制御よくかつ再現性
よく形成することは困難であった。更に単一横モードに
するためには素子径を小さくする必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ｎ型ドーパ
ントのみで制御性良く高抵抗なＡlＧaＡs埋め込み層を
形成し、更にＡlＧaＡs水蒸気酸化法による面発光レー
ザの特徴である高効率な電流狭窄構造を、表面の状態に
より含有することのできる酸素量が予め決められたＡl
ＧaＡsの自然酸化膜や酸素イオン注入の酸素を利用して
形成することにより、素子径が大きく高出力で単一横モ
ードの光出力特性を有する面発光レーザを実現すること
にある。
ントのみで制御性良く高抵抗なＡlＧaＡs埋め込み層を
形成し、更にＡlＧaＡs水蒸気酸化法による面発光レー
ザの特徴である高効率な電流狭窄構造を、表面の状態に
より含有することのできる酸素量が予め決められたＡl
ＧaＡsの自然酸化膜や酸素イオン注入の酸素を利用して
形成することにより、素子径が大きく高出力で単一横モ
ードの光出力特性を有する面発光レーザを実現すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項１に係る埋め込み型面発光レーザは、裏面
にｎ電極を有するｎ型ＧaＡs基板又は裏面にｐ電極を有
するｐ型ＧaＡs基板上に、該基板がｎ型の場合にはｎ型
のＡlＧaＡs多層膜、該基板がｐ型の場合にはｐ型のＡl
ＧaＡs多層膜からなる第ｌの半導体多層膜分布反射鏡
と、該第ｌの半導体多層膜分布反射鏡の上部に形成され
たＧaＡs量子井戸とＡlＧaＡs障壁層からなる活性層を
含むスペーサ層と、前記基板がｎ型の場合にはｐ型のＡ
lＧaＡs多層膜、前記基板がｐ型の場合にはｎ型のＡlＧ
aＡs多層膜からなる第２の半導体多層膜分布反射鏡と、
前記基板がｎ型の場合にはｐ型ＧaＡsコンタクト層、前
記基板がｐ型の場合にはｎ型のＧaＡsコンタクト層と、
前記基板がｎ型の場合にはｐ電極、前記基板がｐ型の場
合にはｎ電極とを順に積層させた基本構造を有するＡl
ＧaＡs面発光レーザにおいて、ｎ型ドーパントによりキ
ャリアを補償した高抵抗のｐ型ＡlＧaＡsからなる埋め
込み層を有することを特徴とする。
発明の請求項１に係る埋め込み型面発光レーザは、裏面
にｎ電極を有するｎ型ＧaＡs基板又は裏面にｐ電極を有
するｐ型ＧaＡs基板上に、該基板がｎ型の場合にはｎ型
のＡlＧaＡs多層膜、該基板がｐ型の場合にはｐ型のＡl
ＧaＡs多層膜からなる第ｌの半導体多層膜分布反射鏡
と、該第ｌの半導体多層膜分布反射鏡の上部に形成され
たＧaＡs量子井戸とＡlＧaＡs障壁層からなる活性層を
含むスペーサ層と、前記基板がｎ型の場合にはｐ型のＡ
lＧaＡs多層膜、前記基板がｐ型の場合にはｎ型のＡlＧ
aＡs多層膜からなる第２の半導体多層膜分布反射鏡と、
前記基板がｎ型の場合にはｐ型ＧaＡsコンタクト層、前
記基板がｐ型の場合にはｎ型のＧaＡsコンタクト層と、
前記基板がｎ型の場合にはｐ電極、前記基板がｐ型の場
合にはｎ電極とを順に積層させた基本構造を有するＡl
ＧaＡs面発光レーザにおいて、ｎ型ドーパントによりキ
ャリアを補償した高抵抗のｐ型ＡlＧaＡsからなる埋め
込み層を有することを特徴とする。
【０００６】上記目的を達成する本発明の請求項２に係
る埋め込み型面発光レーザは、請求項１において、前記
第１の半導体多層膜分布反射鏡を構成する一層をＧaＡs
と格子整合しＰ原子を含むＡlＧaＩnＡsＰ層又はＧaＩn
ＡaＰ層とすることによりエッチングストップ層とする
ことを特徴とする。
る埋め込み型面発光レーザは、請求項１において、前記
第１の半導体多層膜分布反射鏡を構成する一層をＧaＡs
と格子整合しＰ原子を含むＡlＧaＩnＡsＰ層又はＧaＩn
ＡaＰ層とすることによりエッチングストップ層とする
ことを特徴とする。
【０００７】上記目的を達成する本発明の請求項３に係
る埋め込み型面発光レーザは、請求項１において、前記
ｐ型ＡlＧaＡs埋め込み層と前記面発光レーザ構造部と
の境界領域に酸素原子を含む高低抗の層を有することを
特徴とする。
る埋め込み型面発光レーザは、請求項１において、前記
ｐ型ＡlＧaＡs埋め込み層と前記面発光レーザ構造部と
の境界領域に酸素原子を含む高低抗の層を有することを
特徴とする。
【０００８】上記目的を達成する本発明の請求項４に係
る埋め込み型面発光レーザ作製方法は、請求項３記載の
高抵抗の層を有する埋め込み型面発光レーザを作製する
方法であって、基板上に第ｌの半導体多層膜分布反射鏡
と活性層を含むスペーサ層と第２の半導体多層膜分布反
射鏡とコンタクト層からなる面発光レーザ構造を成長
後、エッチングにより円柱状の面発光レーザ素子形状を
形成し、その後水溶液中で円柱状素子の外壁面を酸化す
ることにより高低抗のＡlＧaＡs層を形成し、その後ｐ
型ＡlＧaＡs埋め込み層を形成することを特徴とする埋
め込み。
る埋め込み型面発光レーザ作製方法は、請求項３記載の
高抵抗の層を有する埋め込み型面発光レーザを作製する
方法であって、基板上に第ｌの半導体多層膜分布反射鏡
と活性層を含むスペーサ層と第２の半導体多層膜分布反
射鏡とコンタクト層からなる面発光レーザ構造を成長
後、エッチングにより円柱状の面発光レーザ素子形状を
形成し、その後水溶液中で円柱状素子の外壁面を酸化す
ることにより高低抗のＡlＧaＡs層を形成し、その後ｐ
型ＡlＧaＡs埋め込み層を形成することを特徴とする埋
め込み。
【０００９】上記目的を達成する本発明の請求項５に係
る埋め込み型面発光レーザの作製方法は、請求項３記載
の高低抗の層を形成する方法であって、基板上に第ｌの
半導体多層膜分布反射鏡と活性層を含むスペーサ層と第
２の半導体多層膜分布反射鏡とコンタクト層からなる面
発光レーザ構造を成長後、エッチングにより円柱状の面
発光レーザ素子形状を形成し、その後円柱状素子の外壁
面に高濃度の酸素イオンを注入することにより高抵抗の
ＡlＧaＡs層を形成し、その後ｐ型ＡlＧaＡs埋め込み層
を形成することを特徴とする。
る埋め込み型面発光レーザの作製方法は、請求項３記載
の高低抗の層を形成する方法であって、基板上に第ｌの
半導体多層膜分布反射鏡と活性層を含むスペーサ層と第
２の半導体多層膜分布反射鏡とコンタクト層からなる面
発光レーザ構造を成長後、エッチングにより円柱状の面
発光レーザ素子形状を形成し、その後円柱状素子の外壁
面に高濃度の酸素イオンを注入することにより高抵抗の
ＡlＧaＡs層を形成し、その後ｐ型ＡlＧaＡs埋め込み層
を形成することを特徴とする。
【００１０】上記目的を達成する本発明の請求項６に係
る埋め込み型面発光レーザの作製方法は、請求項ｌに記
載の第ｌの半導体多層膜分布反射鏡及び第２の半導体多
層膜分布反射鏡を構成する半導体層のうち活性層近傍の
層を他の半導体層に比較して最もＡl組成を高くしてお
き、請求項４又は５記載の酸化の工程により活性層近傍
に狭窄構造を形成することを特徴とする。
る埋め込み型面発光レーザの作製方法は、請求項ｌに記
載の第ｌの半導体多層膜分布反射鏡及び第２の半導体多
層膜分布反射鏡を構成する半導体層のうち活性層近傍の
層を他の半導体層に比較して最もＡl組成を高くしてお
き、請求項４又は５記載の酸化の工程により活性層近傍
に狭窄構造を形成することを特徴とする。
【００１１】
〔実施例１〕本発明の第一の実施例に係る埋め込み型面
発光レーザ及びその作製方法を図１及び図２に示す。図
１は本実施例の埋め込み型面発光レーザの断面図、図２
は本実施例の埋め込み型面発光レーザを作製する具体的
な工程図である。
発光レーザ及びその作製方法を図１及び図２に示す。図
１は本実施例の埋め込み型面発光レーザの断面図、図２
は本実施例の埋め込み型面発光レーザを作製する具体的
な工程図である。
【００１２】図１に示すように、本実施例に係る埋め込
み型面発光レーザは、ｎ型ドーパントによりキャリアを
補償した高抵抗なｐ型ＡlＧaＡsによる埋め込み層５
と、面発光レーザ構造部の境界領域に酸素原子を含む高
抵抗な酸素拡散領域９とを有し、更に、半導体多層膜分
布反射鏡の一層をＧaＡsと格子整合しＰ原子を含むＡl
ＧaＩnＡsＰ層とし、エッチングストップ層とすること
を特徴とする。
み型面発光レーザは、ｎ型ドーパントによりキャリアを
補償した高抵抗なｐ型ＡlＧaＡsによる埋め込み層５
と、面発光レーザ構造部の境界領域に酸素原子を含む高
抵抗な酸素拡散領域９とを有し、更に、半導体多層膜分
布反射鏡の一層をＧaＡsと格子整合しＰ原子を含むＡl
ＧaＩnＡsＰ層とし、エッチングストップ層とすること
を特徴とする。
【００１３】また、本実施例に係る埋め込み型面発光レ
ーザの作製方法は、図２に示すように、面発光レーザ構
造を成長後、エッチングにより円柱状素子を形成し、水
溶液処理を行うことによって、反射鏡の壁の表面のＡl
ＧaＡsを酸化し、引き続きＡlＧaＡsを埋め込み成長す
る事によって埋め込み領域との界面に酸素を含んだ高抵
抗なＡlＧaＡsを形成し、更に、反射鏡の一部の半導体
膜で活性層に近いＡlＧaＡs膜を他の膜に比べて最もＡl
組成の高いＡlＧaＡs膜とすることにより酸素拡散後に
狭窄構造を形成することを特徴する。本実施例に係る埋
め込み型面発光レーザは、図２に具体的に示す工程にて
作製される。
ーザの作製方法は、図２に示すように、面発光レーザ構
造を成長後、エッチングにより円柱状素子を形成し、水
溶液処理を行うことによって、反射鏡の壁の表面のＡl
ＧaＡsを酸化し、引き続きＡlＧaＡsを埋め込み成長す
る事によって埋め込み領域との界面に酸素を含んだ高抵
抗なＡlＧaＡsを形成し、更に、反射鏡の一部の半導体
膜で活性層に近いＡlＧaＡs膜を他の膜に比べて最もＡl
組成の高いＡlＧaＡs膜とすることにより酸素拡散後に
狭窄構造を形成することを特徴する。本実施例に係る埋
め込み型面発光レーザは、図２に具体的に示す工程にて
作製される。
【００１４】先ず、図２（ａ）に示すように、ｎ型Ｇa
Ａs基板１上に、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Ａl0.9Ｇa0.1Ａs層をペアとする３２ペ
アの繰り返し多層膜及び活性層に近い方から光学長λ／
４のｎ型Ａl0.98Ｇa0.02Ａs層、光学長λ／４のｎ型Ａl
0.15Ｇa0.85Ａs層、光学長λ／４のｎ型のＡlＧaＩnＡs
Ｐを含む合計３４ペアの第一の半導体多層膜分布（dist
ributed Bragg Reflector:以下、ＤＢＲと略称する）反
射鏡２と、３層のＧaＡs量子井戸とＡl0.3Ｇa0.7Ａs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
と、光学長λ／４のｐ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs層と同じく
光学長λ／４のｐ型Ａl0.9Ｇa0.1Ａs層の繰り返し多層
膜及び活性層に近いはじめの層をｐ型Ａl0.98Ｇa0.02Ａ
s層とする２３ペアの繰り返し多層膜からなる第二のＤ
ＢＲ反射鏡４と、さらにｐ型のＧaＡsコンタクト層を順
に積層してなる結晶成長構造を成長する。
Ａs基板１上に、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Ａl0.9Ｇa0.1Ａs層をペアとする３２ペ
アの繰り返し多層膜及び活性層に近い方から光学長λ／
４のｎ型Ａl0.98Ｇa0.02Ａs層、光学長λ／４のｎ型Ａl
0.15Ｇa0.85Ａs層、光学長λ／４のｎ型のＡlＧaＩnＡs
Ｐを含む合計３４ペアの第一の半導体多層膜分布（dist
ributed Bragg Reflector:以下、ＤＢＲと略称する）反
射鏡２と、３層のＧaＡs量子井戸とＡl0.3Ｇa0.7Ａs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
と、光学長λ／４のｐ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs層と同じく
光学長λ／４のｐ型Ａl0.9Ｇa0.1Ａs層の繰り返し多層
膜及び活性層に近いはじめの層をｐ型Ａl0.98Ｇa0.02Ａ
s層とする２３ペアの繰り返し多層膜からなる第二のＤ
ＢＲ反射鏡４と、さらにｐ型のＧaＡsコンタクト層を順
に積層してなる結晶成長構造を成長する。
【００１５】次に、図２（ｂ）に示すようにドライエッ
チング及び引き続きウェットエッチングにより素子径１
０μｍの円柱状の構造を形成する。ここで、Ｈ2ＳＯ4：
Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１０：５０のエッチング溶液を用
いることにより、ＡlＧaＩnＡsＰ層の直上でエッチング
が停止するため、ウェハ内で均一な素子の作製が可能と
なる。更に、エッチング後のＡlＧaＩnＡsＰ表面と反射
鏡側面のＡl組成の高いＡlＧaＡsが露出されるため水と
の化合物が高濃度に表面に保持される。
チング及び引き続きウェットエッチングにより素子径１
０μｍの円柱状の構造を形成する。ここで、Ｈ2ＳＯ4：
Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１０：５０のエッチング溶液を用
いることにより、ＡlＧaＩnＡsＰ層の直上でエッチング
が停止するため、ウェハ内で均一な素子の作製が可能と
なる。更に、エッチング後のＡlＧaＩnＡsＰ表面と反射
鏡側面のＡl組成の高いＡlＧaＡsが露出されるため水と
の化合物が高濃度に表面に保持される。
【００１６】その後、図２（ｃ）に示すように、高抵抗
なＡl0.6Ｇa0.4Ａs、ＧaＡsを順次６５０〜８００℃の
成長温度で埋め込み成長する。ここで、反応性の高いＡ
lＧaＡsが表面の酸化物と高温で混じり合うため、酸素
を含むＡlＧaＡs領域が第一の成長領域と第二の成長領
域の境界に形成される。酸素を含むＡlＧaＡsは高抵抗
であるため電流を効率よく活性層に注入することが可能
となる。
なＡl0.6Ｇa0.4Ａs、ＧaＡsを順次６５０〜８００℃の
成長温度で埋め込み成長する。ここで、反応性の高いＡ
lＧaＡsが表面の酸化物と高温で混じり合うため、酸素
を含むＡlＧaＡs領域が第一の成長領域と第二の成長領
域の境界に形成される。酸素を含むＡlＧaＡsは高抵抗
であるため電流を効率よく活性層に注入することが可能
となる。
【００１７】更に、活性層を含むスペーサ層の上下はＡ
l組成の最も高いＡl0.98Ｇa0.02Ａsであるため酸素との
反応性が高く、従って酸素が横方向に深く拡散されるた
め電流狭窄構造が可能となり更に効率の良い電流注入が
可能となる。
l組成の最も高いＡl0.98Ｇa0.02Ａsであるため酸素との
反応性が高く、従って酸素が横方向に深く拡散されるた
め電流狭窄構造が可能となり更に効率の良い電流注入が
可能となる。
【００１８】埋め込み成長に用いるＡlＧaＡsの特性を
図３（ａ）（ｂ）に示す。有機金属気相成長法を用いた
ノンドープのＡlＧaＡsはｐ型を示す。図３（ａ）より
判るようにｐ型を維持するようにｎ型ドーパントのＳi
を少量ドーピングすることによりキャリア濃度の低いＡ
lＧaＡsが成長可能であることが実験により明らかにな
った。また、図３（ｂ）より判るようにＡl組成の高い
ほど抵抗率が高いことが実験により明らかになった。
図３（ａ）（ｂ）に示す。有機金属気相成長法を用いた
ノンドープのＡlＧaＡsはｐ型を示す。図３（ａ）より
判るようにｐ型を維持するようにｎ型ドーパントのＳi
を少量ドーピングすることによりキャリア濃度の低いＡ
lＧaＡsが成長可能であることが実験により明らかにな
った。また、図３（ｂ）より判るようにＡl組成の高い
ほど抵抗率が高いことが実験により明らかになった。
【００１９】ここで述べたように埋め込み成長としてＡ
l組成の高いＡl0.6Ｇa0.4Ａsをｐ型を維持しながらｎ型
のドーパントをドーピングする手法により高抵抗の埋め
込み層５を形成した。続いて保護のＳiＯX膜を除去し、
引き続き新たにＳiＯXの絶縁膜６をスパッタリング蒸着
した。最後に素子の上部にＡuＺnＮiよりなるｐ電極
７、下部にＡuＧeＮiよりなるｎ電極８を形成した。
l組成の高いＡl0.6Ｇa0.4Ａsをｐ型を維持しながらｎ型
のドーパントをドーピングする手法により高抵抗の埋め
込み層５を形成した。続いて保護のＳiＯX膜を除去し、
引き続き新たにＳiＯXの絶縁膜６をスパッタリング蒸着
した。最後に素子の上部にＡuＺnＮiよりなるｐ電極
７、下部にＡuＧeＮiよりなるｎ電極８を形成した。
【００２０】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。図４は面発光レーザの電流射光
出力特性ならびに電流対電圧特性である。破線で示され
る従来の面発光レーザに比べ直線で示される本実施例の
面発光レーザは直列抵抗が低減され、さらにレーザ発振
において閾値電流が低く、また、同じ電流値に対し光出
力が増大している。また、横モードは安定したシングル
モードであることを確認した。
チップの特性を調べた。図４は面発光レーザの電流射光
出力特性ならびに電流対電圧特性である。破線で示され
る従来の面発光レーザに比べ直線で示される本実施例の
面発光レーザは直列抵抗が低減され、さらにレーザ発振
において閾値電流が低く、また、同じ電流値に対し光出
力が増大している。また、横モードは安定したシングル
モードであることを確認した。
【００２１】〔実施例２〕本発明の第二の実施例に係る
埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法を図５及び図
６に示す。
埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法を図５及び図
６に示す。
【００２２】図５は本実施例の埋め込み型面発光レーザ
の断面図、図６は本実施例の埋め込み型面発光レーザを
作製する具体的な工程図である。本実施例に係る埋め込
み型面発光レーザは、図５に示すように、ｎ型ドーパン
トによりキャリアを補償した高抵抗なｐ型ＡlＧaＡsに
よる埋め込み層１５と、ＡlＧaＡs埋め込み層１５と半
導体多層膜分布反射鏡１２の境界領域に酸素原子を含む
高抵抗な酸素拡散領域１９とを有し、更に、半導体多層
膜分布反射鏡の一層をＧaＩnＡaＰとし、エッチングス
トップ層とすることを特徴とする。
の断面図、図６は本実施例の埋め込み型面発光レーザを
作製する具体的な工程図である。本実施例に係る埋め込
み型面発光レーザは、図５に示すように、ｎ型ドーパン
トによりキャリアを補償した高抵抗なｐ型ＡlＧaＡsに
よる埋め込み層１５と、ＡlＧaＡs埋め込み層１５と半
導体多層膜分布反射鏡１２の境界領域に酸素原子を含む
高抵抗な酸素拡散領域１９とを有し、更に、半導体多層
膜分布反射鏡の一層をＧaＩnＡaＰとし、エッチングス
トップ層とすることを特徴とする。
【００２３】また、本実施例に係る埋め込み型面発光レ
ーザの作製方法は、図６に示すように、面発光レーザ構
造を成長後、エッチングにより円柱状素子を形成し、引
き続き高濃度の酸素をイオン注入し、その後ＡlＧaＡs
を埋め込み成長することによって埋め込み領域との境界
に酸素を含んだ高抵抗なＡlＧaＡsを形成し、更に、反
射鏡の一部の半導体膜で活性層に近いＡlＧaＡs膜を他
の膜に比べて最もＡl組成の高いＡlＧaＡs膜とすること
により酸素拡散後に狭窄構造を形成することを特徴す
る。本実施例に係る埋め込み型面発光レーザは、図６に
具体的に示す工程にて作製される。
ーザの作製方法は、図６に示すように、面発光レーザ構
造を成長後、エッチングにより円柱状素子を形成し、引
き続き高濃度の酸素をイオン注入し、その後ＡlＧaＡs
を埋め込み成長することによって埋め込み領域との境界
に酸素を含んだ高抵抗なＡlＧaＡsを形成し、更に、反
射鏡の一部の半導体膜で活性層に近いＡlＧaＡs膜を他
の膜に比べて最もＡl組成の高いＡlＧaＡs膜とすること
により酸素拡散後に狭窄構造を形成することを特徴す
る。本実施例に係る埋め込み型面発光レーザは、図６に
具体的に示す工程にて作製される。
【００２４】先ず、図６（ａ）に示すように、ｐ型Ｇa
Ａs基板１１上に、λ＝０．８５μｍの発振波長に対し
て光学長λ／４のｐ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs層と同じく光
学長λ／４のｐ型Ａl0.9Ｇa0.1Ａs層をペアとする３３
ペアの繰り返し多層膜及び活性層に近い方から光学長λ
／４のｐ型Ａl0.98Ｇa0.02Ａs層、光学長λ／４のｐ型
Ａl0.15Ｇa0.85Ａs層を含む合計３４ペアの第一のＤＢ
Ｒ反射鏡１２と、３層のＧaＡs量子井戸とＡl0.3Ｇa0.7
Ａs障壁層からなる活性層を含む光学波長ｍλのスペー
サ層１３と、続いて光学長λ／４のｎ型のＧaＩnＡaＰ
層、ｎ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs層、光学長λ／４のｎ型Ａl
0.98Ｇa0.02Ａs層、光学長λ／４のｎ型Ａl 0.15Ｇa0.85
Ａs層と引き続き光学長λ／４のｎ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs
層と同じく光学長λ／４のｎ型Ａl0.9Ｇa0.1Ａs層の計
２３ぺアの繰り返し多層膜からなる第二のＤＢＲ反射鏡
１４と、さらにｎ型ＧaＡsコンタクト層を順に積層して
なる結晶成長構造を成長する。
Ａs基板１１上に、λ＝０．８５μｍの発振波長に対し
て光学長λ／４のｐ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs層と同じく光
学長λ／４のｐ型Ａl0.9Ｇa0.1Ａs層をペアとする３３
ペアの繰り返し多層膜及び活性層に近い方から光学長λ
／４のｐ型Ａl0.98Ｇa0.02Ａs層、光学長λ／４のｐ型
Ａl0.15Ｇa0.85Ａs層を含む合計３４ペアの第一のＤＢ
Ｒ反射鏡１２と、３層のＧaＡs量子井戸とＡl0.3Ｇa0.7
Ａs障壁層からなる活性層を含む光学波長ｍλのスペー
サ層１３と、続いて光学長λ／４のｎ型のＧaＩnＡaＰ
層、ｎ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs層、光学長λ／４のｎ型Ａl
0.98Ｇa0.02Ａs層、光学長λ／４のｎ型Ａl 0.15Ｇa0.85
Ａs層と引き続き光学長λ／４のｎ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs
層と同じく光学長λ／４のｎ型Ａl0.9Ｇa0.1Ａs層の計
２３ぺアの繰り返し多層膜からなる第二のＤＢＲ反射鏡
１４と、さらにｎ型ＧaＡsコンタクト層を順に積層して
なる結晶成長構造を成長する。
【００２５】次に、図６（ｂ）に示すようにドライエッ
チング及び引き続きウェットエッチングにより素子径１
０μｍの円柱状の構造を形成する。
チング及び引き続きウェットエッチングにより素子径１
０μｍの円柱状の構造を形成する。
【００２６】ここで、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：
１０：５０のエッチング溶液を用いることによりＧaＩn
ＡaＰ層の直上でエッチングが停止するため、ウエハ内
で均一な素子の作製が可能となる。その後、高濃度の酸
素イオン注入を行う。酸素注入領域は高抵抗となるため
イオン注入の注入方向に角度をつけることにより狭窄構
造が可能となる。
１０：５０のエッチング溶液を用いることによりＧaＩn
ＡaＰ層の直上でエッチングが停止するため、ウエハ内
で均一な素子の作製が可能となる。その後、高濃度の酸
素イオン注入を行う。酸素注入領域は高抵抗となるため
イオン注入の注入方向に角度をつけることにより狭窄構
造が可能となる。
【００２７】その後、図６（ｃ）に示すように、高抵抗
なＡl0.9Ｇa0.1Ａs、Ａl0.6Ｇa0.4Ａs、ＧaＡsを順次６
５０−８００℃の成長温度で高抵抗の埋め込み層１５を
形成した。ここで、反応性の高いＡlＧaＡsが表面の酸
素と混じり合い、酸素の拡散によって酸素を含むｐ−Ａ
lＧaＡsよりなる酸素拡散領域１９が第一の成長領域と
第二の成長領域の境界に形成される。この酸素拡散領域
１９は、酸素を含み高抵抗であるため電流を効率よく活
性層に注入することが可能となる。
なＡl0.9Ｇa0.1Ａs、Ａl0.6Ｇa0.4Ａs、ＧaＡsを順次６
５０−８００℃の成長温度で高抵抗の埋め込み層１５を
形成した。ここで、反応性の高いＡlＧaＡsが表面の酸
素と混じり合い、酸素の拡散によって酸素を含むｐ−Ａ
lＧaＡsよりなる酸素拡散領域１９が第一の成長領域と
第二の成長領域の境界に形成される。この酸素拡散領域
１９は、酸素を含み高抵抗であるため電流を効率よく活
性層に注入することが可能となる。
【００２８】更に、活性層を含むスペーサ層の上側にＡ
l組成の最も高いＡl0.98Ｇa0.02Ａsが存在するため、こ
の層では酸素が横方向に深く拡散されるため電流狭窄構
造が可能となり更に効率の良い電流注入が可能となる。
その後、第一の実施例と同様に高抵抗の埋め込み層１５
を形成した。続いて保護のＳiＯX膜を除去し、引き続き
新たにＳiＯXの絶縁膜１６をスパッタリング蒸着した。
l組成の最も高いＡl0.98Ｇa0.02Ａsが存在するため、こ
の層では酸素が横方向に深く拡散されるため電流狭窄構
造が可能となり更に効率の良い電流注入が可能となる。
その後、第一の実施例と同様に高抵抗の埋め込み層１５
を形成した。続いて保護のＳiＯX膜を除去し、引き続き
新たにＳiＯXの絶縁膜１６をスパッタリング蒸着した。
【００２９】最後に素子の上部にＡuＧeＮiよりなるｎ
電極１８、下部にＡuＺnＮiよりなるｐ電極１７を形成
した。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。第一の実施例と同様に従来の面発光レ
ーザに比べ直線で示される本実施例の面発光レーザは直
列抵抗が低減され、さらにレーザ発振において閾値電流
が低く、また、同じ電流値に対し光出力が増大してい
る。
電極１８、下部にＡuＺnＮiよりなるｐ電極１７を形成
した。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。第一の実施例と同様に従来の面発光レ
ーザに比べ直線で示される本実施例の面発光レーザは直
列抵抗が低減され、さらにレーザ発振において閾値電流
が低く、また、同じ電流値に対し光出力が増大してい
る。
【００３０】また、横モードは安定したシングルモード
であることを確認した。尚、図７のように、レーザ部分
のｐ型とｎ型を入れ換えた構造の面発光レーザについて
も同様な性能を得た。
であることを確認した。尚、図７のように、レーザ部分
のｐ型とｎ型を入れ換えた構造の面発光レーザについて
も同様な性能を得た。
【００３１】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明に係る面発光レーザは、ｎ型ドーパン
トのみで制御性良く高抵抗なＡlＧaＡs埋め込み層を形
成したので、素子のばらつきが小さく、制御性、再現性
に優れ、かつ、低閾値電流で高出力、かつ単一横モード
の高性能な面発光レーザが実現される効果がある。
たように、本発明に係る面発光レーザは、ｎ型ドーパン
トのみで制御性良く高抵抗なＡlＧaＡs埋め込み層を形
成したので、素子のばらつきが小さく、制御性、再現性
に優れ、かつ、低閾値電流で高出力、かつ単一横モード
の高性能な面発光レーザが実現される効果がある。
【図１】本発明の第一実施例に係る面発光レーザの断面
図である。
図である。
【図２】本発明の第一実施例に係る面発光レーザの作製
工程図であり、図２（ａ）は成長後の成長層の断面図、
図２（ｂ）はエッチング、水溶液処理後の断面図、図２
（ｃ）は埋め込み成長後の断面図を示す。
工程図であり、図２（ａ）は成長後の成長層の断面図、
図２（ｂ）はエッチング、水溶液処理後の断面図、図２
（ｃ）は埋め込み成長後の断面図を示す。
【図３】本発明の埋め込み成長に用いる高抵抗ＡlＧaＡ
sに関し、図３（ａ）はＳiのドーピング量に対するキャ
リア濃度の関係を示すグラフ、図３（ｂ）はキャリア濃
度に対する抵抗率の関係を示すグラフである。
sに関し、図３（ａ）はＳiのドーピング量に対するキャ
リア濃度の関係を示すグラフ、図３（ｂ）はキャリア濃
度に対する抵抗率の関係を示すグラフである。
【図４】本発明による面発光レーザの電流対電圧特性並
びに電流射光出力特性の関係を示すグラフである。
びに電流射光出力特性の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第二実施例に係る面発光レーザの断面
図である。
図である。
【図６】本発明の第二実施例に係る面発光レーザの作製
工程図であり、図６（ａ）は成長後の成長層の断面図、
図６（ｂ）はエッチング、酸素イオン注入後の断面図、
図６（ｃ）は埋め込み成長後の断面図である。
工程図であり、図６（ａ）は成長後の成長層の断面図、
図６（ｂ）はエッチング、酸素イオン注入後の断面図、
図６（ｃ）は埋め込み成長後の断面図である。
【図７】図１に対してレーザのｎ型とｐ型を入れ換えた
構造を示す説明図である。
構造を示す説明図である。
１ ｎ−ＧaＡs基板 ２ ｎ−ＡlyＧa1-yＡs／ＡlxＧa1-xＡsＤＢＲ反射鏡 ３ 活性層を含むスペーサ層 ４ ｐ−ＡlyＧa1-yＡs／ＡlxＧa1-xＡsＤＢＲ反射鏡 ５ 高抵抗ｐ−ＡlＧaＡs層 ６ ＳiＯX絶縁膜 ７ ｐ電極 ８ ｎ電極 ９ 酸素拡散領域 １１ ｐ−ＧaＡs基板 １２ ｐ−ＡlyＧa1-yＡs／ＡlxＧa1-xＡsＤＢＲ反射鏡 １３ 活性層を含むスペーサ層 １４ ｎ−ＡlyＧa1-yＡs／ＡlxＧa1-xＡsＤＢＲ反射鏡 １５ 高抵抗ｐ−ＡlＧaＡs層 １６ ＳiＯX絶縁膜 １７ ｐ電極 １８ ｎ電極 １９ 酸素拡散領域
Claims (6)
- 【請求項１】 裏面にｎ電極を有するｎ型ＧaＡs基板又
は裏面にｐ電極を有するｐ型ＧaＡs基板上に、該基板が
ｎ型の場合にはｎ型のＡlＧaＡs多層膜、該基板がｐ型
の場合にはｐ型のＡlＧaＡs多層膜からなる第ｌの半導
体多層膜分布反射鏡と、該第ｌの半導体多層膜分布反射
鏡の上部に形成されたＧaＡs量子井戸とＡlＧaＡs障壁
層からなる活性層を含むスペーサ層と、前記基板がｎ型
の場合にはｐ型のＡlＧaＡs多層膜、前記基板がｐ型の
場合にはｎ型のＡlＧaＡs多層膜からなる第２の半導体
多層膜分布反射鏡と、前記基板がｎ型の場合にはｐ型Ｇ
aＡsコンタクト層、前記基板がｐ型の場合にはｎ型のＧ
aＡsコンタクト層と、前記基板がｎ型の場合にはｐ電
極、前記基板がｐ型の場合にはｎ電極とを順に積層させ
た基本構造を有するＡlＧaＡs面発光レーザにおいて、
ｎ型ドーパントによりキャリアを補償した高抵抗のｐ型
ＡlＧaＡsからなる埋め込み層を有することを特徴とす
る埋め込み型面発光レーザ。 - 【請求項２】 前記第１の半導体多層膜分布反射鏡を構
成する一層をＧaＡsと格子整合しＰ原子を含むＡlＧaＩ
nＡsＰ層又はＧaＩnＡaＰ層とすることによりエッチン
グストップ層とすることを特徴とする請求項１記載の埋
め込み型面発光レーザ。 - 【請求項３】 前記ｐ型ＡlＧaＡs埋め込み層と前記面
発光レーザ構造部との境界領域に酸素原子を含む高低抗
の層を有することを特徴とする請求項１記載の埋め込み
型面発光レーザ。 - 【請求項４】 請求項３記載の高抵抗の層を有する埋め
込み型面発光レーザを作製する方法であって、基板上に
第ｌの半導体多層膜分布反射鏡と活性層を含むスペーサ
層と第２の半導体多層膜分布反射鏡とコンタクト層から
なる面発光レーザ構造を成長後、エッチングにより円柱
状の面発光レーザ素子形状を形成し、その後水溶液中で
円柱状素子の外壁面を酸化することにより高低抗のＡl
ＧaＡs層を形成し、その後ｐ型ＡlＧaＡs埋め込み層を
形成することを特徴とする埋め込み型面発光レーザの作
製方法。 - 【請求項５】 請求項３記載の高低抗の層を形成する方
法であって、基板上に第ｌの半導体多層膜分布反射鏡と
活性層を含むスペーサ層と第２の半導体多層膜分布反射
鏡とコンタクト層からなる面発光レーザ構造を成長後、
エッチングにより円柱状の面発光レーザ素子形状を形成
し、その後円柱状素子の外壁面に高濃度の酸素イオンを
注入することにより高抵抗のＡlＧaＡs層を形成し、そ
の後ｐ型ＡlＧaＡs埋め込み層を形成することを特徴と
する埋め込み型面発光レーザの作製方法。 - 【請求項６】 請求項ｌに記載の第ｌの半導体多層膜分
布反射鏡及び第２の半導体多層膜分布反射鏡を構成する
半導体層のうち活性層近傍の層を他の半導体層に比較し
て最もＡl組成を高くしておき、請求項４又は５記載の
酸化の工程により活性層近傍に狭窄構造を形成すること
を特徴とする埋め込み型面発光レーザの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27081597A JPH11112086A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27081597A JPH11112086A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112086A true JPH11112086A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17491414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27081597A Pending JPH11112086A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11112086A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6449300B1 (en) | 1999-03-05 | 2002-09-10 | Tokyo Institute Of Technology | Surface-emitting laser |
| JP2003060300A (ja) * | 2001-08-14 | 2003-02-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイ |
| JP2004253408A (ja) * | 2002-02-22 | 2004-09-09 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法 |
| JP2007207938A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 面発光半導体レーザ |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP27081597A patent/JPH11112086A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6449300B1 (en) | 1999-03-05 | 2002-09-10 | Tokyo Institute Of Technology | Surface-emitting laser |
| JP2003060300A (ja) * | 2001-08-14 | 2003-02-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイ |
| JP2004253408A (ja) * | 2002-02-22 | 2004-09-09 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法 |
| JP2007207938A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 面発光半導体レーザ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6075804A (en) | Semiconductor device having an oxide defined aperture | |
| US6169756B1 (en) | Vertical cavity surface-emitting laser with optical guide and current aperture | |
| KR100708107B1 (ko) | 전기 광학적 특성이 개선된 반도체 광 방출 장치 및 그제조방법 | |
| JP3783411B2 (ja) | 表面発光型半導体レーザ | |
| US5881085A (en) | Lens comprising at least one oxidized layer and method for forming same | |
| US5764671A (en) | VCSEL with selective oxide transition regions | |
| JP4184769B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP2001237497A (ja) | 受動半導体構造およびその製造方法 | |
| JP2545188B2 (ja) | 埋込みヘテロ構造レ―ザ | |
| JP2001237410A (ja) | オプトエレクトロニック集積回路とその製造方法 | |
| JP2001251017A (ja) | 半導体構造およびその製造方法 | |
| JP2000514244A (ja) | 垂直空洞面発光レーザのための電流封じ込め | |
| JPH09186400A (ja) | サーフェスエミッション型半導体レーザの製造法 | |
| WO2015033649A1 (ja) | 垂直共振器型面発光レーザおよびその製造方法 | |
| US5848086A (en) | Electrically confined VCSEL | |
| JPWO2007135772A1 (ja) | 発光素子 | |
| WO2002050968A1 (en) | Surface-emitting laser, method of manufacture thereof, and surface-emitting laser array | |
| JP2003324234A (ja) | 面発光半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| WO2021177036A1 (ja) | 面発光レーザ | |
| JPH11112086A (ja) | 埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法 | |
| JPH05235473A (ja) | 面型発光素子およびその製造方法 | |
| KR100574441B1 (ko) | 저손실 표면방출 레이저 소자 및 제조 방법 | |
| CN1242633A (zh) | 单模垂直腔面发射半导体激光器 | |
| JPH0828554B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP2953450B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法および半導体レーザ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031209 |