JPS61214493A - 面発光型レ−ザ素子およびその製造方法 - Google Patents
面発光型レ−ザ素子およびその製造方法Info
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- JPS61214493A JPS61214493A JP5327585A JP5327585A JPS61214493A JP S61214493 A JPS61214493 A JP S61214493A JP 5327585 A JP5327585 A JP 5327585A JP 5327585 A JP5327585 A JP 5327585A JP S61214493 A JPS61214493 A JP S61214493A
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- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
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- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2214—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on oxides or nitrides
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- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
- H01S5/2224—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semi-insulating semiconductors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（挟着分野）
本発明は、半導体基板上に形成したｐｎストライプ構造
による発振出刃光を半導体基板に直角憂こ放射する面発
光型レーザ素子およびその製造方法に関し、特に、電流
狭窄による発振電流閾値の低減、横モード制御および縦
単一モード化が可能な篇効率の面発尤鳳レーザ素子を製
造容易に構成したもめである。
による発振出刃光を半導体基板に直角憂こ放射する面発
光型レーザ素子およびその製造方法に関し、特に、電流
狭窄による発振電流閾値の低減、横モード制御および縦
単一モード化が可能な篇効率の面発尤鳳レーザ素子を製
造容易に構成したもめである。
（従来技術）
従来のこの種面発光型レーザ素子は、例えば、第３図（
ａ）〜（＋１）にそれぞれ示すように構成されており、
いずれも、その態動電流乃至出力光のウェハ面に対する
横方向および縦方向の拡がりの姿態、すなわち、横モー
ドおよび縦モードを制御してそれぞれ単一化するうえで
難点があり、十分な性能が得られない、という欠点があ
った〇 例えば、第８（ａ）図に示す構成の従来素子においては
、ｐ側ミラー層１１Ｇを兼ねるドツト状の金属電極１２
０を用いることのみによって電流１９０の横方向の拡が
りを制限しているので、活性領域１８０において電流の
著しい拡がりが生じ、電流閾値の低減によるレーザ発光
の高効率化に限度があり、また、ｐｇＡミラー層１１０
の大きさを抑えることのみによっては、出力光の横モー
ド制御も十分には行なえず、したがって、電流狭窄構造
および光導波構造を別途設ける必要があった。
ａ）〜（＋１）にそれぞれ示すように構成されており、
いずれも、その態動電流乃至出力光のウェハ面に対する
横方向および縦方向の拡がりの姿態、すなわち、横モー
ドおよび縦モードを制御してそれぞれ単一化するうえで
難点があり、十分な性能が得られない、という欠点があ
った〇 例えば、第８（ａ）図に示す構成の従来素子においては
、ｐ側ミラー層１１Ｇを兼ねるドツト状の金属電極１２
０を用いることのみによって電流１９０の横方向の拡が
りを制限しているので、活性領域１８０において電流の
著しい拡がりが生じ、電流閾値の低減によるレーザ発光
の高効率化に限度があり、また、ｐｇＡミラー層１１０
の大きさを抑えることのみによっては、出力光の横モー
ド制御も十分には行なえず、したがって、電流狭窄構造
および光導波構造を別途設ける必要があった。
その−例として、第３の）図に示すような横接合構造を
有する従来素子が考えられた。すなわち、例えば、同じ
ｎ形のＩｎＰクラッド層ａ Ｏ％Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層
４０およびＩｎＰ層５０を積層してかかる積層構造体の
横方向の半分にＺｎ拡散領域２００を設けてＰ形とし、
同じ上面にミラー層１１Ｇを挾んでｐａ’ｉｔ極層１２
０とｎ側電極層１４Ｇとを設けることにより、横方向の
電流１９０を制御し得るようにした面発−ｙｔ、型レー
ザ素子が考えられたが、かかる横接合構造では、上述し
たドツト状ミラー構造におけると同様に、出力光の横モ
ードの制御性が不十分であった。また、第８（０１図に
示すように、活性層４０を中心にしたｐｎ接合積層構造
体をクラッド層ａＯの半ばまで蝕刻して円形もしくは方
形のメサ状にしたのち、その周囲をｐｎｐｎ多層Ｉ多層
Ｉｎラストライプ埋込よって囲んだ構成の従来素子にお
いては、活性領域には電流狭窄構造および出力光導波構
造が存在するが、クラッド領域にはかかる狭窄構造およ
び導波構造が作用しないので、かかる多層埋込みによっ
ても、矢張り、横モード制御性が不十分であった。さら
に、ｇａ（ｄ）図に示すように、上述したと同様の円形
もしくは方形のメサ構造の活性領域を囲む凹欠部の内壁
面に絶縁付被膜１００を設けてメサ状活性領域を絶縁膜
１００によって囲んだ構成の従来素子においては、電流
狭窄および出力光導波ｌ造は達成されるが、電流閾値を
下げて高効率化°するためにメサの横断面積を小さくす
る必要があり、したがって、小面積の金属材層をｐ側の
ミラー１１０と電極１２０とに兼用せざるを得ず、ｐａ
ミラー１１０を高反射率化することが困難となり、メサ
構造の機械的強度が低下し、熱放散性が劣化するなど、
種々の問題が生じて、十分な性能が得られなかったＯ （発明の目的） 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去するととも
に従来の各種の電流狭窄構造の長所を巧みに組合わせて
、電流閾値の低減、横モード制御２よび縦モード単一化
を併わせで可能にするとともに、良好な熱放散性および
高い反射率をもって製造容易に構成した面発光盤レーザ
素子およびその製造方法を提供することにある。
有する従来素子が考えられた。すなわち、例えば、同じ
ｎ形のＩｎＰクラッド層ａ Ｏ％Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層
４０およびＩｎＰ層５０を積層してかかる積層構造体の
横方向の半分にＺｎ拡散領域２００を設けてＰ形とし、
同じ上面にミラー層１１Ｇを挾んでｐａ’ｉｔ極層１２
０とｎ側電極層１４Ｇとを設けることにより、横方向の
電流１９０を制御し得るようにした面発−ｙｔ、型レー
ザ素子が考えられたが、かかる横接合構造では、上述し
たドツト状ミラー構造におけると同様に、出力光の横モ
ードの制御性が不十分であった。また、第８（０１図に
示すように、活性層４０を中心にしたｐｎ接合積層構造
体をクラッド層ａＯの半ばまで蝕刻して円形もしくは方
形のメサ状にしたのち、その周囲をｐｎｐｎ多層Ｉ多層
Ｉｎラストライプ埋込よって囲んだ構成の従来素子にお
いては、活性領域には電流狭窄構造および出力光導波構
造が存在するが、クラッド領域にはかかる狭窄構造およ
び導波構造が作用しないので、かかる多層埋込みによっ
ても、矢張り、横モード制御性が不十分であった。さら
に、ｇａ（ｄ）図に示すように、上述したと同様の円形
もしくは方形のメサ構造の活性領域を囲む凹欠部の内壁
面に絶縁付被膜１００を設けてメサ状活性領域を絶縁膜
１００によって囲んだ構成の従来素子においては、電流
狭窄および出力光導波ｌ造は達成されるが、電流閾値を
下げて高効率化°するためにメサの横断面積を小さくす
る必要があり、したがって、小面積の金属材層をｐ側の
ミラー１１０と電極１２０とに兼用せざるを得ず、ｐａ
ミラー１１０を高反射率化することが困難となり、メサ
構造の機械的強度が低下し、熱放散性が劣化するなど、
種々の問題が生じて、十分な性能が得られなかったＯ （発明の目的） 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去するととも
に従来の各種の電流狭窄構造の長所を巧みに組合わせて
、電流閾値の低減、横モード制御２よび縦モード単一化
を併わせで可能にするとともに、良好な熱放散性および
高い反射率をもって製造容易に構成した面発光盤レーザ
素子およびその製造方法を提供することにある。
（発明の構成）
すなわち、本発明面発光型レーザ素子は、いわば、従来
のストライプ構造による電流狭窄メメサ構造による電流
狭窄とを巧みに組合わせて電流および光の双方を閉じ込
め、電流閾値の低減のみならず、横モード制御および縦
モード単一化を併わせで可能にしたものであり、円形も
しくは方形の開孔を有する半導体基板と、その半導体基
板の前記開孔を除く下面に被着した下側電極層と、前記
開孔に一致した同形の開口を設けて前記半導体基板上に
被着した当該半導体基板と同形の半導体材料よりなるエ
ツチング停止層と、そのエツチング停止層上に被着した
前記半導体基板と同形の半導体材料よりなるクラッド層
と、そのクラッド層の下面に前記開口を埋めて被着した
下側ミラー層と、前記クラッド層の一部を含むとともに
前記半導体基板とは異形の半導体材料を備えた活性層を
中心層として前記開孔および前記開口に対向して位置す
るｐｎストライプよりなる方形メサ構造と、その方形メ
サ構造の互いに対向する２側面にそれぞれ接して延在す
る側面を備えて前記クラッド層上に被着した少なくとも
前記方形メサ構造を覆う前記半導体基板とは異形の半導
体材料層よりなって前記延在する側面および前記方形メ
サ構造の２側面によりそれぞれ囲んだ凹欠部を前記クラ
ッド層上に前記方形メサ構造を挾んで形成するｐｎ平面
埋込み電流狭窄構造と、そのｐｎ平面埋込み電流狭窄構
造上に被着した前記半導体基板とは異形の高濃度半導体
材料よりなるキャップ層と、そのキャップ層上に前記方
形メサ構造に対向して被着した上側ミラー層と、その上
側ミラー層を囲んで前記キャップ層上に被着した上側電
極層とを備えたことを特徴とするものである０ （実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。
のストライプ構造による電流狭窄メメサ構造による電流
狭窄とを巧みに組合わせて電流および光の双方を閉じ込
め、電流閾値の低減のみならず、横モード制御および縦
モード単一化を併わせで可能にしたものであり、円形も
しくは方形の開孔を有する半導体基板と、その半導体基
板の前記開孔を除く下面に被着した下側電極層と、前記
開孔に一致した同形の開口を設けて前記半導体基板上に
被着した当該半導体基板と同形の半導体材料よりなるエ
ツチング停止層と、そのエツチング停止層上に被着した
前記半導体基板と同形の半導体材料よりなるクラッド層
と、そのクラッド層の下面に前記開口を埋めて被着した
下側ミラー層と、前記クラッド層の一部を含むとともに
前記半導体基板とは異形の半導体材料を備えた活性層を
中心層として前記開孔および前記開口に対向して位置す
るｐｎストライプよりなる方形メサ構造と、その方形メ
サ構造の互いに対向する２側面にそれぞれ接して延在す
る側面を備えて前記クラッド層上に被着した少なくとも
前記方形メサ構造を覆う前記半導体基板とは異形の半導
体材料層よりなって前記延在する側面および前記方形メ
サ構造の２側面によりそれぞれ囲んだ凹欠部を前記クラ
ッド層上に前記方形メサ構造を挾んで形成するｐｎ平面
埋込み電流狭窄構造と、そのｐｎ平面埋込み電流狭窄構
造上に被着した前記半導体基板とは異形の高濃度半導体
材料よりなるキャップ層と、そのキャップ層上に前記方
形メサ構造に対向して被着した上側ミラー層と、その上
側ミラー層を囲んで前記キャップ層上に被着した上側電
極層とを備えたことを特徴とするものである０ （実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。
しかして、本発明の特徴とするところの理解を容易にす
るための説明の便宜上、最初に本発明面発光型レーザ素
子の製造過程の例を第１（〜図〜第１（ロ）図に順次に
示して詳述する０ すなわち、本発明レーザ素子の製造に当っては、まず、
第１（ａ）図に示すように、例えば、ｎ型ＩｎＰ基板１
Ｇ上に、液相エピタキシャル（ＬＰＥ）成長法、有機金
属化学堆積（ＭＯＯＶＤ）成長法、分子線エピタキシャ
ル（ＭＢＥ）成長法などの結晶成長法により、後述の製
造過程に必要なｎ形ＧａＩｎＡｓＰ材料よりなるエツチ
ング停止層２０に引続いて、ｎ形ＩｎＰ材料よりなるク
ラッド層８０、ｐ形Ｇａ工ｎＡｓｐ材料よりなる活性層
４０およびｐ形ＩｎＰ層６０を順次に成長させ、短共振
器化したｐｎ接合層を積層堆積させる。ついで、かかる
堆積層を化学エツチング法により、第１（ｂ１図に示す
ように、ｎ形ＩｎＰクラッド層８０の半ばまで蝕刻し、
基板ｌＯ上に適切なマトリックス状に点在した複数個の
方形メサを形成する◎ついで、マトリックス状に点在し
たそれら複数個の方形メサ詳の相互間に、第１（０）図
（１１〜（１）に示すように、ｐ形ＩｎＰ層６０および
ｎ形１ｎＰ層７０を交互に積層して′平面埋込み１を施
す。なお、第１（ｏ）図（沓）はｐｎｐ埋込み、同図（
１）はｐｎｐｎ多層埋込み、同図（１）はｐ埋込みの状
態をそれぞれ示したものであり、積層構造が複雑になる
ほどかかる埋込みによるメサ円′ｌｔ流狭窄作用の制御
が容易となる。ついで、方形メサ群に施したかかる平面
埋込みにおける最上層のｐ形ＩｎＰ層６０上に、電極層
との接触によ°るオーミック抵抗を低減させるためのｐ
形Ｇａ Ｉｎ Ａｌｉ Ｐ材料よりなるキャップ層８０
を成長させる。ついで、第１ （ｄ）図（１） Ｉ （
１）に示すように、マトリックス状に配列したメサ群間
にマトリックスの一方向に沿って化学エツチングを施し
、各方形メサの前後に塊込みストライプの部分を数μｍ
ずつ残して凹欠部ｇＯを形成する０かかる凹欠部９０の
深さは、第１ （ｄ１図０）の線Ａ−Ａ′に沿った同図
（１）の断面図に示すようにｎ形ＩｎＰ゛クラッド層８
０の半ばまでとし、ｎ形Ｇ”ａＩｎＡｓＰエツチング停
止層２Ｇには達しないようにする。
るための説明の便宜上、最初に本発明面発光型レーザ素
子の製造過程の例を第１（〜図〜第１（ロ）図に順次に
示して詳述する０ すなわち、本発明レーザ素子の製造に当っては、まず、
第１（ａ）図に示すように、例えば、ｎ型ＩｎＰ基板１
Ｇ上に、液相エピタキシャル（ＬＰＥ）成長法、有機金
属化学堆積（ＭＯＯＶＤ）成長法、分子線エピタキシャ
ル（ＭＢＥ）成長法などの結晶成長法により、後述の製
造過程に必要なｎ形ＧａＩｎＡｓＰ材料よりなるエツチ
ング停止層２０に引続いて、ｎ形ＩｎＰ材料よりなるク
ラッド層８０、ｐ形Ｇａ工ｎＡｓｐ材料よりなる活性層
４０およびｐ形ＩｎＰ層６０を順次に成長させ、短共振
器化したｐｎ接合層を積層堆積させる。ついで、かかる
堆積層を化学エツチング法により、第１（ｂ１図に示す
ように、ｎ形ＩｎＰクラッド層８０の半ばまで蝕刻し、
基板ｌＯ上に適切なマトリックス状に点在した複数個の
方形メサを形成する◎ついで、マトリックス状に点在し
たそれら複数個の方形メサ詳の相互間に、第１（０）図
（１１〜（１）に示すように、ｐ形ＩｎＰ層６０および
ｎ形１ｎＰ層７０を交互に積層して′平面埋込み１を施
す。なお、第１（ｏ）図（沓）はｐｎｐ埋込み、同図（
１）はｐｎｐｎ多層埋込み、同図（１）はｐ埋込みの状
態をそれぞれ示したものであり、積層構造が複雑になる
ほどかかる埋込みによるメサ円′ｌｔ流狭窄作用の制御
が容易となる。ついで、方形メサ群に施したかかる平面
埋込みにおける最上層のｐ形ＩｎＰ層６０上に、電極層
との接触によ°るオーミック抵抗を低減させるためのｐ
形Ｇａ Ｉｎ Ａｌｉ Ｐ材料よりなるキャップ層８０
を成長させる。ついで、第１ （ｄ）図（１） Ｉ （
１）に示すように、マトリックス状に配列したメサ群間
にマトリックスの一方向に沿って化学エツチングを施し
、各方形メサの前後に塊込みストライプの部分を数μｍ
ずつ残して凹欠部ｇＯを形成する０かかる凹欠部９０の
深さは、第１ （ｄ１図０）の線Ａ−Ａ′に沿った同図
（１）の断面図に示すようにｎ形ＩｎＰ゛クラッド層８
０の半ばまでとし、ｎ形Ｇ”ａＩｎＡｓＰエツチング停
止層２Ｇには達しないようにする。
第１ （（ｉ）図（１）に示した凹欠部９０の一部Ｂを
拡大して同図（−）に示す。な招、図示の構造は、ｐｎ
ｐ埋込みを施した場合の例を示したものである。ついで
、第１（ｅ）図に示すように、各凹欠部９０の内壁面に
、例えばＳ１０．や５ｉ８Ｎ、などの材料からなる絶縁
膜１００を被着して、凹欠部の蝕刻面に現われた半導体
材料、特にメサ内の半導体材料の露出面に化学的反応が
生じないようにするパッシベイションを施し、あるいは
、ポリイミドなどの合成樹脂材料によって各凹欠部９０
を平坦に埋込んでしまうようにする。
拡大して同図（−）に示す。な招、図示の構造は、ｐｎ
ｐ埋込みを施した場合の例を示したものである。ついで
、第１（ｅ）図に示すように、各凹欠部９０の内壁面に
、例えばＳ１０．や５ｉ８Ｎ、などの材料からなる絶縁
膜１００を被着して、凹欠部の蝕刻面に現われた半導体
材料、特にメサ内の半導体材料の露出面に化学的反応が
生じないようにするパッシベイションを施し、あるいは
、ポリイミドなどの合成樹脂材料によって各凹欠部９０
を平坦に埋込んでしまうようにする。
以上のようにして形成した積層構造体において個々にレ
ーザ素子として作用すべき活性領域が存在する方形メサ
の部分に対し、っぎのようにして、面発光盤レーザ素子
として作用するに必要な構成要素を被着形成する。
ーザ素子として作用すべき活性領域が存在する方形メサ
の部分に対し、っぎのようにして、面発光盤レーザ素子
として作用するに必要な構成要素を被着形成する。
すなわち、第１（０図に示すように、埋込みｐｎストラ
イプと凹欠部とにより周囲を囲まれた方形メサの部分に
おけるキャップ層８ｏ上に、誘電体多層膜やＡｔｒ薄膜
などからなる高反射率のミラ−１１０８被着するととも
に、埋込みｐｎストライブの部分におけるキャップ層８
ｏ上には Ａｔｒ／ｚｎ。
イプと凹欠部とにより周囲を囲まれた方形メサの部分に
おけるキャップ層８ｏ上に、誘電体多層膜やＡｔｒ薄膜
などからなる高反射率のミラ−１１０８被着するととも
に、埋込みｐｎストライブの部分におけるキャップ層８
ｏ上には Ａｔｒ／ｚｎ。
ムｔｒ／ Ｔｉ７ｐｔ、／ などからなるｐ側電
極層ＩＪＯＩＱｒ。
極層ＩＪＯＩＱｒ。
を被着する。−万、上述の積層構造体の基板側背面には
、第１（ｇ）図に示すように、活性領域が存在する方形
メサの部分に対応して円形もしくは方形の穴１８０を形
成する。すなわち、該当部分に選択エツチング法を適用
して、まず、基板１ｏを′構成するｎ形ＩｎＰ材料のみ
を腐蝕してエツチング停止層２０を構成するｎ形ＧａＩ
ｎＡｓＰ材料は腐蝕しないエツチング液によって基板１
０に所要形状寸法の穴１８０を穿った後に、エツチング
液を変えて大底のエツチング停止層２ｏを蝕刻除去し、
クラッド層８０を露出させる。ついで、基板１０におけ
る穴１８Ｇ以外の部分の背面上にＡｕ／５ｎ１Ａｕ／ｇ
ｅなどからなるｎ側電極層１４Ｇを被着するとともに、
穴１８Ｇの底面に露出したｎ形ＩｎＰキャップ層８０上
には、積層構造体の表面側に設けたミラー１１Ｇと同様
に誘電体多層膜やムＵ薄膜などからなる高反射率のミラ
ー１５Ｇを被着する。
、第１（ｇ）図に示すように、活性領域が存在する方形
メサの部分に対応して円形もしくは方形の穴１８０を形
成する。すなわち、該当部分に選択エツチング法を適用
して、まず、基板１ｏを′構成するｎ形ＩｎＰ材料のみ
を腐蝕してエツチング停止層２０を構成するｎ形ＧａＩ
ｎＡｓＰ材料は腐蝕しないエツチング液によって基板１
０に所要形状寸法の穴１８０を穿った後に、エツチング
液を変えて大底のエツチング停止層２ｏを蝕刻除去し、
クラッド層８０を露出させる。ついで、基板１０におけ
る穴１８Ｇ以外の部分の背面上にＡｕ／５ｎ１Ａｕ／ｇ
ｅなどからなるｎ側電極層１４Ｇを被着するとともに、
穴１８Ｇの底面に露出したｎ形ＩｎＰキャップ層８０上
には、積層構造体の表面側に設けたミラー１１Ｇと同様
に誘電体多層膜やムＵ薄膜などからなる高反射率のミラ
ー１５Ｇを被着する。
以上のようにして多数のレーザ素子とマトリックス配置
した状態の積層構造体を第１（ｈ）図ｔｎ、＜１）に系
すように、方形メサの部分を中心にした個々のチップに
切り分けて、複数個の本発明面発ｆｔ型レーザ素子を一
時に完成する。なお、第１Ｑ１）図（１）はレーザ素子
チップのｐ側を、同図（ｌ）はｎａを、゛いずれも上側
にして示した概略斜視図であり、かかる製造過程により
形成して横モード制御・電流狭窄構造を有する本発明面
発光型レーザ素子が得られる。
した状態の積層構造体を第１（ｈ）図ｔｎ、＜１）に系
すように、方形メサの部分を中心にした個々のチップに
切り分けて、複数個の本発明面発ｆｔ型レーザ素子を一
時に完成する。なお、第１Ｑ１）図（１）はレーザ素子
チップのｐ側を、同図（ｌ）はｎａを、゛いずれも上側
にして示した概略斜視図であり、かかる製造過程により
形成して横モード制御・電流狭窄構造を有する本発明面
発光型レーザ素子が得られる。
上述のような製造過程により形成する本発明面発光型レ
ーザ素子の構成の例を改めて第２（ａ）図。
ーザ素子の構成の例を改めて第２（ａ）図。
第２Φ）図に示す。なお、第２（（転）図は第１（ｄ）
図′（１）に示したチップの線Ａ −Ａ／に沿った断面
図であり、。
図′（１）に示したチップの線Ａ −Ａ／に沿った断面
図であり、。
また、第２（ｂ）図は、同じチップの線Ｂ −Ｂ’に沿
った断面図である。図から明らかなように、本発明開発
元型レーザ素子において活性領域を擁する方形メサの部
分は、線ム一にの方向においてはｐｎストライプ埋込み
層により、また、線Ｂ −Ｂ’の方向においては化学エ
ツチングにより形成した凹欠部にパッシベイションを施
した絶縁材により、いずれも、電流および元の双方を閉
じ込めており、したがって、発振電流および発振出力光
の基板面に沿った横方向の拡がりの姿態を制御する横モ
ード制御、並びに、基板面に垂直の方向の拡がりの姿態
を制御する縦モード制御および単一化の双方を、従来の
ように電流閾値低減の限度やミラー層の高反射率化の困
難性あるいは熱放散性の劣化やメサ構造の！Ｉｆｆ低下
などの問題の発生を伴うことなく、併わせで十分に達成
する“ことができる。
った断面図である。図から明らかなように、本発明開発
元型レーザ素子において活性領域を擁する方形メサの部
分は、線ム一にの方向においてはｐｎストライプ埋込み
層により、また、線Ｂ −Ｂ’の方向においては化学エ
ツチングにより形成した凹欠部にパッシベイションを施
した絶縁材により、いずれも、電流および元の双方を閉
じ込めており、したがって、発振電流および発振出力光
の基板面に沿った横方向の拡がりの姿態を制御する横モ
ード制御、並びに、基板面に垂直の方向の拡がりの姿態
を制御する縦モード制御および単一化の双方を、従来の
ように電流閾値低減の限度やミラー層の高反射率化の困
難性あるいは熱放散性の劣化やメサ構造の！Ｉｆｆ低下
などの問題の発生を伴うことなく、併わせで十分に達成
する“ことができる。
かかる本発明面発光監レーザ素子の動作を第８（Ｎ図、
第８（ｂ）図に示した構成例について説明すると、まず
、ｐ＠およびｎ側の電極層１２Ｇおよびトｌの間に所定
の直流電圧を印加して電流を流すと、活性領域を擁する
方形メサに流れる電流は、ｐｎストライプ埋込み層と凹
欠部９Ｇの内壁面のパッシベイション膜１０Ｇとによっ
て囲まれた方形メサ内の活性領域に閉′じ込められるの
１、活性層４０内にエネルギ一単位に対する原子の分布
が反転したいわゆる反転分布が形成されて励起されたレ
ーザ光が発生する０その発生したレーザ光も凹欠部９０
に凹まれて構成される導波路内に閉じ込められ、その導
波路の上下両端にそれぞれ位置する高反射率のミラー１
１Ｇおよび１５Ｇからなるファブリペロ−共振器によっ
て共ｉ１１６ Ｇを起こし、レーザ発振が生ずる０その
際、方形メサ内を流れる電流の閾値は、ｐｎストライプ
埋込層６０．７Ｇと凹欠部９０のパッシベイション膜１
００とによる電流閉じ込め作用に基づいて十分に低減さ
れる。また、出力レーザーｙｒ：、ｌ？０は、活性層４
０を中心として積層された短共振器により縦単一モード
を呈し、凹欠部９０のパッシベイション膜１００と方形
メサがなす活性領域との材料が呈する屈折率の差および
活性領域の幅によって横単−モード化も可能となる０ また、第２図示の構成による本発明レーザ素子は、凹入
部９０およびその内壁面のパッシベイション膜ｉｏｏ以
外の部分を、ｌ’ｃ １図につき前述したように積層構
造体にエツチングを施しマ方形メサを形成した後にｐｎ
ストライプを埋込んで電流狭窄構造を設ける製造過程の
他、所要の堆積層を適切に選択的に順次に被着すること
により、積層構造の半導体に作り付けの電流狭窄構造を
設けるようにもなし得る構成上の利点を有している。
第８（ｂ）図に示した構成例について説明すると、まず
、ｐ＠およびｎ側の電極層１２Ｇおよびトｌの間に所定
の直流電圧を印加して電流を流すと、活性領域を擁する
方形メサに流れる電流は、ｐｎストライプ埋込み層と凹
欠部９Ｇの内壁面のパッシベイション膜１０Ｇとによっ
て囲まれた方形メサ内の活性領域に閉′じ込められるの
１、活性層４０内にエネルギ一単位に対する原子の分布
が反転したいわゆる反転分布が形成されて励起されたレ
ーザ光が発生する０その発生したレーザ光も凹欠部９０
に凹まれて構成される導波路内に閉じ込められ、その導
波路の上下両端にそれぞれ位置する高反射率のミラー１
１Ｇおよび１５Ｇからなるファブリペロ−共振器によっ
て共ｉ１１６ Ｇを起こし、レーザ発振が生ずる０その
際、方形メサ内を流れる電流の閾値は、ｐｎストライプ
埋込層６０．７Ｇと凹欠部９０のパッシベイション膜１
００とによる電流閉じ込め作用に基づいて十分に低減さ
れる。また、出力レーザーｙｒ：、ｌ？０は、活性層４
０を中心として積層された短共振器により縦単一モード
を呈し、凹欠部９０のパッシベイション膜１００と方形
メサがなす活性領域との材料が呈する屈折率の差および
活性領域の幅によって横単−モード化も可能となる０ また、第２図示の構成による本発明レーザ素子は、凹入
部９０およびその内壁面のパッシベイション膜ｉｏｏ以
外の部分を、ｌ’ｃ １図につき前述したように積層構
造体にエツチングを施しマ方形メサを形成した後にｐｎ
ストライプを埋込んで電流狭窄構造を設ける製造過程の
他、所要の堆積層を適切に選択的に順次に被着すること
により、積層構造の半導体に作り付けの電流狭窄構造を
設けるようにもなし得る構成上の利点を有している。
なお、以上の説明においては、ｎ型ＩｎＰ基板から出発
した製造過程並びに素子構造の例について述べたが、ｐ
形１ｎＰ基板から出発し、以上の説、明における各層の
ｐ形とｎ形との設定をそれぞれ逆にすることによっても
、全く同様の製造過程により全く同様の素子構造を有す
る本発明レーザ素子を形成し得ること勿論である。また
、各層の材料についても、前述の例に限ることな（゛、
例えば、ＩｎＰに替えてＧａＡａを用いるなど、適切な
他の材料を用いても同様に本発明レーザ素子を形成する
ことかできる。
した製造過程並びに素子構造の例について述べたが、ｐ
形１ｎＰ基板から出発し、以上の説、明における各層の
ｐ形とｎ形との設定をそれぞれ逆にすることによっても
、全く同様の製造過程により全く同様の素子構造を有す
る本発明レーザ素子を形成し得ること勿論である。また
、各層の材料についても、前述の例に限ることな（゛、
例えば、ＩｎＰに替えてＧａＡａを用いるなど、適切な
他の材料を用いても同様に本発明レーザ素子を形成する
ことかできる。
（効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、面尭
ｆｔ、型牛導体レーザ素子において短共振器化した活性
領域に流れる電流にｐｎストライプ埋込み層とパッシベ
イションを施したエツチング溝とにより十分に狭窄を施
してその電流閾値を容易に低減させ得るとともに、十分
な横モード制御を可能にして縦モードとともに横モード
も単一化するこ七ができ、したがって、従来に比し格段
に優れた性能の面発光型レーザ素子を製造容易に実現す
ることができる。したがって、光出力をウェハに対し十
分に狭い拡がり角をもって垂直に取出し得る本発明の面
発光型半導体レーザ素子によれはその２次元レーザ化や
他の半導体機能素子との集積化も容易に実現することが
可能となる◇
ｆｔ、型牛導体レーザ素子において短共振器化した活性
領域に流れる電流にｐｎストライプ埋込み層とパッシベ
イションを施したエツチング溝とにより十分に狭窄を施
してその電流閾値を容易に低減させ得るとともに、十分
な横モード制御を可能にして縦モードとともに横モード
も単一化するこ七ができ、したがって、従来に比し格段
に優れた性能の面発光型レーザ素子を製造容易に実現す
ることができる。したがって、光出力をウェハに対し十
分に狭い拡がり角をもって垂直に取出し得る本発明の面
発光型半導体レーザ素子によれはその２次元レーザ化や
他の半導体機能素子との集積化も容易に実現することが
可能となる◇
第１（ａ）図、第１０）３図、第１（０）図（＋） 〜
（１）、第１（ｄ）図（１１〜ＣＩ＋）％第１（ｅ）図
〜第１＠）図および第１（ｈ１図（１）（１）は本発明
面発光型レーザ素子の製造過程の例を順次に示す断面図
および斜視図、 第２（ａ）図および第２Φ）図は本発明面発光型レーザ
素子の構成例を互いに直交する方向の断面についてそれ
ぞれ示す断面図、 第８（ａ）図〜第８（ｄ）図は従来の面発光箆レーザ素
子の構成例をそれぞれ示す断面図である。 Ｎｏ −−−ｎ ＠ ＩｎＰ基板 ２θ・・・ｎ形ＩｎＰエツチング停止層ａＯ・・・ｎ形
ＩｎＰクラッド層 ４０−Ｐ形Ｇａ Ｉｎ ＡＩ！ Ｐ活性層６０・・・ｐ
形ＩｎＰ層 ６０・・・ｐ形ＩｎＰ埋込層 ７０・・・ｎ形１ｎＰ埋込層 ｓｏ ・ｐ形Ｇａ ’Ｉｎ Ａｓ Ｐキャラプ層９０・
・・エツチング溝（凹欠部） １００・・・パッシベイション膜 １１Ｇ・・・ｐ側ミラー層 １２１Ｇ・・・ｐ側電極層 １８０…穴 １４０−ｎ １ｌｌｌｔ極層 １５Ｇ・・・ｎ側ミラー層 １６０・・・元共振路 １７０・・・光出力 １８０・・・活性領域 １９０・・・電流 ２００・・・Ｚｎ拡散領域
（１）、第１（ｄ）図（１１〜ＣＩ＋）％第１（ｅ）図
〜第１＠）図および第１（ｈ１図（１）（１）は本発明
面発光型レーザ素子の製造過程の例を順次に示す断面図
および斜視図、 第２（ａ）図および第２Φ）図は本発明面発光型レーザ
素子の構成例を互いに直交する方向の断面についてそれ
ぞれ示す断面図、 第８（ａ）図〜第８（ｄ）図は従来の面発光箆レーザ素
子の構成例をそれぞれ示す断面図である。 Ｎｏ −−−ｎ ＠ ＩｎＰ基板 ２θ・・・ｎ形ＩｎＰエツチング停止層ａＯ・・・ｎ形
ＩｎＰクラッド層 ４０−Ｐ形Ｇａ Ｉｎ ＡＩ！ Ｐ活性層６０・・・ｐ
形ＩｎＰ層 ６０・・・ｐ形ＩｎＰ埋込層 ７０・・・ｎ形１ｎＰ埋込層 ｓｏ ・ｐ形Ｇａ ’Ｉｎ Ａｓ Ｐキャラプ層９０・
・・エツチング溝（凹欠部） １００・・・パッシベイション膜 １１Ｇ・・・ｐ側ミラー層 １２１Ｇ・・・ｐ側電極層 １８０…穴 １４０−ｎ １ｌｌｌｔ極層 １５Ｇ・・・ｎ側ミラー層 １６０・・・元共振路 １７０・・・光出力 １８０・・・活性領域 １９０・・・電流 ２００・・・Ｚｎ拡散領域
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、円形もしくは方形の開孔を有する半導体基板と、そ
の半導体基板の前記開孔を除く下面に被着した下側電極
層と、前記開孔に一致した同形の開口を設けて前記半導
体基板上に被着した当該半導体基板と同形の半導体材料
よりなるエッチング停止層と、そのエッチング停止層上
に被着した前記半導体基板と同形の半導体材料よりなる
クラッド層と、そのクラッド層の下面に前記開口を埋め
て被着した下側ミラー層と、前記クラッド層の一部を含
むとともに前記半導体基板とは異形の半導体材料を備え
た活性層を中心層として前記開孔および前記開口に対向
して位置するｐｎストライプよりなる方形メサ構造と、
その方形メサ構造の互いに対向する２側面にそれぞれ接
して延在する側面を備えて前記クラッド層上に被着した
少なくとも前記方形メサ構造を覆う前記半導体基板とは
異形の半導体材料層よりなつて前記延在する側面および
前記方形メサ構造の２側面によりそれぞれ囲んだ凹欠部
を前記クラッド層上に前記方形メサ構造を挾んで形成す
るｐｎ平面埋込み電流狭窄構造と、そのｐｎ平面埋込み
電流狭窄構造上に被着した前記半導体基板とは異形の高
濃度半導体材料よりなるキャップ層と、そのキャップ層
上に前記方形メサ構造に対向して被着した上側ミラー層
と、その上側ミラー層を囲んで前記キャップ層上に被着
した上側電極層とを備えたことを特徴とする面発光型レ
ーザ素子。 ２、特許請求の範囲第１項記載のレーザ素子において、
前記凹欠部の内壁面を絶縁材膜により被覆したことを特
徴とする面発光型レーザ素子。 ３、特許請求の範囲第１項記載のレーザ素子において、
前記凹欠部に合成樹脂材を充填したことを特徴とする面
発光型レーザ素子。 半導体基板上に、その半導体基板と同形の 半導体材料よりなるエッチング停止層および前記半導体
基板と同形の半導体材料よりなるクラッド層を最下層と
するとともに前記半導体基板とは異形の半導体材料を備
えた活性層を中心層としたｐｎストライプ構造を順次に
成長させて被着する成長過程と、前記ｐｎストライプ構
造を前記クラッド層中まで化学エッチングにより除去し
てマトリックス状に配列した複数個のｐｎストライプ方
形メサ構造を形成するメサ形成過程と、少なくとも、前
記複数個の方形メサ構造を覆う前記半導体基板とは異形
の半導体材料層よりなるｐｎ埋込み層により前記複数個
の方形メサ構造の間を平坦に埋込む平面埋込み過程と、
その平面埋込み層上に前記半導体基板とは異形の高濃度
半導体材料よりなるキャップ層を成長させて被着するオ
ーミック抵抗低減過程と、前記平面埋込み層および前記
キャップ層を前記クラッド層中まで化学エッチングによ
り除去して前記複数個の方形メサ構造の相互間に前記マ
トリックスの一方向に沿つた凹欠部をそれぞれ形成する
とともに、それらの凹欠部の内壁面に絶縁材膜をそれぞ
れ被着し、もしくは、それらの凹欠部に合成樹脂材をそ
れぞれ充填する電流狭窄過程と、前記複数個の方形メサ
構造にそれぞれ対向して前記キャップ層上に複数個の上
側ミラー層を被着するとともにそれら複数個の上側ミラ
ー層をそれぞれ囲んで前記キャップ層上に上側電極層を
被着する上側共振構造形成過程と、前記半導体基板およ
び前記エッチング停止層を選択エッチングにより下面か
ら順次に除去して前記複数個の方形メサ構造にそれぞれ
対向したそれぞれ複数個の開孔および開口を円形もしく
は方形に形成し、それらの開口にそれぞれ露出した前記
クラッド層の下面に複数個の下側ミラー層を被着すると
ともに、それらの開孔を除く前記半導体基板の下面に下
側電極層を被着する下側共振構造形成過程と、前記半導
体基板を前記複数個の方形メサ構造をそれぞれ中心にし
て切り分けるチップ形成過程とを設けたことを特徴とす
る面発光型レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327585A JPS61214493A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 面発光型レ−ザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327585A JPS61214493A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 面発光型レ−ザ素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61214493A true JPS61214493A (ja) | 1986-09-24 |
| JPH0328077B2 JPH0328077B2 (ja) | 1991-04-17 |
Family
ID=12938184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5327585A Granted JPS61214493A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | 面発光型レ−ザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61214493A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247885A (ja) * | 1988-08-09 | 1990-02-16 | Res Dev Corp Of Japan | 面発光型半導体レーザ装置 |
| US4999843A (en) * | 1990-01-09 | 1991-03-12 | At&T Bell Laboratories | Vertical semiconductor laser with lateral electrode contact |
| JPH0456182A (ja) * | 1990-06-21 | 1992-02-24 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 面発光半導体レーザ素子の製造方法 |
-
1985
- 1985-03-19 JP JP5327585A patent/JPS61214493A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247885A (ja) * | 1988-08-09 | 1990-02-16 | Res Dev Corp Of Japan | 面発光型半導体レーザ装置 |
| US4999843A (en) * | 1990-01-09 | 1991-03-12 | At&T Bell Laboratories | Vertical semiconductor laser with lateral electrode contact |
| JPH0456182A (ja) * | 1990-06-21 | 1992-02-24 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 面発光半導体レーザ素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328077B2 (ja) | 1991-04-17 |
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