JP2006344667A - Surface-emissive semiconductor laser and its manufacturing method, optical module, and light transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面発光型半導体レーザおよびその製造方法、光モジュール、並びに、光伝達装置に関する。 The present invention relates to a surface emitting semiconductor laser and a method for manufacturing the same, an optical module, and an optical transmission device.
光通信の分野において、面発光型半導体レーザは、安価で高機能な光源として注目されている。面発光型半導体レーザを光通信に用いるときには、放射角の狭い放射パターンのレーザ光を得ることが望ましい場合がある。 In the field of optical communication, surface-emitting semiconductor lasers are attracting attention as inexpensive and high-functional light sources. When a surface emitting semiconductor laser is used for optical communication, it may be desirable to obtain a laser beam having a radiation pattern with a narrow radiation angle.
例えば、特開２０００−６７４４９号公報には、面発光型半導体レーザのレーザ光の出射面に、インクジェット法によりマイクロレンズを作製し、放射角を狭くする方法が提案されている。この場合、酸化狭窄層により横モードが確定するため、狭窄径を広げて大電流を注入しようとすると、光学的なモードの数が増えることになる。
本発明の目的は、高出力であって、放射角の狭いレーザ光を出射することが可能な面発光型半導体レーザおよびその製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、前記面発光型半導体レーザを含む光モジュールおよび光伝達装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a surface emitting semiconductor laser capable of emitting laser light having a high output and a narrow emission angle, and a method for manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide an optical module and an optical transmission device including the surface emitting semiconductor laser.
本発明に係る面発光型半導体レーザは、
基板と、
前記基板の上方に形成された第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、
前記第２ミラーの上方に形成されたレンズ部と、を含み、
前記レンズ部は、前記第２ミラーの上面から出射する光の経路を変化させる機能を有し、
前記第１ミラーおよび前記活性層のうちの少なくとも一方は、面方向に周期的な屈折率分布を有するフォトニック結晶領域を有し、
前記フォトニック結晶領域は、欠陥領域を有し、かつ、該欠陥領域に光を閉じ込める機能を有する。
The surface emitting semiconductor laser according to the present invention is:
A substrate,
A first mirror formed above the substrate;
An active layer formed above the first mirror;
A second mirror formed above the active layer;
A lens part formed above the second mirror,
The lens unit has a function of changing a path of light emitted from the upper surface of the second mirror,
At least one of the first mirror and the active layer has a photonic crystal region having a periodic refractive index distribution in a plane direction;
The photonic crystal region has a defect region and has a function of confining light in the defect region.
この面発光型半導体レーザによれば、低しきい値でレーザ光を発振させることができ、かつ、高出力なレーザ光を得ることができ、さらに、放射角を狭くすることができる。 According to this surface emitting semiconductor laser, it is possible to oscillate laser light with a low threshold, to obtain high-power laser light, and to narrow the radiation angle.
なお、本発明において、特定のもの（以下、「Ａ」という）の上方に形成された他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）とは、Ａ上に直接形成されたＢと、Ａ上に、Ａ上の他のものを介して形成されたＢと、を含む。また、本発明において、Ａの上方にＢを形成するとは、Ａ上に直接Ｂを形成する場合と、Ａ上に、Ａ上の他のものを介してＢを形成する場合と、を含む。 In the present invention, other specific objects (hereinafter referred to as “B”) formed above a specific object (hereinafter referred to as “A”) are defined as B directly formed on A and A And B formed via the others on A. Further, in the present invention, forming B above A includes a case where B is formed directly on A and a case where B is formed on A via another on A.
また、本発明において、「周期的」とは、「擬周期的」を含む概念である。即ち、本発明のフォトニック結晶領域には、周期的なフォトニック結晶構造を有するものと、擬周期的なフォトニック結晶構造を有するものと、を含む。擬周期的なフォトニック結晶構造としては、例えば、フォトニック準結晶構造（例えば、M. Notomi, H. Suzuki, T. Tamamura, K. Edagawa, Phys. Rev. Lett. 92 (2004) 123906. 参照）または円座標フォトニック結晶構造（例えば、特開２００４−１０９７３７号公報参照）などが挙げられる。 In the present invention, “periodic” is a concept including “pseudo-periodic”. That is, the photonic crystal region of the present invention includes those having a periodic photonic crystal structure and those having a quasi-periodic photonic crystal structure. Examples of the quasi-periodic photonic crystal structure include a photonic quasicrystal structure (see, for example, M. Notomi, H. Suzuki, T. Tamamura, K. Edagawa, Phys. Rev. Lett. 92 (2004) 123906. ) Or a circular coordinate photonic crystal structure (for example, see JP-A-2004-109737).
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記第２ミラーは、前記フォトニック結晶領域を有することができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The second mirror may have the photonic crystal region.
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記欠陥領域以外の前記フォトニック結晶領域には、厚み方向に延伸する複数の空孔が形成されていることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
A plurality of holes extending in the thickness direction can be formed in the photonic crystal region other than the defect region.
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
平面視における前記欠陥領域の中心は、前記第２ミラーの上面から出射する光の中心と同一または略同一であり、
前記複数の空孔は、前記欠陥領域の中心に対して回転対称となる位置に配列されていることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The center of the defect region in plan view is the same as or substantially the same as the center of the light emitted from the upper surface of the second mirror,
The plurality of holes may be arranged at positions that are rotationally symmetric with respect to the center of the defect region.
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記空孔内は、誘電体部材によって満たされていることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The voids may be filled with a dielectric member.
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記レンズ部は、少なくとも前記欠陥領域の上方に形成されていることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The lens unit may be formed at least above the defect area.
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記第２ミラーの上方に形成された電極を有し、
前記レンズ部は、前記電極によって堰き止められて形成されていることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
An electrode formed above the second mirror;
The lens unit may be formed by being dammed by the electrode.
本発明に係る光モジュールは、上述の面発光型半導体レーザと、
光導波路と、を含む。
An optical module according to the present invention includes the surface-emitting type semiconductor laser described above,
And an optical waveguide.
本発明に係る光伝達装置は、上述の光モジュールを含む。 An optical transmission device according to the present invention includes the above-described optical module.
本発明に係る第１の面発光型半導体レーザの製造方法は、
基板の上方に、少なくとも第１ミラーの一部を構成するための半導体層を積層する工程と、
前記第１ミラーおよび活性層のうちの少なくとも一方の内部に、面方向に周期的な屈折率分布を有するフォトニック結晶領域を形成する工程と、
他の基板の上方に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の上方に、少なくとも第２ミラーの一部を構成するための他の半導体層を積層する工程と、
前記基板の少なくとも前記第１ミラーの一部が形成された側と、前記他の基板の少なくとも前記第２ミラーの一部が形成された側とを貼り合わせる工程と、
前記犠牲層を除去して、前記他の基板を分離する工程と、
前記半導体層および前記他の半導体層をパターニングすることにより、少なくとも前記第２ミラーの一部を含む柱状部を形成する工程と、
前記柱状部の上方にレンズ部を形成する工程と、を含み、
前記半導体層を積層する工程および前記他の半導体層を積層する工程のうちの少なくとも一方において、活性層が積層され、
前記レンズ部は、前記第２ミラーの上面から出射する光の経路を変化させる機能を有するように形成され、かつ、該レンズ部の材料を含む液滴を吐出する液滴吐出法によって形成され、
前記フォトニック結晶領域は、欠陥領域を有するように形成され、かつ、該欠陥領域に光を閉じ込める機能を有するように形成される。
The first surface-emitting type semiconductor laser manufacturing method according to the present invention includes:
Laminating a semiconductor layer for constituting at least a part of the first mirror above the substrate;
Forming a photonic crystal region having a periodic refractive index distribution in a plane direction inside at least one of the first mirror and the active layer;
Forming a sacrificial layer over another substrate;
Laminating another semiconductor layer for constituting at least a part of the second mirror above the sacrificial layer;
Bonding the side of the substrate on which at least part of the first mirror is formed and the side of the other substrate on which at least part of the second mirror is formed;
Removing the sacrificial layer and separating the other substrate;
Forming a columnar portion including at least a part of the second mirror by patterning the semiconductor layer and the other semiconductor layer;
Forming a lens part above the columnar part,
In at least one of the step of laminating the semiconductor layer and the step of laminating the other semiconductor layer, an active layer is laminated,
The lens unit is formed to have a function of changing a path of light emitted from the upper surface of the second mirror, and is formed by a droplet discharge method of discharging a droplet including the material of the lens unit,
The photonic crystal region is formed to have a defect region and to have a function of confining light in the defect region.
本発明に係る面発光型半導体レーザの製造方法において、
前記欠陥領域以外の前記フォトニック結晶領域には、厚み方向に延伸する複数の空孔が形成されることができる。
In the method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
A plurality of holes extending in the thickness direction can be formed in the photonic crystal region other than the defect region.
本発明に係る第２の面発光型半導体レーザの製造方法は、
基板の上方に、少なくとも第１ミラーの一部を構成するための半導体層を積層する工程と、
前記第１ミラーおよび活性層のうちの少なくとも一方の内部に、面方向に周期的な屈折率分布を有するフォトニック結晶領域を形成する工程と、
前記半導体層の上方に誘電体部材を形成する工程と、
前記誘電体部材を上面側から、前記半導体層の上面が露出するまで除去する工程と、
前記半導体層および前記誘電体部材の上方に、少なくとも第２ミラーの一部を構成するための他の半導体層を積層する工程と、
前記半導体層および前記他の半導体層をパターニングすることにより、少なくとも前記第２ミラーの一部を含む柱状部を形成する工程と、
前記柱状部の上方にレンズ部を形成する工程と、を含み、
前記半導体層を積層する工程および前記他の半導体層を積層する工程のうちの少なくとも一方において、活性層が積層され、
前記レンズ部は、前記第２ミラーの上面から出射する光の経路を変化させる機能を有するように形成され、かつ、該レンズ部の材料を含む液滴を吐出する液滴吐出法によって形成され、
前記フォトニック結晶領域は、欠陥領域を有するように形成され、かつ、該欠陥領域に光を閉じ込める機能を有するように形成され、
前記欠陥領域以外の前記フォトニック結晶領域には、厚み方向に延伸する複数の空孔が形成され、
前記誘電体部材は、前記空孔を埋め込むように形成される。
The second surface-emitting type semiconductor laser manufacturing method according to the present invention comprises:
Laminating a semiconductor layer for constituting at least a part of the first mirror above the substrate;
Forming a photonic crystal region having a periodic refractive index distribution in a plane direction inside at least one of the first mirror and the active layer;
Forming a dielectric member above the semiconductor layer;
Removing the dielectric member from the upper surface side until the upper surface of the semiconductor layer is exposed;
Laminating another semiconductor layer to form at least a part of the second mirror above the semiconductor layer and the dielectric member;
Forming a columnar portion including at least a part of the second mirror by patterning the semiconductor layer and the other semiconductor layer;
Forming a lens part above the columnar part,
In at least one of the step of laminating the semiconductor layer and the step of laminating the other semiconductor layer, an active layer is laminated,
The lens unit is formed to have a function of changing a path of light emitted from the upper surface of the second mirror, and is formed by a droplet discharge method of discharging a droplet including the material of the lens unit,
The photonic crystal region is formed so as to have a defect region, and is formed so as to have a function of confining light in the defect region,
In the photonic crystal region other than the defect region, a plurality of holes extending in the thickness direction are formed,
The dielectric member is formed so as to fill the holes.
本発明に係る面発光型半導体レーザの製造方法において、
前記フォトニック結晶領域を形成する工程において、前記第２ミラーの内部に、該フォトニック結晶領域を形成することができる。
In the method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
In the step of forming the photonic crystal region, the photonic crystal region can be formed inside the second mirror.
本発明に係る面発光型半導体レーザの製造方法において、
前記レンズ部を形成する工程の前に、前記柱状部の上方に電極を形成する工程を含み、
前記レンズ部を形成する工程において、前記液滴は、前記電極によって堰き止められることができる。
In the method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
Before the step of forming the lens part, including the step of forming an electrode above the columnar part,
In the step of forming the lens unit, the droplet can be blocked by the electrode.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
１．第１の実施形態
１．１．面発光型半導体レーザの構造
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザ（以下、「面発光レーザ」ともいう）１００を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１に示す面発光型半導体レーザ１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線における断面を示す図である。
1. 1. First embodiment 1.1. Structure of Surface Emitting Semiconductor Laser FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a surface emitting semiconductor laser (hereinafter also referred to as “surface emitting laser”) 100 according to a first embodiment to which the present invention is applied. FIG. 2 is a plan view schematically showing the surface emitting
本実施形態の面発光レーザ１００は、図１および図２に示すように、基板（本実施形態では、半導体基板であるｎ型ＧａＡｓ基板）１０１と、基板１０１上に形成された垂直共振器（以下「共振器」という）１４０と、第１電極１０７と、第２電極１０９と、レンズ部１９０と、を含む。共振器１４０は、第１ミラー１０２と、活性層１０３と、第２ミラー１０４と、を含む。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、この面発光レーザ１００の各構成要素について述べる。
Next, each component of the
共振器１４０は、例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの半導体多層膜からなる分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーである第１ミラー１０２と、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３と、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの半導体多層膜からなるＤＢＲミラーである第２ミラー１０４と、が順次積層されて構成されている。なお、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０４を構成する各層の組成および層数は特に限定されるわけではない。
The
第２ミラー１０４と第１電極１０７との間には、必要に応じて、例えばＧａＡｓなどからなるコンタクト層を設けることもできる。
A contact layer made of, for example, GaAs may be provided between the
第２ミラー１０４は、例えば炭素（Ｃ）、亜鉛（Ｚｎ）、またはマグネシウム（Ｍｇ）などがドーピングされることによりｐ型にされ、第１ミラー１０２は、例えばケイ素（Ｓｉ）、またはセレン（Ｓｅ）などがドーピングされることによりｎ型にされている。従って、ｐ型の第２ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、およびｎ型の第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
The
また、共振器１４０のうち、第２ミラー１０４から第１ミラー１０２の途中にかけての部分が、第２ミラー１０４の上面１０４ａからみて円形の形状にエッチングされて柱状の半導体堆積体（以下「柱状部」という）１３０が形成されている。柱状部１３０の平面形状である円形の直径は適宜設定されるが、例えば５０μｍ程度とすることができる。なお、本実施形態では、柱状部１３０の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることができる。
In addition, a portion of the
さらに、第２ミラー１０４を構成する層のうち活性層１０３に近い領域に、ＡｌＧａＡｓ層を側面から酸化することにより得られる酸化狭窄層１０５が形成されている。この酸化狭窄層１０５はリング状に形成されている。すなわち、この酸化狭窄層１０５は、図１に示す基板１０１の表面１０１ａと平行な面で切断した場合における断面形状が、柱状部１３０の平面形状の円形と同心の円のリング状である。
Further, an
第２ミラー１０４は、第２ミラー１０４の面方向に周期的な屈折率分布を有するフォトニック結晶領域１２２を有する。図示の例では、フォトニック結晶領域１２２には、第２ミラー１０４の厚み方向に延伸する複数の空孔１２０が形成されている。フォトニック結晶領域１２２は、図１および図２に示すように、空孔１２０の形成されていない領域、即ち、欠陥領域１２４を有する。言い換えるならば、図示の例では、空孔１２０は、欠陥領域１２４の周囲に、三角格子状に同ピッチ間隔で複数配列されている。図示の例では、空孔１２０の数は、１２６個であるが、その数は適宜増減可能である。また、空孔１２０の配列は、何らかの回転対称性と周期性を有すれば、三角格子状に限定されず、例えば、正方格子状などにすることもできる。また、空孔１２０は、平面視における欠陥領域１２４の中心に対して、２回以上の回転対称となる位置に形成されることができる。例えば、図２に示す三角格子状に配列された空孔１２０は、６回の回転対称性を有する。また、空孔１２０の深さは、特に限定されない。例えば、空孔１２０は、第２ミラー１０４を貫通して形成されていることもできる。また、例えば、空孔１２０は、第２ミラー１０４を貫通して、さらに、活性層１０３の途中まで掘られて形成されていることもできるし、活性層１０３を貫通して形成されていることもできる。また、例えば、空孔１２０は、活性層１０３を貫通して、さらに、第１ミラー１０２の途中まで掘られて形成されていることもできるし、第１ミラー１０２を貫通して形成されていることもできる。
The
平面視において、欠陥領域１２４の中心は、第２ミラー１０４の上面１０４ａから出射する光の中心と同一または略同一とすることができる。上述したようなフォトニック結晶領域１２２によって、欠陥領域１２４に光を閉じ込めることができる。
In plan view, the center of the
図１に示すように、レンズ部１９０の形成されている領域における空孔１２０内は、レンズ部１９０の材料によって満たされていることができる。これにより、空孔１２０内がレンズ部１９０の材料によって満たされていない場合に比べ、フォトニック結晶領域１２２の屈折率分布における屈折率の変化幅が小さくなる。従って、第２ミラー１０４の面方向において、全反射条件を満たす光のモード数が減少する。その結果、共振器１４０から出射されるレーザ光のモード数を減らすことができる。そして、例えば、空孔１２０内がレンズ部１９０の材料によって満たされていない場合にはマルチモードとなるような欠陥領域１２４の平面視における面積のままで、共振器１４０から出射されるレーザ光をシングルモードとすることができる。これにより、レーザ光をシングルモードとしつつ、注入電流密度を大きくすることができるため、より高出力なレーザ光を取り出すことが可能となる。
As shown in FIG. 1, the
また、空孔１２０内がレンズ部１９０の材料によって満たされていない場合に比べ、欠陥領域１２４の平面視における面積を大きくしても、共振器１４０から出射されるレーザ光のモード数を増えにくくすることができる。欠陥領域１２４の平面視における面積が大きくなると、共振器１４０から出射されるレーザ光の放射角は狭くなる。従って、空孔１２０内が、レンズ部１９０の材料によって満たされていると、モード数が少なく、かつ、放射角の狭いレーザ光を共振器１４０から出射することができる。
In addition, the number of modes of laser light emitted from the
なお、空孔１２０内を満たす材料としては、レンズ部１９０の材料に限定されず、適宜材料を選択することができる。
Note that the material filling the
また、図示はしないが、レンズ部１９０の形成されている領域における空孔１２０内の一部を、レンズ部１９０の材料によって満たすこともできる。あるいは、レンズ部１９０の形成されている領域における空孔１２０内には、レンズ部１９０の材料が存在しないようにすることもできる。これにより、空孔１２０内がレンズ部１９０の材料によって満たされている場合に比べ、フォトニック結晶領域１２２の屈折率分布における屈折率の変化幅が大きくなる。従って、第２ミラー１０４の面方向において、光は全反射条件を満たしやすくなり、光の閉じ込め効果を大きくすることができる。従って、より低しきい値で発振することが可能となる。空孔１２０内にレンズ部１９０の材料が入る度合は、例えば、レンズ部１９０の材料の粘度等を調整することによって制御することができる。
Although not shown, a part of the
本実施形態に係る面発光レーザ１００においては、柱状部１３０の側面を覆うようにして、埋め込み絶縁層１０６が形成されている。埋め込み絶縁層１０６を構成する樹脂は、例えば、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、またはエポキシ系樹脂などを用いることができ、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド系樹脂またはフッ素系樹脂であるのが望ましい。
In the
柱状部１３０および埋め込み絶縁層１０６の上には、第１電極１０７が形成されている。第１電極１０７は、柱状部１３０上に開口部１８０を有する。第１電極１０７の開口部１８０の平面形状は、第２ミラー１０４の上面１０４ａ上に形成されるレンズ部１９０の機能や用途によって定められる。例えば、第１電極１０７の開口部１８０の平面形状を円にすることができる。これにより、レンズ部１９０の立体形状を、球状、または球の一部を切り取った形状（図１および図２参照）に形成することができる。また、例えば、第１電極１０７の開口部１８０の平面形状を矩形にすることもできる。
A
第１電極１０７は、例えば金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との合金と、金（Ａｕ）との積層膜からなる。さらに、第２電極１０９は、基板１０１の裏面１０１ｂ上に設けられている。第２電極１０９は、例えば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金と、ニッケル（Ｎｉ）と、金（Ａｕ）との積層膜からなる。すなわち、図１および図２に示す面発光レーザ１００では、柱状部１３０上で第１電極１０７は第２ミラー１０４と接合し、かつ、第２電極１０９は基板１０１と接合している。この第１電極１０７および第２電極１０９によって活性層１０３に電流が注入される。
The
なお、第１電極１０７および第２電極１０９を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、密着性強化、拡散防止、あるいは酸化防止などのために必要に応じて、例えばＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、またはＰｔなどの金属やこれらの合金などが利用可能である。
In addition, the material for forming the
また、本実施形態では、第２電極１０９が基板１０１の裏面１０１ｂ上に設けられている場合について示したが、第２電極１０９を第１ミラー１０２の上面１０２ａ上に設けてもよい。
In the present embodiment, the
レンズ部１９０は、少なくとも欠陥領域１２４の上に形成されている。レンズ部１９０は、フォトニック結晶領域１２２の上に形成されることができる。レンズ部１９０は、第１電極１０７によって堰き止められて形成されることができる。即ち、第１電極１０７の開口部１８０の平面形状を制御することによって、レンズ部１９０の形状を制御することができる。例えば、図３に示すように、欠陥領域１２４と、第１電極１０７の開口部１８０とを一致させて、欠陥領域１２４の上にのみレンズ部１９０を形成することもできる。この場合、例えば図１に示す例などに比べ、レンズ部１９０の体積を小さくすることができるので、デバイスを小型化することができる。また、レンズ部１９０の形成時間を短縮することができる。また、レンズ部１９０の材料費を削減できるので経済的である。
The
平面視において、レンズ部１９０の中心は、第２ミラー１０４の上面１０４ａから出射する光の中心と同一または略同一となるように形成されることができる。
In plan view, the center of the
レンズ部１９０は、第２ミラー１０４の上面１０４ａから出射する光の光路を変化させる機能を有する。具体的には、レンズ部１９０は、例えば、第２ミラー１０４の上面１０４ａから出射する光を集光、偏光、または分光する機能を有することができる。レンズ部１９０は、その用途および機能に応じた立体形状を有する。例えば、レンズ部１９０の形状は、凸状の形状であることができる。より具体的には、レンズ部１９０の形状は、例えば、図１および図２に示すように、１つの球の一部を切り取った形状とすることができる。
The
１．２．面発光型半導体レーザの製造方法
次に、本発明を適用した第１の実施形態に係る面発光レーザ１００の製造方法の一例について、図１、図２、図４〜図１０を用いて述べる。図４〜図１０は、図１および図２に示す本実施形態の面発光レーザ１００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１に示す断面図に対応している。
1.2. Manufacturing Method of Surface Emitting Semiconductor Laser Next, an example of a manufacturing method of the
（１）まず、ｎ型ＧａＡｓからなる基板１０１の上に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、図４に示すように、半導体多層膜１５０を形成する。ここで、半導体多層膜１５０は、例えばｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの第１ミラー１０２と、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３と、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの第２ミラー１０４とからなる。これらの層を順に基板１０１上に積層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。
(1) First, a
なお、第２ミラー１０４を成長させる際に、活性層１０３近傍の少なくとも１層を、後に酸化されて酸化狭窄層１０５となるＡｌＡｓ層またはＡｌＧａＡｓ層に形成することができる。この酸化狭窄層１０５となるＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成は、例えば０．９５以上である。本実施形態において、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成とは、III族元素に対するアルミニウム（Ａｌ）の組成である。また、第２ミラー１０４の最表面の層は、キャリア密度を高くし、電極（第１電極１０７）とのオーミック接触をとりやすくしておくのが望ましい。
When the
エピタキシャル成長を行う際の温度は、成長方法や原料、基板１０１の種類、あるいは形成する半導体多層膜１５０の種類、厚さ、およびキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、４５０℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行う際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：metal-organic vapor phase epitaxy）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ：molecular beam epitaxy）法、あるいは液相エピタキシ（ＬＰＥ：liquid phase epitaxy）法などを用いることができる。
The temperature at which the epitaxial growth is performed is appropriately determined depending on the growth method, the raw material, the type of the
次に、半導体多層膜１５０上に、レジストを塗布した後リソグラフィ法により該レジストをパターニングすることにより、図４に示すように、所定のパターンのレジスト層Ｒ１を形成する。レジスト層Ｒ１は、柱状部１３０（図１および図２参照）の形成予定領域の上方に形成される。
Next, after applying a resist on the
（２）次に、レジスト層Ｒ１をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２ミラー１０４、活性層１０３、および第１ミラー１０２の一部をエッチングして、図５に示すように、柱状の半導体堆積体（柱状部）１３０を形成する。その後、レジスト層Ｒ１を除去する。
(2) Next, using the resist layer R1 as a mask, the
（３）次に、図６に示すように、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって柱状部１３０が形成された基板１０１を投入することにより、前述の第２ミラー１０４中のＡｌ組成が高い層（Ａｌ組成が例えば０．９５以上の層）を側面から酸化して、酸化狭窄層１０５を形成する。酸化レートは、炉の温度、水蒸気の供給量、酸化すべき層のＡｌ組成および膜厚に依存する。酸化により形成される酸化狭窄層１０５を備えた共振器１４０では、駆動する際に、酸化狭窄層１０５が形成されていない部分（酸化されていない部分）のみに電流が流れる。従って、酸化によって酸化狭窄層１０５を形成する工程において、形成する酸化狭窄層１０５の範囲を制御することにより、電流密度の制御が可能となる。酸化狭窄層１０５が形成されていない部分の円形の直径は、適宜設定することができるが、例えば８μｍ程度とすることができる。
(3) Next, as shown in FIG. 6, by introducing the
（４）次に、図７に示すように、柱状部１３０、すなわち第１ミラー１０２の一部、活性層１０３、および第２ミラー１０４を取り囲む埋め込み絶縁層１０６を形成する。
(4) Next, as shown in FIG. 7, a buried insulating
ここでは、埋め込み絶縁層１０６を形成するための材料として、ポリイミド系樹脂を用いた場合について述べる。まず、例えばスピンコート法を用いて前駆体（ポリイミド前駆体）を、柱状部１３０を有する基板１０１上に塗布して、前駆体層を形成する。この際、前記前駆体層の膜厚が柱状部１３０の高さより大きくなるように形成する。なお、前記前駆体層の形成方法としては、前述したスピンコート法のほか、ディッピング法、スプレーコート法、液滴吐出法等の公知技術が利用できる。
Here, a case where a polyimide resin is used as a material for forming the buried insulating
次に、この基板１０１を、例えばホットプレート等を用いて加熱して溶媒を除去した後、例えば３５０℃程度の炉に入れて、前駆体層をイミド化させることにより、ほぼ完全に硬化したポリイミド系樹脂層を形成する。次に、図７に示すように、柱状部１３０の上面１３０ａを露出させて、埋め込み絶縁層１０６を形成する。柱状部１３０の上面１３０ａを露出させる方法としては、ＣＭＰ法、ドライエッチング法、またはウェットエッチング法などが利用できる。また、感光性を有する樹脂で埋め込み絶縁層１０６を形成することもできる。埋め込み絶縁層１０６は、必要に応じてリソグラフィ技術などによってパターニングすることができる。
Next, the
（５）次に、図８に示すように、第２ミラー１０４の上部にフォトニック結晶領域１２２を形成する。具体的には、第２ミラー１０４の上部に、周期的に配列された空孔１２０を形成する。但し、欠陥領域１２４には、空孔１２０を形成しない。空孔１２０は、リソグラフィ技術およびエッチング技術、または、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）加工技術などを用いて形成されることができる。リソグラフィ技術およびエッチング技術を用いる場合、エッチングのマスクとしては、例えばレジスト、ＳｉＮなどを用いることができる。
(5) Next, as shown in FIG. 8, a
（６）次に、活性層１０３に電流を注入するための第１電極１０７、第２電極１０９（図１および図２参照）を形成する工程について述べる。
(6) Next, a process of forming the
まず、第１電極１０７および第２電極１０９を形成する前に、必要に応じて、プラズマ処理法等を用いて、柱状部１３０および基板１０１の裏面１０１ｂを洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。
First, before forming the
次に、図９に示すように、例えば真空蒸着法により、柱状部１３０および埋め込み絶縁層１０６の上面に、例えば金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）の合金、および金（Ａｕ）の積層膜（図示せず）を形成する。次に、リフトオフ法により、柱状部１３０の上面に、前記積層膜が形成されていない部分を形成する。この部分が開口部１８０となり、上述したように、開口部１８０の平面形状を制御することによって、レンズ部１９０の形状を制御することができる。
Next, as shown in FIG. 9, for example, by a vacuum deposition method, a gold (Au) and zinc (Zn) alloy, and a gold (Au) laminated film (on the upper surface of the
次に、例えば真空蒸着法により、基板１０１の裏面１０１ｂ上に、例えば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金、ニッケル（Ｎｉ）、および金（Ａｕ）の積層膜（図示せず）を形成する。
Next, a laminated film (not shown) of, for example, an alloy of gold (Au) and germanium (Ge), nickel (Ni), and gold (Au) is formed on the
次に、例えば窒素雰囲気中において、アニール処理を行う。アニール処理の温度は、例えば４００℃前後で行う。アニール処理の時間は、例えば３分程度行う。 Next, annealing is performed, for example, in a nitrogen atmosphere. The annealing temperature is about 400 ° C., for example. The annealing process is performed for about 3 minutes, for example.
以上の工程により、図９に示すように、第１電極１０７および第２電極１０９が形成される。なお、上記工程において、リフトオフ法のかわりにドライエッチング法またはウェットエッチング法を用いることもできる。また、上記工程において、真空蒸着法のかわりにスパッタ法を用いることもできる。また、第１電極１０７および第２電極１０９を形成する順番は、特に限定されない。
Through the above steps, the
（７）次に、レンズ部前駆体１９０ａを形成する。具体的には、図１０に示すように、第２ミラー１０４の上面１０４ａに対して、レンズ部１９０を形成するための液体材料の液滴１９０ｂを吐出して、レンズ部前駆体１９０ａを形成する。前記液体材料は、エネルギー（光または熱など）を付加することによって硬化可能な性質を有する。前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂が例示できる。
(7) Next, the
液滴１９０ｂを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法または液滴吐出法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴を吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴１９０ｂを吐出する場合に有効である。また、液滴吐出法は、液滴吐出用のヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμｍオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量を、ピコリットルオーダーの単位で制御することができるため、微細な構造のレンズ部１９０を作製することができる。
Examples of a method for ejecting the
液滴吐出法としては、例えば、（ｉ）熱により液体中の気泡の大きさを変化させることで圧力を生じさせ、液体をインクジェットノズルから吐出させる方法や、（ii）圧電素子により生じた圧力によって液体をインクジェットノズルから吐出させる方法などがある。圧力の制御性の観点からは、前記（ii）の方法が望ましい。 Examples of the droplet discharge method include (i) a method in which pressure is generated by changing the size of bubbles in the liquid by heat, and a liquid is discharged from an inkjet nozzle, or (ii) pressure generated by a piezoelectric element. There is a method of discharging a liquid from an inkjet nozzle. From the viewpoint of controllability of pressure, the method (ii) is desirable.
インクジェットヘッド１１４のノズル１１２の位置と、液滴１９０ｂの吐出位置とのアライメントは、一般的な半導体集積回路の製造工程における露光工程や検査工程で用いられる公知の画像認識技術を用いて行なわれる。例えば、図１０に示すように、インクジェットヘッド１１４のノズル１１２の位置と、第１電極１０７の開口部１８０とのアライメントを画像認識により行う。アライメント後、インクジェットヘッド１１４に印加する電圧を制御した後、液滴１９０ｂを吐出する。
The alignment between the position of the
この場合、ノズル１１２から吐出される液滴１９０ｂの吐出角度にはある程度のばらつきがあるが、液滴１９０ｂが着弾した位置が開口部１８０の内側であれば、第１電極１０７で囲まれた領域にレンズ部前駆体１９０ａが濡れ広がり、自動的に位置の補正がなされる。
In this case, the discharge angle of the
（８）次に、レンズ部前駆体１９０ａを硬化させて、レンズ部１９０を形成する。具体的には、レンズ部前駆体１９０ａに対して、熱または光などのエネルギーを付与する。レンズ部前駆体１９０ａを硬化する際は、レンズ部前駆体１９０ａの材料の種類により適切な方法を用いる。具体的には、例えば、熱エネルギーの付加、あるいは紫外線またはレーザ光等の光照射が挙げられる。
(8) Next, the
以上の工程により、図１および図２に示すように、本実施形態の面発光レーザ１００が得られる。
Through the above steps, the
１．３．作用・効果
本実施形態の面発光レーザ１００は、フォトニック結晶領域１２２と、レンズ部１９０と、を含む。フォトニック結晶領域１２２は、欠陥領域１２４に光を良好に閉じ込めることができる。また、レンズ部１９０は、光の経路を変化させることができる。
1.3. Action / Effect The
本実施形態の面発光レーザ１００は、フォトニック結晶領域１２２を有するため、レンズ部１９０およびフォトニック結晶領域１２２を有しない面発光レーザ（以下、「通常の面発光レーザ」とも言う。）に比べ、低しきい値でレーザ光を発振させることができる。また、本実施形態の面発光レーザ１００では、フォトニック結晶領域１２２を有するため、酸化狭窄層１０５は、主として電流の閉じ込めを行うことになる。従って、光学的なモードの数を増加させることなく、通常の面発光レーザに比べ、酸化狭窄層１０５の開口部の径（狭窄径）を大きくすることができる。その結果、活性層１０３に大電流を注入することができるため、高出力なレーザ光を得ることができる。
Since the
また、本実施形態の面発光レーザ１００は、レンズ部１９０を有するため、光の経路を模式的に示すと、例えば、図１に示す矢印Ａのようになる。例えば、フォトニック結晶領域１２２を有し、かつ、レンズ部１９０を有しない面発光レーザ（以下、「ＰＣ面発光レーザ」とも言う。）は、フォトニック結晶領域１２２が良好な光閉じ込め効果を有するため、通常の面発光レーザに比べ、共振器径（モード径）が小さくなり、共振器１４０から出射されるレーザ光の放射角は広くなる。即ち、通常の面発光レーザの光の経路を模式的に示すと、例えば、矢印Ｎのようになり、ＰＣ面発光レーザの光の経路を模式的に示すと、例えば、矢印Ｐのようになる。図１に示すように、本実施形態の面発光レーザ１００によれば、レンズ部１９０を有するため、ＰＣ面発光レーザに比べ、放射角を狭くすることができる。
In addition, since the
即ち、本実施形態の面発光レーザ１００によれば、通常の面発光レーザに比べ、低しきい値でレーザ光を発振させることができ、かつ、高出力なレーザ光を得ることができ、さらに、ＰＣ面発光レーザに比べ、放射角を狭くすることができる。
That is, according to the
２．第２の実施形態
２．１． 次に、第２の実施形態に係る面発光レーザ２００について説明する。なお、第１の実施形態に係る面発光レーザ１００と異なる点を中心に説明し、同様の点については説明を省略する。図１１は、本発明を適用した第２の実施形態に係る面発光レーザ２００を模式的に示す断面図である。なお、第１の実施形態に係る面発光レーザ１００と同一の部材については、同一の符合を付している。
2. Second Embodiment 2.1. Next, a
本実施形態に係る面発光レーザ２００の第２ミラー１０４は、図１１に示すように、第１半導体層２０２と、第１半導体層２０２上に形成された第２半導体層２０４と、を含む。第１半導体層２０２は、例えば、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した５ペアの半導体多層膜からなるＤＢＲミラーである。第２半導体層２０４は、例えば、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２０ペアの半導体多層膜からなるＤＢＲミラーである。なお、第１半導体層２０２および第２半導体層２０４を構成する各層の組成および層数は特に限定されるわけではない。
As shown in FIG. 11, the
第１ミラー１０２、活性層１０３、および第１半導体層２０２は、それぞれの面方向に周期的な屈折率分布を有するフォトニック結晶領域１２２を有する。図示の例では、フォトニック結晶領域１２２には、それぞれの厚み方向に延伸する複数の空孔１２０が形成されている。空孔１２０の深さは、特に限定されない。例えば、空孔１２０は、第１半導体層２０２の一部のみに形成されていることもできるし、第１半導体層２０２を貫通して形成されていることもできる。また、例えば、空孔１２０は、第１半導体層２０２を貫通して、さらに、活性層１０３の途中まで掘られて形成されていることもできるし、活性層１０３を貫通して形成されていることもできる。また、例えば、空孔１２０は、活性層１０３を貫通して、さらに、第１ミラー１０２の途中まで掘られて形成されていることもできるし（図示の例）、第１ミラー１０２を貫通して形成されていることもできる。なお、図示の例では、空孔１２０は、酸化狭窄層１０５を貫通して形成されている。
The
空孔１２０内は、例えば、空気、窒素などの気体によって満たされていることができる。これにより、例えば、後述する第３の実施形態に係る面発光レーザ３００（図２１参照）のように、空孔１２０内が誘電体部材３２０によって満たされているような場合に比べ、フォトニック結晶領域１２２の屈折率分布における屈折率の変化幅が大きくなる。従って、面方向において、光は全反射条件を満たしやすくなり、光の閉じ込め効果を大きくすることができる。
The air holes 120 can be filled with a gas such as air or nitrogen, for example. Thereby, for example, as compared with a case where the inside of the
２．２． 次に、本発明を適用した第２の実施形態に係る面発光レーザ２００の製造方法の一例について、図１１〜図１８を用いて述べる。なお、第１の実施形態に係る面発光レーザ１００の製造方法と異なる点を中心に説明し、同様の点については説明を省略する。図１２〜図１８は、図１１に示す本実施形態の面発光レーザ２００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１１に示す断面図に対応している。
2.2. Next, an example of a manufacturing method of the
（１）まず、基板１０１の上に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、図１２に示すように、半導体多層膜１５０を形成する。ここで、半導体多層膜１５０は、第１ミラー１０２と、活性層１０３と、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した５ペアの第１半導体層２０２とからなる。これらの層を順に基板１０１上に積層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。
(1) First, the
なお、第１半導体層２０２を成長させる際に、活性層１０３近傍の少なくとも１層を、後に酸化されて酸化狭窄層１０５となるＡｌＡｓ層またはＡｌＧａＡｓ層に形成することができる。
Note that when the
（２）次に、図１３に示すように、第１ミラー１０２の上部、活性層１０３、第１半導体層２０２にフォトニック結晶領域１２２を形成する。具体的には、第１ミラー１０２の上部、活性層１０３、第１半導体層２０２に、周期的に配列された空孔１２０を形成する。但し、欠陥領域１２４には、空孔１２０を形成しない。
(2) Next, as shown in FIG. 13, a
（３）次に、図１４に示すように、他の基板（前述の基板１０１とは別の基板）２０１の上に犠牲層２０６を形成し、犠牲層２０６の上に第２半導体層２０４を形成する。他の基板２０１としては、例えば、ＧａＡｓ基板などを用いることができる。犠牲層２０６は、例えば、ＡｌＡｓからなることができる。第２半導体層２０４は、半導体多層膜であって、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより形成される。第２半導体層２０４は、例えばｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２０ペアの半導体多層膜からなる。
(3) Next, as shown in FIG. 14, a
（４）次に、図１５に示すように、第２半導体層２０４上に所定のパターンのレジスト層Ｒ２を形成する。レジスト層Ｒ２の平面形状は、例えば、柱状部１３０（図１１参照）の平面形状と同じにすることができる。即ち、例えば柱状部１３０の平面形状が円形である場合には、レジスト層Ｒ２の平面形状は、同一径の円形とすることができる。
(4) Next, as shown in FIG. 15, a resist layer R <b> 2 having a predetermined pattern is formed on the
あるいは、例えば、レジスト層Ｒ２の平面視における領域を、柱状部１３０の平面視における領域よりも広くすることもできる。これにより、後述する第１半導体層２０２と第２半導体層２０４を融着させる工程において、位置合わせのマージンを大きくすることができる。具体例としては、例えば柱状部１３０の平面形状が円形である場合には、レジスト層Ｒ２の平面形状は、例えば、柱状部１３０の平面形状の円形の径よりも大きな径を有する円形とすることができる。なお、レジスト層Ｒ２の平面視における領域が、柱状部１３０の平面視における領域よりも広くなるならば、レジスト層Ｒ２の平面形状は任意の形状をとることができる。
Alternatively, for example, the region of the resist layer R2 in plan view can be made wider than the region of the
次に、レジスト層Ｒ２をマスクとして、例えばドライエッチング法により、少なくとも犠牲層２０６の側面が露出するまでエッチングする。例えば、第２半導体層２０４、犠牲層２０６、および他の基板２０１の一部をエッチングして、図１５に示すように、柱状の半導体堆積体２３０を形成する。その後、レジスト層Ｒ２を除去する。
Next, using the resist layer R2 as a mask, etching is performed by, for example, dry etching until at least the side surface of the
（５）次に、基板１０１の上方に形成された第１半導体層２０２（図１３参照）の上面と、他の基板２０１の上方に形成された第２半導体層２０４（図１５参照）の上面とを融着させて張り合わせる。より具体的には、例えば、図１６に示すように、第２半導体層２０４の形成された他の基板２０１を裏返して、第１半導体層２０２の上面上に積載し、加熱しながら加圧する。これにより、第１半導体層２０２の上面と、第２半導体層２０４の下面とが融着する。融着させる際の温度および圧力Ｐは、第１半導体層２０２および第２半導体層２０４の種類などに応じて、適宜設定される。
(5) Next, the upper surface of the first semiconductor layer 202 (see FIG. 13) formed above the
第２半導体層２０４を第１半導体層２０２の上面上に積載する際には、後述する柱状部１３０を形成する工程（図１８参照）において、形成された柱状部１３０の側面に段差が生じないように位置合わせが行われる。即ち、柱状部１３０を形成する工程において、形成された柱状部１３０が有する第２半導体層２０４の側面と第１半導体層２０２の側面が連続するように位置合わせが行われる。従って、上述したように、例えば、レジスト層Ｒ２（図１５参照）の平面視における領域を、柱状部１３０の平面視における領域よりも広くすることにより、本工程の位置合わせのマージンを大きくすることができる。
When the
（６）次に、犠牲層２０６を露出した側面から選択的にエッチングする。これにより図１７に示すように、他の基板２０１と第２半導体層２０４とが分離される（リフトオフ）。犠牲層２０６として、例えばＡｌＡｓ層を用いた場合、犠牲層２０６のエッチャントとしては、例えばＡｌＡｓに対して選択性が高い低濃度の塩酸などを用いることができる。
(6) Next, the
（７）次に、図１８に示すように、第２半導体層２０４上に所定のパターンのレジスト層Ｒ３を形成する。レジスト層Ｒ３は、柱状部１３０（図１１参照）の形成予定領域の上方に形成される。
(7) Next, as shown in FIG. 18, a resist layer R <b> 3 having a predetermined pattern is formed on the
次に、レジスト層Ｒ３をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第１半導体層２０２、活性層１０３、および第１ミラー１０２の一部をエッチングして、図１８に示すように、柱状の半導体堆積体（柱状部）１３０を形成する。その後、レジスト層Ｒ３を除去する。
Next, using the resist layer R3 as a mask, the
（８）次に、第１の実施形態に係る面発光レーザ１００の製造プロセスと同様にして、酸化狭窄層１０５を形成する。本工程では、第１半導体層２０２がその側面から内側に向かって、空孔１２０を回り込んで酸化されて、酸化狭窄層１０５が形成されることができる。即ち、空孔１２０内には酸化狭窄層１０５が形成されないことができる。
(8) Next, the oxidized constricting
（９）次に、第１の実施形態に係る面発光レーザ１００の製造プロセスと同様にして、埋め込み絶縁層１０６、第１電極１０７、第２電極１０９、およびレンズ部１９０を形成する。
(9) Next, the embedded insulating
以上の工程により、図１１に示すように、本実施形態の面発光レーザ２００が得られる。
Through the above steps, the
なお、上述した例では、半導体堆積体２３０（図１５参照）を形成した後に、第１半導体層２０２と、第２半導体層２０４とを融着させて張り合わせる場合について説明したが、例えば、この順番を逆にすることもできる。即ち、まず、図１９に示すように、第２半導体層２０４まで形成された他の基板２０１（図１４参照）を裏返して、第１半導体層２０２の上面と、第２半導体層２０４の下面とを融着させる。
In the above-described example, the case where the
次に、必要に応じて、他の基板２０１の上面の全面を研磨する。次に、図２０に示すように、レジスト層Ｒ２をマスクとして、少なくとも犠牲層２０６の側面が露出するまでエッチングして、柱状の半導体堆積体２３０を形成する。この際、酸化狭窄層１０５となる層の側面が露出しないようにエッチングすることが好ましい。これにより、犠牲層２０６をエッチングして、他の基板２０１と第２半導体層２０４とを分離する工程において（図１７参照）、酸化狭窄層１０５となる層のエッチングを防ぐことができる。
Next, the entire upper surface of another
その後の工程については、上述した例と同様である。 The subsequent steps are the same as in the example described above.
２．３． 本実施形態の面発光レーザ２００によれば、第１の実施形態と同様に、通常の面発光レーザに比べ、低しきい値でレーザ光を発振させることができ、かつ、高出力なレーザ光を得ることができ、さらに、ＰＣ面発光レーザに比べ、放射角を狭くすることができる。
2.3. According to the
また、本実施形態の面発光レーザ２００の製造方法では、第１の実施形態の面発光レーザ１００の製造方法とは異なり、空孔１２０を形成する際に、第２ミラー１０４の上面から掘るのではなく、第２ミラー１０４の一部である第１半導体層２０２の上面から掘る。このため、容易に活性層１０３や第１ミラー１０２に空孔１２０を形成することができる。例えば、活性層１０３自体や、活性層１０３に近い領域に空孔１２０を形成することにより、フォトニック結晶の効果を強くすることができる。
Further, in the manufacturing method of the
また、本実施形態の面発光レーザ２００の製造方法では、第１の実施形態の面発光レーザ１００の製造方法とは異なり、レンズ部１９０を形成する際に、空孔１２０は第２半導体層２０４により覆われている。このため、空孔１２０内にレンズ部１９０の材料が入り込むことがない。従って、空孔１２０内の材質と、レンズ部１９０の材質とをそれぞれ独立して選択することができる。また、レンズ部１９０の材質に依存せずに、フォトニック結晶領域１２２の特性を設定できる。
Further, in the method for manufacturing the
２．４． なお、上述した例では、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第１半導体層２０２が、フォトニック結晶領域１２２を有する場合について説明したが、例えば、活性層１０３または第１ミラー１０２のみが、フォトニック結晶領域１２２を有することもできる。また、例えば、活性層１０３および第１ミラー１０２が、フォトニック結晶領域１２２を有することもできる。例えば、第１ミラー１０２のみがフォトニック結晶領域１２２を有する場合の製造方法について以下に説明する。なお、その他の場合については、同様なので説明を省略する。また、上述した第１ミラー１０２、活性層１０３、および第１半導体層２０２が、フォトニック結晶領域１２２を有する場合と異なる点を中心に説明し、同様の点については説明を省略する。
2.4. In the above-described example, the case where the
まず、基板１０１の上方に半導体多層膜１５０を形成する工程において（図１２参照）、第１ミラー１０２の全部または一部を形成し、活性層１０３および第１半導体層２０２の形成は行わない。次に、フォトニック結晶領域１２２を形成する工程において（図１３参照）、第１ミラー１０２にフォトニック結晶領域１２２を形成する。次に、他の基板２０１の上方に第２半導体層２０４を形成する工程において（図１４参照）、第２半導体層２０４の上に、さらに第１半導体層２０２、活性層１０３を順に形成する。なお、活性層１０３の上に、第１ミラー１０２の一部を形成することもできる。次に、柱状の半導体堆積体２３０を形成する工程において（図１５参照）、半導体堆積体２３０は、さらに第１半導体層２０２および活性層１０３を有するように形成される。なお、半導体堆積体２３０は、さらに第１ミラー１０２の一部を有することもできる。次に、張り合わせの工程において（図１６参照）、活性層１０３と第１ミラー１０２、または、第１ミラー１０２同士を融着させて張り合わせる。その後は、上述した第１ミラー１０２、活性層１０３、および第１半導体層２０２が、フォトニック結晶領域１２２を有する場合と同様である。
First, in the step of forming the
３．第３の実施形態
３．１． 次に、第３の実施形態に係る面発光レーザ３００について説明する。なお、第２の実施形態に係る面発光レーザ２００と異なる点を中心に説明し、同様の点については説明を省略する。図２１は、本発明を適用した第３の実施形態に係る面発光レーザ３００を模式的に示す断面図である。なお、第２の実施形態に係る面発光レーザ２００と同一の部材については、同一の符合を付している。
3. Third Embodiment 3.1. Next, a
本実施形態に係る面発光レーザ３００の第２ミラー１０４は、図２１に示すように、第１半導体層２０２と、第１半導体層２０２上に形成された第２半導体層３０４と、を含む。第１半導体層２０２は、例えば、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した５ペアの半導体多層膜からなるＤＢＲミラーである。第２半導体層３０４は、例えば、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２０ペアの半導体多層膜からなるＤＢＲミラーである。なお、第１半導体層２０２および第２半導体層３０４を構成する各層の組成および層数は特に限定されるわけではない。
As shown in FIG. 21, the
本実施形態に係る面発光レーザ３００の空孔１２０内は、図２１に示すように、誘電体部材３２０によって満たされていることができる。これにより、空孔１２０内が誘電体部材３２０によって満たされていない場合に比べ、フォトニック結晶領域１２２の屈折率分布における屈折率の変化幅が小さくなる。従って、面方向において、全反射条件を満たす光のモード数が減少する。その結果、共振器１４０から出射されるレーザ光のモード数を減らすことができ、例えば、共振器１４０から出射されるレーザ光をシングルモードとすることができる。
The
また、空孔１２０内が誘電体部材３２０によって満たされていない場合に比べ、欠陥領域１２４の平面視における面積を大きくしても、共振器１４０から出射されるレーザ光のモード数を増えにくくすることができる。欠陥領域１２４の平面視における面積が大きくなると、共振器１４０から出射されるレーザ光の放射角は狭くなる。従って、空孔１２０内が、誘電体部材３２０によって満たされていると、モード数が少なく、かつ、放射角の狭いレーザ光を共振器１４０から出射することができる。
In addition, the number of modes of the laser light emitted from the
誘電体部材３２０としては、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、ａ−Ｓｉなどを用いることができる。
As the
３．２． 次に、本発明を適用した第３の実施形態に係る面発光レーザ３００の製造方法の一例について、図２１〜図２５を用いて述べる。なお、第２の実施形態に係る面発光レーザ２００の製造方法と異なる点を中心に説明し、同様の点については説明を省略する。図２２〜図２５は、図２１に示す本実施形態の面発光レーザ３００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図２１に示す断面図に対応している。
3.2. Next, an example of a manufacturing method of the
（１）まず、第２の実施形態に係る面発光レーザ２００の製造プロセスと同様にして、フォトニック結晶領域１２２を形成する工程まで行う（図１２および図１３参照）
（２）次に、図２２に示すように、空孔１２０を埋め込むように、誘電体部材３２０を形成する。誘電体部材３２０は、第１半導体層２０２の上にも形成される。誘電体部材３２０は、例えば、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法などにより形成されることができる。
(1) First, similarly to the manufacturing process of the
(2) Next, as shown in FIG. 22, the
（３）次に、図２３に示すように、誘電体部材３２０を上面側から除去する。誘電体部材３２０の除去は、第１半導体層２０２の上面が露出するまで行われる。誘電体部材３２０の除去は、例えば、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing）法などにより行うことができる。
(3) Next, as shown in FIG. 23, the
（４）次に、図２４に示すように、第１半導体層２０２および誘電体部材３２０の上に、第２半導体層３０４を形成する。第２半導体層３０４は、半導体多層膜であって、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより形成される。第２半導体層３０４は、例えばｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２０ペアの半導体多層膜からなる。第２半導体層３０４は、例えば、ＭＯＣＶＤ法などにより形成されることができる。
(4) Next, as shown in FIG. 24, the
（５）次に、第２半導体層３０４上に所定のパターンのレジスト層Ｒ４を形成する。レジスト層Ｒ４は、柱状部１３０（図２１参照）の形成予定領域の上方に形成される。次に、図２５に示すように、レジスト層Ｒ４をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２半導体層３０４、第１半導体層２０２、活性層１０３、および第１ミラー１０２の一部をエッチングして、柱状の半導体堆積体（柱状部）１３０を形成する。その後、レジスト層Ｒ４を除去する。
(5) Next, a resist layer R 4 having a predetermined pattern is formed on the
（６）次に、第２の実施形態に係る面発光レーザ２００の製造プロセスと同様にして、酸化狭窄層１０５、埋め込み絶縁層１０６、第１電極１０７、第２電極１０９、およびレンズ部１９０を形成する。
(6) Next, in the same manner as in the manufacturing process of the
以上の工程により、図２１に示すように、本実施形態の面発光レーザ３００が得られる。
Through the above steps, the
３．３． 本実施形態の面発光レーザ３００によれば、第２の実施形態と同様に、通常の面発光レーザに比べ、低しきい値でレーザ光を発振させることができ、かつ、高出力なレーザ光を得ることができ、さらに、ＰＣ面発光レーザに比べ、放射角を狭くすることができる。
3.3. According to the
４．第４の実施形態
図２６は、本発明を適用した第４の実施形態に係る光モジュール５００を模式的に示す断面図である。本実施形態の光モジュール５００は、面発光レーザ、例えば第１の実施形態の面発光レーザ１００を含む。なお、本実施形態においては、面発光レーザとして第１の実施形態の面発光レーザ１００を適用した例について説明するが、面発光レーザとして、第２の実施形態の面発光レーザ２００または第３の実施形態の面発光レーザ３００を適用することもできる。このことは、後述する第５および第６の実施形態においても同様である。
4). Fourth Embodiment FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing an
光モジュール５００は、面発光レーザ１００から出射したレーザ光を光ファイバ３０内に導入し伝搬させる光送信モジュールである。光モジュール５００は、図２６に示すように、面発光レーザ１００と、光ファイバ（光導波路）３０と、ハウジング３１と、を含む。ハウジング３１は、ベース３６と、ファイバフォルダ３４と、を含む。面発光レーザ１００は、ベース３６上に形成されている。即ち、面発光レーザ１００は、ベース３６上に固定されている。より具体的には、面発光レーザ１００の第２電極１０９側がベース３６に面するように、面発光レーザ１００は、ベース３６上に固定されている。これにより、面発光レーザ１００の第２ミラー１０４の上面１０４ａが、光ファイバ３０の端面３０ａと対向するように設置される。
The
光ファイバ３０の端部３０ｂおよび面発光レーザ１００は、ファイバフォルダ３４内に形成されている。より具体的には、光ファイバ３０の端部３０ｂは、フェルール３２内に設けられ、フェルール３２は、ファイバフォルダ３４内に取り付けられている。
The
光モジュール５００は、光ファイバ３０の端部３０ｂをフェルール３２内に挿入し、フェルール３２をファイバフォルダ３４に取り付けた後、ファイバフォルダ３４を、面発光レーザ１００が取り付けられたベース３６と結合することによって組み立てられる。なお、図示の例では、光モジュール５００は、面発光レーザ１００と、光ファイバ３０との間に、光学部品（例えばレンズ）を介さずに形成されているが、面発光レーザ１００と、光ファイバ３０との間に光学部品を設けることもできる。
The
５．第５の実施形態
図２７は、本発明を適用した第５の実施形態の光伝達装置を示す図である。光伝達装置９０は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器９２を相互に接続するものである。電子機器９２は、情報通信機器であることができる。光伝達装置９０は、ケーブル９４の両端にプラグ９６が設けられたものであることができる。ケーブル９４は、光モジュール５００（図２６参照）のうちの光ファイバ３０を含む。プラグ９６は、光モジュール５００のうちの光ファイバ３０と、面発光レーザ１００との光結合部位を内蔵する。なお、光ファイバ３０は、ケーブル９４に内蔵され、面発光レーザ１００は、プラグ９６に内蔵されているため、図２７には図示されていない。光ファイバ３０と面発光レーザ１００との取り付け状態は、第４の実施形態にて説明した通りである。
5. Fifth Embodiment FIG. 27 is a diagram illustrating an optical transmission apparatus according to a fifth embodiment to which the present invention is applied. The
光ファイバ３０の一方の端部には、面発光レーザ１００が設けられており、光ファイバ３０の他方の端部には、受光素子（図示せず）が設けられている。この受光素子は入力された光信号を電気信号に変換した後、この電気信号を一方の電子機器９２に入力する。一方、電子機器９２から出力された電気信号は、面発光レーザ１００によって光信号に変換される。この光信号は光ファイバ３０を伝わり、受光素子に入力される。
A
以上説明したように、本実施形態の光伝達装置９０によれば、光信号によって、電子機器９２間の情報伝達を行うことができる。
As described above, according to the
６．第６の実施形態
図２８は、本発明を適用した第６の実施形態の光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置９０は、電子機器８０間に接続されている。電子機器８０としては、液晶表示モニタまたはデジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、デジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Point of Sale Scanning）用）、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、あるいは、プリンタなどが挙げられる。
6). Sixth Embodiment FIG. 28 is a diagram illustrating a usage pattern of an optical transmission apparatus according to a sixth embodiment to which the present invention is applied. The
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, those skilled in the art can easily understand that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. . Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.
例えば、上述した実施形態の面発光レーザでは、共振器１４０に柱状部１３０が一つ設けられている場合について説明したが、共振器１４０に柱状部１３０が複数個設けられている場合、あるいは、柱状部１３０が設けられていない場合においても本発明の形態は損なわれない。また、複数の面発光レーザがアレイ化されている場合でも、同様の作用および効果を奏する。
For example, in the surface emitting laser of the above-described embodiment, the case where the
また、例えば、上述した実施形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。また、上述した実施形態の面発光レーザでは、ＡｌＧａＡｓ系のものについて説明したが、発振波長に応じてその他の材料系、例えば、ＩｎＰ系、ＡｌＧａＰ系、ＧａＩｎＰ系、ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＡｓＳｂ系などの半導体材料を用いることも可能である。 Further, for example, in the above-described embodiment, even if the p-type and the n-type in each semiconductor layer are switched, it does not depart from the spirit of the present invention. Moreover, although the surface emitting laser of the above-described embodiment has been described with respect to the AlGaAs type, other material types such as an InP type, an AlGaP type, a GaInP type, a ZnSSe type, an InGaN type, and an AlGaN type according to the oscillation wavelength. It is also possible to use semiconductor materials such as InGaAs, GaInNAs, and GaAsSb.
３０ 光ファイバ、３１ ハウジング、３２ フェルール、３４ ファイバフォルダ、３６ ベース、８０ 電子機器、９０ 光伝達装置、９２ 電子機器、９４ ケーブル、９６ プラグ、１００ 面発光レーザ、１０１ 基板、１０２ 第１ミラー、１０３ 活性層、１０４ 第２ミラー、１０５ 酸化狭窄層、１０６ 埋め込み絶縁層、１０７ 第１電極、１０９ 第２電極、１１２ ノズル、１１４ インクジェットヘッド、１２０ 空孔、１２２ フォトニック結晶領域、１２４ 欠陥領域、１３０ 柱状部、１４０ 共振器、１５０ 半導体多層膜、１８０ 開口部、１９０ レンズ部、２００ 面発光レーザ、２０１ 他の基板、２０２ 第１半導体層、２０４ 第２半導体層、２０６ 犠牲層、２３０ 半導体堆積体、３００ 面発光レーザ、３０４ 第２半導体層、３２０ 誘電体部材，５００ 光モジュール
30 optical fiber, 31 housing, 32 ferrule, 34 fiber folder, 36 base, 80 electronic device, 90 optical transmission device, 92 electronic device, 94 cable, 96 plug, 100 surface emitting laser, 101 substrate, 102 first mirror, 103 Active layer, 104 Second mirror, 105 Oxide constriction layer, 106 Buried insulating layer, 107 First electrode, 109 Second electrode, 112 Nozzle, 114 Inkjet head, 120 Air hole, 122 Photonic crystal region, 124 Defect region, 130 Columnar part, 140 resonator, 150 semiconductor multilayer film, 180 aperture, 190 lens part, 200 surface emitting laser, 201 other substrate, 202 first semiconductor layer, 204 second semiconductor layer, 206 sacrificial layer, 230
Claims (14)
前記基板の上方に形成された第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、
前記第２ミラーの上方に形成されたレンズ部と、を含み、
前記レンズ部は、前記第２ミラーの上面から出射する光の経路を変化させる機能を有し、
前記第１ミラーおよび前記活性層のうちの少なくとも一方は、面方向に周期的な屈折率分布を有するフォトニック結晶領域を有し、
前記フォトニック結晶領域は、欠陥領域を有し、かつ、該欠陥領域に光を閉じ込める機能を有する、面発光型半導体レーザ。 A substrate,
A first mirror formed above the substrate;
An active layer formed above the first mirror;
A second mirror formed above the active layer;
A lens part formed above the second mirror,
The lens unit has a function of changing a path of light emitted from the upper surface of the second mirror,
At least one of the first mirror and the active layer has a photonic crystal region having a periodic refractive index distribution in a plane direction;
The surface emitting semiconductor laser, wherein the photonic crystal region has a defect region and has a function of confining light in the defect region.
前記第２ミラーは、前記フォトニック結晶領域を有する、面発光型半導体レーザ。 In claim 1,
The second mirror is a surface emitting semiconductor laser having the photonic crystal region.
前記欠陥領域以外の前記フォトニック結晶領域には、厚み方向に延伸する複数の空孔が形成されている、面発光型半導体レーザ。 In claim 1 or 2,
A surface emitting semiconductor laser in which a plurality of holes extending in a thickness direction are formed in the photonic crystal region other than the defect region.
平面視における前記欠陥領域の中心は、前記第２ミラーの上面から出射する光の中心と同一または略同一であり、
前記複数の空孔は、前記欠陥領域の中心に対して回転対称となる位置に配列されている、面発光型半導体レーザ。 In claim 3,
The center of the defect region in plan view is the same as or substantially the same as the center of the light emitted from the upper surface of the second mirror,
The surface emitting semiconductor laser, wherein the plurality of holes are arranged at positions that are rotationally symmetric with respect to a center of the defect region.
前記空孔内は、誘電体部材によって満たされている、面発光型半導体レーザ。 In claim 3 or 4,
A surface emitting semiconductor laser in which the holes are filled with a dielectric member.
前記レンズ部は、少なくとも前記欠陥領域の上方に形成されている、面発光型半導体レーザ。 In any one of Claims 1-5,
The lens unit is a surface emitting semiconductor laser formed at least above the defect region.
前記第２ミラーの上方に形成された電極を有し、
前記レンズ部は、前記電極によって堰き止められて形成されている、面発光型半導体レーザ。 In any one of Claims 1-6,
An electrode formed above the second mirror;
The surface emitting semiconductor laser, wherein the lens portion is formed to be blocked by the electrode.
光導波路と、を含む、光モジュール。 A surface-emitting type semiconductor laser according to any one of claims 1 to 7,
An optical module comprising an optical waveguide.
前記第１ミラーおよび活性層のうちの少なくとも一方の内部に、面方向に周期的な屈折率分布を有するフォトニック結晶領域を形成する工程と、
他の基板の上方に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の上方に、少なくとも第２ミラーの一部を構成するための他の半導体層を積層する工程と、
前記基板の少なくとも前記第１ミラーの一部が形成された側と、前記他の基板の少なくとも前記第２ミラーの一部が形成された側とを貼り合わせる工程と、
前記犠牲層を除去して、前記他の基板を分離する工程と、
前記半導体層および前記他の半導体層をパターニングすることにより、少なくとも前記第２ミラーの一部を含む柱状部を形成する工程と、
前記柱状部の上方にレンズ部を形成する工程と、を含み、
前記半導体層を積層する工程および前記他の半導体層を積層する工程のうちの少なくとも一方において、活性層が積層され、
前記レンズ部は、前記第２ミラーの上面から出射する光の経路を変化させる機能を有するように形成され、かつ、該レンズ部の材料を含む液滴を吐出する液滴吐出法によって形成され、
前記フォトニック結晶領域は、欠陥領域を有するように形成され、かつ、該欠陥領域に光を閉じ込める機能を有するように形成される、面発光型半導体レーザの製造方法。 Laminating a semiconductor layer for constituting at least a part of the first mirror above the substrate;
Forming a photonic crystal region having a periodic refractive index distribution in a plane direction inside at least one of the first mirror and the active layer;
Forming a sacrificial layer over another substrate;
Laminating another semiconductor layer for constituting at least a part of the second mirror above the sacrificial layer;
Bonding the side of the substrate on which at least part of the first mirror is formed and the side of the other substrate on which at least part of the second mirror is formed;
Removing the sacrificial layer and separating the other substrate;
Forming a columnar portion including at least a part of the second mirror by patterning the semiconductor layer and the other semiconductor layer;
Forming a lens part above the columnar part,
In at least one of the step of laminating the semiconductor layer and the step of laminating the other semiconductor layer, an active layer is laminated,
The lens unit is formed to have a function of changing a path of light emitted from the upper surface of the second mirror, and is formed by a droplet discharge method of discharging a droplet including the material of the lens unit,
The method of manufacturing a surface emitting semiconductor laser, wherein the photonic crystal region is formed to have a defect region and has a function of confining light in the defect region.
前記欠陥領域以外の前記フォトニック結晶領域には、厚み方向に延伸する複数の空孔が形成される、面発光型半導体レーザの製造方法。 In claim 10,
A method of manufacturing a surface emitting semiconductor laser, wherein a plurality of holes extending in a thickness direction are formed in the photonic crystal region other than the defect region.
前記第１ミラーおよび活性層のうちの少なくとも一方の内部に、面方向に周期的な屈折率分布を有するフォトニック結晶領域を形成する工程と、
前記半導体層の上方に誘電体部材を形成する工程と、
前記誘電体部材を上面側から、前記半導体層の上面が露出するまで除去する工程と、
前記半導体層および前記誘電体部材の上方に、少なくとも第２ミラーの一部を構成するための他の半導体層を積層する工程と、
前記半導体層および前記他の半導体層をパターニングすることにより、少なくとも前記第２ミラーの一部を含む柱状部を形成する工程と、
前記柱状部の上方にレンズ部を形成する工程と、を含み、
前記半導体層を積層する工程および前記他の半導体層を積層する工程のうちの少なくとも一方において、活性層が積層され、
前記レンズ部は、前記第２ミラーの上面から出射する光の経路を変化させる機能を有するように形成され、かつ、該レンズ部の材料を含む液滴を吐出する液滴吐出法によって形成され、
前記フォトニック結晶領域は、欠陥領域を有するように形成され、かつ、該欠陥領域に光を閉じ込める機能を有するように形成され、
前記欠陥領域以外の前記フォトニック結晶領域には、厚み方向に延伸する複数の空孔が形成され、
前記誘電体部材は、前記空孔を埋め込むように形成される、面発光型半導体レーザの製造方法。 Laminating a semiconductor layer for constituting at least a part of the first mirror above the substrate;
Forming a photonic crystal region having a periodic refractive index distribution in a plane direction inside at least one of the first mirror and the active layer;
Forming a dielectric member above the semiconductor layer;
Removing the dielectric member from the upper surface side until the upper surface of the semiconductor layer is exposed;
Laminating another semiconductor layer to form at least a part of the second mirror above the semiconductor layer and the dielectric member;
Forming a columnar portion including at least a part of the second mirror by patterning the semiconductor layer and the other semiconductor layer;
Forming a lens part above the columnar part,
In at least one of the step of laminating the semiconductor layer and the step of laminating the other semiconductor layer, an active layer is laminated,
The lens unit is formed to have a function of changing a path of light emitted from the upper surface of the second mirror, and is formed by a droplet discharge method of discharging a droplet including the material of the lens unit,
The photonic crystal region is formed so as to have a defect region, and is formed so as to have a function of confining light in the defect region,
In the photonic crystal region other than the defect region, a plurality of holes extending in the thickness direction are formed,
The method of manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser, wherein the dielectric member is formed so as to fill the holes.
前記フォトニック結晶領域を形成する工程において、前記第２ミラーの内部に、該フォトニック結晶領域を形成する、面発光型半導体レーザの製造方法。 In any one of Claims 10-12,
A method of manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser, wherein in the step of forming the photonic crystal region, the photonic crystal region is formed inside the second mirror.
前記レンズ部を形成する工程の前に、前記柱状部の上方に電極を形成する工程を含み、
前記レンズ部を形成する工程において、前記液滴は、前記電極によって堰き止められる、面発光型半導体レーザの製造方法。 In any one of Claims 10-13,
Before the step of forming the lens part, including the step of forming an electrode above the columnar part,
The method of manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser, wherein in the step of forming the lens portion, the droplet is blocked by the electrode.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |