JP3123136B2 - 面発光型半導体レーザとそのアレー及び面発光型発光ダイオードとそのアレー及び面発光型ｐｎｐｎ素子 - Google Patents
面発光型半導体レーザとそのアレー及び面発光型発光ダイオードとそのアレー及び面発光型ｐｎｐｎ素子Info
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- JP3123136B2 JP3123136B2 JP21252391A JP21252391A JP3123136B2 JP 3123136 B2 JP3123136 B2 JP 3123136B2 JP 21252391 A JP21252391 A JP 21252391A JP 21252391 A JP21252391 A JP 21252391A JP 3123136 B2 JP3123136 B2 JP 3123136B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、偏波方向の制御性が良
くまた安定化された面発光型半導体レーザ及び個々の素
子の偏波方向が揃った半導体レーザアレー及び偏波方向
依存性のある発光ダイオード及び個々の素子の偏波方向
が揃った発光ダイオードアレーに関する。
くまた安定化された面発光型半導体レーザ及び個々の素
子の偏波方向が揃った半導体レーザアレー及び偏波方向
依存性のある発光ダイオード及び個々の素子の偏波方向
が揃った発光ダイオードアレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスク用光源や光コンピュー
ティング応用など情報処理分野への応用として基板面に
対し垂直方向に光を取り出す面発光型半導体レーザの研
究開発が盛んに行われている。室温で連続動作する面発
光型半導体レーザもジャパニーズジャーナルオブアプラ
イドフィジックス誌（Ａ．Ｉｂａｒａｋｉｅｔ ａｌ．
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．２８（１９
８９）Ｌ６６７頁）に報告されている。
ティング応用など情報処理分野への応用として基板面に
対し垂直方向に光を取り出す面発光型半導体レーザの研
究開発が盛んに行われている。室温で連続動作する面発
光型半導体レーザもジャパニーズジャーナルオブアプラ
イドフィジックス誌（Ａ．Ｉｂａｒａｋｉｅｔ ａｌ．
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．２８（１９
８９）Ｌ６６７頁）に報告されている。
【０００３】通常の端面方向より光出力を取り出す半導
体レーザでは導波路構造により端面反射のモード選択性
が顕著であるため、安定にＴＥモードで発振する。面発
光型半導体レーザでも直線偏波で発振することがジャー
ナルオブクオンタムエレクトロニクス誌（Ｋ．Ｉｇａ
ｅｔ ａｌ．ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ．Ｖｏｌ．ＱＥ−２１（１９８５）６６３頁）
に報告され、その偏波方向は［１１０］方向または
［１，−１，０］方向で発信することがジャパニーズジ
ャーナルオブアプライドフィジックス誌（Ｍ．Ｓｈｉｍ
ｉｚｕ ｅｔ ａｌ．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏｌ．２７（１９８９）１７７４頁）に報告され
ているが、面発光型半導体レーザではビーム垂直方向に
対し等方であるため偏波方向を一義的に定義することは
できず、また、不安定である場合もある。ｐ側反射鏡で
ある誘電体多層膜の一方向側面にＳｉを蒸着し、損失を
設けることにより偏波方向を制御する試みもなされてい
る（平成３年春季応用物理学関係連合講演会講演予稿集
３１ａ−Ｄ−２）。
体レーザでは導波路構造により端面反射のモード選択性
が顕著であるため、安定にＴＥモードで発振する。面発
光型半導体レーザでも直線偏波で発振することがジャー
ナルオブクオンタムエレクトロニクス誌（Ｋ．Ｉｇａ
ｅｔ ａｌ．ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ．Ｖｏｌ．ＱＥ−２１（１９８５）６６３頁）
に報告され、その偏波方向は［１１０］方向または
［１，−１，０］方向で発信することがジャパニーズジ
ャーナルオブアプライドフィジックス誌（Ｍ．Ｓｈｉｍ
ｉｚｕ ｅｔ ａｌ．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏｌ．２７（１９８９）１７７４頁）に報告され
ているが、面発光型半導体レーザではビーム垂直方向に
対し等方であるため偏波方向を一義的に定義することは
できず、また、不安定である場合もある。ｐ側反射鏡で
ある誘電体多層膜の一方向側面にＳｉを蒸着し、損失を
設けることにより偏波方向を制御する試みもなされてい
る（平成３年春季応用物理学関係連合講演会講演予稿集
３１ａ−Ｄ−２）。
【０００４】また、通常の発光ダイオードでは偏波方向
依存性はなく、ランダムな電界ベクトルで発光してい
る。このため、偏波方向を制御するのはかなり困難であ
る。
依存性はなく、ランダムな電界ベクトルで発光してい
る。このため、偏波方向を制御するのはかなり困難であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の面発光型半導体
レーザでは結晶表面の荒さやストレスによる非等方性、
ミラー面の非平行、メサ形状の非等方性、蒸着膜の非等
方性などの複合により偏波方向が決定するため、偏波方
向を制御し、安定化させることは困難であった。［１１
０］方向または［１，−１，０］方向のどちらか一方に
損失を設け偏波方向を制御する方法では複雑な工程を必
要とし、また、ビーム形状が円形状より変形する可能性
もある。
レーザでは結晶表面の荒さやストレスによる非等方性、
ミラー面の非平行、メサ形状の非等方性、蒸着膜の非等
方性などの複合により偏波方向が決定するため、偏波方
向を制御し、安定化させることは困難であった。［１１
０］方向または［１，−１，０］方向のどちらか一方に
損失を設け偏波方向を制御する方法では複雑な工程を必
要とし、また、ビーム形状が円形状より変形する可能性
もある。
【０００６】また、従来の発光ダイオードでは放出光の
電界ベクトルはランダムであり、偏波方向は出射光の垂
直方向に対し依存性を持っていない。
電界ベクトルはランダムであり、偏波方向は出射光の垂
直方向に対し依存性を持っていない。
【０００７】さらに、偏波方向の制御されていない面発
光素子を同一基板上に集積化した面発光素子アレーでは
個々の素子の偏波方向が異なってしまう可能性が高く、
偏波方向がある一方向に揃った面発光素子アレーを提供
することは困難である。
光素子を同一基板上に集積化した面発光素子アレーでは
個々の素子の偏波方向が異なってしまう可能性が高く、
偏波方向がある一方向に揃った面発光素子アレーを提供
することは困難である。
【０００８】本発明の目的は、活性層に偏波方向依存性
のある結晶を用いることにより、偏波方向の制御が容易
であり、素子のある一方向に損失を設けるなど複雑な製
造工程を必要としなく、ビーム形状を変形させる構造を
導入することのない面発光型半導体レーザ及び面発光型
発光ダイオード及びこの面発光型半導体レーザまたは面
発光型発光ダイオードを同一基板上に集積化した偏波方
向の揃った半導体レーザアレー及び発光ダイオードアレ
ーあるいは、面発光型ｐｎｐｎ素子を提供することにあ
る。
のある結晶を用いることにより、偏波方向の制御が容易
であり、素子のある一方向に損失を設けるなど複雑な製
造工程を必要としなく、ビーム形状を変形させる構造を
導入することのない面発光型半導体レーザ及び面発光型
発光ダイオード及びこの面発光型半導体レーザまたは面
発光型発光ダイオードを同一基板上に集積化した偏波方
向の揃った半導体レーザアレー及び発光ダイオードアレ
ーあるいは、面発光型ｐｎｐｎ素子を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の面発光型半導体
レーザは、半導体基板面方位が（００１）面から［−
１，１，０］または［１，−１，０］方向に傾いた半導
体基板上に、自然超格子を形成した活性層を含む半導体
層を有し、該基板面に対し垂直方向に共振器を有するこ
とを特徴とする。
レーザは、半導体基板面方位が（００１）面から［−
１，１，０］または［１，−１，０］方向に傾いた半導
体基板上に、自然超格子を形成した活性層を含む半導体
層を有し、該基板面に対し垂直方向に共振器を有するこ
とを特徴とする。
【００１０】また、本発明の半導体レーザアレーは、上
述の面発光型半導体レーザを同一基板上に集積化するこ
とを特徴とする。
述の面発光型半導体レーザを同一基板上に集積化するこ
とを特徴とする。
【００１１】本発明の面発光型発光ダイオードは、半導
体基板面方位が（００１）面から［−１，１，０］また
は［１，−１，０］方向に傾いた半導体基板上に、自然
超格子を形成した活性層を含む半導体層を有し、該基板
表面または裏面より光を取り出す構造を有することを特
徴とする。
体基板面方位が（００１）面から［−１，１，０］また
は［１，−１，０］方向に傾いた半導体基板上に、自然
超格子を形成した活性層を含む半導体層を有し、該基板
表面または裏面より光を取り出す構造を有することを特
徴とする。
【００１２】さらに、本発明の発光ダイオードアレー
は、上述の面発光型発光ダイオードを同一基板上に集積
化することを特徴とする。
は、上述の面発光型発光ダイオードを同一基板上に集積
化することを特徴とする。
【００１３】また、面発光型ｐｎｐｎ素子の活性層に自
然超格子を有すること、あるいはそのアレーであること
を特徴とする。
然超格子を有すること、あるいはそのアレーであること
を特徴とする。
【００１４】
【作用】ＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰのエピタキシャル
成長層において［−１，１，１］または［１，−１，
１］方向に秩序性のある周期構造をもった自然超格子が
形成されていることが報告されている（例えば、アプラ
イドフィジックスレターズ誌（Ｇｏｍｙｏ ｅｔ ａ
ｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．５０（１
９８７）６７３頁））。また、自然超格子が形成された
半導体では、最低準位間の発光の電界ベクトルは自然超
格子の形成されている（−１，１，１）または（１，−
１，１）面内に偏っていることがフィジカルレビューレ
ターズ誌（Ａ．Ｍａｓｃａｒｅｎｈａｓ ｅｔ ａｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．６３（１９８
９）２１０８頁）に報告されている。
成長層において［−１，１，１］または［１，−１，
１］方向に秩序性のある周期構造をもった自然超格子が
形成されていることが報告されている（例えば、アプラ
イドフィジックスレターズ誌（Ｇｏｍｙｏ ｅｔ ａ
ｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．５０（１
９８７）６７３頁））。また、自然超格子が形成された
半導体では、最低準位間の発光の電界ベクトルは自然超
格子の形成されている（−１，１，１）または（１，−
１，１）面内に偏っていることがフィジカルレビューレ
ターズ誌（Ａ．Ｍａｓｃａｒｅｎｈａｓ ｅｔ ａｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．６３（１９８
９）２１０８頁）に報告されている。
【００１５】本発明の面発光型半導体レーザは自然超格
子が形成されている活性層を有しており、光出力は基板
面に対し垂直方向に取り出されるため、例えば（００
１）面の基板を用いた場合、発振しきい値以下の自然放
出光の電界成分は［−１，１，０］方向に比べ、［１１
０］方向が大きくなる。半導体レーザでは、利得の大き
い方向の偏波で発振するため、本発明の面発光型半導体
レーザは［１１０］方向の偏波で発信する。また、本発
明の面発光型発光ダイオードでは、［１１０］方向に偏
波した光の発光効率が高くなる。
子が形成されている活性層を有しており、光出力は基板
面に対し垂直方向に取り出されるため、例えば（００
１）面の基板を用いた場合、発振しきい値以下の自然放
出光の電界成分は［−１，１，０］方向に比べ、［１１
０］方向が大きくなる。半導体レーザでは、利得の大き
い方向の偏波で発振するため、本発明の面発光型半導体
レーザは［１１０］方向の偏波で発信する。また、本発
明の面発光型発光ダイオードでは、［１１０］方向に偏
波した光の発光効率が高くなる。
【００１６】また、基板結晶面方位が（００１）面から
［−１，１，０］または［１，−１，０］方向に傾いた
半導体基板上に形成したエピタキシャル成長層では自然
超格子の秩序性が高くなり、４°から６°傾いた半導体
基板で最も強く自然超格子が形成される。この（００
１）面より傾きのある基板を用いることにより偏波選択
性がよりいっそう強くなり、面発光型半導体レーザでは
［１１０］方向の電界ベクトルをもった発光に効率よく
利得が与えられるため、発振しきい値電流の低減にもな
る。また面発光型発光ダイオードや面発光型ｐｎｐｎ素
子では［１１０］方向への偏波方向依存性がよりいっそ
う高くなる。
［−１，１，０］または［１，−１，０］方向に傾いた
半導体基板上に形成したエピタキシャル成長層では自然
超格子の秩序性が高くなり、４°から６°傾いた半導体
基板で最も強く自然超格子が形成される。この（００
１）面より傾きのある基板を用いることにより偏波選択
性がよりいっそう強くなり、面発光型半導体レーザでは
［１１０］方向の電界ベクトルをもった発光に効率よく
利得が与えられるため、発振しきい値電流の低減にもな
る。また面発光型発光ダイオードや面発光型ｐｎｐｎ素
子では［１１０］方向への偏波方向依存性がよりいっそ
う高くなる。
【００１７】さらに、本発明の面発光型半導体レーザま
たは面発光型発光ダイオードあるいはｐｎｐｎ素子を同
一基板上に集積化した面発光素子アレーでは、個々の面
発光型素子の偏波方向を［１１０］方向に揃えることが
できる。
たは面発光型発光ダイオードあるいはｐｎｐｎ素子を同
一基板上に集積化した面発光素子アレーでは、個々の面
発光型素子の偏波方向を［１１０］方向に揃えることが
できる。
【００１８】
【実施例】本発明の面発光型半導体レーザの一実施例を
図を用いて説明する。図１は本発明の面発光型半導体レ
ーザの断面図であり、図２にはその製造工程を説明する
ための図である。
図を用いて説明する。図１は本発明の面発光型半導体レ
ーザの断面図であり、図２にはその製造工程を説明する
ための図である。
【００１９】まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型Ｇａ
Ａｓ（００１）基板１上に２．０μｍ厚のｎ型（Ａｌ
0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐクラッド層２、
２．０μｍ厚のアンドープＧａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ活性
層３、１．０μｍ厚のｐ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）
0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐクラッド層４、２０対のｐ型（Ａｌ
0. 1 Ｇａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ／（Ａｌ0 . 7
Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0. 5 Ｐ ＤＢＲ多層膜５、
０．１μｍ厚のｐ型Ｇａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐヘテロバッ
ファ層６、０．５μｍ厚のｐ型ＧａＡｓキャップ層７を
積層成長した。ｐ型（Ａｌ0 . 1 Ｇａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉ
ｎ0 . 5 Ｐ／（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ
0 . 5 Ｐ ＤＢＲ多層膜５の層厚は発振波長に対してλ
／２周期になるようにした。結晶成長は減圧ＭＯＶＰＥ
法を用いた。成長条件は、自然超格子が形成されるよう
に、温度６６０℃、圧力７０Ｔｏｒｒ、Ｖ族原料供給量
／ＩＩＩ族原料供給量比（Ｖ／ＩＩＩ比）１５０とし
た。原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ホスフィン
（ＰＨ3 ）、ｎ型ドーパントとしてジシラン（Ｓｉ2 Ｈ
6 ）、ｐ型ドーパントとしてジメチルジンク（ＤＭＺ）
を用いた。
Ａｓ（００１）基板１上に２．０μｍ厚のｎ型（Ａｌ
0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐクラッド層２、
２．０μｍ厚のアンドープＧａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ活性
層３、１．０μｍ厚のｐ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）
0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐクラッド層４、２０対のｐ型（Ａｌ
0. 1 Ｇａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ／（Ａｌ0 . 7
Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0. 5 Ｐ ＤＢＲ多層膜５、
０．１μｍ厚のｐ型Ｇａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐヘテロバッ
ファ層６、０．５μｍ厚のｐ型ＧａＡｓキャップ層７を
積層成長した。ｐ型（Ａｌ0 . 1 Ｇａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉ
ｎ0 . 5 Ｐ／（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ
0 . 5 Ｐ ＤＢＲ多層膜５の層厚は発振波長に対してλ
／２周期になるようにした。結晶成長は減圧ＭＯＶＰＥ
法を用いた。成長条件は、自然超格子が形成されるよう
に、温度６６０℃、圧力７０Ｔｏｒｒ、Ｖ族原料供給量
／ＩＩＩ族原料供給量比（Ｖ／ＩＩＩ比）１５０とし
た。原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ホスフィン
（ＰＨ3 ）、ｎ型ドーパントとしてジシラン（Ｓｉ2 Ｈ
6 ）、ｐ型ドーパントとしてジメチルジンク（ＤＭＺ）
を用いた。
【００２０】このウェハ上にリソグラフィ法により直径
７μｍのＳｉＯ2 マスク１２を形成した後、図２（ｂ）
に示すように、ｐ型（Ａｌ0 .7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉ
ｎ0. 5 Ｐクラッド層４が０．３μｍ程度残るように、
ウェットエッチングによりｐ型ＧａＡｓキャップ層７、
ｐ型Ｇａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐヘテロバッファ層６、ｐ型
（Ａｌ0 . 1 Ｇａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ／（Ａｌ
0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0. 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ ＤＢＲ多層膜
５、ｐ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 .3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ
クラッド層４を除去した。
７μｍのＳｉＯ2 マスク１２を形成した後、図２（ｂ）
に示すように、ｐ型（Ａｌ0 .7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉ
ｎ0. 5 Ｐクラッド層４が０．３μｍ程度残るように、
ウェットエッチングによりｐ型ＧａＡｓキャップ層７、
ｐ型Ｇａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐヘテロバッファ層６、ｐ型
（Ａｌ0 . 1 Ｇａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ／（Ａｌ
0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0. 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ ＤＢＲ多層膜
５、ｐ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 .3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ
クラッド層４を除去した。
【００２１】つぎに、図２（ｃ）に示すように、ＳｉＯ
2 をマスクとして減圧ＭＯＶＰＥ法により、３μｍ厚の
ｎ型ＧａＡｓブロック層８を選択成長した。成長条件
は、温度６５０℃、圧力７０Ｔｏｒｒ、Ｖ／ＩＩＩ比４
５とした。原料としては、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ｎ型ドーパントとしてジ
シラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）、を用いた。ｎ型ＧａＡｓブロッ
ク層８を成長後、ＳｉＯ2 マスク１２を除去する。
2 をマスクとして減圧ＭＯＶＰＥ法により、３μｍ厚の
ｎ型ＧａＡｓブロック層８を選択成長した。成長条件
は、温度６５０℃、圧力７０Ｔｏｒｒ、Ｖ／ＩＩＩ比４
５とした。原料としては、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ｎ型ドーパントとしてジ
シラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）、を用いた。ｎ型ＧａＡｓブロッ
ク層８を成長後、ＳｉＯ2 マスク１２を除去する。
【００２２】つぎに、ｎ電極１０を形成し、図２（ｄ）
に示すように、ｎ電極上に塗布したレジスト１３を、フ
ォトリソグラフィ法を用いてｐ側の円形メサが中心に位
置するように直径２００μｍの円形にパターニングした
後、このレジスト１３をマスクとしてｎ電極１０とｎ型
ＧａＡｓ基板１をウェットエッチングにより除去し、光
出射用の窓とした。レジスト１３を除去後、ｐ電極１１
を蒸着した。
に示すように、ｎ電極上に塗布したレジスト１３を、フ
ォトリソグラフィ法を用いてｐ側の円形メサが中心に位
置するように直径２００μｍの円形にパターニングした
後、このレジスト１３をマスクとしてｎ電極１０とｎ型
ＧａＡｓ基板１をウェットエッチングにより除去し、光
出射用の窓とした。レジスト１３を除去後、ｐ電極１１
を蒸着した。
【００２３】図２（ｅ）に示すようにｎ型ＧａＡｓ基板
を取り除いたｎ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ
0 . 5 Ｐクラッド層２上に誘電体多層膜反射鏡９を形成
した。この誘電体多層膜反射鏡９とｐ型（Ａｌ0 . 1 Ｇ
ａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ／（Ａｌ0 . 7 Ｇａ
0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5Ｐ多層膜５で共振器を形成し
ている。最後に劈開により１つ１つの素子を分離し、ｐ
電極側をヒートシンクに融着して実装した。
を取り除いたｎ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ
0 . 5 Ｐクラッド層２上に誘電体多層膜反射鏡９を形成
した。この誘電体多層膜反射鏡９とｐ型（Ａｌ0 . 1 Ｇ
ａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ／（Ａｌ0 . 7 Ｇａ
0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5Ｐ多層膜５で共振器を形成し
ている。最後に劈開により１つ１つの素子を分離し、ｐ
電極側をヒートシンクに融着して実装した。
【００２４】こうして得られた本実施例の面発光型半導
体レーザの発振時の偏波方向は［１１０］である。
体レーザの発振時の偏波方向は［１１０］である。
【００２５】基板面方位が（００１）面から［−１，
１，０］方向に６°傾いたｎ型ＧａＡｓ基板上に、図１
と同様の構造の面発光型半導体レーザを形成した。この
面発光型半導体レーザは、［１１０］方向に安定に偏波
しており、（００１）基板を用いた面発光型半導体レー
ザに比べ、発振しきい値電流は１５％低減された。
１，０］方向に６°傾いたｎ型ＧａＡｓ基板上に、図１
と同様の構造の面発光型半導体レーザを形成した。この
面発光型半導体レーザは、［１１０］方向に安定に偏波
しており、（００１）基板を用いた面発光型半導体レー
ザに比べ、発振しきい値電流は１５％低減された。
【００２６】図３に４００μｍ間隔で９素子の面発光型
半導体レーザを同一基板上に集積した半導体レーザアレ
ーの構造を示す。各面発光型半導体レーザの構造は図１
と同様である。この半導体レーザアレーの個々のレーザ
ビームの偏波方向は［１１０］方向に揃っている。
半導体レーザを同一基板上に集積した半導体レーザアレ
ーの構造を示す。各面発光型半導体レーザの構造は図１
と同様である。この半導体レーザアレーの個々のレーザ
ビームの偏波方向は［１１０］方向に揃っている。
【００２７】続いて、本発明の面発光型発光ダイオード
の一実施例を図を用いて説明する。図４は本発明の面発
光型発光ダイオードの断面図であり、図５はその製造工
程を示すための図である。
の一実施例を図を用いて説明する。図４は本発明の面発
光型発光ダイオードの断面図であり、図５はその製造工
程を示すための図である。
【００２８】まず、図５（ａ）に示すように、ｎ型Ｇａ
Ａｓ（００１）基板１上に２．０μｍ厚のｎ型（Ａｌ
0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐクラッド層２、
２．０μｍ厚のアンドープＧａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ活性
層３、５．０μｍ厚のｐ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）
0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐクラッド層４、０．１μｍ厚のｐ型
Ｇａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐヘテロバッファ層６、０．５μ
ｍ厚のｐ型ＧａＡｓキャップ層７を積層成長した。結晶
成長法、成長条件、原料は上述の面発光型半導体レーザ
と同一である。図５（ｂ）に示すように、このウェハ上
にリソグラフィ法により直径３０μｍの穴を開けたＳｉ
Ｏ2 絶縁膜１２を形成した。
Ａｓ（００１）基板１上に２．０μｍ厚のｎ型（Ａｌ
0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐクラッド層２、
２．０μｍ厚のアンドープＧａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ活性
層３、５．０μｍ厚のｐ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）
0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐクラッド層４、０．１μｍ厚のｐ型
Ｇａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐヘテロバッファ層６、０．５μ
ｍ厚のｐ型ＧａＡｓキャップ層７を積層成長した。結晶
成長法、成長条件、原料は上述の面発光型半導体レーザ
と同一である。図５（ｂ）に示すように、このウェハ上
にリソグラフィ法により直径３０μｍの穴を開けたＳｉ
Ｏ2 絶縁膜１２を形成した。
【００２９】つぎに、ｎ電極１０を形成し、図２（ｃ）
に示すように、ｎ電極上に塗布したレジスト１３を、フ
ォトリソグラフィ法を用いてｐ側のＳｉＯ2絶縁膜１２
の円形の穴が中心に位置するように直径２００μｍの円
形にパターニングした後、このレジスト１３をマスクと
してｎ電極１０とｎ型ＧａＡｓ基板１をウェットエッチ
ングにより除去し、光出射用の窓とした。図２（ｄ）に
示すように、レジストを除去後、ｐ電極１１を蒸着し
た。最後に劈開により１つ１つの素子を分離し、ｐ電極
側をヒートシンクに融着して実装した。
に示すように、ｎ電極上に塗布したレジスト１３を、フ
ォトリソグラフィ法を用いてｐ側のＳｉＯ2絶縁膜１２
の円形の穴が中心に位置するように直径２００μｍの円
形にパターニングした後、このレジスト１３をマスクと
してｎ電極１０とｎ型ＧａＡｓ基板１をウェットエッチ
ングにより除去し、光出射用の窓とした。図２（ｄ）に
示すように、レジストを除去後、ｐ電極１１を蒸着し
た。最後に劈開により１つ１つの素子を分離し、ｐ電極
側をヒートシンクに融着して実装した。
【００３０】こうして得られた本発明の面発光型発光ダ
イオードは偏波方向依存性が高く放出光の６５％以上が
［１１０］方向に偏光している。
イオードは偏波方向依存性が高く放出光の６５％以上が
［１１０］方向に偏光している。
【００３１】基板面方位が（００１）面から［−１，
１，０］方向に６°傾いたｎ型ＧａＡｓ基板上に、図４
と同様の構造の面発光型発光ダイオードを形成した。こ
の面発光型発光ダイオードでは（００１）基板を用いた
面発光型発光ダイオードに比べ、さらに偏波方向依存性
が高く放出光の７５％以上が［１１０］方向に偏光して
いる。
１，０］方向に６°傾いたｎ型ＧａＡｓ基板上に、図４
と同様の構造の面発光型発光ダイオードを形成した。こ
の面発光型発光ダイオードでは（００１）基板を用いた
面発光型発光ダイオードに比べ、さらに偏波方向依存性
が高く放出光の７５％以上が［１１０］方向に偏光して
いる。
【００３２】図６には４００μｍ間隔で９素子の面発光
型発光ダイオードを同一基板上に集積した発光ダイオー
ドアレーの構造を示す。各面発光型発光ダイオードの構
造は図４と同様である。この発光ダイオードアレーの個
々の放出光の偏波方向は［１１０］方向に揃っている。
型発光ダイオードを同一基板上に集積した発光ダイオー
ドアレーの構造を示す。各面発光型発光ダイオードの構
造は図４と同様である。この発光ダイオードアレーの個
々の放出光の偏波方向は［１１０］方向に揃っている。
【００３３】また変発明の面発光型ｐｎｐｎ素子の一実
施例として、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ−（Ａｌx Ｇａ
1 - x ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ（０＜ｘ＜１）、Ｐ−（Ａ
ｌY Ｇａ1 - Y ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ（０＜Ｙ＜ｘ＜
１）、アンドープＧａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ活性層、ｎ−
（ＡｌY Ｇａ1 - Y ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ、ｐ−（Ａｌ
x Ｇａ1 - x ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ、ｐ−ＧａＡｓから
なる半導体層を形成し、前述の面発光型発光ダイオード
と同様に電極を形成し、実装した。このｐｎｐｎ素子で
も偏波方向依存性の高い発光が得られた。この素子はス
イッチング素子や光機能素子として応用できる。またア
レーにすると、偏波方向のそろったｐｎｐｎ素子アレー
が、均一良く得られる。
施例として、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ−（Ａｌx Ｇａ
1 - x ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ（０＜ｘ＜１）、Ｐ−（Ａ
ｌY Ｇａ1 - Y ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ（０＜Ｙ＜ｘ＜
１）、アンドープＧａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ活性層、ｎ−
（ＡｌY Ｇａ1 - Y ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ、ｐ−（Ａｌ
x Ｇａ1 - x ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ、ｐ−ＧａＡｓから
なる半導体層を形成し、前述の面発光型発光ダイオード
と同様に電極を形成し、実装した。このｐｎｐｎ素子で
も偏波方向依存性の高い発光が得られた。この素子はス
イッチング素子や光機能素子として応用できる。またア
レーにすると、偏波方向のそろったｐｎｐｎ素子アレー
が、均一良く得られる。
【００３４】
【発明の効果】本発明の面発光型半導体レーザでは、安
定な偏波方向の制御が可能であり、一方向に損失を設け
るなど複雑な製造工程を必要としないため、少ない工程
で製作できる。従って、信頼性の高い偏波面制御型の面
発光型半導体レーザができる。
定な偏波方向の制御が可能であり、一方向に損失を設け
るなど複雑な製造工程を必要としないため、少ない工程
で製作できる。従って、信頼性の高い偏波面制御型の面
発光型半導体レーザができる。
【００３５】また、本発明の面発光型発光ダイオードで
は、偏波方向依存性があり、その方向の制御が可能であ
る。
は、偏波方向依存性があり、その方向の制御が可能であ
る。
【００３６】また、これらの素子を同一基板上に集積化
した半導体レーザアレー及び発光ダイオードアレーで
は、集積した全ての素子の偏波方向を一方向に揃えるこ
とが可能である。
した半導体レーザアレー及び発光ダイオードアレーで
は、集積した全ての素子の偏波方向を一方向に揃えるこ
とが可能である。
【図１】本発明の面発光型半導体レーザの一実施例の断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の面発光型半導体レーザの製造工程を説
明するための図である。
明するための図である。
【図３】本発明の半導体レーザアレーの一実施例の構造
図である。
図である。
【図４】本発明の面発光型発光ダイオードの一実施例の
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明の面発光型発光ダイオードの製造工程を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例の発光ダイオードアレーの構
造図である。
造図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ
クラッド層 ３ アンドープＧａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ活性層 ４ ｐ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ
クラッド層 ５ ｐ型（Ａｌ0 . 1 Ｇａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ
／（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ ＤＢＲ多層膜 ６ ｐ型Ｇａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐヘテロバッファ層 ７ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ８ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ９ 誘電体多層膜反射鏡 １０ ｎ電極 １１ ｐ電極 １２ ＳｉＯ2 絶縁膜 １３ レジスト
クラッド層 ３ アンドープＧａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ活性層 ４ ｐ型（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ
クラッド層 ５ ｐ型（Ａｌ0 . 1 Ｇａ0 . 9 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ
／（Ａｌ0 . 7 Ｇａ0 . 3 ）0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐ ＤＢＲ多層膜 ６ ｐ型Ｇａ0 . 5 Ｉｎ0 . 5 Ｐヘテロバッファ層 ７ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ８ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ９ 誘電体多層膜反射鏡 １０ ｎ電極 １１ ｐ電極 １２ ＳｉＯ2 絶縁膜 １３ レジスト
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−104292（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−159289（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199589（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−259263（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273490（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−340288（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌ ｅｃｔｒｏｎ．24［９］（1988）ｐ. 1845−1855 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板面方位が（００１）面から
［−１，１，０］または［１，−１，０］方向に傾いた
半導体基板上に、自然超格子を形成した活性層を含む半
導体層を有し、該基板面に対し垂直方向に共振器を有す
ることを特徴とする面発光型半導体レーザ。 - 【請求項２】 半導体基板面方位が（００１）面から
［−１，１，０］または［１，−１，０］方向に傾いた
半導体基板上に、自然超格子を形成した活性層を含む半
導体層を有し、該基板面に対し垂直方向に共振器を有す
る面発光型半導体レーザを同一基板上に一括して集積化
したことを特徴とする面発光型半導体レーザアレー。 - 【請求項３】 請求項１記載の面発光型半導体レーザを
同一基板上に集積化したことを特徴とする面発光型半導
体レーザアレー。 - 【請求項４】 半導体基板面方位が（００１）面から
［−１，１，０］または［１，−１，０］方向に傾いた
半導体基板上に、自然超格子を形成した活性層を含む半
導体層を有し、該基板表面または裏面より光を取り出す
構造を有することを特徴とする面発光型発光ダイオー
ド。 - 【請求項５】 請求項４記載の面発光型発光ダイオード
を同一基板上に集積化したことを特徴とする面発光型発
光ダイオードアレー。 - 【請求項６】 半導体基板面方位が（００１）面から
［−１，１，０］または［１，−１，０］方向に傾いた
半導体基板上に、自然超格子を形成した活性層とｐｎｐ
ｎ構造の半導体を含み、基板表面または裏面から光を取
り出す構造を有することを特徴とする面発光型ｐｎｐｎ
素子。 - 【請求項７】 請求項６記載の面発光型ｐｎｐｎ素子を
同一基板上に集積化したことを特徴とする面発光型ｐｎ
ｐｎ素子アレー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21252391A JP3123136B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 面発光型半導体レーザとそのアレー及び面発光型発光ダイオードとそのアレー及び面発光型ｐｎｐｎ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21252391A JP3123136B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 面発光型半導体レーザとそのアレー及び面発光型発光ダイオードとそのアレー及び面発光型ｐｎｐｎ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555704A JPH0555704A (ja) | 1993-03-05 |
| JP3123136B2 true JP3123136B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=16624084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21252391A Expired - Fee Related JP3123136B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 面発光型半導体レーザとそのアレー及び面発光型発光ダイオードとそのアレー及び面発光型ｐｎｐｎ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123136B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08242037A (ja) * | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Nec Corp | 面型半導体発光素子 |
| JP4010095B2 (ja) * | 1999-10-01 | 2007-11-21 | 富士ゼロックス株式会社 | 面発光型半導体レーザ及びレーザアレイ |
| US6967985B2 (en) | 2002-02-12 | 2005-11-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Surface emission semiconductor laser device |
| JP3843245B2 (ja) * | 2002-06-26 | 2006-11-08 | 宣彦 澤木 | 半導体発光素子および半導体発光装置 |
| DE10234976B4 (de) * | 2002-07-31 | 2012-05-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip und Verfahren zu dessen Herstellung |
| KR100590775B1 (ko) * | 2004-12-08 | 2006-06-19 | 한국전자통신연구원 | 실리콘 발광 소자 |
| JP2008028139A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Ricoh Co Ltd | 半導体チップの製造方法、面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0734496B2 (ja) * | 1989-09-19 | 1995-04-12 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ |
| JPH03159289A (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-09 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザの製造方法 |
| JPH04199589A (ja) * | 1990-11-28 | 1992-07-20 | Mitsubishi Electric Corp | 可視光面発光レーザ装置 |
| JP2931678B2 (ja) * | 1991-02-14 | 1999-08-09 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP21252391A patent/JP3123136B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．２４［９］（１９８８）ｐ．１８４５−１８５５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0555704A (ja) | 1993-03-05 |
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