JPS61174686A - 面発光型半導体レ−ザ - Google Patents
面発光型半導体レ−ザInfo
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- JPS61174686A JPS61174686A JP1469285A JP1469285A JPS61174686A JP S61174686 A JPS61174686 A JP S61174686A JP 1469285 A JP1469285 A JP 1469285A JP 1469285 A JP1469285 A JP 1469285A JP S61174686 A JPS61174686 A JP S61174686A
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- semiconductor laser
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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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]
- H01S5/18305—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
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- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06203—Transistor-type lasers
- H01S5/06206—Controlling the frequency of the radiation, e.g. tunable twin-guide lasers [TTG]
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野〕
本発明は面発光型半導体レーザに関し、特に活性層と共
振器の反射面を改良した面発光型半導体レーザに係わる
。
振器の反射面を改良した面発光型半導体レーザに係わる
。
半導体レーザは、小形、高効率、軽量、機械的振動に強
い等半導体発光素子に共通な特長の他に、高速の直接変
調が可能、光ファイバとの高効率結合が可能等の特長を
持つことから、近年、オプトエレクトロニクス用光源と
して実用化が進んできているが、その利用分野を更に拡
大するためには、発光出力の向上や大幅なコストダウン
が必要である。
い等半導体発光素子に共通な特長の他に、高速の直接変
調が可能、光ファイバとの高効率結合が可能等の特長を
持つことから、近年、オプトエレクトロニクス用光源と
して実用化が進んできているが、その利用分野を更に拡
大するためには、発光出力の向上や大幅なコストダウン
が必要である。
ところで、従来の半導体レーザとしては、■−Ｖ族化合
物半導体の結晶でダブルへテロ接合構造を作り、その結
晶を男開して得られる接合面に対して垂直な男開面を反
射面とするものが知られている。その−例として、第４
図の拡散ストライブ型レーザを示す。図中の１は、■−
ｖ族化合物半導体からなるｎ型半導体基板であり、２．
３．４は該基板１に順次積層されたダブルへテロ接合を
形成するためのｎ型クラッド層、活性層、ｎ型クラッド
層である。５は、前記ｐ型りラッドｌ！１４上にに設け
られた′Ｒ流を限定するためのｚｎ拡散ストライブ、６
は同ρ型クラッド層４上に設けられた正′Ｒ極層、７は
前記基板１の１面に設けられた負電極層である。また、
図８の８ａ、８ｂは夫々前記■−Ｖ族化合物の半導体結
晶１〜４を結晶面に沿って勇開することにより形成され
た男開面であり、これら男開面８ａ、８ｂはダブルへテ
ロ接合面に垂直で、かつ極めて平坦であることから、こ
れらが反射面となってファプリーペロー型共振器を構成
する。こうした構造の半導体レーザにおいて、電極６．
７間に順方向バイアスの直流電流を印加すると、活性層
３にキャリアが注入されて発光する。この時、活性層３
はクラッド層２及び４に比べて屈折率が高いために、光
は活性層３で閉込められ、男開面（反射面＞８ａ、８ｂ
で反射を繰返してし〜ザ発振が起こる。発生したレーザ
光は、その一部が剪開面８ａ又は８ｂを通過して外部に
放射される。
物半導体の結晶でダブルへテロ接合構造を作り、その結
晶を男開して得られる接合面に対して垂直な男開面を反
射面とするものが知られている。その−例として、第４
図の拡散ストライブ型レーザを示す。図中の１は、■−
ｖ族化合物半導体からなるｎ型半導体基板であり、２．
３．４は該基板１に順次積層されたダブルへテロ接合を
形成するためのｎ型クラッド層、活性層、ｎ型クラッド
層である。５は、前記ｐ型りラッドｌ！１４上にに設け
られた′Ｒ流を限定するためのｚｎ拡散ストライブ、６
は同ρ型クラッド層４上に設けられた正′Ｒ極層、７は
前記基板１の１面に設けられた負電極層である。また、
図８の８ａ、８ｂは夫々前記■−Ｖ族化合物の半導体結
晶１〜４を結晶面に沿って勇開することにより形成され
た男開面であり、これら男開面８ａ、８ｂはダブルへテ
ロ接合面に垂直で、かつ極めて平坦であることから、こ
れらが反射面となってファプリーペロー型共振器を構成
する。こうした構造の半導体レーザにおいて、電極６．
７間に順方向バイアスの直流電流を印加すると、活性層
３にキャリアが注入されて発光する。この時、活性層３
はクラッド層２及び４に比べて屈折率が高いために、光
は活性層３で閉込められ、男開面（反射面＞８ａ、８ｂ
で反射を繰返してし〜ザ発振が起こる。発生したレーザ
光は、その一部が剪開面８ａ又は８ｂを通過して外部に
放射される。
しかしながら、上述した半導体レーザは反射面を半導体
結晶の男開という極めてその性能の制御が困難、つまり
再現性の低い工程を経て形成しているため、良好な性能
を有する反射面が得られる割合が低く、製造歩留りが悪
いという問題があった。また、男開面の反射率は約３０
％程度と低く、半導体レーザの出力が反射面の反射率に
依存することを考えると、出力の向上の面でも問題があ
った。
結晶の男開という極めてその性能の制御が困難、つまり
再現性の低い工程を経て形成しているため、良好な性能
を有する反射面が得られる割合が低く、製造歩留りが悪
いという問題があった。また、男開面の反射率は約３０
％程度と低く、半導体レーザの出力が反射面の反射率に
依存することを考えると、出力の向上の面でも問題があ
った。
一方、最近ではダブルへテロ接合面に対して垂直方向に
レーザ光を発振させる面発光型半導体し一部の研究が一
部で進められているが、かかる構造の半導体レーザでは
反射面を男開によって形成することが不可能である。こ
のため、面発光型半導体レーザはエピタキシャル成長技
術により製造されている。しかしながら、この方法では
反射面の平坦性を充分に出せない問題と、共振器長さを
、せいぜい０．１μｍ程度でしか制御できないという問
題がある。面発光型半導体レーザは、反射面の間隔が例
えば１０μｍ程度と狭いため、反射面の位置を１０人の
オーダで制御できなければ量産は不可能であり、従来の
技術では前記オーダを満゛足する反射面の形成手段は開
発されていない。また、従来の面発光型半導体レーザは
共振器が極めて短いため、通常の半導体レーザに比べ、
閾値電流密度が高く、高出力動作が難しいこと、或いは
出力時の信頼性が低いこと等の問題があった。
レーザ光を発振させる面発光型半導体し一部の研究が一
部で進められているが、かかる構造の半導体レーザでは
反射面を男開によって形成することが不可能である。こ
のため、面発光型半導体レーザはエピタキシャル成長技
術により製造されている。しかしながら、この方法では
反射面の平坦性を充分に出せない問題と、共振器長さを
、せいぜい０．１μｍ程度でしか制御できないという問
題がある。面発光型半導体レーザは、反射面の間隔が例
えば１０μｍ程度と狭いため、反射面の位置を１０人の
オーダで制御できなければ量産は不可能であり、従来の
技術では前記オーダを満゛足する反射面の形成手段は開
発されていない。また、従来の面発光型半導体レーザは
共振器が極めて短いため、通常の半導体レーザに比べ、
閾値電流密度が高く、高出力動作が難しいこと、或いは
出力時の信頼性が低いこと等の問題があった。
本発明は、＾信頼の出力動作と高効率かつ安定な発振を
可能とする面発光型半導体レーザを提供しようとするも
のである。本発明によれば、ｍ−Ｖ族化合物半導体基板
上に禁制帯幅が相対的に大きな組成のクラッド層で囲ま
れた活性層を有する面発光型半導体レーザにおいて、前
記活性層が複数個、多層構造をなしで存在し、かつ活性
層が光学的に結合されており、更に平坦性の優れた反射
率の高い反射面が制御性よく形成されている面発光型半
導体レーザを得ることができる。
可能とする面発光型半導体レーザを提供しようとするも
のである。本発明によれば、ｍ−Ｖ族化合物半導体基板
上に禁制帯幅が相対的に大きな組成のクラッド層で囲ま
れた活性層を有する面発光型半導体レーザにおいて、前
記活性層が複数個、多層構造をなしで存在し、かつ活性
層が光学的に結合されており、更に平坦性の優れた反射
率の高い反射面が制御性よく形成されている面発光型半
導体レーザを得ることができる。
本発明は、■−ｖ族化合物半導体基板上に禁制帯幅が相
対的に大きな組成のクラッド層で囲まれた活性層を有す
る面発光型半導体レーザにおいて、前記活性層が複数個
、多層構造をなして存在し、かつ共振器の反射面が■−
ｖ族化合物半導体の■族又はＶ族の元素或いはその双方
と反応して化学当量組成を持つ化合物を生成する金属と
の固相反応生成物により形成されていることを特徴とす
るものである。
対的に大きな組成のクラッド層で囲まれた活性層を有す
る面発光型半導体レーザにおいて、前記活性層が複数個
、多層構造をなして存在し、かつ共振器の反射面が■−
ｖ族化合物半導体の■族又はＶ族の元素或いはその双方
と反応して化学当量組成を持つ化合物を生成する金属と
の固相反応生成物により形成されていることを特徴とす
るものである。
上記■族又はＶ族の元素或いはその双方と反応して化学
当量組成を持つ化合物を生成する金属としては、例えば
Ｔｉ、Ｆｅ５Ｃｏ、Ｎ ｉ、Ｒｈ。
当量組成を持つ化合物を生成する金属としては、例えば
Ｔｉ、Ｆｅ５Ｃｏ、Ｎ ｉ、Ｒｈ。
Ｐｄ、Ｗ、Ｏｓ、ｌｒ、ｐｔ及びランタン系希土類元素
等が挙げられ、これらはいずれも遷移金属である。特に
、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔが好適である。
等が挙げられ、これらはいずれも遷移金属である。特に
、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔが好適である。
これらの金属の１種又は２種以上をｍ−ｖ族化合物半導
体表面に付着させ、固相反応を起こさせると、固相反応
生成物が得られる。この固相反応生成物の■−ｖ族化合
物半導体の面は、鏡面に近い極めて平坦性の浸れた面と
なる。これは、前述した固相反応が■−Ｖ族化合物半導
体の低指数面、例えば（１００）面に現われるように進
行し、化合物半導体と固相反応生成物の界面は、格子定
数のオーダで平坦になるからである。こうした様子を第
１図（ａ）〜（Ｃ）を参照して詳細に説明する。
体表面に付着させ、固相反応を起こさせると、固相反応
生成物が得られる。この固相反応生成物の■−ｖ族化合
物半導体の面は、鏡面に近い極めて平坦性の浸れた面と
なる。これは、前述した固相反応が■−Ｖ族化合物半導
体の低指数面、例えば（１００）面に現われるように進
行し、化合物半導体と固相反応生成物の界面は、格子定
数のオーダで平坦になるからである。こうした様子を第
１図（ａ）〜（Ｃ）を参照して詳細に説明する。
まず、第１図（ａ）に示すように■−ｖ族半導体１１上
にＮｉ、Ｐｄ、ｐｔ等の金属層１２を真空蒸着法やスパ
ッタリング法等により付着させる。
にＮｉ、Ｐｄ、ｐｔ等の金属層１２を真空蒸着法やスパ
ッタリング法等により付着させる。
なお、１３は■−Ｖ族化合物半導体１１の表面に通常形
成されている自然酸化物及び機械的破損層である。つづ
いて、加熱処理を施して化合物半導体１１と金属層１２
との固相反応を起こさせる。
成されている自然酸化物及び機械的破損層である。つづ
いて、加熱処理を施して化合物半導体１１と金属層１２
との固相反応を起こさせる。
この反応は、第１図（ｂ）に示すような中間過程を経て
進行する。即ち、両者の間には化合物半導体１１側に金
属層１２と化合物半導体のＶ族元素との化合物１４が、
金属層１２側にその金属と化合物半導体の■族元素との
化合物１５が夫々生成される。この反応は同第７図（ｂ
）図示の如く自然酸化物及び機械的破損層１３を浸蝕し
ながら進行し、平坦な界面が形成される。そして、前記
反応は最終的には第１図（Ｃ）に示すように付着された
金属層１２が消滅するまで進行する。したがって、最終
的には■−ｖ族化合物半導体１１に接してその半導体の
Ｖ族元素と前記金属との化合物１４が形成され、その外
側に半導体の■族元素と前記金属との化合物１５が形成
されたものとなる。
進行する。即ち、両者の間には化合物半導体１１側に金
属層１２と化合物半導体のＶ族元素との化合物１４が、
金属層１２側にその金属と化合物半導体の■族元素との
化合物１５が夫々生成される。この反応は同第７図（ｂ
）図示の如く自然酸化物及び機械的破損層１３を浸蝕し
ながら進行し、平坦な界面が形成される。そして、前記
反応は最終的には第１図（Ｃ）に示すように付着された
金属層１２が消滅するまで進行する。したがって、最終
的には■−ｖ族化合物半導体１１に接してその半導体の
Ｖ族元素と前記金属との化合物１４が形成され、その外
側に半導体の■族元素と前記金属との化合物１５が形成
されたものとなる。
上述した固相反応は、■−ｖ族化合物半導体の低指数面
が現われるように進行するから、同半導体１１と接する
化合物（反応生成物）１４界面は、格子定数のオーダで
平坦になる。
が現われるように進行するから、同半導体１１と接する
化合物（反応生成物）１４界面は、格子定数のオーダで
平坦になる。
上述した固相反応は、付着される金属と■−ｖ族化合物
半導体の種類によって反応速度が多少異なるものの、通
常、化合物半導体に熱変性を与えないような温度、例え
ば２５０〜４５０℃で進行させることができる。
半導体の種類によって反応速度が多少異なるものの、通
常、化合物半導体に熱変性を与えないような温度、例え
ば２５０〜４５０℃で進行させることができる。
以上が■−Ｖ族化合物半導体と金属との固相反応によっ
て極めて平坦な面が得られる理由である。
て極めて平坦な面が得られる理由である。
このようにして得られた固相反応生成物は、光学的には
金属に近い性質を有するため、従来の！！！開面（反射
率約３０％）や化学エツチング面（同１５％）に比べる
と、反射率は格段に向上する（少なくとも６０％以上）
。これは面発光型半導゛体し−ザの閾値電流を下げるた
めに極めて有効である。
金属に近い性質を有するため、従来の！！！開面（反射
率約３０％）や化学エツチング面（同１５％）に比べる
と、反射率は格段に向上する（少なくとも６０％以上）
。これは面発光型半導゛体し−ザの閾値電流を下げるた
めに極めて有効である。
更に、前記固相反応生成物と化合物半導体の界面（第１
図（１））、（ｃ）のＡ面）の位置は、極めて精度よく
制御することが可能である。第２図は、ＧａＡＳにＰｔ
を一定量付看させた後、固相反応によってＧａＡｓの表
面から一定の深さ位置に界面を形成するに要する加熱処
理時間と加熱処理温度との関係を示したものである。こ
の特性図から明らかなように、化合物半導体内部に形成
される固相反応生成物の面位置は、付着させる金属の膜
厚、加熱処理時間、加熱処理温度を制御することによっ
て、数１０人のオーダで楊めて精度よく制御できること
がわかる。
図（１））、（ｃ）のＡ面）の位置は、極めて精度よく
制御することが可能である。第２図は、ＧａＡＳにＰｔ
を一定量付看させた後、固相反応によってＧａＡｓの表
面から一定の深さ位置に界面を形成するに要する加熱処
理時間と加熱処理温度との関係を示したものである。こ
の特性図から明らかなように、化合物半導体内部に形成
される固相反応生成物の面位置は、付着させる金属の膜
厚、加熱処理時間、加熱処理温度を制御することによっ
て、数１０人のオーダで楊めて精度よく制御できること
がわかる。
このように■−ｖ族化合物半導体と、■族又はＶ族の元
素もしくはそれら双方と反応して化学当量組成を持つ化
合物を生成する金属との固相反応生成物は、■−ｖ族化
合物半導体との界面に極めて平坦な面を有し、しかもそ
の面は反射率が高く、面位置の制御も容易であり、面発
光型半導体レーザの反射面として極めて適している。
素もしくはそれら双方と反応して化学当量組成を持つ化
合物を生成する金属との固相反応生成物は、■−ｖ族化
合物半導体との界面に極めて平坦な面を有し、しかもそ
の面は反射率が高く、面位置の制御も容易であり、面発
光型半導体レーザの反射面として極めて適している。
以下、本発明をＧａＡｓ系の面発光型半導体レーザに適
用した例について第３図（ａ）〜（β）に示す製造方法
を併記して詳細に説明する。
用した例について第３図（ａ）〜（β）に示す製造方法
を併記して詳細に説明する。
まず、第３図（ａ）に示すように半絶縁性のＧａＡｓ基
板２１上にエピタキシャル成長法により、例えば厚さ２
μｍのｎ型ＧａＡλＡＳからなる中間クラッド層２２、
厚さ１μｍのＧａＡＳ活付層２３、厚さ２ａｍのｐ型Ｑ
ａＡｎＡＳ層２４、厚さ１μｍのＧａＡＳ活性層２５、
厚さ２μｍのｎ型ＧａＡｆｆｉＡＳ層２６、厚さ１μｍ
のＧａＡｓ活性層２７及び厚さ２μｍのｐ型ＧａＡＲＡ
Ｓからなる表面クラッド層２８を順次堆積して、多層構
造２９を形成した。
板２１上にエピタキシャル成長法により、例えば厚さ２
μｍのｎ型ＧａＡλＡＳからなる中間クラッド層２２、
厚さ１μｍのＧａＡＳ活付層２３、厚さ２ａｍのｐ型Ｑ
ａＡｎＡＳ層２４、厚さ１μｍのＧａＡＳ活性層２５、
厚さ２μｍのｎ型ＧａＡｆｆｉＡＳ層２６、厚さ１μｍ
のＧａＡｓ活性層２７及び厚さ２μｍのｐ型ＧａＡＲＡ
Ｓからなる表面クラッド層２８を順次堆積して、多層構
造２９を形成した。
次いで、同図（ｂ）に示すように写真蝕刻法によりｎ＋
型領戚予定部が開口されたレジストパターン３０を形成
した後、該レジストパターン３０をマスクとして表面ク
ラッドＭ２８から中間クラッド層２２表面に亙る部分を
選択的にエツチングしてエツチング部３１を形成した。
型領戚予定部が開口されたレジストパターン３０を形成
した後、該レジストパターン３０をマスクとして表面ク
ラッドＭ２８から中間クラッド層２２表面に亙る部分を
選択的にエツチングしてエツチング部３１を形成した。
つづいて、レジストパターン３０を剥離した後、スズ（
Ｓｎ）がドープされたＧａＡ／！、Ａｓを前記エツチン
グ部３１に選択的にエピタキシャル成長させてｎ＋型領
領域３２形成したく同図（Ｃ）図示）。
Ｓｎ）がドープされたＧａＡ／！、Ａｓを前記エツチン
グ部３１に選択的にエピタキシャル成長させてｎ＋型領
領域３２形成したく同図（Ｃ）図示）。
次いで、同図（ｄ）に示すようにＣＶＤ法によりＳｉＯ
２膜３３を堆積し、該ＳｉＯ２膜３３を図示しないレジ
スバターンをマスクとして選択的にエツチングして拡散
窓３４を開口した後、該５ｉ０２膜３３をマスクとして
Ｚｎの熱拡散を施して表面クラッド層２８から中間クラ
ッド層２２表面に亙る部分にｐ＋型領領域３５選択的に
形成した。つづいて、写真蝕刻法により前記ｎ＋型領領
域２とｐ＋型領領域３５間領域及び正電極予定部が開口
されたレジストパターン３６を形成し、該レジストパタ
ーン３６をマスクとして露出するＳｉＯ２！１３３を選
択的にエツチングして、反射面形成用窓３７を開口した
後、レジストパターン３６を含む全面に真空蒸着法又は
スパッタリング法によりＰｔ膜（３８１，３８２）を蒸
着した。
２膜３３を堆積し、該ＳｉＯ２膜３３を図示しないレジ
スバターンをマスクとして選択的にエツチングして拡散
窓３４を開口した後、該５ｉ０２膜３３をマスクとして
Ｚｎの熱拡散を施して表面クラッド層２８から中間クラ
ッド層２２表面に亙る部分にｐ＋型領領域３５選択的に
形成した。つづいて、写真蝕刻法により前記ｎ＋型領領
域２とｐ＋型領領域３５間領域及び正電極予定部が開口
されたレジストパターン３６を形成し、該レジストパタ
ーン３６をマスクとして露出するＳｉＯ２！１３３を選
択的にエツチングして、反射面形成用窓３７を開口した
後、レジストパターン３６を含む全面に真空蒸着法又は
スパッタリング法によりＰｔ膜（３８１，３８２）を蒸
着した。
この時、同図（ｅ）に示すようにレジストパターン３６
から露出した部分のＰｔ膜３８１とレジストパターン３
６上のＰｔ膜３８２とが該レジストパターン３６の段差
により分離される。ひきつづき、レジストパターン３６
を除去して、その上のＰｔ１ｌ！３８ｚをリフトオフし
た。これにより、同図（ｆ）に示すようにＳｉ○２ｐＪ
３３の窓３７から露出する部分にＰｔ膜パターン３９が
ｐ＋型領領域３５上一部にＰｔからなる正電極４０が、
夫々形成された。
から露出した部分のＰｔ膜３８１とレジストパターン３
６上のＰｔ膜３８２とが該レジストパターン３６の段差
により分離される。ひきつづき、レジストパターン３６
を除去して、その上のＰｔ１ｌ！３８ｚをリフトオフし
た。これにより、同図（ｆ）に示すようにＳｉ○２ｐＪ
３３の窓３７から露出する部分にＰｔ膜パターン３９が
ｐ＋型領領域３５上一部にＰｔからなる正電極４０が、
夫々形成された。
次いで、写真蝕刻法により負電極予定部が開口されたレ
ジストパターン４１を形成し、該レジストパターン４１
をマスクとして５ｉＯ２ＷＡ３３を選択的にエツチング
して電極取出し用窓４２を開口した後、レジストパター
ン４１を含む全面にスパッタリング法によりＡｕ−Ｇｅ
−Ｎ ｉ ８１４３（４３１，４３２）を蒸着した。こ
の時、同図（Ｑ）に示すようにレジストパターン４１及
び電極取出し用窓４２から露出したＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ膜
４３１とレジストパターン４１上のＡｋＪ−Ｇｅ−Ｎｉ
１Ｉ＊４３２とが、該レジストパターン４１の段差によ
り分離される。ひきつづき、レジストパターン４１を除
去して、その上のＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ１Ｉ＊４３２をリフ
トオフした。これにより、同図（ｈ）に示すように５ｉ
Ｏ２１１１３３の電極取出し用窓４２から露出するｎ＋
型領領域３２上一部にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉからなる負電極
４４が形成された。
ジストパターン４１を形成し、該レジストパターン４１
をマスクとして５ｉＯ２ＷＡ３３を選択的にエツチング
して電極取出し用窓４２を開口した後、レジストパター
ン４１を含む全面にスパッタリング法によりＡｕ−Ｇｅ
−Ｎ ｉ ８１４３（４３１，４３２）を蒸着した。こ
の時、同図（Ｑ）に示すようにレジストパターン４１及
び電極取出し用窓４２から露出したＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ膜
４３１とレジストパターン４１上のＡｋＪ−Ｇｅ−Ｎｉ
１Ｉ＊４３２とが、該レジストパターン４１の段差によ
り分離される。ひきつづき、レジストパターン４１を除
去して、その上のＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ１Ｉ＊４３２をリフ
トオフした。これにより、同図（ｈ）に示すように５ｉ
Ｏ２１１１３３の電極取出し用窓４２から露出するｎ＋
型領領域３２上一部にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉからなる負電極
４４が形成された。
次いで、同図（ｉ）に示すように前記基板２１の裏面（
下面）を所望厚さ研磨した後、写真蝕刻法により前記窓
３７に対応する箇所が開口されたレジストパターン４５
を形成した。つづいて、同図（ｊ）に示すようにレジス
トパターン４５をマスクとして半絶縁性ＧａＡｓ基板２
１をその上面の中間クラッド層２２が表出するまで選択
的にエツチングして開口部４６を形成した。この時、開
口部４６の中心線は、前記ＳｉＯ２膜３３の反射面形成
用窓３７の中心線と一致させるようにすることが望まし
い。
下面）を所望厚さ研磨した後、写真蝕刻法により前記窓
３７に対応する箇所が開口されたレジストパターン４５
を形成した。つづいて、同図（ｊ）に示すようにレジス
トパターン４５をマスクとして半絶縁性ＧａＡｓ基板２
１をその上面の中間クラッド層２２が表出するまで選択
的にエツチングして開口部４６を形成した。この時、開
口部４６の中心線は、前記ＳｉＯ２膜３３の反射面形成
用窓３７の中心線と一致させるようにすることが望まし
い。
次いで、レジストパターン４５を剥離した後、開口部４
６を含む基板２１裏面に真空蒸着法又はスパッタリング
法によりＰｔ膜４７を蒸着し、更に４００℃、１０分間
の熱処理を施した。この時、同図（ｋ）に示すように窓
３７に形成されたＰｔ膜パターン３９とＧａＡＪ２ＡＳ
の表面クラッド層２８並びにＰｔ膜４７と中間クラッド
層２２の界面に夫々固相反応生成物４８ａ、４８ｂが形
成された。こうして形成された固相反応生成物４８ａ、
４８ｂは、ツユブリベロー共振器の反射面となるが、レ
ーザ光は一方の固相反応生成物４８ｂを通してそれに垂
直な方向に取出すことになるので、固相反応生成物４８
ｂを形成するためのＰｔ膜４７は、蒸着厚さを充分に薄
くするか、もしくは固相反応生成物を形成した後、その
一部をエツチングにより除去すればよい。前述した熱処
理により、同時にｐｔからなる正電極４０とｐ＋型領領
域３５びにＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉからなる負Ｎ極４４とｎ１
型領域３２とがオーミック接続された。この後、同図（
４２）に示すようにカッティングを行うことによって面
発光型半導体レーザＬ１を製造した。
６を含む基板２１裏面に真空蒸着法又はスパッタリング
法によりＰｔ膜４７を蒸着し、更に４００℃、１０分間
の熱処理を施した。この時、同図（ｋ）に示すように窓
３７に形成されたＰｔ膜パターン３９とＧａＡＪ２ＡＳ
の表面クラッド層２８並びにＰｔ膜４７と中間クラッド
層２２の界面に夫々固相反応生成物４８ａ、４８ｂが形
成された。こうして形成された固相反応生成物４８ａ、
４８ｂは、ツユブリベロー共振器の反射面となるが、レ
ーザ光は一方の固相反応生成物４８ｂを通してそれに垂
直な方向に取出すことになるので、固相反応生成物４８
ｂを形成するためのＰｔ膜４７は、蒸着厚さを充分に薄
くするか、もしくは固相反応生成物を形成した後、その
一部をエツチングにより除去すればよい。前述した熱処
理により、同時にｐｔからなる正電極４０とｐ＋型領領
域３５びにＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉからなる負Ｎ極４４とｎ１
型領域３２とがオーミック接続された。この後、同図（
４２）に示すようにカッティングを行うことによって面
発光型半導体レーザＬ１を製造した。
本実施例の面発光型半導体レーザＬ１は、同図（ρ）に
示すように半絶縁性基板２１上に活性層２３．２５．２
７を３層積層した多層構造２９を有し、かつ表面クラッ
ド層２８から中間クラッド層２２の表面に亙る領域に互
いに電気的に分離されたｎ＋型領領域３２ｐ＋型領領域
３５設け、更に５ｉＯｚ！！！３３の窓３７から霧出し
た表面クラッド春２８とＰｔｙ！パターン３９との界面
に夫々Ｇａ、ＡｓもしくはＱａＡＳとの固相反応生成物
４８ａ、４８ｂを設けると共に、前記ｐ＋型領領域５及
びｎ＋型領領域３２夫々オーミック接続されるＰｔの正
電極４０、Ａｕ−ａｅ−Ｎｒの負電極４４を設けた構造
になっている。このような構造の半導体レーザＬ１の発
振波長の制御は、処理時間のみならず、蒸着するＰｔ膜
の膜厚及び処理温度によっても可能である。しかし、従
来の面発光型半導体レーザ、即ちエピタキシャル成長層
或いは基板表面に単に蒸着した金ｒａｉｉＩＩＩｌやＧ
ａＡＳ／ＧａＡλＡｓ等の多Ｈｐａミラーを反射面とす
るものでは極めて困難である。しかも、本実施例の面発
光型半導体レーザＵは、活性層が３層をなすため、活性
層が単一層である従来の面発光型半導体レーザに比べて
発振出力を著しく向上できる。
示すように半絶縁性基板２１上に活性層２３．２５．２
７を３層積層した多層構造２９を有し、かつ表面クラッ
ド層２８から中間クラッド層２２の表面に亙る領域に互
いに電気的に分離されたｎ＋型領領域３２ｐ＋型領領域
３５設け、更に５ｉＯｚ！！！３３の窓３７から霧出し
た表面クラッド春２８とＰｔｙ！パターン３９との界面
に夫々Ｇａ、ＡｓもしくはＱａＡＳとの固相反応生成物
４８ａ、４８ｂを設けると共に、前記ｐ＋型領領域５及
びｎ＋型領領域３２夫々オーミック接続されるＰｔの正
電極４０、Ａｕ−ａｅ−Ｎｒの負電極４４を設けた構造
になっている。このような構造の半導体レーザＬ１の発
振波長の制御は、処理時間のみならず、蒸着するＰｔ膜
の膜厚及び処理温度によっても可能である。しかし、従
来の面発光型半導体レーザ、即ちエピタキシャル成長層
或いは基板表面に単に蒸着した金ｒａｉｉＩＩＩｌやＧ
ａＡＳ／ＧａＡλＡｓ等の多Ｈｐａミラーを反射面とす
るものでは極めて困難である。しかも、本実施例の面発
光型半導体レーザＵは、活性層が３層をなすため、活性
層が単一層である従来の面発光型半導体レーザに比べて
発振出力を著しく向上できる。
更に正電極４０と負電極４４を通してｐ＋型領領域３５
ｎ＋型領領域３２間にＧａＡＳの禁制帯幅よりは大きく
、ＧａＡｎＡｓの禁制帯幅よりは小さな電圧を印加する
と、電流は ■ｐ型ＧａＡｆｆｉＡｓｌ１２４−＋ＧａＡｓ活性層２
３→ｎ型ＧａＡＱＡＳの中間クラッド層２２、■ｐ型Ｇ
ａＡｇＡＳ層２４−＋ＧａＡｓ活性層２５−”ｎ型Ｇａ
Ａｊ２ＡＳ層２６、■ｐ型ＧａＡｆｆＡＳの表面クラツ
ド層２８→ＧａＡＳ活性層２７→ｎ型ＧａＡｇＡＳ層２
６の３つの経路を通って流れる。
ｎ＋型領領域３２間にＧａＡＳの禁制帯幅よりは大きく
、ＧａＡｎＡｓの禁制帯幅よりは小さな電圧を印加する
と、電流は ■ｐ型ＧａＡｆｆｉＡｓｌ１２４−＋ＧａＡｓ活性層２
３→ｎ型ＧａＡＱＡＳの中間クラッド層２２、■ｐ型Ｇ
ａＡｇＡＳ層２４−＋ＧａＡｓ活性層２５−”ｎ型Ｇａ
Ａｊ２ＡＳ層２６、■ｐ型ＧａＡｆｆＡＳの表面クラツ
ド層２８→ＧａＡＳ活性層２７→ｎ型ＧａＡｇＡＳ層２
６の３つの経路を通って流れる。
こうして電流が３つの経路を流れる過程で、ホールやエ
レクトロンは再結合して光を発生するため、閾１直電流
を著しく低減できる。
レクトロンは再結合して光を発生するため、閾１直電流
を著しく低減できる。
なお、上記実施例では半絶縁性基板の使用と、詳述した
ところの構造によって、電流注入用の電極が半導体結晶
の片側表面のみに設けられているため、素子の複合集積
化或いは素子組立て上便利である。しかしながら、本発
明は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば基
板に５ｉドープｎ−ＧａＡＳ等の導電性基板を用い、活
性層を中心とするｐ−（ｎｏｒｐ）−ｎ、但しくｎｏｒ
ｐ）は活性層、を基本単位とする積層、或いはｐ“ｐ−
（ｎｏｒｐ＞−ｎｎ＋を基本単位とする積層構造を設け
、半導体結晶の厚み方向に電流を流す構造にしてもよい
。
ところの構造によって、電流注入用の電極が半導体結晶
の片側表面のみに設けられているため、素子の複合集積
化或いは素子組立て上便利である。しかしながら、本発
明は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば基
板に５ｉドープｎ−ＧａＡＳ等の導電性基板を用い、活
性層を中心とするｐ−（ｎｏｒｐ）−ｎ、但しくｎｏｒ
ｐ）は活性層、を基本単位とする積層、或いはｐ“ｐ−
（ｎｏｒｐ＞−ｎｎ＋を基本単位とする積層構造を設け
、半導体結晶の厚み方向に電流を流す構造にしてもよい
。
一上記実施例では、固相反応生成物の鏡面を活性層の上
下のＧａＡｊ２ＡＳクラッド層に形成して（Ｘるが、Ｑ
ａＡＳのバッファ一層やキャップ層等を付加する場合は
、それらの層上に固相反応生成物を形成しても勿論よい
。また、レーザの反射面双方を固相反応生成物としたが
、片方はＡＵ等の金属を蒸着した反射面を用いてもよい
。
下のＧａＡｊ２ＡＳクラッド層に形成して（Ｘるが、Ｑ
ａＡＳのバッファ一層やキャップ層等を付加する場合は
、それらの層上に固相反応生成物を形成しても勿論よい
。また、レーザの反射面双方を固相反応生成物としたが
、片方はＡＵ等の金属を蒸着した反射面を用いてもよい
。
上記実施例では、ｎ＋型領領域ｐ＋型領領域形成するの
に、エピタキシャル成長技術と不純物拡散技術とを併用
しているが、両頭域をどちらカー一方の技術のみで形成
することも勿論可能である。
に、エピタキシャル成長技術と不純物拡散技術とを併用
しているが、両頭域をどちらカー一方の技術のみで形成
することも勿論可能である。
上記実施例では、ＧａＡＪ２ＡＳ系を組成とし発振波長
が０．７〜０．９μｍのものであるが、本発明は必ずし
もこれに限定されるものではなく、例えばＩ ｎＱａＡ
ｓＰ系を組成とし１．１〜１．７μｍ帯の発振波長をも
つ半導体レーザとすることもできる。活性層の数も３層
に限らず、２層以上任意であってもよい。
が０．７〜０．９μｍのものであるが、本発明は必ずし
もこれに限定されるものではなく、例えばＩ ｎＱａＡ
ｓＰ系を組成とし１．１〜１．７μｍ帯の発振波長をも
つ半導体レーザとすることもできる。活性層の数も３層
に限らず、２層以上任意であってもよい。
以上詳述した如く、本発明によれば多層化した活性層を
有し、かつ平坦性の優れた反射率の高い反射面を制御性
よく形成され、更に量産化が可能な面発光型半導体レー
ザを提供できる。
有し、かつ平坦性の優れた反射率の高い反射面を制御性
よく形成され、更に量産化が可能な面発光型半導体レー
ザを提供できる。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は固相反応生成物の生成過程を示
す断面図、第２図は固相反応における処理温度、処理時
間、界面の侵入深さの関係を示す線図、第３図（ａ）〜
（２）は本発明の実施例におけるＧａＡＳ系化合物半導
体を用いた面発光型半導体レーザを得るための製造工程
を示す断面図、第４図は従来の半導体レーザを示す斜視
図である。 ２１・・・基板、２２・・・中間クラッド層、２３．２
５．２７−Ｇ ａ Ａ ｓ活性層、２４ ・Ｅ）型Ｇａ
ＡＲＡＳ層、２６ ・ｎ型ＧａＡｆｆｉＡｓ層、２８・
・・表面クラッド層、２９・・・多層構造、３３・・・
Ｓ ｉ ０２ ＩＩＩ、３７・・・反射面形成用窓、３
９・・・ｐｔ唄パターン、４０・・・正電極、４４・・
・負電極、４６・・・開口部、４７−Ｐｔｎ、４８ａ、
４Ｂｂ・・・固相反応生成物、４９−・・面発光型半導
体レーザ。 出願人代理人 弁理士 鈴圧式彦 第１図 第３図 第４図
す断面図、第２図は固相反応における処理温度、処理時
間、界面の侵入深さの関係を示す線図、第３図（ａ）〜
（２）は本発明の実施例におけるＧａＡＳ系化合物半導
体を用いた面発光型半導体レーザを得るための製造工程
を示す断面図、第４図は従来の半導体レーザを示す斜視
図である。 ２１・・・基板、２２・・・中間クラッド層、２３．２
５．２７−Ｇ ａ Ａ ｓ活性層、２４ ・Ｅ）型Ｇａ
ＡＲＡＳ層、２６ ・ｎ型ＧａＡｆｆｉＡｓ層、２８・
・・表面クラッド層、２９・・・多層構造、３３・・・
Ｓ ｉ ０２ ＩＩＩ、３７・・・反射面形成用窓、３
９・・・ｐｔ唄パターン、４０・・・正電極、４４・・
・負電極、４６・・・開口部、４７−Ｐｔｎ、４８ａ、
４Ｂｂ・・・固相反応生成物、４９−・・面発光型半導
体レーザ。 出願人代理人 弁理士 鈴圧式彦 第１図 第３図 第４図
Claims (5)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体基板上に禁制帯幅が相対
的に大きな組成のクラッド層で囲まれた活性層を有する
面発光型半導体レーザにおいて、前記活性層が複数個、
多層構造をなして存在し、かつ共振器の反射面がIII−
Ｖ族化合物半導体のIII族又はＶ族の元素或いはその双
方と反応して化学当量組成を持つ化合物を生成する金属
との固相反応生成物により形成されていることを特徴と
する面発光型半導体レーザ。 - （２）複数の活性層が、クラッド層の一部をなし互いに
導電型が反対の２つの埋込みクラッド層によって挟まれ
ており、かつその２つの埋込みクラッド層を介して前記
複数の活性層への電流注入が行われることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の面発光型半導体レーザ。 - （３）電流注入のための正負両電極が半導体結晶の片側
表面に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の面発光型半導体レーザ。 - （４）金属が遷移金属であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の面発光型半導体レーザ。 - （５）金属が、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔのいずれかであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の面発光型半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1469285A JPS61174686A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 面発光型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1469285A JPS61174686A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 面発光型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61174686A true JPS61174686A (ja) | 1986-08-06 |
| JPH0582758B2 JPH0582758B2 (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=11868240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1469285A Granted JPS61174686A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 面発光型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61174686A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03178180A (ja) * | 1989-12-06 | 1991-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| US5055422A (en) * | 1988-12-09 | 1991-10-08 | Thomson-Csf | Process for the construction of semiconductor lasers and lasers obtained by the process |
| US5155560A (en) * | 1991-07-22 | 1992-10-13 | Eastman Kodak Company | Semiconductor index guided laser diode having both contacts on same surface |
-
1985
- 1985-01-29 JP JP1469285A patent/JPS61174686A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055422A (en) * | 1988-12-09 | 1991-10-08 | Thomson-Csf | Process for the construction of semiconductor lasers and lasers obtained by the process |
| JPH03178180A (ja) * | 1989-12-06 | 1991-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| US5155560A (en) * | 1991-07-22 | 1992-10-13 | Eastman Kodak Company | Semiconductor index guided laser diode having both contacts on same surface |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582758B2 (ja) | 1993-11-22 |
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