JPS63228789A - 光半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光フアイバ通信などの光源として用いる半導
体レーザ（Ｌｌ））や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの
光半導体装置およびその製造方法に関するっ 従来の技術 ム５ＧｍＡｇ　／ＧａＡｓのダブルへゾロ構造の半導体
レーザが発明されて以来、半導体レーザの性能は急速な
進歩を遂げ、現在、発振しきい値が数１０ｍＡ　、寿命
が数１０万時間といった高性能かつ高信頼性のものが市
販されるにまで至っている。半導体レーザの応用面では
ＣＤ（コンパクト・ディスク）や光ディスクなどのよう
に大容量の情報を小さな媒体に高密度で記録・再生する
ような電子機器が市販されはじめ文いる。また、光フア
イバー通信の光源としても半導体レーザが用いられ、都
市間を光ファイバーでつないで情報の伝送を行なったり
、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）などのよ
うに、工場内やオフィス内の情報の伝達に用いられたり
するなど、半導体レーザの応用範囲はしだいに拡大しつ
つある。このように有用な半導体レーザの構造として従
来より種々の構造が提案されている。たとえばＳ、Ｍ、
Ｓｚｅ著の半導体デバイスの物理（Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｏ
ｆ　Ｓｅｍ１−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　
）の第２版１９８１年ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ　＆　５ｏｎ
ｓ　　出版の７２６頁にあるように種種の構造がある。

これらの半導体レーザはいずれもストライブ状の電流注
入部を有し、このストライブの両端にへき開による一対
の共振器面を備えている。しかし、このへき開の工程に
おいて、共振器の長さを再現性良く一定にしたり、また
歩留り良く良好な共振器面（へき開面）を得ることは困
難であった。また、これらの半導体レーザはへき開を行
なわないと光出力、量子効率や発振しきい値などを評価
することができないので半導体レーザの良品と不良を判
別するだめの検査に時間がかかり量産性に乏しかった。

また、同一基板上に複数個のレーザをアレイ状に形成す
ることも困難であった。

そこで、これらの問題を解決する方法として、たとえば
アプライド・フィツクス・ンターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ　
Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）の第４６巻第２号１
１６頁〜１１７頁（１９８５年）にあるように半導体レ
ーザの共振器を化学エツチングによシ形成し、マストラ
ンスポート法を用いて出射光を基板の表面に垂直に出射
するための基板表面に対して４６°に傾いた凹面の反射
板を設ける方法がＺ、Ｌ、Ｌ工ａＵ　等によって提案さ
れている（上記文献の第１図参照）。この方法によれば
半導体レーザを形成するのにへき開を必要とせず、光出
力が基板表面に対して垂直に出射するのでウニノー−の
ままで光出力や量子効率、発振しきい埴などの特性が評
価できるので検査に要する時間が短縮される。また、歩
留りおよび再現性の悪いへき開工程が不要になるといっ
た利点がある。さらに、反射板が凹面鏡であるので出射
光が集束されるといった利点もある。

発明が解決しようとする問題点 上述のように４６°反射面を備えた半導体レーザは種々
の利点を有するが素子の製作工程において次のような問
題点を有している。

（１）　　マストランスポートにより形成する４５°反
射面を製作する際の再現性が良くない。すなわち発明者
らの実験によると、マストランスポートはマストランス
ポートを行なう時の基板の表面状態によって大きく影響
を受ける。従って反射面の角度を４６°に再現性良く作
成することは困難であった。よって、半導体基板の主面
に対する出射光の出射角を再現性良くすることは困難で
あり、出射光を光ファイバーに結合するときの結合効率
がばらついてしまっていた。

（２）共振器面と４６°反射面との間の溝にゴミがたま
りやすく、ゴミによって出射光が散乱されたりする。

問題点を解決するための手段 本発明は上述のような従来の半導体レーザにおける問題
点に鑑みてなされたもので、半導体基板の主面に対して
ほぼ垂直に光出力を出射する表面に凸レンズ状の樹脂を
備えた構成を有するものである。

作用 上述のような構成によって次のような作用効果を有する
。（１）凸レンズ状の樹脂で出射光を集束する。（２）
凸レンズの位置と光出力が出射される位置との相対的な
位置関係によって出射角を可変できるので目的に応じて
出射角を自由に設定できる。

（３）共振器面と反射板との間の溝が樹脂で埋められて
いるのでゴミがたまるようなこともない。

実施例 本発明をＩｎＧａＡｇ　Ｐ　　半導体レーザに応用した
場合の一実施例について説明する。第１図に本発明の一
実施例の半導体レーザの断面図を示す。第１図において
、１は半絶縁性ＩｎＰ基板、２はｎ＋型ＩｎＰ第１クラ
ンド層、３はバンドギャップ波長λｇ＝Ｌ３ｐｍのＩｎ
ＧａＡｓ　Ｐ　　活性層、４はｐ型ＩｎＧａＡｓ　Ｐ光
導波層、６はｐ＋型ＩｎＰ第２クラッド層、ｅはｐ　型
Ｉ　ｎＧａムＳコンタクト層、７および８は共振器面の
反射率を高めるためのそれぞれＳｉＯ□膜および非晶質
Ｓ１膜、１０ｉｄポリイミド樹脂である。第１図で点線
は光出力を示し、共振器面から出射した光は共振器面の
前方にある半導体基板の主面に対してほぼ４５°の傾き
をもった反射面で上方に反射される。本発明においては
第１図に示したように凸レンズ状のポリイミド樹脂１０
が、共振器面と反射面との間に形成されているので、出
射光が集束される。レーザの共謳器端面から出射する光
は約３０°の拡がり角を有しているがポリイミド樹脂１
０によって集束され、約１０°の拡がり角になる。また
、第１図かられかるように共振器面と反射面との間に形
成された溝にはポリイミド樹脂１０が埋め込まれている
ので、溝にゴミがたまることもない。

本発明は上述のようにポリイミド樹脂１０によって集束
した光出力を得ることができるばかシでなく、光出力の
出射方向を可変にすることができる。その様子を第２図
ａ、ｂ、ｃに模式的に示す。

第２図ａ、ｂ、ｃにおいて２１は半導体基板、２２は活
性層、２３はクラッド層、２４Ｖｉ凸レンズ状のポリイ
ミド樹脂である。点線は光出力を示すが第２図ａ、ｂ、
ｃのようにポリイミド樹脂２４の位置を変えることによ
って光出力の出射方向が変えられることがわかる。たと
えば光ファイバーを半導体基板２１の主面に対して垂直
に配置した場合、半導体基板２１の主面に垂直に光出力
を出射すると光ファイバーの端面で反射された光が共撮
器端面に戻り雑音の発生の原因となるので光出力は垂直
ではなく傾斜しているほうが良い。

また、あまり光出力が光ファイバーに対して傾斜しすぎ
ると結合効率が悪くなってしまう。本発明の場合、反射
面をたとえば（１１１）人血とした場合、反射面の傾き
角を一定にすることができるのでポリイミド樹脂２４の
位置合わせ全精密に行なうことによって光出力の出射方
向をたとえば半導体基板２１の主面の法線に対して６°
傾くような光出力を再現性良く得ることが可能である。

第３図にポリイミド樹脂を凸レンズ状に加工するための
方法を示す。まず第３図乙に示すように基板５１の表面
に形成されたポリイミド樹脂５２の表面にホトレジスト
６３を選択的に形成する。

次にこの試料を酸素プラズマの雰囲気中に入れポリイミ
ド樹脂５２およびホトレジスト５３をエツチングする。

このエツチングに際したとえば雰囲気の圧力を０，５　
Ｔｏｒｒにすると、ポリイミド樹脂６２およびホトレジ
スト５３が等方的にエツチングされ、第３図すに示した
ようにポリイミド樹脂６２が凸レンズ状に加工される。

発明の効果 以上本発明は、半導体レーザの光出力部に凸レンズ状の
樹脂を設けるという構成により、光出力を集束させ、し
かも光出力の出射方向を制御することが可能である。従
って、半導体レーザと光ファイバーの結合が容易になり
結合効率などの再現性も向上するので工業的価値は高い
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の半導体レーザを示す断面図
、第２図は同レーザにおける光出力の出射方向の制御方
法を説明するための断面図、第３図は同レーザの製造方
法におけるポリイミド樹脂を凸レンズ状に加工する方法
を説明するための工程断面図である。 １０．２４．５２・・・・・・ポリイミド樹脂、６３・
・・・・・ホトレジスト。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１−
一半艶球＋ｔｒｐＰ革１久 ｔｏ−°−丁Ｊリイ汀＃八暑

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の主面に対してほぼ垂直に光出力を出
   射する表面に凸レンズ状の樹脂を備えてなる光半導体装
   置。
2. （２）半導体基板の主面に樹脂を形成する工程と、前記
   樹脂の表面にホトレジストを選択的に形成する工程と、
   前記樹脂と前記ホトレジストを酸素プラズマでエッチン
   グして凸レンズ状に加工する工程とを備えてなる光半導
   体装置の製造方法。