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JP2005045107A - Surface emitting laser and method for manufacturing the same - Google Patents

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JP2005045107A
JP2005045107A JP2003279010A JP2003279010A JP2005045107A JP 2005045107 A JP2005045107 A JP 2005045107A JP 2003279010 A JP2003279010 A JP 2003279010A JP 2003279010 A JP2003279010 A JP 2003279010A JP 2005045107 A JP2005045107 A JP 2005045107A
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JP
Japan
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layer
contact layer
emitting laser
region
surface emitting
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Pending
Application number
JP2003279010A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Yamauchi
義則 山内
Yoshiaki Watabe
義昭 渡部
Yuuichi Kuromizu
勇一 黒水
Yoshiyuki Tanaka
嘉幸 田中
Hironobu Narui
啓修 成井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface emitting laser which can improve a characteristic and a reliability with a simple structure by reducing an invalid current, and to provide a method for manufacturing the laser. <P>SOLUTION: The mesa region 10 of an approximately cylindrical shape having an n-side multilayer reflective film 12, an active layer 13, a current narrowing layer 14, and a p-side multilayer reflective film 15 laminated in this order, is formed in a substrate 11. The mesa region 10 and an external region 30 surrounding the mesa region are interconnected by a girder 40 provided in a groove 20. An etching stop layer 16 and a contact layer 17 are laminated on a second multilayer reflective film 15 in this order. The contact layer 17 is formed in the mesa region 10 while avoiding the external region 30 and the girder 40. Since the contact layer 17 is not provided in the girder 40, a current can be reliably suppressed from leaking through the contact layer 17 and the girder 40 into the external region 30. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、垂直共振器型(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL)といわれる面発光レーザに関する。   The present invention relates to a surface emitting laser called a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).

面発光レーザは、DBR(Distributed Bragg Reflector ;分布型ブラッグ反射)ミラーと呼ばれるAlGaAsの多層反射膜の間に活性層を挟んだ構成を有している。このような面発光レーザの電流狭窄方法として、多層反射膜のうちのアルミニウム(Al)組成の高い半導体層の一部を酸化することにより電流狭窄層を形成する方法がある。   A surface emitting laser has a configuration in which an active layer is sandwiched between multilayer reflection films of AlGaAs called a DBR (Distributed Bragg Reflector) mirror. As a current confinement method for such a surface emitting laser, there is a method of forming a current confinement layer by oxidizing a part of a semiconductor layer having a high aluminum (Al) composition in a multilayer reflective film.

酸化により形成された電流狭窄層は、体積が収縮し、上下の半導体層に歪みを生じさせる。電流狭窄層と上下の半導体層との結合は弱く、酸化の後の加熱工程での熱応力により、転位や亀裂などの欠陥が発生する可能性がある。この欠陥がレーザ動作時に活性層に伝播して、未発光領域が生じ、レーザの信頼性や特性を低下させるおそれがあるという問題があった。   The current confinement layer formed by oxidation contracts in volume and causes distortion in the upper and lower semiconductor layers. The bond between the current confinement layer and the upper and lower semiconductor layers is weak, and defects such as dislocations and cracks may occur due to thermal stress in the heating process after oxidation. There is a problem in that this defect propagates to the active layer during the laser operation to generate a non-light emitting region, which may deteriorate the reliability and characteristics of the laser.

このような問題を解決するため、非特許文献1の図10には、メサ領域と外部領域とを部分的に結合することにより熱応力による亀裂の発生を防止するようにした構造が提案されている。この構造では、メサ領域と外部領域との結合部分から電流が外側へ流れ出し、発光に寄与しない無効電流となってしまう。そこで、外部領域にイオン注入を行うことにより電流が外部領域に流れるのを抑制している。
ボビー・M・ホーキンス(Bobby M. Hawkins),外4名、種々のサイズの酸化層アパーチャを有するVCSELの信頼性(Reliability of Various Size Oxide Aperture VCSELs )、図10、[online]、ハネウェル社ホームページ、[平成15年5月27日検索]、<公表HP;http://content.honeywell.com/vcsel/publications/tech.stm>、<該当文献;http://content.honeywell.com/vcsel/pdf/ECTC311.pdf>
In order to solve such a problem, FIG. 10 of Non-Patent Document 1 proposes a structure in which cracks due to thermal stress are prevented by partially coupling a mesa region and an external region. Yes. In this structure, current flows out from the coupling portion between the mesa region and the external region, resulting in a reactive current that does not contribute to light emission. Therefore, current is suppressed from flowing to the external region by performing ion implantation in the external region.
Bobby M. Hawkins, 4 others, Reliability of Various Size Oxide Aperture VCSELs, Figure 10, [online], Honeywell homepage, [Search May 27, 2003], <Publication HP; http://content.honeywell.com/vcsel/publications/tech.stm>, <Applicable literature; http://content.honeywell.com/vcsel/ pdf / ECTC311.pdf>

しかしながら、このような従来構造では、高価なイオン注入装置が必要であるため製造コストが上昇してしまう。また、外部領域へ電流が流れないようなイオン濃度分布を形成するには、注入電圧を変えて数度にわたってイオン注入を行う必要があり、条件を確立することが難しいという問題があった。   However, such a conventional structure requires an expensive ion implantation apparatus, which increases the manufacturing cost. In addition, in order to form an ion concentration distribution in which no current flows to the external region, it is necessary to perform ion implantation several times by changing the implantation voltage, and there is a problem that it is difficult to establish conditions.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成で無効電流を低減して特性および信頼性を向上させることができる面発光レーザおよびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a surface emitting laser capable of reducing reactive current and improving characteristics and reliability with a simple configuration and a method for manufacturing the same. is there.

本発明による面発光レーザは、基板に第1多層反射膜、活性層および第2多層反射膜が順に積層されたメサ領域と、溝を隔ててメサ領域を取り囲む外部領域と、溝に設けられメサ領域と外部領域とを連結する橋桁部と、外部領域および橋桁部を回避してメサ領域に形成されたコンタクト層とを備えたものである。   A surface emitting laser according to the present invention includes a mesa region in which a first multilayer reflective film, an active layer, and a second multilayer reflective film are sequentially laminated on a substrate, an external region surrounding the mesa region with a groove interposed therebetween, and a mesa provided in the groove. A bridge girder that connects the region and the external region, and a contact layer that is formed in the mesa region while avoiding the external region and the bridge girder.

本発明による面発光レーザの製造方法は、基板に、第1多層反射膜、活性層、第2多層反射膜を順に形成する工程と、第2多層反射膜の上にエッチングストップ層およびコンタクト層を順に形成する工程と、エッチングストップ層を用いてコンタクト層を選択的にエッチング除去することにより、メサ領域の形成予定位置にコンタクト層を残存させる工程と、コンタクト層の外側にメサ領域と外部領域とを隔てる溝を形成すると共に、溝にメサ領域と外部領域とを連結する橋桁部を形成する工程とを含むものである。   The method of manufacturing a surface emitting laser according to the present invention includes a step of sequentially forming a first multilayer reflective film, an active layer, and a second multilayer reflective film on a substrate, and an etching stop layer and a contact layer on the second multilayer reflective film. A step of sequentially forming, a step of selectively removing the contact layer by etching using an etching stop layer, and a step of leaving the contact layer at a position where the mesa region is to be formed; a mesa region and an external region outside the contact layer; And a step of forming a bridge girder for connecting the mesa region and the external region to the groove.

本発明による面発光レーザでは、コンタクト層が、外部領域および橋桁部を回避してメサ領域に形成されているので、コンタクト層および橋桁部を介して電流が外部領域へ漏れ出すことが抑制される。   In the surface emitting laser according to the present invention, since the contact layer is formed in the mesa region while avoiding the external region and the bridge girder, current leakage is prevented from leaking to the external region via the contact layer and the bridge girder. .

本発明による面発光レーザの製造方法では、基板に、第1多層反射膜、活性層、第2多層反射膜が順に形成され、次に、第2多層反射膜の上にエッチングストップ層およびコンタクト層が順に形成される。続いて、エッチングストップ層を用いてコンタクト層が選択的にエッチング除去されることにより、メサ領域の形成予定位置にコンタクト層が残存する。そののち、コンタクト層の外側にメサ領域と外部領域とを隔てる溝が形成されると共に、溝にメサ領域と外部領域とを連結する橋桁部が形成される。   In the method of manufacturing the surface emitting laser according to the present invention, the first multilayer reflective film, the active layer, and the second multilayer reflective film are sequentially formed on the substrate, and then the etching stop layer and the contact layer are formed on the second multilayer reflective film. Are formed in order. Subsequently, the contact layer is selectively removed by etching using the etching stop layer, so that the contact layer remains at the planned formation position of the mesa region. After that, a groove that separates the mesa region and the external region is formed outside the contact layer, and a bridge girder that connects the mesa region and the external region is formed in the groove.

本発明の面発光レーザによれば、橋桁部にコンタクト層が形成されないので、簡素な構成で、コンタクト層から橋桁部を介して外部領域へと漏れ電流が拡散するのを抑制することができる。よって、レーザの発振しきい値を低減させると共に発光効率も向上させることができる。   According to the surface emitting laser of the present invention, since the contact layer is not formed in the bridge girder, it is possible to suppress the leakage current from diffusing from the contact layer to the external region via the bridge girder with a simple configuration. Therefore, it is possible to reduce the oscillation threshold of the laser and improve the light emission efficiency.

本発明の面発光レーザの製造方法によれば、複雑なイオン注入工程を用いることなく本発明の面発光レーザを容易に製造することができる。   According to the surface emitting laser manufacturing method of the present invention, the surface emitting laser of the present invention can be easily manufactured without using a complicated ion implantation process.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態に係る面発光レーザの構造を表し、図2は図1のII−II線、図3は図1のIII−III線の断面構造をそれぞれ表すものである。この面発光レーザは、例えば、垂直共振器型(VCSEL)であり、基板11に、n型半導体多層膜よりなるn側多層反射膜12,活性層13,電流狭窄層14,p型半導体多層膜よりなるp側多層反射膜15がこの順に積層された略円柱状のメサ領域10を有している。メサ領域10は、略環状の溝20を隔てて外部領域30に取り囲まれている。メサ領域10と外部領域30とは、溝20に設けられた橋桁部40によって連結されている。メサ領域10,外部領域30および橋桁部40の表面には、例えば酸化ケイ素(SiOx )よりなる絶縁膜50(図1では省略)が形成されている。 1 shows a structure of a surface emitting laser according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a sectional structure taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 shows a sectional structure taken along line III-III in FIG. is there. This surface-emitting laser is, for example, a vertical cavity type (VCSEL), and has an n-side multilayer reflective film 12 made of an n-type semiconductor multilayer film, an active layer 13, a current confinement layer 14, and a p-type semiconductor multilayer film on a substrate 11. A p-side multi-layer reflective film 15 made of a substantially cylindrical mesa region 10 is laminated in this order. The mesa region 10 is surrounded by the outer region 30 with a substantially annular groove 20 therebetween. The mesa region 10 and the external region 30 are connected by a bridge girder portion 40 provided in the groove 20. An insulating film 50 (not shown in FIG. 1) made of, for example, silicon oxide (SiO x ) is formed on the surfaces of the mesa region 10, the external region 30, and the bridge girder 40.

基板11は、例えばn型ヒ化ガリウム(GaAs)により構成されている。n側多層反射膜12は、例えばn型AlGaAs混晶よりなる多層構造を有するDBRミラーである。活性層13は、例えば不純物を添加しないヒ化ガリウムにより構成されている。電流狭窄層14は、例えば、ヒ化アルミニウム(AlAs)よりなる低抵抗領域14Aの周囲に、ヒ化アルミニウムを酸化させた環状の高抵抗領域14Bを有し、電流は低抵抗領域14Aのみに狭窄されるようになっている。低抵抗領域14Aに対応する活性層13の領域が発光領域となっている。第2多層反射膜15は、例えばp型AlGaAs混晶よりなる多層構造を有するDBRミラーである。   The substrate 11 is made of, for example, n-type gallium arsenide (GaAs). The n-side multilayer reflective film 12 is a DBR mirror having a multilayer structure made of, for example, an n-type AlGaAs mixed crystal. The active layer 13 is made of, for example, gallium arsenide to which no impurity is added. The current confinement layer 14 has, for example, an annular high resistance region 14B obtained by oxidizing aluminum arsenide around a low resistance region 14A made of aluminum arsenide (AlAs), and the current is confined only in the low resistance region 14A. It has come to be. A region of the active layer 13 corresponding to the low resistance region 14A is a light emitting region. The second multilayer reflective film 15 is a DBR mirror having a multilayer structure made of, for example, a p-type AlGaAs mixed crystal.

溝20は、メサ領域10と外部領域30とを分離するものである。溝20は、後述する製造工程においてヒ化アルミニウムの酸化により高抵抗領域14Bを形成するため、その断面に電流狭窄層14を完全に露出させることができる深さを有することが好ましい。   The groove 20 separates the mesa region 10 and the external region 30. In order to form the high resistance region 14B by oxidation of aluminum arsenide in the manufacturing process described later, the groove 20 preferably has a depth that allows the current confinement layer 14 to be completely exposed.

外部領域30は、メサ領域10と同じ層構成を有している。ただし、電流狭窄層14はヒ化アルミニウムを酸化させた高抵抗領域14Bのみを有している。   The external region 30 has the same layer configuration as the mesa region 10. However, the current confinement layer 14 has only the high resistance region 14B in which aluminum arsenide is oxidized.

橋桁部40は、溝20と外部領域30とを連結し、製造工程における熱応力によりメサ領域10が基板11から剥離してしまうのを防止するものである。本実施の形態では、例えば、180度間隔で2本の橋桁部40を設け、メサ領域10の直径を約46nm、橋桁部40の幅を約20nmとしている。なお、橋桁部40の間隔、本数あるいは形状は限定されず、放射状でなく渦巻き状に設けてもよい。橋桁部40の層構成は、外部領域30と同一である。   The bridge girder 40 connects the groove 20 and the external region 30 and prevents the mesa region 10 from being peeled from the substrate 11 due to thermal stress in the manufacturing process. In the present embodiment, for example, two bridge beams 40 are provided at intervals of 180 degrees, the diameter of the mesa region 10 is about 46 nm, and the width of the bridge beam 40 is about 20 nm. In addition, the space | interval, the number, or shape of the bridge girder part 40 is not limited, You may provide in spiral form instead of radial form. The layer structure of the bridge girder 40 is the same as that of the external region 30.

第2多層反射膜15の上には、エッチングストップ層16およびコンタクト層17が順に積層されている。エッチングストップ層16は、後述する製造方法におけるコンタクト層17のエッチングのためのものであり、メサ領域10、外部領域30および橋桁部40に形成されている。エッチングストップ層16は、後述するコンタクト層17とのエッチング選択比が確保できる材料、例えばAlx Ga1-x As混晶(0<x<0.8)により構成されていることが好ましい。また、エッチングストップ層16の積層方向の厚みt(以下、単に厚みという)は、エッチングストップ層16の屈折率をN(stop)、面発光レーザの発振波長をλとすると、エッチングストップ層16での反射が生じないように以下の式(1)に従うことが好ましい。 On the second multilayer reflective film 15, an etching stop layer 16 and a contact layer 17 are sequentially stacked. The etching stop layer 16 is for etching the contact layer 17 in the manufacturing method described later, and is formed in the mesa region 10, the external region 30, and the bridge girder 40. The etching stop layer 16 is preferably made of a material that can ensure an etching selectivity with the contact layer 17 described later, for example, Al x Ga 1-x As mixed crystal (0 <x <0.8). The thickness t of the etching stop layer 16 in the stacking direction (hereinafter simply referred to as “thickness”) is as follows. The refractive index of the etching stop layer 16 is N (stop) and the oscillation wavelength of the surface emitting laser is λ. It is preferable to follow the following formula (1) so that no reflection occurs.

t=n*λ/{4*N(stop)} (nは自然数) (1) t = n * λ / {4 * N (stop)} (n is a natural number) (1)

コンタクト層17は、外部領域30および橋桁部40を回避してメサ領域10に形成されている。コンタクト層17は他の層に比べて不純物濃度が高く抵抗が低いため電流が横方向へ広がりやすいが、コンタクト層17を橋桁部40に設けないようにすることにより、コンタクト層17および橋桁部40を介して電流が外部領域30へと漏れ出すのを確実に抑制することができる。   The contact layer 17 is formed in the mesa region 10 while avoiding the outer region 30 and the bridge girder 40. Since the contact layer 17 has a higher impurity concentration and lower resistance than the other layers, the current easily spreads in the lateral direction. However, the contact layer 17 and the bridge girder 40 are not provided in the bridge girder 40. It is possible to reliably suppress the leakage of current to the external region 30 via the.

コンタクト層17は、例えばp型ヒ化ガリウムにより構成されていることが好ましい。通常の面発光レーザでは第2多層反射膜15のアルミニウム組成の小さいAlGaAs混晶層がコンタクト層としての役割を有しているが、コンタクト層17をアルミニウムを含まないp型ヒ化ガリウムにより構成することにより、通常の面発光レーザの場合よりもp側電極のコンタクト抵抗を下げることができるからである。   The contact layer 17 is preferably made of, for example, p-type gallium arsenide. In a normal surface emitting laser, the AlGaAs mixed crystal layer having a small aluminum composition of the second multilayer reflective film 15 has a role as a contact layer, but the contact layer 17 is made of p-type gallium arsenide containing no aluminum. This is because the contact resistance of the p-side electrode can be lowered as compared with the case of a normal surface emitting laser.

また、コンタクト層17は、活性層13で発生した光を取り出すための開口部17Aを有していることが好ましい。面発光レーザの発振波長が850nm以下の場合にはヒ化ガリウムよりなるコンタクト層17で光が吸収されるが、開口部17Aを設けることにより光の吸収をなくすことができるからである。   Further, the contact layer 17 preferably has an opening 17A for extracting light generated in the active layer 13. This is because light is absorbed by the contact layer 17 made of gallium arsenide when the oscillation wavelength of the surface emitting laser is 850 nm or less, but the absorption of light can be eliminated by providing the opening 17A.

コンタクト層17の上にはp側電極18が形成されている。このp側電極18は、コンタクト層17から橋桁部40を通って外部領域30まで連続した形状に形成されているので、段差がなく、段切れのおそれがない。一方、基板11の裏側にはn側電極19が形成されている。   A p-side electrode 18 is formed on the contact layer 17. Since the p-side electrode 18 is formed in a continuous shape from the contact layer 17 to the external region 30 through the bridge girder 40, there is no step and there is no possibility of disconnection. On the other hand, an n-side electrode 19 is formed on the back side of the substrate 11.

この半導体レーザは、例えば次のようにして製造することができる。   This semiconductor laser can be manufactured, for example, as follows.

まず、図4に示したように、上述した材料よりなる基板11に、例えば結晶成長によりn側多層反射膜12,活性層13,電流狭窄層14となるヒ化アルミニウム層14C,p側多層反射膜15,エッチングストップ層16およびコンタクト層17を順次成長させる。   First, as shown in FIG. 4, an aluminum arsenide layer 14C that becomes an n-side multilayer reflection film 12, an active layer 13, and a current confinement layer 14 by crystal growth, for example, on a substrate 11 made of the above-described material, and a p-side multilayer reflection. A film 15, an etching stop layer 16 and a contact layer 17 are grown sequentially.

コンタクト層17を成長させたのち、コンタクト層17の上にレジストよりなる図示しないマスクを選択的に形成する。次いで、このマスクとエッチングストップ層16とを利用してコンタクト層17を選択的にエッチング除去することにより、図5に示したように、メサ領域10の形成予定位置にコンタクト層17を残存させる。このとき、同時に開口部17Aも形成する。コンタクト層17のエッチャントとしては、コンタクト層17のヒ化ガリウムをエッチングすると共にエッチングストップ層16のAlGaAs混晶をエッチングしにくいもの、例えばアンモニア水、あるいは過酸化水素水と水とを混合したものを用いることができる。なお、図5ないし図7では、図1におけるII−II線の断面を表している。   After the contact layer 17 is grown, a mask (not shown) made of a resist is selectively formed on the contact layer 17. Next, the contact layer 17 is selectively removed by etching using this mask and the etching stop layer 16, thereby leaving the contact layer 17 at a position where the mesa region 10 is to be formed as shown in FIG. 5. At this time, the opening 17A is also formed. As an etchant for the contact layer 17, a material that etches the gallium arsenide of the contact layer 17 and is difficult to etch the AlGaAs mixed crystal of the etching stop layer 16, for example, ammonia water or a mixture of hydrogen peroxide water and water. Can be used. 5 to 7 show a cross section taken along line II-II in FIG.

コンタクト層17をエッチングしたのち、図6に示したように、エッチングストップ層16,第2多層反射膜15,ヒ化アルミニウム層14Cおよび活性層13を選択的に除去することにより、コンタクト層17の外側に溝20を形成してメサ領域10と外部領域30とを分離する。このとき、同時に橋桁部40(図1参照)も形成する。   After the contact layer 17 is etched, the etching stop layer 16, the second multilayer reflective film 15, the aluminum arsenide layer 14C and the active layer 13 are selectively removed as shown in FIG. A groove 20 is formed on the outer side to separate the mesa region 10 and the outer region 30. At this time, the bridge girder 40 (see FIG. 1) is also formed.

溝20および橋桁部40を形成したのち、図7に示したように、例えば水蒸気中で加熱することにより、溝20に露出したヒ化アルミニウム14Cを酸化させる。酸化は、ヒ化アルミニウム層14Cの周囲から中心へ向かって環状に進行していくので、適切な時期に酸化を停止させることにより環状の高抵抗領域14Bが形成され、中央の酸化されなかった部分が低抵抗領域14Aとなる。これにより、低抵抗領域14Aおよび高抵抗領域14Bを有する電流狭窄層14が形成される。   After forming the groove 20 and the bridge girder 40, the aluminum arsenide 14C exposed to the groove 20 is oxidized by heating, for example, in water vapor as shown in FIG. Oxidation proceeds in an annular shape from the periphery of the aluminum arsenide layer 14C toward the center, so that by stopping the oxidation at an appropriate time, an annular high resistance region 14B is formed, and the central unoxidized portion Becomes the low-resistance region 14A. Thereby, the current confinement layer 14 having the low resistance region 14A and the high resistance region 14B is formed.

電流狭窄層14を形成したのち、図2に示したように、上述した材料よりなる絶縁膜50を形成する。続いて、同じく図2に示したように、基板11の裏側にn側電極19を形成し、絶縁膜50に開口を設けてコンタクト層17の上にp側電極18を形成する。これにより、図1ないし図3に示した面発光レーザが完成する。   After forming the current confinement layer 14, an insulating film 50 made of the above-described material is formed as shown in FIG. Subsequently, similarly as shown in FIG. 2, an n-side electrode 19 is formed on the back side of the substrate 11, an opening is formed in the insulating film 50, and a p-side electrode 18 is formed on the contact layer 17. Thereby, the surface emitting laser shown in FIGS. 1 to 3 is completed.

この面発光レーザにおいては、n側電極19とp側電極18との間に所定の電圧が印加されると、p側電極18から供給される駆動電流は電流狭窄層14により電流狭窄されたのち活性層13に注入され、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、第1の多層反射膜12および第2の多層反射膜15により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして開口部17Aから外部に射出される。ここでは、コンタクト層17が、外部領域30および橋桁部40を回避してメサ領域10に形成されているので、コンタクト層17および橋桁部40を介して電流が外部領域30へ漏れ出すことが抑制される。   In this surface emitting laser, when a predetermined voltage is applied between the n-side electrode 19 and the p-side electrode 18, the drive current supplied from the p-side electrode 18 is current-confined by the current confinement layer 14. Light is emitted by being injected into the active layer 13 and electron-hole recombination. This light is reflected by the first multilayer reflective film 12 and the second multilayer reflective film 15, reciprocates between them to generate laser oscillation, and is emitted to the outside as a laser beam from the opening 17A. Here, since the contact layer 17 is formed in the mesa region 10 while avoiding the external region 30 and the bridge girder 40, it is possible to suppress current from leaking to the external region 30 via the contact layer 17 and the bridge girder 40. Is done.

このように本実施の形態では、橋桁部40にコンタクト層17が形成されないので、簡素な構成で、コンタクト層17から橋桁部40を介して外部領域30へと漏れ電流が拡散するのを抑制することができる。よって、レーザの発振しきい値を低減させると共に発光効率も向上させることができる。   As described above, in this embodiment, the contact layer 17 is not formed in the bridge girder 40, and thus, it is possible to suppress the leakage current from diffusing from the contact layer 17 to the external region 30 through the bridge girder 40 with a simple configuration. be able to. Therefore, it is possible to reduce the oscillation threshold of the laser and improve the light emission efficiency.

また、本実施の形態では、第2多層反射膜15の上にエッチングストップ層16およびコンタクト層17を順に形成し、メサ領域10の形成予定位置にコンタクト層17を残存させたのちに、コンタクト層17の外側に溝20および橋桁部40を形成するようにしたので、複雑なイオン注入工程が不要であり、本発明の面発光レーザを容易に製造することができる。   In the present embodiment, the etching stop layer 16 and the contact layer 17 are sequentially formed on the second multilayer reflective film 15, and the contact layer 17 is left at the position where the mesa region 10 is to be formed. Since the groove 20 and the bridge girder 40 are formed on the outer side of 17, a complicated ion implantation step is unnecessary, and the surface emitting laser of the present invention can be easily manufactured.

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。   Furthermore, specific examples of the present invention will be described.

上記実施の形態と同様にして、面発光レーザを作製した。得られた面発光レーザについて、しきい値電流Ithおよび量子効率ηを調べたところ、しきい値電流Ithは2.2mA、量子効率ηは0.33W/Aであった。 A surface emitting laser was manufactured in the same manner as in the above embodiment. When the threshold current I th and the quantum efficiency η of the obtained surface emitting laser were examined, the threshold current I th was 2.2 mA and the quantum efficiency η was 0.33 W / A.

本実施例に対する比較例として、コンタクト層17のエッチングを行わなかったことを除き、本実施例と同様にして面発光レーザを作製した。この比較例についても、しきい値電流Ithおよび量子効率ηを調べたところ、しきい値電流Ithは3.5mA、量子効率ηは0.2W/Aであった。 As a comparative example to this example, a surface emitting laser was fabricated in the same manner as in this example, except that the contact layer 17 was not etched. Also in this comparative example, when the threshold current I th and the quantum efficiency η were examined, the threshold current I th was 3.5 mA and the quantum efficiency η was 0.2 W / A.

このように、本実施例によれば、比較例に比べてしきい値電流Ithを約3分の2に低減すると共に量子効率ηを約1.6倍高くすることができた。すなわち、外部領域30および橋桁部40を回避してコンタクト層17を設けるようにすれば、漏れ電流の拡散を抑制し、特性を改善できることが分かった。 Thus, according to this embodiment, the threshold current I th can be reduced to about two thirds and the quantum efficiency η can be increased by about 1.6 times compared to the comparative example. That is, it has been found that if the contact layer 17 is provided while avoiding the external region 30 and the bridge girder 40, diffusion of leakage current can be suppressed and characteristics can be improved.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。   While the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the material and thickness of each layer, the film formation method, and the film formation conditions described in the above embodiment are not limited, and other materials and thicknesses may be used. It is good also as conditions.

また、上記実施の形態では、面発光レーザの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。   In the above embodiment, the configuration of the surface emitting laser has been specifically described. However, it is not necessary to provide all the layers, and other layers may be further provided.

本発明は、単体の面発光レーザのみならず、面発光レーザを集積したレーザアレイ、あるいは面発光レーザとフォトダイオード等の他のデバイスとを集積したデバイスに応用することができる。   The present invention can be applied not only to a single surface emitting laser but also to a laser array in which surface emitting lasers are integrated, or a device in which surface emitting lasers and other devices such as photodiodes are integrated.

本発明による面発光レーザは、例えば、光ファイバ通信あるいは光配線の光源、レーザプリンタの光源、または光ディスク用途に適用することができる。   The surface emitting laser according to the present invention can be applied to, for example, a light source for optical fiber communication or optical wiring, a light source for a laser printer, or an optical disc.

本発明の一実施の形態に係る面発光レーザの構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the surface emitting laser which concerns on one embodiment of this invention. 図1のII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of FIG. 図1のIII−III線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the III-III line of FIG. 図1に示した面発光レーザの製造方法を工程順に表す断面図である。It is sectional drawing showing the manufacturing method of the surface emitting laser shown in FIG. 1 in order of a process. 図4に続く工程を表す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 4. 図5に続く工程を表す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 5. 図6に続く工程を表す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 6.

符号の説明Explanation of symbols

10…メサ領域、11…基板、12…n側多層反射膜、13…活性層、14…電流狭窄層、14A…低抵抗領域、14B…高抵抗領域、14C…ヒ化アルミニウム層、15…p側多層反射膜、16…エッチングストップ層、17…コンタクト層、18…p側電極、19…n側電極、20…溝、30…外部領域、40…橋桁部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Mesa region, 11 ... Substrate, 12 ... N-side multilayer reflective film, 13 ... Active layer, 14 ... Current confinement layer, 14A ... Low resistance region, 14B ... High resistance region, 14C ... Aluminum arsenide layer, 15 ... p Side multilayer reflective film, 16 ... etching stop layer, 17 ... contact layer, 18 ... p-side electrode, 19 ... n-side electrode, 20 ... groove, 30 ... external region, 40 ... bridge girder

Claims (13)

基板に第1多層反射膜、活性層および第2多層反射膜が順に積層されたメサ領域と、
溝を隔てて前記メサ領域を取り囲む外部領域と、
前記溝に設けられ前記メサ領域と前記外部領域とを連結する橋桁部と、
前記外部領域および前記橋桁部を回避して前記メサ領域に形成されたコンタクト層と
を備えたことを特徴とする面発光レーザ。
A mesa region in which a first multilayer reflective film, an active layer, and a second multilayer reflective film are sequentially laminated on a substrate;
An outer region surrounding the mesa region across a groove;
A bridge girder provided in the groove and connecting the mesa region and the external region;
A surface emitting laser comprising: a contact layer formed in the mesa region while avoiding the external region and the bridge girder.
前記コンタクト層から前記橋桁部を通って前記外部領域まで連続した形状を有する電極を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の面発光レーザ。
The surface emitting laser according to claim 1, further comprising an electrode having a continuous shape from the contact layer to the outer region through the bridge girder.
前記コンタクト層は、ヒ化ガリウム(GaAs)により構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の面発光レーザ。
The surface emitting laser according to claim 1, wherein the contact layer is made of gallium arsenide (GaAs).
前記コンタクト層は、前記活性層で発生した光を取り出す開口部を有する
ことを特徴とする請求項1記載の面発光レーザ。
The surface emitting laser according to claim 1, wherein the contact layer has an opening through which light generated in the active layer is extracted.
前記第2多層反射膜と前記コンタクト層との間に、エッチングストップ層を有する
ことを特徴とする請求項1記載の面発光レーザ。
The surface emitting laser according to claim 1, further comprising an etching stop layer between the second multilayer reflective film and the contact layer.
前記エッチングストップ層は、Alx Ga1-x As(0<x<0.8)により構成されている
ことを特徴とする請求項5記載の面発光レーザ。
The surface-emitting laser according to claim 5, wherein the etching stop layer is made of Al x Ga 1-x As (0 <x <0.8).
前記メサ領域は、前記活性層と前記第2多層反射膜との間に電流狭窄層を有する
ことを特徴とする請求項1記載の面発光レーザ。
The surface emitting laser according to claim 1, wherein the mesa region includes a current confinement layer between the active layer and the second multilayer reflective film.
基板に、第1多層反射膜、活性層、第2多層反射膜を順に形成する工程と、
前記第2多層反射膜の上にエッチングストップ層およびコンタクト層を順に形成する工程と、
前記エッチングストップ層を用いて前記コンタクト層を選択的にエッチング除去することにより、メサ領域の形成予定位置に前記コンタクト層を残存させる工程と、
前記コンタクト層の外側に前記メサ領域と外部領域とを隔てる溝を形成すると共に、前記溝に前記メサ領域と前記外部領域とを連結する橋桁部を形成する工程と
を含むことを特徴とする面発光レーザの製造方法。
Forming a first multilayer reflective film, an active layer, and a second multilayer reflective film in order on a substrate;
Forming an etching stop layer and a contact layer in order on the second multilayer reflective film;
Selectively removing the contact layer by etching using the etching stop layer to leave the contact layer at a planned formation position of a mesa region;
Forming a groove separating the mesa region and the external region outside the contact layer, and forming a bridge girder connecting the mesa region and the external region in the groove. Manufacturing method of light emitting laser.
前記コンタクト層から前記橋桁部を通って前記外部領域まで連続した形状を有する電極を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項8記載の面発光レーザの製造方法。
The method of manufacturing a surface emitting laser according to claim 8, comprising a step of forming an electrode having a continuous shape from the contact layer to the outer region through the bridge girder.
前記コンタクト層を、ヒ化ガリウム(GaAs)により構成する
ことを特徴とする請求項8記載の面発光レーザの製造方法。
The surface emitting laser manufacturing method according to claim 8, wherein the contact layer is made of gallium arsenide (GaAs).
前記メサ領域の形成予定位置に前記コンタクト層を残存させると共に、前記コンタクト層に前記活性層で発生した光を取り出す開口部を形成する
ことを特徴とする請求項8記載の面発光レーザの製造方法。
9. The method of manufacturing a surface emitting laser according to claim 8, wherein the contact layer is left at a position where the mesa region is to be formed, and an opening for extracting light generated in the active layer is formed in the contact layer. .
前記エッチングストップ層は、Alx Ga1-x As混晶(0<x<0.8)により構成されている
ことを特徴とする請求項8記載の面発光レーザの製造方法。
The method of manufacturing a surface emitting laser according to claim 8, wherein the etching stop layer is made of Al x Ga 1-x As mixed crystal (0 <x <0.8).
前記活性層と前記第2多層反射膜との間にヒ化アルミニウム(AlAs)層を形成し、前記溝に露出した前記ヒ化アルミニウム層を酸化させることにより電流狭窄層を形成する
ことを特徴とする請求項8記載の面発光レーザの製造方法。
An aluminum arsenide (AlAs) layer is formed between the active layer and the second multilayer reflective film, and a current confinement layer is formed by oxidizing the aluminum arsenide layer exposed in the groove. A method for manufacturing a surface emitting laser according to claim 8.
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