JPH09181391A - 傾いた共振器で偏光特性が制御された面発光レーザダイオードの製造方法 - Google Patents
傾いた共振器で偏光特性が制御された面発光レーザダイオードの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】垂直共振型面発光レーザダイオードの発振ビー
ムの対称性を保ちながら、発光される光の偏光方向を簡
単に制御する。 【解決手段】垂直共振型の面発光レーザダイオードの共
振器を基板の法線に対して５°−４５°傾けて形成す
る。傾ける方向は、所望の偏光方向と垂直な方向にす
る。
ムの対称性を保ちながら、発光される光の偏光方向を簡
単に制御する。 【解決手段】垂直共振型の面発光レーザダイオードの共
振器を基板の法線に対して５°−４５°傾けて形成す
る。傾ける方向は、所望の偏光方向と垂直な方向にす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は垂直共振形の面発光
レーザダイオードの製作方法に関するものであり、特に
偏光特性を制御するため、共振層を〈１１０〉あるいは
〈１−１０〉方向に傾けて蝕刻する面発光レーザダイオ
ードを製造する方法に関するものである。
レーザダイオードの製作方法に関するものであり、特に
偏光特性を制御するため、共振層を〈１１０〉あるいは
〈１−１０〉方向に傾けて蝕刻する面発光レーザダイオ
ードを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振形の面発光レーザダイオードの
偏光特性は、電場の方向が〈１１０〉あるいは〈１−１
０〉に配列された二つの類型に示される。以下、本明細
書において、〈１−１０〉の−１は、１の上に横線を付
したものを表す。
偏光特性は、電場の方向が〈１１０〉あるいは〈１−１
０〉に配列された二つの類型に示される。以下、本明細
書において、〈１−１０〉の−１は、１の上に横線を付
したものを表す。
【０００３】これらの類型の中の願う方向に偏光を制御
した場合、光接続、光通信、および、光処理の効率をよ
り高くすることができる。
した場合、光接続、光通信、および、光処理の効率をよ
り高くすることができる。
【０００４】従来の偏光制御方法には、共振層（共振
器）を楕円形や菱形のような、横方向に異方性のある形
状に蝕刻する方法と、電子ビームの微細パターンを用い
てレーザダイオード発光面に微細な線を刻む方法とが知
られている。
器）を楕円形や菱形のような、横方向に異方性のある形
状に蝕刻する方法と、電子ビームの微細パターンを用い
てレーザダイオード発光面に微細な線を刻む方法とが知
られている。
【０００５】しかしながら、上述した前者の方法はレー
ザダイオードの発振ビームが円形の対称性を大きく外れ
るという問題があり、後者の方法は電子ビーム微細パタ
ーンを用いることにより工程が難しいという短所があ
る。
ザダイオードの発振ビームが円形の対称性を大きく外れ
るという問題があり、後者の方法は電子ビーム微細パタ
ーンを用いることにより工程が難しいという短所があ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術の問
題点を解決するための本発明の第１の目的は、共振層を
〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向に傾けて蝕刻する
ことにして、円形の対称性を大きく崩すことなく、非常
に簡単な工程で偏光方向を所望の方向に決定することが
できる面発光レーザダイオードの製造方法を提供するこ
とにある。
題点を解決するための本発明の第１の目的は、共振層を
〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向に傾けて蝕刻する
ことにして、円形の対称性を大きく崩すことなく、非常
に簡単な工程で偏光方向を所望の方向に決定することが
できる面発光レーザダイオードの製造方法を提供するこ
とにある。
【０００７】このとき、共振器の傾ける方向を〈１１
０〉および〈１−１０〉方向のうちのいずれかの方向を
選択することにより、この二つの方向の中の願う方向に
偏光を制御することができる。
０〉および〈１−１０〉方向のうちのいずれかの方向を
選択することにより、この二つの方向の中の願う方向に
偏光を制御することができる。
【０００８】本発明の第２の目的は、共振器の傾ける方
向を〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向にした下部発
光形レーザダイオードの製造方法を提供することにあ
る。
向を〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向にした下部発
光形レーザダイオードの製造方法を提供することにあ
る。
【０００９】本発明の第３の目的は、共振器の傾ける方
向を〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向にした上部発
光レーザダイオードの製造方法を提供することにある。
向を〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向にした上部発
光レーザダイオードの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述した第１の目的を実
現するために本発明は、垂直共振型の面発光レーザダイ
オードの製造方法において、共振器が〈１１０〉あるい
は〈１−１０〉方向に５°−４５°の角度で傾斜を有す
るように形成することを特徴とする。
現するために本発明は、垂直共振型の面発光レーザダイ
オードの製造方法において、共振器が〈１１０〉あるい
は〈１−１０〉方向に５°−４５°の角度で傾斜を有す
るように形成することを特徴とする。
【００１１】上述した第２の目的を実現するために本発
明は、垂直共振型の面発光レーザダイオードの製造方法
において、ＧａＡｓ基板１上に下部鏡層２、活性層３及
び上部鏡層４を順序に形成する工程と、上記上部鏡層４
上に蝕刻マスク用物質として金属層を形成し、これを写
真蝕刻法によりパターニングし、金属マスクパターン６
を形成する工程と、上記金属マスクパターン６を下部の
形成物質に対する蝕刻マスクとして用いて、露出された
上部鏡層４と活性層３を〈１１０〉あるいは〈１−１
０〉方向に５°乃至４５°の角度で傾けて蝕刻すること
を特徴とする。
明は、垂直共振型の面発光レーザダイオードの製造方法
において、ＧａＡｓ基板１上に下部鏡層２、活性層３及
び上部鏡層４を順序に形成する工程と、上記上部鏡層４
上に蝕刻マスク用物質として金属層を形成し、これを写
真蝕刻法によりパターニングし、金属マスクパターン６
を形成する工程と、上記金属マスクパターン６を下部の
形成物質に対する蝕刻マスクとして用いて、露出された
上部鏡層４と活性層３を〈１１０〉あるいは〈１−１
０〉方向に５°乃至４５°の角度で傾けて蝕刻すること
を特徴とする。
【００１２】上述した第３の目的を実現するために本発
明は、垂直共振型の面発光レーザダイオードの製造方法
において、ＧａＡｓ基板１上に下部鏡層２、活性層３、
上部鏡層４及び保護膜７を形成する工程と、上記保護膜
７上にフォトレジストを形成した後、それを露光及び現
像して所定の幅を有するフォトレジストパターン８を形
成する工程と、上記フォトレジストパターン８を蝕刻マ
スクとして用いて、露出された保護膜７をパターニング
する工程と、上記保護膜７を介して露出された上部鏡層
４を〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向に５°乃至４
５°の角度で所定の深さまで蝕刻する工程と、上記フォ
トレジストパターン８と保護膜７をイオン注入マスクと
して、不純物を注入して活性層３にイオン注入領域９を
形成する工程を含むことを特徴とする。
明は、垂直共振型の面発光レーザダイオードの製造方法
において、ＧａＡｓ基板１上に下部鏡層２、活性層３、
上部鏡層４及び保護膜７を形成する工程と、上記保護膜
７上にフォトレジストを形成した後、それを露光及び現
像して所定の幅を有するフォトレジストパターン８を形
成する工程と、上記フォトレジストパターン８を蝕刻マ
スクとして用いて、露出された保護膜７をパターニング
する工程と、上記保護膜７を介して露出された上部鏡層
４を〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向に５°乃至４
５°の角度で所定の深さまで蝕刻する工程と、上記フォ
トレジストパターン８と保護膜７をイオン注入マスクと
して、不純物を注入して活性層３にイオン注入領域９を
形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付され
た図面を参照して詳細に説明する。
た図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】本発明による共振器を傾けて蝕刻して、偏
光を制御できるようにした面発光のレーザダイオード
は、下部発光形と上部発光形の二つの類型でそれぞれ製
造することができる。各類型に対する段階別の製造工程
は、それぞれ図１乃至図２と図３乃至図６のようにな
る。
光を制御できるようにした面発光のレーザダイオード
は、下部発光形と上部発光形の二つの類型でそれぞれ製
造することができる。各類型に対する段階別の製造工程
は、それぞれ図１乃至図２と図３乃至図６のようにな
る。
【００１５】実施例１ 図１乃至図２は、本発明による下部発光レーザダイオー
ドの製造工程を示した断面図である。
ドの製造工程を示した断面図である。
【００１６】本発明による下部発光レーザダイオードの
製造方法を図１乃至図２を参照して説明すると次のよう
になる。
製造方法を図１乃至図２を参照して説明すると次のよう
になる。
【００１７】図１のように、ＧａＡｓ基板１上に下部鏡
層２、活性層３及び上部鏡層４を順に形成する。そし
て、導電性金属を蒸着して導電性金属を写真蝕刻法によ
りパターニングしてｎ型電極５を形成する。
層２、活性層３及び上部鏡層４を順に形成する。そし
て、導電性金属を蒸着して導電性金属を写真蝕刻法によ
りパターニングしてｎ型電極５を形成する。
【００１８】続いて、図２のように、上部鏡層４上に、
蝕刻マスク用物質として１０００乃至５０００オングス
トロームの厚さを有するＡｕと５００乃至２０００オン
グストロームの厚さを有するＮｉとを順に蒸着して、２
層からなった金属層を形成する。この金属層を写真蝕刻
法によりパターニングして、金属マスクパターン６を形
成する。
蝕刻マスク用物質として１０００乃至５０００オングス
トロームの厚さを有するＡｕと５００乃至２０００オン
グストロームの厚さを有するＮｉとを順に蒸着して、２
層からなった金属層を形成する。この金属層を写真蝕刻
法によりパターニングして、金属マスクパターン６を形
成する。
【００１９】次に、上記金属マスクパターン６をその下
部形成物質に対する蝕刻マスクとして用いて、反応性イ
オン蝕刻あるいはイオンビーム蝕刻法により、露出され
た上部鏡層４と活性層３を〈１１０〉あるいは〈１−１
０〉方向に５°乃至４５°傾けて蝕刻する。
部形成物質に対する蝕刻マスクとして用いて、反応性イ
オン蝕刻あるいはイオンビーム蝕刻法により、露出され
た上部鏡層４と活性層３を〈１１０〉あるいは〈１−１
０〉方向に５°乃至４５°傾けて蝕刻する。
【００２０】実施例２ 図３乃至図６は、上部発光レーザダイオードの製造工程
を示す断面図である。これを参照して本発明の第２実施
例を説明すると次のようになる。
を示す断面図である。これを参照して本発明の第２実施
例を説明すると次のようになる。
【００２１】図３のように、ＧａＡｓ基板１上に下部鏡
層２、活性層３、上部鏡層４を順に形成する。
層２、活性層３、上部鏡層４を順に形成する。
【００２２】続いて、ＧａＡｓ基板１の背面に導電性金
属を蒸着した後、導電性金属を写真蝕刻法によりパター
ニングしてｎ型電極５を形成する。
属を蒸着した後、導電性金属を写真蝕刻法によりパター
ニングしてｎ型電極５を形成する。
【００２３】また、上記上部鏡層４上に５００乃至２０
００オングストロームの厚さを有するシリコン窒化膜ま
たは酸化膜として保護膜７を形成し、その上にフォトレ
ジストを形成した後、これを露光及び現像して所定の幅
を有するフォトレジストパターン８を形成する。
００オングストロームの厚さを有するシリコン窒化膜ま
たは酸化膜として保護膜７を形成し、その上にフォトレ
ジストを形成した後、これを露光及び現像して所定の幅
を有するフォトレジストパターン８を形成する。
【００２４】続いて、上記フォトレジストパターン８を
蝕刻マスクとして用いて露出された保護膜７を、弗素化
合物ガスを用いて反応性イオン蝕刻法により除去してパ
ターンを形成する。
蝕刻マスクとして用いて露出された保護膜７を、弗素化
合物ガスを用いて反応性イオン蝕刻法により除去してパ
ターンを形成する。
【００２５】次いで、露出された鏡層４を〈１１０〉あ
るいは〈１−１０〉方向に５°乃至４５°傾けて、反応
性イオン蝕刻法またはイオンビーム蝕刻法で所定の深さ
で蝕刻し、活性層３上に所定の深さを有する上部鏡層４
が残留するようにする。この時、上部鏡層４を活性層３
上に残留させるのは、電流注入のための電極を形成でき
るようにするためである。
るいは〈１−１０〉方向に５°乃至４５°傾けて、反応
性イオン蝕刻法またはイオンビーム蝕刻法で所定の深さ
で蝕刻し、活性層３上に所定の深さを有する上部鏡層４
が残留するようにする。この時、上部鏡層４を活性層３
上に残留させるのは、電流注入のための電極を形成でき
るようにするためである。
【００２６】続いて、図４に図示したように、電流注入
口を作るため、残存するフォトレジストパターン８と保
護膜７をイオン注入マスクとして、不純物を注入し、フ
ォトレジストパターン８によって遮蔽されない活性層３
にイオン注入領域９を形成する。このとき、プロトン
（ｐｒｏｔｏｎ）あるいはボロン（ｂｏｒｏｎ）等の電
気的ドーピングは用いず、最大結晶損傷が発生する深さ
が活性層３のすぐ上または活性層３内に入りこむように
する。イオン注入濃度は、結晶損傷によって絶縁効果を
あたえられる濃度とする。
口を作るため、残存するフォトレジストパターン８と保
護膜７をイオン注入マスクとして、不純物を注入し、フ
ォトレジストパターン８によって遮蔽されない活性層３
にイオン注入領域９を形成する。このとき、プロトン
（ｐｒｏｔｏｎ）あるいはボロン（ｂｏｒｏｎ）等の電
気的ドーピングは用いず、最大結晶損傷が発生する深さ
が活性層３のすぐ上または活性層３内に入りこむように
する。イオン注入濃度は、結晶損傷によって絶縁効果を
あたえられる濃度とする。
【００２７】さらに、図５に図示したように、上部鏡層
４の上側に残存するフォトレジストパターン８と保護膜
７とを順に除去する。
４の上側に残存するフォトレジストパターン８と保護膜
７とを順に除去する。
【００２８】続いて、図６に図示したように、上記上部
鏡層４とイオン注入領域９の全面に導電性金属を蒸着し
た後、これを写真蝕刻法によりパターニングし、イオン
注入領域９上に所定の幅を有するｐ型電極パッド１０を
形成する。
鏡層４とイオン注入領域９の全面に導電性金属を蒸着し
た後、これを写真蝕刻法によりパターニングし、イオン
注入領域９上に所定の幅を有するｐ型電極パッド１０を
形成する。
【００２９】上述した本発明では、共振層の蝕刻方向を
〈１１０〉方向にした場合には、電場が〈１−１０〉方
向に配列された偏光が支配的に発光され、蝕刻方向を
〈１−１０〉方向にした場合には、電場が〈１１０〉方
向に配列された偏光が支配的に発光されるようになる。
〈１１０〉方向にした場合には、電場が〈１−１０〉方
向に配列された偏光が支配的に発光され、蝕刻方向を
〈１−１０〉方向にした場合には、電場が〈１１０〉方
向に配列された偏光が支配的に発光されるようになる。
【００３０】このような方向に偏光制御の効果が示され
るためには、素子の大きさに従って蝕刻角度と蝕刻深さ
を決定する必要がある。
るためには、素子の大きさに従って蝕刻角度と蝕刻深さ
を決定する必要がある。
【００３１】蝕刻角度と深さは、円形の断面を有するレ
ーザダイオードを例えば断面図の図７及びダイアグラム
の図８のように、［共振器の上部面である上部鏡層を
ａ、底面である活性層がｂである時、重畳される面積
ｃ］／［共振器の最小横断面］の比率が９０％以下にな
るように定める。
ーザダイオードを例えば断面図の図７及びダイアグラム
の図８のように、［共振器の上部面である上部鏡層を
ａ、底面である活性層がｂである時、重畳される面積
ｃ］／［共振器の最小横断面］の比率が９０％以下にな
るように定める。
【００３２】この比率を満足するためには、レーザダイ
オードの断面積の大きさが小さいほど蝕刻角度を大きく
したり、蝕刻深さを深くしなければならない。
オードの断面積の大きさが小さいほど蝕刻角度を大きく
したり、蝕刻深さを深くしなければならない。
【００３３】蝕刻角度の下限５°は、直径３μｍ以下の
レーザダイオードに当該し、上限４５°は、イオンビー
ム蝕刻において平坦な蝕刻面を得られる最大角度であ
る。
レーザダイオードに当該し、上限４５°は、イオンビー
ム蝕刻において平坦な蝕刻面を得られる最大角度であ
る。
【００３４】
【発明の効果】上述した本発明によれば、共振層を〈１
１０〉あるいは〈１−１０〉方向を有するように形成す
ることにより、レーザダイオード発振ビームが円形の対
称性を大きく外れる問題点を解決すると同時に、非常に
簡単な方法で偏光方向を決定することができる面発光形
レーザダイオードを製造することができる。
１０〉あるいは〈１−１０〉方向を有するように形成す
ることにより、レーザダイオード発振ビームが円形の対
称性を大きく外れる問題点を解決すると同時に、非常に
簡単な方法で偏光方向を決定することができる面発光形
レーザダイオードを製造することができる。
【００３５】共振器を傾けて蝕刻すると、傾けられた方
向の偏光、および、その方向に垂直な方向の偏光の二つ
の偏光の利得が変化する。すなわち、傾けられた方向に
垂直な方向の偏光の利得が相対的に高くなり、この方向
の偏光が支配的に発光される。
向の偏光、および、その方向に垂直な方向の偏光の二つ
の偏光の利得が変化する。すなわち、傾けられた方向に
垂直な方向の偏光の利得が相対的に高くなり、この方向
の偏光が支配的に発光される。
【図１】本発明の第１実施例による下部発光レーザダイ
オードの製造工程を示した断面図。
オードの製造工程を示した断面図。
【図２】本発明の第１実施例による下部発光レーザダイ
オードの製造工程を示した断面図。
オードの製造工程を示した断面図。
【図３】本発明の第２実施例による上部発光レーザダイ
オードの製造工程を示した断面図。
オードの製造工程を示した断面図。
【図４】本発明の第２実施例による上部発光レーザダイ
オードの製造工程を示した断面図。
オードの製造工程を示した断面図。
【図５】本発明の第２実施例による上部発光レーザダイ
オードの製造工程を示した断面図。
オードの製造工程を示した断面図。
【図６】本発明の第２実施例による上部発光レーザダイ
オードの製造工程を示した断面図。
オードの製造工程を示した断面図。
【図７】本発明の面発光レーザダイオードの断面図。
【図８】図７の面発光レーザダイオードの上部鏡層と活
性層の重畳を示した説明図。
性層の重畳を示した説明図。
１ ＧａＡｓ基板 ２ 下部鏡層 ３ 活性層 ４ 上部鏡層 ５ ｎ型電極 ６ 金属マスクパターン ７ 保護膜 ８ フォトレジストパターン ９ イオン注入領域 １０ ｐ型電極パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒョーフーン パーク 大韓民国、デェジョン、ユソンク、イォー ウンドン 99、ハンビィット アパートメ ント 117−702 (72)発明者 ミンスー パーク 大韓民国、デェジョン、ユソンク、グスン ドン 373−１、コリア アドヴァンスド インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー内
Claims (9)
- 【請求項１】 傾けられた共振器で偏光特性が制御され
た面発光レーザダイオードの製造方法において、 共振器を〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向に、５°
−４５°の角度で傾けて形成することを特徴とするレー
ザダイオードの製造方法。ただし、〈１−１０〉の−１
は、１の上に横線を付したものを表す。 - 【請求項２】 傾けられた共振器で偏光特性が制御され
た面発光レーザダイオードの製造方法において、 ＧａＡｓ基板（１）上に下部鏡層（２）、活性層（３）
及び上部鏡層（４）を順に形成する工程と、 上記上部鏡層（４）上に蝕刻マスク用物質として金属層
を形成し、これを写真蝕刻法によりパターニングし、金
属マスクパターン（６）を形成する工程と、 上記金属マスクパターン（６）を下部形成物質に対する
蝕刻マスクとして用いて、露出された上部鏡層（４）と
活性層（３）を〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向に
５°−４５°の角度に傾けて蝕刻する工程を含むことを
特徴とするレーザダイオードの製造方法。ただし、〈１
−１０〉の−１は、１の上に横線を付したものを表す。 - 【請求項３】 請求項２において、 上記金属マスクパターン（６）は、１０００乃至５００
０オングストロームの厚さを有するＡｕと５００乃至２
０００オングストロームの厚さを有するＮｉとを蒸着し
た金属層により形成されることを特徴とするレーザダイ
オードの製造方法。 - 【請求項４】 請求項２において、 上記金属層パターン（６）をマスクとして上部鏡層
（４）及び活性層（３）を反応性イオン蝕刻あるいはイ
オンビーム蝕刻法により蝕刻することを特徴とするレー
ザダイオードの製造方法。 - 【請求項５】 傾けられた共振器で偏光特性が制御され
た面発光レーザダイオードの製造方法において、 ＧａＡｓ基板（１）上に下部鏡層（２）、活性層
（３）、上部鏡層（４）及び保護膜（７）を形成する工
程と、 上記保護膜（７）上にフォトレジストを形成した後、こ
れを露光及び現像して所定の幅を有するフォトレジスト
パターン（８）を形成する工程と、 上記フォトレジストパターン（８）を蝕刻マスクとして
用いて、露出された保護膜（７）をパターニングする工
程と、 上記保護膜（７）を介して露出された上部鏡層（４）
を、〈１１０〉あるいは〈１−１０〉方向に５°−４５
°の角度で所定の深さまで蝕刻する工程と、 上記フォトレジストパターン（８）と保護膜パターン
（７）をイオン注入マスクとして不純物を注入し、活性
層（３）にイオン注入領域（９）を形成する工程を含む
ことを特徴とするレーザダイオードの製造方法。ただ
し、〈１−１０〉の−１は、１の上に横線を付したもの
を表す。 - 【請求項６】 請求項５において、 上記上部鏡層（４）の蝕刻工程時、蝕刻される部分が活
性層（３）の表面に所定の厚さで残留し、電流注入のた
めの電極を形成できるようにするレーザダイオードの製
造方法。 - 【請求項７】 請求項５において、 イオン注入領域（９）は、不純物を注入して形成し、こ
のとき、イオン注入濃度は結晶損傷によって絶縁効果を
あたえられる濃度とし、また、プロトン（ｐｒｏｔｏ
ｎ）またはボロン（ｂｏｒｏｎ）等の電気的ドーピング
なしに、最大結晶損傷が発生する深さが活性層（３）す
ぐ上あるいは活性層（３）内に入りこむようにすること
を特徴とするレーザダイオードの製造方法。 - 【請求項８】 基板上に、共振器を有することを特徴と
する面発光レーザダイオードであって、 前記共振器は、前記基板の法線方向から予め定めた方向
へ向かって５°−４５°の角度で傾けて形成されている
ことを特徴とする面発光レーザダイオード。 - 【請求項９】請求項８において、前記予め定めた方向
は、発光される光の所望する偏光方向と垂直な方向であ
ることを特徴とする面発光レーザダイオード。
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