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JPH11168262A - 面型光デバイス、その製造方法、および表示装置 - Google Patents

面型光デバイス、その製造方法、および表示装置

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Publication number
JPH11168262A
JPH11168262A JP10268950A JP26895098A JPH11168262A JP H11168262 A JPH11168262 A JP H11168262A JP 10268950 A JP10268950 A JP 10268950A JP 26895098 A JP26895098 A JP 26895098A JP H11168262 A JPH11168262 A JP H11168262A
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JP
Japan
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substrate
active layer
optical device
light
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP10268950A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Onouchi
敏彦 尾内
Yukio Furukawa
幸生 古川
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP10268950A priority Critical patent/JPH11168262A/ja
Priority to US09/154,206 priority patent/US6222868B1/en
Priority to DE69828471T priority patent/DE69828471T2/de
Priority to EP98117860A priority patent/EP0905838B1/en
Publication of JPH11168262A publication Critical patent/JPH11168262A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】作製が簡単で生産性が高く２次元アレー面型発
光装置などにも適する面型光デバイス、その製造方法、
それを用いた表示装置である。 【解決手段】基板１上に活性層部１６を形成して成り基
板面に対して垂直に出力或は入力する光を扱う面型光デ
バイスである。活性層部１６が複数、同一基板１上に配
置され、２個以上の活性層部１６に跨がって基板１の部
分が除去されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、作製が容易で歩留
まりが高く２次元アレー型構造などに適した面型半導体
発光デバイス等の面型光デバイス、その製造方法および
それを用いた表示素子等に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、大容量並列光情報処理、高速光接
続、薄型表示素子などへの応用のため、２次元アレー型
の面型固体発光素子の開発が望まれている。これらへの
応用のためには、低コスト、低消費電力、高生産性、高
信頼性などが必要条件となる。面型固体発光素子の材料
としては様々なものが研究、開発されているが、信頼性
を確保するためには半導体単結晶は非常に適している。
特に、化合物半導体を用いた面型発光素子の開発が盛ん
に行われている。化合物半導体では、基板や積層構造の
材料を変えることで紫外から赤外の広い範囲の波長帯で
の光の発光が可能であり、表示素子としても有望視され
ている。また、発光素子のなかでも、両端面に反射ミラ
ーを備えたレーザダイオード（ＬＤ）では自然発光に比
べて非常に発光効率が高く、２次元アレー化した場合に
も消費電力を小さくすることができる。このような観点
から、面型の半導体レーザ（Vertical Cavity Surface
Emitting Laser: VCSEL）の開発が、近年、活発に行な
われている。
【０００３】現在、ＶＣＳＥＬについても、波長４００
ｎｍ程度の青色から通信波長帯である１．５５μｍまで
開発されつつあり、サファイア基板上のＡｌＧａＮ／Ｉ
ｎＧａＮ系、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｌＰ／ＩｎＡ
ｌＰ系、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ基板上
のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ系などの材料系で研究
されている。
【０００４】２次元アレー化したＶＣＳＥＬの基本的な
構造を図１０に示す。基板１１０１から垂直にレーザ光
を出射し、数μｍ厚程度のエピタキシャル成長層の両面
に９９％以上の高反射膜１１０９、１１１０を備える構
造となっている。尚、図１０において、１１１４はエピ
タキシャル層、１１１５は発光領域ないしピクセル、１
１１６は活性層ないし発光部である。
【０００５】反射膜としては、屈折率の異なるλ／４厚
の膜を多層にしたものが主に用いられ、材料としては、
誘電体（図１０の例）、あるいはエピ成長した半導体が
一般的である。エピ成長したミラーの例としては、ELEC
TRONICS LETTERS, 31, p.560(1995)にあるように、Ｇａ
Ａｓ基板上にＡｌＡｓ／ＧａＡｓの多層膜ミラーと活性
層などを一回の成長で形成するものや、APPLIED PHYSIC
S LETTER, 66, p.1030(1995)にあるように、ＩｎＰ基板
上に成長したＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のレーザ構造
に、ＧａＡｓ基板上のＧａＡｓ／ＡｌＡｓミラーを直接
接合により貼り付けたものなどがある。
【０００６】また、特開平９−２２３８４８号公報に
は、半導体基板上に半導体活性層を含む半導体層をエピ
タキシャル成長させ、この半導体基板を集積回路基板と
貼り合わせた後、半導体基板を除去することによって面
発光半導体デバイスと他の電気素子が集積化された半導
体装置を製造する方法が記載されている。この半導体装
置の概略断面図を図１１に示す。図１１において、符号
４１００は光入出力基板、４１００Ａは受光素子、４１
００Ｂは垂直共振器型面発光レーザ、４１００Ｃ及び４
１００Ｄはそれぞれ受光素子４１０ＯＡ及び面発光レー
ザ４１００Ｂの配線、２０００は集積回路基板、２００
０Ａは集積回路基板２０００の金属配線、３０００は絶
縁層、４０００は配線をそれぞれ示す。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、多
層膜ミラーとして半導体エピ層を用いる場合には、材料
によって（例えば、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰなどで
は）、屈折率差があまり大きく取れない。そのために層
数が多くなって、成長時間が長く膜厚が厚くなり、従っ
て、生産性が低く加工や平坦化が難しくなる。また、半
導体ミラーで実用的な材料は現状ではＧａＡｓ／ＡｌＡ
ｓであり、これではその格子定数を考えると使用可能な
活性層の材料が限られて発振波長帯が限られてしまう。
ＧａＡｓ／ＡｌＡｓミラーを直接接合により貼り付ける
場合には、使用可能な活性層の材料の範囲が広がって他
の波長帯にも適用できるが、半導体基板の大きさに制限
があるので、この方法は小さい面積でのみ有効である。
【０００８】一方、誘電体多層膜ミラーは作製が簡便で
あるが、基板の上にそのまま成膜できないので、図１０
のように基板１１０１の裏側をエッチングして窓１１０
１ａをあけてから成膜する必要があり、窓の形成に精度
を要求されると共に窓同士を余り近付けられない。従っ
て、歩留まり、均一性が悪く、素子の高密度化ができな
いため２次元アレーにする場合には問題がある。また、
エピ成長したミラーの場合でも、波長帯によっては基板
が吸収体となって、基板側から光を取り出す場合に、や
はり図１０のように基板のホールエッチングが必要な場
合があり、高密度化には問題があった。
【０００９】また、図１１の半導体装置は、各々の発光
部に対して段差を有する箇所で配線を行なっているた
め、配線を形成する工程が難しく、歩留まりが悪い問題
があった。特に、図１１の様な構成で半導体層上に誘電
体多層膜ミラーを作製しようとすると、歩留まりの低下
が頭著であった。
【００１０】このような課題に鑑み、本発明の目的は、
複数の活性層部に跨がって成長基板を除去する様にし
て、作製が簡単で生産性が高く２次元アレー面型光デバ
イスなどにも適する様になった面型光デバイス、その製
造方法、それを用いた表示装置等を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、発光層を形成した基板の側から光を取り出す面型発
光素子などの面型光デバイスの場合に、１つ１つの活性
層部ではなく２つ以上の活性層部に跨がって基板のホー
ルエッチングをすることで、ホール同志のエッチング時
における干渉を防げるために、活性層部間の間隔を小さ
くでき、高密度アレー化が可能になることを利用する。
即ち、第１の基板上に活性層部を形成して成り第１の基
板面に対して垂直に出力或は入力する光を扱う面型光デ
バイスであって、活性層部が複数該同一の第１の基板上
に配置され、２個以上の活性層部に跨がって第１の基板
の部分を除去して成ることを特徴とする。これにより、
作製が簡単で生産性の高い２次元アレー面型光デバイス
に適した構造を実現できる。
【００１２】この基本的構造に基づいて、以下の形態が
以下の利点を伴って可能である。複数の活性層部がアレ
ー化され、該アレー化された活性層部の領域全体に渡っ
て第１の基板を除去して成る。必要な数だけ並べてアレ
ー化した活性層部のすべての領域で基板のエッチングを
することで、高集積、高密度アレー面型光デバイスが安
定的且つ精確に実現できる。
【００１３】前記アレー化された活性層部の領域の外側
において第１の基板が一部残されて成る。基板をホール
エッチングする場合に活性層部のアレー領域の外側にお
いて基板を残すことで、プロセスが簡単で面型光デバイ
スの強度が保たれるために信頼性が向上する。
【００１４】複数の活性層部がアレー化され、該アレー
化された活性層部の領域の内側において第１の基板が格
子状に一部残されて成る。基板をホールエッチングする
場合において基板を格子状に残すことで、他の基板に貼
り付けなくても面型光デバイスの強度が保たれ、簡単な
構成で信頼性が向上する。
【００１５】活性層部が複数形成された第１の基板以外
の第２の基板に、活性層部を間に挿んで該活性層部が複
数形成された第１の基板が貼り付けられている。基板を
ホールエッチングする場合に、例えば、他の基板に貼り
付けてから行なうことで、プロセスが簡単で面型光デバ
イスの強度が保たれるために信頼性が向上する。
【００１６】前記部分的に除去された後に残された第１
の基板から、活性層部に電流を注入する或は電圧を印加
する電極手段の共通電極を取り出す。成長基板が導電性
である場合（例えば、不純物がドープされた半導体であ
る）、成長基板側の電極を、共通電極として、上記にお
いて残した基板に付けることで簡単に駆動電極を形成で
きる。
【００１７】前記第１の基板を除去した領域に、活性層
部に電流を注入する或は電圧を印加する電極手段の電極
パターンを形成して、各活性層部から電極を取り出す。
成長基板側の電極として、上記基板を除去した領域に電
極配線パターンを形成することで活性層部の独立駆動電
極を形成できる。
【００１８】活性層部が複数形成された第１の基板以外
の第２の基板に、活性層部を間に挿んで該活性層部が複
数形成された第１の基板が貼り付けられ、該第２の基板
に貼り付けた側の、活性層部に電流を注入する或は電圧
を印加する電極手段の電極は、第２の基板に貼り付けた
側の該第１の基板の活性層部の面上に、電極パターンを
形成しておき、該活性層部が形成されている第１の基板
および活性層部の一部を除去して、取り出す。活性層部
側の電極として、活性層部表面に電極配線パターンを形
成することで活性層部の独立駆動電極を形成できる。
【００１９】活性層部が複数形成された第１の基板以外
の第２の基板に、活性層部を間に挿んで該活性層部が複
数形成された第１の基板が貼り付けられ、該第２の基板
に貼り付けた側の、活性層部に電流を注入する或は電圧
を印加する電極手段の電極は、第２の基板上に電極パタ
ーンを形成しておき、各活性層部と該電極パターンとの
電気的接合が得られる様に貼り付けを行ない、活性層部
が複数形成された第１の基板の外側で、取り出す。活性
層部側の電極として、貼り付ける他の基板表面上に電極
配線パターンを形成することで活性層部の独立駆動電極
を形成できる。
【００２０】活性層部に電流を注入する或は電圧を印加
する電極手段の正電極と負電極がマトリックス状に配置
されている。アレー数が多い場合には、電極のパターニ
ングで各ピクセルを独立に駆動するにはパターニングが
複雑になりすぎるので、この構造でマトリックス駆動を
行なうのが有利になることが多い。
【００２１】活性層部が複数形成された第１の基板以外
の第２の基板に、活性層部を間に挿んで該活性層部が複
数形成された第１の基板が貼り付けられ、第２の基板は
半導体集積回路を形成した半導体を含む基板であって、
該半導体集積回路の中の少なくとも１つの電子回路は第
２の基板上に形成された配線によって活性層部と電気的
接触が得られており、光−半導体集積回路を構成してい
る。第２の基板をＳｉなどにすれば、面型光デバイスと
電子回路などの集積化が容易にできる。
【００２２】各活性層部は第１の基板上に発光層を形成
して成り基板面から垂直に発光する面型発光装置であ
る。本発明の思想は、第１に、面型発光装置に適用でき
る。
【００２３】前記面型発光装置の発光層の両面に反射ミ
ラーを備えてレーザ発振可能である。光層の両面に反射
膜ミラーを備えることで、上記のような構造でレーザ発
振可能な面型光デバイスが実現できる。
【００２４】前記面型発光装置の発光層の上下両面の高
々一方に反射ミラーを備えてＬＥＤとして構成される。
一対の反射ミラーが必要でないので、構造が簡単となり
製法も簡便となる。
【００２５】各活性層部は第１の基板上に光吸収層を形
成して成り基板面に対して垂直に入力する光を受光する
面型受光装置である。本発明の思想は、面型受光装置に
も適用できる。
【００２６】前記面型受光装置の光吸収層の光入力側と
その反対側の何れか一方または両方に反射ミラーを備え
ている。反射ミラーで入力光を効率よく光吸収層に集め
られる。
【００２７】前記反射ミラーは誘電体多層膜より成る。
反射ミラーが２種類の誘電体膜を交互に積層して成った
りする。上記の反射ミラーを誘電体ガラスによる多層膜
から構成すれば、非常に安価に面型光デバイスを実現で
きる。
【００２８】前記反射ミラーは半導体多層膜より成る。
反射ミラーが２種類の半導体膜を交互に積層して成った
りする。上記の反射ミラーを半導体膜による多層膜から
構成すれば、他のエピタキシャル成長層と連続的に形成
できて製法が簡便となる。
【００２９】前記発光層部が複数形成された第１の基板
以外の透明基板である第２の基板に、発光層部を間に挿
んで該発光層部が複数形成された第１の基板が貼り付け
られ、発光可能な発光層部と透明基板である第２の基板
の貼り付け面の間に蛍光体が設けられ、各発光層部にお
いて、該発光層部の発光波長の色、または、該発光層部
からの光で蛍光体が励起されて発生する蛍光色を表示で
きる表示装置として構成されている。例えば、上記の２
次元アレー面型光デバイスで第２の基板にＲ、Ｇ、Ｂの
蛍光体を各発光点に対応して塗布しておけば（例えば、
１つの発光デバイスに対応してＲを塗布し、その両側に
隣接する発光デバイスに対応して夫々Ｇ、Ｂを塗布す
る）、全固体で生産性の高いフルカラーの表示装置とし
て機能できる。
【００３０】前記発光層部は、ＩＩＩ族元素としてＢ、
Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｖ族元素としてＮから成る化合物半
導体の層から成る。上記の表示装置において、発光装置
の材料として、（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）−Ｎからなる
化合物半導体とすれば、青色から紫外光を発生させる高
効率なＬＤあるいはＬＥＤを構成でき、高輝度なフルカ
ラー表示装置を実現できる。
【００３１】前記発光層部はＺｎ、Ｍｇの酸化物あるい
はその混晶から構成される。上記の表示装置において、
発光装置の材料として、例えば、ＺｎＯ（活性層）／Ｚ
ｎＭｇＯ（クラッド層）とすれば、青色から紫外光を発
生させる高効率なＬＤあるいはＬＥＤを構成でき、高輝
度なフルカラー表示装置を実現できる。
【００３２】前記活性層部は、活性層に供給される電流
の流れを制限するための電流狭窄構造を有する。これに
より、活性層に効率よく電流が供給できる。
【００３３】上記の目的を達成する本発明による製造方
法は、活性層を含む半導体層を成長基板である第１の基
板にエピタキシャル成長する成長工程と、第１の基板面
に対して垂直に光が出力或は入力する活性層部を複数第
１の基板上に形成する形成工程と、少なくとも２つの活
性層部を含む領域に亙って第１の基板の一部を除去する
除去工程を有することを特徴とする。この製造方法にお
いて、前記第１の基板のエピタキシャル成長面側を第２
の基板に貼り付ける貼付工程を更に有してもよい。前記
活性層部の活性層に供給される電流の流れを制限するた
めの電流狭窄構造を形成する工程を更に有してもよい。
また、前記第１の基板のエピタキシャル成長層面側に反
射ミラーを形成する工程を更に有してもよいし、前記第
１の基板を除去して現れたエピタキシャル成長層上に反
射ミラーを形成する工程を更に有してもよい。
【００３４】更に、前記除去工程は前記形成工程の後に
行なわれてもよいし、前記形成工程は前記除去工程の後
に行なわれてもよい。前記除去工程は前記貼付工程の後
に行なわれてもよい。
【００３５】本発明の原理を実例（以下で説明する第１
実施例）を用いて説明する。図１（ａ）のように他の支
持基板、例えばＳｉ等に貼り付けた後に、発光部の２次
元アレー領域のみ成長基板のホールエッチングを行い、
その外側の領域で額縁状に基板を残すことで、発光部
（ピクセル）間の間隔を小さく、すなわちピクセルの高
密度集積が可能となる。この場合、成長基板側から電極
をとることもできる。基板側にエピミラーを備えていな
い場合には、成長基板エッチングの後に誘電体多層膜ミ
ラーを形成すればよい。この構成の中で、複数の活性層
部（発光層部や光吸収層部など）が同一成長基板上に配
置され、２個以上の活性層部に跨がって該成長基板の部
分を除去して成ることのみが本発明の必須の要件であ
り、他の具体的構成はこの実例に特有のものである。
【００３６】このような具体的構造にするための作製工
程の例を図２をもとに簡単に述べる。図２（ａ）におい
て、半導体単結晶基板上に活性層をｐ型、ｎ型のクラッ
ド層でサンドイッチした形のレーザ構造をエピタキシャ
ル成長し、発光領域の周りをドーナツ状にエッチングし
てそこにポリイミドなどを埋め込む。発光領域は、例え
ば、直径２０μｍの円形で、ドーナツ状にエッチングし
た外径は４０μｍの円形にする。また、このとき、後に
作製する反射ミラーの有効径の関係から活性層の外周を
数μｍほど選択ウエットエッチングを行なって、約１５
μｍφの円形にしている。（ｂ）において、電極を形成
してから活性層とほぼ同じ径で、該電極と半導体キャッ
プ層をくり貫き、誘電体多層膜ミラーをＲＦスパッタ法
などで成膜する。（ｃ）において、基板を１００μｍ程
度の厚さまで研磨したのち裏面に電極を形成してアニー
ルする。その後、表面を熱酸化したＩｎＰ基板などに誘
電体ミラー側を貼り付けた後に、額縁状に電極および半
導体基板を除去する。貼り付けは、加熱して軟化するタ
イプの接着材を用いるか、直接貼り合わせて固相接合し
てもよい。基板の除去は、ウエットエッチング、ドライ
エッチング、それらを併用する形で行なう。（ｄ）にお
いて、成長基板エッチングした領域のみリフトオフなど
で誘電体ミラーを形成し、額縁状の基板のうち外側をさ
らにエッチングしてエピタキシャル層側の電極を露出さ
せることで、図１（ａ）のようなＶＣＳＥＬアレーが作
製できる。
【００３７】この発光領域は、元の半導体基板上に２次
元アレー状に配列できるので、容易に面出射型のアレー
素子が構成できる。半導体基板は、従来のように個々の
ピクセルに対してホールを開けるのではなく、アレー領
域全体の基板をエッチングで除去するため、素子間隔や
歩留まりに制限が生じない。また、半導体ミラーの直接
接合に比べると本発明は大面積化が可能となる。通常は
半導体基板の大きさ（化合物半導体で３インチφ程度）
で制限されるが、これらを他の支持基板に貼り合わせて
いけばそれ以上の大面積化が可能である。成長基板側か
らも各ピクセル毎に独立電極をとることもできるし、図
３のように支持基板側の電極と基板側の電極をマトリッ
クス状にパターニングして導通を取ることもできる。電
流干渉を防ぐために、各発光領域（ピクセル）間の一部
をエッチングして、ポリイミドなどを埋め込んでもよ
い。このようなアレーレーザは、光情報処理あるいは光
インターコネクションのための２次元アレー光源として
応用できる。また、青色あるいは紫外の発光が可能な材
料で以上のようなアレー素子を形成し、ガラス面にＲ、
Ｇ、Ｂの蛍光体を塗布すればフルカラー表示素子として
も応用できる。
【００３８】以上の作製工程の例においても、本発明に
よる製造方法に必須な工程は、活性層を含む半導体層を
成長基板である第１の基板にエピタキシャル成長する成
長工程と、第１の基板面に対して垂直に光が出力或は入
力する活性層部を複数第１の基板上に形成する形成工程
と、少なくとも２つの活性層部を含む領域に亙って第１
の基板の一部を除去する除去工程のみである。上記の作
製工程の例では、この他に、前記活性層部の活性層に供
給される電流の流れを制限するための電流狭窄構造を形
成する工程、前記エピタキシャル成長面側を第２の基板
に貼り付ける工程、前記狭窄構造および光閉じ込め構造
を加工した表面に反射ミラーを形成する工程、前記第１
の基板を除去して現れたエピタキシャル成長層上に反射
ミラーを形成する工程を更に有していた。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【００４０】［第１実施例］本発明による第１の実施例
のＶＣＳＥＬアレーは、半導体単結晶基板であるＩｎＰ
基板上に成長したＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ系の波
長１．３μｍ帯のＶＣＳＥＬを、表面を絶縁体とする為
に熱酸化したＳｉ基板１２に貼り付けて構成したもので
ある。その全体の一部断面斜視図を図１（ａ）に、ＶＣ
ＳＥＬアレーの１つの発光領域（ピクセル）の断面構造
の詳細図を図１（ｂ）に示す。
【００４１】本実施例では、活性層３をｎ型、ｐ型のク
ラッド層２、４がサンドイッチする構造になっており、
両面に誘電体多層膜ミラー９、１０を形成してある。誘
電体多層膜ミラー９はＳｉ基板１２に接着剤１１で貼り
付けてある。Ｓｉ基板１２に貼り付けた側の電極７は図
１（ａ）のように各ピクセルに独立に電流注入ができる
ようにパターニングしてある。パターニングされた電極
７は、Ｓｉ基板１２に貼り付けて半導体基板１の額縁状
エッチングを行なった後に、その外側の半導体基板１お
よびエピ成長層１４を一部除去して電極７を露出させる
ことで取り出す。また、半導体基板１側の電極８は、導
体である該基板１を図１（ａ）のように額縁状に一部残
してあるため各ピクセルの共通電極として取り出されて
いる。なお、図１（ａ）において、誘電体ミラー９、１
０は省略してあり、ピクセル１５は活性層３の外径を、
発光層１６は活性層３そのものを示している。
【００４２】以下に図２に沿って本実施例の作製プロセ
スを述べる。先ず、図２（ａ）に示す様に、ｎ−ＩｎＰ
基板１上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクトないしエッチ
ングストップ層２０、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、アンド
ープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ歪み多重量子井戸活
性層３、ｐ−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層５をこの順に化学ビームエピタキシー（ＣＢ
Ｅ）法などで成長する。続いて、発光領域の周りを、内
径２０μｍφ、外径４０μｍφのドーナツ状に活性層３
下部までＲＩＢＥ（Reactive Ion Beam Etching）法な
どで垂直にエッチングを行なう。次に、ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層５の側壁をレジストなどでカバーして、活性
層３の側壁だけ選択ウエットエッチングで数μｍだけエ
ッチングを行うことで活性層３を約１５μｍφの円形に
くびらせる。これは、後述の誘電体多層膜の有効径と活
性層３の径を同程度にして電流を必要な程度に狭窄して
発振動作を効率的且つ良好にする為である。このとき、
エッチング液として、硫酸：過酸化水素水：水＝３：
１：１を用いれば、ＩｎＰクラッド層２、４は全くエッ
チングされず活性層３のみの完全選択エッチングとな
る。また、このエッチングの際、面方位依存性があり、
（１００）の基板を用いた場合には、（０１０）面、
（００１）面およびそれらの逆方位面が現れて活性層３
は正方形に近い形となる。この場合、活性層３に利得の
異方性が生じるため発振光の偏波が安定化し、従来ＶＣ
ＳＥＬで問題になっていた発振光の偏波不安定性から来
るキンクなどの雑音を除去することもできる。最後に、
ポリイミド１３などで選択ウエットエッチングで生じた
溝部を埋め込む。
【００４３】続いて、図２（ｂ）に示す様に、１つのピ
クセルの外周部の絶縁を確保するためにＳｉＮ膜６をピ
クセルの周りを除いて形成し、ｐ側電極７としてＣｒ
（５００Å）／Ａｕ（５０００Å）をパターニングして
蒸着する。そして、ピクセルの内部において、活性層３
より若干大きい径の円形に該電極７、コンタクト層５を
除去し、各層がλ／４の厚さの（λは発振波長の膜中の
実波長）Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3の６ペアからなる誘電体多層膜
９をＲＦズパッタ法などで形成する。このとき電極コン
タクトをとるためにアニールしておく。
【００４４】次に、ＩｎＰ基板１を１００μｍ厚まで研
磨して（図１（ａ）で示す厚さ）、ｎ側電極８としてＡ
ｕＧｅ（２０００Å）／Ａｕ（３０００Å）を蒸着し、
電極コンタクトのためにアニールを行なう。そして、ア
レー領域の外枠を図１（ａ）のような額縁状に残すため
にパターニングを行い、ホールエッチングを行なう領域
のみ電極８を除去する。図２（ｃ）に示す様に、誘電体
多層膜９側を表面熱酸化Ｓｉ基板１２に接着剤１１で接
着して、基板１のホールエッチングを塩酸で行ない、Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクトないしエッチングストップ層２０
を露出させる。ＩｎＧａＡｓは塩酸にはエッチングされ
ないため、完全にエッチングストップ層２０でエッチン
グがストップする。なお、接着はポリイミド系のシート
状のものを挟んで、２００℃に加熱することで行なっ
た。
【００４５】最後に、図２（ｄ）に示す様に、エッチス
トップ層２０を硫酸系エッチャントで除去しＳｉ／Ａｌ
２Ｏ３の６ペアからなる誘電体多層膜１０を面発光レー
ザアレーの領域にのみＲＦスパッタ法などで形成する
（電極８を取り出す外枠には形成しない）。そして、接
着側の電極７を取り出せるように、エピタキシャル層１
４の外枠をエッチングで除去すれば図１（ａ）のような
構造が完成する。
【００４６】このようなピクセル１５を半導体基板上に
多数並べて作製すれば、簡単に低しきい値の高密度２次
元アレーレーザが構成できる。図１（ａ）では、３×４
の１２ピクセル１５からなる素子であるが、その数は増
やすことができる。また、ピクセルを複数の半導体基板
上に作製し、それらを適当な配列で別の基板上に貼り付
けていけば、更にピクセルの数を増やすことができる。
本実施例では、ピクセル間隔は１００μｍ程度でも十分
動作した。
【００４７】また、本実施例では図１（ａ）のように額
縁状に基板１を残したが、電極８からのコンタクトを取
れる領域が残っていれば、ある一辺のみあるいは一辺の
一部のみが残る形でもよい。
【００４８】このような２次元アレーレーザは、高速並
列情報伝送や光インターコネクトあるいは光情報処理用
の光源として利用できる。
【００４９】上述の例では、ＩｎＰ基板１上のＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＰ系で作製したものであるが、もちろん材
料系に依存せず、他の波長帯でも実現可能である。すな
わち、サファイア基板上のＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ系、
ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｌＰ／ＩｎＡｌＰ系、Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＮＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ（ＧａＩｎＰ）系などに適用できる。特に、ＩｎＧ
ａＮＡｓ／ＡｌＧａＡｓ（ＧａＩｎＰ）系で構成された
１．３μｍ帯レーザでは、温度特性、微分利得が優れて
いるために、温度制御なしで動作させることができる。
このとき、ヒートシンクを用いず別の基板（図１（ａ）
の例で言えば、基板１２）が透明であれば、光を上下両
面から取り出すようにもできる。
【００５０】［第２実施例］本発明による第２の実施例
は、図３に示す構造のようにホールエッチした面にも電
極３１を形成して、マトリックス駆動ができる面発光レ
ーザアレーを提供するものである。
【００５１】作製は、途中までは第１実施例と同様に行
なえる。図２で（ｃ）まで裏面の電極形成工程以外は同
様に行い、エッチストップ層２０は除去しないで、これ
をコンタクト層として流用する。図２の（ｃ）で、
（ｂ）の表面プロセスと同様の工程を行なう、すなわち
ピクセル１５の外周部の絶縁を確保するためにＳｉＮ膜
を形成し、ｎ側電極３１としてＡｕＧｅ（２０００Å）
／Ａｕ（３０００Å）を図３のようなパターンで形成す
る。そして、ピクセル１５の内部に１５μｍφの円形に
該電極３１、コンタクト層２０を除去してから（ｄ）の
工程でアレー領域全体に誘電体ミラーを形成する（図３
では図示せず）。また、ｎ側電極の干渉を避けるため
に、図３のように格子状３２にエピタキシャル層１４を
除去して、ポリイミド等を埋め込んでもよい（これはＳ
ｉＮ膜、ｎ側電極３１の形成の前に行なう）。
【００５２】アレー数が多い場合には、第１実施例の様
に電極のパターニングで各ピクセルを駆動するにはパタ
ーニングが複雑になりすぎるので、本実施例のような構
造でマトリックス駆動を行なうことが有利なことが多
い。また、第１実施例のような共通電極８の場合にはク
ラッド層２などの薄い層を面内方向に介して電流を流す
ので、抵抗が高い、高周波特性が悪いなどの欠点があっ
たが、本実施例ではそれを回避できる。
【００５３】［第３実施例］本発明による第３の実施例
は、図４に示す構造のようにピクセル１５の形成を基板
１２に貼り付け後に行なうものである。構成される材料
は同じで、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系で
発振波長１．５５μｍ帯のＶＣＳＥＬを構成した。貼り
付ける基板としては、第１実施例と同様に、１．５５μ
ｍでは損失がほとんどない両面研磨のＳｉ基板１２を用
いた。また、貼り付けは、誘電体ミラー９の最終層をＳ
ｉにしておき、スパッタしたアモルファス状のＳｉとＳ
ｉ基板１２の表面を直接貼り合わせ、荷重をかけながら
２００℃の加熱で直接接合を行なった。従って、接着剤
は用いていない。このとき、先にピクセルの加工を行な
っていると、表面の凹凸やポリイミドの影響でＳｉ基板
１２との接合が難しいので接着後にプロセスすることが
望ましい。接合強度を得るためには、さらに高温で処理
してもよい。また、全面を接合面にした場合、ストレス
等ではがれやすくなることがあるため、図４のように或
る大きさ（本実施例では５０μｍφ程度とした）の領域
にのみ誘電体ミラー９を形成しておき、ミラー９がなく
接着していない面を緩和層として働かせることが有効で
ある。この接着してない領域４１は空洞で、接合したと
きの雰囲気ガスが封止した状態にすることができる。こ
の雰囲気が陰圧であれば安定した接着状態を持続させる
ことができる。接着剤を使わず直接接合であるのでデバ
イスの放熱性も良い。
【００５４】図４（図４において、図１との同一部分に
は同一符号を付してある）を用いて、第３実施例の作製
工程を述べながら構造を説明する。
【００５５】ＩｎＰ基板上に第１実施例と同様にレーザ
構造をエピタキシャル成長（活性層３の設計は異なる）
し、ＳｉＮ６で絶縁構造を形成した後、最上層となるＩ
ｎＧａＡｓコンタクト層５にノンアロイ電極として、Ｔ
ｉ（５００Å）／Ｐｔ（１０００Å）／Ａｕ（３０００
Å）で電極配線パターン７を形成する。この電極７では
加熱時に拡散が起こらない。次に、多層膜ミラー９の有
効径を活性層３の大きさに対して充分な大きさにする様
な径の円形（ここでは３０μｍφとする。図４では少し
小さい様に描かれている）に電極７およびコンタクト層
５を除去して、Ｓｉ／Ａｌ２Ｏ３の多層膜ミラー９（最
終層がＳｉ）を５０μｍφの大きさで成膜（リフトオフ
法など）する。次に、上述のようにＳｉ基板１２に接合
する。その後、第１実施例と同様にＩｎＰ基板を除去し
た後にピクセルの形成プロセスを行なう。電極８は図３
のように電極パターンを形成してピクセル１５の独立駆
動を行なう。４２はエッチングストップ層ないしコンタ
クト層である。
【００５６】素子動作を行なう場合には、光はＳｉ基板
１２側から取り出してもよいし、Ｓｉ基板１２をヒート
シンクとして貼り付けていない側から取り出してもよ
い。
【００５７】本実施例では、Ｓｉ基板１２上に作製した
集積回路などと光素子とを同一基板上に備えることがで
き（接着剤を用いないので光素子を狭い所にも容易に配
置できる）、安価に光電子集積素子を構成することもで
きる。その構成例の断面図を図５に示す。これは、ピク
セル（面発光レーザ）アレーとＳｉ基板１１２上に形成
された集積回路の最終段の面発光レーザ駆動用バイポー
ラトランジスタ２１０との集積化の部分を説明するもの
である。面発光レーザの誘電体ミラー１０９が、Ｓｉデ
バイスのベアチップの保護層であるＳｉＮx膜２００と
直接固相接合されている。上記の作製工程の説明ではＳ
ｉ同士の固相接合であったが、ＳｉとＳｉＮx膜との接
合も同様にできる。Ｓｉベアチップ側の表面層の面発光
レーザを貼り付ける領域のみＳｉＮx２００を除去し
て、現れたＳｉ基板１１２の表面と固相接合してもよ
い。ただし、集積回路が形成されたＳｉ基板に接合する
場合には処理温度を上げ過ぎないように注意する必要が
ある。
【００５８】この接合のときに、レーザ電極１０７とト
ランジスタ２１０のコレクタ電極２０１をアライメント
して、面発光レーザに各駆動用トランジスタ２１０が接
続できるようにする。トランジスタ２１０は、ｎ拡散領
域２０６の電極２０１がコレクタ、ｐ拡散領域２０８の
電極２０３がベース、ｎ拡散領域２０７の電極２０２が
エミッタとなるｎｐｎ型である。
【００５９】図５において、２０４は始めにｎ拡散した
領域、２０５は素子分離のためにｐ拡散した領域であ
る。更に、１０１は成長基板、１０２はｎ−クラッド
層、１０３はノンドープの活性層、１０４はｐ−クラッ
ド層、１０６は絶縁層、１０８はｎ側電極、１１０は誘
電体ミラー、１１３は溝部に入れられたポリイミド、そ
して１３２はｎ側電極１０８間の干渉を防ぐ為に他の溝
部に入れられたポリイミドである。
【００６０】図５中には示していないが、このトランジ
スタのコレクタ２０１以外の電極はこのＳｉ基板１１２
上に形成された他のＣＭＯＳ回路等と配線で結ばれてい
る。また、面発光レーザのもう一方の電極１０８も基板
上に形成した配線パターンを経由して電源等に接続され
る。
【００６１】［第４実施例］本発明による第４の実施例
は、上記実施例ではエピタキシャル層側にあった電極パ
ターンを、貼り付ける基板の方に形成しておき、各ピク
セルに形成した単純な形状の電極パッドとこの電極パタ
ーンとの間を電気的導通を取りながら接着するものであ
る。
【００６２】ピクセル側には、図６（図６において、図
４との同一部分には同一符号を付してある）のような構
造で、誘電体ミラー９の上部とピクセルの電極コンタク
ト７との導通が取れるようにＡｕ５１を成膜しており、
このミラー上部のＡｕ５１と基板５５側の電極パターン
５２の導通を導電粒子５３入りのポリイミド系接着剤５
４で実現している。この接着剤５４は、電極パッド５
１、５２同志のみ導通が取れ、横方向あるいは両側の段
差の凹部同志は導通がとれないような性能を持つ。配線
パターンは、樹脂基板５５上に、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕの約
１５μｍ厚のメッキ５２で構成した。赤外透過光で電極
パッド同志（すなわち５１と５２）のアライメントを行
なった後、荷重をかけながら２００℃に加熱して接着を
行なった。誘電体ミラー９の大きさは第３実施例と同様
に５０μｍφになっており、高さは２μｍとなってい
る。図６のように導電粒子５３は２つの電極パッド５
１、５２の間に挟まって導通が取れ、パッドがない領域
では粒子同志がつながらないために導通しない。なお、
接着部分の空洞部はポリイミド接着剤５４が充填されて
いる。
【００６３】ピクセルの形成等は第３実施例と同様に行
なえばよい。面発光レーザの構造については、図６では
第３実施例と同様に接着後に成長基板を除去してピクセ
ル作製工程を行なうものだが、第１実施例のように先に
ピクセル加工をしてもよい。また、電極の配線パターン
は図１あるいは図３と同様である。
【００６４】本実施例は、必要な箇所のみ簡単且つ確実
に導通できるので、配線パターンが第３実施例までの配
線パターンより複雑で高密度の場合には特に有効にな
る。また、導電粒子入りの接着剤を用いるので第１実施
例よりデバイスの放熱性も良い。
【００６５】また、本実施例では導電粒子が粗に拡散し
ているいわゆる異方導電性接着剤を用いたが、所望の電
極同士でのみ電気的接触が得られ、他の配線同士では絶
縁のとれる接着方法であればどの様なものでもよい。他
の接着方法としては、電気的接触を得たい領域にのみハ
ンダやＡｇペースト等を選択的に形成するもの、あるい
は基板に荷重をかけることで金属同士を圧着する方法な
どがある。ハンダの選択的形成は、ハンダボールを載せ
るいわゆるフリップチップ実装、あるいはハンダをめっ
きにより選択成膜する方法がある。一方、Ａｇペースト
の選択形成には、スクリーン印刷法などがある。いずれ
の方法においても５０μｍ□程度のサイズで選択形成が
可能である。
【００６６】また、接着する基板として樹脂基板５５を
用いたが、もちろん第３実施例のように集積回路が形成
されたＳｉ基板に図５のようにベアチップ同士を実装す
るような形でもよい。
【００６７】［第５実施例］いままでの実施例では、Ｉ
ｎＰ系で誘電体ミラーを形成する場合を示してきたが、
本実施例では、本発明の思想をＧａＡｓ系でエピタキシ
ャルミラーを備えた面発光レーザに適用するものであ
る。ＧａＡｓ基板を用いた場合、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ
（あるいはＡｌＧａＡｓ）の多層膜を活性層と同時にエ
ピタキシャル成長することで、両面に高反射率のＤＢＲ
ミラーを備えることができる。そのため、誘電体ミラー
を別の工程で形成する必要が無く、全体の工程が非常に
簡単になる。
【００６８】その構造を図７に示す。ｎ−ＧａＡｓ基板
（不図示）上に、ｎ−ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ（２５ｐ
ａｉｒからなる）ＤＢＲミラー６１、ＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓ多重量子井戸からなる活性層およびそれをＡｌＧ
ａＡｓスペーサでサンドイッチした層６２、ｐ−ＡｌＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ（３０ｐａｉｒからなる）ＤＢＲミラ
ー６３が１回のエピタキシャル成長で形成されている。
活性層およびスペーサ層を合計した厚さは、発振波長の
１波長分の厚さに制御されている。本実施例では、発振
波長は８３５ｎｍで、この厚さは約２５０ｎｍとしてい
る。また、ｐ−ＤＢＲミラー層６３は電極コンタクトを
良好にするために、最上層はＧａＡｓにしてある。本実
施例でも第１実施例と同様にピクセル形成を行なうが、
すでにミラーがあるため、ＳｉＮ６により絶縁構造を形
成してポリイミド１３で埋め込みを行い、ｐ電極パター
ン７を形成するだけでよい。これをＳｉ基板１２等に接
着して今までの実施例のように一部を残してｎ−ＧａＡ
ｓ基板を除去すればよい。このとき、ＧａＡｓ基板とｎ
−ＤＢＲミラー６１の第１層であるＡｌＡｓとの選択エ
ッチングには、アンモニア＋過酸化水素系のウエットエ
ッチングとドライエッチングなどを併用すればよい。ｎ
側の電極は第１実施例と同様でよい。
【００６９】ｐ−ＤＢＲ６３側から光を取り出す場合に
はｎ−ＧａＡｓ基板を除去する必要がないが、ｐ電極７
に光取り出し用の窓を開けなければならないため精密な
パターン合わせが要求されていた。従って、ＧａＡｓ系
で成長基板が吸収体となるような波長帯（８５０ｎｍ程
度以下）の場合には、ｐ電極７に光取り出し用の窓を開
けないでｎ−ＧａＡｓ基板を除去する本実施例が有効に
なる。
【００７０】［第６実施例］本実施例は、図８のように
成長基板に成長した層の他の基板への接着は行なわず、
小さい面積に高密度にアレー化した活性層の領域を多数
並べたものである。ホールエッチングの領域が３００μ
ｍ□程度と小さい場合には（この値は、レーザ基板を保
持するのに必要な強度と電極７８側の電気抵抗の望まれ
る値を考慮してほぼ決められる）、格子状になった外枠
の基板７１だけで充分強度が持つために他基板への貼り
付けを行なわなくてもよい。本実施例では、３００μｍ
□の中に１２５μｍピッチで２×２＝４個のピクセル１
５を集積させ、さらに厚さ１００μｍの外枠基板を残し
てこの４ピクセルを２次元状に１６個並べたものであ
る。
【００７１】集積度が低い（即ち、ピクセル間のピッチ
が比較的大きい）場合には、ピクセル１５の間に電極７
８を載せた外枠基板７１を残せるので本実施例のような
簡便なプロセスで形成した構造が有効になる。
【００７２】［第７実施例］本発明による第７の実施例
は、ＧａＮ系材料によって青色から紫外光（４２０〜３
８０ｎｍ）を発するレーザあるいはＬＥＤを上記実施例
のように他基板に貼り付けて２次元アレー化するもので
ある。このとき貼り付ける基板をガラスにしておき、ガ
ラス基板９２側には図９に示すように画素（ピクセル）
ごとにＲ、Ｇ、Ｂの蛍光を発する蛍光体９３を塗布して
おけば、青色から紫外光の光励起によるフルカラー表示
素子として適用できる。
【００７３】画素としては、ピクセル径２５μｍφ、間
隔７５μｍ程度で実現でき、面積も原理的には非常に大
きくできるため、薄型大画面フルカラー表示素子を提供
できる。発光源として低しきい値レーザを用いるため、
消費電力が小さく輝度の高い表示ができ、高電圧、真空
が必要でないことが利点である。
【００７４】構造とプロセスは今までの実施例と同様で
あるが、その構造とプロセスを説明する。
【００７５】サファイア基板（不図示）上に、ＧａＮあ
るいはＡｌＮの低い成長温度で成膜する低温バッブァ層
（不図示）を数１０μｍと厚めに成膜し、ｎ−ＧａＮ／
ｎ−ＡｌＧａＮから成るクラッド層８１、アンドープの
ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮから成る多重量子井戸活性層８
２、ｐ−ＡｌＧａＮ／ｐ−ＧａＮから成るクラッド層８
４、ｐ−ＧａＮキャップ層８５をＭＯＶＰＥ（Metal Or
ganized Vapor PhaseEpitaxy）法などで成長する。続い
て、第１実施例と同様に、ピクセル形成などをＲＩＢＥ
によるエッチング等を用いて行なう。なお、活性層８２
の選択くびれエッチングは困難なため、本実施例では、
活性層８２を構成するバリア層としてのＡｌＧａＮ層の
選択酸化によって電流阻止領域８３を形成した。これ
は、水蒸気雰囲気中で５００℃程度で加熱処理すると、
酸化されやすいＡｌを含む層において側壁から時間とと
もに酸化層が内部に進行していくことを利用している。
このとき、クラッド層８４のＡｌＧａＮ層の側壁も同様
に酸化されるが、キャップ層８５はＧａＮであるために
変化しなく電流阻止領域が形成されない。よって、問題
は生じない。この後、溝部を埋め込み層９４で埋め込ん
だ後、ｐ側の電極８７として、Ｎｉ（１０００Å）／Ａ
ｕ（３０００Å）を蒸着する。８６は絶縁層である。
【００７６】その後、ＲＦスパッタ法などで、ＳｉＯ２
／ＭｇＯの１８ペアから成る誘電体多層膜ミラー８９を
形成し、各ピクセルに対応してＲＧＢの蛍光体９３を適
当にパターニングしたガラス基板９２に接着剤９１で接
着する。
【００７７】次に、サファイア基板を外枠を残してバッ
ファ層が現れるまで研磨等によって除去する。現れたＧ
ａＮあるいはＡｌＮの低温バッファ層は、３００℃に加
熱した燐酸によってエッチングし除去する。このとき、
単結晶エピ成長しているｎ−ＧａＮ／ｎ−ＡｌＧａＮか
ら成るクラッド層８１のｎ−ＧａＮ層は上記エッチャン
トに対してレートが非常に遅いため、選択エッチングが
可能である。
【００７８】次に、第２実施例と同様にマトリックス状
配線を形成する。すなわち、ｎ側電極としてＴｉ（５０
０Å）／Ａｌ（１μｍ）／Ａｕ（２０００Å）を図３の
ようなパターンで形成する。ｎ側電極の干渉を避けるた
めに、図３のように格子状３２にエピタキシャル層を除
去して、ポリイミド等を埋め込んでもよい。最後に、ピ
クセルの内部に１５μｍφの円形に該電極を除去した
後、ＳｉＯ２／ＭｇＯから成る誘電体多層膜ミラー９０
をアレー領域全面に（外枠領域には形成しない）に形成
して完成する。これによりマトリックス駆動による表示
が可能となる。
【００７９】ＬＥＤの場合は、蛍光体９３側の誘電体ミ
ラー８９を付けなければよい。第１実施例から第６実施
例においても、光の取り出し側のミラーを付けないで、
ＬＥＤアレーとしてもよい。ＬＥＤの作製はその分容易
になる。
【００８０】ところで、上記の各実施例は発光デバイス
を並べた例であったが、受光デバイスを並べた構成でも
よい。貼り付け基板には電気配線などが形成されて、こ
の側から光を入れられなくて成長基板側から光を入れる
必要がある場合、この側の成長基板が図１（ａ）の様に
除去されていると、受光デバイスのアレーが比較的容易
に形成できる。この場合の構成は基本的に図１の構成と
ほぼ同じでよいが、活性層は光吸収層となり、電極間に
逆電界をかけておいてここから電気を取り出す構成とな
る。受光デバイスとして構成する場合、多層膜ミラーは
不要であるが、貼り付け基板側のミラーをレーザと同様
に形成して入力光をここで反射して光吸収層に戻す構成
とすれば受光効率が向上する。
【００８１】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によって、作
製が簡単で生産性が高く２次元アレー面型発光装置など
にも適する様になった面型光デバイス、その好適な製造
方法、それを用いた表示装置などが実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による面型発光レーザアレーの一
部破断した斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図２】図２は本発明による面型発光レーザの作製工程
を説明する断面図である。
【図３】図３は本発明による第２実施例の面型発光レー
ザアレーの一部破断した斜視図である。
【図４】図４は本発明による第３実施例である固相接合
を用いた面型発光レーザの断面図である。
【図５】図５は本発明による面発光レーザアレーと電子
回路を集積させた構成例の断面図である。
【図６】図６は本発明による第４実施例である導電粒子
入り接着剤を用いた面型発光レーザの断面図である。
【図７】図７は本発明による第５の実施例であるエピタ
キシャルミラーを持つ面発光レーザの断面図である。
【図８】図８は本発明による第６の実施例による面発光
レーザアレーの斜視図である。
【図９】図９は本発明による第７の実施例の面型発光レ
ーザアレーを用いた表示装置の断面図である。
【図１０】図１０は面型発光レーザアレーの従来例を示
す一部破断した斜視図である。
【図１１】図１１は面発光レーザアレーの他の従来例を
示す断面図である。
【符号の説明】 １、７１、１０１ 半導体基板 ２、４、８４、８１、１０２、１０４ クラッド層 ３、６２、８２、１０３ 活性層 ５、８５ コンタクト層 ６、８６、１０６ 絶縁膜 ７、８、３１、５１、５２、７８、８７、１０７、１０
８ 電極 ９、１０、５９、８９、９０、１０９、１１０ 誘
電体多層膜反射ミラー １１、５４、９１ 接着剤 １２、５５、９２ 基板 １３、３２、９４、１１３、１３２ 埋め込み層 １４、６２ エピタキシャル層 １５ 発光領域（ピクセル） １６ 発光部（活性層） ２０、４２ エッチングストップ層（コンタクト
層） ４１ エアギャップ部 ５３ 導電粒子 ６１、６３ 半導体多層膜反射ミラー ８３ 選択酸化層 ９３ 蛍光体 ２００ 保護膜 ２０１、２０２、２０３ トランジスタの電極 ２０４、２０６、２０７ ｎ拡散領域 ２０５、２０８ ｐ拡散領域 ２１０ バイポーラトランジスタ ２０００ 集積回路半導体基板 ２０００Ａ 金属膜 ３０００ 絶縁層 ４０００、４１００Ｃ、４１００Ｄ 電気配線 ４１００ 光入出力基板 ４１００Ａ ホトディテクタ ４１００Ｂ 面発光レーザ

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の基板上に活性層部を形成して成り第
    １の基板面に対して垂直に出力或は入力する光を扱う面
    型光デバイスにおいて、活性層部が複数該同一の第１の
    基板上に配置され、２個以上の活性層部に跨がって第１
    の基板の部分を除去して成ることを特徴とする面型光デ
    バイス。
  2. 【請求項２】複数の活性層部がアレー化され、該アレー
    化された活性層部の領域全体に渡って第１の基板を除去
    して成ることを特徴とする請求項１記載の面型光デバイ
    ス。
  3. 【請求項３】前記アレー化された活性層部の領域の外側
    において第１の基板が一部残されて成ることを特徴とす
    る請求項２記載の面型光デバイス。
  4. 【請求項４】複数の活性層部がアレー化され、該アレー
    化された活性層部の領域の内側において第１の基板が格
    子状に一部残されて成ることを特徴とする請求項１記載
    の面型光デバイス。
  5. 【請求項５】活性層部が複数形成された第１の基板以外
    の第２の基板に、活性層部を間に挿んで該活性層部が複
    数形成された第１の基板が貼り付けられていることを特
    徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の面型光デバイ
    ス。
  6. 【請求項６】前記部分的に除去された後に残された第１
    の基板から、活性層部に電流を注入する或は電圧を印加
    する電極手段の共通電極を取り出すことを特徴とする請
    求項１乃至５の何れかに記載の面型光デバイス。
  7. 【請求項７】前記第１の基板を除去した領域に、活性層
    部に電流を注入する或は電圧を印加する電極手段の電極
    パターンを形成して、各活性層部から電極を取り出すこ
    とを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の面型光
    デバイス。
  8. 【請求項８】活性層部が複数形成された第１の基板以外
    の第２の基板に、活性層部を間に挿んで該活性層部が複
    数形成された第１の基板が貼り付けられ、該第２の基板
    に貼り付けた側の、活性層部に電流を注入する或は電圧
    を印加する電極手段の電極は、第２の基板に貼り付けた
    側の該第１の基板の活性層部の面上に、電極パターンを
    形成しておき、該活性層部が形成されている第１の基板
    および活性層部の一部を除去して、取り出すことを特徴
    とする請求項１乃至７の何れかに記載の面型光デバイ
    ス。
  9. 【請求項９】活性層部が複数形成された第１の基板以外
    の第２の基板に、活性層部を間に挿んで該活性層部が複
    数形成された第１の基板が貼り付けられ、該第２の基板
    に貼り付けた側の、活性層部に電流を注入する或は電圧
    を印加する電極手段の電極は、第２の基板上に電極パタ
    ーンを形成しておき、各活性層部と該電極パターンとの
    電気的接合が得られる様に貼り付けを行ない、活性層部
    が複数形成された第１の基板の外側で、取り出すことを
    特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の面型光デバ
    イス。
  10. 【請求項１０】活性層部に電流を注入する或は電圧を印
    加する電極手段の正電極と負電極がマトリックス状に配
    置されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか
    に記載の面型光デバイス。
  11. 【請求項１１】活性層部が複数形成された第１の基板以
    外の第２の基板に、活性層部を間に挿んで該活性層部が
    複数形成された第１の基板が貼り付けられ、第２の基板
    は半導体集積回路を形成した半導体を含む基板であっ
    て、該半導体集積回路の中の少なくとも１つの電子回路
    は第２の基板上に形成された配線によって活性層部と電
    気的接触が得られており、光−半導体集積回路を構成し
    ていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記
    載の面型光デバイス。
  12. 【請求項１２】各活性層部は第１の基板上に発光層を形
    成して成り基板面から垂直に発光する面型発光装置であ
    ることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の
    面型光デバイス。
  13. 【請求項１３】前記面型発光装置の発光層の両面に反射
    ミラーを備えてレーザ発振可能であることを特徴とする
    請求項１２記載の面型光デバイス。
  14. 【請求項１４】前記面型発光装置の発光層の上下両面の
    高々一方に反射ミラーを備えてＬＥＤとして構成された
    ことを特徴とする請求項１２記載の面型光デバイス。
  15. 【請求項１５】各活性層部は第１の基板上に光吸収層を
    形成して成り基板面に対して垂直に入力する光を受光す
    る面型受光装置であることを特徴とする請求項１乃至１
    １の何れかに記載の面型光デバイス。
  16. 【請求項１６】前記面型受光装置の光吸収層の光入力側
    とその反対側の何れか一方または両方に反射ミラーを備
    えていることを特徴とする請求項１５記載の面型光デバ
    イス。
  17. 【請求項１７】前記反射ミラーは誘電体多層膜より成る
    ことを特徴とする請求項１３、１４または１６記載の面
    型光デバイス。
  18. 【請求項１８】前記反射ミラーは半導体多層膜より成る
    ことを特徴とする請求項１３、１４または１６記載の面
    型光デバイス。
  19. 【請求項１９】前記発光層部が複数形成された第１の基
    板以外の透明基板である第２の基板に、発光層部を間に
    挿んで該発光層部が複数形成された第１の基板が貼り付
    けられ、発光可能な発光層部と透明基板である第２の基
    板の貼り付け面の間に蛍光体が設けられ、各発光層部に
    おいて、該発光層部の発光波長の色、または、該発光層
    部からの光で蛍光体が励起されて発生する蛍光色を表示
    できる表示装置として構成されていることを特徴とする
    請求項１２記載の面型光デバイス。
  20. 【請求項２０】前記発光層部は、ＩＩＩ族元素として
    Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｖ族元素としてＮから成る化合
    物半導体の層から成ることを特徴とする請求項１９記載
    の面型光デバイス。
  21. 【請求項２１】前記発光層部はＺｎ、Ｍｇの酸化物ある
    いはその混晶から構成されることを特徴とする請求項１
    ９記載の面型光デバイス。
  22. 【請求項２２】前記活性層部は、活性層に供給される電
    流の流れを制限するための電流狭窄構造を有することを
    特徴とする請求項１９記載の面型光デバイス。
  23. 【請求項２３】活性層を含む半導体層を成長基板である
    第１の基板にエピタキシャル成長する成長工程と、第１
    の基板面に対して垂直に光が出力或は入力する活性層部
    を複数第１の基板上に形成する形成工程と、少なくとも
    ２つの活性層部を含む領域に亙って第１の基板の一部を
    除去する除去工程を有することを特徴とする面型光デバ
    イスの製造方法。
  24. 【請求項２４】前記第１の基板のエピタキシャル成長面
    側を第２の基板に貼り付ける貼付工程を更に有すること
    を特徴とする請求項２３記載の製造方法。
  25. 【請求項２５】前記活性層部の活性層に供給される電流
    の流れを制限するための電流狭窄構造を形成する工程を
    更に有することを特徴とする請求項２３または２４記載
    の製造方法。
  26. 【請求項２６】前記第１の基板のエピタキシャル成長層
    面側に反射ミラーを形成する工程を更に有することを特
    徴とする請求項２３、２４または２５記載の製造方法。
  27. 【請求項２７】前記第１の基板を除去して現れたエピタ
    キシャル成長層上に反射ミラーを形成する工程を更に有
    することを特徴とする請求項２３乃至２６の何れかに記
    載の製造方法。
  28. 【請求項２８】前記除去工程は前記形成工程の後に行な
    われることを特徴とする請求項２３乃至２７の何れかに
    記載の製造方法。
  29. 【請求項２９】前記形成工程は前記除去工程の後に行な
    われることを特徴とする請求項２３乃至２７の何れかに
    記載の製造方法。
  30. 【請求項３０】前記除去工程は前記貼付工程の後に行な
    われることを特徴とする請求項２３乃至２９の何れかに
    記載の製造方法。
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