專利名稱：表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作光信息處理和光通信的光源的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器及這種激光器的制造方法。更特別地，本發(fā)明涉及用于接合在表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器中使用的互連的電極焊盤的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近些年來，對(duì)能夠容易實(shí)現(xiàn)光通信和光互連技術(shù)領(lǐng)域中的光源陣列的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的需求一直在增長(zhǎng)。今后，表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器包括表面發(fā)射激光器本身和使用激光器的裝置兩者。多重光源能使數(shù)據(jù)平行傳輸(平行處理)，以便顯著提高傳輸容量和速率。
表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器需要有能夠有效地限制有源層中的電流的電流限制結(jié)構(gòu)。選擇性地氧化含鋁半導(dǎo)體層的方法作為用于限制電流的方法是公知的。
這種類型的具有折射率波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的激光器使用通過選擇性地氧化有源層附近的多層半導(dǎo)體反射膜的部分來限定的波導(dǎo)，以便能夠限定出高阻抗區(qū)。此外，處理高阻抗區(qū)以使其具有減少的折射率值。上述波導(dǎo)提供強(qiáng)的光限制效應(yīng)，因此實(shí)現(xiàn)低閾值電流和高響應(yīng)度的優(yōu)良性能。
圖8A是具有激光器部分的常規(guī)選擇性氧化型表面發(fā)射激光器的剖面圖，該激光器部分由柱體結(jié)構(gòu)限定，該柱體結(jié)構(gòu)例如是一個(gè)包括通過去除激光器部分的周邊而獲得的圓形或矩形的臺(tái)面形柱體。圖8B是圖8A中示出的激光器的平面圖。表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器100具有上發(fā)射型激光器部分102，該上發(fā)射型激光器部分102具有包括在半導(dǎo)體襯底101上形成的選擇性氧化區(qū)110的柱體結(jié)構(gòu)。將金屬層10與在激光器部分102頂表面上的接觸區(qū)103相連接。金屬層104經(jīng)由電極引出線106延伸到電極焊盤部分105。金屬層104在電極焊盤部分105中限定出正方形的接合片107。將連接在接合線108端部的金屬球109與接合片107接合。
將電極焊盤部分105設(shè)置在與激光器部分102隔離開的臺(tái)面結(jié)構(gòu)的底部平坦表面上。上述布置導(dǎo)致耦合于激光器部分102的靜電電容和由電極焊盤部分105產(chǎn)生的另一靜電電容(寄生電容)。如果高速驅(qū)動(dòng)(調(diào)制)激光器，響應(yīng)度會(huì)取決于RC時(shí)間常數(shù)而退化。
圖8A和8B示出的表面發(fā)射激光器二極管具有另一缺點(diǎn)。在刻蝕形成在半導(dǎo)體襯底101上的多個(gè)層疊層以此限定出柱體結(jié)構(gòu)的處理中，將AlGaAs半導(dǎo)體層111暴露于半導(dǎo)體襯底101上。從其側(cè)表面氧化包含在柱體結(jié)構(gòu)中的AlGaAs層以便限定出電流限制層。在上述氧化處理中，暴露在半導(dǎo)體層101上的AlGaAs層111的部分同時(shí)被氧化。然后，將由例如SiNx組成的層間絕緣膜112層疊在部分被氧化的AlGaAs層111上，并且在其上淀積作為接合電極的金屬層104。然而，層間絕緣膜112在刻蝕后的晶片表面(AlGaAs層)上粘附的并不是很好，容易從其上剝離。這樣，上述結(jié)構(gòu)作為接合片電極不具有令人滿意的強(qiáng)度。
提高粘附性的方法已經(jīng)廣泛地被利用。建議的方法用聚酰亞胺填充刻蝕區(qū)以加長(zhǎng)金屬電極和襯底表面之間的距離，以便可以減小從電極焊盤部分105中產(chǎn)生的靜電電容。雖然聚酰亞胺對(duì)于半導(dǎo)體材料不具有所需的好的粘附性，但它具有作為材料屬性的粘性。按照上面的事實(shí)，聚酰亞胺具有受聚酰亞胺所粘附材料的表面條件和組成成分影響較小的優(yōu)點(diǎn)。
然而，在制造具有幾個(gè)微米大的高度差的不平坦形狀的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的處理工藝中，很難使聚酰亞胺層的表面平坦。這使得晶片上的膜厚不均勻，且很難制造具有均勻性能的激光器。下面將提到另一缺點(diǎn)。需要增加聚酰亞胺層以便盡可能多地減小寄生電容。如果聚酰亞胺層太厚，材料容易聚集到激光器部分的周邊，該激光器部分具有通過其發(fā)射光的小孔。聚集到激光器部分周邊的材料可能在接觸部分引起臺(tái)階狀的斷裂且污染小孔。這樣降低了產(chǎn)量。由于聚酰亞胺和用于形成表面發(fā)射激光器二極管的半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)不同而造成了另一缺點(diǎn)。這一不同在操作中產(chǎn)生熱，導(dǎo)致界面附近產(chǎn)生應(yīng)力。應(yīng)力降低了器件的性能。另外，聚酰亞胺的使用增加了制造步驟的數(shù)量和成本。這一因素應(yīng)該在大規(guī)模生產(chǎn)中避免，盡管它會(huì)在研究和開發(fā)階段被接受。如上所述，聚酰亞胺的使用并未獲得好的再現(xiàn)性和均勻一致性，不能彌補(bǔ)所帶來的麻煩和昂貴的處理成本。
在例如日本未審專利公開No.9-223841中描述了另一建議。這一建議示出具有溝槽結(jié)構(gòu)的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，在其中將孔或凹槽部分地形成在激光器部分的周邊。更特別地，在建議中描述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器使用在從激光器部分延伸出的電極引出部分兩側(cè)的凹槽以便提高產(chǎn)量。當(dāng)激光器部分中的AlAs被氧化時(shí)，在電極引出部分中的AlAs全部被氧化。
然而，所建議的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器仍具有關(guān)于由電極焊盤部分產(chǎn)生的靜電電容的問題，且不能高速操作激光器部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述情況作出的，并提供表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器及其制造方法。
更特別地，本發(fā)明提供表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其具有柱體結(jié)構(gòu)，在該柱體結(jié)構(gòu)中可以減小由電極焊盤部分產(chǎn)生的寄生電容，不過它具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)并且可以高產(chǎn)量制造大量具有均一特性的激光器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器具有襯底；具有第一柱體結(jié)構(gòu)的激光器部分，該第一柱體結(jié)構(gòu)設(shè)置在襯底上并且在其頂表面上具有接觸區(qū)；和具有設(shè)置在襯底上的第二柱體結(jié)構(gòu)的電極部分，電極部分包括與接觸區(qū)電連接并從其中延伸的導(dǎo)電層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器包括被層疊的第一多層反射膜、氧化控制層、有源層和第二多層反射膜；激光器部分，該激光器部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第一柱體結(jié)構(gòu)，且其具有在第一多層反射膜頂表面上形成的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)；和電極部分，該電極部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第二柱體結(jié)構(gòu)，且其具有連接到經(jīng)由絕緣膜形成在第一多層反射膜上的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)的電極層。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器包括激光器部分，該激光器部分設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上并具有通過選擇性地氧化含鋁半導(dǎo)體層的一部分而限定出的電流限制部分；和用于向激光器部分提供電流的電極部分，電極部分具有通過氧化含鋁半導(dǎo)體層的另一部分而限定出的氧化物區(qū)，電流限制部分與氧化物區(qū)分離。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器包括層疊的第一多層反射膜、氧化控制層、有源層和第二多層反射膜；激光器部分，該激光器部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第一柱體結(jié)構(gòu)，且其具有在第一多層反射膜頂表面上形成的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)；第一電極部分，該第一電極部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第二柱體結(jié)構(gòu)，第一電極部分具有經(jīng)由絕緣膜設(shè)置在第一多層反射膜頂表面上并與第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)連接的電極層；形成在第二多層反射膜側(cè)面上的第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)；和第二電極部分，該第二電極部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第三柱體結(jié)構(gòu)，且其具有經(jīng)由絕緣膜形成在第一多層反射膜頂表面上并連接到第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)的電極層。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，制造表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的方法包括步驟在襯底上形成多層結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)包括含鋁半導(dǎo)體層和第一和第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層；通過刻蝕多層結(jié)構(gòu)在襯底上形成第一和第二柱體結(jié)構(gòu)，以便含鋁半導(dǎo)體層的側(cè)表面被暴露；從其側(cè)表面氧化包括在第一和第二柱體結(jié)構(gòu)中的含鋁半導(dǎo)體層；在包括第一和第二柱體結(jié)構(gòu)的襯底上形成絕緣膜；從第一柱體結(jié)構(gòu)的頂表面上除去絕緣膜，以便第一柱體結(jié)構(gòu)中的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的一部分被暴露；并淀積從第一柱體結(jié)構(gòu)中的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的暴露部分延伸至第二柱體結(jié)構(gòu)的頂部的金屬層。


將基于下面的附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的剖面圖；圖1B是圖1A中示出的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的平面圖；圖2A，2B和2C是制造圖1A和1B中示出的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的方法的剖面圖；圖3A，3B和3C是跟隨圖2A，2B和2C中示出的步驟的剖面圖。
圖4A，4B，4C和4D分別是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的電極焊盤部分的平面圖；圖5A示出AlAs氧化物區(qū)；圖5B示出常用的層間絕緣膜的區(qū)；圖5C示出用于本發(fā)明第二實(shí)施例中的AlAs氧化物和層間絕緣膜的區(qū)；圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的剖面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的剖面圖；圖8A是常規(guī)表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的剖面圖；圖8B是圖8A中示出的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的平面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器是所謂的氧化-限制VCSEL(垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器)。激光器部分和電極部分具有各自的柱體結(jié)構(gòu)，它們可能是臺(tái)面結(jié)構(gòu)。柱體結(jié)構(gòu)被限定為一個(gè)在其中柱體的周邊被除去的結(jié)構(gòu)，并與周邊物理分離或隔離開。形成柱體結(jié)構(gòu)可以導(dǎo)致在柱體的附近產(chǎn)生凹槽或溝槽。凹槽或溝槽的尺寸、形狀和深度沒有特別地限制。
優(yōu)選地，襯底是半導(dǎo)體襯底。另選地，可以使用絕緣襯底。絕緣襯底的使用需要在其正表面上而不是背表面設(shè)置接觸層。在這種情況下，發(fā)射激光的小孔可以設(shè)置在絕緣襯底的背面上。半導(dǎo)體襯底可以由例如GaAs、InP、AlGaAs制成。
激光器部分和電極部分各自的柱體結(jié)構(gòu)包括在襯底上層疊的多層公共層。柱體結(jié)構(gòu)被由例如SiNx或SiO2制成的絕緣膜覆蓋。在電極部分中的柱體結(jié)構(gòu)的頂表面上的絕緣膜上形成電極焊盤表面。通過選擇性地氧化激光器部分中的AlAs層形成電流限制部分。電極部分的AlAs層同時(shí)被氧化。這樣形成的氧化膜對(duì)減小耦合于電極部分的靜電電容有貢獻(xiàn)。
電極部分的柱體結(jié)構(gòu)可以由多個(gè)柱體構(gòu)成。通過將柱體結(jié)構(gòu)分割成具有適當(dāng)寬度的多個(gè)柱體，可以完全地氧化被分割的柱體的AlAs層。用于電極部分的柱體結(jié)構(gòu)的金屬層可以是將布線接合于其上的電極焊盤表面，或?qū)⒔饘偾蚪雍嫌谄渖系碾姌O表面。
通過參考附圖，將給出本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)說明。
圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的剖面圖，且圖1B是圖1A中示出的激光器的平面圖。激光器包括n型GaAs襯底1，n型下多層半導(dǎo)體反射層2，有源區(qū)3，電流限制/寄生電容減少部分4，p型上多層反射膜5，p型接觸層6，層間絕緣層7，p型環(huán)狀電極9，引出線10，電極焊盤11，n側(cè)全表面電極12，和光發(fā)射小孔15。有源區(qū)3是未摻雜隔離層、未摻雜量子阱層和未摻雜阻擋層的疊層。電流限制/寄生電容減少部分4由AlAs氧化物形成。從這一觀點(diǎn)來看，電流限制/寄生電容減少部分可以被稱作氧化控制層。引出線10從環(huán)狀電極9引出。電極焊盤11從引出線10連續(xù)延伸。在電極焊盤11上設(shè)置金屬球13，并將其連接到接合線14的端部。
激光器具有激光器部分20。激光器部分20形成氧化限制VCSEL，該VCSEL具有通過刻蝕層疊在半導(dǎo)體襯底1上的半導(dǎo)體層而限定的半導(dǎo)體層疊柱體。半導(dǎo)體層疊柱體可以被稱作柱體形狀、柱體結(jié)構(gòu)、臺(tái)面、臺(tái)面型等等。柱體中的AlAs半導(dǎo)體層被部分氧化，所得的氧化物作為電流限制層4。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的電流和光限制并可獲得具有低閾值電流的穩(wěn)定橫向模式激光振蕩。相比較，AlAs層的氧化部分是根據(jù)等效電路在激光器部分20上寄生的靜電電容的一個(gè)因素。如果AlAs層的氧化部分過大，它可能與從電極焊盤部分30產(chǎn)生的寄生電容一起阻礙高速調(diào)制。
可以稱之為接觸電極的環(huán)狀電極9用于向激光器部分20提供電流。將環(huán)狀電極9連接到設(shè)置在激光器部分20頂部上的p型接觸層6。在實(shí)際操作中，當(dāng)該器件被安裝到例如晶體管座之類的支撐工具時(shí)，將接合線直接連接到接觸電極9。然而，這種接合類型需要接觸電極9的面積非常大。在制造工藝和性能方面是不可行的。
考慮到上述情況，本發(fā)明使用與激光器部分20分開提供的電極焊盤部分30。使用電極焊盤部分30將接合線連接到激光器，并且其具有與激光器部分20相同的柱體結(jié)構(gòu)和相同的疊層。這意味著電極焊盤部分30的柱體結(jié)構(gòu)具有通過氧化AlAs半導(dǎo)體層的一部分獲得的氧化物區(qū)4。電極焊盤部分30的氧化物區(qū)4相應(yīng)于激光器部分20的電流限制層部分4。因?yàn)橹w結(jié)構(gòu)的頂部被層間絕緣膜7覆蓋，因此不向電極焊盤部分30的氧化物區(qū)4提供電流。因此，在電流限制中不涉及設(shè)置在電極焊盤部分30中的AlAs氧化物區(qū)4，但是其將與覆蓋在柱體結(jié)構(gòu)頂部的層間絕緣膜7一起產(chǎn)生靜電電容。
根據(jù)電路原理的教導(dǎo)，在下面給出具有串聯(lián)連接的靜電電容C1和C2的容性電抗的元件的組合電容C1/C＝1/C1+1/C2當(dāng)給出C1和C2的有限數(shù)量，C＜C1，C2總是成立的。這樣，當(dāng)將另一容性元件加到感興趣的容性元件時(shí)，組合電容值小于單個(gè)容性電容的值。
基于上述原理，根據(jù)本發(fā)明，在電極焊盤部分30中設(shè)置AlAs氧化物區(qū)4(圖3A)以便將其串聯(lián)連接到層間絕緣膜7。在下文中，將給電極焊盤部分30中的AlAs氧化物區(qū)一個(gè)參考標(biāo)記4a以便與激光器部分20中的AlAs氧化物區(qū)4區(qū)分。AlAs氧化物區(qū)4a作為寄生電容減少部分并因此減少由用于布線接合的電極焊盤部分30產(chǎn)生的寄生電容。而且，由于電極焊盤部分30與激光器部分20分離，確認(rèn)了下述優(yōu)點(diǎn)。
通過刻蝕和熱處理形成激光器部分20。在很多情況下，通過刻蝕而暴露的晶片的表面是AlGaAs(用于表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的典型材料)。含鋁半導(dǎo)體層在熱處理中易于被氧化。在常規(guī)結(jié)構(gòu)中，電極焊盤部分基本形成在具有氧化表面的半導(dǎo)體層上。將層間絕緣膜淀積在通過刻蝕而暴露的半導(dǎo)體層上，并將作為電極焊盤的金屬電極蒸鍍?cè)谄渖稀?br> 然而，不能在被氧化的半導(dǎo)體表面(AlGaAs)和淀積在其上的層間絕緣膜(SiNx等)之間獲得好的粘附性。下述問題會(huì)經(jīng)常發(fā)生。當(dāng)將金屬布線接合到電極焊盤時(shí)，層間絕緣膜從半導(dǎo)體表面脫離并去除，由于層間絕緣膜的變形，導(dǎo)致層間絕緣膜的去除或者電極焊盤的去除。
電極焊盤部分30不同于常規(guī)的電極焊盤部分，因?yàn)殡姌O焊盤部分30包括與激光器部分20分離的(第二)柱體結(jié)構(gòu)并且第二柱體結(jié)構(gòu)的頂部不被刻蝕而是p型GaAs接觸層6被刻蝕。接觸層6與激光器部分20的接觸層6相同，在刻蝕和熱處理期間被保護(hù)膜覆蓋。這樣，電極焊盤部分30的接觸層6的表面不會(huì)被氧化，沒有化學(xué)變化而保持清潔。通過在接觸層6上設(shè)置層間絕緣膜7和電極焊盤11，它們之間的粘附性可以顯著提高并且可以消除由于布線接合導(dǎo)致的不期望的去除。
參考圖2A至2C和3A至3C將給出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器制造方法的詳細(xì)描述。圖2A至2C和3A至3C示出具有圖1A和1B中示出的結(jié)構(gòu)的850nm表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的制造方法的步驟。
首先，如圖2A中示出，通過MOCVD(金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積)在n型GaAs襯底1的表面(100)上按這一順序?qū)盈Bn型下多層反射膜12、未摻雜有源區(qū)3、p型上多層反射膜5和p型接觸層6，以便在襯底1上可以形成由這些層組成的多層結(jié)構(gòu)。
下多層反射膜2由n型Al0.9Ga0.1As層和n型Al0.15Ga0.85As層的多個(gè)對(duì)組成。每一層為λ/4nr厚，這里λ是振蕩波長(zhǎng)而nr是介質(zhì)的折射率。具有不同成份比(composition ratio)的成對(duì)的層交替疊置到40.5周期的厚度。在摻入n型雜質(zhì)硅之后的下多層反射膜2的載流子濃度是3×1018cm-3。
上多層反射膜5由p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層的多個(gè)對(duì)組成。每一層為λ/4nr厚，這里λ是振蕩波長(zhǎng)而nr是介質(zhì)的折射率。具有不同成份比的成對(duì)的層交替疊置到24周期的厚度。在摻入p型雜質(zhì)碳之后的上多層反射膜5的載流子濃度是5×1018cm-3。上多層反射膜5的最下層5a由AlAs而不是Al0.9Ga0.1As制成，因?yàn)橥ㄟ^后續(xù)工藝將最下層5a變成電流限制/寄生電容減少區(qū)4a。
上多層反射膜5的周期的數(shù)目(層的數(shù)目)小于下多層反射膜2的原因是，這樣形成的差別導(dǎo)致光從襯底1的上面發(fā)射。為了減小柱體中的串聯(lián)電阻，在實(shí)踐中，將一個(gè)中間(遞變的)(graded)層插入上多層反射膜5的p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層之間，中間層具有在p型Al0.9Ga0.1As層的成份比和p型Al0.15Ga0.85As層的成份比之間的中間成份比。為了簡(jiǎn)化的緣故，不再說明這一中間層。
有源區(qū)3具有量子阱結(jié)構(gòu)，在該量子阱結(jié)構(gòu)中，交替地層疊具有8nm厚度的未摻雜GaAs量子阱層和具有5nm厚度的未摻雜Al0.3Ga0.7As層。將有源區(qū)3設(shè)計(jì)成具有在850nm波長(zhǎng)區(qū)的光發(fā)射。
由未摻雜Al0.6Ga0.4As層形成的作為形成有源區(qū)3中的多個(gè)層之一的隔離層在其中心包括量子阱結(jié)構(gòu)。整個(gè)隔離層具有的膜厚同λ/nr的整數(shù)倍一樣大，這里λ是振蕩波長(zhǎng)而nr是介質(zhì)的折射率。上述結(jié)構(gòu)在有源區(qū)3中產(chǎn)生駐波，以便將“波腹”部分設(shè)置在量子阱中，在該“波腹”部分中可得到最強(qiáng)光強(qiáng)度。
作為p型GaAs層的接觸層6為20nm薄，并且在其被摻入作為p型雜質(zhì)的碳之后具有1×1020cm-3的載流子濃度。GaAs具有約1.4eV的能帶間隙并吸收從由有源區(qū)發(fā)射的在850nm波長(zhǎng)放射線中的光。然而，由于接觸層6非常薄且其遠(yuǎn)離有源層3，因此不會(huì)從接觸層6中產(chǎn)生任何問題。
從生長(zhǎng)室中移走晶片并通過RF濺射將氮化硅(SiNx)膜淀積在包括p型GaAs接觸層的晶片的整個(gè)表面。
然后，如圖2B中所示，用光刻技術(shù)將氮化硅膜圖形化成具有30μm直徑的圓形掩模41和邊長(zhǎng)為100μm的正方形掩模42。將正方形掩模42設(shè)置成50μm的中心至中心距離。
使用氮化硅膜41和42作為刻蝕掩模，用氯基氣體干法刻蝕p型GaAs接觸層6和由p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層的多個(gè)對(duì)組成的上多層反射膜5。如圖1B和2C中所示，干法刻蝕產(chǎn)生分別具有圓柱形和正方柱形的第一和第二柱體結(jié)構(gòu)43和44。而且，需要用干法刻蝕來至少暴露上多層反射膜5的最下層AlAs層。
這樣獲得的兩個(gè)柱體結(jié)構(gòu)43和44被濕法氧化處理，其中將這些柱體結(jié)構(gòu)在350 C下的潮濕蒸汽中暴露大約20分鐘。將在柱體結(jié)構(gòu)43和44的每一個(gè)中的上多層反射膜5中的AlAs層從其外周部(側(cè)表面)氧化，以便將其轉(zhuǎn)換成Al2O3。這樣，如圖3A中所示，絕緣區(qū)(選擇性氧化層)形成在柱體結(jié)構(gòu)43和44的外周部分中。柱體結(jié)構(gòu)43的氧化部分作為電流限制層4而柱體結(jié)構(gòu)44的氧化部分作為寄生電容減少部分4a。
然后，包括柱體結(jié)構(gòu)43和44的側(cè)表面的整個(gè)晶片(襯底)表面通過RF濺射被氮化硅膜7覆蓋。其后，如圖3B中所示，在圓柱體結(jié)構(gòu)43的頂表面上的氮化硅膜7被刻蝕以便形成具有20μm直徑的窗口45。與此同時(shí)，正方柱形柱體結(jié)構(gòu)44的頂部不被做任何處理，如圖3B中所示。
然后，如圖3C中所示，具有高電導(dǎo)性的金屬膜被淀積到圓柱體結(jié)構(gòu)43頂部上的窗口45的附近以便制造與p型GaAs接觸層6的電接觸，這里金屬膜可以是，例如Ti/Au。該金屬膜形成p側(cè)環(huán)狀電極9、在柱體側(cè)表面和底部之間的引出線，和設(shè)置在正方柱形柱體結(jié)構(gòu)44頂部上的氮化硅膜7上的電極焊盤11。
最后，在襯底1的背面淀積具有高電導(dǎo)性的金屬膜，該金屬膜可以是，例如AuGe/Ni/Au。金屬膜作為n側(cè)全表面電極12。以這種方式，可以制造如圖1A和1B中所示的850nm表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器。
工藝進(jìn)行到將金屬球13熔接到電極焊盤11并將接合線從其延伸出的安裝步驟。
發(fā)明者對(duì)圖1A和1B中示出的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器與圖8A和8B中示出的常規(guī)激光器進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。在拉伸試驗(yàn)中，對(duì)每一個(gè)激光器拉伸十次接合線。對(duì)于常規(guī)激光器，在該激光器中電極焊盤設(shè)置在限定柱體結(jié)構(gòu)的底部上，可以確認(rèn)6.9g的強(qiáng)度和0.62g的標(biāo)準(zhǔn)偏差。相比較，對(duì)于對(duì)圖1A和1B中示出的激光器，可以獲得8.8g的強(qiáng)度和1.17g的標(biāo)準(zhǔn)偏差。這樣可以在強(qiáng)度方面取得30％的提高。
本發(fā)明的第一實(shí)施例在向激光器提供電流的電極焊盤部分30中使用具有正方柱形狀的柱體結(jié)構(gòu)。另選地，可以在電極焊盤部分30中使用任意形狀的柱體結(jié)構(gòu)。例如，可以使用具有圓形或者矩形橫截面的柱體結(jié)構(gòu)。可以在從電極焊盤部分30的柱體結(jié)構(gòu)的上面看的平面上設(shè)置凹槽或溝槽以便柱體結(jié)構(gòu)具有多個(gè)柱體。
圖4A至4D示出具有分割凹槽的結(jié)構(gòu)。圖4A示出具有多個(gè)條紋狀柱體的柱體結(jié)構(gòu)51。圖4B示出具有設(shè)置成格子形式的多個(gè)柱體的柱體結(jié)構(gòu)52。圖4C示出具有設(shè)置成放射狀形式的多個(gè)柱體的柱體結(jié)構(gòu)。圖4D是圖4A中示出的條紋狀柱體結(jié)構(gòu)51的剖面圖。在襯底上并排設(shè)置三個(gè)柱體54、55和56并用層間絕緣膜7覆蓋它們。通過層間絕緣膜7向柱體54、55和56的每一個(gè)提供金屬層57。將金屬層57連接到激光器部分20的接觸層6，并在柱體結(jié)構(gòu)51頂部上形成電極焊盤表面。在圖4D中，僅在柱體結(jié)構(gòu)51頂部上設(shè)置金屬層57。另選地，可以將金屬層57設(shè)置在柱體結(jié)構(gòu)51的柱體54、55和56的側(cè)壁上。
在電極焊盤部分30的柱體結(jié)構(gòu)被分割成多個(gè)柱體的情況下，可以獲得單獨(dú)的被分割的柱體的AlAs氧化層的增加的總面積，即使當(dāng)各個(gè)柱體的頂表面的總面積等于單柱體結(jié)構(gòu)頂表面的面積。因?yàn)橹w結(jié)構(gòu)外周長(zhǎng)度由于柱體分割而增加。如果單獨(dú)柱體的直徑(寬度)比激光器部分20的小，可以完全氧化AlAs層58。這減小了電極焊盤部分30的復(fù)合電容并提高響應(yīng)度。
布線接合所需的面積取決于布線的直徑和連接于其上金屬球的直徑。因此，為了相對(duì)于布線接合所需的最小電極焊盤面積來增加寄生電容減少部分的面積，通過用具有由凹槽或溝槽被分割的多個(gè)柱體的柱體結(jié)構(gòu)形成的電極焊盤30是有效的方法?？梢詢H在柱體頂部上設(shè)置金屬電極。另選地，可以在柱體的凹槽和側(cè)壁上另外設(shè)置金屬電極，如圖4D中所示。在發(fā)明者進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)中，在圖4A中示出的條紋型的布置具有5-7g的強(qiáng)度，而圖8A和8B中示出的常規(guī)裝置具有2-7g的強(qiáng)度。圖4A中示出的條紋型的步驟具有比圖8A和8B中示出的布置較小的強(qiáng)度變化，并提供更可靠的接合強(qiáng)度。
將給出根據(jù)本實(shí)施例的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的靜電電容的詳細(xì)描述。
如下表達(dá)產(chǎn)生于彼此平行的相對(duì)導(dǎo)電平板間的靜電電容
C＝ε0εsA/L這里ε0是真空介電常數(shù)(8.854×10-12F/m)，εs是材料特定的相對(duì)介電常數(shù)，A是導(dǎo)電體(平板)的面積，而L是導(dǎo)電體之間的距離。
AlAs氧化物的成份基本上相當(dāng)于Al2O3，且其相對(duì)介電常數(shù)估計(jì)大約為10。在本實(shí)施例中使用的用作層間絕緣膜的SiNx大約為6.5。當(dāng)原始的AlAs層為40nm厚時(shí)，可以考慮AlAs氧化層從原始的AlAs層增加約10％而因此達(dá)到4.4×10-8m厚。SiNx層間絕緣膜為3×10-7m(＝0.3μm)厚。
現(xiàn)在，將給出具有相同層結(jié)構(gòu)而具有不同面積的三種不同類型的詳細(xì)描述。第一種類型僅具有對(duì)應(yīng)于激光器部分的AlAs氧化物。第二種類型僅具有對(duì)應(yīng)于電極焊盤部分的層間膜。第三種類型同時(shí)具有AlAs氧化物和層間膜。
分別具有相對(duì)簡(jiǎn)單的層結(jié)構(gòu)的第一和第二種類型具有2.01×10-3F/m2和1.92×10-4F/m2的每單位面積上的靜電電容。
接下來，計(jì)算由根據(jù)上述提及的本發(fā)明第一實(shí)施例的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的激光器部分20和電極焊盤部分30產(chǎn)生的靜電電容。圖5A中示出第一類型的例子，其中激光器部分的頂部被詳細(xì)說明。陰影線區(qū)域表示AlAs氧化物區(qū)，其具有大約5μm的內(nèi)徑和15μm的外徑。把每單位面積的靜電電容乘以面積所得的乘積大約等于1.26pF。
圖5B示出第二種類型的例子，其中將描述常規(guī)電極焊盤部分的層間絕緣膜。層間絕緣膜具有100μm的邊長(zhǎng)和大約1.92pF的靜電電容。
圖5C示出第三種類型的例子，其中將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的激光器的電極焊盤部分的層間絕緣膜和AlAs氧化物區(qū)?？梢岳斫獾谌N類型，使得AlAs氧化物和層間絕緣膜被串聯(lián)電連接。陰影線區(qū)域表示AlAs氧化物區(qū)。整個(gè)區(qū)域的外邊長(zhǎng)是100μm，而AlAs氧化物區(qū)具有10μm的寬度。圖5C中示出的構(gòu)造具有約為1.53pF的比常規(guī)的構(gòu)造減小的靜電電容。
對(duì)于具有每個(gè)寬度為20μm的多個(gè)條紋狀柱體(圖4A)的電極焊盤部分的柱體結(jié)構(gòu)，可以獲得大約為1.25pF的靜電電容，其減小到圖5B中示出的常規(guī)構(gòu)造的35％。在這種情況下，可以假設(shè)僅在圖4A中的各個(gè)柱體的頂表面上設(shè)置電極。
本發(fā)明并不受限于上述的第一實(shí)施例，而是包括各種各樣的變化和修改，其中一些將在下面詳細(xì)描述。
圖6是將電極焊盤部分的柱體結(jié)構(gòu)應(yīng)用于突起電極的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的剖面圖。圖6中示出的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器60包括激光器部分61與第一和第二電極部分62和63。激光器部分61和電極部分62分別具有通過凹槽彼此相互分離的第一和第二柱體結(jié)構(gòu)，該柱體結(jié)構(gòu)與圖1A和1B中示出的本發(fā)明第一實(shí)施例的相應(yīng)柱體結(jié)構(gòu)相同。提供金屬層64以便它接觸激光器部分61的p型接觸層并覆蓋第二柱體結(jié)構(gòu)。突起電極65被設(shè)置在金屬層64上并覆蓋電極部分62的第二柱體結(jié)構(gòu)。
第二電極部分63具有突起電極66，該突起電極被形成在通過用于限定柱體結(jié)構(gòu)的刻蝕而形成的柱體底部上。通過刻蝕而暴露的半導(dǎo)體層是n型半導(dǎo)體多層反射膜的一部分，在其上設(shè)置具有開口或小孔67的層間絕緣膜7。通過小孔67將金屬層68淀積在半導(dǎo)體層的被暴露部分。在金屬層68上形成突起電極66。突起電極66具有與突起電極65大約相同的高度。
第一和第二電極62和63具有基本上相同的高度，并且可以用作倒裝片電極。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)倒裝片安裝，其中電極端子被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的單個(gè)表面上。在這種情況下，可以在半導(dǎo)體襯底的背表面上形成激光發(fā)射小孔。優(yōu)選地，p型半導(dǎo)體多層反射膜的周期的數(shù)目比n型半導(dǎo)體多層反射膜的大，且在半導(dǎo)體襯底中形成對(duì)應(yīng)于激光發(fā)射小孔的凹槽。
圖7是其中通過布線接合電極形成激光器的n型背側(cè)電極的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的剖面圖。表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器70包括激光器部分71，與第一和第二電極焊盤部分72和73。激光器部分71和第一電極72與圖1A和1B中所示的本發(fā)明第一實(shí)施例的相應(yīng)部分相同。
表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器70包括用于形成第二電極焊盤部分73的第三柱體結(jié)構(gòu)。第三柱體結(jié)構(gòu)具有與第一電極焊盤72的第二柱體結(jié)構(gòu)相同的基本結(jié)構(gòu)。柱體結(jié)構(gòu)被層間絕緣膜7覆蓋，在其上設(shè)置由金屬層75形成的電極焊盤74。將金屬層75與通過限定柱體結(jié)構(gòu)而暴露的n型半導(dǎo)體多層反射膜2的一部分連接。第三柱體結(jié)構(gòu)包括AlAs氧化物區(qū)。第二電極焊盤部分73具有減少的靜電電容和進(jìn)行布線接合的電極表面的充足的粘附強(qiáng)度。圖7中示出的激光器的電極端子被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的單個(gè)表面?？梢詫⒓す獍l(fā)射小孔設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的背表面。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，將電極部分(電極焊盤部分)設(shè)計(jì)成具有其上設(shè)置有導(dǎo)電層的柱體結(jié)構(gòu)。因此，能夠減小耦合于電極部分的寄生電容并極大地提高激光器的高速調(diào)制性能。特別地，電極焊盤包括與激光器部分的電流限制層具有相同結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物區(qū)。因此能夠進(jìn)一步減小寄生電容。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，激光器具有用于布線接合且經(jīng)由絕緣膜設(shè)置在柱體結(jié)構(gòu)頂表面上的導(dǎo)電層，和設(shè)置在柱體頂表面上的接合表面，該接合表面在形成柱體結(jié)構(gòu)時(shí)不受刻蝕劑的侵蝕。因此能夠在半導(dǎo)體表面和絕緣膜之間實(shí)現(xiàn)好的粘附性并阻止布線在接合的同時(shí)被除去并實(shí)現(xiàn)在激光器的均一性能和提高產(chǎn)量。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器包括襯底(1)；具有第一柱體結(jié)構(gòu)的激光器部分(20)，該第一柱體結(jié)構(gòu)被設(shè)置在襯底上并在其頂表面上具有接觸區(qū)；具有設(shè)置在襯底上的第二柱體結(jié)構(gòu)的電極部分(30)，電極部分包括與接觸區(qū)電連接并從其中延伸的導(dǎo)電層(6)。電極部分具有在其上設(shè)置有導(dǎo)電層的柱體結(jié)構(gòu)。因此可以減小由電極部分產(chǎn)生的寄生電容并提高高速調(diào)制性能。由于在柱體結(jié)構(gòu)頂表面上形成電極表面，其中該柱體結(jié)構(gòu)頂表面在形成柱體結(jié)構(gòu)時(shí)不受刻蝕劑的侵蝕，因此電極表面具有可靠的強(qiáng)度。優(yōu)選地，可以將電極表面作為接合片平面。
可以構(gòu)造表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，使第一柱體結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在襯底上的第一和第二半導(dǎo)體反射模(2，5)，以及介于第一和第二半導(dǎo)體反射膜之間的有源區(qū)；并使第二柱體結(jié)構(gòu)包括具有與第一和第二半導(dǎo)體反射膜及有源區(qū)同樣的層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層。可以用絕緣膜(7)覆蓋第二柱體結(jié)構(gòu)，在絕緣膜上設(shè)置位于第二柱體結(jié)構(gòu)頂表面上的導(dǎo)電層。優(yōu)選地，激光器部分包括電流限制層(4)，該電流限制層(4)是第一柱體結(jié)構(gòu)中的被氧化的半導(dǎo)體層，以及電極部分包括在第二柱體結(jié)構(gòu)中部分被氧化的半導(dǎo)體層(4a)。因此能夠減小耦合于電極部分的寄生電容。第一半導(dǎo)體多層反射膜可以含有第一導(dǎo)電類型的AlGaAs層，而第二半導(dǎo)體多層反射膜可以含第二導(dǎo)電類型的AlGaAs層。優(yōu)選地，第一和第二柱體結(jié)構(gòu)彼此相互分離。換句話說，第一和第二柱體結(jié)構(gòu)彼此相互獨(dú)立。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器包括層疊的第一多層反射膜(5)、氧化控制層(4)、有源層(3)和第二多層反射膜(2)；激光器部分(20)，該激光器部分包括通過除去其周邊至少?gòu)牡谝欢鄬臃瓷淠さ窖趸刂茖拥姆秶纬傻牡谝恢w結(jié)構(gòu)，且其具有形成在第一多層反射膜頂表面上的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)；和電極部分(30)，該電極部分包括通過除去其周邊至少?gòu)牡谝欢鄬臃瓷淠さ窖趸刂茖拥姆秶纬傻牡诙w結(jié)構(gòu)，且其具有連接到經(jīng)由層間絕緣膜而形成在第一多層反射膜上的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)的電極層。電極部分的第二柱體結(jié)構(gòu)減小與其耦合的寄生電容并提高其強(qiáng)度。第二柱體結(jié)構(gòu)可以具有多個(gè)柱體(51，52，53)。這種布置進(jìn)一步減小在第二柱體結(jié)構(gòu)中的寄生電容。雖然第二柱體結(jié)構(gòu)包括多層反射膜和氧化控制層，當(dāng)這些層并不起作用，只是把它們包括來用于實(shí)現(xiàn)與激光器部分的第一柱體結(jié)構(gòu)相同的層結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器包括激光器部分(20)，設(shè)置在半導(dǎo)體襯底(1)上并具有通過選擇性地氧化含鋁半導(dǎo)體層的一部分而限定的電流限制層(4)；用于向激光器部分提供電流的電極部分(30)，該電極部分具有通過氧化含鋁半導(dǎo)體層的另一部分而限定的氧化物區(qū)(4a)，電流限制部分與氧化物區(qū)分離。電極部分包括氧化物區(qū)并與電流限制部分分離，以便可以減小寄生電容并獲得高速調(diào)制。優(yōu)選地，電極部分包括設(shè)置在氧化物區(qū)上的絕緣層(7)和形成在絕緣層上的導(dǎo)電層(11)，導(dǎo)電層提供電極表面。電極部分可以通過凹槽與激光器部分隔開。優(yōu)選地，導(dǎo)電層包括用于布線接合的電極焊盤(11)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器包括層疊的第一多層反射膜(5)、氧化控制層(4)、有源層(3)和第二多層反射膜(2)；激光器部分(71)，該激光器部分包括通過除去其周邊至少?gòu)牡谝欢鄬臃瓷淠さ窖趸刂茖拥姆秶纬傻牡谝恢w結(jié)構(gòu)，且其具有形成在第一多層反射膜頂表面上的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)；第一電極部分(72)，該第一電極部分包括通過除去其周邊至少?gòu)牡谝欢鄬臃瓷淠さ窖趸刂茖拥姆秶纬傻牡诙w結(jié)構(gòu)，且其具有經(jīng)由絕緣膜設(shè)置在第一多層反射膜頂表面上且連接到第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)的電極層；形成在第二多層反射膜側(cè)面的第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)(75)；以及第二電極部分(73)，該第二電極部分包括通過除去其周邊至少?gòu)牡谝欢鄬臃瓷淠さ窖趸刂茖拥姆秶纬傻牡谌Y(jié)構(gòu)，且其具有經(jīng)由絕緣膜形成在第一多層反射膜頂表面上并連接到第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)的電極層。上述布置減小了由第一和第二電極部分產(chǎn)生的寄生電容。由于將第一和第二電極部分設(shè)置在同一表面上，可以非常容易地形成這些部分。還能夠在與在其上形成電極部分的面相反的襯底面上形成激光發(fā)射小孔。至少第一和第二電極部分中的一個(gè)可以具有多個(gè)柱體(51，52，53)以便將電極層分割成多個(gè)部分。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，制造表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的方法包括步驟在襯底(1)上形成多層結(jié)構(gòu)(2，3，4，5)，多層結(jié)構(gòu)包括含鋁半導(dǎo)體層(4，4a)和第一和第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層(2，5)；通過刻蝕多層結(jié)構(gòu)在襯底上形成第一和第二柱體結(jié)構(gòu)(43，44)以便含鋁半導(dǎo)體層的側(cè)表面被暴露；從其側(cè)表面氧化包含在第一和第二柱體結(jié)構(gòu)中的含鋁半導(dǎo)體層(4，4a)；在包括第一和第二柱體結(jié)構(gòu)的襯底上形成絕緣膜(7)；從第一柱體結(jié)構(gòu)(43)的頂表面上除去絕緣膜以便第一柱體結(jié)構(gòu)中的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的一部分被暴露；并淀積從第一柱體結(jié)構(gòu)中的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的暴露部分延伸至第二柱體結(jié)構(gòu)的頂部的金屬層(9，10，11)。這一方法進(jìn)一步包括將布線(14)接合到第二柱體結(jié)構(gòu)頂部的金屬層上的步驟。另選地，方法可以包括在第二柱體結(jié)構(gòu)的頂部的金屬層上設(shè)置金屬突起(62)。
雖然展示和詳細(xì)描述了本發(fā)明的少數(shù)優(yōu)選實(shí)施例，技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在本發(fā)明中進(jìn)行改變而不脫離本發(fā)明的原理和精神，其范圍在權(quán)利要求和它們的等同物中限定。
權(quán)利要求
1.一種表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，包括襯底；激光器部分，該激光器部分具有設(shè)置在襯底上的第一柱體結(jié)構(gòu)，第一柱體結(jié)構(gòu)在其頂表面上具有接觸區(qū)；和具有設(shè)置在襯底上的第二柱體結(jié)構(gòu)的電極部分；電極部分包括與接觸區(qū)電連接并從其中延伸的導(dǎo)電層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中第一柱體結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在襯底上的第一和第二半導(dǎo)體反射膜，和介于第一和第二半導(dǎo)體反射膜之間的有源區(qū)；以及第二柱體結(jié)構(gòu)包括具有與第一和第二半導(dǎo)體反射膜以及有源區(qū)相同的層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中用絕緣膜覆蓋第二柱體結(jié)構(gòu)，在第二柱體結(jié)構(gòu)頂表面上的該絕緣膜上設(shè)置所述導(dǎo)電層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中激光器部分包括作為在第一柱體結(jié)構(gòu)中被氧化的半導(dǎo)體層的電流限制層；和電極部分包括在第二柱體結(jié)構(gòu)中部分被氧化的半導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中第一和第二柱體結(jié)構(gòu)具有臺(tái)面形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中第二柱體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層提供與接合線或金屬突起連接的電極表面。
7.一種表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，包括層疊的第一多層反射膜、氧化控制層、有源層和第二多層反射膜；激光器部分，該激光器部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第一柱體結(jié)構(gòu)，且其具有在第一多層反射膜頂表面上形成的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)；和電極部分，該電極部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第二柱體結(jié)構(gòu)，且其具有連接到經(jīng)由絕緣膜形成在第一多層反射膜上的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)的電極層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中第二柱體結(jié)構(gòu)包括多個(gè)柱體。
9.一種表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，包括激光器部分，該激光器部分設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上并具有通過選擇性地氧化含鋁半導(dǎo)體層的一部分而限定出的電流限制部分；和用于向激光器部分提供電流的電極部分，電極部分具有通過氧化含鋁半導(dǎo)體層的另一部分而限定出的氧化物區(qū)，電流限制部分與氧化物區(qū)分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中電極部分包括在氧化物區(qū)上設(shè)置的絕緣層和形成在絕緣層上的導(dǎo)電層，導(dǎo)電層提供電極表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中電極部分經(jīng)由凹槽與激光器部分隔開。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中導(dǎo)電層包括用于布線接合的電極焊盤。
13.一種表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，包括層疊的第一多層反射膜、氧化控制層、有源層和第二多層反射膜；激光器部分，該激光器部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第一柱體結(jié)構(gòu)，且其具有在第一多層反射膜頂表面上形成的第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)；第一電極部分，該電極部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第二柱體結(jié)構(gòu)，第一電極部分具有經(jīng)由絕緣膜設(shè)置在第一多層反射膜頂表面上并連接到第一導(dǎo)電類型接觸區(qū)的電極層；形成在第二多層反射膜側(cè)面上的第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)；和第二電極部分，該電極部分包括通過除去其周邊至少第一多層反射膜到氧化控制層的范圍而形成的第三柱體結(jié)構(gòu)，且其具有連接到經(jīng)由絕緣膜形成在第一多層反射膜頂表面上的第二導(dǎo)電類型接觸區(qū)的電極層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其中第一和第二柱體結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)包括多個(gè)柱體以便將電極層分割成多個(gè)部分。
15.一種制造表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的方法，包括步驟在襯底上形成多層結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)包括含鋁半導(dǎo)體層和第一和第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層；通過刻蝕多層結(jié)構(gòu)在襯底上形成第一和第二柱體結(jié)構(gòu)，使得含鋁半導(dǎo)體層的側(cè)表面被暴露；從其側(cè)表面氧化包含在第一和第二柱體結(jié)構(gòu)中的含鋁半導(dǎo)體層；在包括第一和第二柱體結(jié)構(gòu)的襯底上形成絕緣膜；從第一柱體結(jié)構(gòu)的頂表面上除去絕緣膜，以便第一柱體結(jié)構(gòu)中的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的一部分被暴露；淀積從第一柱體結(jié)構(gòu)中的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的暴露部分延伸至第二柱體結(jié)構(gòu)的頂部的金屬層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括將布線與第二柱體結(jié)構(gòu)頂部上的金屬層接合的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括在第二柱體結(jié)構(gòu)頂部上的金屬層上設(shè)置金屬突起的步驟。
全文摘要
表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器包括襯底；具有設(shè)置在襯底上并在其頂表面上具有接觸區(qū)的第一柱體結(jié)構(gòu)的激光器部分；以及具有設(shè)置在襯底上的第二柱體結(jié)構(gòu)的電極部分。電極部分包括與接觸區(qū)電連接并從其中延伸的導(dǎo)電層。
文檔編號(hào)H01S5/183GK1453911SQ03119738
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者植木伸明, 乙間廣己, 村上朱實(shí), 坂本朗 申請(qǐng)人:富士施樂株式會(huì)社