JP2001168461A - 面発光型半導体レーザ及びレーザアレイ - Google Patents
面発光型半導体レーザ及びレーザアレイInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的簡単な構成でレーザ光の偏光を一定方
向に制御することができ、低しきい値電流、高出力を得
ることができる面発光型半導体レーザを提供する。ま
た、単一基板上に複数個並べて配置した各レーザ素子間
で偏光特性にばらつきの無いレーザアレイを提供する。 【解決手段】 半導体基板１０の主面に、活性層１４を
挟んで上下の反射ミラー層１２、１８が形成され、上下
の反射ミラー層１２、１８の少なくとも一方にその周縁
部が酸化された選択酸化層１６を備えた面発光型半導体
レーザにおいて、半導体基板１０の主面を、基準となる
結晶軸を含む面に対して傾斜させ、選択酸化層１６を、
主面と平行な面で切断したときの外周形状が少なくとも
特異点のないマクロ的に滑らかな形状の被酸化層を周縁
部から酸化して形成する。
向に制御することができ、低しきい値電流、高出力を得
ることができる面発光型半導体レーザを提供する。ま
た、単一基板上に複数個並べて配置した各レーザ素子間
で偏光特性にばらつきの無いレーザアレイを提供する。 【解決手段】 半導体基板１０の主面に、活性層１４を
挟んで上下の反射ミラー層１２、１８が形成され、上下
の反射ミラー層１２、１８の少なくとも一方にその周縁
部が酸化された選択酸化層１６を備えた面発光型半導体
レーザにおいて、半導体基板１０の主面を、基準となる
結晶軸を含む面に対して傾斜させ、選択酸化層１６を、
主面と平行な面で切断したときの外周形状が少なくとも
特異点のないマクロ的に滑らかな形状の被酸化層を周縁
部から酸化して形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型半導体レ
ーザ及びレーザアレイに関し、特に、光情報処理や光通
信、あるいは光を用いた画像形成装置の光源として利用
される偏光制御型の面発光型半導体レーザと、この面発
光型半導体レーザを複数個配列したレーザアレイに関す
る。
ーザ及びレーザアレイに関し、特に、光情報処理や光通
信、あるいは光を用いた画像形成装置の光源として利用
される偏光制御型の面発光型半導体レーザと、この面発
光型半導体レーザを複数個配列したレーザアレイに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザ応用技術においては、しばしば発
光スポットの円形化が要求されるが、面発光型半導体レ
ーザは、発光スポットの円形化が容易にできる、という
特徴を持ち、また、２次元集積が可能であることから、
利便性の高い光源として、通信分野を中心に注目を集め
ている。ところで、歪み量子井戸活性層を有するいわゆ
る歪み系の面発光型半導体レーザを除けば、面発光型レ
ーザは出射方向に対して垂直な平面内において発振しき
い値利得の異方性を持たないから、偏光はすべての方向
に対して等しい確率で向くことになる。即ち、レーザ素
子ごとに異なる偏光を有することになる。
光スポットの円形化が要求されるが、面発光型半導体レ
ーザは、発光スポットの円形化が容易にできる、という
特徴を持ち、また、２次元集積が可能であることから、
利便性の高い光源として、通信分野を中心に注目を集め
ている。ところで、歪み量子井戸活性層を有するいわゆ
る歪み系の面発光型半導体レーザを除けば、面発光型レ
ーザは出射方向に対して垂直な平面内において発振しき
い値利得の異方性を持たないから、偏光はすべての方向
に対して等しい確率で向くことになる。即ち、レーザ素
子ごとに異なる偏光を有することになる。
【０００３】レーザ素子によって偏光方向が異なると、
特殊なコーティングを施していないミラーや偏光ビーム
スプリッタといった偏波依存性のある光学素子を組合せ
て使用した場合、これらを通過した後の光線において、
光学的な特性変化が生じる。また、多数個のレーザ素子
を同一の光学系を用いて使用する場合、レーザ素子毎に
異なる偏光特性の影響で光量ばらつきが生ずるなど支障
をきたす。このため、従来よりレーザ素子の偏光を一方
向に安定化させる工夫がなされている。
特殊なコーティングを施していないミラーや偏光ビーム
スプリッタといった偏波依存性のある光学素子を組合せ
て使用した場合、これらを通過した後の光線において、
光学的な特性変化が生じる。また、多数個のレーザ素子
を同一の光学系を用いて使用する場合、レーザ素子毎に
異なる偏光特性の影響で光量ばらつきが生ずるなど支障
をきたす。このため、従来よりレーザ素子の偏光を一方
向に安定化させる工夫がなされている。
【０００４】これまでにも様々な偏光制御の方法が考え
られてきたが、完全な制御となると必ずしも成功してお
らず、現在もなお各方面での検討が進められている。
られてきたが、完全な制御となると必ずしも成功してお
らず、現在もなお各方面での検討が進められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年では、傾斜基板を
用いる偏光制御方法が有力視されている。
用いる偏光制御方法が有力視されている。
【０００６】ＩＥＥＥ フォトニクステクノロジーレタ
ーズ 第１０巻、６３３頁には、ガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）（３１１）Ｂ面を法線方向とする傾斜基板を用いた
インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）系の選択酸化
型面発光型レーザが記載されている。選択酸化によって
形成された光導波（活性）領域の径は６μｍ×３μｍの
矩形で、長軸方向は[−２３３]方向にあたり、偏光の方
向も[−２３３]方向である。この選択酸化型面発光型レ
ーザにおいては、このように極めて特殊な傾斜基板を使
用することで、偏光モード抑圧比３０ｄＢ以上の特性を
得ている。
ーズ 第１０巻、６３３頁には、ガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）（３１１）Ｂ面を法線方向とする傾斜基板を用いた
インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）系の選択酸化
型面発光型レーザが記載されている。選択酸化によって
形成された光導波（活性）領域の径は６μｍ×３μｍの
矩形で、長軸方向は[−２３３]方向にあたり、偏光の方
向も[−２３３]方向である。この選択酸化型面発光型レ
ーザにおいては、このように極めて特殊な傾斜基板を使
用することで、偏光モード抑圧比３０ｄＢ以上の特性を
得ている。
【０００７】この方法は偏光の制御には非常に有効な手
段であると思われるが、（３１１）Ｂ面を法線方向とす
るＧａＡｓ傾斜基板は特殊仕様であるため、（１００）
面を法線方向とする汎用基板に比べるとコストが割高で
ある。また、結晶成長に関しても、広く行われている
（１００）面上の成長とは条件が異なるため、再現性の
良い成長条件を見つけ、実用化するまでには多大のコス
トと時間とを要する。
段であると思われるが、（３１１）Ｂ面を法線方向とす
るＧａＡｓ傾斜基板は特殊仕様であるため、（１００）
面を法線方向とする汎用基板に比べるとコストが割高で
ある。また、結晶成長に関しても、広く行われている
（１００）面上の成長とは条件が異なるため、再現性の
良い成長条件を見つけ、実用化するまでには多大のコス
トと時間とを要する。
【０００８】また、アプライドフィジクスレターズ 第
７１巻、７４１頁には、（１１１）Ａ方向にわずか２°
傾斜させた（００１）基板（上述の（１００）基板とは
記方上の違いであり、結晶学的に言えば等価な結晶面方
位を表す）を用いて作製されたアルミニウムガリウム砒
素（ＡｌＧａＡｓ）系のプロトン注入型面発光型レーザ
が記載されている。このプロトン注入型面発光型レーザ
では、偏光モード抑圧比が最大で４００を超える特性を
得ている。ここで用いられている２°程度の傾斜の基板
は、低転位基板として広く使用されているため入手も容
易で、結晶成長条件も傾斜させていない基板を用いる場
合とほとんど変わらず、この方法は簡便な偏光制御手段
と言える。
７１巻、７４１頁には、（１１１）Ａ方向にわずか２°
傾斜させた（００１）基板（上述の（１００）基板とは
記方上の違いであり、結晶学的に言えば等価な結晶面方
位を表す）を用いて作製されたアルミニウムガリウム砒
素（ＡｌＧａＡｓ）系のプロトン注入型面発光型レーザ
が記載されている。このプロトン注入型面発光型レーザ
では、偏光モード抑圧比が最大で４００を超える特性を
得ている。ここで用いられている２°程度の傾斜の基板
は、低転位基板として広く使用されているため入手も容
易で、結晶成長条件も傾斜させていない基板を用いる場
合とほとんど変わらず、この方法は簡便な偏光制御手段
と言える。
【０００９】しかしながら、得られるレーザはプロトン
注入型面発光型レーザである。
注入型面発光型レーザである。
【００１０】プロトン注入型レーザはサーマルレンズ効
果と呼ばれる電流注入に伴う発熱を利用した素子である
ため、ある程度の時間、電流が注入され続けないと熱に
よる導波路形成がなされないからレーザ発振に至らず、
しきい値電流が数ミリアンペアと高い上に光応答特性が
悪いという、構造に起因する特性上の課題を有してい
る。このため、最近では、酸化領域を形成して電流狭窄
と光閉じ込めとを行い、低しきい値電流で高出力を得る
ことができる選択酸化型面発光型レーザが主流になりつ
つある。しかしながら、選択酸化型面発光型レーザで
は、酸化領域の形状が偏光特性に影響を与えることが知
られており、また、この偏光特性は製造プロセス履歴に
も大きく左右されるので、プロトン注入型面発光型レー
ザと同様の方法では、選択酸化型面発光型レーザの偏光
方向を充分に制御することができない。
果と呼ばれる電流注入に伴う発熱を利用した素子である
ため、ある程度の時間、電流が注入され続けないと熱に
よる導波路形成がなされないからレーザ発振に至らず、
しきい値電流が数ミリアンペアと高い上に光応答特性が
悪いという、構造に起因する特性上の課題を有してい
る。このため、最近では、酸化領域を形成して電流狭窄
と光閉じ込めとを行い、低しきい値電流で高出力を得る
ことができる選択酸化型面発光型レーザが主流になりつ
つある。しかしながら、選択酸化型面発光型レーザで
は、酸化領域の形状が偏光特性に影響を与えることが知
られており、また、この偏光特性は製造プロセス履歴に
も大きく左右されるので、プロトン注入型面発光型レー
ザと同様の方法では、選択酸化型面発光型レーザの偏光
方向を充分に制御することができない。
【００１１】また、上記文献に記載のプロトン注入型面
発光型レーザでは、偏光モード抑圧比が１００以上の値
を示すのは光出力値がピークを迎えるよりも手前の範囲
にとどまっており、さらに高出力で偏光制御が可能なこ
とが求められる。
発光型レーザでは、偏光モード抑圧比が１００以上の値
を示すのは光出力値がピークを迎えるよりも手前の範囲
にとどまっており、さらに高出力で偏光制御が可能なこ
とが求められる。
【００１２】また、レーザ素子を複数個配列して駆動す
るレーザアレイの場合には、各素子の偏光方向が揃うよ
うに制御されることが特に必要とされるが、測定された
偏光モード抑圧比は１素子についてのものにすぎず、ア
レイ化した場合にすべての素子で偏光方向にばらつきが
なく同じ特性が得られるという保証はない。
るレーザアレイの場合には、各素子の偏光方向が揃うよ
うに制御されることが特に必要とされるが、測定された
偏光モード抑圧比は１素子についてのものにすぎず、ア
レイ化した場合にすべての素子で偏光方向にばらつきが
なく同じ特性が得られるという保証はない。
【００１３】従って、本発明の第１の目的は、比較的簡
単な構成でレーザ光の偏光を一定方向に制御することが
でき、低しきい値電流、高出力を得ることができる面発
光型半導体レーザを提供することにある。また、本発明
の第２の目的は、単一基板上に複数個並べて配置した各
レーザ素子間で偏光特性にばらつきの無いレーザアレイ
を提供することにある。
単な構成でレーザ光の偏光を一定方向に制御することが
でき、低しきい値電流、高出力を得ることができる面発
光型半導体レーザを提供することにある。また、本発明
の第２の目的は、単一基板上に複数個並べて配置した各
レーザ素子間で偏光特性にばらつきの無いレーザアレイ
を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１に記載の面発光型半導体レーザは、
半導体基板の主面に、活性層を挟んで上下の反射膜が形
成され、該上下の反射膜の少なくとも一方に、その周縁
部が酸化された選択酸化層を備えた面発光型半導体レー
ザにおいて、前記半導体基板の主面は基準となる結晶軸
を含む面に対して傾斜しており、主面と平行な面で切断
したときの外周形状が少なくとも特異点のないマクロ的
に滑らかな形状の被酸化層を周縁部から酸化して、前記
選択酸化層を形成したことを特徴とする。
るために、請求項１に記載の面発光型半導体レーザは、
半導体基板の主面に、活性層を挟んで上下の反射膜が形
成され、該上下の反射膜の少なくとも一方に、その周縁
部が酸化された選択酸化層を備えた面発光型半導体レー
ザにおいて、前記半導体基板の主面は基準となる結晶軸
を含む面に対して傾斜しており、主面と平行な面で切断
したときの外周形状が少なくとも特異点のないマクロ的
に滑らかな形状の被酸化層を周縁部から酸化して、前記
選択酸化層を形成したことを特徴とする。
【００１５】請求項１の発明によれば、基準となる結晶
軸を含む面に対して傾斜した半導体基板を用いて、特異
点のないマクロ的に滑らかな外周形状を有する被酸化層
の周縁部から酸化を行い、その周縁部が選択的に酸化さ
れた選択酸化層を形成することで、被酸化層の外周形状
と略相似形の外周形状を有する非酸化領域が形成され、
光学モードの発振しきい値利得の異方性を誘起し、スイ
ッチング等起こすことなく偏光が一定方向に制御され
る。
軸を含む面に対して傾斜した半導体基板を用いて、特異
点のないマクロ的に滑らかな外周形状を有する被酸化層
の周縁部から酸化を行い、その周縁部が選択的に酸化さ
れた選択酸化層を形成することで、被酸化層の外周形状
と略相似形の外周形状を有する非酸化領域が形成され、
光学モードの発振しきい値利得の異方性を誘起し、スイ
ッチング等起こすことなく偏光が一定方向に制御され
る。
【００１６】また、酸化領域は殆ど電流を通さないた
め、半導体基板の主面に平行な面内において電流狭窄及
び光閉じ込めがなされる屈折率導波路が形成されるか
ら、横モードが安定で、かつしきい値電流の低い、良好
な特性の素子が得られる。
め、半導体基板の主面に平行な面内において電流狭窄及
び光閉じ込めがなされる屈折率導波路が形成されるか
ら、横モードが安定で、かつしきい値電流の低い、良好
な特性の素子が得られる。
【００１７】請求項２の発明は、請求項１に記載の面発
光型半導体レーザにおいて、前記基準となる結晶軸を含
む面は、結晶学的に（１００）面と等価な結晶面方位を
有することを特徴とする。
光型半導体レーザにおいて、前記基準となる結晶軸を含
む面は、結晶学的に（１００）面と等価な結晶面方位を
有することを特徴とする。
【００１８】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の面発光型半導体レーザにおいて、前記主面は、[１
００]方向を基準として[１１０]方向に対して−５°か
ら＋５°の範囲の角度傾斜させることを特徴とする。
載の面発光型半導体レーザにおいて、前記主面は、[１
００]方向を基準として[１１０]方向に対して−５°か
ら＋５°の範囲の角度傾斜させることを特徴とする。
【００１９】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、前記被
酸化層を主面と平行な面で切断したときの外周形状が、
円、楕円、及び長円のいずれかであり、請求項５の発明
では、請求項４の発明において外周形状が楕円または長
円である場合に、更にその長軸方向が［０１１］方向、
若しくは［０１−１］方向であることを特徴とする。
か１項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、前記被
酸化層を主面と平行な面で切断したときの外周形状が、
円、楕円、及び長円のいずれかであり、請求項５の発明
では、請求項４の発明において外周形状が楕円または長
円である場合に、更にその長軸方向が［０１１］方向、
若しくは［０１−１］方向であることを特徴とする。
【００２０】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれ
か１項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、前記選
択酸化層の非酸化領域は、０次基本モード発振が得られ
る範囲内の直径を有することを特徴とする。
か１項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、前記選
択酸化層の非酸化領域は、０次基本モード発振が得られ
る範囲内の直径を有することを特徴とする。
【００２１】請求項２から６の発明によれば、それぞれ
が光学モードの発振しきい値利得の異方性を引き出すた
めの最適条件となっているから、これらの相乗効果によ
り、さらに偏光の制御性が高まった面発光型半導体レー
ザを得ることができる。
が光学モードの発振しきい値利得の異方性を引き出すた
めの最適条件となっているから、これらの相乗効果によ
り、さらに偏光の制御性が高まった面発光型半導体レー
ザを得ることができる。
【００２２】請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれ
か１項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、発光部
上方に、前記基準となる結晶軸の半導体基板主面に降ろ
した射影に対して少なくとも−１０°から＋１０°の範
囲の角度をなす延伸方向で、上部配線を配置したことを
特徴とする。
か１項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、発光部
上方に、前記基準となる結晶軸の半導体基板主面に降ろ
した射影に対して少なくとも−１０°から＋１０°の範
囲の角度をなす延伸方向で、上部配線を配置したことを
特徴とする。
【００２３】請求項８の発明によれば、配線とその下部
に配置された材料間での熱膨張係数の違いにより、活性
領域に対して配線方向に沿った応力が印加されるから、
基板のオフ角度方向と配線の延伸方向とを略一致させる
ことで、発振しきい値利得の応力依存性に起因する異方
性が生じて、偏光が一定方向に制御された面発光型半導
体レーザを得ることができる。
に配置された材料間での熱膨張係数の違いにより、活性
領域に対して配線方向に沿った応力が印加されるから、
基板のオフ角度方向と配線の延伸方向とを略一致させる
ことで、発振しきい値利得の応力依存性に起因する異方
性が生じて、偏光が一定方向に制御された面発光型半導
体レーザを得ることができる。
【００２４】上記第２の目的を達成するために、請求項
８に記載のレーザアレイは、請求項１〜７のいずれか１
項に記載の面発光型半導体レーザを、単一基板上に複数
個並べて配置したことを特徴とする。
８に記載のレーザアレイは、請求項１〜７のいずれか１
項に記載の面発光型半導体レーザを、単一基板上に複数
個並べて配置したことを特徴とする。
【００２５】請求項８の発明によれば、各レーザ素子
が、同様に光学モードの発振しきい値利得の異方性が誘
起され、偏光が一定方向に制御されるため、各レーザ素
子間で偏光特性にばらつきの無いレーザアレイを得るこ
とができる。
が、同様に光学モードの発振しきい値利得の異方性が誘
起され、偏光が一定方向に制御されるため、各レーザ素
子間で偏光特性にばらつきの無いレーザアレイを得るこ
とができる。
【００２６】請求項９の発明は、請求項８に記載のレー
ザアレイにおいて、発光部上方に、前記基準となる結晶
軸の半導体基板主面に降ろした射影に対して少なくとも
−１０°から＋１０°の範囲の角度をなす延伸方向で、
上部配線を配置したことを特徴とする。
ザアレイにおいて、発光部上方に、前記基準となる結晶
軸の半導体基板主面に降ろした射影に対して少なくとも
−１０°から＋１０°の範囲の角度をなす延伸方向で、
上部配線を配置したことを特徴とする。
【００２７】請求項９の発明によれば、複数個の素子間
で方向性の一様な応力が活性層に印加されるから、素子
間でばらつきのない、偏光方向が揃った面発光型半導体
レーザアレイを得ることができる。
で方向性の一様な応力が活性層に印加されるから、素子
間でばらつきのない、偏光方向が揃った面発光型半導体
レーザアレイを得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図６を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、第１の実施形態の面発光型半導体レーザは、活性領
域１４及び選択酸化層１６が形成され、円柱状のポスト
部２４を備えた上面放出型の面発光型半導体レーザ素子
であり、本実施の形態の傾斜基板１０では、この結晶学
的な面方位が図２（ａ）に示す通り、[１００]方向から
（１１０）面の法線方向である[１１０]方向に略２°傾
斜している。なお、半導体ウエハの結晶方位を図２
（ｂ）に示したが、結晶面が（１００）であり、この面
の法線から仰角４５°で［０１０］方向に倒した方向が
[１１０]方向である。以下、詳細に説明する。
〜図６を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、第１の実施形態の面発光型半導体レーザは、活性領
域１４及び選択酸化層１６が形成され、円柱状のポスト
部２４を備えた上面放出型の面発光型半導体レーザ素子
であり、本実施の形態の傾斜基板１０では、この結晶学
的な面方位が図２（ａ）に示す通り、[１００]方向から
（１１０）面の法線方向である[１１０]方向に略２°傾
斜している。なお、半導体ウエハの結晶方位を図２
（ｂ）に示したが、結晶面が（１００）であり、この面
の法線から仰角４５°で［０１０］方向に倒した方向が
[１１０]方向である。以下、詳細に説明する。
【００２９】ｎ型ＧａＡｓ傾斜基板１０上には、詳細に
は図示しないがｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）をド
ーピングした厚さλ／（４ｎr ）（λ：発振波長、ｎr
：媒質の屈折率）のｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜と厚
さλ／（４ｎr ）のｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを交
互に４０．５周期積層してキャリア濃度２×１０18ｃｍ
-3を得たｎ型第１反射ミラー層１２が設けられている。
は図示しないがｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）をド
ーピングした厚さλ／（４ｎr ）（λ：発振波長、ｎr
：媒質の屈折率）のｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜と厚
さλ／（４ｎr ）のｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを交
互に４０．５周期積層してキャリア濃度２×１０18ｃｍ
-3を得たｎ型第１反射ミラー層１２が設けられている。
【００３０】ｎ型第１反射ミラー層１２の上面には、中
央部に４層の膜厚５ｎｍのアンドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7
Ａｓ障壁層と３層の膜厚８ｎｍのアンドープＡｌ0.11Ｇ
ａ0.89Ａｓ井戸層とが交互に積層された量子井戸活性層
（図示せず）を有するアンドープＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ
からなるスペーサ層１４が設けられている。
央部に４層の膜厚５ｎｍのアンドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7
Ａｓ障壁層と３層の膜厚８ｎｍのアンドープＡｌ0.11Ｇ
ａ0.89Ａｓ井戸層とが交互に積層された量子井戸活性層
（図示せず）を有するアンドープＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ
からなるスペーサ層１４が設けられている。
【００３１】この量子井戸活性層を含むスペーサ層１４
の膜厚はλ／ｎr の整数倍となるよう設定され、定在波
が保持される構造となっている。すなわち、面発光型半
導体レーザとして機能する際、光強度の最も強いいわゆ
る「腹」の部分が、スペーサ層１４の中央付近に配置さ
れた量子井戸活性層（図示せず）の領域と重なるよう設
計されている。
の膜厚はλ／ｎr の整数倍となるよう設定され、定在波
が保持される構造となっている。すなわち、面発光型半
導体レーザとして機能する際、光強度の最も強いいわゆ
る「腹」の部分が、スペーサ層１４の中央付近に配置さ
れた量子井戸活性層（図示せず）の領域と重なるよう設
計されている。
【００３２】スペーサ層１４の上面には、反射ミラー層
を構成するＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜やＡｌ0.3 Ｇａ0.7
Ａｓ膜よりもＡｌの組成比が高く、水蒸気雰囲気下での
熱処理によって酸化を受けやすいＡｌＡｓ層１６Ａが積
層され、後にＡｌＡｓ層１６Ａの周縁部が選択的に酸化
されて周縁部酸化領域１６Ｂとなっている。ここでは、
酸化されずに残ったＡｌＡｓ層１６Ａと周縁部酸化領域
１６Ｂとからなる層を選択酸化層１６と称する。
を構成するＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜やＡｌ0.3 Ｇａ0.7
Ａｓ膜よりもＡｌの組成比が高く、水蒸気雰囲気下での
熱処理によって酸化を受けやすいＡｌＡｓ層１６Ａが積
層され、後にＡｌＡｓ層１６Ａの周縁部が選択的に酸化
されて周縁部酸化領域１６Ｂとなっている。ここでは、
酸化されずに残ったＡｌＡｓ層１６Ａと周縁部酸化領域
１６Ｂとからなる層を選択酸化層１６と称する。
【００３３】ＡｌＡｓ層１６Ａの上面には、詳細には図
示しないが炭素（Ｃ）をドーピングした厚さλ／（４ｎ
r ）のｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜と厚さλ／（４ｎr
）のｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを交互に３０周期
積層して３×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度を得たｐ型第
２反射ミラー層１８と、Ｃをドーピングしてキャリア濃
度１×１０20ｃｍ-3を得た膜厚１０ｎｍのｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２０とが設けられている。このような層構
成を有する基板を加工して略円柱状のポスト部２４が形
成されている。
示しないが炭素（Ｃ）をドーピングした厚さλ／（４ｎ
r ）のｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜と厚さλ／（４ｎr
）のｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを交互に３０周期
積層して３×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度を得たｐ型第
２反射ミラー層１８と、Ｃをドーピングしてキャリア濃
度１×１０20ｃｍ-3を得た膜厚１０ｎｍのｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２０とが設けられている。このような層構
成を有する基板を加工して略円柱状のポスト部２４が形
成されている。
【００３４】ところで、ｐ型第２反射ミラー層１８は、
前述したｎ型第１反射ミラー層１２よりも周期数（層
数）が少なくなっており、 レーザに対する光学的な反射
率がｎ型第１反射ミラー層１２よりも小さくなるように
設計されている。この反射率差によって出射光がポスト
部２４上面から取り出されることになる。なお、図示は
していないが、ｐ型第２反射ミラー層１８を構成するｐ
型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ
膜との間にはその中間のＡｌ組成比を有する中間層が段
階的に設けられており、素子の直列抵抗を下げる働きを
している。
前述したｎ型第１反射ミラー層１２よりも周期数（層
数）が少なくなっており、 レーザに対する光学的な反射
率がｎ型第１反射ミラー層１２よりも小さくなるように
設計されている。この反射率差によって出射光がポスト
部２４上面から取り出されることになる。なお、図示は
していないが、ｐ型第２反射ミラー層１８を構成するｐ
型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ
膜との間にはその中間のＡｌ組成比を有する中間層が段
階的に設けられており、素子の直列抵抗を下げる働きを
している。
【００３５】以下、上記構成の面発光型半導体レーザの
製造工程を図３〜図５を参照して説明する。
製造工程を図３〜図５を参照して説明する。
【００３６】図３に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０
上に、ｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓ膜とを交互に積層して構成したｎ型第１反射ミ
ラー層１２と、中央部に量子井戸活性層（図示せず）を
有するアンドープＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓスペーサ層１４
と、Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜
よりもＡｌ組成を高く調整したＡｌＡｓ層１６Ａと、ｐ
型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ
膜とを中間層（図示せず）を介して交互に積層して構成
したｐ型第２反射ミラー層１８と、ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層２０とを、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶ
Ｄ）法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などの半導体
結晶成長技術を用いて順次積層形成する（積層工程）。
上に、ｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓ膜とを交互に積層して構成したｎ型第１反射ミ
ラー層１２と、中央部に量子井戸活性層（図示せず）を
有するアンドープＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓスペーサ層１４
と、Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜
よりもＡｌ組成を高く調整したＡｌＡｓ層１６Ａと、ｐ
型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ
膜とを中間層（図示せず）を介して交互に積層して構成
したｐ型第２反射ミラー層１８と、ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層２０とを、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶ
Ｄ）法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などの半導体
結晶成長技術を用いて順次積層形成する（積層工程）。
【００３７】上記の積層膜上の全面にシリコン系絶縁膜
２２を堆積した後、フォトリソグラフィ技術を使って直
径２０〜５０μｍの円形に加工する。次に図４に示すよ
うに、これをエッチングマスクとして反応性イオンエッ
チングを行い、ｎ型第１反射ミラー層１２が露出するま
でエッチングして円柱状のポスト部を形成する。
２２を堆積した後、フォトリソグラフィ技術を使って直
径２０〜５０μｍの円形に加工する。次に図４に示すよ
うに、これをエッチングマスクとして反応性イオンエッ
チングを行い、ｎ型第１反射ミラー層１２が露出するま
でエッチングして円柱状のポスト部を形成する。
【００３８】その後、水蒸気を充満させた石英管内で４
００℃に加熱し、１０分間の熱処理を行う。これによ
り、図５に示すように、円柱状のポスト部の側面に露出
したＡｌＡｓ層１６Ａが外周部から内部に向かって徐々
に酸化され、周縁部酸化領域１６Ｂが形成される。酸化
されずに内部に残った非酸化領域の径は円柱状のポスト
部の直径に応じて異なるが、本発明の発現に適するもの
は、典型的には３．５μｍ以下である。
００℃に加熱し、１０分間の熱処理を行う。これによ
り、図５に示すように、円柱状のポスト部の側面に露出
したＡｌＡｓ層１６Ａが外周部から内部に向かって徐々
に酸化され、周縁部酸化領域１６Ｂが形成される。酸化
されずに内部に残った非酸化領域の径は円柱状のポスト
部の直径に応じて異なるが、本発明の発現に適するもの
は、典型的には３．５μｍ以下である。
【００３９】その後、フォトリソグラフィ技術を使っ
て、ＧａＡｓ基板１０の表面側にはポスト部２４の上面
に、光を取り出すための開口部を有するｐ側電極を絶縁
保護膜を介して形成し、一方裏面側には全面にｎ側電極
を形成して、λ〜７８０ｎｍの発振波長を備えた面発光
型半導体レーザを得る。
て、ＧａＡｓ基板１０の表面側にはポスト部２４の上面
に、光を取り出すための開口部を有するｐ側電極を絶縁
保護膜を介して形成し、一方裏面側には全面にｎ側電極
を形成して、λ〜７８０ｎｍの発振波長を備えた面発光
型半導体レーザを得る。
【００４０】このような素子において得られた偏光Ｉ−
Ｌ特性を図６に示す。偏光Ｉ−Ｌ特性とは、偏光プリズ
ムを９０°変化させた場合の注入電流に対する光出力を
変化前後で比較したものである。左側が[０１−１]方向
への光出力であり、右側が[０１１]方向への光出力であ
る。比較のため、同様の工程により得られた角柱状のポ
スト部を有する素子において得られた偏光Ｉ−Ｌ特性も
示す。
Ｌ特性を図６に示す。偏光Ｉ−Ｌ特性とは、偏光プリズ
ムを９０°変化させた場合の注入電流に対する光出力を
変化前後で比較したものである。左側が[０１−１]方向
への光出力であり、右側が[０１１]方向への光出力であ
る。比較のため、同様の工程により得られた角柱状のポ
スト部を有する素子において得られた偏光Ｉ−Ｌ特性も
示す。
【００４１】図６から、円柱状のポスト部を有する
（ａ）の素子では、測定した１６個の素子すべての偏光
方向が[０１−１]方向（図２（ｂ）に示される半導体ウ
エハのオリフラ部の法線方向に相当）に制御されている
のに対して、角柱状のポスト部を有する（ｂ）の素子で
は、偏光方向が固定されておらず、また特定の電流値に
おいて偏光方向のスイッチングが生じており、偏光が十
分に制御されていないことがわかる。
（ａ）の素子では、測定した１６個の素子すべての偏光
方向が[０１−１]方向（図２（ｂ）に示される半導体ウ
エハのオリフラ部の法線方向に相当）に制御されている
のに対して、角柱状のポスト部を有する（ｂ）の素子で
は、偏光方向が固定されておらず、また特定の電流値に
おいて偏光方向のスイッチングが生じており、偏光が十
分に制御されていないことがわかる。
【００４２】以上説明した第１の実施形態においては、
半導体基板に関して[１００]から[１１０]方向に対して
略２°傾斜した基板を用いたが、これに限定されること
なく、例えば[１１０]方向とは[００１]方向を挟んで対
称な位置関係にある[１−１０]方向に略２°傾斜した基
板でも同様な効果が得られる。実験によれば、傾斜角度
０．５°付近から効果が現れ始め、効果は徐々に強まっ
ていくが、傾斜角度が５°を超えると結晶成長条件への
影響が無視できなくなるので、−５°〜５°の範囲が適
当である。また、第１の実施形態においては、円柱状の
ポスト部の外周形状がエッチングマスクとして用いたシ
リコン系絶縁膜２２の形状に対応して円柱状となってい
るが、これに限定されることなく、例えばエッチングマ
スクの形状を楕円形や長円形など、基板上方から俯瞰し
た際の周縁部の外周形状が曲線であり、少なくとも特異
点のないマクロ的に滑らかな形状とすることで同様の効
果を得ることができる。
半導体基板に関して[１００]から[１１０]方向に対して
略２°傾斜した基板を用いたが、これに限定されること
なく、例えば[１１０]方向とは[００１]方向を挟んで対
称な位置関係にある[１−１０]方向に略２°傾斜した基
板でも同様な効果が得られる。実験によれば、傾斜角度
０．５°付近から効果が現れ始め、効果は徐々に強まっ
ていくが、傾斜角度が５°を超えると結晶成長条件への
影響が無視できなくなるので、−５°〜５°の範囲が適
当である。また、第１の実施形態においては、円柱状の
ポスト部の外周形状がエッチングマスクとして用いたシ
リコン系絶縁膜２２の形状に対応して円柱状となってい
るが、これに限定されることなく、例えばエッチングマ
スクの形状を楕円形や長円形など、基板上方から俯瞰し
た際の周縁部の外周形状が曲線であり、少なくとも特異
点のないマクロ的に滑らかな形状とすることで同様の効
果を得ることができる。
【００４３】偏光をより安定化させるために、ポスト部
の外周形状を、利得の異方性が生じ易い長円形または楕
円形などの長軸と短軸とを有する形状とすることが好ま
しい。また、本発明者の実験によれば、長軸の方向を
［０１１］方向または［０１−１］方向とした場合には
ばらつきのない良好な偏光特性が得られたが、長軸の方
向をその中間方向に仕向けた場合にはばらつきが生じ
た。このため、長円形または楕円形などの長軸と短軸と
を有する形状とする場合には、その長軸の方向を［０１
１］方向または［０１−１］方向とすることが望まし
い。なお「柱状」とは、上面と下面の寸法が同じ物に限
らず、上面の方が下面よりも小さいまたは大きい寸法の
柱状も含む意味である。
の外周形状を、利得の異方性が生じ易い長円形または楕
円形などの長軸と短軸とを有する形状とすることが好ま
しい。また、本発明者の実験によれば、長軸の方向を
［０１１］方向または［０１−１］方向とした場合には
ばらつきのない良好な偏光特性が得られたが、長軸の方
向をその中間方向に仕向けた場合にはばらつきが生じ
た。このため、長円形または楕円形などの長軸と短軸と
を有する形状とする場合には、その長軸の方向を［０１
１］方向または［０１−１］方向とすることが望まし
い。なお「柱状」とは、上面と下面の寸法が同じ物に限
らず、上面の方が下面よりも小さいまたは大きい寸法の
柱状も含む意味である。
【００４４】また、第１の実施形態においては、円柱状
のポスト部の側面に露出したＡｌＡｓ層１６Ａを外周部
から内部に向かって徐々に酸化して周縁部酸化領域１６
Ｂを形成し、この時酸化されずに残った内部領域（非酸
化領域）の径を３．５μｍ以下としたが、これは全電流
注入領域において０次基本モード発振が得られる範囲内
の径とする場合の数値であり、実際には基板積層方向に
対する周縁酸化領域の活性層からの位置によってはこれ
以上の径であっても全電流注入領域において０次基本モ
ード発振が得られることがあり、その場合は径が３．５
μｍを超えてもよい。また、必ずしも全電流注入領域に
おいて０次基本モード発振が得られず、電流注入の増加
と共に高次モードが現れる場合でも、同様な偏光制御効
果は観測されており、典型的な選択酸化型レーザの場
合、非酸化領域の径が５μｍ以下であれば充分使用可能
である。 （第２の実施形態）第２の実施形態は、上述した第１の
実施形態と同様の面発光型半導体レーザ素子のポスト上
部に、特定方向へ延伸された金属配線を付加した例であ
る。
のポスト部の側面に露出したＡｌＡｓ層１６Ａを外周部
から内部に向かって徐々に酸化して周縁部酸化領域１６
Ｂを形成し、この時酸化されずに残った内部領域（非酸
化領域）の径を３．５μｍ以下としたが、これは全電流
注入領域において０次基本モード発振が得られる範囲内
の径とする場合の数値であり、実際には基板積層方向に
対する周縁酸化領域の活性層からの位置によってはこれ
以上の径であっても全電流注入領域において０次基本モ
ード発振が得られることがあり、その場合は径が３．５
μｍを超えてもよい。また、必ずしも全電流注入領域に
おいて０次基本モード発振が得られず、電流注入の増加
と共に高次モードが現れる場合でも、同様な偏光制御効
果は観測されており、典型的な選択酸化型レーザの場
合、非酸化領域の径が５μｍ以下であれば充分使用可能
である。 （第２の実施形態）第２の実施形態は、上述した第１の
実施形態と同様の面発光型半導体レーザ素子のポスト上
部に、特定方向へ延伸された金属配線を付加した例であ
る。
【００４５】ｎ型第１反射ミラー層１２と、スペーサ層
１４と、ＡｌＡｓ層１６Ａと、第２反射ミラー層１８
と、コンタクト層２０を備え、ＡｌＡｓ層１６Ａを外周
部から酸化して周縁部酸化領域１６Ｂを形成するところ
までは、第１の実施形態と同一であるから説明は省略す
る。
１４と、ＡｌＡｓ層１６Ａと、第２反射ミラー層１８
と、コンタクト層２０を備え、ＡｌＡｓ層１６Ａを外周
部から酸化して周縁部酸化領域１６Ｂを形成するところ
までは、第１の実施形態と同一であるから説明は省略す
る。
【００４６】ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に形成された選択
酸化型の面発光レーザ素子２６の上部電極２８を形成す
る際に、図７に示すように、基板のオフ角度方向と配線
の延伸方向とが一致するように配線を這わせる。ただし
光出力を上面から取り出すため、所定部位には光出射用
の窓部３０を設ける。
酸化型の面発光レーザ素子２６の上部電極２８を形成す
る際に、図７に示すように、基板のオフ角度方向と配線
の延伸方向とが一致するように配線を這わせる。ただし
光出力を上面から取り出すため、所定部位には光出射用
の窓部３０を設ける。
【００４７】このような状態において得られた偏光Ｉ−
Ｌ特性を図８に示す。比較のため、配線の延伸方向がこ
れと９０°異なる素子について得られた偏光Ｉ−Ｌ特性
も示す。図８から、基板のオフ角度方向と配線の延伸方
向とが一致した（ａ）の素子では偏光方向が完全に[０
１−１]方向に制御されていたのに対して、基板のオフ
角度方向と配線の延伸方向が直交している（ｂ）の素子
では特定の電流値において偏光方向のスイッチングが生
じており、偏光が制御されていないことがわかる。ここ
で言う「基板のオフ角度方向と配線の延伸方向の一致」
とは、図７に示す通り、基準となる結晶軸の（１００）
基板主面に降ろした射影の方向と配線の延伸方向とが基
板水平面内でなす角度θが、できる限り０°に近いこと
を意味している。少なくとも−１０°〜＋１０°の角度
範囲にあればこの条件に準ずる。 （第３の実施形態）第３の実施形態は、図９に示すよう
に、上述した第２の実施形態の面発光型半導体レーザ素
子２６を複数個周期的に並べてアレイ状とした例であ
る。ここでは上部電極２８が特定の列方向に共通であ
り、下部電極（図示しない）も共通の場合は特定列の同
時駆動、下部電極が個別に接続されている場合は独立駆
動を想定している。ただし、どちらの場合でも本発明の
目的である偏光方向の制御性に関して違いはない。
Ｌ特性を図８に示す。比較のため、配線の延伸方向がこ
れと９０°異なる素子について得られた偏光Ｉ−Ｌ特性
も示す。図８から、基板のオフ角度方向と配線の延伸方
向とが一致した（ａ）の素子では偏光方向が完全に[０
１−１]方向に制御されていたのに対して、基板のオフ
角度方向と配線の延伸方向が直交している（ｂ）の素子
では特定の電流値において偏光方向のスイッチングが生
じており、偏光が制御されていないことがわかる。ここ
で言う「基板のオフ角度方向と配線の延伸方向の一致」
とは、図７に示す通り、基準となる結晶軸の（１００）
基板主面に降ろした射影の方向と配線の延伸方向とが基
板水平面内でなす角度θが、できる限り０°に近いこと
を意味している。少なくとも−１０°〜＋１０°の角度
範囲にあればこの条件に準ずる。 （第３の実施形態）第３の実施形態は、図９に示すよう
に、上述した第２の実施形態の面発光型半導体レーザ素
子２６を複数個周期的に並べてアレイ状とした例であ
る。ここでは上部電極２８が特定の列方向に共通であ
り、下部電極（図示しない）も共通の場合は特定列の同
時駆動、下部電極が個別に接続されている場合は独立駆
動を想定している。ただし、どちらの場合でも本発明の
目的である偏光方向の制御性に関して違いはない。
【００４８】このようにして作製された約１００ビット
の発光部を有する独立駆動型面発光レーザアレイの偏光
Ｉ−Ｌ特性を図１０に示す。比較のため、配線の延伸方
向がこれと９０°異なる素子について得られた偏光Ｉ−
Ｌ特性も示す。これによると基板のオフ角度方向と配線
の延伸方向とが一致した（ａ）の素子では偏光方向が完
全に[０１−１]方向に制御されているのに対して、基板
のオフ角度方向と金属配線２８の延伸方向とが一致して
いない（ｂ）の素子では、偏光方向が固定されておら
ず、特定の電流値において偏光方向のスイッチングが生
じており、偏光が制御されていないことがわかる。
の発光部を有する独立駆動型面発光レーザアレイの偏光
Ｉ−Ｌ特性を図１０に示す。比較のため、配線の延伸方
向がこれと９０°異なる素子について得られた偏光Ｉ−
Ｌ特性も示す。これによると基板のオフ角度方向と配線
の延伸方向とが一致した（ａ）の素子では偏光方向が完
全に[０１−１]方向に制御されているのに対して、基板
のオフ角度方向と金属配線２８の延伸方向とが一致して
いない（ｂ）の素子では、偏光方向が固定されておら
ず、特定の電流値において偏光方向のスイッチングが生
じており、偏光が制御されていないことがわかる。
【００４９】以上説明した第１〜３の実施形態において
は、周縁部に酸化領域を形成するＡｌＡｓ層は、第１の
反射ミラー層と第２の反射ミラー層とを構成するＡｌ組
成比の異なる２種類の膜（Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とＡ
ｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜）よりもＡｌの組成を高く調整し
た組成としているが、前記２種類の膜のうち、Ａｌ組成
比の高い方（ここでは９０％のＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ
膜）と熱処理を行う際の酸化速度に差が生じれば良いこ
とから、周縁部に酸化領域を形成する層としては、Ａｌ
組成比（ｘ）が９５％以上、望ましくは９８％以上のＡ
ｌxＧａ1-xＡｓ層であればよい。
は、周縁部に酸化領域を形成するＡｌＡｓ層は、第１の
反射ミラー層と第２の反射ミラー層とを構成するＡｌ組
成比の異なる２種類の膜（Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とＡ
ｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜）よりもＡｌの組成を高く調整し
た組成としているが、前記２種類の膜のうち、Ａｌ組成
比の高い方（ここでは９０％のＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ
膜）と熱処理を行う際の酸化速度に差が生じれば良いこ
とから、周縁部に酸化領域を形成する層としては、Ａｌ
組成比（ｘ）が９５％以上、望ましくは９８％以上のＡ
ｌxＧａ1-xＡｓ層であればよい。
【００５０】なお、一般にｐ型層はｎ型層に比べバンド
不連続に起因して、素子抵抗が増大する懸念があるた
め、このことを考慮して上記第１および第２の実施形態
においては、対向して設けられる２つのミラー層のうち
層数の少ない光出射側の反射ミラー層の導電型をｐ型と
しているが、これに限定されることなく導電型を入替え
ることも可能である。
不連続に起因して、素子抵抗が増大する懸念があるた
め、このことを考慮して上記第１および第２の実施形態
においては、対向して設けられる２つのミラー層のうち
層数の少ない光出射側の反射ミラー層の導電型をｐ型と
しているが、これに限定されることなく導電型を入替え
ることも可能である。
【００５１】また、上記第１〜３の実施形態において
は、出射光をポスト部が形成された表面側から取り出す
構成としたが、ＧａＡｓ基板裏面から取り出す構成とす
ることもできる。この場合スペーサ層よりも下側に位置
する第１反射ミラー層１２の層数より、スペーサ層より
も上側に位置する第２反射ミラー層１８の層数の方を多
くして相対的な反射率を大きくするとよい。
は、出射光をポスト部が形成された表面側から取り出す
構成としたが、ＧａＡｓ基板裏面から取り出す構成とす
ることもできる。この場合スペーサ層よりも下側に位置
する第１反射ミラー層１２の層数より、スペーサ層より
も上側に位置する第２反射ミラー層１８の層数の方を多
くして相対的な反射率を大きくするとよい。
【００５２】なお、上記第１〜３の実施形態において
は、量子井戸活性層を構成する材料としてＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ系半導体を用いたが、これに限定されること
なく、例えば量子井戸活性層にＧａＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｌＰ系半導体を用いることも可能である。
は、量子井戸活性層を構成する材料としてＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ系半導体を用いたが、これに限定されること
なく、例えば量子井戸活性層にＧａＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｌＰ系半導体を用いることも可能である。
【００５３】また、周縁部の酸化領域を形成させるため
の選択酸化の加熱温度を４００℃としたが、これに限定
されることなく、最終的な電流通路の大きさが所望の値
となるよう制御できる条件であれば良い。温度を上げる
と酸化速度が増し、短時間で所望の酸化領域を形成する
ことができるが、４００℃前後が酸化距離を最も制御し
易く好ましい。
の選択酸化の加熱温度を４００℃としたが、これに限定
されることなく、最終的な電流通路の大きさが所望の値
となるよう制御できる条件であれば良い。温度を上げる
と酸化速度が増し、短時間で所望の酸化領域を形成する
ことができるが、４００℃前後が酸化距離を最も制御し
易く好ましい。
【００５４】さらに、上記第１および第２の実施形態に
おいては、選択酸化層の数を１つとしているが、これに
限定されることなく、２つ以上としても同様の効果を得
ることができる。
おいては、選択酸化層の数を１つとしているが、これに
限定されることなく、２つ以上としても同様の効果を得
ることができる。
【００５５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の面発光型半
導体レーザは、基準となる結晶軸を含む面に対して傾斜
した半導体基板を用いて、特異点のないマクロ的に滑ら
かな外周形状を有する被酸化層の周縁部から酸化を行
い、その周縁部が選択的に酸化された選択酸化層を形成
することで、光学モードの発振しきい値利得の異方性を
引き出し、偏光を一定方向に制御できるという効果を奏
する。
導体レーザは、基準となる結晶軸を含む面に対して傾斜
した半導体基板を用いて、特異点のないマクロ的に滑ら
かな外周形状を有する被酸化層の周縁部から酸化を行
い、その周縁部が選択的に酸化された選択酸化層を形成
することで、光学モードの発振しきい値利得の異方性を
引き出し、偏光を一定方向に制御できるという効果を奏
する。
【００５６】また、本発明のレーザアレイは、各レーザ
素子が、同様に光学モードの発振しきい値利得の異方性
を示し、偏光が一定方向に制御されるため、各レーザ素
子間で偏光特性にばらつきが無いという効果を奏する。
素子が、同様に光学モードの発振しきい値利得の異方性
を示し、偏光が一定方向に制御されるため、各レーザ素
子間で偏光特性にばらつきが無いという効果を奏する。
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の面発光型
半導体レーザにおける概略斜視図、（ｂ）はα−α'矢
視断面図である。
半導体レーザにおける概略斜視図、（ｂ）はα−α'矢
視断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の面発光型半導体レー
ザにおける半導体基板の結晶学的な面方位を表す説明図
である。
ザにおける半導体基板の結晶学的な面方位を表す説明図
である。
【図３】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザ
の製造方法における積層工程終了後の状態を示す概略図
である。
の製造方法における積層工程終了後の状態を示す概略図
である。
【図４】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザ
の製造方法におけるエッチング工程終了後の状態を示す
概略図である。
の製造方法におけるエッチング工程終了後の状態を示す
概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザ
の製造方法における酸化工程終了後の状態を示す概略図
である。
の製造方法における酸化工程終了後の状態を示す概略図
である。
【図６】（ａ）は、本発明の第１実施形態の面発光型半
導体レーザにおける直交する２方向に偏光分離して測定
したＩ−Ｌ特性図、（ｂ）は比較のため測定した角柱状
ポスト素子の特性である。
導体レーザにおける直交する２方向に偏光分離して測定
したＩ−Ｌ特性図、（ｂ）は比較のため測定した角柱状
ポスト素子の特性である。
【図７】本発明の第２実施形態の面発光型半導体レーザ
における上面図である。
における上面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第２実施形態の面発光型半
導体レーザにおける直交する２方向に偏光分離して測定
したＩ−Ｌ特性図、（ｂ）は比較のため測定した基板の
オフ角度方向と配線の延伸方向が直交した素子の特性で
ある。
導体レーザにおける直交する２方向に偏光分離して測定
したＩ−Ｌ特性図、（ｂ）は比較のため測定した基板の
オフ角度方向と配線の延伸方向が直交した素子の特性で
ある。
【図９】本発明の第２実施形態の面発光型半導体レーザ
アレイにおける上面図である。
アレイにおける上面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第２実施形態の面発光型
半導体レーザアレイにおける直交する２方向に偏光分離
して測定したＩ−Ｌ特性図、（ｂ）は比較のため測定し
た基板のオフ角度方向と配線の延伸方向が直交したアレ
イ素子の特性である。
半導体レーザアレイにおける直交する２方向に偏光分離
して測定したＩ−Ｌ特性図、（ｂ）は比較のため測定し
た基板のオフ角度方向と配線の延伸方向が直交したアレ
イ素子の特性である。
１０ 半導体基板 １２ 第１反射ミラー層 １４ 量子井戸活性層を含むスペーサ層 １６Ａ ＡｌＡｓ層 １６Ｂ 周縁部酸化領域 １８ 第２反射ミラー層 ２０ コンタクト層 ２２ シリコン絶縁膜 ２４ ポスト部 ２６ レーザ素子 ２８ 上部電極（若しくは金属配線） ３０ 光出射用の窓部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 朱実 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Ｆターム(参考） 5F073 AA74 AB02 AB17 BA01 BA09 CA05 CB02 DA05 DA25 DA31 EA22 EA24
Claims (9)
- 【請求項１】半導体基板の主面に、活性層を挟んで上下
の反射膜が形成され、該上下の反射膜の少なくとも一方
に、その周縁部が酸化された選択酸化層を備えた面発光
型半導体レーザにおいて、 前記半導体基板の主面は基準となる結晶軸を含む面に対
して傾斜しており、主面と平行な面で切断したときの外
周形状が少なくとも特異点のないマクロ的に滑らかな形
状の被酸化層を周縁部から酸化して、前記選択酸化層を
形成したことを特徴とする面発光型半導体レーザ。 - 【請求項２】前記基準となる結晶軸を含む面は、結晶学
的に（１００）面と等価な結晶面方位を有することを特
徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。 - 【請求項３】前記主面は、[１００]方向を基準として
[１１０]方向に対して−５°から＋５°の範囲の角度傾
斜させることを特徴とする請求項１または２に記載の面
発光型半導体レーザ。 - 【請求項４】前記被酸化層を主面と平行な面で切断した
ときの外周形状が、円、楕円、及び長円のいずれかであ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載
の面発光型半導体レーザ。 - 【請求項５】前記外周形状が楕円または長円であり、そ
の長軸方向が［０１１］方向、または［０１−１］方向
であることを特徴とする請求項４に記載の面発光型半導
体レーザー。 - 【請求項６】前記選択酸化層の非酸化領域は、０次基本
モード発振が得られる範囲内の直径を有することを特徴
とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の面発光型半
導体レーザ。 - 【請求項７】発光部上方に、前記基準となる結晶軸の半
導体基板主面に降ろした射影に対して少なくとも−１０
°から＋１０°の範囲の角度をなす延伸方向で、上部配
線を配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか
１項に記載の面発光型半導体レーザ。 - 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の面発
光型半導体レーザを、単一基板上に複数個並べて配置し
たことを特徴とするレーザアレイ。 - 【請求項９】発光部上方に、前記基準となる結晶軸の半
導体基板主面に降ろした射影に対して少なくとも−１０
°から＋１０°の範囲の角度をなす延伸方向で、上部配
線を配置したことを特徴とする請求項８に記載のレーザ
アレイ。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2000172300A JP4010095B2 (ja) | 1999-10-01 | 2000-06-08 | 面発光型半導体レーザ及びレーザアレイ |
| US09/655,061 US6483860B1 (en) | 1999-10-01 | 2000-09-05 | Surface emitting semiconductor laser with oxidized post structure |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28115499 | 1999-10-01 | ||
| JP11-281154 | 1999-10-01 | ||
| JP2000172300A JP4010095B2 (ja) | 1999-10-01 | 2000-06-08 | 面発光型半導体レーザ及びレーザアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001168461A true JP2001168461A (ja) | 2001-06-22 |
| JP4010095B2 JP4010095B2 (ja) | 2007-11-21 |
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ID=26554075
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|---|---|---|---|
| JP2000172300A Expired - Lifetime JP4010095B2 (ja) | 1999-10-01 | 2000-06-08 | 面発光型半導体レーザ及びレーザアレイ |
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