JP3206097B2 - Surface emitting semiconductor laser - Google Patents

Surface emitting semiconductor laser

Info

Publication number
JP3206097B2
JP3206097B2 JP10306592A JP10306592A JP3206097B2 JP 3206097 B2 JP3206097 B2 JP 3206097B2 JP 10306592 A JP10306592 A JP 10306592A JP 10306592 A JP10306592 A JP 10306592A JP 3206097 B2 JP3206097 B2 JP 3206097B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
photodiode
type
light
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP10306592A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05299779A (en
Inventor
克己 森
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP10306592A priority Critical patent/JP3206097B2/en
Publication of JPH05299779A publication Critical patent/JPH05299779A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3206097B2 publication Critical patent/JP3206097B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02257—Out-coupling of light using windows, e.g. specially adapted for back-reflecting light to a detector inside the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
    • H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板の垂直方向にレー
ザ光を発振する、面発光型の半導体レーザに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser which oscillates a laser beam in a direction perpendicular to a substrate.

【０００２】[0002]

【従来の技術】基板の垂直方向に共振器を持つ面発光型
の半導体レーザ（以下、「面発光半導体レーザ」と記
す）としては、例えば、第５０回応用物理学会学術講演
会の講演予稿集 第３分冊ｐ．９０９ ２９ａ−ＺＧ−
７（1989年９月２７日発行）に開示されたものが知られ
ている。2. Description of the Related Art As a surface emitting semiconductor laser having a resonator in a direction perpendicular to a substrate (hereinafter referred to as a "surface emitting semiconductor laser"), for example, the proceedings of the 50th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics Third volume p. 909 29a-ZG-
7 (issued September 27, 1989) is known.

【０００３】かかる面発光半導体レーザでは、埋め込み
層をｐ型ＡｌＧａＡｓ層およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層から
なるｐ−ｎ接合層で構成している。これは、ｐ型ＧａＡ
ｓ活性層以外の部分に電流が流れるのを防止するためで
ある。In such a surface emitting semiconductor laser, a buried layer is formed of a pn junction layer composed of a p-type AlGaAs layer and an n-type AlGaAs layer. This is the p-type GaAs
This is to prevent a current from flowing to portions other than the s active layer.

【０００４】これに対して、本願出願人は、かかる埋め
込み層を一層のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャ
ル層のみによって形成した面発光半導体レーザを、既に
提案している（特願平２−２４２０００号）。かかる面
発光半導体レーザは、埋め込み層の抵抗を大きくするこ
とができるので十分な電流狭窄が得られること、円柱状
領域との界面位置の整合が不要となること等の利点を有
している。On the other hand, the applicant of the present application has already proposed a surface emitting semiconductor laser in which such a buried layer is formed only by a single epitaxial layer of a II-VI compound semiconductor (Japanese Patent Application No. 2-242000). ). Such a surface emitting semiconductor laser has the advantages that the resistance of the buried layer can be increased, so that sufficient current confinement can be obtained, and that alignment of the interface with the columnar region is not required.

【０００５】この面発光半導体レーザは、図１１に示し
たように、先ず、 (402)ｎ型ＧａＡｓ基板に (403)ｎ型
ＧａＡｓバッファ層、 (404)分布反射型多層膜ミラー、
(405)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、 (406)ｐ型
ＧａＡｓ活性層、 (407)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッ
ド層および (408)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層
を順次成長させ、その後、 (407)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層および (408)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコン
タクト層を円柱状の領域を残して垂直にエッチングし、
さらに、この円柱状領域の周囲に (409)ＺｎＳ0.06Ｓｅ
0.94を形成して埋め込み、しかる後に、 (408)ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層の上面の、円柱径よりもや
や小さい領域に (411)誘電体多層膜ミラーを蒸着し、最
後に (410)ｐ型オーミック電極、 (401)ｎ型オーミック
電極を形成することにより構成されている。As shown in FIG. 11, this surface emitting semiconductor laser first comprises (403) an n-type GaAs buffer layer on a (402) n-type GaAs substrate, (404) a distributed reflection type multilayer mirror,
(405) n-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer, (406) p-type GaAs active layer, (407) p-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer, and (408) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer. After that, (407) p-type Al 0.4 Ga 0.6 A
The s cladding layer and the (408) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer are vertically etched leaving a cylindrical area,
Further, (409) ZnS 0.06 Se is formed around the columnar region.
0.94 is formed and embedded, and then (408) p-type Al
On the upper surface of the 0.1 Ga 0.9 As contact layer, a (411) dielectric multilayer mirror is vapor-deposited in a region slightly smaller than the cylindrical diameter, and finally a (410) p-type ohmic electrode and a (401) n-type ohmic electrode are formed. It is constituted by.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】かかる面発光半導体レ
ーザにおいて、光出力の制御を図るためには、半導体レ
ーザの出力光強度を検出し、駆動電流を制御するオート
パワーコントロール（以下ＡＰＣと記す。）回路を構成
することが望ましい。従来の方法では、半導体レーザを
有するチップとフォトダイオードを有するチップは異な
っており、この２つのチップを１つのパッケージに実装
し、半導体レーザの出力光の戻り光や出力光の一部をフ
ォトダイオードで検出してＡＰＣ回路を構成していた。In such a surface emitting semiconductor laser, in order to control the light output, an automatic power control (hereinafter, referred to as APC) for detecting the output light intensity of the semiconductor laser and controlling the driving current. It is desirable to configure a circuit. In the conventional method, the chip having the semiconductor laser is different from the chip having the photodiode. The two chips are mounted in one package, and the return light of the output light of the semiconductor laser and a part of the output light are converted to the photodiode. And the APC circuit was configured.

【０００７】面発光半導体レーザは、図１１に示す様に
基板に垂直な１方向のみにレーザ光を出射する。従っ
て、従来の端面出射型半導体レーザのように２方向にレ
ーザ光を出射して、１方を必要とするレーザ光として使
用し、他方のレーザ光をモニタ用に使用するといった方
法を使用することができない。従って、面発光半導体レ
ーザでは、レーザチップとは別に実装するフォトダイオ
ードで、レーザ出射光の一部を取り出して出力を検出し
ている。A surface emitting semiconductor laser emits laser light only in one direction perpendicular to the substrate, as shown in FIG. Therefore, a method in which laser light is emitted in two directions as in a conventional edge-emitting type semiconductor laser, one of which is used as a required laser light, and the other is used for monitoring is used. Can not. Therefore, in the surface emitting semiconductor laser, a part of the laser emission light is extracted by a photodiode mounted separately from the laser chip, and the output is detected.

【０００８】しかしながら、本発明者の検討によれば、
前記のような方法を用いると、以下のような課題を生じ
る。However, according to the study of the present inventors,
When the above-described method is used, the following problems occur.

【０００９】面発光半導体レーザを構成する半導体チ
ップと光量モニタ用フォトダイオードを構成する半導体
チップは、別々に１つのパッケージに実装しなければな
らない。従って、実装工程の歩留まりや個々の精度調
整、特性チェックなどが全体の歩留まりや特性を悪化さ
せ、製造コストが増加する。The semiconductor chip constituting the surface emitting semiconductor laser and the semiconductor chip constituting the photodiode for monitoring the amount of light must be separately mounted in one package. Therefore, the yield in the mounting process, individual accuracy adjustment, characteristic check, and the like deteriorate the overall yield and characteristics, and the manufacturing cost increases.

【００１０】面発光半導体レーザチップとフォトダイ
オードチップを別々に実装して、１素子を構成するた
め、１素子を小さくする事ができない。また、面発光半
導体レーザの特徴である自由な２次元配列が可能といっ
た特徴が、フォトダイオードを別に実装しなければなら
ない事から大きく制約を受けることになる。Since the surface emitting semiconductor laser chip and the photodiode chip are mounted separately to constitute one element, it is not possible to reduce the size of one element. In addition, the feature that a free two-dimensional array, which is a feature of the surface emitting semiconductor laser, is possible is greatly restricted because a photodiode must be separately mounted.

【００１１】本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、簡便な製造方法で、信頼
性が高く、且つ、特性が良く、高歩留まりな、面発光半
導体レーザの特徴を損なわない、出力光を検出する構造
を有する半導体レーザを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a simple manufacturing method, high reliability, good characteristics, and high yield. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser having a structure for detecting output light, which does not impair the characteristics.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、 半導体基板に垂直な方向に光を出射するように発
光部を備え該半導体基板の垂直な方向に形成された共振
器構造を有し、該共振器を形成する半導体層の少なくと
も一層が柱状に形成されている面発光型の半導体レーザ
において、前記半導体基板と同一基板上に前記面発光型
の半導体レーザの出力光を検出するフォトダイオードを
有し、前記フォトダイオードの表面の一部に電極が設け
られ、該フォトダイオードの表面の電極が設けられた以
外の部分の表面には誘電体層が形成されており、前記共
振器構造部分と、前記フォトダイオードとの間が分離溝
で分離されていることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION A semiconductor laser according to the present invention includes a light emitting portion for emitting light in a direction perpendicular to a semiconductor substrate, and has a resonator structure formed in a direction perpendicular to the semiconductor substrate. A surface emitting semiconductor laser in which at least one semiconductor layer forming the resonator is formed in a columnar shape, a photodiode for detecting output light of the surface emitting semiconductor laser on the same substrate as the semiconductor substrate An electrode is provided on a part of the surface of the photodiode, and a dielectric layer is formed on a surface of a portion other than the electrode on the surface of the photodiode, wherein the resonator structure portion is provided. And the photodiode are separated by a separation groove.

【００１３】前記半導体レーザにおいて、好ましくは、
前記柱状の半導体層の周囲、及び前記フォトダイオード
の周囲は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層
で埋め込まれていることを特徴とする。In the semiconductor laser, preferably,
The periphery of the columnar semiconductor layer and the periphery of the photodiode are buried with a II-VI group compound semiconductor epitaxial layer.

【００１４】前記半導体レーザにおいて、前記フォトダ
イオードの表面の電極が設けられた以外の部分の表面に
は誘電体層が形成されていることを特徴とするが、より
好ましくは当該誘電体層を、発振波長での反射率を１０
％以下とするような層とする。In the above-mentioned semiconductor laser, a dielectric layer is formed on the surface of the portion other than the electrode provided on the surface of the photodiode, and more preferably, the dielectric layer is formed by: Reflectance at oscillation wavelength of 10
% Or less.

【００１５】[0015]

【作用】上述の構成によれば、面発光半導体レーザとフ
ォトダイオードを同一基板上に作製することにより、面
発光半導体レーザの出力光の反射光、例えば面発光型半
導体レーザパッケージの出射窓のガラスの内側で反射さ
れる光、をフォトダイオード表面の誘電体層が設けられ
た部分からフォトダイオード内部に導入でき、光量を検
出することが可能となり、また、共振器構造の発光部と
フォトダイオードからなる検出部の間を分離溝で分離す
ることにより、発光部からの基板水平方向への漏れ光が
検出部に達することがなくなり、面発光半導体レーザの
出力レーザ光を直接測定、制御することが可能となる。According to the above structure, the surface emitting semiconductor laser and the photodiode are manufactured on the same substrate, so that the reflected light of the output light of the surface emitting semiconductor laser, for example, the glass of the emission window of the surface emitting semiconductor laser package. The light reflected inside the photodiode can be introduced into the photodiode from the portion of the photodiode surface where the dielectric layer is provided, and the amount of light can be detected. By separating the detection sections with the separation grooves, light leaking from the light emitting section in the horizontal direction of the substrate does not reach the detection section, and the output laser light of the surface emitting semiconductor laser can be directly measured and controlled. It becomes possible.

【００１６】また、フォトダイオードは特別な構造を必
要としなく、面発光半導体レーザの共振器と同一な構造
を持つ素子を逆バイアス駆動することにより、半導体レ
ーザ構造がそのままフォトダイオード構造として使用で
きる。従って、フォトダイオード作製のために特別なプ
ロセスなどを必要とせず、同一基板上に、面発光レーザ
を高密度に、歩留まり高く作製可能となる。Further, the photodiode does not require a special structure, and the semiconductor laser structure can be used as a photodiode structure by driving a device having the same structure as the resonator of the surface emitting semiconductor laser in reverse bias. Therefore, a special process or the like is not required for manufacturing a photodiode, and a surface-emitting laser can be manufactured with high density and high yield on the same substrate.

【００１７】前記半導体レーザにおいて、好ましくは、
前記柱状の半導体層の周囲、及び前記フォトダイオード
の周囲は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層
で埋め込まれている構造とすることにより、高抵抗の埋
め込み層への電流のもれが生じず、簡易な構造で面発光
半導体レーザ（垂直共振器構造部分）とフォトダイオー
ド部分との電気的素子分離が可能となる。In the semiconductor laser, preferably,
The periphery of the columnar semiconductor layer and the periphery of the photodiode are buried with a II-VI group compound semiconductor epitaxial layer, so that leakage of current to the high-resistance buried layer does not occur, With a simple structure, it is possible to electrically separate a surface emitting semiconductor laser (vertical resonator structure portion) from a photodiode portion.

【００１８】前記半導体レーザにおいて、前記フォトダ
イオードの表面の電極が設けられた以外の部分の表面に
誘電体層を形成することで、より好ましくは当該誘電体
層を、発振波長での反射率を１０％以下とするような層
とすることで、検出感度を向上させることができる。In the semiconductor laser, a dielectric layer is preferably formed on a surface of the photodiode other than the portion where the electrode is provided, so that the dielectric layer more preferably has a reflectance at an oscillation wavelength. By setting the layer to 10% or less, the detection sensitivity can be improved.

【００１９】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００２０】（参考例） 図１は参考例としての半導体レーザ(100)の発光部及び
検出部断面を示す斜視図であり、また、図２（ａ）〜
（ｆ）は当該実施例における半導体レーザの製造工程を
示す断面図である。(Reference Example) FIG. 1 is a perspective view showing a cross section of a light emitting portion and a detection portion of a semiconductor laser (100) as a reference example, and FIGS.
(F) is a sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor laser in the example.

【００２１】以下、本参考例に係わる半導体レーザ(10
0)の構成および製造工程について、図２（ａ）〜（ｆ）
にしたがって説明する。Hereinafter, the semiconductor laser (10
FIG. 2A to FIG.
It is explained according to.

【００２２】まず、 (102)ｎ型ＧａＡｓ基板上に、
(103)ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型
Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層から
なり波長８７０ｎｍ付近の光に対し９８％以上の反射率
を持つ３０ペアの (104)分布反射型多層膜ミラーを形成
する。続いて、 (105)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド
層、 (106)ｐ型ＧａＡｓ活性層、 (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇ
ａ0.6Ａｓクラッド層、 (108)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ
コンタクト層を、順次、ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル
成長させる（図２（ａ））。このとき、本実施例では、
成長温度を７００℃とし、成長圧力を１５０Ｔｏｒｒと
し、ＩＩＩ族原料としてはＴＭＧａ（トリメチルガリウ
ム）およびＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）の有機
金属を、Ｖ族原料としてはＡｓＨ3 を、ｎ型ドーパント
としてはＨ2 Ｓｅを、ｐ型ドーパントとしてはＤＥＺｎ
（ジエチルジンク）を、それぞれ用いる。First, on a (102) n-type GaAs substrate,
(103) An n-type GaAs buffer layer is formed, and further, an n-type Al 0.7 Ga 0.3 As layer and an n-type Al 0.1 Ga 0.9 As layer, and 30 pairs having a reflectance of 98% or more with respect to light near a wavelength of 870 nm (104) A distributed reflection type multilayer mirror is formed. Subsequently, (105) n-type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer, (106) p-type GaAs active layer, (107) p-type Al 0.4 G
a 0.6 As clad layer, (108) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As
The contact layers are sequentially grown epitaxially by MOCVD (FIG. 2A). At this time, in this embodiment,
The growth temperature was set to 700 ° C., the growth pressure was set to 150 Torr, organic metals of TMGa (trimethylgallium) and TMAl (trimethylaluminum) were used as Group III materials, AsH 3 was used as Group V materials, and H 2 was used as an n-type dopant. Se and DEZn as a p-type dopant
(Diethyl zinc) is used.

【００２３】その後、熱ＣＶＤ法によって、表面に
(112)ＳｉＯ2 層を形成し、さらに、反応性イオンビー
ムエッチング法（以下、「ＲＩＢＥ法」と記す）によ
り、 (113)レジストで覆われた柱状の発光部及び柱状の
検出部を残して、 (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッ
ド層の途中まで、エッチングを行う（図２（ｂ））。こ
の際、本実施例では、エッチングガスとしては塩素とア
ルゴンの混合ガスを用いることとし、ガス圧を１×１０
-3Ｔｏｒｒとし、引出し電圧を４００Ｖとする。ここ
で、 (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の途中ま
でしかエッチングしないのは、活性層の水平方向の注入
キャリアと光を閉じ込めるための構造を、リブ導波路型
の屈折率導波構造とするためである。Thereafter, the surface is formed by thermal CVD.
(112) An SiO 2 layer is formed, and further, by a reactive ion beam etching method (hereinafter referred to as “RIBE method”), (113) a columnar light emitting portion and a columnar detecting portion covered with a resist are left. (107) Etching is performed halfway through the p-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer (FIG. 2B). At this time, in this embodiment, a mixed gas of chlorine and argon is used as the etching gas, and the gas pressure is set to 1 × 10
-3 Torr, and the extraction voltage is 400 V. Here, the reason why the etching is performed only in the middle of the (107) p-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer is that the structure for confining the injected carriers and light in the horizontal direction of the active layer is a rib waveguide type refractive index waveguide. This is because of the structure.

【００２４】次に、この (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず、 (113)レジストを取り除き、
次に、ＭＢＥ法或はＭＯＣＶＤ法などにより、 (109)Ｚ
ｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め込み成長させる（図２
（ｃ））。Next, the (107) p-type Al 0.4 Ga 0.6 A
A buried layer is formed on the s-cladding layer. For this purpose, in this embodiment, first, (113) the resist is removed,
Next, the (109) Z
The nS 0.06 Se 0.94 layer is buried and grown (FIG. 2)
(C)).

【００２５】次に、 (112)ＳｉＯ2 層を除去し、続い
て、(108)コンタクト層の表面に４ペアの (111)ＳｉＯ2
／α−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着によ
り形成し、反応性イオンエッチング法（以下、「ＲＩＥ
法」と記す）を用いたドライエッチングで、発光部の径
よりやや小さい領域を残して取り去る（図２（ｄ））。
この誘電体多層膜ミラーの、波長８７０ｎｍでの反射率
は、９４％である。Next, the (112) SiO 2 layer is removed, and subsequently, four pairs of (111) SiO 2 are formed on the surface of the (108) contact layer.
/ Α-Si dielectric multilayer mirror is formed by electron beam evaporation, and reactive ion etching (hereinafter referred to as “RIE”).
Method), and is removed while leaving a region slightly smaller than the diameter of the light emitting portion (FIG. 2D).
The reflectivity of this dielectric multilayer mirror at a wavelength of 870 nm is 94%.

【００２６】さらに、 (120)発光部と (121)検出部を
分離する (122)分離溝を形成するために、再び (113)レ
ジストをマスクにして、ＲＩＢＥ法を用いて (107)ｐ型
Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の途中までエッチングを
行なう（図２（ｅ））。Further, (120) a light emitting section is separated from a (121) detecting section. (122) In order to form a separation groove, (113) a resist is again used as a mask and (107) a p-type Etching is performed halfway through the Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer (FIG. 2E).

【００２７】しかる後に、発光部における (111)誘電
体多層膜ミラー以外の表面と検出部を形成する表面の一
部に (110)ｐ型オーミック電極を蒸着する。その際、発
光部に接する電極と検出部に接する電極は独立に電流を
供給できるように分離しておく。ここで検出部の表面の
一部のみに電極を形成し、検出部の表面を露出したまま
にしておくのは、発光部から出射されたレーザ光の反射
光を表面側から検出部内部に取り込むためである。さら
に (102)ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ基板側に (101)ｎ型オ
ーミック電極を蒸着する（図２（ｆ））。そして、最後
に、Ｎ2雰囲気中で、４００℃のアロイングを行う。Thereafter, a (110) p-type ohmic electrode is deposited on the surface of the light emitting portion other than the (111) dielectric multilayer mirror and a part of the surface forming the detecting portion. At that time, the electrode in contact with the light emitting unit and the electrode in contact with the detection unit are separated so that current can be supplied independently. The reason why the electrodes are formed only on a part of the surface of the detection unit and the surface of the detection unit is left exposed is that the reflected light of the laser light emitted from the light emitting unit is taken into the detection unit from the surface side. That's why. Further, a (101) n-type ohmic electrode is deposited on the (102) n-type Al 0.1 Ga 0.9 As substrate side (FIG. 2 (f)). Finally, alloying at 400 ° C. is performed in an N 2 atmosphere.

【００２８】以上の工程により、図１に示したような、
リブ導波路構造の (120)発光部と発光部と同一の構造を
持った (121)検出部を有する (100)面発光半導体レーザ
を得ることができる。By the above steps, as shown in FIG.
It is possible to obtain a (100) surface emitting semiconductor laser having a rib waveguide structure, (120) a light emitting portion, and (121) a detector having the same structure as the light emitting portion.

【００２９】図３は、本発明におけるの面発光半導体レ
ーザをパッケージに実装した際の一例を示した概略図で
ある。(120)発光部から出射された (123)レーザ光の一
部は、(124)ガラスで反射され(121)検出部に導入され
る。FIG. 3 is a schematic view showing an example when the surface emitting semiconductor laser according to the present invention is mounted on a package. (120) Part of the (123) laser light emitted from the light emitting section is reflected by (124) glass and (121) is introduced into the detecting section.

【００３０】図４は、本参考例の面発光半導体レーザの
発光部に対する駆動電流と発振光出力の関係とその時検
出部に流れる電流の関係を示す図である。室温において
連続発振が達成され、しきい値電流も１ｍＡと極めて低
い値が得られた。また、検出部に流れる電流は、しきい
値電流以下ではほとんど測定されず、発光部からの横方
向の漏れ光の影響はない。しきい値電流以上ではレーザ
発振が開始されるので、パッケージの出射窓のガラスの
内側で反射されるレーザ光が検出部に入っていき、それ
にしたがって検出部に流れる電流も増加する。本参考例
では、光出力１ｍＷの時、検出部に流れる電流量は４０
μＡと検出可能な大きさであったが、検出部を構成する
ｐｎ接合に逆バイアスをかけることにより、検出感度を
向上することができた。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the driving current and the oscillation light output for the light emitting portion of the surface emitting semiconductor laser of this embodiment and the relationship between the current flowing to the detecting portion at that time. At room temperature, continuous oscillation was achieved, and the threshold current was as low as 1 mA. Further, the current flowing through the detection unit is hardly measured below the threshold current, and there is no influence of the lateral leakage light from the light emitting unit. When the current exceeds the threshold current, laser oscillation starts, so that the laser light reflected inside the glass of the exit window of the package enters the detection unit, and the current flowing to the detection unit increases accordingly. In the present reference example, when the optical output is 1 mW, the amount of current flowing to the detection unit is 40
Although it was a detectable size of μA, the detection sensitivity could be improved by applying a reverse bias to the pn junction constituting the detection section.

【００３１】（実施例１） 図５は本発明の第１の実施例における半導体レーザ(20
0)の発光部及び検出部の断面を示す斜視図であり、ま
た、図６（ａ）〜（ｆ）は当該実施例における半導体レ
ーザ(200)製造工程を示す断面図である。Embodiment 1 FIG. 5 shows a semiconductor laser (20) according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 6A is a perspective view showing a cross section of the light emitting section and the detecting section, and FIGS. 6A to 6F are cross sectional views showing manufacturing steps of the semiconductor laser (200) in this embodiment.

【００３２】本実施例の半導体レーザ (200)は、発光部
及び検出部とも (208)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタク
ト層から (205)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の一
部までを柱状に形成した点で、上述の実施例１と異な
る。In the semiconductor laser (200) of this embodiment, both the light-emitting portion and the detection portion cover from the (208) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer to the (205) n-type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer. It differs from the first embodiment in that it is formed in a columnar shape.

【００３３】以下、本実施例の構成および製造工程につ
いて、図６（ａ）〜（ｆ）にしたがって説明する。Hereinafter, the structure and manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【００３４】まず、 (202)ｎ型ＧａＡｓ基板上に、
(203)ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型
ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層からなり波長８
７０ｎｍ付近の光に対し９８％以上の反射率を持つ３０
ペアの (204)分布反射型多層膜ミラーを形成する。続い
て、 (205)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、 (206)
ｐ型ＧａＡｓ活性層、 (207)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓク
ラッド層、 (208)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層
を、順次、ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させる
（図６（ａ））。このとき、本実施例では、成長温度を
７００℃とし、成長圧力を１５０Ｔｏｒｒとし、ＩＩＩ
族原料としてはＴＭＧａ（トリメチルガリウム）および
ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を、Ｖ
族原料としてはＡｓＨ3 を、ｎ型ドーパントとしてはＨ
2 Ｓｅを、ｐ型ドーパントとしてはＤＥＺｎ（ジエチル
ジンク）を、それぞれ用いる。First, on a (202) n-type GaAs substrate,
(203) An n-type GaAs buffer layer is formed, and an n-type AlAs layer and an n-type Al 0.1 Ga 0.9 As layer are further formed.
30 that has a reflectance of 98% or more for light near 70 nm
A pair of (204) distributed reflection type multilayer mirrors is formed. Subsequently, (205) n-type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer, (206)
A p-type GaAs active layer, a (207) p-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer, and a (208) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer are sequentially epitaxially grown by MOCVD (FIG. 6A). At this time, in this embodiment, the growth temperature is set to 700 ° C., the growth pressure is set to 150 Torr,
Organic materials such as TMGa (trimethylgallium) and TMAl (trimethylaluminum) are
AsH 3 as a group material and H as an n-type dopant
2 Se is used, and DEZn (diethyl zinc) is used as a p-type dopant.

【００３５】その後、熱ＣＶＤ法によって、表面に
(212)ＳｉＯ2 層を形成し、さらに、ＲＩＢＥ法によ
り、 (213)レジストで覆われた柱状の発光部及び検出部
を残して、 (205)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の
途中まで、エッチングを行う（図６（ｂ））。この際、
本実施例では、エッチングガスとしては塩素とアルゴン
の混合ガスを用いることとし、ガス圧を１×１０-3Ｔｏ
ｒｒとし、引出し電圧を４００Ｖとする。Then, the surface is formed by thermal CVD.
(212) An SiO 2 layer is formed, and further, by a RIBE method, (213) An n-type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer is left (205) n-type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer leaving a light-emitting portion and a detection portion covered with a resist. Then, etching is performed (FIG. 6B). On this occasion,
In this embodiment, a mixed gas of chlorine and argon is used as the etching gas, and the gas pressure is set to 1 × 10 −3 To.
rr, and the extraction voltage is 400V.

【００３６】次に、このエッチング領域上に、埋め込
み層を形成する。このために、本実施例では、まず、
(213)レジストを取り除き、次に、ＭＢＥ法或はＭＯＣ
ＶＤ法などにより、 (209)ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め
込み成長させる（図６（ｃ））。Next, a buried layer is formed on the etched region. For this reason, in this embodiment, first,
(213) The resist is removed, and then the MBE method or MOC
A (209) ZnS 0.06 Se 0.94 layer is buried and grown by VD method or the like (FIG. 6C).

【００３７】さらに、 (212)ＳｉＯ2 層を除去し、続
いて、(208)コンタクト層の表面に４ペアの (211)Ｓｉ
Ｏ2 ／α−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着に
より形成し、ＲＩＥ法を用いたドライエッチングで、発
光部の径よりやや小さい領域を残して取り去る。この誘
電体多層膜ミラーの、波長８７０ｎｍでの反射率は、９
４％である。さらに、 (221)検出部の表面の一部に (21
5)ＳｉＯ2 誘電体層を電子ビーム蒸着で形成し、検出部
表面の反射率を波長８７０ｎｍで１０％以下になるよう
に膜厚を制御する（図６（ｄ））。Further, the (212) SiO 2 layer is removed, and subsequently, four pairs of (211) Si
An O 2 / α-Si dielectric multilayer mirror is formed by electron beam evaporation, and is removed by dry etching using RIE except for a region slightly smaller than the diameter of the light emitting portion. The reflectivity of this dielectric multilayer mirror at a wavelength of 870 nm is 9
4%. Furthermore, (221) (21)
5) An SiO 2 dielectric layer is formed by electron beam evaporation, and the film thickness is controlled so that the reflectance of the surface of the detecting portion is 10% or less at a wavelength of 870 nm (FIG. 6D).

【００３８】さらに、 (220)発光部と (221)検出部を
分離する (222)分離溝を形成するために、再び (213)レ
ジストをマスクにして、ＲＩＢＥ法を用いて (207)ｐ型
Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の途中までエッチングを
行なう（図６（ｅ））。Further, (220) a light emitting portion is separated from a (221) detection portion. (222) In order to form a separation groove, (213) a resist is again used as a mask, and (207) a p-type Etching is performed halfway through the Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer (FIG. 6E).

【００３９】しかる後に、 (211)誘電体多層膜ミラー
及び (215)ＳｉＯ2 誘電体層以外の表面に (210)ｐ型オ
ーミック電極を蒸着する。その際、発光部に接する電極
と検出部に接する電極は独立に電流を供給できるように
分離しておく。さらに (202)ｎ型ＧａＡｓ基板側に (20
1)ｎ型オーミック電極を蒸着する（図６（ｆ））。そし
て、最後に、Ｎ2 雰囲気中で、４００℃のアロイングを
行う。Thereafter, a (210) p-type ohmic electrode is deposited on the surface other than the (211) dielectric multilayer mirror and the (215) SiO 2 dielectric layer. At that time, the electrode in contact with the light emitting unit and the electrode in contact with the detection unit are separated so that current can be supplied independently. (202) On the n-type GaAs substrate side, (20
1) Deposit an n-type ohmic electrode (FIG. 6 (f)). Finally, alloying at 400 ° C. is performed in an N 2 atmosphere.

【００４０】以上の工程により、図５に示したような、
埋め込み構造の (220)発光部と発光部と同一の構造を持
った (221)検出部を有する (200)面発光半導体レーザを
得ることができる。By the above steps, as shown in FIG.
A (200) surface emitting semiconductor laser having an embedded structure (220) having a light emitting portion and a (221) detecting portion having the same structure as the light emitting portion can be obtained.

【００４１】このようにして作成した本実施例の (200)
面発光半導体レーザにおいても、上述した実施例１と同
様、しきい値電流が１ｍＡと極めて低く、また、検出部
に流れる電流により、レーザ光出力を制御可能な面発光
半導体レーザが得られた。The (200) of the present embodiment thus created
Also in the surface emitting semiconductor laser, a threshold current was as extremely low as 1 mA as in Example 1 described above, and a surface emitting semiconductor laser capable of controlling the laser light output by the current flowing through the detection unit was obtained.

【００４２】また、本実施例では、検出部表面に発振波
長での反射率を１０％以下にするように誘電体層を設け
ることにより、反射光を効率よく検出することが可能と
なり、検出部の感度を向上することができた。Further, in this embodiment, by providing a dielectric layer on the surface of the detecting section so that the reflectance at the oscillation wavelength is 10% or less, the reflected light can be detected efficiently, and the detecting section can be efficiently detected. The sensitivity of was improved.

【００４３】参考例に加えて実施例１では、埋め込み層
にＩＩ−ＶＩ属化合物半導体であるＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94
層を用いることにより、その高抵抗性から、単層で発光
部と検出部の電気的素子分離が可能となっている。In the first embodiment in addition to the reference example, the buried layer is made of ZnS0.06Se0.94 which is a II-VI group compound semiconductor.
By using the layer, the electrical resistance of the light emitting unit and the detecting unit can be separated by a single layer because of its high resistance.

【００４４】（実施例２） 図７は本発明の第２の実施例における半導体レーザ(30
0)の発光部及び検出部の断面を示す斜視図であり、図８
（ａ）〜（ｆ）及び図９（ａ）は当該実施例における半
導体レーザ(300)の製造工程を示す断面図である。Embodiment 2 FIG. 7 shows a semiconductor laser (30) according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing a cross section of the light emitting unit and the detecting unit of FIG.
(A) to (f) and FIG. 9A are cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor laser (300) in this embodiment.

【００４５】本実施例の半導体レーザ (300)は、 (307)
ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層を、互いにに分離溝
で分離された複数の柱状部で発光部を形成した点で、上
述の実施例１および実施例２と異なる。The semiconductor laser (300) of the present embodiment is obtained by using (307)
The present embodiment differs from the first and second embodiments in that a light emitting portion is formed of a plurality of columnar portions separated from each other by a separation groove in a p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer.

【００４６】以下、本実施例の構成および製造工程につ
いて図８（ａ）〜（ｆ）及び図９（ａ）にしたがって説
明する。Hereinafter, the structure and manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 8 (f) and FIG. 9 (a).

【００４７】まず、 (302)ｎ型ＧａＡｓ基板上に、
(303)ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型
Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層から
なり波長７８０ｎｍを中心に±３０ｎｍの光に対して９
８％以上の反射率を持つ２５ペアの (304)半導体多層膜
ミラーを形成する。続いて、 (305)ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層、 (306)ｐ型Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ活性
層、 (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層、 (308)
ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層を順次ＭＯＣＶ
Ｄ法でエピタキシャル成長させる（図８（ａ））。本実
施例では、このときの成長条件を、成長温度を７２０
℃、成長圧力１５０Ｔｏｒｒとするとともに、ＩＩＩ族
原料にはＴＭＧａ（トリメチルガリウム）およびＴＭＡ
ｌ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を、Ｖ族原料
にはＡｓＨ3 、ｎ型ドーパントにＨ2Ｓｅ 、ｐ型ドーパ
ントにＤＥＺｎ（ジエチルジンク）を、それぞれ用い
る。First, on a (302) n-type GaAs substrate,
(303) An n-type GaAs buffer layer is formed, and an n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer and an n-type Al 0.2 Ga 0.8 As layer are further formed.
25 pairs of (304) semiconductor multilayer mirrors having a reflectance of 8% or more are formed. Subsequently, (305) n-type Al 0.5 Ga 0.5
As clad layer, (306) p-type Al 0.13 Ga 0.87 As active layer, (307) p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer, (308)
P-type Al 0.15 Ga 0.85 As contact layer is sequentially MOCV
Epitaxial growth is performed by method D (FIG. 8A). In this embodiment, the growth condition at this time is set to a growth temperature of 720.
° C, a growth pressure of 150 Torr, and TMGa (trimethylgallium) and TMA
An organic metal of 1 (trimethylaluminum) is used, AsH 3 is used as a group V raw material, H 2 Se is used as an n-type dopant, and DEZn (diethyl zinc) is used as a p-type dopant.

【００４８】次に、表面に常圧熱ＣＶＤ法により (31
2)ＳｉＯ2 層を形成し、さらにその上にフォトレジスト
を塗布、フォトリソグラフィー工程を施し、必要なパタ
ーンを作製する。その際、レジストパターンの側面が基
板面に対して、垂直になるようなパターン作製条件で行
ない、作製後は、側面のだれの原因となる温度加熱を行
なわない。Next, the surface is subjected to atmospheric pressure thermal CVD (31).
2) An SiO 2 layer is formed, a photoresist is applied thereon, and a photolithography process is performed to form a required pattern. At that time, the resist pattern is formed under pattern forming conditions such that the side surface is perpendicular to the substrate surface. After the formation, the temperature heating which causes drooping of the side surface is not performed.

【００４９】その後、このパターンをマスクにして、
ＣＦ4 ガスをエッチングガスにした反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）を行い (312)ＳｉＯ2 層を除去する。そ
の際、間隔の大きい発光部と検出部の間にある (312)Ｓ
ｉＯ2 層は完全に除去し、間隔の狭い発光部を形成する
複数の柱状部の間の (312)ＳｉＯ2 層は残すようにエッ
チングを行なう。以上のようにして、必要なパターン形
状を持ちながら、さらに基板に対して垂直な側面を持っ
た (313)レジストと (312)ＳｉＯ2 層によるパターンが
作成できる（図８（ｂ））。Thereafter, using this pattern as a mask,
Reactive ion etching (RIE) using CF 4 gas as an etching gas is performed. (312) The SiO 2 layer is removed. At this time, the (312) S between the light emitting part and the detecting part with a large space
Etching is performed so that the iO 2 layer is completely removed and the (312) SiO 2 layer between a plurality of columnar portions forming a light emitting portion with a small interval is left. As described above, a pattern made of the (313) resist and the (312) SiO 2 layer having a required pattern shape and a side surface perpendicular to the substrate can be formed (FIG. 8B).

【００５０】続いて、この垂直な側面を持った (313)
レジストをマスクにして、ＲＩＢＥ法を用いて、柱状の
発光部及び検出部を残してエッチングを行なう。この
時、 (312)ＳｉＯ2 層の存在の差で、発光部を形成する
複数の柱状部の間は (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラ
ッド層の途中まで、また発光部と検出部の間は (305)ｎ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層の一部までエッチング
を行なう（図８（ｃ））。この際、本実施例では、エッ
チングガスには塩素とアルゴンの混合ガスを用い、ガス
圧力５×１０-4Ｔｏｒｒ、プラズマ引出し電圧４００
Ｖ、エッチング試料上でのイオン電流密度４００μＡ／
ｃｍ2 、試料温度を２０℃に保って行なうこととする。Subsequently, this vertical side was provided (313)
Using the resist as a mask, etching is performed using a RIBE method, leaving a light emitting portion and a detection portion in a columnar shape. At this time, due to the difference in the presence of the (312) SiO 2 layer, the gap between the plurality of columnar portions forming the light emitting portion is (307) halfway through the p-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer, and between the light emitting portion and the detecting portion. Between (305) n
Etching is performed to a part of the mold Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer (FIG. 8C). At this time, in this embodiment, a mixed gas of chlorine and argon is used as the etching gas, the gas pressure is 5 × 10 −4 Torr, and the plasma extraction voltage is 400.
V, ion current density 400 μA /
cm 2 , and the sample temperature is kept at 20 ° C.

【００５１】ここで、発光部を (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層の途中までしかエッチングしないの
は、活性層の水平方向の注入キャリアと光の閉じ込め
を、屈折率導波型のリブ導波路構造にして、活性層内の
光の一部を活性層水平方向に伝達できるようにするため
である。Here, the light emitting portion is made of (307) p-type Al 0.5 Ga
The reason why etching is performed only halfway through the 0.5 As clad layer is that the injection of carriers and light confined in the horizontal direction of the active layer is made a refractive index waveguide type rib waveguide structure, and a part of the light in the active layer is activated. This is to enable transmission in the layer horizontal direction.

【００５２】また、レジストとして垂直な側面を持った
(313)レジストを使用し、さらに、エッチング方法とし
てエッチング試料に対して垂直にイオンをビーム状に照
射してエッチングを行なうＲＩＢＥ法を用いることによ
り、近接した (320)発光部を、基板に垂直な分離溝で分
離させることができるとともに、面発光型半導体レーザ
の特性向上に必要な垂直光共振器を作製することが可能
となっている。次に、この (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず、 (313)レジストを取り除き、
次に、ＭＢＥ法あるいはＭＯＣＶＤ法などにより、 (30
9)ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め込み成長させる（図８
（ｄ））。The resist has vertical side surfaces.
(313) Using a resist, and further using an RIBE method of irradiating ions in a beam shape perpendicularly to the etching sample as an etching method, by using a RIBE method, (320) the light emitting portion close to the substrate, In addition to being able to be separated by a simple separation groove, it is possible to manufacture a vertical optical resonator necessary for improving the characteristics of a surface emitting semiconductor laser. Next, the (307) p-type Al 0.5 Ga 0.5
A buried layer is formed on the As clad layer. For this purpose, in this embodiment, first, (313) the resist is removed,
Next, by MBE or MOCVD, (30
9) ZnS 0.06 Se 0.94 layer is buried and grown (Fig. 8).
(D)).

【００５３】さらに、 (312)ＳｉＯ2 層とその上にで
きた多結晶状のＺｎＳＳｅを除去し、続いて、表面に４
ペアの (311)ＳｉＯ2 ／α−Ｓｉ誘電体多層膜反射鏡を
電子ビーム蒸着により形成し、ＲＩＥ法を用いたドライ
エッチングで、発光部の径よりやや小さい領域を残して
取り去る。誘電体多層膜ミラーの波長７８０ｎｍでの反
射率は９５％以上である。ここで、本実施例の (300)半
導体レーザではＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94で埋め込んだ分離溝
上にも (311)誘電体多層膜ミラーを作成することとした
ので、発光部に挟まれた領域にも垂直共振器構造が形成
され、したがって、 分離溝側にもれた光も有効にレー
ザ発振に寄与し、また、漏れた光を利用するので (320)
発光部の位相に同期した発光となる。Further, the (312) SiO 2 layer and the polycrystalline ZnSSe formed thereon are removed, and
A pair of (311) SiO2 / .alpha.-Si dielectric multilayer film reflecting mirrors is formed by electron beam evaporation, and is removed by dry etching using RIE except for a region slightly smaller than the diameter of the light emitting portion. The reflectance at a wavelength of 780 nm of the dielectric multilayer mirror is 95% or more. Here, in the (300) semiconductor laser of the present embodiment, since the (311) dielectric multilayer mirror was formed also on the separation groove buried with ZnS 0.06 Se 0.94 , it was perpendicular to the region sandwiched between the light emitting parts. Since a resonator structure is formed, the light leaking to the separation groove side also effectively contributes to laser oscillation, and the leaked light is used.
Light emission is synchronized with the phase of the light emitting unit.

【００５４】また、 (321)検出部の表面の一部に (315)
ＳｉＯ2 誘電体層を電子ビーム蒸着で形成し、検出部表
面の反射率を波長８７０ｎｍで１０％以下になるように
膜厚を制御する（図８（ｅ）） さらに、 (320)発光部と (321)検出部を分離する (32
2)分離溝を形成するために、再び (313)レジストをマス
クにして、ＲＩＢＥ法を用いて (307)ｐ型Ａｌ 0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層の途中までエッチングを行なう（図
８（ｆ））。Also, (321) a part of the surface of the detection unit
SiOTwo The dielectric layer is formed by electron beam evaporation,
So that the reflectance of the surface is 10% or less at a wavelength of 870 nm.
Control the film thickness (FIG. 8 (e)). Further, separate the (320) light emitting unit and (321) detecting unit (32)
2) Mask (313) resist again to form separation grooves
(307) p-type Al using the RIBE method 0.5Ga
0.5Etching is performed up to the middle of the As clad layer (Fig.
8 (f)).

【００５５】しかる後に、 (311)誘電体多層膜ミラー
及び (315)ＳｉＯ2 誘電体層以外の表面に (310)ｐ型オ
ーミック電極を蒸着する。その際、発光部に接する電極
と検出部に接する電極は独立に電流を供給できるように
分離しておく。さらに (302)ｎ型ＧａＡｓ基板側に (30
1)ｎ型オーミック電極を蒸着する（図９（ａ））。そし
て、最後に、Ｎ2 雰囲気中で、４００℃のアロイングを
行う。Thereafter, a (310) p-type ohmic electrode is deposited on the surface other than the (311) dielectric multilayer mirror and the (315) SiO 2 dielectric layer. At that time, the electrode in contact with the light emitting unit and the electrode in contact with the detection unit are separated so that current can be supplied independently. Further, the (302) n-type GaAs substrate side (30
1) An n-type ohmic electrode is deposited (FIG. 9A). Finally, alloying at 400 ° C. is performed in an N 2 atmosphere.

【００５６】以上のように工程により、図７及び図９
（ａ）に示す構造の、(320)発光部と、(321)検出部を持
った(300)面発光半導体レーザを得ることができる。As described above, the steps shown in FIGS.
A (300) surface emitting semiconductor laser having a (320) light emitting portion and a (321) detecting portion having the structure shown in (a) can be obtained.

【００５７】このようにして作成した本実施例の(300)
面発光半導体レーザにおいても、上述した参考例に加え
て実施例１と同様、発光部と同一の構造を持った検出部
によって、レーザ出力光を検出可能となり、また検出部
を構成するｐｎ接合に逆バイアスをかけることにより、
検出感度を向上することができた。(300) of the present embodiment thus created
Also in the surface-emitting semiconductor laser, the laser output light can be detected by the detection unit having the same structure as the light-emitting unit, as in the first embodiment, in addition to the above-described reference example. By applying a reverse bias,
The detection sensitivity could be improved.

【００５８】なお、上述の各実施例では、ＧａＡｌＡｓ
系面発光型半導体レーザについて説明したが、その他の
ＩＩＩ−Ｖ族系の面発光型半導体レーザにも好適に適用
でき、特に活性層はＡｌの組成を替えることで発振波長
を変更することもできる。In each of the above embodiments, GaAlAs
Although the system surface-emitting type semiconductor laser has been described, the present invention can also be suitably applied to other group III-V type surface-emitting type semiconductor lasers. In particular, the active layer can change the oscillation wavelength by changing the Al composition. .

【００５９】また、本発明の面発光型半導体レーザの応
用範囲は、プリンタ、複写機などの印刷装置のみなら
ず、ファクシミリ、ディスプレイ、通信機器にても全く
同様な効果を有することは言うまでもない。Further, it goes without saying that the surface emitting semiconductor laser of the present invention can be applied to not only printing apparatuses such as printers and copiers but also facsimile machines, displays and communication equipment.

【００６０】本実施例の面発光型半導体レーザを用いて
作製したオートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路の概
略図を図１０に示す。FIG. 10 is a schematic diagram of an auto power control (APC) circuit manufactured by using the surface emitting semiconductor laser of this embodiment.

【００６１】[0061]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、面発光半導体レーザを構成する半導体基板と同一
な半導体基板上にフォトダイオードを形成することによ
り、レーザ出力光を直接検出し、制御できるＡＰＣ回路
付面発光半導体レーザの作成が可能となった。As described above in detail, according to the present invention, the laser output light is directly detected by forming the photodiode on the same semiconductor substrate as the semiconductor substrate constituting the surface emitting semiconductor laser. Thus, a controllable surface emitting semiconductor laser with an APC circuit can be manufactured.

【００６２】また、フォトダイオードの構造を面発光半
導体レーザの構造と同一なものとすることにより、フォ
トダイオードを内蔵するための特別な製造工程を用意し
なくても良いので、信頼性が高く、高歩留まりな、面発
光半導体レーザが簡単に作成できるようになった。Further, by making the structure of the photodiode the same as that of the surface emitting semiconductor laser, it is not necessary to prepare a special manufacturing process for incorporating the photodiode, so that the reliability is high. A surface-emitting semiconductor laser with a high yield can be easily manufactured.

【００６３】また、柱状半導体層の周囲やフォトダイオ
ードとの間を高抵抗なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタ
キシャル層で埋め込むことにより、簡単に面発光半導体
レーザとフォトダイオードの電気的素子分離が可能とな
った。Further, by embedding a high-resistance II-VI compound semiconductor epitaxial layer around the columnar semiconductor layer and between the photodiode and the photodiode, it is possible to easily separate the surface emitting semiconductor laser from the photodiode. became.

【００６４】さらに、フォトダイオード表面の露出した
部分に反射率を低下させる誘電体層を形成することによ
り、検出感度を向上させることができた。Further, by forming a dielectric layer for lowering the reflectance on the exposed portion of the photodiode surface, the detection sensitivity could be improved.

【００６５】特に半導体レーザを二次元的に高密度に集
積させてアレイ化させる場合には、フォトダイオードの
数を減らすことが可能になるので、本発明は非常に有益
である。In particular, when the semiconductor lasers are two-dimensionally integrated at high density to form an array, the number of photodiodes can be reduced, so that the present invention is very useful.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 参考例に関わる面発光半導体レーザの断面を
示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a cross section of a surface emitting semiconductor laser according to a reference example.

【図２】 （ａ）〜（ｆ）ともに、参考例に関わる面発
光半導体レーザの製造工程を示す断面図である。FIGS. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a surface-emitting semiconductor laser according to a reference example.

【図３】 面発光半導体レーザをパッケージに実装した
際の一例を示した概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example when a surface emitting semiconductor laser is mounted on a package.

【図４】 参考例に関わる面発光半導体レーザの駆動電
流と発振光出力の関係とその際検出部に流れる電流の関
係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a drive current of a surface emitting semiconductor laser and an oscillation light output according to a reference example and a relationship between a current flowing to a detection unit at that time.

【図５】 実施例１に関わる面発光半導体レーザの断面
を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view illustrating a cross section of the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment.

【図６】 （ａ）〜（ｆ）ともに、実施例１に関わる面
発光半導体レーザの製造工程を示す断面図である。FIGS. 6A to 6F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment.

【図７】 実施例２に関わる面発光半導体レーザを示す
斜視図である。FIG. 7 is a perspective view illustrating a surface emitting semiconductor laser according to a second embodiment.

【図８】 （ａ）〜（ｆ）ともに、実施例２に関わる面
発光半導体レーザの製造工程を示す断面図である。8A to 8F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser according to the second embodiment.

【図９】 （ａ）は、実施例２に関わる面発光半導体レ
ーザの製造工程を示す断面図であり、図８（ｆ）に引き
続く図である。FIG. 9A is a sectional view illustrating a manufacturing step of the surface emitting semiconductor laser according to the second embodiment, and is a view subsequent to FIG. 8F;

【図１０】 実施例の面発光型半導体レーザを用いて
作製したオートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路の概
略図である。FIG. 10 is a schematic diagram of an auto power control (APC) circuit manufactured using the surface emitting semiconductor laser of the example.

【図１１】 従来の半導体レーザの一例を示す斜視図で
ある。FIG. 11 is a perspective view showing an example of a conventional semiconductor laser.

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】半導体基板に垂直な方向に光を出射するよ
うに発光部を備え該半導体基板の垂直な方向に形成され
た共振器構造を有し、該共振器を形成する半導体層の少
なくとも一層が柱状に形成されている面発光型の半導体
レーザにおいて、 前記半導体基板と同一基板上に前記面発光型の半導体レ
ーザの出力光を検出するフォトダイオードを有し、 前記フォトダイオードの表面の一部に電極が設けられ、
該フォトダイオードの表面の電極が設けられた以外の部
分の表面には誘電体層が形成されており、 前記共振器構造部分と、前記フォトダイオードとの間が
分離溝で分離されていることを特徴とする半導体レー
ザ。1. A semiconductor device comprising: a light emitting portion that emits light in a direction perpendicular to a semiconductor substrate; and a resonator structure formed in a direction perpendicular to the semiconductor substrate. A surface-emitting type semiconductor laser in which one layer is formed in a columnar shape, comprising: a photodiode for detecting output light of the surface-emitting type semiconductor laser on the same substrate as the semiconductor substrate; The part is provided with an electrode,
A dielectric layer is formed on the surface of the portion of the photodiode other than the portion on which the electrode is provided, and that the resonator structure portion and the photodiode are separated by a separation groove. Characteristic semiconductor laser. 【請求項２】前記柱状の半導体層の周囲、及び前記フォ
トダイオードの周囲は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピ
タキシャル層で埋め込まれていることを特徴とする請求
項１記載の半導体レーザ。2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a periphery of said columnar semiconductor layer and a periphery of said photodiode are buried with a II-VI group compound semiconductor epitaxial layer. 【請求項３】前記誘電体層が、発振波長での反射率を１
０％以下とするような層である請求項１又は２記載の半
導体レーザ。3. The method according to claim 1, wherein the dielectric layer has a reflectance of 1 at an oscillation wavelength.
3. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said semiconductor laser is a layer having a thickness of 0% or less. 【請求項４】前記フォトダイオードは逆バイアス駆動さ
れる素子である請求項１乃至３のいずれかに記載の半導
体レーザ。4. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said photodiode is an element driven in reverse bias. 【請求項５】オートパワーコントロール回路を備え、前
記フォトダイオードで検出された出力光強度により、駆
動電流を制御する請求項１乃至４のいずれかに記載の記
載の半導体レーザ。5. The semiconductor laser according to claim 1, further comprising an auto power control circuit, wherein the driving current is controlled by an output light intensity detected by the photodiode. 【請求項６】前記共振器構造部分及び前記フォトダイオ
ード部分が半導体基板側から少なくとも第一のクラッド
層、活性層、第二のクラッド層、及びコンタクト層が順
次積層された構造であり、該共振器構造部分及び該フォ
トダイオード部分の夫々において、該コンタクト層から
該第二のクラッド層の一部までが柱状構造である請求項
１乃至５のいずれかに記載の半導体レーザ。6. The resonator structure and the photodiode portion have a structure in which at least a first cladding layer, an active layer, a second cladding layer, and a contact layer are sequentially stacked from a semiconductor substrate side. 6. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a portion from the contact layer to a part of the second cladding layer has a columnar structure in each of the device structure portion and the photodiode portion. 【請求項７】前記共振器構造部分及び前記フォトダイオ
ード部分が半導体基板側から少なくとも第一のクラッド
層、活性層、第二のクラッド層、及びコンタクト層が順
次積層された構造であり、該共振器構造部分及び該フォ
トダイオード部分の夫々において、該コンタクト層から
該第一のクラッド層の一部までが柱状構造である請求項
１乃至５のいずれかに記載の半導体レーザ。7. The resonator structure portion and the photodiode portion have a structure in which at least a first clad layer, an active layer, a second clad layer, and a contact layer are sequentially stacked from a semiconductor substrate side. 6. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the portion from the contact layer to a portion of the first cladding layer has a columnar structure in each of the device structure portion and the photodiode portion. 【請求項８】前記共振器構造部分において、少なくとも
第二のクラッド層が更に分離溝で分離されて複数の柱状
部が形成されている請求項７記載の半導体レーザ。8. The semiconductor laser according to claim 7, wherein at least a second cladding layer is further separated by a separation groove in the resonator structure to form a plurality of columnar portions. 【請求項９】前記共振器構造部分と前記フォトダイオー
ドが夫々複数２次元的に配置された請求項１乃至８のい
ずれかに記載の半導体レーザ。9. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a plurality of said resonator structure portions and said photodiodes are respectively arranged two-dimensionally.
JP10306592A 1992-04-22 1992-04-22 Surface emitting semiconductor laser Expired - Lifetime JP3206097B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10306592A JP3206097B2 (en) 1992-04-22 1992-04-22 Surface emitting semiconductor laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10306592A JP3206097B2 (en) 1992-04-22 1992-04-22 Surface emitting semiconductor laser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05299779A JPH05299779A (en) 1993-11-12
JP3206097B2 true JP3206097B2 (en) 2001-09-04

Family

ID=14344273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10306592A Expired - Lifetime JP3206097B2 (en) 1992-04-22 1992-04-22 Surface emitting semiconductor laser

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3206097B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7545840B2 (en) 2004-12-06 2009-06-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser element and method for manufacturing the same

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08116139A (en) * 1994-08-22 1996-05-07 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser device
US5978401A (en) * 1995-10-25 1999-11-02 Honeywell Inc. Monolithic vertical cavity surface emitting laser and resonant cavity photodetector transceiver
US5757836A (en) * 1996-07-01 1998-05-26 Motorola, Inc. Vertical cavity surface emitting laser with laterally integrated photodetector
US5838703A (en) * 1996-09-30 1998-11-17 Motorola, Inc. Semiconductor laser package with power monitoring system and optical element
US5974066A (en) * 1997-05-09 1999-10-26 Motorola, Inc. Low cost, efficient vertical cavity surface emitting laser package, method, bar code scanner and optical storage unit
TWI227799B (en) 2000-12-29 2005-02-11 Honeywell Int Inc Resonant reflector for increased wavelength and polarization control
US6782027B2 (en) 2000-12-29 2004-08-24 Finisar Corporation Resonant reflector for use with optoelectronic devices
US6836501B2 (en) 2000-12-29 2004-12-28 Finisar Corporation Resonant reflector for increased wavelength and polarization control
US6727520B2 (en) 2000-12-29 2004-04-27 Honeywell International Inc. Spatially modulated reflector for an optoelectronic device
US6606199B2 (en) 2001-10-10 2003-08-12 Honeywell International Inc. Graded thickness optical element and method of manufacture therefor
US7061949B1 (en) 2002-08-16 2006-06-13 Jds Uniphase Corporation Methods, apparatus, and systems with semiconductor laser packaging for high modulation bandwidth
JP3982396B2 (en) * 2002-11-26 2007-09-26 セイコーエプソン株式会社 Optical sensor, card-type information recording medium, and information processing system using the same
JP4940600B2 (en) * 2005-08-26 2012-05-30 セイコーエプソン株式会社 Electro-optic element, optical transmission module, electronic device
KR100809413B1 (en) * 2005-12-08 2008-03-05 한국전자통신연구원 Vertical cavity surface emitting laser having monitoring photodiode and method of fabrication the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7545840B2 (en) 2004-12-06 2009-06-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser element and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05299779A (en) 1993-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0709939B1 (en) Light emitting device and its fabrication method
JP3805522B2 (en) Long wavelength emitting vertical cavity surface emitting laser and method of manufacturing the same
EP0475371B1 (en) Surface emission type semiconductor laser and method of making the same
US5837561A (en) Fabrication of transparent substrate vertical cavity surface emitting lasers by semiconductor wafer bonding
US5892787A (en) N-drive, p-common light-emitting devices fabricated on an n-type substrate and method of making same
JP3206097B2 (en) Surface emitting semiconductor laser
EP0622876B1 (en) Vertical cavity laser diode
US5587335A (en) Method of making surface emission type semiconductor laser
JPH0575214A (en) Semiconductor device
JP3206080B2 (en) Semiconductor laser
US7672347B2 (en) Semiconductor light emitting device
US5625637A (en) Surface emitting semiconductor laser and its manufacturing process
US6208680B1 (en) Optical devices having ZNS/CA-MG-fluoride multi-layered mirrors
JPH0629611A (en) Surface light emitting semiconductor laser
JP3240636B2 (en) Surface emitting semiconductor laser
JPH05243678A (en) Semiconductor laser and manufacturing method of the same
JP3358197B2 (en) Semiconductor laser
JP3245960B2 (en) Surface emitting semiconductor laser and method of manufacturing the same
JP3467593B2 (en) Surface emitting semiconductor laser
KR100269145B1 (en) Surface emitting laser diode and method for manufacturing it
JP3468236B2 (en) Semiconductor laser
KR100239767B1 (en) Method for manufacturing semiconductor laser diode
JPH0513879A (en) Semiconductor laser
JPH04363085A (en) Surface emitting semiconductor laser
JPH0856048A (en) Semiconductor laser element

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080706

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090706

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100706

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110706

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110706

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120706

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120706

Year of fee payment: 11