JP4431889B2 - 面発光型半導体レーザ - Google Patents

Description

本発明は、面発光型半導体レーザに関する。

面発光型半導体レーザは、半導体基板に垂直にレーザ光を出射する半導体レーザであり、端面発光型半導体レーザに比べて中間工程での検査が容易で、しかも放射パターンが円形であることから、各種センサや光通信の光源として期待されている。各種センサや光通信に面発光型半導体レーザを用いるときには、放射角の狭い放射パターンのレーザ光を得ることが望ましい。

放射角の低減を図るため技術として、特開２００４−６３７０７号公報には、放射角を低減させるために、電流狭窄部の開口の大きさを出射面の開口の大きさと比して小さくする方法が開示されている。また、特開２００２−２０８７５５号公報には、高次モードの光学損失と低次モードの光学損失との差が大きくなるように、電流狭窄部の開口径と、レーザ出射領域の開口径との寸法を設計する技術が開示されている。
特開２００４−６３７０７号公報 特開２００２−２０８７５５号公報

本発明の目的は、放射角のより狭いレーザ光を出射することが可能な面発光型半導体レーザを提供することにある。

本発明の面発光型半導体レーザは、
基板と、
前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に設けられた活性層と、
前記活性層の上方に設けられた第２ミラーと、
前記第２ミラーの上方に設けられた電極と、
前記第２ミラーのうち前記電極に覆われていない出射面と、を含み、
前記電極は、下記式（１）を満たす膜厚Ｄである。

（４ｉ＋１）λ／８ｎ≦Ｄ≦（４ｉ＋３）λ／８ｎ・・・（１）
（式（１）において、ｉは整数、λは発振波長、ｎは出射面を覆う材質の屈折率を示す。）
本発明の面発光型半導体レーザによれば、レーザ光の放射角を小さくすることができる。これは、前記第２ミラーの上方に設けられた電極の膜厚を上記範囲に設定することにより、このような効果が得られる。本願発明者は、レーザ光の放射角が、周期的に変化し、かつ、放射角と電極の膜厚との間に相関関係があることを見出した。具体的には、放射角と電極の膜厚との相関関係を調べたところ、電極の厚さに対してλ／２の周期で放射角が変動することが分かった。その詳細は、後述する。そこで、本発明によれば、このような考察に基づき、電極の膜厚の範囲を設定したため、レーザ光の放射角が小さい面発光型半導体レーザを提供することができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に設けられた他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）とは、Ａ上に直接設けられたＢと、Ａ上に、Ａ上の他のものを介して設けられたＢと、を含む。

本発明は、さらに、下記の態様をとることができる。

本発明の面発光型半導体レーザにおいて、さらに、少なくとも前記出射面側の前記電極の上端部を覆う誘電体膜と、を含むことができる。

この態様によれば、出射面側の電極の上端部の電界集中を抑制することができる。そのため、出射面を形成する電極の上端部での発光するレーザ光のモードのゆがみを抑制することができる。モードのゆがみは、放射角を増大させる一因となるが、本発明によれば、電極の上端部での電界集中を抑制することで、モードのゆがみを抑制でき、その結果、放射角の低減が図られた面発光型半導体レーザを提供することができる。

本発明の面発光型半導体レーザにおいて、前記誘電体膜は、少なくとも前記出射面側の前記電極の上端部を覆い、さらに、前記出射面の少なくとも一部の上方に設けられ、
前記出射面の上方に存在する前記誘電体膜の膜厚Ｄ´は、下記式（２）で示される膜厚を有することができる。

Ｄ´＝（２ｉ＋１）λ／４ｎ′・・・（２）
（式（２）において、ｉは整数、λは発振波長、ｎ′は誘電体の屈折率を示す。）
この態様によれば、さらに、出射面の一部をも覆うように誘電体膜が設けられている。たとえば、レーザに光ファイバを接続した場合、レーザ光が出射された後に、ファイバから反射して戻ってくる光があるが、この戻り光は、出射光にノイズを与えることがある。しかし、この態様によれば、出射面の上方に設けられた誘電体膜の膜厚を上記範囲に設定することで、そのような問題を抑制することができる。その結果、特性の良好な面発光型半導体レーザを提供することができる。

本発明の面発光型半導体レーザにおいて、前記電極は、複数の分割電極からなり、該複数の分割電極は、その前記出射面側の端面をつなぐ線がリング状になるよう配置されていることができる。

この態様によれば、分割電極の一部を電流注入に寄与しない電極とすることができ、予備電極や、この面発光型半導体レーザと接続される他のデバイスの電極とすることができる。

本発明の面発光型半導体レーザにおいて、前記電極は、出射面側の断面の端部の少なくとも一部が曲線である（曲線から構成される）ことができる。

この態様によれば、出射面側の電極の上端部はその断面形状が曲線であるため、電界集中を抑制することができる。その結果、上述した誘電体膜を設ける態様と同様の効果が得られ、放射角が低減された面発光型半導体レーザを提供することができる。

本発明の面発光型半導体レーザにおいて、前記活性層の上方に電流狭窄部を有し、前記電流狭窄部により画定される開口の径は、前記出射面の径と比して小さくすることができる。

本発明の面発光型半導体レーザにおいて、前記開口は、平面視したときに前記出射面の内側に位置し、
前記開口の径と、前記出射面の径との差ΔＲは、下記式（３）で求められる値を満たす
ことができる。

ΔＲ≧ｄ×ｔａｎ（θ／２）・・・（３）
（式（３）中、ｄは活性層から出射面までの距離、θは活性層から発生する光の広がり角を示す。）
本発明の面発光型半導体レーザにおいて、さらに、前記第２ミラーと、前記電極との間にコンタクト層が設けられていることができる。

この態様によれば、コンタクト層が設けられているために、電流注入をより効率よく行うことができる。

以下、本発明の実施の形態の一例について説明する。

１．実施の形態
１．１．面発光型半導体レーザ
まず、本実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの構造について、図１，２を参照しつつ説明する。図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの平面図である。図２は、本実施の形態に係る面発光型半導体レーザの断面図であり、図１のI−I線断面図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態の面発光型半導体レーザ１００は、半導体基板（本実施の形態ではＧａＡｓ基板）１１０と、半導体基板１１０の上に形成された垂直共振器（以下「共振器」という）１４０と、第１電極１２２と、第２電極１２４とを含む。共振器１４０は、第１ミラー１４２と、活性層１４４と、第２ミラー１４６とを有する。

次に、この面発光型半導体レーザ１００の各構成要素について述べる。

まず、共振器１４０について説明する。共振器１４０は、上述したように、第１ミラー１４２と、活性層１４４と、第２ミラー１４６とを有する。第１ミラー１４２としては、たとえば、ｎ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの分布ブラッグ反射型ミラー（ＤＢＲ）を用いることができる。活性層１４４は、ＧａＡｓウエル層とＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓバリア層とからなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む層を適用することができる。第２ミラー１４６としては、ｐ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層とｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの半導体多層膜からなる分布ブラッグ反射型ミラー（ＤＢＲ）を用いることができる。なお、第１ミラー１４２、活性層１４４、および第２ミラー１４６を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。

第２ミラー１４６は、たとえば、Ｃ、Ｚｎ、あるいはＭｇなどがドーピングされることによりｐ型にされ、第１ミラー１４２は、たとえば、Ｓｉ、あるいはＳｅなどがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、第２ミラー１４６、不純物がドーピングされていない活性層１４４、および第１ミラー１４２により、ｐｉｎダイオードが形成される。

第２ミラー１４６、活性層１４４および第１ミラー１４２の一部は、柱状の半導体堆積体（以下、「柱状部」ともいう）１３０を構成している。柱状部１３０の側面は埋込み絶縁層１２０で覆われている。

柱状部１３０を構成する層のうち活性層１４４に近い領域に、電流狭窄層として機能する絶縁層１３２が形成されていてもよい。この絶縁層１３２は、柱状部１３０の周縁に沿ったリング形状を有することができる。また、電流狭窄用の絶縁層１３２は、たとえば酸化アルミニウムからなる。

本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１００においては、柱状部１３０の側面を覆うようにして、埋込み絶縁層１２０が形成されている。埋込み絶縁層１２０を構成する絶縁物は、各種ガラス、金属の酸化物または樹脂などであり、樹脂としてはたとえば、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂などを用いることができ、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂であるのが望ましい。

柱状部１３０および埋込み絶縁層１２０の上には、第１電極１２２が形成されている。第１電極１２２は、たとえばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜からなる。第１電極１２２における柱状部１３０上の開口部は、レーザ光の出射面１２６となる。この出射面１２６の径は、電流狭窄層である絶縁層１３２により画定される開口１３４の径と比して大きい。具体的には、平面視したときに、開口１３４は、出射面１２６の内側に位置し、開口１３４の径と、出射面１２６の径との差ΔＲは、下記式（３）で求められる値を満たすΔＲであることが好ましく、電流狭窄部に向かって流れる電流を確保することができる値以下であればよい。

ΔＲ≧ｄ×ｔａｎ（θ／２）・・・（３）
（式（３）中、ｄは活性層から出射面までの距離、θは活性層から発生する光の広がり角を示す。）なお、ここで、径の差とは正確には半径等の差ではなくて、電流狭窄層の内縁と電極の内縁との最も近い距離をいう。

また、第１電極１２２は、下記式（１）の範囲の膜厚Ｄを有している。

（４ｉ＋１）λ／８ｎ≦Ｄ≦（４ｉ＋３）λ／８ｎ・・・（１）
（式（１）において、ｉは整数、λは発振波長、ｎは出射面を覆う材質の屈折率を示す。ｎは図２においては空気の屈折率、１をとる。）
ここで、上記範囲の膜厚を有する利点について、図３を参照しつつ説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は電極の膜厚を示し、縦軸はレーザ光の放射角を示す。図３（Ａ）は、電極の膜厚とレーザ光の放射角との関係を示す図であり、図３（Ｂ）は、電極の膜厚Ｄが０＜Ｄ≦λ／２ｎの範囲内の電極の膜厚とレーザ光の放射角との関係を示す図である。なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の結果は、時間領域差分法（ＦＤＴＤ法）により放射角を求めた結果である。本願発明者は、図３（Ａ）に示すように、レーザ光の放射角が電極の膜厚に対して、ほぼ一定の周期をもって変動していることを見出した。具体的には、λ／２ｎの周期で放射角が変動している。さらに、放射角が最小となる電極の膜厚は、（λ（発振波長）／４ｎ）を中心として、一定の範囲内で変動していることを見出した。そして、電極の膜厚Ｄが０＜Ｄ≦λ／２ｎの範囲で放射角の最小値がどの範囲で変動するかを調べた。その結果を図３（Ｂ）に示す。図３（Ｂ）から分かるように、放射角が最小となる位置は、電極の膜厚Ｄがλ／８ｎ≦Ｄ≦３λ／８ｎの範囲内で変動していることが分かった。以上のシミュレーションの結果より、第１電極１２２の膜厚が上記式（１）の範囲内にあるように設計することで、レーザ光の放射角を小さくできる。
さらに、半導体基板１１０の裏面には、第２電極１２４が形成されている。第２電極１２４は、たとえばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜からなる。すなわち、図１および図２に示す面発光型半導体レーザ１００では、柱状部１３０上で第１電極１２２は第２ミラー１４６と接合し、かつ、第２電極１２４は半導体基板１１０と接合している。この第１電極１２２および第２電極１２４によって活性層１４４に電流が注入される。

第１電極１２２および第２電極１２４を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、密着性強化、拡散防止、あるいは酸化防止などのために必要に応じて、たとえばＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、あるいはＰｔなどの金属やこれらの合金またはこれらの組み合わせ(積層)などが利用可能である。

１．２．デバイスの動作
本実施の形態の面発光型半導体レーザ１００の一般的な動作を以下に示す。なお、下記の面発光型半導体レーザ１００の駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。

まず、第１電極１２２と第２電極１２４とで、ｐｉｎダイオードに順方向の電圧を印加すると、活性層１４４において、電子と正孔との再結合が起こり、かかる再結合による発光が生じる。そこで生じた光が第２ミラー１４６と第１ミラー１４２との間を往復する際に誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、柱状部１３０上面にある出射面１２６から半導体基板１１０に対して垂直方向にレーザ光が出射される。

１．３．面発光型レーザの製造方法
次に、図１および図２に示す面発光型半導体レーザ１００の製造方法の一例について、図４〜図７を参照しつつ説明する。図４〜図７は、図１および図２に示す本実施の形態の面発光型半導体レーザ１００の製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図２に示す断面に対応している。

（１）まず、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１１０の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、図４に示すように、半導体多層膜１５０を形成する。ここで、半導体多層膜１５０は、たとえばｎ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの第１ミラー１４２と、ＧａＡｓウエル層とＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１４４と、ｐ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層とｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの第２ミラー１４６とからなる。これらの層を順に半導体基板１１０上に積層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。

ここで第２ミラー１４６の最上層は、屈折率のより低いｐ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層からなることが望ましい。また第２ミラー１４６において、ｐ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層に変えて、ＡｌＡｓ層からなってもよい。

なお、第２ミラー１４６を成長させる際に、活性層１４４近傍の少なくとも１層を、後に酸化されて電極狭窄用の絶縁層１３２となるＡｌＡｓ層またはＡｌＧａＡｓ層に形成することができる。この絶縁層１３２となるＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成は、０．９５以上である。また、第２ミラー１４６の最表面の層は、キャリア密度を高くし、電極（第１電極１２２）とのオーミック接触をとりやすくしておくのが望ましい。

エピタキシャル成長を行う際の温度は、成長方法や原料、半導体基板１１０の種類、あるいは形成する半導体多層膜１５０の種類、厚さ、およびキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、４５０℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行う際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＬＰＥ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法などを用いることができる。

ついで、半導体多層膜１５０上に、レジストを塗布した後リソグラフィ法により該レジストをパターニングすることにより、図４に示すように、所定のパターンのレジスト層Ｒ１００を形成する。レジスト層Ｒ１００は、柱状部１３０（図１および図２参照）の形成予定領域の上方に形成する。

（２）次に、このレジスト層Ｒ１００をマスクとして、たとえばドライエッチング法により、第２ミラー１４６、活性層１４４、および第１ミラー１４２の一部をエッチングして、図５に示すように、柱状の半導体堆積体（柱状部）１３０を形成する。その後、レジスト層Ｒ１００を除去する。

（３）次に、図６に示すように、たとえば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって柱状部１３０が形成された半導体基板１１０を投入することにより、前述の第２ミラー１４６中のＡｌ組成が高い層（Ａｌ組成が０．９５以上の層）を側面から酸化して、電流狭窄用の絶縁層１３２を形成する。酸化レートは、炉の温度、水蒸気の供給量、酸化すべき層のＡｌ組成および膜厚に依存する。

（４）次に、図７に示すように、柱状部１３０、すなわち第１ミラー１４２の一部、活性層１４４、および第２ミラー１４６を取り囲む埋込み絶縁層１２０を形成する。

ここでは、埋込み絶縁層１２０を形成するための材料として、ポリイミド樹脂を用いた場合について述べる。まず、たとえばスピンコート法を用いて前駆体（ポリイミド前駆体）を、柱状部１３０を有する半導体基板１１０上に塗布して、前駆体層を形成する。この際、前記前駆体層の膜厚が柱状部１３０の高さより大きくなるように形成する。なお、前記前駆体層の形成方法としては、前述したスピンコート法のほか、ディッピング法、スプレーコート法、液滴吐出法等の公知技術が利用できる。

次いで、この半導体基板１１０を、たとえばホットプレート等を用いて加熱して前記前駆体層から溶媒を除去した後、２００℃程度で半硬化させる。続いて、図７に示すように、柱状部１３０の上面１３０ａを露出させたのち３５０℃程度の炉に入れて、前記前駆体層をイミド化させることにより、ほぼ完全に硬化した埋込み絶縁層１２０を形成する。柱状部１３０の上面１３０ａを露出させる方法としては、ＣＭＰ法、ドライエッチング法、ウェットエッチング法などが利用できる。また、感光性を有する樹脂で埋込み絶縁層１２０を形成することもできる。埋込み絶縁層１２０または硬化に至るまでの各段階の層は、必要に応じてリソグラフィなどによってパターニングすることができる。

（５）次に、活性層１４４に電流を注入するための第１電極１２２、第２電極１２４およびレーザ光の出射面１２６（図２参照）を形成する工程について述べる。

まず、第１電極１２２および第２電極１２４を形成する前に、必要に応じて、プラズマ処理法等を用いて、柱状部１３０および半導体基板１１０の露出している上面を洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。つづいて、図２に示すように、たとえば真空蒸着法により埋込み絶縁層１２０および柱状部１３０の上面に、パターニングしたレジスト層および、たとえばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜を形成した後、リフトオフ法により、柱状部１３０の上面に、前記積層膜が形成されていない部分を形成する。この部分が出射面１２６となる。なお、前記工程において、リフトオフ法のかわりに、ドライエッチング法あるいはウェットエッチング法を用いることもできる。このとき、第１電極１２２は、その膜厚が、１．１．の項で述べたように、所望の範囲内になるように形成する。

また、半導体基板１１０の露出している面に、たとえば真空蒸着法により、たとえばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜を形成する。次いで、アニール処理する。アニール処理の温度は電極材料に依存する。本実施の形態で用いた電極材料の場合は、通常４００℃前後で行う。以上の工程により、第１電極１２２および第２電極１２４が形成される。

本実施の形態の面発光型半導体レーザによれば、レーザ光の放射角を小さくすることができる。その結果、特性の良好な面発光型半導体レーザを提供することができる。

２．変形例
本実施の形態の面発光レーザは、上述の実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内において、様々な変形が可能である。以下にその変形例の一例について説明する。

２．１．変形例１
図８および図９は、変形例１にかかる面発光型半導体レーザを模式的に示す断面図である。なお、図８および図９は、変形例１にかかる面発光型半導体レーザの断面図であって、図２に示す断面図と対応している。

変形例１は、第１電極１２２において、少なくとも出射面１２６側の上端部を覆うように誘電体膜が設けられている例である。図８には、第１電極１２２を覆うように誘電体膜１２８設けられている態様を示す。図９には、さらに、出射面１２６の上にまで延在して誘電体膜１２８が設けられている態様を示す。誘電体膜１２８としては、たとえば、窒化膜や酸化膜などを挙げることができる。

図９に示すように、出射面１２６の上にまで延在して誘電体膜１２８を設ける場合には、出射面１２６の上方に設けられる誘電体膜１２８の膜厚Ｄ´が、下記式（２）であることが好ましい。

Ｄ´＝（２ｉ＋１）λ／４ｎ´・・・（２）
（式（２）中、ｉは整数、λは発振波長、ｎ´は誘電体膜の屈折率を示す。）
誘電体膜１２８の膜厚を上記範囲に設定することで、戻り光の低減を図ることができる。これは、誘電体膜１２８の上面での反射と誘電体膜１２８の下面での反射とを考えると、いずれも、入射光と、反射光との位相差がπとなる。そのため、波長λの戻り光に対しても反射率を高めることができる。その結果、戻り光による影響の少ない特性の良好な面発光型半導体レーザを提供することができる。

本変形例１にかかる面発光型半導体レーザによれば、第１電極１２２の出射面１２６側の上端部が誘電体膜１２８に覆われていることで、角部で起こりやすい電界の集中を緩和することができる。そのため、第１電極１２２の上端部でのモードのゆがみを抑制することができる。その結果、放射角の低減が図られた面発光型半導体レーザを提供することができる。

２．２．変形例２
図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、変形例２にかかる面発光型半導体レーザを示す平面図であり、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、図１に対応した平面を示す。

変形例２は、第１電極１２２の平面形状が上述の実施の形態とは異なる例である。図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示すように、第１電極１２２は、複数の分割電極１２２ａからなり、複数の分割電極１２２ａの出射面１２６側の端面をつなぐ線がリング状になるよう配置されている。ここで、リング状とは、平面視したときに円形状や四角形状であることをいう。

変形例２にかかる面発光型半導体レーザによれば、分割電極１２２ａの一部を電流注入に寄与しない電極とすることができ、予備電極や、この面発光半導体レーザ１００と接続される他のデバイスの電極とする態様をとることができる。

２．３．変形例３
図１１は、変形例３にかかる面発光型半導体レーザを模式的に示す断面図であり、図１１は、図２に対応する断面を示す。

変形例３は、第１電極１２２の出射面１２６側の上端部の形状が異なる例である。図１１に示すように、第１電極１２２は、出射面１２６側の断面形状がその上端部で曲線形状となっている。図１１には、第１電極１２２の上端部のみが曲線形状となっている例を図示したが、この他に、断面形状が半円形状である態様などもとることができる。

変形例３にかかる面発光型半導体レーザによれば、第１電極１２２において出射面１２６側の上端部での電界集中を抑制することができる。そのため、変形例１と同様に、第１電極１２２の上端部でのモードのゆがみを抑制することができる。その結果、放射角の低減が図られた面発光型半導体レーザを提供することができる。

なお、変形例１〜３は、上述のように、別々の態様である必要はなく、変形例１〜３のうちのいずれか２以上の例を組み合わせることもできる。

以上、本発明は上述の実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で変形が可能である。

本実施の形態にかかる面発光型半導体レーザを模式的に示す平面図。 図１のＩ―Ｉ線にかかる断面を示す図。 シュミレーションの結果を示す図。 図１，２に示す面発光型半導体レーザの製造工程を模式的に示す断面図。 図１，２に示す面発光型半導体レーザの製造工程を模式的に示す断面図。 図１，２に示す面発光型半導体レーザの製造工程を模式的に示す断面図。 図１，２に示す面発光型半導体レーザの製造工程を模式的に示す断面図。 変形例１にかかる面発光型半導体レーザを模式的に示す平面図。 変形例１にかかる面発光型半導体レーザを模式的に示す平面図。 変形例２にかかる面発光型半導体レーザを模式的に示す平面図。 変形例３にかかる面発光型半導体レーザを模式的に示す平面図。

符号の説明

１００…面発光型半導体レーザ、 １１０…半導体基板、 １２０…埋込み絶縁層、 １２２…第１電極、 １２２ａ…分割電極 １２４…第２電極、 １２６…出射面、 １２８…誘電体膜、 １３０…柱状部、 １３２…絶縁層、 １３４…開口、 １４０…共振器、 １４２…第１ミラー、 １４４…活性層、 １４６…第２ミラー、 １５０…半導体多層膜

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、
   前記第１ミラーの上方に設けられた活性層と、
   前記活性層の上方に設けられた第２ミラーと、
   前記第２ミラーの上方に設けられた電極と、
   前記第２ミラーのうち前記電極に覆われていない出射面と、を含み、
   前記電極は、複数の分割電極からなり、該複数の分割電極は、その前記出射面側の端面をつなぐ線がリング状になるよう配置され、
   前記複数の分割電極の一部は、前記活性層への電流注入に寄与しない電極である、面発光型半導体レーザ。
2. 請求項１において、
   さらに、少なくとも前記出射面側の前記電極の上端部を覆う誘電体膜と、を含む、面発光型半導体レーザ。
3. 請求項２において、
   前記誘電体膜は、前記出射面側の前記電極の上端部を覆い、さらに、前記出射面の少なくとも一部の上方に設けられ、
   前記出射面の上方に存在する前記誘電体膜の膜厚Ｄ´は、下記式（２）で示される膜厚を有する、面発光型半導体レーザ。
   Ｄ´＝（２ｉ＋１）λ／４ｎ′・・・（２）
   （式（２）において、ｉは整数、λは発振波長、ｎ′は誘電体の屈折率を示す。）
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記電極は、前記出射面側の断面の端部の少なくとも一部が曲線である面発光型半導体レーザ。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記活性層の上方に電流狭窄部を有し、
   前記電流狭窄部により画定される開口の径は、前記出射面の径と比して小さい、面発光型半導体レーザ。
6. 請求項５において、
   前記開口は、平面視したときに前記出射面の内側に位置し、
   前記開口の径と前記出射面の径との差ΔＲは、下記式（３）を満たす値である、面発光型半導体レーザ。
   ΔＲ≧ｄ×ｔａｎ（θ／２）・・・（３）
   （式（３）中、ｄは活性層から出射面までの距離、θは活性層から発生する光の広がり角を示す。）
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   さらに、前記第２ミラーと、前記電極との間にコンタクト層が設けられている、面発光型半導体レーザ。

Images