JP2001024277A - Surface emitting semiconductor laser and its manufacture - Google Patents

Surface emitting semiconductor laser and its manufacture

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JP2001024277A
JP2001024277A JP11191699A JP19169999A JP2001024277A JP 2001024277 A JP2001024277 A JP 2001024277A JP 11191699 A JP11191699 A JP 11191699A JP 19169999 A JP19169999 A JP 19169999A JP 2001024277 A JP2001024277 A JP 2001024277A
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伸明 植木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser wherein a transversal mode is stable, optical output is large, and manufacture of high reproducibility is enabled with a simple process. SOLUTION: In a surface emitting semiconductor laser in which a first electrode 10, a semiconductor substrate 1, a first multilayer reflecting film 2, an active layer 4 and a second muitilayer reflecting film 6 are laminated in order, current injection into the active layer 4 through a part where a contact layer 8 is formed is made possible by a second electrode 9 and a cap layer 7 in which the contact layer 8 is formed in a part corresponding to a light outputting region 11, and current injection into the active layer 4 through a part where the contact layer 8 is not formed is made impossible. By adjusting an optical thickness of the second electrode 9 and an optical thickness of the contact layer 8, the reflectivity of the peripheral part of a part where the contact layer 8 is formed is made lower than the reflectivity of a part where the contact layer 8 is formed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型半導体レ
ーザとその製造方法に関し、詳しくは、光情報処理や光
通信の光源、画像処理装置や複写装置の光源等として使
用され、横モードが安定しており、しかも、しきい値電
流性が低く、高出力である面発光型半導体レーザと、そ
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser and a method for manufacturing the same, and more particularly, it is used as a light source for optical information processing and communication, a light source for an image processing apparatus and a copying apparatus, and has a lateral mode. The present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser which is stable, has a low threshold current, and has a high output, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信または光インターコネクシ
ョン等の技術分野において、2次元アレイ化が容易であ
ることから、面発光型半導体レーザが注目されている。
面発光型半導体レーザは、しきい値電流を低下させるこ
とが比較的容易であり消費電力を低減することができる
反面、高出力化を図ることが難しいとされている。
2. Description of the Related Art In recent years, surface-emitting type semiconductor lasers have attracted attention in technical fields such as optical communication and optical interconnection because two-dimensional arraying is easy.
It is said that a surface-emitting type semiconductor laser can reduce the threshold current relatively easily and reduce power consumption, but it is difficult to achieve high output.

【0003】ところで、現在のところ光通信用にはコス
トの安いマルチモード光ファイバが使用されているが、
回線数を飛躍的に増大させることが可能であることか
ら、将来的にはシングルモード光ファイバが使用される
ことになると予想される。このシングルモード光ファイ
バに供されるレーザとしては、安定なシングルモード
(0次基本横モード)で発振するレーザであることが前
提となる。
At present, low-cost multimode optical fibers are used for optical communication.
Since it is possible to dramatically increase the number of lines, it is expected that a single mode optical fiber will be used in the future. It is assumed that the laser provided to the single mode optical fiber is a laser that oscillates in a stable single mode (0-order fundamental transverse mode).

【0004】一方、面発光型半導体レーザにおいて横モ
ードの安定性を要求すると、しきい値電流が増すと共に
応答特性が劣化したり、あるいは高出力化しにくい、と
いったトレードオフがあり、全ての要求を同時に満足す
る素子を得るのは困難である。
On the other hand, if the stability of the transverse mode is required in the surface-emitting type semiconductor laser, there is a trade-off that the threshold current increases and the response characteristic deteriorates or it is difficult to increase the output. It is difficult to obtain a device that satisfies at the same time.

【0005】例えば、利得導波構造を有するプロトン注
入方式の面発光型レーザは、サーマルレンズ効果によっ
て電流通過領域とその周囲の領域との間に僅かな屈折率
差が生じ、屈折率導波路が形成された結果、弱い光閉じ
込め状態が作られる。このため非プロトン注入領域(電
流通路)の径を10μm程度に広げても安定な横モード
が得られることが知られている。しかし、光閉じ込め自
体は弱いため、それほど大きな発光効率の向上は望め
ず、また、発熱も大きいので、しきい値電流は高く、バ
イアスをかけない状態においては応答性が悪い。
For example, in a proton injection type surface emitting laser having a gain waveguide structure, a slight difference in refractive index occurs between a current passing region and a surrounding region due to a thermal lens effect. As a result, a weak light confinement is created. Therefore, it is known that a stable transverse mode can be obtained even if the diameter of the non-proton injection region (current path) is increased to about 10 μm. However, since the light confinement itself is weak, it is not possible to expect a great improvement in the luminous efficiency, and since the heat generation is large, the threshold current is high and the responsiveness is poor when no bias is applied.

【0006】これに対し、屈折率導波構造を有する選択
酸化方式の面発光型半導体レーザは、活性層近傍の多層
反射膜の一部を選択的に酸化して電流狭窄を行うと共に
屈折率導波路を形成したものであり、強い光閉じ込め効
果を有するので、しきい値電流が低く、しかも、応答性
は速い。ところが、光閉じ込め効果が強すぎて、横モー
ドを安定化するには発光領域の直径を典型的には5μm
以下と、上述のプロトン注入方式に比べかなり狭くする
必要があり、このため発光領域の体積が減少して高出力
化が望めないという欠点がある。
On the other hand, a selective oxidation type surface emitting semiconductor laser having a refractive index waveguide structure selectively oxidizes a part of a multilayer reflective film near an active layer to perform current confinement and reduce refractive index conduction. Since it has a wave path and has a strong light confinement effect, the threshold current is low and the response is fast. However, the light confinement effect is so strong that the diameter of the light emitting region is typically 5 μm to stabilize the transverse mode.
In the following, it is necessary to make it considerably narrower than the above-described proton injection method, and therefore, there is a disadvantage that the volume of the light emitting region is reduced and high output cannot be expected.

【0007】このように横モードの安定性の確保と高出
力化という相対立する課題を解決することは難しい。横
モードの安定性の確保と高出力化を両立する試みとして
は、例えば、特開平6−112587号公報に開示され
る面発光型半導体レーザがある。この面発光型半導体レ
ーザ125は、図11に示すように、電極147が形成
された基板130上に、パラレル・ミラー・スタック1
32、活性層及びスペーサ層135、及びパラレル・ミ
ラー・スタック138を順次積層し、メサ140を形成
したものであり、パラレル・ミラー・スタック138上
にはコンタクト・ウィンドウ142が設けられ、コンタ
クト・ウィンドウ142上には、光放出領域に開口を有
する誘電体層144が設けられている。この開口と誘電
体層144とを覆うようにITO等の光学的に透明な導
電材料からなるコンタクト層146が設けられて部分的
に電極とのコンタクトがとられ、電流分布149が制御
される。そして、誘電体層144とコンタクト層146
とは、所定のミラー反射率を与える光学的厚さを有して
メサ140の表面上に配置され、メサ140のエッジに
依存しない光学モード148を制御する。以上の通り、
電流と光学モードを別々に制御することが可能になり、
これによって電流及び光学モードの良好なオーバーラッ
プと高出力化とが実現可能であるとしている。
As described above, it is difficult to solve the relative problems of securing the stability of the transverse mode and increasing the output. As an attempt to achieve both the stability of the transverse mode and the increase in output, there is, for example, a surface-emitting type semiconductor laser disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-112587. As shown in FIG. 11, the surface-emitting type semiconductor laser 125 has a parallel mirror stack 1 on a substrate 130 on which electrodes 147 are formed.
32, an active layer and a spacer layer 135, and a parallel mirror stack 138 are sequentially stacked to form a mesa 140. On the parallel mirror stack 138, a contact window 142 is provided. A dielectric layer 144 having an opening in the light emitting region is provided on 142. A contact layer 146 made of an optically transparent conductive material such as ITO is provided so as to cover the opening and the dielectric layer 144, and a part of the contact layer is made in contact with the electrode, and the current distribution 149 is controlled. Then, the dielectric layer 144 and the contact layer 146
Controls an optical mode 148 that is located on the surface of the mesa 140 with an optical thickness that provides a predetermined mirror reflectivity and is independent of the edge of the mesa 140. As mentioned above,
It is possible to control current and optical mode separately,
It is stated that this makes it possible to achieve good overlap between the current and optical modes and high output.

【0008】この面発光型半導体レーザでは、誘電体層
144の開口部分に、該開口に埋め込まれた形のコンタ
クト層146が設けられるが、両者の位置合わせを厳密
に行うことは難しく、良好な特性を有する素子を再現性
よく製造することができない。すなわち、ミラー反射率
の制御は、誘電体層144とコンタクト層146の各々
が有する光学的厚さによってなされており、両者の位置
合わせが完璧になされなければ、ミラー反射率の分布に
不均一が生じ、横モードが不安定になる。
In this surface-emitting type semiconductor laser, a contact layer 146 embedded in the opening of the dielectric layer 144 is provided in the opening of the dielectric layer 144. An element having characteristics cannot be manufactured with good reproducibility. That is, the mirror reflectance is controlled by the optical thickness of each of the dielectric layer 144 and the contact layer 146. If the alignment of the two is not perfect, the distribution of the mirror reflectance may be uneven. As a result, the transverse mode becomes unstable.

【0009】また、本素子を製造するためには、各半導
体層を順次積層する積層工程の他に、コンタクト・ウィ
ンドウ142の積層工程と誘電体層144の積層工程と
いう2度の誘電体膜積層工程と、誘電体層144の開口
部分へのコンタクト層146の積層工程と誘電体層14
4上へのコンタクト層146の積層工程という2度のコ
ンタクト層積層工程と、を経ることが必要であり、製造
プロセスが煩雑である。
Further, in order to manufacture the present element, in addition to the laminating step of sequentially laminating the respective semiconductor layers, two laminating steps of a laminating step of the contact window 142 and a laminating step of the dielectric layer 144 are performed. Step of laminating contact layer 146 on opening of dielectric layer 144 and step of laminating dielectric layer 14
And a contact layer lamination step of laminating the contact layer 146 on the contact layer 4 twice, and the manufacturing process is complicated.

【0010】以上に述べた通り、特開平6−11258
7号公報に開示された面発光半導体レーザは、高度な半
導体プロセスを要求するわりに、特性のばらつきが生じ
易いという問題点を有している。
As described above, JP-A-6-11258
The surface emitting semiconductor laser disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-1995 has a problem that the characteristics are liable to vary easily, in spite of requiring an advanced semiconductor process.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、横モードが安定であり、光出力が大きく、かつ簡易
なプロセスで再現性よく製造す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。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a surface-emitting type semiconductor laser which has a stable transverse mode, a large light output, and can be manufactured with good reproducibility by a simple process. It is in.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の面発光型半導体レーザは、半導体基板に設
けられた第1電極と、該半導体基板の第1電極とは反対
側の面に設けられた第1多層反射膜と、活性層を挟んで
該第1多層反射膜に対向するように設けられた第2多層
反射膜と、レーザ発振される光に対して光学的に透明
で、かつ、第1電極と共に活性層に電流を注入するため
の第2電極と、前記第2電極と前記第2多層反射膜との
間に設けられ、レーザ発振される光に対して光学的に透
明なコンタクト層がその光出射領域に対応する部分に形
成されると共に、該コンタクト層が形成された部分を介
して活性層への電流注入を可能とし、該コンタクト層が
形成されていない部分を介して活性層への電流注入を不
能とするキャップ層と、を備え、前記第2電極の光学的
厚さと前記コンタクト層の光学的厚さとを調整すること
により、前記コンタクト層が形成された部分の周辺部分
の反射率を、前記コンタクト層が形成された部分の反射
率よりも低下させたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a surface-emitting type semiconductor laser according to the present invention comprises a first electrode provided on a semiconductor substrate and a first electrode provided on a side of the semiconductor substrate opposite to the first electrode. A first multilayer reflective film provided on the surface, a second multilayer reflective film provided opposite to the first multilayer reflective film with the active layer interposed therebetween, and optically transparent to laser oscillation light A second electrode for injecting a current into the active layer together with the first electrode; and a second electrode provided between the second electrode and the second multilayer reflective film, and optically coupled to laser-oscillated light. A transparent contact layer is formed in a portion corresponding to the light emitting region, and current can be injected into the active layer through the portion where the contact layer is formed, and a portion where the contact layer is not formed Layer that disables current injection into active layer By adjusting the optical thickness of the second electrode and the optical thickness of the contact layer, the reflectance of the peripheral portion of the portion where the contact layer is formed can be adjusted by the contact layer. It is characterized by lowering the reflectance than the portion.

【0013】前記キャップ層は、レーザ発振される光に
対して光学的に透明であり、前記第2多層反射膜と格子
整合する材料から形成されることが好ましい。前記コン
タクト層は、前記キャップ層と格子整合し、前記キャッ
プ層とヘテロ接合することが可能で、かつ、前記第2電
極とオーム性接触することが可能な材料から形成される
ことが好ましい。
It is preferable that the cap layer is made of a material that is optically transparent to laser-oscillated light and that is lattice-matched with the second multilayer reflective film. The contact layer is preferably formed of a material that is lattice-matched with the cap layer, is capable of heterojunction with the cap layer, and is capable of making ohmic contact with the second electrode.

【0014】また、本発明の面発光型半導体レーザは、
活性層をAlGaAs系半導体により構成することが好
ましく、活性層をAlGaAs系半導体により構成した
場合には、前記キャップ層は、AlGaInP系半導体
またはGaInP系半導体から形成されることが好まし
く、前記コンタクト層は、AlGaAs系半導体または
GaAs系半導体から形成されることが好ましい。
Further, the surface emitting semiconductor laser of the present invention comprises:
The active layer is preferably made of an AlGaAs-based semiconductor. When the active layer is made of an AlGaAs-based semiconductor, the cap layer is preferably made of an AlGaInP-based semiconductor or a GaInP-based semiconductor. , AlGaAs-based semiconductor or GaAs-based semiconductor.

【0015】前記第2電極の材料としては、カドミウム
・スズ酸化物またはインジウム・スズ酸化物を用いるこ
とができる。
Cadmium-tin oxide or indium-tin oxide can be used as the material of the second electrode.

【0016】また、本発明の面発光型半導体レーザを製
造方法は、半導体基板上に、第1多層反射膜、活性層、
第2多層反射膜、キャップ層、及びコンタクト層を順次
積層する積層工程と、前記コンタクト層を光出射領域に
対応する部分を残してエッチングするエッチング工程
と、前記コンタクト層が形成された部分とその周辺部分
とを覆うように第2電極を形成する電極積層工程と、を
有することを特徴とする。
Further, according to the method of manufacturing a surface emitting semiconductor laser of the present invention, a first multilayer reflective film, an active layer,
A laminating step of sequentially laminating a second multilayer reflective film, a cap layer, and a contact layer; an etching step of etching the contact layer while leaving a portion corresponding to a light emitting region; An electrode laminating step of forming the second electrode so as to cover the peripheral portion.

【0017】前記エッチング工程において、コンタクト
層をエッチングする際に、前記キャップ層をエッチスト
ッパーとして使用することが好ましく、コンタクト層の
キャップ層に対するエッチング選択性が10倍よりも大
きくなるように、各層の材料及びエッチャントを選択す
ることがより好ましい。また、前記コンタクト層は、前
記キャップ層を半導体の結晶成長により積層した後、半
導体の結晶成長により連続して積層することが好まし
い。
In the etching step, the cap layer is preferably used as an etch stopper when the contact layer is etched, and each layer is etched so that the etching selectivity of the contact layer with respect to the cap layer is larger than 10 times. It is more preferable to select the material and the etchant. In addition, it is preferable that, after the cap layer is laminated by crystal growth of a semiconductor, the contact layer is continuously laminated by crystal growth of a semiconductor.

【0018】本発明の面発光型半導体レーザは、プレー
ナ型のみならず、ポスト型にも適用することができ、ポ
スト型に適用する場合は、選択酸化方式の概念を導入し
て、第2多層反射膜の側面を周囲から酸化して一部を絶
縁領域とすることもできる。
The surface-emitting type semiconductor laser of the present invention can be applied not only to a planar type but also to a post type. The side surface of the reflection film may be oxidized from the surroundings to partially form an insulating region.

【0019】本発明の面発光型半導体レーザにおいて
は、光出射領域に対応する部分に形成されたコンタクト
層の光学的厚さとコンタクト層とその周辺部分とを覆う
ように形成された第2電極の光学的厚さとが、光出射領
域に対応する部分の周辺部分の反射率が、光出射領域に
対応する部分の反射率に対し、相対的に低下するように
調整されているため、光出射領域でのみ効率よくファブ
リぺローモードによるレーザ発振が生ずる。また、コン
タクト層が形成された部分とその周辺部分とでは層構成
が異なるために、実効的な屈折率差も生じており、光導
波路が形成されることになる。この通り、本発明の面発
光型半導体レーザは、光学モードの制御が可能であり、
容易に基本横モード発振を得ることができる。
In the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, the optical thickness of the contact layer formed at the portion corresponding to the light emitting region and the second electrode formed so as to cover the contact layer and its peripheral portion are formed. Since the optical thickness is adjusted so that the reflectance of the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region is relatively reduced with respect to the reflectance of the portion corresponding to the light emitting region, the light emitting region Only in this case, laser oscillation in the Fabry-Perot mode occurs efficiently. In addition, since the layer structure is different between the portion where the contact layer is formed and the peripheral portion, an effective refractive index difference is also generated, and an optical waveguide is formed. As described above, the surface emitting semiconductor laser of the present invention can control the optical mode,
Basic transverse mode oscillation can be easily obtained.

【0020】また、コンタクト層はキャップ層と第2電
極とを電気的に接続するが、コンタクト層は光出射領域
に対応する部分にのみ形成されているために、このコン
タクト層が形成された部分を介して活性層への電流注入
が可能となり、コンタクト層が形成されていない部分を
介して活性層への電流注入が不能となる。従って、注入
された電流は、光出射領域に対して垂直に活性層へ向け
て流れ込み、半導体基板に水平な面内で素子の中央部に
電流経路が形成されることになる。これにより利得領域
(ゲイン領域)がこの付近に限定されることを意味し、
ゲイン領域と基本横モードとのオーバーラップが最大と
なり、基本横モードの選択性が向上する。
The contact layer electrically connects the cap layer and the second electrode. Since the contact layer is formed only in the portion corresponding to the light emitting region, the contact layer is formed in the portion where the contact layer is formed. , The current can be injected into the active layer, and the current cannot be injected into the active layer through the portion where the contact layer is not formed. Therefore, the injected current flows perpendicularly to the light emitting region toward the active layer, and a current path is formed at the center of the device in a plane horizontal to the semiconductor substrate. This means that the gain region (gain region) is limited to this vicinity,
The overlap between the gain region and the basic lateral mode is maximized, and the selectivity of the basic lateral mode is improved.

【0021】この通り、本発明の面発光型半導体レーザ
では、コンタクト層による電流狭窄効果と基本横モード
選択性とにより、しきい値電流を低減することができ、
光出射領域の面積を広げることが可能であることから、
基本横モードでの高出力化を図ることができる。
As described above, in the surface emitting semiconductor laser of the present invention, the threshold current can be reduced by the current confinement effect of the contact layer and the basic lateral mode selectivity.
Because it is possible to enlarge the area of the light emission area,
High output can be achieved in the basic lateral mode.

【0022】さらに、本発明の面発光型半導体レーザ
は、半導体基板上に、第1多層反射膜、活性層、第2多
層反射膜、キャップ層、及びコンタクト層を順次積層す
る積層工程の他は、複雑なプロセスを必要とせず、コン
タクト層をエッチングする1度のエッチング工程と、第
2電極を形成する1度の電極積層工程と、により製造す
ることが可能である。特に、キャップ層をエッチストッ
パーとして使用すると、コンタクト層を形成する際、エ
ッチング深さの制御が容易となり、光出射領域における
ミラー反射率の低下防止、素子の特性のばらつき防止、
及び素子の歩留まりの改善に効果的である。
Further, in the surface emitting semiconductor laser of the present invention, except for a laminating step of sequentially laminating a first multilayer reflective film, an active layer, a second multilayer reflective film, a cap layer, and a contact layer on a semiconductor substrate. The manufacturing process can be performed by a single etching step of etching the contact layer and a single electrode laminating step of forming the second electrode without requiring a complicated process. In particular, when the cap layer is used as an etch stopper, it is easy to control the etching depth when forming the contact layer, to prevent a decrease in mirror reflectance in the light emitting region, to prevent variations in element characteristics,
Also, it is effective for improving the yield of the device.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
面発光型半導体レーザの具体的な実施の形態について詳
細に説明する。 (第1の実施の形態)以下、図1(A)に示す本発明の
第1の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成
を、製造工程に従い説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of a surface emitting semiconductor laser according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) The structure of a surface emitting semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention shown in FIG.

【0024】図2に示すように、有機金属気相成長法
(MOCVD法)を用いて、n型のGaAs基板1の
(100)面上に、n型のAl0.9Ga0.1As層とn型
のAl0. 3Ga0.7As層との複数層積層体よりなる第1
多層反射膜2と、アンドープのAl0.5Ga0.5Asより
なる第1スペーサ層3と、アンドープのAl0.11Ga
0.89Asよりなる量子井戸層とアンドープのAl0.3
0.7Asよりなる障壁層との積層体よりなる量子井戸
活性層4と、アンドープのAl0.5Ga0.5Asよりなる
第2スペーサ層5と、p型のAl0.9Ga0.1As層とp
型のAl0.3Ga0.7As層との複数層積層体よりなる第
2多層反射膜6と、p型のGa0.5In0.5Pよりなるキ
ャップ層7と、p型のGaAsよりなるコンタクト層8
とを、順次形成する。
As shown in FIG. 2, an n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer and an n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer are formed on the (100) plane of the n-type GaAs substrate 1 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). first made of multi-layer stacks of the Al 0. 3 Ga 0.7 as layer
A multilayer reflective film 2, a first spacer layer 3 made of undoped Al 0.5 Ga 0.5 As, and an undoped Al 0.11 Ga
0.89 As quantum well layer and undoped Al 0.3 G
a quantum well active layer 4 composed of a laminate of a 0.7 As barrier layer; a second spacer layer 5 composed of undoped Al 0.5 Ga 0.5 As; a p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer and a p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer.
Multi-layer reflective film 6 composed of a multilayered structure of Al 0.3 Ga 0.7 As layer of p-type, cap layer 7 of p-type Ga 0.5 In 0.5 P, and contact layer 8 of p-type GaAs
Are sequentially formed.

【0025】ここで、第1多層反射膜2は、n型のAl
0.9Ga0.1As層とn型のAl0.3Ga0.7As層との複
数層積層体よりなるが、各層の厚さはλ/4nr(但
し、λはレーザの発振波長、nrは各層を構成する媒質
の屈折率である)であり、混晶比の異なる層を交互に4
0.5周期積層してある。n型不純物であるシリコンを
ドーピングした後のキャリア濃度は3×1018cm-3
ある。
Here, the first multilayer reflection film 2 is made of n-type Al.
It consists of a multilayer structure of a 0.9 Ga 0.1 As layer and an n-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer, and each layer has a thickness of λ / 4n r (where λ is the laser oscillation wavelength and n r is the structure of each layer). And a layer having a different mixed crystal ratio.
They are stacked for 0.5 cycle. The carrier concentration after doping with silicon, which is an n-type impurity, is 3 × 10 18 cm −3 .

【0026】また、第2多層反射膜6は、p型のAl
0.9Ga0.1As層とp型のAl0.3Ga0.7As層との積
層体であるが、各層の厚さは第1多層反射膜2と同様λ
/4nrであり、混晶比の異なる層を交互に30周期積
層してある。p型不純物である炭素をドーピングした後
のキャリア濃度は5×1018cm-3である。
The second multilayer reflective film 6 is made of p-type Al.
This is a laminate of a 0.9 Ga 0.1 As layer and a p-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer.
/ 4n is r, are 30-period stacking layers of different mixed crystal ratios alternately. The carrier concentration after doping with carbon, which is a p-type impurity, is 5 × 10 18 cm −3 .

【0027】第2多層反射膜6の周期数(層数)を第1
多層反射膜2の層数よりも少なくした理由は、反射率に
差を設けて基板上面より出射光を取り出すためである。
また、詳しくは述べないが、素子の直列抵抗を下げる目
的で第2多層反射膜6中には、Al0.9Ga0.1As層と
Al0.3Ga0.7As層との間に、これらの層の中間のア
ルミニウム混晶比を有する所謂中間層を複数層介在させ
ている。
The number of periods (the number of layers) of the second multilayer reflection film 6 is set to the first
The reason for making the number smaller than the number of layers of the multilayer reflective film 2 is to take out the emitted light from the upper surface of the substrate by providing a difference in reflectance.
Although not described in detail, in order to reduce the series resistance of the device, the second multilayer reflective film 6 includes an intermediate part between the Al 0.9 Ga 0.1 As layer and the Al 0.3 Ga 0.7 As layer between these layers. A plurality of so-called intermediate layers having an aluminum mixed crystal ratio are interposed.

【0028】量子井戸活性層4は、厚さ8nmのアンド
ープAl0.11Ga0.89Asよりなる量子井戸層と、厚さ
5nmのアンドープAl0.3Ga0.7Asよりなる障壁層
と、を交互に積層した積層体である。量子井戸層の数は
所望の特性により適宜決められるが、典型的には3層と
して、量子井戸層の外層はいずれも障壁層とするから、
障壁層の数は量子井戸層よりも1層多い4層となる。こ
れにより波長780nm帯の光を発振する。
The quantum well active layer 4 has a laminated structure in which quantum well layers of undoped Al 0.11 Ga 0.89 As having a thickness of 8 nm and barrier layers of undoped Al 0.3 Ga 0.7 As having a thickness of 5 nm are alternately laminated. It is. The number of quantum well layers is appropriately determined according to desired characteristics. Typically, the number of quantum well layers is three, and the outer layers of the quantum well layers are all barrier layers.
The number of barrier layers is four, one more than the quantum well layer. This oscillates light in the 780 nm wavelength band.

【0029】第1スペーサ層3の下面から第2スペーサ
層5の上面までの膜厚は、全体でλ/nrの整数倍とし
てその間に定在波が立つようにし、光強度の最も強い所
謂「腹」の部分が量子井戸活性層4の位置に来るように
設計してある。
The film thickness from the lower surface of the first spacer layer 3 to the upper surface of the second spacer layer 5 is an integral multiple of λ / nr as a whole so that a standing wave stands between them. It is designed so that the “belly” portion comes to the position of the quantum well active layer 4.

【0030】p型のGaInPよりなるキャップ層7
は、厚さが0.1μmの薄い層であり、p型不純物であ
る亜鉛をドーピングした後のキャリア濃度は1×1018
cm-3である。キャップ層7のキャリア濃度は、この層
の上に直接後述の半導体材料からなる第2電極9を形成
しても、ショットキー障壁により容易には電流注入が行
われないレベルの濃度とする。
Cap layer 7 made of p-type GaInP
Is a thin layer having a thickness of 0.1 μm, and has a carrier concentration of 1 × 10 18 after doping with zinc which is a p-type impurity.
cm -3 . The carrier concentration of the cap layer 7 is set to a level at which current injection is not easily performed by the Schottky barrier even if the second electrode 9 made of a semiconductor material described later is formed directly on this layer.

【0031】また、GaInPは光学的エネルギーバン
ドギャップがおよそ1.9eVであり、レーザ発振され
る780nm帯の光に対しては透明であるから、不要な
光吸収が生じない。
GaInP has an optical energy band gap of about 1.9 eV and is transparent to laser-oscillated light in the 780 nm band, so that unnecessary light absorption does not occur.

【0032】p型のGaAsよりなるコンタクト層8の
p型不純物である亜鉛をドーピングした後のキャリア濃
度は5×1019cm-3である。コンタクト層8のキャリ
ア濃度は、コンタクト層8が第2電極9と接触する際
に、オーム性接触を形成するのに十分な濃度とする。
The carrier concentration of the contact layer 8 made of p-type GaAs after doping zinc, which is a p-type impurity, is 5 × 10 19 cm −3 . The carrier concentration of the contact layer 8 is set to a concentration sufficient to form an ohmic contact when the contact layer 8 contacts the second electrode 9.

【0033】また、このコンタクト層8の光学的厚さ
を、第2電極9の光学的厚さと共に調整することによ
り、活性層から出射される光に対してファブリペローモ
ードにおける位相を調整することができる。なお、コン
タクト層8及び第2電極9の光学的厚さに関しては、後
述する。
By adjusting the optical thickness of the contact layer 8 together with the optical thickness of the second electrode 9, the phase in the Fabry-Perot mode with respect to the light emitted from the active layer is adjusted. Can be. The optical thickness of the contact layer 8 and the second electrode 9 will be described later.

【0034】上記の通り、キャップ層7と第2電極9と
は、ショットキー障壁によりオーム性接触をすることが
できず、キャップ層7へは電流注入を行うことができな
い。これに対し、キャップ層7とコンタクト層8との間
は、同じ導電型のヘテロ接合であり、コンタクト層8と
第2電極9とは、オーム性接触しているため、コンタク
ト層8が形成された部分ではキャップ層7へ電流注入を
行うことができる。なお、キャップ層7のキャリア濃度
は、上記の通り、ショットキー障壁により容易には電流
注入が行われないレベルとされているが、キャップ層7
は非常に薄いため電流注入に支障はない。
As described above, the cap layer 7 and the second electrode 9 cannot make ohmic contact due to the Schottky barrier, and current cannot be injected into the cap layer 7. On the other hand, between the cap layer 7 and the contact layer 8 is a heterojunction of the same conductivity type, and since the contact layer 8 and the second electrode 9 are in ohmic contact, the contact layer 8 is formed. The current injection into the cap layer 7 can be performed in the portion where it has been set. As described above, the carrier concentration of the cap layer 7 is set to a level at which current is not easily injected due to the Schottky barrier.
Is very thin and does not hinder current injection.

【0035】次に、基板を成長室から取り出し、図3に
示すように、光出射領域形成予定領域にフォトリソグラ
フィ技術を使って5〜10μm径のエッチングマスク
(フォトレジスト)21を形成した後、硫酸、過酸化水
素及び水の混合液をエッチャントとして使用して、コン
タクト層8の光出射領域に対応する部分のみを残し、他
の部分をエッチングにより除去する。
Next, the substrate is taken out of the growth chamber, and as shown in FIG. 3, an etching mask (photoresist) 21 having a diameter of 5 to 10 .mu.m is formed in the light emitting area forming area by using a photolithography technique. Using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water as an etchant, only the portion corresponding to the light emitting region of the contact layer 8 is left, and the other portion is removed by etching.

【0036】本実施形態では、コンタクト層8を構成す
るp型のGaAsは、キャップ層7を構成するp型のG
aInPの10倍以上のエッチング選択性を有するか
ら、コンタクト層8とキャップ層7との界面で容易にエ
ッチングを止めることができる。
In the present embodiment, the p-type GaAs forming the contact layer 8 is replaced by the p-type G
Since the etching selectivity is 10 times or more that of aInP, the etching can be easily stopped at the interface between the contact layer 8 and the cap layer 7.

【0037】ここで、エッチング後に残ったp型のGa
Asよりなるコンタクト層8の基板平面に水平な方向で
の形状(平面形状)は、円形や正方形の他に、長方形、
楕円形、ひし形等自由な形状とすることができる。但
し、コンタクト層8の平面形状は反射率分布に影響を与
えるから、例えば、長方形、楕円形、ひし形等2回対称
(180°回転すると原形に復帰する幾何学形状)にす
れば、レーザ光の偏波面はその形状に応じて一定方向に
揃う傾向を示す。この性質を利用し、コンタクト層8の
平面形状を楕円形、長円形、ひし形等にしてレーザ光の
偏波面を制御することも可能である。
Here, the p-type Ga remaining after the etching
The shape (planar shape) of the contact layer 8 made of As in the direction horizontal to the substrate plane is rectangular,
It can be any shape such as an ellipse or a diamond. However, the planar shape of the contact layer 8 affects the reflectance distribution. For example, if the contact layer 8 has a two-fold symmetry (a geometric shape that returns to the original shape when rotated by 180 °) such as a rectangle, an ellipse, or a diamond, the shape of the laser light The plane of polarization tends to be aligned in a certain direction according to its shape. By utilizing this property, the plane of the contact layer 8 can be made elliptical, elliptical, rhombic, or the like to control the polarization plane of the laser light.

【0038】図4に示すように、フォトレジストからな
るエッチングマスク21を除去した後、RFスパッタリ
ング法を使用して、キャップ層7の露出部分とコンタク
ト層8とを覆うように、インジウム・スズ酸化物(IT
O)からなる第2電極9を着膜する。コンタクト層8と
第2電極9との間の接触をオーム性接触にするために、
300〜600℃の温度範囲でアニールを行う。アニー
ル温度は、他の工程との兼ね合いを考慮して、この温度
範囲から適宜決定すればよい。
As shown in FIG. 4, after removing the etching mask 21 made of a photoresist, indium tin oxide is used to cover the exposed portion of the cap layer 7 and the contact layer 8 by using an RF sputtering method. Things (IT
A second electrode 9 made of O) is deposited. In order to make the contact between the contact layer 8 and the second electrode 9 an ohmic contact,
Annealing is performed in a temperature range of 300 to 600 ° C. The annealing temperature may be appropriately determined from this temperature range in consideration of the balance with other steps.

【0039】光出射領域11に対応する部分の周辺部分
の層構成は、下層から、第1多層反射膜2、第1スペー
サ層3、量子井戸活性層4、第2スペーサ層5、第2多
層反射膜6、キャップ層7、及び第2電極9を順次積層
した層構成であるが、光出射領域11に対応する部分の
層構成は、キャップ層7と第2電極9との間にコンタク
ト層8を加えた層構成である。
The layer configuration around the portion corresponding to the light emitting region 11 is, from the bottom, the first multilayer reflective film 2, the first spacer layer 3, the quantum well active layer 4, the second spacer layer 5, and the second multilayer. Although the reflective layer 6, the cap layer 7, and the second electrode 9 are sequentially laminated, the layer configuration corresponding to the light emitting region 11 is such that a contact layer is provided between the cap layer 7 and the second electrode 9. This is a layer configuration in which 8 is added.

【0040】そして、コンタクト層8の光学的厚さ及び
第2電極9の光学的厚さを調整することにより、図1
(B)に示すように、光出射領域に対応する部分の周辺
部分の反射率が、光出射領域に対応する部分の反射率に
対し、相対的に低下するように構成されている。
By adjusting the optical thickness of the contact layer 8 and the optical thickness of the second electrode 9, FIG.
As shown in (B), the reflectance of the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region is configured to be relatively lower than the reflectance of the portion corresponding to the light emitting region.

【0041】第1多層反射膜2と第2多層反射膜6とか
ら形成される共振器に付加される層の光学的な厚さが、
レーザ発振される光の発振波長λの半波長の整数倍に等
しい場合は共振器のQが増加し、4分の1波長の奇数倍
に等しい場合は共振器のQが減少する。
The optical thickness of the layer added to the resonator formed by the first multilayer reflection film 2 and the second multilayer reflection film 6 is
When it is equal to an integral multiple of a half wavelength of the oscillation wavelength λ of the laser oscillation light, the Q of the resonator increases, and when it is equal to an odd multiple of a quarter wavelength, the Q of the resonator decreases.

【0042】本実施形態においては、コンタクト層8の
光学的な厚さと第2電極9の光学的な厚さとの和を、レ
ーザ発振される光の発振波長λの半波長の整数倍に等し
くすることで、光出射領域11に対応する部分において
共振器のQを増加させ、第2電極9の光学的な厚さを、
4分の1波長の奇数倍に等しくすることで、光出射領域
11に対応する部分の周辺部分において共振器のQを減
少させる。
In this embodiment, the sum of the optical thickness of the contact layer 8 and the optical thickness of the second electrode 9 is made equal to an integral multiple of a half wavelength of the oscillation wavelength λ of the laser oscillation light. Thereby, the Q of the resonator is increased in a portion corresponding to the light emitting region 11, and the optical thickness of the second electrode 9 is reduced.
By making the wavelength equal to an odd multiple of the quarter wavelength, the Q of the resonator is reduced in the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region 11.

【0043】光出射領域11に対応する部分とその周辺
部分とで反射率に差を設けることが目的であるから、光
出射領域11に対応する部分の周辺部分の反射率が、光
出射領域11に対応する部分の反射率に対し相対的に低
下すれば、光学的厚さを正確に4分の1波長の奇数倍あ
るいは半波長の整数倍とする必要はない。
Since the purpose is to provide a difference in reflectance between the portion corresponding to the light emitting region 11 and the peripheral portion, the reflectance of the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region 11 is reduced. It is not necessary to make the optical thickness exactly an odd multiple of a quarter wavelength or an integral multiple of a half wavelength if the reflectance is relatively lower than the reflectance of the portion corresponding to.

【0044】この通り、コンタクト層8の光学的な厚さ
及び第2電極9の光学的な厚さはミラー損失に差をもた
らすから、これらの層の光学的厚さを制御することによ
って、ミラー反射率を空間的に変化させ、光学モードの
制御が可能となる。即ち、高反射率領域を規定し、この
径を最低次数の動作モードのモードサイズに等しくすれ
ば、容易に単峰性の基本横モード発振を得ることができ
る。
As described above, since the optical thickness of the contact layer 8 and the optical thickness of the second electrode 9 cause a difference in mirror loss, by controlling the optical thickness of these layers, the mirror thickness can be reduced. The optical mode can be controlled by changing the reflectance spatially. That is, if a high reflectivity region is defined and its diameter is made equal to the mode size of the operation mode of the lowest order, it is possible to easily obtain a single-peak fundamental transverse mode oscillation.

【0045】また、コンタクト層8から注入される電流
量が多くなるゲイン領域は、光出射領域11と一致して
いるから、図5に示すように、最も次数の低い基本モー
ドとゲイン領域とのオーバーラップが最大となり、高次
の光学モードとゲイン領域とのオーバーラップは反対に
小さくなることから、高次モードでの発振が抑制され、
基本モードで発振するようになる。このように光出射領
域11に対応する部分とその周辺部分とで反射率に差を
設けることで、0次基本横モードの発振に有利な条件が
整い、望ましいモードが選択されるという効果を得るこ
とができる。
Further, since the gain region where the amount of current injected from the contact layer 8 is large coincides with the light emitting region 11, as shown in FIG. Since the overlap becomes maximum and the overlap between the higher-order optical mode and the gain region becomes smaller, the oscillation in the higher-order mode is suppressed.
It oscillates in the basic mode. By providing a difference in reflectance between the portion corresponding to the light emitting region 11 and the peripheral portion in this manner, conditions advantageous for the oscillation of the zero-order fundamental transverse mode are set, and an effect that a desired mode is selected is obtained. be able to.

【0046】また、コンタクト層8は、注入された電流
の広がりを妨げる働きを持つ。即ち、コンタクト層8に
よって電流狭窄を行うことになり、図6に示す通り、p
型のGaInPからなるキャップ層7に注入されたキャ
リアは電流経路22を通って素子内に広がることにな
る。このとき、電流密度は光出射領域11に対応する部
分で高く、そこから離れるにしたがって減衰する分布を
有するから、レーザ発振自体を阻害するものではない。
The contact layer 8 has a function of preventing the spread of the injected current. That is, current confinement is performed by the contact layer 8, and as shown in FIG.
The carriers injected into the cap layer 7 made of GaInP of the type spread through the current path 22 into the device. At this time, the current density is high in the portion corresponding to the light emitting region 11 and has a distribution that attenuates as the distance from the region increases, so that the laser oscillation itself is not hindered.

【0047】この電流狭窄効果とモード選択効果との相
乗効果により、しきい値電流を低減することができる。
また、光閉じ込めの程度は従来の屈折率導波型に比べ小
さいから、開口の直径を10μm程度にまで広げても横
モードは安定しており、基本横モードでの最大光出力を
飛躍的に向上させることができる。
The threshold current can be reduced by the synergistic effect of the current confinement effect and the mode selection effect.
Further, since the degree of light confinement is smaller than that of the conventional refractive index waveguide type, the transverse mode is stable even when the diameter of the aperture is increased to about 10 μm, and the maximum light output in the fundamental transverse mode is dramatically increased. Can be improved.

【0048】最後に、n型のGaAs基板1の裏面にA
uGe/Ni/Au層よりなる第1電極10を形成し
て、図1に示す構成を備え、λ〜780nmの波長で発
振する面発光型半導体レーザを得ることができる。
Finally, on the back surface of the n-type GaAs substrate 1, A
By forming the first electrode 10 made of a uGe / Ni / Au layer, a surface emitting semiconductor laser having the configuration shown in FIG. 1 and oscillating at a wavelength of λ to 780 nm can be obtained.

【0049】上記した第1の実施形態では、キャップ層
7のキャリア濃度を、この層の上に直接後述の半導体材
料からなる第2電極9を形成しても、ショットキー障壁
により容易には電流注入が行われないレベルの濃度とす
ることにより、キャップ層7と第2電極9との間でオー
ム性接触が得られないようにして、電流注入部をコンタ
クト層8を形成した部分に限定したが、例えば、キャッ
プ層7とコンタクト層8との間にシリコン絶縁膜を介在
させることにより、さらにキャップ層7と第2電極9と
の間の絶縁性を高めて、無効な電流がキャップ層7に流
れないよう工夫することも可能である。
In the first embodiment, the carrier concentration of the cap layer 7 can be easily controlled by the Schottky barrier even if the second electrode 9 made of a semiconductor material described later is formed directly on this layer. By setting the concentration at such a level that injection is not performed, ohmic contact between the cap layer 7 and the second electrode 9 is not obtained, and the current injection portion is limited to the portion where the contact layer 8 is formed. However, for example, by interposing a silicon insulating film between the cap layer 7 and the contact layer 8, the insulating property between the cap layer 7 and the second electrode 9 is further increased, so that an ineffective current is reduced. It is also possible to devise it not to flow to.

【0050】但し、光出射領域11に対応する部分の周
辺部分の反射率が、光出射領域11に対応する部分の反
射率に対し相対的に低下するように、第2電極9の光学
的厚さに加えて、シリコン絶縁膜の光学的な厚さを調整
する必要がある。
However, the optical thickness of the second electrode 9 is set so that the reflectance of the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region 11 is relatively lower than the reflectance of the portion corresponding to the light emitting region 11. In addition, it is necessary to adjust the optical thickness of the silicon insulating film.

【0051】上記した第1の実施形態では、キャップ層
7とコンタクト層8の材料を選択することにより、キャ
ップ層7と第2電極9とはオーム性接触させず、コンタ
クト層8と第2電極9とはオーム性接触をさせて電流狭
窄を行ったが、より効率よく活性層への電流注入を行う
ために、別の電流閉じ込め(電流狭窄)手段を利用する
こともできる。
In the first embodiment described above, by selecting the material of the cap layer 7 and the contact layer 8, the cap layer 7 and the second electrode 9 are not brought into ohmic contact, and the contact layer 8 and the second electrode 9 are not contacted. Although the current confinement is performed by making ohmic contact with 9, another current confinement (current confinement) means can be used in order to more efficiently inject current into the active layer.

【0052】例えば、キャップ層7をアンドープ若しく
はn型のGaInPから形成した以外は第1の実施形態
と同様にして、基板1上に、第1多層反射膜2、第1ス
ペーサ層3、量子井戸活性層4、第2スペーサ層5、第
2多層反射膜6、及びキャップ層7を順次積層し、図3
に示すように、マスク21を用いたエッチングにより、
アンドープ若しくはp型のGaAsよりなるコンタクト
層8を光出射領域に対応する部分にのみ形成した後、図
7(A)に示すように、コンタクト層8が形成された領
域を除いて、シリコン系絶縁膜からなる不純物拡散用マ
スク23を形成する。図7(B)に示すように、このマ
スク23を用いて亜鉛の気相拡散を行うことにより、コ
ンタクト層8及びその下方にあるキャップ層7に亜鉛を
拡散させてコンタクト層8及びキャップ層7aからなる
亜鉛拡散領域24を形成する。キャップ層7及びコンタ
クト層8はいずれも薄いので、キャップ層7まで到達す
る拡散は比較的容易である。図には特に示さないが、マ
スク23を除去した後、第2電極9を形成して、光出射
領域11に対応する部分とその周辺部分との間で異なる
反射率を有するよう位相調整を行う。
For example, in the same manner as in the first embodiment except that the cap layer 7 is formed of undoped or n-type GaInP, a first multilayer reflective film 2, a first spacer layer 3, a quantum well The active layer 4, the second spacer layer 5, the second multilayer reflective film 6, and the cap layer 7 are sequentially laminated, and FIG.
As shown in the figure, by etching using the mask 21,
After the contact layer 8 made of undoped or p-type GaAs is formed only in the portion corresponding to the light emitting region, as shown in FIG. 7A, except for the region where the contact layer 8 is formed, the silicon-based insulating layer is formed. An impurity diffusion mask 23 made of a film is formed. As shown in FIG. 7 (B), by performing vapor phase diffusion of zinc using the mask 23, zinc is diffused into the contact layer 8 and the cap layer 7 thereunder, thereby forming the contact layer 8 and the cap layer 7a. A zinc diffusion region 24 is formed. Since both the cap layer 7 and the contact layer 8 are thin, diffusion reaching the cap layer 7 is relatively easy. Although not particularly shown in the drawing, after removing the mask 23, the second electrode 9 is formed, and the phase adjustment is performed so that the portion corresponding to the light emitting region 11 and the peripheral portion have different reflectances. .

【0053】亜鉛はp型のドーパントとして働くから、
n型のGaInPよりなるキャップ層7と亜鉛が拡散さ
れたキャップ層7aとの界面にはpn接合部25が形成
される。キャップ層7aに注入されたキャリアは、この
接合部25を避けて第2多層反射膜6に向かって流れ、
電流狭窄の効果を得ることができる。また、キャップ層
7がアンドープの場合においても、キャップ層7aに注
入されたキャリアは、キャップ層7のように抵抗率の高
いアンドープのGaInP層は通過することができず、
第2多層反射膜6の方に向かって流れることになる。
Since zinc works as a p-type dopant,
A pn junction 25 is formed at the interface between the cap layer 7 made of n-type GaInP and the cap layer 7a in which zinc is diffused. The carriers injected into the cap layer 7a flow toward the second multilayer reflective film 6 while avoiding the junction 25,
The effect of current constriction can be obtained. Also, even when the cap layer 7 is undoped, the carriers injected into the cap layer 7a cannot pass through the undoped GaInP layer having a high resistivity like the cap layer 7, and
It will flow toward the second multilayer reflective film 6.

【0054】なお、積層膜の導電型を逆転して、第2多
層反射膜6の導電型をn型とした場合は亜鉛の代わりに
n型のドーパントとして働くシリコンやゲルマニウムを
拡散源として用いることもできる。
When the conductivity type of the laminated film is reversed and the conductivity type of the second multilayer reflective film 6 is n-type, silicon or germanium acting as an n-type dopant is used as a diffusion source instead of zinc. Can also.

【0055】また、例えば、第1の実施形態と同様にし
て、第1多層反射膜2、第1スペーサ層3、量子井戸活
性層4、第2スペーサ層5、第2多層反射膜6、及びキ
ャップ層7を順次積層した基板を成長室から取り出し、
図3に示すように、エッチングによりp型のGaAsよ
りなるコンタクト層8を光出射領域11に対応する部分
にのみ形成した後、図8(A)に示すように、コンタク
ト層8上にシリコン系絶縁膜あるいはフォトレジストよ
りなるマスク26を形成して、キャップ層7の内、光出
射領域11に対応する部分の周辺にある部分にプロトン
注入を行い、図8(B)に示す高抵抗化されたプロトン
注入領域27を形成する。図には特に示さないが、マス
ク26を除去した後、第2電極9を形成して、光出射領
域11に対応する部分とその周辺部分との間で異なる反
射率を有するよう位相調整を行う。
Further, for example, similarly to the first embodiment, the first multilayer reflective film 2, the first spacer layer 3, the quantum well active layer 4, the second spacer layer 5, the second multilayer reflective film 6, and The substrate on which the cap layer 7 is sequentially laminated is taken out of the growth chamber,
As shown in FIG. 3, after a contact layer 8 made of p-type GaAs is formed only in a portion corresponding to the light emitting region 11 by etching, a silicon-based layer is formed on the contact layer 8 as shown in FIG. A mask 26 made of an insulating film or a photoresist is formed, and proton implantation is performed on a portion of the cap layer 7 around a portion corresponding to the light emitting region 11, thereby increasing the resistance as shown in FIG. The formed proton injection region 27 is formed. Although not particularly shown in the drawing, after removing the mask 26, the second electrode 9 is formed, and phase adjustment is performed so that a portion corresponding to the light emitting region 11 and a peripheral portion thereof have different reflectances. .

【0056】プロトン注入領域27は、キャリアがキャ
ップ層7中を横方向へ広がろうするのを阻止するため、
電流狭窄の効果を得ることができる。 (第2の実施の形態)第2の実施の形態に係る面発光型
半導体レーザは、図9に示す通り、柱(ポスト)状に形
成された点以外は、第1の実施の形態に係る面発光型半
導体レーザと同様の構成である。柱(ポスト)状に形成
することによって、一層の電流狭窄効果を得ることがで
きる。
The proton injection region 27 prevents carriers from spreading in the cap layer 7 in the lateral direction.
The effect of current constriction can be obtained. (Second Embodiment) A surface emitting semiconductor laser according to a second embodiment is similar to the first embodiment except that it is formed in a pillar (post) shape as shown in FIG. The configuration is the same as that of the surface emitting semiconductor laser. By forming the pillars (posts), a further current confinement effect can be obtained.

【0057】この面発光型半導体レーザの製造方法を簡
単に説明する。
A method of manufacturing the surface emitting semiconductor laser will be briefly described.

【0058】第1の実施形態と同様にして、第1多層反
射膜2、第1スペーサ層3、量子井戸活性層4、第2ス
ペーサ層5、第2多層反射膜6、及びキャップ層7を順
次積層した基板を成長室から取り出し、図3に示すよう
に、エッチングによりp型のGaAsよりなるコンタク
ト層8を光出射領域11に対応する部分にのみ形成す
る。
In the same manner as in the first embodiment, the first multilayer reflection film 2, the first spacer layer 3, the quantum well active layer 4, the second spacer layer 5, the second multilayer reflection film 6, and the cap layer 7 are formed. The sequentially laminated substrates are taken out of the growth chamber, and as shown in FIG. 3, a contact layer 8 made of p-type GaAs is formed only in a portion corresponding to the light emitting region 11 by etching.

【0059】その後、光出射領域11の外周部を環状に
残しながら、ドライエッチング技術を用いてキャップ層
7及び第2多層反射膜6を除去し、いわゆるポスト31
を形成する。
Thereafter, the cap layer 7 and the second multilayer reflection film 6 are removed by a dry etching technique while leaving the outer peripheral portion of the light emitting region 11 in an annular shape.
To form

【0060】エッチングマスクを除去した後、RFスパ
ッタリング法を使用して、キャップ層7の露出部分とコ
ンタクト層8とを覆うように、インジウム・スズ酸化物
(ITO)からなる第2電極9を着膜する。コンタクト
層8と第2電極9との間の接触をオーム性接触にするた
めに、300〜600℃の温度範囲でアニールを行う。
アニール温度は、他の工程との兼ね合いを考慮して、こ
の温度範囲から適宜決定すればよい。
After removing the etching mask, a second electrode 9 made of indium tin oxide (ITO) is deposited using an RF sputtering method so as to cover the exposed portion of the cap layer 7 and the contact layer 8. Film. In order to make the contact between the contact layer 8 and the second electrode 9 into ohmic contact, annealing is performed in a temperature range of 300 to 600C.
The annealing temperature may be appropriately determined from this temperature range in consideration of the balance with other steps.

【0061】露出したポスト31の側面をシリコン系絶
縁膜28で覆った後、第2電極9とコンタクトを取るこ
とができるようにCr/Auよりなる上部電極29を形
成する。最後に、基板1の裏面にAuGe/Ni/Au
よりなる第1電極10を形成して、図9に示す構成を備
え、λ〜780nmの波長で発振する面発光型半導体レ
ーザを得ることができる。
After covering the side surface of the exposed post 31 with the silicon-based insulating film 28, an upper electrode 29 made of Cr / Au is formed so as to make contact with the second electrode 9. Lastly, the AuGe / Ni / Au
By forming the first electrode 10 having the configuration shown in FIG. 9, a surface emitting semiconductor laser oscillating at a wavelength of λ to 780 nm can be obtained.

【0062】本実施形態の面発光型半導体レーザは、電
流が通過することができる領域が、コンタクト層8より
もわずかに広い領域に限られるので、コンタクト層下方
での電流の広がりが少なく、発光に寄与しない無効な注
入キャリアが減るので、一層の低しきい値化あるいは高
効率化を達成できる。 (第3の実施の形態)第3の実施の形態に係る面発光型
半導体レーザは、第2の実施の形態に係る面発光型半導
体レーザの変形例であり、図10に示す通り、第2多層
反射膜6の最下層をAl0.9Ga0.1Asに代えてAlA
sとし、その周縁部を酸化して絶縁領域とした以外は、
第2の実施の形態に係る面発光型半導体レーザと同様の
構成である。この通り、AlAs層の一部を選択的に酸
化することによって、より強力な電流狭窄効果を得るこ
とができる。
In the surface-emitting type semiconductor laser of this embodiment, the area through which the current can pass is limited to a slightly larger area than the contact layer 8, so that the current spread below the contact layer is small, and Since the number of ineffective injected carriers that do not contribute to the reduction is reduced, the threshold value or the efficiency can be further reduced. (Third Embodiment) A surface emitting semiconductor laser according to a third embodiment is a modification of the surface emitting semiconductor laser according to the second embodiment, and as shown in FIG. The lowermost layer of the multilayer reflective film 6 is replaced with Al 0.9 Ga 0.1 As and AlA
s, and except that its peripheral portion was oxidized into an insulating region.
The configuration is the same as that of the surface emitting semiconductor laser according to the second embodiment. As described above, by selectively oxidizing a part of the AlAs layer, a stronger current confinement effect can be obtained.

【0063】この面発光型半導体レーザの製造方法を簡
単に説明する。
A method for manufacturing this surface emitting semiconductor laser will be briefly described.

【0064】第2の実施形態と同様にして、第1多層反
射膜2、第1スペーサ層3、量子井戸活性層4、第2ス
ペーサ層5、第2多層反射膜6、及びキャップ層7を順
次積層した基板を成長室から取り出し、図3に示すよう
に、エッチングによりp型のGaAsよりなるコンタク
ト層8を光出射領域11に対応する部分にのみ形成し、
光出射領域11の外周部を環状に残しながら、ドライエ
ッチング技術を用いてキャップ層7及び第2多層反射膜
6を除去し、いわゆるポスト31を形成する。
As in the second embodiment, the first multilayer reflective film 2, the first spacer layer 3, the quantum well active layer 4, the second spacer layer 5, the second multilayer reflective film 6, and the cap layer 7 are formed. The sequentially laminated substrates are taken out of the growth chamber, and as shown in FIG. 3, a contact layer 8 made of p-type GaAs is formed only on a portion corresponding to the light emitting region 11 by etching.
The cap layer 7 and the second multilayer reflective film 6 are removed using a dry etching technique while leaving the outer peripheral portion of the light emitting region 11 in a ring shape, and a so-called post 31 is formed.

【0065】この後、400℃の水蒸気に約10分間接
触させて、いわゆるウェット酸化を実行することで、第
2多層反射膜6中のAlAs層は周縁部から酸化されて
Al 23となり、ポスト31の一部に絶縁領域30(選
択酸化層)が形成される。
After that, it is indirectly applied to steam at 400 ° C. for about 10 minutes.
By performing so-called wet oxidation by touching
2. The AlAs layer in the multilayer reflection film 6 is oxidized from the peripheral portion.
Al TwoOThreeAnd a part of the post 31 has an insulating region 30 (selected).
Selective oxidation layer) is formed.

【0066】エッチングマスクを除去した後、RFスパ
ッタリング法を使用して、キャップ層7の露出部分とコ
ンタクト層8とを覆うように、インジウム・スズ酸化物
(ITO)からなる第2電極9を着膜する。コンタクト
層8と第2電極9との間の接触をオーム性接触にするた
めに、300〜600℃の温度範囲でアニールを行う。
アニール温度は、他の工程との兼ね合いを考慮して、こ
の温度範囲から適宜決定すればよい。
After removing the etching mask, a second electrode 9 made of indium tin oxide (ITO) is deposited by RF sputtering so as to cover the exposed portion of the cap layer 7 and the contact layer 8. Film. In order to make the contact between the contact layer 8 and the second electrode 9 into ohmic contact, annealing is performed in a temperature range of 300 to 600C.
The annealing temperature may be appropriately determined from this temperature range in consideration of the balance with other steps.

【0067】露出したポスト31の側面をシリコン系絶
縁膜28で覆った後、第2電極9とコンタクトを取るこ
とができるようにCr/Auよりなる上部電極29を形
成する。最後に、基板1の裏面にAuGe/Ni/Au
よりなる第1電極10を形成して、図10に示す構成を
備え、λ〜780nmの波長で発振する面発光型半導体
レーザを得ることができる。
After the exposed side surface of the post 31 is covered with the silicon-based insulating film 28, an upper electrode 29 made of Cr / Au is formed so that the second electrode 9 can be contacted. Lastly, the AuGe / Ni / Au
By forming the first electrode 10 having the configuration shown in FIG. 10, a surface emitting semiconductor laser oscillating at a wavelength of λ to 780 nm can be obtained.

【0068】本実施形態の面発光型半導体レーザでは、
電流狭窄層として設けられた選択酸化層30が光閉じ込
めの機能をも果たし、一方、電流狭窄機能はコンタクト
層8によって分担されることになる。従って、しきい値
電流は更に低下すると共に、より一層の横モードの安定
性の向上と高出力化が図られる。
In the surface emitting semiconductor laser of this embodiment,
The selective oxidation layer 30 provided as a current confinement layer also functions as a light confinement, while the current confinement function is shared by the contact layer 8. Accordingly, the threshold current is further reduced, and the stability of the transverse mode is further improved and the output is increased.

【0069】なお、第3の実施形態では、第2多層反射
膜6の最下層をAl0.9Ga0.1Asに代えてAlAsと
したが、選択酸化を受ける層の位置及び材料はこれに限
られず、第2多層反射膜6の一部をアルミニウム組成比
が90%以上望ましくは98%以上のAlGaAs層と
し、残りをそれよりも低いアルミニウム組成比を有する
AlGaAs層としておくことにより、半導体層の一部
を選択酸化することが可能になる。
In the third embodiment, the lowermost layer of the second multilayer reflective film 6 is made of AlAs instead of Al 0.9 Ga 0.1 As, but the position and material of the layer subjected to selective oxidation are not limited to this. By forming a part of the second multilayer reflective film 6 as an AlGaAs layer having an aluminum composition ratio of 90% or more, preferably 98% or more, and the other as an AlGaAs layer having a lower aluminum composition ratio, a part of the semiconductor layer is formed. Can be selectively oxidized.

【0070】また、第3の実施の形態においては、Al
As層の選択酸化の際、加熱する温度を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温度とすればよ
い。加熱温度を上げると酸化速度が増加し、短時間で所
望の酸化領域を形成することができるが、400℃程度
が酸化距離を最も制御し易いため好ましい。
In the third embodiment, Al
In the selective oxidation of the As layer, the heating temperature is set to 400 ° C., but is not limited to this, and may be set to a temperature that can control the final size of the current path to a desired value. Increasing the heating temperature increases the oxidation rate and allows a desired oxidation region to be formed in a short time. However, it is preferable that the oxidation distance be about 400 ° C. because the oxidation distance is most easily controlled.

【0071】第1から第3の実施の形態においては、第
2電極9の材料には、インジウム・スズ酸化物(IT
O)を使用したが、この材料に限るものではない。
In the first to third embodiments, the material of the second electrode 9 is indium tin oxide (IT
O) was used, but is not limited to this material.

【0072】第2電極9の材料は、レーザ発振される波
長の光に対して光学的に透明で、かつ導電性の高い材料
であればよい。具体的には、100乃至300nmの厚
さで積層した場合にも、電極とのコンタクトを取るのに
十分な1×103乃至1×105Ω-1cm-1の範囲の導電
率を示し、かつ、500〜900nmの波長範囲の光に
対して80%以上の透過率と10%以下の吸収率とを示
す半導体材料から選択することができる。
The material of the second electrode 9 may be any material that is optically transparent to light having a wavelength of laser oscillation and has high conductivity. More specifically, even when laminated with a thickness of 100 to 300 nm, the layer exhibits a conductivity in the range of 1 × 10 3 to 1 × 10 5 Ω -1 cm -1 which is sufficient to make contact with the electrode. In addition, a semiconductor material having a transmittance of 80% or more and an absorptivity of 10% or less for light in a wavelength range of 500 to 900 nm can be selected.

【0073】このような材料としては、インジウム・ス
ズ酸化物(ITO)の他には、カドミウム・スズ酸化物
(CTO)など、Cd2-xSnx4でxが0.2乃至
0.4の範囲、In2-ySnO4でyが0.01乃至0.
2の範囲にある化合物が、上記の条件を満たしている。
なお、これらの材料は、通常、屈折率が2程度であり、
位相調整の際には屈折率も考慮して光学的厚さを制御す
る必要がある。
[0073] Such materials, in addition to indium tin oxide (ITO), cadmium tin oxide (CTO), etc., Cd 2-x Sn x O 4 in x 0.2 to 0. 4, In 2-y SnO 4, where y is 0.01 to 0.5.
Compounds in the range of 2 satisfy the above conditions.
These materials usually have a refractive index of about 2,
At the time of phase adjustment, it is necessary to control the optical thickness in consideration of the refractive index.

【0074】第1から第3の実施の形態においては、キ
ャップ層7の材料にはGaInPが使用されているが、
この材料に限るものではない。格子定数が半導体基板と
近接しており、典型的には格子不整合率が0.1%以下
のいわゆる格子整合系材料であって、レーザ発振される
光を透過するという要件を満たす材料であればよい。例
えば、活性層を構成する材料としてGaAs/AlGa
As系半導体を用いた場合には、(AlXGa1-X0.5
In0.5P系材料またはZnSXSe1-X系材料がキャッ
プ層7の材料としての上記要件を満たす。材料の酸化に
よる劣化が少ない点でAl含有量が多すぎないものが好
ましい。
In the first to third embodiments, GaInP is used as the material of the cap layer 7.
It is not limited to this material. A so-called lattice-matching material having a lattice constant close to that of the semiconductor substrate and typically having a lattice mismatch rate of 0.1% or less, and a material that satisfies the requirement of transmitting laser-oscillated light. I just need. For example, GaAs / AlGa is used as a material for forming the active layer.
When an As-based semiconductor is used, (Al X Ga 1 -X ) 0.5
An In 0.5 P-based material or a ZnS x Se 1 -x - based material satisfies the above requirements for the material of the cap layer 7. It is preferable that the Al content is not too large in that the deterioration due to oxidation of the material is small.

【0075】なお、キャップ層7をエッチストッパーと
して用いる場合には、コンタクト層8を構成する材料
は、キャップ層7を構成する材料の10倍以上のエッチ
ング選択性を有するように、キャップ層7の材料を選択
することがより好ましい。
When the cap layer 7 is used as an etch stopper, the material forming the contact layer 8 has an etching selectivity 10 times or more that of the material forming the cap layer 7. It is more preferable to select a material.

【0076】第1から第3の実施の形態においては、い
ずれも第2多層反射膜7をp型とし、第1多層反射膜4
をn型としたが、これに限定されることなく、導電型を
反転することも可能である。光の取り出し方向や導電型
による素子抵抗の違いを勘案しながら、総合的な見地か
ら導電型を決めればよい。
In each of the first to third embodiments, the second multilayer reflective film 7 is a p-type, and the first multilayer reflective film 4
Is n-type, but the present invention is not limited to this, and the conductivity type can be inverted. The conductivity type may be determined from a comprehensive point of view while taking into account the difference in element resistance depending on the light extraction direction and the conductivity type.

【0077】一般に、p型層はn型層に比べ禁制帯幅不
連続に起因する素子抵抗の増大が懸念されるから、p型
層の層数が増えることはレーザ特性を悪くする要因とな
り好ましくない。また、上記実施の形態においては、出
射光を基板上面から取り出す関係上、第2多層反射膜の
方が第1多層反射膜に比べ少ない層数で構成されてい
る。このため、第2多層反射膜の導電型をp型とした。
従って、逆に出射光を基板裏面から取り出す場合には、
第2多層反射膜の層数を第1多層反射膜の層数よりも多
くして、かつ、第2多層反射膜の導電型をn型とするこ
とが考えられる。
In general, the p-type layer is more concerned with an increase in element resistance due to the discontinuity of the forbidden band width than the n-type layer. Therefore, an increase in the number of p-type layers is a factor of deteriorating laser characteristics, and is therefore preferable. Absent. Further, in the above-described embodiment, the second multilayer reflective film has a smaller number of layers than the first multilayer reflective film because the emitted light is extracted from the upper surface of the substrate. For this reason, the conductivity type of the second multilayer reflective film is set to p-type.
Therefore, when taking out the emitted light from the back surface of the substrate,
It is conceivable that the number of layers of the second multilayer reflective film is larger than the number of layers of the first multilayer reflective film, and the conductivity type of the second multilayer reflective film is n-type.

【0078】また、素子抵抗は面積に反比例するため、
例えば、第2及び第3の実施の形態に見られるポスト状
に形成された面発光型半導体レーザの場合、面積の小さ
い第2多層反射膜は素子抵抗を増大させる要因となる。
従って、同じ面積ならp型層よりも素子抵抗を小さくで
きるn型層を、第2多層反射膜とすることがより好まし
い。
Since the element resistance is inversely proportional to the area,
For example, in the case of the surface-emitting type semiconductor laser formed in a post shape as seen in the second and third embodiments, the second multilayer reflection film having a small area causes an increase in element resistance.
Therefore, it is more preferable that an n-type layer that can have a smaller element resistance than the p-type layer with the same area be used as the second multilayer reflective film.

【0079】第1から第3の実施の形態においては、量
子井戸活性層を構成する材料として、GaAs/AlG
aAs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GaAs/InGaAs
系、あるいは、GaInP/AlGaInP系半導体を
用いることも可能である。GaAs/InGaAs系半
導体の場合、量子井戸層からの発光波長はGaAs基板
に対して透明であるから、基板裏面から出射光を取り出
すのが容易であり、工程的利点もある。
In the first to third embodiments, the material constituting the quantum well active layer is GaAs / AlG
Although an aAs-based semiconductor was used, the invention is not limited to this. For example, GaAs / InGaAs may be used for the quantum well active layer.
It is also possible to use a GaInP / AlGaInP-based semiconductor. In the case of a GaAs / InGaAs-based semiconductor, since the emission wavelength from the quantum well layer is transparent to the GaAs substrate, it is easy to take out the emitted light from the back surface of the substrate, and there is also an advantage in the process.

【0080】第1から第3の実施の形態においては、キ
ャップ層を第2多層反射膜とは別に設けたが、第2多層
反射膜の最外層をアンドープの層とし、これをキャップ
層として用いてもよい。
In the first to third embodiments, the cap layer is provided separately from the second multilayer reflective film. However, the outermost layer of the second multilayer reflective film is an undoped layer, and this is used as a cap layer. You may.

【0081】第1から第3の実施の形態においては、結
晶成長方法としてMOCVD法を用いる場合について述
べたが、これに限定されることなく、例えば分子線ビー
ムエピタキシー(MBE)法を用いても同様な半導体膜
を得ることができる。
In the first to third embodiments, the case where the MOCVD method is used as the crystal growth method has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the molecular beam epitaxy (MBE) method may be used. A similar semiconductor film can be obtained.

【0082】なお、いずれの実施の形態も限定的に解釈
されるべきものではなく、本発明の構成要件を満足する
範囲内で他の方法によっても実現可能である。
It should be noted that any of the embodiments should not be interpreted in a limited manner, and can be realized by other methods as long as the constituent features of the present invention are satisfied.

【0083】[0083]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面発光型
半導体レーザは、積層する層の光学的厚さを調整するこ
とにより、光学モードの制御が可能であり、容易に基本
横モード発振を得ることができるという効果を奏する。
As described above, the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention can control the optical mode by adjusting the optical thickness of the layers to be laminated, and can easily perform the fundamental transverse mode oscillation. Is obtained.

【0084】また、本発明の面発光型半導体レーザは、
光出射領域に対応する部分のみで電極とのコンタクトを
取ることが可能で、電流狭窄と基本横モードの選択性の
向上とを同時に行うことができ、しきい値電流を低減し
光出射領域の面積を広げることが可能であることから、
基本横モードでの高出力化を図ることができるという効
果を奏する。
Further, the surface emitting semiconductor laser of the present invention
It is possible to make contact with the electrode only at the portion corresponding to the light emitting region, and to simultaneously perform current confinement and improve the selectivity of the basic lateral mode, reduce the threshold current and reduce the light emitting region. Because it is possible to expand the area,
There is an effect that high output can be achieved in the basic lateral mode.

【0085】さらに、本発明の面発光型半導体レーザ
は、簡易なプロセスで再現性良く製造することができる
という効果を奏する。
Further, the surface emitting semiconductor laser of the present invention has an effect that it can be manufactured with a simple process with good reproducibility.

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

【図1】(A)は本発明の第1の実施の形態に係るプレ
ーナ型面発光型半導体レーザの断面図であり、(B)は
(A)に示す面発光型半導体レーザの反射率分布を示す
グラフである。
FIG. 1A is a sectional view of a planar type surface emitting semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a reflectance distribution of the surface emitting type semiconductor laser shown in FIG. FIG.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面
発光型半導体レーザの製造工程における断面図である
(積層工程)。
FIG. 2 is a cross-sectional view in a manufacturing process of the planar surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention (lamination process).

【図3】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面
発光型半導体レーザの製造工程における断面図である
(エッチング工程)。
FIG. 3 is a cross-sectional view in a manufacturing process of the planar surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention (etching process).

【図4】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面
発光型半導体レーザの製造工程における断面図である
(第2電極形成工程)。
FIG. 4 is a cross-sectional view in a manufacturing step of the planar surface-emitting type semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention (second electrode forming step).

【図5】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面
発光型半導体レーザのゲイン領域と光学モードのオーバ
ーラップを示す概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an overlap between a gain region and an optical mode of the planar type surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面
発光型半導体レーザの電流経路を示す概念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a current path of the planar type surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図7】(A)及び(B)は、本発明の第1の実施の形
態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザの電流注入方
法を改善した第1の変形例の断面図である(Zn拡散方
式)。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views of a first modified example in which the current injection method of the planar surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention is improved (Zn); FIGS. Diffusion method).

【図8】(A)及び(B)は、本発明の第1の実施の形
態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザの電流注入方
法を改善した第2の変形例の断面図である(プロトン注
入方式)。
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views of a second modification in which the current injection method of the planar surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention is improved (proton). Injection method).

【図9】本発明の第2の実施の形態に係る面発光型半導
体レーザの断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a surface emitting semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施の形態に係る面発光型半
導体レーザの断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a surface emitting semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図11】従来技術に係る面発光型半導体レーザの断面
図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface emitting semiconductor laser according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 2 第1多層反射膜 3 第1スペーサ層 4 量子井戸活性層 5 第2スペーサ層 6 第2多層反射膜 7 キャップ層 8 コンタクト層 9 第2電極 10 第1電極 11 開口部(光出射領域) 21 レジストマスク 22 電流経路 23 絶縁膜マスク 24 亜鉛拡散領域 25 pn接合部 26 対プロトン注入用マスク 27 プロトン注入領域 28 シリコン系絶縁保護膜 29 上部電極 30 選択酸化層(絶縁領域) 125 VCSEL 130 基板 132,138 パラレル・ミラー・スタック 135 スペーサ層 139 トレンチ 140 メサ 142 コンタクト・ウィンドウ 144 誘電体層 146 コンタクト層 147 電極 148 光学モード 149 電流分布 REFERENCE SIGNS LIST 1 GaAs substrate 2 first multilayer reflective film 3 first spacer layer 4 quantum well active layer 5 second spacer layer 6 second multilayer reflective film 7 cap layer 8 contact layer 9 second electrode 10 first electrode 11 opening (light emission) Region) 21 resist mask 22 current path 23 insulating film mask 24 zinc diffusion region 25 pn junction 26 mask for proton injection 27 proton injection region 28 silicon-based insulating protective film 29 upper electrode 30 selective oxide layer (insulating region) 125 VCSEL 130 Substrate 132,138 Parallel mirror stack 135 Spacer layer 139 Trench 140 Mesa 142 Contact window 144 Dielectric layer 146 Contact layer 147 Electrode 148 Optical mode 149 Current distribution

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に設けられた第1電極と、 該半導体基板の第1電極とは反対側の面に設けられた第
1多層反射膜と、 活性層を挟んで該第1多層反射膜に対向するように設け
られた第2多層反射膜と、 レーザ発振される光に対して光学的に透明で、かつ、第
1電極と共に活性層に電流を注入するための第2電極
と、 前記第2電極と前記第2多層反射膜との間に設けられ、
レーザ発振される光に対して光学的に透明なコンタクト
層がその光出射領域に対応する部分に形成されると共
に、該コンタクト層が形成された部分を介して活性層へ
の電流注入を可能とし、該コンタクト層が形成されてい
ない部分を介して活性層への電流注入を不能とするキャ
ップ層と、 を備え、 前記第2電極の光学的厚さと前記コンタクト層の光学的
厚さとを調整することにより、前記コンタクト層が形成
された部分の周辺部分の反射率を、前記コンタクト層が
形成された部分の反射率よりも低下させた面発光型半導
体レーザ。
A first electrode provided on a semiconductor substrate; a first multilayer reflection film provided on a surface of the semiconductor substrate opposite to the first electrode; and a first multilayer reflection film sandwiching an active layer. A second multilayer reflection film provided so as to face the film, a second electrode optically transparent to laser-oscillated light, and for injecting a current into the active layer together with the first electrode; Provided between the second electrode and the second multilayer reflective film,
A contact layer optically transparent to the laser oscillation light is formed at a portion corresponding to the light emitting region, and current can be injected into the active layer through the portion where the contact layer is formed. And a cap layer that disables current injection into the active layer through a portion where the contact layer is not formed, and adjusts an optical thickness of the second electrode and an optical thickness of the contact layer. Accordingly, the surface-emitting type semiconductor laser in which the reflectance of the peripheral portion of the portion where the contact layer is formed is lower than the reflectance of the portion where the contact layer is formed.
【請求項2】 前記キャップ層は、レーザ発振される光
に対して光学的に透明であり、前記第2多層反射膜と格
子整合する材料から形成される請求項1に記載の面発光
型半導体レーザ。
2. The surface emitting semiconductor according to claim 1, wherein the cap layer is optically transparent to laser-oscillated light, and is formed of a material lattice-matched with the second multilayer reflective film. laser.
【請求項3】 前記コンタクト層は、前記キャップ層と
格子整合し、前記キャップ層とヘテロ接合することが可
能で、かつ、前記第2電極とオーム性接触することが可
能な材料から形成される請求項1または2に記載の面発
光型半導体レーザ。
3. The contact layer is formed of a material that is lattice-matched with the cap layer, is capable of heterojunction with the cap layer, and has ohmic contact with the second electrode. The surface emitting semiconductor laser according to claim 1.
【請求項4】 第1の導電型のGaAs基板に設けられ
た第1電極と、 該基板の第1電極とは反対側の面に設けられた第1の導
電型のAlGaAs系第1多層反射膜と、 アンドープのAlGaAs系活性層を挟んで該第1多層
反射膜に対向するように設けられた第2の導電型のAl
GaAs系第2多層反射膜と、 レーザ発振される光に対して光学的に透明で、かつ、第
1電極と共に前記活性層に電流を注入するための第2電
極と、 前記第2電極と前記第2多層反射膜との間に設けられ、
レーザ発振される光に対して光学的に透明なコンタクト
層がその光出射領域に対応する部分に形成されると共
に、該コンタクト層が形成された部分を介して前記活性
層への電流注入を可能とし、該コンタクト層が形成され
ていない部分を介して前記活性層への電流注入を不能と
するキャップ層と、 を備え、 前記第2電極の光学的厚さと前記コンタクト層の光学的
厚さとを調整することにより、前記コンタクト層が形成
された部分の周辺部分の反射率を、前記コンタクト層が
形成された部分の反射率よりも低下させた面発光型半導
体レーザ。
4. A first electrode provided on a GaAs substrate of a first conductivity type, and a first multilayer reflection type AlGaAs-based first conductivity type provided on a surface of the substrate opposite to the first electrode. And a second conductive type Al provided to face the first multilayer reflective film with an undoped AlGaAs-based active layer interposed therebetween.
A second GaAs-based multilayer reflective film, a second electrode that is optically transparent to laser-oscillated light, and that injects a current into the active layer together with the first electrode; Provided between the second multilayer reflective film,
A contact layer that is optically transparent to the laser oscillation light is formed at a portion corresponding to the light emitting region, and current can be injected into the active layer through the portion where the contact layer is formed. And a cap layer that disables current injection into the active layer through a portion where the contact layer is not formed, wherein the optical thickness of the second electrode and the optical thickness of the contact layer are A surface-emitting type semiconductor laser in which the reflectivity of a portion around the portion where the contact layer is formed is made lower than the reflectivity of the portion where the contact layer is formed by adjusting.
【請求項5】 前記キャップ層は、AlGaInP系半
導体またはGaInP系半導体から形成される請求項4
に記載の面発光型半導体レーザ。
5. The cap layer is made of an AlGaInP-based semiconductor or a GaInP-based semiconductor.
3. A surface emitting semiconductor laser according to claim 1.
【請求項6】 前記コンタクト層は、AlGaAs系半
導体またはGaAs系半導体から形成される請求項4ま
たは5に記載の面発光型半導体レーザ。
6. The surface emitting semiconductor laser according to claim 4, wherein said contact layer is formed of an AlGaAs-based semiconductor or a GaAs-based semiconductor.
【請求項7】 前記第2電極は、カドミウム・スズ酸化
物またはインジウム・スズ酸化物から形成される請求項
1から6までのいずれか1項に記載の面発光型半導体レ
ーザ。
7. The surface emitting semiconductor laser according to claim 1, wherein the second electrode is formed of cadmium tin oxide or indium tin oxide.
【請求項8】 請求項1から7までのいずれか1項に記
載の面発光型半導体レーザを製造する製造方法であっ
て、 半導体基板上に、第1多層反射膜、活性層、第2多層反
射膜、キャップ層、及びコンタクト層を順次積層する積
層工程と、 前記コンタクト層を光出射領域に対応する部分を残して
エッチングするエッチング工程と、 前記コンタクト層が形成された部分とその周辺部分とを
覆うように第2電極を形成する電極積層工程と、 を有する面発光型半導体レーザの製造方法。
8. A method for manufacturing the surface emitting semiconductor laser according to claim 1, wherein the first multilayer reflection film, the active layer, and the second multilayer are formed on a semiconductor substrate. A laminating step of sequentially laminating a reflective film, a cap layer, and a contact layer; an etching step of etching the contact layer while leaving a portion corresponding to a light emitting region; and a portion where the contact layer is formed and a peripheral portion thereof. An electrode laminating step of forming a second electrode so as to cover the surface of the semiconductor laser.
【請求項9】 前記エッチング工程において、コンタク
ト層をエッチングする際に、前記キャップ層をエッチス
トッパーとして使用する請求項8に記載の面発光型半導
体レーザの製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein in the etching step, the cap layer is used as an etch stopper when etching the contact layer.
【請求項10】 前記コンタクト層は、前記キャップ層
を半導体の結晶成長により積層した後、半導体の結晶成
長により連続して積層される請求項8または9に記載の
面発光型半導体レーザの製造方法。
10. The method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser according to claim 8, wherein the contact layer is formed by laminating the cap layer by crystal growth of a semiconductor and then continuously by crystal growth of a semiconductor. .
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