JP2002335045A - 面発光半導体レーザ素子及び光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面発光半導体レーザ素子が長波長帯（例え
ば、１．１μｍ以上の波長帯）のＧａＩｎＮＡｓ系のも
のであっても、ポリイミド保護膜のクラック発生やはく
離を生じさせず、また、素子の信頼性を低下させず、素
子を安定に動作させることの可能な面発光半導体レーザ
素子を提供する。 【解決手段】 この面発光半導体レーザ素子は、半導体
基板１上に、ＮとＡｓを含むIII−Ｖ族混晶半導体から
成る活性層４を含む共振器と、共振器の上下に設けられ
た多層膜反射鏡２，８とが、レーザ構造部として形成さ
れており、前記レーザ構造部の表面に熱線膨張係数が５
０×１０^-6℃^-1以下のポリイミド保護膜１２が設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面発光半導体レー
ザ素子及び光伝送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】面発光半導体レーザ素子は、活性層近傍
に電流と光を閉じ込める必要があるため、また、高速変
調のために寄生容量を低減するため、多くの場合、レー
ザ構造としては半導体柱構造をとる。

【０００３】さらに、このような面発光半導体レーザ素
子では、素子への水分を遮断し素子が劣化するのを防ぐ
ため、また、素子表面の平坦化により配線パターニング
を容易にするため、また、放熱のため、また、高速変調
を可能にするため、レーザ構造部である半導体柱の周辺
は、一般に、耐熱性があり、機械的強度が高く、水分遮
断性が高く、低誘電率であり、膜形成が容易であるポリ
イミド保護膜で覆われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、急速
に着目され始めた長波長帯（例えば、１．１μｍ以上の
波長帯）のＧａＩｎＮＡｓ系材料を活性層に用いたレー
ザは、発振波長が長波長帯なので、石英系ファイバとの
整合性が高い。さらに、ＧａＡｓ基板上に形成できるの
で、スペーサ層等の活性層周りの層にワイドバンドギャ
ップ材料を選択できて、これにより、キャリアの閉じ込
めが良好になり温度特性が良好である。このため、Ｉｎ
Ｐ基板上に形成するＧａＩｎＡｓＰを活性層とする従来
の長波長帯レーザの場合と異なり冷却装置を必要としな
い。

【０００５】さらに、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を活性層に
用いた面発光半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板上に形
成できるので、ＧａＡｓ基板上に形成できる屈折率差の
大きいＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／ＧａＡｓ、より広義には、Ａ
ｌ_xＧａ_(1-x)Ａｓ／Ａｌ_yＧａ_(1-y)Ａｓ（０≦ｙ＜ｘ≦
１）を半導体ＤＢＲとして用いるのが好適である。よっ
て、少ない層数の半導体ＤＢＲをもつ面発光レーザが得
られる。

【０００６】このように、ＧａＩｎＮＡｓ系面発光半導
体レーザ素子は優れた特性をもつので、光通信システム
や、コンピューター間，チップ間，チップ内の光インタ
ーコネクションや、光コンピューティングにおいて、キ
ーデバイスになると考えられている。

【０００７】しかし、長波長帯（例えば、１．１μｍ以
上の波長帯）のＧａＩｎＮＡｓ系面発光半導体レーザ素
子では、従来の０．８５μｍ帯，０．９８μｍ帯の面発
光半導体レーザ素子と比べて、上部多層膜反射鏡の半導
体柱の高さが大きくなって、ポリイミド保護膜の厚さが
従来と比較して１．３〜１．８倍になる。これにより、
ポリイミド保護膜中、及び、レーザ構造部中に発生す
る、両材料の熱膨張係数の差に起因した熱応力がより大
きくなり、ポリイミドの硬化反応後、ポリイミド保護膜
中にクラック及び界面でのはく離が発生しやすくなる。
また、長波長帯のＧａＩｎＮＡｓ系面発光半導体レーザ
素子の活性層は高歪をもつので、さらに熱応力が加わる
ことによる面発光半導体レーザ素子，すなわちＶＣＳＥ
Ｌ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）素子の寿命の低下が
懸念され、また、活性層に歪が加わり発振波長がシフト
するという問題があった。

【０００８】また、前述のように、ＧａＩｎＮＡｓ系材
料を活性層に用いたレーザは、発振波長が長波長帯なの
で、石英系ファイバとの整合性が高く、高速に変調でき
れば高速大容量伝送が可能になる。そのためには、レー
ザ構造部とともに配線部や保護膜部等のレーザ構造周辺
部においても寄生容量を低減して高速変調が可能な構造
にする必要がある。

【０００９】本発明は、面発光半導体レーザ素子が長波
長帯（例えば、１．１μｍ以上の波長帯）のＧａＩｎＮ
Ａｓ系のものであっても、ポリイミド保護膜のクラック
発生やはく離を生じさせず、また、素子の信頼性を低下
させず、素子を安定に動作させることの可能な面発光半
導体レーザ素子を提供することを目的としている。

【００１０】さらに、本発明は、寄生容量を低減して高
速変調が可能な面発光半導体レーザ素子を提供すること
を目的としている。

【００１１】さらに、本発明は、信頼性が高く、安定に
動作し、高速伝送が可能な、簡便な構成の光伝送システ
ムを提供することを目的としている。

【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、請求項１記載の発明は、半導体基板上に、ＮとＡｓ
を含むIII−Ｖ族混晶半導体から成る活性層を含む共振
器と、共振器の上下に設けられた多層膜反射鏡とが、レ
ーザ構造部として形成されている面発光半導体レーザ素
子において、前記レーザ構造部の表面に熱線膨張係数が
５０×１０^―6℃^―1以下のポリイミド保護膜が設けられ
ていることを特徴としている。

【００１３】また、請求項２記載の発明は、半導体基板
上に、ＮとＡｓを含むIII−Ｖ族混晶半導体から成る活
性層を含む共振器と、共振器の上下に設けられた多層膜
反射鏡とが、レーザ構造部として形成されている面発光
半導体レーザ素子において、前記レーザ構造部の表面に
熱線膨張係数が２０×１０^―6℃^―1以下のポリイミド保
護膜が設けられていることを特徴としている。

【００１４】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の面発光半導体レーザ素子において、
前記ポリイミド保護膜は感光性のポリイミドで形成され
ていることを特徴としている。

【００１５】また、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至請求項３のいずれか一項に記載の面発光半導体レーザ
素子において、前記レーザ構造部の表面と前記ポリイミ
ド保護膜との間に、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜からなるパ
ッシベーション層が設けられていることを特徴としてい
る。

【００１６】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の面発光半導体レーザ素子において、前記レーザ構造
部の表面と前記パッシベーション層との間に、ＳｉＯ₂
膜からなる応力緩和層が設けられていることを特徴とし
ている。

【００１７】また、請求項６記載の発明は、請求項１乃
至請求項５のいずれか一項に記載の面発光半導体レーザ
素子において、前記ポリイミド保護膜は、厚さが３μｍ
以上であることを特徴としている。

【００１８】また、請求項７記載の発明は、請求項６記
載の面発光半導体レーザ装置において、前記ポリイミド
保護膜上には、上部電極に接続された配線電極およびボ
ンディングパッドが形成されていることを特徴としてい
る。

【００１９】また、請求項８記載の発明は、請求項７記
載の面発光半導体レーザ素子において、前記ポリイミド
保護膜の表面が酸素プラズマ処理されており、かつ、酸
素プラズマ処理されたポリイミド保護膜の表面と接する
ボンディングパッドの部分および／または配線電極の部
分が、ＴｉまたはＣｒを含む材料で形成されていること
を特徴としている。

【００２０】また、請求項９記載の発明は、請求項７乃
至請求項８のいずれか一項に記載の記載の面発光半導体
レーザ素子において、ポリイミド保護膜上に形成された
配線電極およびボンディングパッドの一部が半導体積層
構造上に形成されていることを特徴としている。

【００２１】また、請求項１０記載の発明は、請求項１
乃至請求項９のいずれか一項に記載の面発光半導体レー
ザ素子において、該面発光半導体レーザ素子は、活性層
がＮとＡｓを含むIII−Ｖ族混晶半導体で構成されてい
る層を含んでいることを特徴としている。

【００２２】また、請求項１１記載の発明は、請求項１
０記載の面発光半導体レーザ素子において、半導体基板
がＧａＡｓで構成されており、上部半導体多層膜反射鏡
および下部半導体多層膜反射鏡がＡｌＧａＡｓ系材料で
構成されていることを特徴としている。

【００２３】また、請求項１２記載の発明は、請求項１
０または請求項１１に記載の面発光半導体レーザ素子が
発光素子として用いられる光伝送システムである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２５】第１の実施形態 図１は本発明に係る面発光半導体レーザ素子の構成例を
示す図である。なお、図１において、符号１は半導体基
板、符号２は下部多層膜反射鏡、符号３，５はスペーサ
層、符号４は活性層、符号６は電流狭窄層、符号８は上
部多層膜反射鏡、符号９はコンタクト層、符号１０は上
部電極、符号１１は下部電極、符号１２はポリイミド保
護膜である。図１を参照すると、この面発光半導体レー
ザ素子は、半導体基板１上に、ＮとＡｓを含むIII−Ｖ
族混晶半導体から成る活性層４を含む共振器と、共振器
の上下に設けられた多層膜反射鏡２，８とが、レーザ構
造部として形成されており、前記レーザ構造部の表面に
熱線膨張係数が５０×１０ ^―5℃^―1以下のポリイミド保
護膜１２が設けられていることを特徴としている。

【００２６】ここで、共振器は、スペーサ層３，５，活
性層４，電流狭窄層６を有している。

【００２７】また、レーザ構造部は、下部多層膜反射鏡
２，共振器（スペーサ層３，５，活性層４，電流狭窄層
６），上部多層膜反射鏡８，コンタクト層９により構成
されている。

【００２８】また、半導体基板１には、ｎ−ＧａＡｓ基
板が用いられ、また、コンタクト層９には、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層が用いられる。

【００２９】また、電流狭窄層６としては、ＡｌＡｓ膜
の酸化による絶縁性のＡｌ_xＯ_y膜による構造の他に、プ
ロトンインプランテーションや酸素イオンインプランテ
ーションにより活性層近傍に絶縁領域を設ける構造を用
いることができる。

【００３０】また、長波長帯のＧａＩｎＮＡｓ系面発光
半導体レーザ素子では、活性層４には、ＧａＡｓＮ，Ｇ
ａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂ等
が用いられる。なお、本発明では、長波長帯の面発光半
導体レーザ素子とは、発光波長が１．１０μｍ以上の波
長範囲の面発光半導体レーザとする。

【００３１】また、ポリイミド保護膜１２としては、熱
線膨張係数が、ＧａＡｓ系材料の熱線膨張係数（６×１
０^―6℃^―1）に近いポリイミドが使用されるのが良い。
すなわち、従来の０．８５μｍ帯，０．９８μｍ帯の面
発光半導体レーザ素子で使用されているポリイミド保護
膜の熱線膨張係数は特に検討されておらず、熱線膨張係
数が例えば６０×１０^―6℃^―1程度のものが用いられて
いた。しかし、本発明のように長波長帯のＧａＩｎＮＡ
ｓ系面発光半導体レーザ素子を意図する場合には、前述
のように、レーザ構造部（半導体柱）の高さｈが大きく
なり、ポリイミド保護膜１２の厚さが従来と比較して
１．３〜１．８倍になるため、熱応力がより大きくな
り、ポリイミドの硬化反応後にポリイミド保護膜１２中
にクラック及び界面でのはく離が発生しやすくなった
り、また、活性層４に歪が加わるため発振波長がシフト
する場合があった。

【００３２】このような問題を回避するため、本発明の
第１の実施形態では、ポリイミド保護膜１２として、熱
線膨張係数が５０×１０^―6℃^―1以下のポリイミド材を
用いるようにしている。このようなポリイミド保護膜１
２を用いると、硬化処理後の硬化温度から室温までの降
温速度が１０℃／分以下であればクラック及び界面での
はく離や熱応力による発振波長のシフトが発生しなくな
る。

【００３３】ポリイミドは主鎖にイミド基をもつポリマ
ーである。一般には、芳香族テトラカルボン酸二無水物
と芳香族ジアミンの縮合反応によって得られ、イミド環
で芳香族基を連結したポリマーである。熱線膨張係数が
小さいポリイミドの芳香族基の例としては、ピロメリッ
ト酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、
パラフェニレンジアミン、ｏ−トリジン、ジアミノター
フェニル、及びそれらの誘導体などが挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。

【００３４】ポリイミド膜は、ポリイミドワニスやポリ
イミド前駆体などと呼ばれる前記縮合反応の中間反応物
を塗布した後、加熱硬化させて形成される。この中間反
応物はポリアミド酸溶液である場合が多い。

【００３５】また、熱線膨張係数は以下のようにして計
測した値である。すなわち、試験するポリイミド前駆体
をガラス基板等の表面に塗布し加温硬化させ、次に、フ
ッ酸水溶液等によりガラス基板を溶解し、ポリイミドの
試験膜を作製する。このときのポリイミドの膜厚は、３
〜５０μｍとする。次に、ＴＭＡ微小線膨張計に上記試
験膜をセットし昇温速度１０℃／分にて試料温度を２０
℃〜２００℃に変化させ、次式により熱線膨張係数α１
を計測することができる。

【００３６】

【数１】熱線膨張係数（α１）＝〔（Ｌ２−Ｌ１）／
（Ｔ２−Ｔ１）〕・（１／Ｌ）

【００３７】ここで、Ｌは常温時の試料の長さ、Ｌ１は
温度Ｔ１での試料の長さ、Ｌ２は温度Ｔ２での試料の長
さである。

【００３８】このように、本発明の第１の実施形態で
は、半導体基板１上に、ＮとＡｓを含むIII−Ｖ族混晶
半導体から成る活性層４を含む共振器と、共振器の上下
に設けられた多層膜反射鏡２，８とが、レーザ構造部と
して形成されている面発光半導体レーザ素子において、
前記レーザ構造部の表面に熱線膨張係数が５０×１０^―
6℃^―1以下のポリイミド保護膜１２を設けることによ
り、レーザ構造部とポリイミド保護膜１２との間の熱膨
張係数の差が小さいので、半導体柱の高さｈが高い長波
長帯面発光半導体レーザにおいても発生する熱応力が小
さくなり、ポリイミドのクラック及びはく離が発生しに
くく、また、素子の寿命が低下しにくく、また、発振波
長をシフトしにくくすることができる。

【００３９】第２の実施形態 また、本発明の第２の実施形態では、図１の構成例にお
いて、ポリイミド保護膜１２として、熱線膨張係数が２
０×１０^―6℃^―1以下のポリイミド材を用いるようにし
ている。このようなポリイミド保護膜１２を用いると、
硬化処理後の硬化温度から室温までの降温速度が２０℃
／分以下であればクラック及び界面でのはく離や熱応力
による発振波長のシフトが発生しなくなる。

【００４０】このように、半導体基板１上に、ＮとＡｓ
を含むIII−Ｖ族混晶半導体から成る活性層４を含む共
振器と、共振器の上下に設けられた多層膜反射鏡２，８
とが、レーザ構造部として形成されている面発光半導体
レーザ素子において、前記レーザ構造部の表面に熱線膨
張係数が２０×１０^―6℃^―1以下のポリイミド保護膜１
２を設けるときには、レーザ構造部とポリイミド保護膜
１２との間の熱膨張係数の差がより一層小さくなるの
で、半導体柱の高さｈが高い長波長帯ＧａＩｎＮＡｓ系
面発光半導体レーザにおいても発生する熱応力がより小
さくなり、硬化工程後、より大きい速度で降温できて、
プロセス時間を短縮でき、また、ポリイミドのクラック
及びはく離がより発生しにくくなり、素子の寿命の低下
をより一層防止でき、発振波長のシフトをより一層しに
くくすることができる。

【００４１】また、上述した第１または第２の実施形態
の面発光半導体レーザ素子において、ポリイミド保護膜
１２は、非感光性のポリイミドで形成されても良いが、
より好ましくは、感光性のポリイミドで形成されるのが
良い。

【００４２】図２には、ポリイミド保護膜１２を感光性
のポリイミドで形成する場合の面発光半導体レーザ素子
の作製工程例が示されている。また、図３には、ポリイ
ミド保護膜１２を非感光性のポリイミドで形成する場合
の面発光半導体レーザ素子の作製工程例が示されてい
る。

【００４３】先ず、ポリイミド保護膜１２を非感光性ポ
リイミドで形成する図３の作製工程例について説明す
る。図３を参照すると、先ず、図３（ａ）のように、ｎ
−ＧａＡｓ基板１上に、下部多層膜反射鏡２，スペーサ
層３，活性層４，スペーサ層５，ＡｌＡｓ選択酸化層
６，上部多層膜反射鏡８，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９
を順次に積層してレーザ構造積層膜を作製する。次い
で、図３（ｂ）のように、レーザ構造積層膜をエッチン
グして半導体柱を形成し、次いで、選択酸化によってＡ
ｌＡｓ選択酸化層６をＡｌ_xＯ_y電流狭窄層６に変化さ
せ、次いで、半導体柱の周囲にポリイミド１２を塗布
し、プレベーク工程を施す。

【００４４】しかる後、ポリイミド１２に非感光性ポリ
イミドを用いる場合には、図３（ｃ）のように、レジス
ト２０を塗布し、フォトマスクを介してレジスト２０を
露光，現像し、上部電極のための開口部のレジスト２０
を除去し、次いで、ヒドラジンなどのエッチング剤に浸
漬したりＯ₂ガスによるドライエッチングによりポリイ
ミド１２の開口部を形成する。次いで、レジスト２０を
除去し、ポリイミド１２を加熱硬化させた後、図３
（ｄ）に示すように、レジスト塗布，露光，現像，上部
電極１０の蒸着，リフトオフ，下部電極１１の蒸着の工
程を行なって、面発光半導体レーザ素子を作製する。

【００４５】これに対し、ポリイミド保護膜１２を感光
性ポリイミドで形成する図２の作製工程例では、図３
（ａ），（ｂ）の作製と全く同様の工程により、図２
（ａ），（ｂ）の作製を行なう。

【００４６】しかる後、ポリイミド１２に感光性ポリイ
ミドを用いる場合には、図２（ｃ）のように、フォトマ
スク２１を介しポリイミド１２を露光，現像し、直接、
上部電極のための開口部を形成する。次いで、加熱硬化
工程を行なった後、図２（ｄ）に示すように、レジスト
塗布，露光，現像，上部電極１０の蒸着，リフトオフ，
下部電極１１の蒸着の工程を行なって、面発光半導体レ
ーザ素子を作製する。

【００４７】図２の作製工程例を図３の作製工程例と比
べればわかるように、感光性のポリイミドを使用すれ
ば、面発光半導体レーザ素子の作製プロセスを簡略化す
ることができる。

【００４８】なお、このような感光性のポリイミドの例
としては、感光基をエステル結合で導入したエステル結
合型感光性ポリイミド、及び感光基を有するアミノ化合
物とポリアミック酸のカルボキシル基とで塩結合で感光
基を導入した塩結合型感光性ポリイミドなどが挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。また、感光性
ポリイミドには、ポジ型とネガ型があるが、いずれの型
のものをも用いることができる。

【００４９】また、図１の面発光半導体レーザ素子にお
いて、レーザ構造部の表面とポリイミド保護膜１２との
間に、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜からなるパッシベーショ
ン層３０を設けることもできる。

【００５０】図４には、図１の面発光半導体レーザ素子
において、レーザ構造部の表面とポリイミド保護膜１２
との間に、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜からなるパッシベー
ション層３０が設けられている面発光半導体レーザ素子
が示されている。

【００５１】ここで、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜からなる
パッシベーション層３０は、プラズマＣＶＤなどで作製
することができる。

【００５２】このように、図１の面発光半導体レーザ素
子において、レーザ構造部の表面とポリイミド保護膜１
２との間に、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜からなるパッシベ
ーション層３０を設けることで、レーザ構造部への水分
遮蔽効果をより高めることができ、面発光半導体レーザ
素子の信頼性をより高めることができる。

【００５３】さらに、図４の面発光半導体レーザ素子に
おいて、レーザ構造部の表面とパッシベーション層３０
との間に、ＳｉＯ₂膜からなる応力緩和層３１を設ける
こともできる。

【００５４】図５には、図４の面発光半導体レーザ素子
において、レーザ構造部の表面とパッシベーション層３
０との間に、ＳｉＯ₂膜からなる応力緩和層３１が設け
られている面発光半導体レーザ素子が示されている。

【００５５】ここで、ＳｉＯ₂膜からなる応力緩和層３
１は、プラズマＣＶＤ，ＴＥＯＳ−ＣＶＤ，塗布法など
で作製することができる。なお、応力緩和層３１として
は、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）のようにＳｉＯ₂
の他に他の成分を含む場合もある。

【００５６】ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜からなるパッシベ
ーション層３０は内部応力が大きいが、レーザ構造部の
表面とパッシベーション層３０との間に、柔らかいＳｉ
Ｏ₂膜からなる応力緩和層３１を設けることで、レーザ
構造部への応力の影響を緩和することができる。

【００５７】第３の実施形態 図６は本発明に係る面発光半導体レーザ素子の基本的な
構成例を示す図（断面図）である。図６を参照すると、
この面発光半導体レーザ素子は、半導体基板５１上に、
下部半導体多層膜反射鏡５２と、発振波長が１．１μｍ
よりも長波長の活性層４を含む共振器構造７０と、上部
半導体多層膜反射鏡５６とが順次に積層されて半導体積
層構造として形成されており、該半導体積層構造の表面
から少なくとも活性層５４の下端まで（図６の例では、
下部半導体多層膜反射鏡５２の表面まで）がエッチング
除去により柱状構造として形成されており、該柱状構造
の周辺には厚さｈが３μｍ以上のポリイミド膜５７が設
けられている。

【００５８】なお、図６において、符号５３，５５はス
ペーサ層、符号５８は上部電極、符号５９は下部電極、
符号６０は光取り出し窓である。

【００５９】一般に、面発光半導体レーザ素子におい
て、電流注入領域以外の活性層部分は、寄生容量の増大
をもたらす。そこで、面発光半導体レーザ素子では、高
速変調するために、電流注入領域以外の活性層部分をエ
ッチングで除去して柱状構造を形成し、柱状構造周辺を
低誘電率材料で埋め込むことにより寄生容量を低減して
いる。

【００６０】通常、エッチングは下部多層膜反射鏡に達
する深さまで行われるため、エッチング深さは上部多層
膜反射鏡及び共振器構造の厚さにほぼ相当する。従来の
０．８５μｍ帯面発光レーザにおいては、例えばＡｌＧ
ａＡｓとＡｌＡｓを２０周期積層した多層膜反射鏡の全
層厚は２．７μｍであり、λ共振器構造の層厚は０．２
５μｍとなっている。従って、エッチング深さは、約３
μｍ程度となっていた。この３μｍ程度の深さを平坦に
埋め込む低誘電率材料としては、一般にポリイミドが用
いられている。

【００６１】一方、本発明においては、エッチング深さ
を深くして、３μｍ以上の層厚でポリイミド保護膜５７
を埋め込んでいる。ポリイミド保護膜５７の層厚を３μ
ｍ以上と厚くすることで、電流注入領域以外の電極５
８，５９間の寄生容量を低減することができる。これに
より、発振波長が１．１μｍより長波長の面発光半導体
レーザの変調周波数を増加させることができる。

【００６２】例えば、発振波長１．３μｍの場合に、Ｇ
ａＡｓとＡｌＡｓを２０周期積層した半導体多層膜反射
鏡の層厚は４．１μｍとなる。また、λ共振器の層厚は
０．３８μｍとなる。よって、４．５μｍの深さでエッ
チングして柱状構造を形成することにより、少なくとも
活性層の下端までエッチングすることが可能となる。

【００６３】そして、ポリイミド保護膜５７を４．５μ
ｍの厚さに形成することにより、ポリイミド保護膜５７
の寄生容量を従来の６７％に低減できる。また、ポリイ
ミド保護膜５７の厚さｈを６μｍに設定した場合には、
更に寄生容量を低減することができ、従来の半分の寄生
容量に低減できる。

【００６４】次表（表１）には、ポリイミド保護膜５７
の厚さｈが３μｍ，４．５μｍ，６μｍであるときの寄
生容量（１００μｍ×１００μｍ面積当たりの寄生容
量）が示されている。

【００６５】

【表１】

【００６６】表１から、ポリイミド保護膜５７の厚さｈ
が３μｍ，４．５μｍ，６μｍと大きくなるに従い、寄
生容量を小さくできることがわかる。

【００６７】なお、ポリイミド保護膜５７の厚さｈは、
エッチング深さを平坦に埋める必要上、エッチング深さ
に近い厚さとなる。また、前述のように、ポリイミド保
護膜５７とエッチングした半導体層表面との間にパッシ
ベーション層や応力緩和層からなる絶縁膜を設ける場合
には、ポリイミド保護膜５７の厚さｈはエッチング深さ
から絶縁膜の厚さを引いた値となる。

【００６８】また、埋め込んだポリイミド保護膜５７の
厚さｈが均一でない場合には、ポリイミド保護膜５７の
厚さｈが薄くなっている部分では寄生容量が増加してし
まう。従って、本発明において、最も薄い部分のポリイ
ミド保護膜５７の厚さｈが３μｍ以上であるのが望まし
い。

【００６９】図７（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施
形態の面発光半導体レーザ素子の構成例を示す図であ
る。なお、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は断面図で
ある。

【００７０】図７（ａ），（ｂ）の例では、ポリイミド
保護膜５７とエッチングした半導体層表面との間に絶縁
膜６１が設けられている。また、上部電極５８には配線
電極６２，ボンディングパッド６３が接続されている。

【００７１】ところで、図７（ａ），（ｂ）の例では、
ボンディングパッド６３は、絶縁膜６１を介して半導体
層６４上に形成されている。図７（ａ），（ｂ）のよう
に、ボンディングパッド６３を半導体層６４上に形成し
た場合でも、ポリイミド保護膜５７上に形成した配線電
極６２の部分の面積に相当する寄生容量は低減できる。
しかしながら、寄生容量をより一層低減するには、ボン
ディングパッド６３をポリイミド保護膜５７上に形成す
るのが良い。

【００７２】図８（ａ），（ｂ）は図７（ａ），（ｂ）
の面発光半導体レーザ素子の変形例を示す図である。図
８（ａ），（ｂ）を参照すると、この面発光半導体レー
ザ素子は、ポリイミド保護膜５７上に、配線電極６２及
びボンディングパッド６３が形成されている。

【００７３】すなわち、図８（ａ），（ｂ）の例では、
半導体層とオーミック接触を形成する上部電極５８を除
いて、上部電極５８，配線電極６２，ボンディングパッ
ド６３と下部電極５９との間に低誘電率のポリイミド保
護膜５７を厚さ３μｍ以上埋め込んでいる。従って、電
極５８，６２，６３と電極５９との間の寄生容量をより
一層低減して、変調周波数を増加させることができる。

【００７４】図９には、配線電極６２とボンディングパ
ッド６３をポリイミド保護膜５７上に形成した場合（図
８の例の場合）の周波数伝達関数の周波数依存性が符号
（ａ）で示されている。また、図９には、比較のため、
ボンディングパッド６３を半導体層６４上に形成した場
合（図７の例の場合）の周波数伝達関数の周波数依存性
が符号（ｂ）で示されている。図９から、配線電極６２
とボンディングパッド６３をポリイミド保護膜５７上に
形成した場合には、ボンディングパッド６３を半導体層
６４上に形成した場合に比べて、周波数伝達関数は周波
数が高くなっても差程低下せず、従って、変調周波数を
増加させることができることがわかる。

【００７５】図１０は図８の面発光半導体レーザ素子の
変形例を示す図である。図１０の面発光半導体レーザ素
子では、例えば図８の面発光半導体レーザ素子におい
て、ポリイミド保護膜５７の表面が酸素プラズマ処理さ
れており、かつ、酸素プラズマ処理されたポリイミド保
護膜５７の表面（酸素プラズマ処理された領域）７２と
接するボンディングパッド６３の部分および／または配
線電極６２の部分が、ＴｉまたはＣｒを含む材料で形成
されている。

【００７６】具体的には、上部電極５８は例えばＡｕＺ
ｎ／Ａｕで形成され、配線電極６２，ボンディングパッ
ド６３は例えばＴｉ／ＡｕまたはＣｒ／Ａｕで形成され
ている。

【００７７】このように、ポリイミド保護膜５７の表面
近傍を酸素プラズマ処理することによって、酸素原子が
ポリイミド保護膜５７中に取り込まれる。そして、その
上に、例えば１層目にＴｉまたはＣｒを含む配線電極６
２および／またはボンディングパッド６３を形成する
と、ポリイミド保護膜５７と配線電極６２および／また
はボンディングパッド６３との界面にＴｉＯ_xまたはＣ
ｒＯ_yが形成されて、ポリイミド保護膜５７と配線電極
６２および／またはボンディングパッド６３との接合力
が強固になる。従って、ポリイミド保護膜５７上に形成
したボンディングパッド６３にワイヤボンディングを行
う場合に、ボンディングパッド６３や配線電極６２の膜
はがれを防止することができる。

【００７８】図１１（ａ），（ｂ）は図８（ａ），
（ｂ）の面発光半導体レーザ素子の他の変形例を示す図
である。図１１（ａ），（ｂ）の面発光半導体レーザ素
子では、例えば図８の面発光半導体レーザ素子におい
て、ポリイミド保護膜５７上に形成された配線電極６２
およびボンディングパッド６３の一部が半導体積層構造
６４上に形成されている。

【００７９】ここで、上部電極５８，配線電極６２，ボ
ンディングパッド６３は、例えばＡｕＺｎ／Ａｕで形成
されている。

【００８０】このように、図１１（ａ），（ｂ）の面発
光半導体レーザ素子では、配線電極６２及びボンディン
グパッド６３の周辺部が半導体積層構造６４上に形成さ
れている。例えば、配線電極６２及びボンディングパッ
ド６３の周辺部の５〜１０μｍ幅が半導体積層構造６４
にはみ出している。

【００８１】このような構成では、上部電極５８のアニ
ール処理時に、配線電極６２及びボンディングパッド６
３のＡｕ系電極が半導体積層構造６４の半導体層と合金
化する。これにより、配線電極６２及びボンディングパ
ッド６３の密着性が向上し、ワイヤボンディング時に、
配線電極６２及びボンディングパッド６３の膜はがれを
防止することができる。

【００８２】一方、配線電極６２及びボンディングパッ
ド６３の大部分の面積は、厚さ３μｍ以上のポリイミド
膜５７上に形成されているため、寄生容量の増加を抑制
することができる。

【００８３】なお、図１１（ａ），（ｂ）の例では、配
線電極６２及びボンディングパッド６３が形成された半
導体積層構造６４の表面には、プロトンイオンが注入さ
れて半絶縁性になっている。図１１（ｂ）において、符
号６５はプロトン注入領域である。このように、素子以
外のメサ頂上表面近傍にプロトンイオンが注入されて半
絶縁化されていることにより、素子以外のメサ頂上部に
電流が注入されることを防止できる。

【００８４】また、図１２（ａ），（ｂ）は図１１
（ａ），（ｂ）の面発光半導体レーザ素子の変形例を示
す図である。図１２（ａ），（ｂ）の面発光半導体レー
ザ素子では、配線電極６２及びボンディングパッド６３
の周辺部が、絶縁膜６１をはさんで半導体積層構造６４
上に形成されている。例えば、配線電極６２及びボンデ
ィングパッド６３の周辺部の５〜１０μｍ幅が半導体積
層構造６４にはみ出している。

【００８５】ここで、上部電極５８は例えばＡｕＺｎ／
Ａｕで形成され、配線電極６２，ボンディングパッド６
３は例えばＴｉ／ＡｕまたはＣｒ／Ａｕで形成され、ま
た、絶縁膜６１は例えばＳｉＯ₂層で形成されている。

【００８６】このような構成では、１層目にＴｉまたは
Ｃｒを含む配線電極６２，ボンディングパッド６３をＳ
ｉＯ₂絶縁膜６１上に形成すると、ＳｉＯ₂絶縁膜６１と
配線電極６２，ボンディングパッド６３との界面にＴｉ
Ｏ_xまたはＣｒＯ_yが形成されて、接合力が強固になる。
従って、ボンディングパッド６３にワイヤボンディング
を行う場合に、ボンディングパッド６３や配線電極６２
の膜はがれを防止することができる。

【００８７】一方、配線電極６２およびボンディングパ
ッド６３の大部分の面積は、厚さ３μｍ以上のポリイミ
ド保護膜５７上に形成されているため、寄生容量の増加
を抑制することができる。

【００８８】上述した第３の実施形態の各例の面発光半
導体レーザ素子において、活性層５４はＮとＡｓを含む
III−Ｖ族混晶半導体で構成されており、具体的には、
ＧａＡｓＮ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＡｓＮＳｂ，ＧａＩ
ｎＮＡｓＳｂなどで構成されている。

【００８９】このような材料は、ＧａＡｓ基板５１上
に、波長１．１μｍよりも長波長で発光する活性層５４
を形成できる。

【００９０】また、このような材料は、ＧａＡｓまたは
ＡｌＧａＡｓとヘテロ接合を形成したときに、伝導帯バ
ンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きく取ることができ
るので、活性層５４に電子を有効に閉じ込めることがで
きる。よって、温度特性の良好なレーザを形成できる。

【００９１】また、半導体基板５１としてＧａＡｓ単結
晶基板を用いた場合、上部多層膜反射鏡５６および下部
多層膜反射鏡５２を、ＧａＡｓ基板５１と格子整合し屈
折率差を大きくとれるＡｌ_xＧａ_(1-x)Ａｓ／Ａｌ_yＧａ
_(1-y)Ａｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）の半導体ＤＢＲで構成す
るのが好適である。これは、少ない層数で高い反射率の
半導体ＤＢＲが得られ、これにより、半導体ＤＢＲ部の
熱抵抗を低くでき、放熱性に優れるためである。従っ
て、１．１μｍよりも長波長帯において、より温度特性
の良好な面発光半導体レーザを提供できる。

【００９２】図１３は本発明の第３の実施形態の面発光
半導体レーザ素子の具体例を示す図である。図１３の例
では、面発光半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板５
１上に、ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ ＤＢＲ５２、ＧａＡ
ｓスペーサ層５３、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子
井戸活性層５４、ＧａＡｓスペーサ層５５、ＡｌＡｓ層
８１、ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ ＤＢＲ５６が順次に積
層され、ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ ＤＢＲ５６からｎ型
ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ ＤＢＲ５２の表面までがエッチン
グ除去されて半導体柱状構造として形成され、ＡｌＡｓ
層８１が選択酸化されてＡｌ_xＯ_y絶縁層（電流狭さく
層）８２が形成されている。

【００９３】そして、半導体柱状構造の周囲には、Ｓｉ
Ｎパッシベーション層８５を介してポリイミド保護膜５
７が設けられている。そして、ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ
ＤＢＲ５６上およびポリイミド保護膜５７上にはｐ側
電極（５８，６２，６３）が設けられ、また、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板５１の裏面にはｎ側電極５９が形成されてい
る。

【００９４】この面発光半導体レーザ素子の活性層５４
は、発振波長が例えば１．３μｍであり、ポリイミド保
護膜５７の厚さｈは５μｍ、ＳｉＮ膜８５の膜厚は０．
１μｍである。

【００９５】この面発光半導体レーザ素子では、ポリイ
ミド膜５７の厚さｈが５μｍとなっていることにより、
ｐ側電極５８，６２，６３とｎ側電極５９との間の寄生
容量を低減することができ、１．３μｍの面発光半導体
レーザの変調周波数を増加させることができる。

【００９６】第４の実施形態 上述した本発明（第１または第２または第３の実施形
態）の長波長帯ＧａＩｎＮＡｓ系面発光半導体レーザ素
子を用いて光伝送システムを構成することができる。

【００９７】図１４は、上述した本発明の面発光半導体
レーザ素子を用いた並列伝送方式光伝送システムの一例
を示す図である。図１４の並列伝送方式光伝送システム
では、面発光半導体レーザ素子からの信号を複数のファ
イバを用い同時に伝送するように構成されている。

【００９８】また、図１５は、上述した本発明の面発光
半導体レーザ素子を用いた多波長伝送方式光伝送システ
ムの一例を示す図である。図１５の多波長伝送方式光伝
送システムでは、発振波長がそれぞれ異なる複数の発光
素子からの光信号が、それぞれ光ファイバを介して光合
波器に導入され、この波長の異なる複数の光信号は合波
されて、１本の光ファイバ中に導入され伝送され、伝送
された光信号は伝送先の機器に接続される光分波器を通
って元の波長の異なる複数の光信号に分離され、それぞ
れファイバを介して複数の受光素子に達するように構成
されている。

【００９９】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。

【０１００】実施例１ 実施例１では、図１の面発光半導体レーザ素子の具体的
な構成例および作製工程例を示す。なお、実施例１で
は、ポリイミドとして、熱線膨張係数が４０×１０^-6℃
^-1の非感光性のものを用いている。

【０１０１】実施例１では、先ず、ＭＯＣＶＤ法によ
り、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板１上に、ｎ−ＡｌＡｓ
／ｎ−ＧａＡｓの２８ペアからなる下部多層膜反射鏡
２、第１のＧａＡｓスペーサ層３、３層のＧａＩｎＮＡ
ｓと２層のＧａＡｓからなる多重量子井戸活性層４、第
２のＧａＡｓスペーサ層５、ＡｌＡｓ選択酸化層６、ｐ
−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓの２０ペアからなる上部
多層膜反射鏡８、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９を、レー
ザ構造積層膜として形成する。

【０１０２】次に、このレーザ構造積層膜の３０μｍ×
３０μｍの領域のポスト形状のレーザ発振部の半導体柱
が残るように、ＡｌＡｓ選択酸化層６に達する深さ以上
までＣｌ₂ガスでＥＣＲエッチングする。このとき、半
導体柱の高さは、４．５μｍである。

【０１０３】次に、半導体柱のＡｌＡｓ選択酸化層６の
端面から水蒸気を導入し、約２５μｍ²の断面の電流経
路を残して、絶縁性のＡｌ_xＯ_y電流狭窄層６に変化させ
る。

【０１０４】次に、非感光性ポリイミドワニス［宇部興
産（株）製 Ｕ−ワニス−Ａ、熱線膨張係数４０×１０
^-6℃^-1］をスピンコートにより塗布し、エッチングした
底面からの高さが５．５μｍになるように、３５０℃で
硬化させる。次に、温度を制御しながら試料温度を下げ
る。降温速度が１０℃／分以下の場合、クラック及び界
面でのはく離は起こらない。降温速度が１０℃／分より
大きい場合、ポリイミド中でクラックが発生したり、界
面ではく離が起こる場合がある。

【０１０５】次に、図３（ｃ），（ｄ）に示した工程に
より、レジストを塗布し、リソグラフィー、Ｏ₂ガスを
用いたＲＩＥエッチングにより、半導体柱の上面の２５
μｍ×２５μｍの領域のポリイミドを除去する。次に、
このポリイミドを除去した半導体柱の上面の光出射部を
除いた領域とポリイミド表面にＡｕ／Ａｕ−Ｚｎ／Ｃｒ
の上部電極１０及び配線部及びボンディングパッドを蒸
着とリフトオフ法で形成する。また、ｎ−ＧａＡｓ基板
１の裏面にＡｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ下部電極１１を蒸着
する。このようにして、１．３μｍ帯面発光半導体レー
ザ素子を作製することができる。

【０１０６】実施例１によれば、ポリイミドのクラック
及びはく離が発生しにくく、また、素子の寿命が低下し
にくく、また、発振波長がシフトしにくいポリイミド保
護膜１２をもつ、１．３μｍ帯面発光半導体レーザ素子
を提供できる。

【０１０７】また、実施例１によれば、ポリイミド保護
膜の厚さが５．５μｍなので、高速変調が可能な１．３
μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提供できる。

【０１０８】実施例２ 実施例２では、図５の面発光半導体レーザ素子の具体的
な構成例および作製工程例を示す。なお、実施例２で
は、ポリイミドとして、熱線膨張係数が５０×１０^-6℃
^-1の感光性のものを用いている。実施例２では、先ず、
実施例１と同様の半導体柱をもつレーザ構造積層膜を形
成する。

【０１０９】次に、レーザ構造積層膜の表面にＳｉＨ₄
ガスとＮ₂Ｏガスを用いたプラズマＣＶＤにより、厚さ
０．５μｍのＳｉＯ₂膜の応力緩和層３１を形成する。
次に、この応力緩和層３１の上にＳｉＨ₄ガスとＮＨ₃ガ
スを用いたプラズマＣＶＤにより厚さ０．２μｍのＳｉ
Ｎ膜のパッシベーション層３０を形成する。

【０１１０】次に、ネガ型感光性ポリイミド前駆体［旭
化成（株）製Ｇ−７６２１熱線膨張係数５０×１０^-6℃
^-1］をスピンコートにより塗布し、リソグラフィーによ
り、半導体柱の上面の２５μｍ×２５μｍの領域のポリ
イミドを除去し、次いで、３５０℃で硬化させる。次
に、温度を制御しながら試料温度を下げる。降温速度が
１０℃／分以下の場合、クラック及び界面でのはく離は
起こらない。降温速度が１０℃／分より大きい場合、ポ
リイミド中でクラックが発生したり、界面ではく離が起
こる場合がある。なお、エッチングした底面からのポリ
イミド保護膜１２の高さは５．５μｍである。

【０１１１】次に、ポリイミドをマスクとして、ＣＦ₄
＋Ｈ₂ガスを用いたＲＩＥエッチング法により半導体柱
の上面のＳｉＮ膜とＳｉＯ₂膜を除去しｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層９を露出させる。次に、この露出部で光出射
部を除いた領域とポリイミド表面にＡｕ／Ａｕ−Ｚｎ／
Ｃｒの上部電極１０及び配線部及びボンディングパッド
を蒸着とリフトオフ法で形成する。ｎ−ＧａＡｓ基板１
の裏面にＡｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ下部電極１１を蒸着す
る。このようにして、１．３μｍ帯面発光半導体レーザ
素子を作製することができる。

【０１１２】実施例２によれば、ポリイミドのクラック
及びはく離が発生しにくく、また、発振波長がシフトし
にくいポリイミド保護膜１２をもつ１．３μｍ帯面発光
半導体レーザ素子を提供できる。また、感光性のポリイ
ミドを用いるので、実施例１の場合よりも、ポリイミド
保護膜１２の作製プロセスがより簡便なものとなる。ま
た、ＳｉＮパッシベーション層３０を設けているので、
実施例１の場合よりも、水分の遮蔽効果がより大きくな
り、素子の寿命の低下をより一層防止できる。また、Ｓ
ｉＯ₂膜の応力緩和層３１を設けているので、ＳｉＮパ
ッシベーション層３０の欠陥の発生が抑制される。この
ようにして、より信頼性の高い１．３μｍ帯面発光半導
体レーザを提供できる。

【０１１３】また、実施例２によれば、ポリイミド保護
膜の厚さが５．５μｍなので、高速変調が可能な１．３
μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提供できる。

【０１１４】実施例３ 実施例３では、図５の面発光半導体レーザ素子の他の具
体的な構成例および作製工程例を示す。なお、実施例３
では、ポリイミドとして、熱線膨張係数が１６×１０^-6
℃^-1の感光性のものを用いている。実施例３では、先
ず、実施例１と同様の半導体柱をもつレーザ構造積層膜
を形成する。次に、レーザ構造積層膜の表面にＳｉＨ₄
ガスとＮ₂Ｏガスを用いたプラズマＣＶＤにより、厚さ
０．５μｍのＳｉＯ₂膜の応力緩和層３１を形成する。
次に、この応力緩和層３１の上にＳｉＨ₄ガスとＮＨ₃ガ
スを用いたプラズマＣＶＤにより厚さ０．２μｍのＳｉ
Ｎ膜のパッシベーション層３０を形成する。

【０１１５】次に、ネガ型感光性ポリイミド前駆体［日
立化成デュポンマイクロシステムズ（株）製ＰＩ−２７
３１、熱線膨張係数１６×１０^-6℃^-1］をスピンコート
により塗布し、リソグラフィーにより、半導体柱の上面
の２５μｍ×２５μｍの領域のポリイミドを除去し、次
いで、３５０℃で硬化させる。次に、温度を制御しなが
ら試料温度を下げる。このとき、降温速度が５０℃／分
の場合でも、クラック及び界面でのはく離が起こらな
い。なお、エッチングした底面からのポリイミド保護膜
の高さは５．５μｍである。

【０１１６】次に、ポリイミドをマスクとして、ＣＦ₄
＋Ｈ₂ガスを用いたＲＩＥエッチング法により半導体柱
の上面のＳｉＮ膜とＳｉＯ₂膜を除去しｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層９を露出させる。次に、この露出部で光出射
部を除いた領域とポリイミド表面にＡｕ／Ａｕ−Ｚｎ／
Ｃｒの上部電極１０及び配線部及びボンディングパッド
を蒸着とリフトオフ法で形成する。また、ｎ−ＧａＡｓ
基板１の裏面にＡｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ下部電極１１を
蒸着する。このようにして、１．３μｍ帯面発光半導体
レーザ素子を作製することができる。

【０１１７】実施例３によれば、ポリイミドに熱線膨張
係数が１６×１０^-6℃^-1のものを用いているので、実施
例１，実施例２の場合よりも、ポリイミドのクラック及
びはく離が発生しにくく、また、実施例１，実施例２の
場合よりも、発振波長がシフトしにくいポリイミド保護
膜１２をもつ１．３μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提
供できる。また、実施例３では、感光性のポリイミドを
用いているので、実施例１の場合よりも、ポリイミド保
護膜１２の作製プロセスがより簡便なものとなる。ま
た、ＳｉＮパッシベーション層３０を設けているので、
実施例１の場合よりも、水分の遮蔽効果がより大きくな
り、素子の寿命の低下をより一層防止できる。また、Ｓ
ｉＯ₂膜の応力緩和層３１を設けているので、ＳｉＮパ
ッシベーション層３０の欠陥の発生が抑制される。この
ようにして、より信頼性の高い１．３μｍ帯面発光半導
体レーザを提供できる。

【０１１８】また、実施例３によれば、ポリイミド保護
膜の厚さが５．５μｍなので、高速変調が可能な１．３
μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提供できる。

【０１１９】実施例４ 実施例４では、図１６の面発光半導体レーザ素子の具体
的な構成例および作製工程例を示す。なお、実施例４で
は、ポリイミドとして、熱線膨張係数が３５〜５５×１
０^-6℃の感光性のものを用いている。また、図１６は図
１３と同様の構成をしているが、図１３のｎ型ＧａＡｓ
／ＡｌＡｓ ＤＢＲ５２のかわりに、図１６ではｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ ＤＢＲ９２が用いられている。

【０１２０】実施例４では、先ず、ＭＯＣＶＤ法によ
り、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板５１上に、ｎ−ＡｌＧ
ａＡｓ／ｎ−ＧａＡｓの２８ペアからなる下部多層膜反
射鏡９２、第１のＧａＡｓスペーサ層５３、３層のＧａ
ＩｎＮＡｓと２層のＧａＡｓからなる多重量子井戸活性
層５４、第２のＧａＡｓスペーサ層５５、ＡｌＡｓ選択
酸化層８１、ｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓの２０ペ
アからなる上部多層膜反射鏡５６（最上層はｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層として機能）を、レーザ構造積層膜とし
て形成する。

【０１２１】次に、このレーザ構造積層膜の３０μｍ×
３０μｍの領域のポスト形状のレーザ発振部の半導体柱
が残るように、ＡｌＡｓ選択酸化層８１に達する深さ以
上までＣｌ₂ガスでＥＣＲエッチングする。このとき、
半導体柱の高さは、７μｍである。

【０１２２】次に、半導体柱のＡｌＡｓ選択酸化層８１
の端面から水蒸気を導入し、約２５μｍ²の断面の電流
経路を残して、絶縁性のＡｌ_xＯ_y電流狭窄層８２に変化
させる。

【０１２３】次に、非感光性ポリイミドワニス［宇部興
産（株）製Ｕ−ワニス−Ａ］をスピンコートにより塗布
する。このとき硬化後の膜厚が３．０μｍ、５．０μ
ｍ、８．０μｍになるように、スピンコート回転数を調
整する。

【０１２４】次に、３５０℃で硬化させる。これらの試
料の場合、硬化時間が長くなると熱線膨張係数が小さく
なる。続いて、１０℃／分の速度で試料温度を室温まで
下げる。

【０１２５】表２に示すように、熱線膨張係数が５０×
１０^-6℃以下の試料では、いずれの膜厚の試料でもクラ
ック及び界面でのはく離は起こらない。熱線膨張係数が
５１×１０^-6℃以上の試料では、クラックか界面でのは
く離が発生する場合がある。

【０１２６】

【表２】

【０１２７】次に、クラックやはく離がない試料を用
い、レジストを塗布し、リソグラフィー、Ｏ₂ガスを用
いたＲＩＥエッチングにより、半導体柱の上面の２５μ
ｍ×２５μｍの領域のポリイミドを除去する。次に、こ
のポリイミドを除去した半導体柱の上面の光出射部を除
いた領域とポリイミド膜５７の表面に、Ａｕ／Ａｕ−Ｚ
ｎ／Ｃｒの上部電極５８及び配線部６２及びボンディン
グパッド６３を蒸着とリフトオフ法で形成する。また、
ｎ−ＧａＡｓ基板５１の裏面にＡｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ
下部電極５９を蒸着する。このようにして、１．３μｍ
帯面発光半導体レーザ素子を作製することができる。

【０１２８】実施例４によれば、熱線膨張係数が５０×
１０^-6℃以下のポリイミド保護膜のであれば、クラック
及びはく離を発生させずに、素子の寿命が低下しにく
く、また、発振波長がシフトしにくいポリイミド保護膜
５７をもつ１．３μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提供
できる。

【０１２９】また、実施例４によれば、ポリイミド保護
膜５７の厚さが３μｍ以上なので、高速変調が可能な
１．３μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提供できる。

【０１３０】実施例５ 実施例５では、図１７の面発光半導体レーザ素子の具体
的な構成例および作製工程例を示す。なお、実施例５で
は、ポリイミドとして、熱線膨張係数が４０〜６０×１
０^-6℃の感光性のものを用いている。

【０１３１】実施例５では、先ず、実施例４と同様の半
導体柱をもつレーザ構造積層膜を形成する。次に、レー
ザ構造積層膜の表面にＳｉＨ₄ガスとＮ₂Ｏガスを用いた
プラズマＣＶＤにより、厚さ０．５μｍのＳｉＯ₂膜の
応力緩和層を形成する。次に、この応力緩和層の上にＳ
ｉＨ₄ガスとＮＨ₃ガスを用いたプラズマＣＶＤにより厚
さ０．２μｍのＳｉＮ膜のパッシベーション層を形成す
る。図１７において、符号８５がＳｉＯ₂膜の応力緩和
層／ＳｉＮ膜のパッシベーション層である。

【０１３２】次に、ネガ型感光性ポリイミド前駆体［旭
化成（株）製ＰＩＭＥＬ Ｉ―８１２４Ｃ］をスピンコ
ートにより塗布する。このとき硬化後の膜厚が３．０μ
ｍ、５．０μｍ、８．０μｍになるように、スピンコー
ト回転数を調整する。

【０１３３】次に、フォトリソグラフィーにより半導体
柱の上面の２５μｍ×２５μｍの領域のポリイミドを除
去したのち、３５０℃で硬化させる。これらの試料の場
合も、硬化時間により熱線膨張係数が変化し、４０〜６
０×１０^-6℃の範囲で変化する。

【０１３４】続いて、１０℃／分の速度で試料温度を室
温まで下げる。

【０１３５】表３に示すように、熱線膨張係数が５０×
１０^-6℃以下の試料では、いずれの膜厚の試料でもクラ
ック及び界面でのはく離は起こらない。熱線膨張係数が
５１×１０^-6℃以上の試料では、クラックか界面でのは
く離が発生する場合がある。

【０１３６】

【表３】

【０１３７】次に、クラックやはく離がない試料を用
い、ポリイミドをマスクとして、ＣＦ ₄＋Ｈ₂ガスを用い
たＲＩＥエッチング法により半導体柱の上面のＳｉＮ膜
／ＳｉＯ₂膜（８５）を除去し、ＤＢＲ５６（その最上
層はｐ−ＧａＡｓコンタクト層）を露出させる。次に、
この露出部で光出射部を除いた領域とポリイミド表面に
Ａｕ／Ａｕ−Ｚｎ／Ｃｒの上部電極５８及び配線部６２
及びボンディングパッド６３を蒸着とリフトオフ法で形
成する。また、ｎ−ＧａＡｓ基板５１の裏面にＡｕ／Ｎ
ｉ／Ａｕ−Ｇｅ下部電極５９を蒸着する。このようにし
て、１．３μｍ帯面発光半導体レーザ素子を作製するこ
とができる。

【０１３８】実施例５によれば、熱線膨張係数が５０×
１０^-6℃以下のポリイミド保護膜５７であれば、クラッ
ク及びはく離を発生させずに、素子の寿命が低下しにく
く、また、発振波長がシフトしにくいポリイミド保護膜
５７をもつ１．３μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提供
できる。

【０１３９】また、実施例５では、感光性のポリイミド
を用いるので、実施例４の場合よりも、ポリイミド保護
膜５７の作製プロセスがより簡便なものとなる。また、
実施例５では、ＳｉＮパッシベーション層（８５）を設
けているので、実施例１，実施例４の場合よりも水分の
遮蔽効果がより大きくなり、素子の寿命の低下をより一
層防止できる。また、実施例５では、ＳｉＯ₂膜の応力
緩和層（８５）を設けているので、ＳｉＮパッシベーシ
ョン層（８５）の欠陥の発生が抑制される。このように
して、より信頼性の高い１．３μｍ帯面発光半導体レー
ザを提供できる。

【０１４０】また、実施例５によれば、ポリイミド保護
膜５７の厚さが３μｍ以上なのでなので、高速変調が可
能な１．３μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提供でき
る。

【０１４１】実施例６ 実施例６では、図１７の面発光半導体レーザ素子の他の
具体的な構成例および作製工程例を示す。なお、実施例
６では、ポリイミドとして、熱線膨張係数が１４〜３０
×１０^-6℃の感光性のものを用いている。

【０１４２】実施例６では、先ず、実施例４と同様の半
導体柱をもつレーザ構造積層膜を形成する。次に、レー
ザ構造積層膜の表面にＳｉＨ₄ガスとＮ₂Ｏガスを用いた
プラズマＣＶＤにより、厚さ０．５μｍのＳｉＯ₂膜の
応力緩和層を形成する。次に、この応力緩和層の上にＳ
ｉＨ₄ガスとＮＨ₃ガスを用いたプラズマＣＶＤにより厚
さ０．２μｍのＳｉＮ膜のパッシベーション層を形成す
る。図１７において、符号８５がＳｉＯ₂膜の応力緩和
層／ＳｉＮ膜のパッシベーション層である。

【０１４３】次に、ネガ型感光性ポリイミド前駆体［日
立化成デュポンマイクロシステムズ（株）製 ＰＩ−２
７３１］をスピンコートにより塗布する。このとき硬化
後の膜厚が３．０μｍ、５．０μｍ、８．０μｍになる
ように、スピンコート回転数を調整する。

【０１４４】次に、フォトリソグラフィーにより半導体
柱の上面の２５μｍ×２５μｍの領域のポリイミドを除
去した後、３５０℃で硬化させる。これらの試料の場合
も、硬化時間により熱線膨張係数が変化し、１４〜３０
×１０^-6℃の範囲で変化する。

【０１４５】続いて、試料温度を室温まで下げる。１０
℃／分の降温速度の場合は、表４に示すように、いずれ
の試料でもクラック及び界面でのはく離は起こらない。
２０℃／分の降温速度の場合は、熱線膨張係数が１４〜
２０×１０^-6℃以下の試料では、いずれの膜厚の試料で
もクラック及び界面でのはく離は起こらない。熱線膨張
係数が２１〜３０×１０^-6℃以上の試料では、クラック
が発生するか、界面ではく離が発生する場合がある。

【０１４６】

【表４】

【０１４７】次に、ポリイミドをマスクとして、ＣＦ₄
＋Ｈ₂ガスを用いたＲＩＥエッチング法により半導体柱
の上面のＳｉＮ膜／ＳｉＯ₂膜（８５）を除去し、ＤＢ
Ｒ５６（その最上層はｐ−ＧａＡｓコンタクト層）を露
出させる。次に、この露出部で光出射部を除いた領域と
ポリイミド表面にＡｕ／Ａｕ−Ｚｎ／Ｃｒの上部電極５
８及び配線部６２及びボンディングパッド６３を蒸着と
リフトオフ法で形成する。また、ｎ−ＧａＡｓ基板５１
の裏面にＡｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ下部電極５９を蒸着す
る。このようにして、１．３μｍ帯面発光半導体レーザ
素子を作製することができる。

【０１４８】実施例６によれば、熱線膨張係数が５０×
１０^-6℃以下のポリイミド保護膜５７であるので、クラ
ック及びはく離を発生させずに、素子の寿命が低下しに
くく、また、発振波長がシフトしにくいポリイミド保護
膜５７をもつ１．３μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提
供できる。

【０１４９】さらに、熱線膨張係数が２０×１０^-6℃以
下のポリイミド保護膜５７であれば、急速に降温しても
クラック及びはく離を発生させずに、より素子の寿命が
低下しにくく、また、より発振波長がシフトしにくいポ
リイミド保護膜５７をもつ１．３μｍ帯面発光半導体レ
ーザ素子を提供できる。

【０１５０】また、実施例６では、感光性のポリイミド
を用いているので、実施例１，実施例４の場合よりも、
ポリイミド保護膜５７の作製プロセスがより簡便なもの
となる。また、実施例６では、ＳｉＮパッシベーション
層（８５）を設けているので、実施例１，実施例４の場
合よりも、水分の遮蔽効果がより大きくなり、素子の寿
命の低下をより一層防止できる。また、実施例６では、
ＳｉＯ₂膜の応力緩和層（８５）を設けているので、Ｓ
ｉＮパッシベーション層（８５）の欠陥の発生が抑制さ
れる。このようにして、より信頼性の高い１．３μｍ帯
面発光半導体レーザを提供できる。

【０１５１】また、実施例６によれば、ポリイミド保護
膜５７の厚さが３μｍ以上なので、高速変調が可能な
１．３μｍ帯面発光半導体レーザ素子を提供できる。

【０１５２】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１に記載
の発明によれば、半導体基板上に、ＮとＡｓを含むIII
−Ｖ族混晶半導体から成る活性層を含む共振器と、共振
器の上下に設けられた多層膜反射鏡とが、レーザ構造部
として形成されている面発光半導体レーザ素子におい
て、前記レーザ構造部の表面に熱線膨張係数が５０×１
０ ^―6℃^―1以下のポリイミド保護膜が設けられるように
なっており、レーザ構造部とポリイミド保護膜との間の
熱膨張係数の差が小さいので、半導体柱の高い長波長帯
面発光半導体レーザにおいても発生する熱応力が小さく
なり、ポリイミドのクラック及びはく離が発生しにく
く、また、素子の寿命が低下しにくく、また、発振波長
をシフトしにくくすることができる。

【０１５３】また、請求項２に記載の発明によれば、半
導体基板上に、ＮとＡｓを含むIII−Ｖ族混晶半導体か
ら成る活性層を含む共振器と、共振器の上下に設けられ
た多層膜反射鏡とが、レーザ構造部として形成されてい
る面発光半導体レーザ素子において、前記レーザ構造部
の表面に熱線膨張係数が２０×１０^―6℃^―1以下のポリ
イミド保護膜が設けられるようになっており、レーザ構
造部とポリイミド保護膜との間の熱膨張係数の差がより
一層小さいので、半導体柱の高い長波長帯ＧａＩｎＮＡ
ｓ系面発光半導体レーザにおいても発生する熱応力がよ
り小さくなり、硬化工程後、より大きい速度で降温でき
て、プロセス時間を短縮でき、また、ポリイミドのクラ
ック及びはく離がより発生しにくくなり、素子の寿命の
低下をより一層防止でき、発振波長のシフトをより一層
しにくくすることができる。

【０１５４】特に、請求項３記載の発明によれば、請求
項１または請求項２記載の面発光半導体レーザ素子にお
いて、前記ポリイミド保護膜は感光性のポリイミドであ
るので、面発光半導体レーザ素子の作製プロセスを簡略
化することができる。

【０１５５】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光半導体
レーザ素子において、前記レーザ構造部の表面と前記ポ
リイミド保護膜との間に、ＳｉＮまたはＳｉＯＮ膜から
なるパッシベーション層が設けられているので、レーザ
構造部への水分遮蔽効果をより高めることができ、面発
光半導体レーザ素子の信頼性をより高めることができ
る。

【０１５６】また、請求項５記載の発明によれば、請求
項４記載の面発光半導体レーザ素子において、前記レー
ザ構造部の表面と前記パッシベーション層との間に、Ｓ
ｉＯ ₂膜からなる応力緩和層が設けられているので、Ｓ
ｉＮまたはＳｉＯＮ膜からなるパッシベーション層によ
るレーザ構造部への応力の影響を緩和することができ
る。

【０１５７】また、請求項６乃至請求項９記載の発明に
よれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の
面発光半導体レーザ素子において、前記ポリイミド保護
膜は、厚さが３μｍ以上であるので、さらに、寄生容量
が低減され高速変調が可能になる。

【０１５８】特に、請求項７記載の発明によれば、請求
項６記載の面発光半導体レーザ素子において、前記ポリ
イミド保護膜上には、上部電極に接続された配線電極お
よびボンディングパッドが形成されているので、寄生容
量がより一層低減され、変調周波数を増加させることが
できる。

【０１５９】また、請求項８記載の発明によれば、請求
項７記載の面発光半導体レーザ素子において、前記ポリ
イミド保護膜の表面が酸素プラズマ処理されており、か
つ、酸素プラズマ処理されたポリイミド膜の表面と接す
るボンディングパッドの部分および／または配線電極の
部分が、ＴｉまたはＣｒを含む材料で形成されているの
で、ポリイミド膜上に形成したボンディングパッドにワ
イヤボンディングを行う場合に、ボンディングパッドや
配線電極の膜はがれを防止することができる。

【０１６０】また、請求項９記載の発明によれば、請求
項７乃至請求項８のいずれか一項に記載の面発光半導体
レーザ素子において、ポリイミド保護膜上に形成された
配線電極およびボンディングパッドの一部が半導体積層
構造上に形成されているので、上部電極のアニール処理
時に、配線電極及びボンディングパッドのＡｕ系電極が
半導体積層構造の半導体層と合金化することにより、配
線電極及びボンディングパッドの密着性が向上し、ワイ
ヤボンディング時に、配線電極及びボンディングパッド
の膜はがれを防止することができる。

【０１６１】また、請求項１０記載の発明によれば、請
求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の面発光半導
体レーザ素子において、活性層がＮとＡｓを含むIII−
Ｖ族混晶半導体で構成されている層を含んでいるので
（活性層にＧａＩｎＮＡｓ系材料からなる層を含むの
で）、発振波長が光ファイバーと整合性のよい１．１μ
ｍよりも長波長帯のレーザを形成できる。さらに、活性
層に電子を有効に閉じ込めることができるので、環境温
度が変化してもレーザ特性が変化しにくい、つまり温度
特性の良好な、ポリイミドのクラック及びはく離が発生
しにくく、素子の寿命が低下しにくく、発振波長がシフ
トしにくい、高速変調が可能な長波長帯レーザを形成で
きる。

【０１６２】また、請求項１１記載の発明によれば、請
求項１０記載の面発光半導体レーザ素子において、半導
体基板がＧａＡｓで構成されており、上部半導体多層膜
反射鏡および下部半導体多層膜反射鏡がＡｌＧａＡｓ系
材料で構成されているので、少ない層数で高い反射率の
半導体ＤＢＲが得られる。これにより、半導体ＤＢＲ部
の熱抵抗を低くでき放熱性に優れより温度特性のよい、
ポリイミドのクラック及びはく離が発生しにくく、素子
の寿命が低下しにくく、発振波長がシフトしにくい、高
速変調が可能な長波長帯面発光半導体レーザ素子を形成
できる。

【０１６３】また、請求項１２記載の発明によれば、請
求項１０または請求項１１に記載の面発光半導体レーザ
素子が発光素子として用いられる光伝送システムである
ので、信頼性が高く、安定に動作し、高速伝送でき、光
源部に冷却装置を必要としない簡便な構成をもつ光伝送
システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る面発光半導体レーザ素子の構成例
を示す図である。

【図２】本発明の面発光半導体レーザ素子の第１の作製
工程例を示す図である。

【図３】本発明の面発光半導体レーザ素子の第２の作製
工程例を示す図である。

【図４】図１の面発光半導体レーザ素子の変形例を示す
図である。

【図５】図４の面発光半導体レーザ素子の変形例を示す
図である。

【図６】本発明に係る面発光半導体レーザ素子の構成例
を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施形態の面発光半導体レーザ
素子の構成例を示す図である。

【図８】図７の面発光半導体レーザ素子の変形例を示す
図である。

【図９】配線電極とボンディングパッドをポリイミド保
護膜上に形成した場合の周波数伝達関数の周波数依存性
を示す図である。

【図１０】図８の面発光半導体レーザ素子の変形例を示
す図である。

【図１１】図８の面発光半導体レーザ素子の他の変形例
を示す図である。

【図１２】図１１の面発光半導体レーザ素子の変形例を
示す図である。

【図１３】本発明の第３の実施形態の面発光半導体レー
ザ素子の具体例を示す図である。

【図１４】本発明の面発光半導体レーザ素子を用いた並
列伝送方式光伝送システムの一例を示す図である。

【図１５】本発明の面発光半導体レーザ素子を用いた多
波長伝送方式光伝送システムの一例を示す図である。

【図１６】面発光半導体レーザ素子の具体的な構成例を
示す図である。

【図１７】面発光半導体レーザ素子の具体的な構成例を
示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 下部多層膜反射鏡 ３ スペーサ層 ４ 活性層 ５ スペーサ層 ６ 電流狭窄層 ８ 上部多層膜反射鏡 ９ コンタクト層 １０ 上部電極 １１ 下部電極 １２ ポリイミド保護膜 ３０ パッシベーション層 ３１ 応力緩和層 ５１ ＧａＡｓ基板 ５２ ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ ＤＢＲ ５３ ＧａＡｓスペーサ層 ５４ ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活
性層 ５５ ＧａＡｓスペーサ層 ５６ ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ ＤＢＲ ５７ ポリイミド保護膜 ５８ 上部電極 ５９ 下部電極 ６０ 光取り出し窓 ６１ 絶縁膜 ６２ 配線電極 ６３ ボンディングパッド ６４ 半導体積層構造 ７２ 酸素プラズマ処理された領域 ８１ ＡｌＡｓ層 ８２ Ａｌ_xＯ_y電流狭窄層 ８５ ＳｉＯ₂膜の応力緩和層／ＳｉＮ膜のパッ
シベーション層 ９２ ｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ ＤＢＲ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 孝志 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 軸谷 直人 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 上西 盛聖 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 鈴木 幸栄 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 5F073 AA51 AA65 AA74 AB17 CA17 DA05 DA25 DA27 DA35 EA28

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に、ＮとＡｓを含むIII−
   Ｖ族混晶半導体から成る活性層を含む共振器と、共振器
   の上下に設けられた多層膜反射鏡とが、レーザ構造部と
   して形成されている面発光半導体レーザ素子において、
   前記レーザ構造部の表面に熱線膨張係数が５０×１０
   ^―6℃^―1以下のポリイミド保護膜が設けられていること
   を特徴とする面発光半導体レーザ素子。
2. 【請求項２】 半導体基板上に、ＮとＡｓを含むIII−
   Ｖ族混晶半導体から成る活性層を含む共振器と、共振器
   の上下に設けられた多層膜反射鏡とが、レーザ構造部と
   して形成されている面発光半導体レーザ素子において、
   前記レーザ構造部の表面に熱線膨張係数が２０×１０
   ^―6℃^―1以下のポリイミド保護膜が設けられていること
   を特徴とする面発光半導体レーザ素子。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の面発光半
   導体レーザ素子において、該ポリイミド保護膜は感光性
   のポリイミドで形成されていることを特徴とする面発光
   半導体レーザ素子。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
   記載の面発光半導体レーザ素子において、該レーザ構造
   部の表面と該ポリイミド保護膜との間に、ＳｉＮまたは
   ＳｉＯＮ膜からなるパッシベーション層が設けられてい
   ることを特徴とする面発光半導体レーザ素子。
5. 【請求項５】 請求項４記載の面発光半導体レーザ素子
   において、前記レーザ構造部の表面と前記パッシベーシ
   ョン層との間に、ＳｉＯ₂膜からなる応力緩和層が設け
   られていることを特徴とする面発光半導体レーザ素子。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に
   記載の面発光半導体レーザ素子において、前記ポリイミ
   ド保護膜は、厚さが３μｍ以上であることを特徴とする
   面発光半導体レーザ素子。
7. 【請求項７】 請求項６記載の面発光半導体レーザ素子
   において、前記ポリイミド保護膜上には、上部電極に接
   続された配線電極およびボンディングパッドが形成され
   ていることを特徴とする面発光半導体レーザ素子。
8. 【請求項８】 請求項７記載の面発光半導体レーザ素子
   において、前記ポリイミド保護膜の表面が酸素プラズマ
   処理されており、かつ、酸素プラズマ処理されたポリイ
   ミド保護膜の表面と接するボンディングパッドの部分お
   よび／または配線電極の部分が、ＴｉまたはＣｒを含む
   材料で形成されていることを特徴とする面発光半導体レ
   ーザ素子。
9. 【請求項９】 請求項７乃至請求項８のいずれか一項に
   記載の面発光半導体レーザ素子において、前記ポリイミ
   ド保護膜上に形成された配線電極およびボンディングパ
   ッドの一部が半導体積層構造上に形成されていることを
   特徴とする面発光半導体レーザ素子。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれか一項
    に記載の面発光半導体レーザ素子において、該面発光半
    導体レーザ素子は、活性層がＮとＡｓを含むIII−Ｖ族
    混晶半導体で構成されている層を含んでいることを特徴
    とする面発光半導体レーザ素子。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の面発光半導体レーザ
    素子において、半導体基板がＧａＡｓで構成されてお
    り、上部半導体多層膜反射鏡および下部半導体多層膜反
    射鏡がＡｌＧａＡｓ系材料で構成されていることを特徴
    とする面発光半導体レーザ素子。
12. 【請求項１２】 請求項１０または請求項１１に記載の
    面発光半導体レーザ素子が発光素子として用いられるこ
    とを特徴とする光伝送システム。