JP2003037336A - 面発光型半導体レーザ素子 - Google Patents
面発光型半導体レーザ素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ａｌ酸化層と電流注入領域との境界、つまり
Ａｌ酸化層の先端部（メサポスト中央部側）に加わる応
力を低減して素子信頼性の良好な酸化層狭窄型の面発光
型半導体レーザ素子を提供する。 【解決手段】 本面発光型半導体レーザ素子は、化合物
半導体層の多層膜からなる多層膜反射鏡２２と、多層膜
反射鏡内に設けられ、電流狭窄領域を形成するＡｌ酸化
層４４とを有する積層構造をメサポストとして備え、Ａ
ｌ酸化層が、メサポストの中央部の電流注入領域４２を
取り囲むようにしてメサポストの外周部に環状に設けら
れている。Ａｌ酸化層からメサポストの最上層までの高
さをａ、メサポストから内方に延在するＡｌ酸化層の幅
をｂとするとき、ａとｂが、 ａ／ｂ＞０．６ ｂ≧２μｍ の関係を満足する。
Ａｌ酸化層の先端部（メサポスト中央部側）に加わる応
力を低減して素子信頼性の良好な酸化層狭窄型の面発光
型半導体レーザ素子を提供する。 【解決手段】 本面発光型半導体レーザ素子は、化合物
半導体層の多層膜からなる多層膜反射鏡２２と、多層膜
反射鏡内に設けられ、電流狭窄領域を形成するＡｌ酸化
層４４とを有する積層構造をメサポストとして備え、Ａ
ｌ酸化層が、メサポストの中央部の電流注入領域４２を
取り囲むようにしてメサポストの外周部に環状に設けら
れている。Ａｌ酸化層からメサポストの最上層までの高
さをａ、メサポストから内方に延在するＡｌ酸化層の幅
をｂとするとき、ａとｂが、 ａ／ｂ＞０．６ ｂ≧２μｍ の関係を満足する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型半導体レ
ーザ素子に関し、更に詳細には、素子寿命の長い面発光
型半導体レーザ素子に関するものである。
ーザ素子に関し、更に詳細には、素子寿命の長い面発光
型半導体レーザ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】面発光型半導体レーザ素子は、基板に対
して直交方向に光を出射させる半導体レーザ素子であっ
て、従来のファブリペロー共振器型半導体レーザ素子と
は異なり、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の面発光
型半導体レーザ素子を配列することが可能なこともあっ
て、近年、データ通信分野で注目されている半導体レー
ザ素子である。
して直交方向に光を出射させる半導体レーザ素子であっ
て、従来のファブリペロー共振器型半導体レーザ素子と
は異なり、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の面発光
型半導体レーザ素子を配列することが可能なこともあっ
て、近年、データ通信分野で注目されている半導体レー
ザ素子である。
【０００３】面発光型半導体レーザ素子は、ＧａＡｓや
ＩｎＰといった半導体基板上に、例えばＧａＡｓ系では
Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ等を用いた１対の
半導体多層膜反射鏡を形成し、その対の反射鏡の間に発
光領域となる活性層を有するレーザ構造部を備えてい
る。そして、電流注入効率を高め、しきい値電流を下げ
るために、Ａｌ酸化層で電流狭窄構造を構成した酸化狭
窄型の面発光型半導体レーザ素子が提案されている。
ＩｎＰといった半導体基板上に、例えばＧａＡｓ系では
Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ等を用いた１対の
半導体多層膜反射鏡を形成し、その対の反射鏡の間に発
光領域となる活性層を有するレーザ構造部を備えてい
る。そして、電流注入効率を高め、しきい値電流を下げ
るために、Ａｌ酸化層で電流狭窄構造を構成した酸化狭
窄型の面発光型半導体レーザ素子が提案されている。
【０００４】図２を参照して、従来の８５０ｎｍ帯の酸
化狭窄型の面発光型半導体レーザ素子の構成を説明す
る。図２は従来の８５０ｎｍ帯の酸化狭窄型の面発光型
半導体レーザ素子の構成を示す断面模式図である。ま
ず、従来の面発光型半導体レーザ素子１０は、図２に示
すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、それぞれの層の
厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｎ−Ａ
ｌ0.9ＧａＡｓ／ｎ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓの３５ペアから
なる下部ＤＢＲミラー１４、下部クラッド層１６、量子
井戸活性層１８、上部クラッド層２０、及び、それぞれ
の層の厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）の
ｐ−Ａｌ0.9ＧａＡｓ／ｐ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓの２５ペ
アからなる上部ＤＢＲミラー２２の積層構造を備えてい
る。
化狭窄型の面発光型半導体レーザ素子の構成を説明す
る。図２は従来の８５０ｎｍ帯の酸化狭窄型の面発光型
半導体レーザ素子の構成を示す断面模式図である。ま
ず、従来の面発光型半導体レーザ素子１０は、図２に示
すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、それぞれの層の
厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｎ−Ａ
ｌ0.9ＧａＡｓ／ｎ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓの３５ペアから
なる下部ＤＢＲミラー１４、下部クラッド層１６、量子
井戸活性層１８、上部クラッド層２０、及び、それぞれ
の層の厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）の
ｐ−Ａｌ0.9ＧａＡｓ／ｐ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓの２５ペ
アからなる上部ＤＢＲミラー２２の積層構造を備えてい
る。
【０００５】上部ＤＢＲミラー２２では、活性層１８に
近い側の一層が、Ａｌ0.9ＧａＡｓ層に代えて、ＡｌＡ
ｓ層２４で形成され、かつ電流注入領域以外の領域のＡ
ｌＡｓ層２４のＡｌが、選択的に酸化され、Ａｌ酸化層
２５からなる電流狭窄層を構成している。
近い側の一層が、Ａｌ0.9ＧａＡｓ層に代えて、ＡｌＡ
ｓ層２４で形成され、かつ電流注入領域以外の領域のＡ
ｌＡｓ層２４のＡｌが、選択的に酸化され、Ａｌ酸化層
２５からなる電流狭窄層を構成している。
【０００６】積層構造のうち、上部ＤＢＲミラー２２
は、フォトリソグラフィー処理及びエッチング加工によ
り、ＡｌＡｓ層２４よりも下方の活性層１８に近い層ま
で、例えば直径３０μｍの円形のメサポストに加工され
ている。メサポストに加工した積層構造を水蒸気雰囲気
中にて、約４００℃の温度で酸化処理を行い、メサポス
トの外側からＡｌＡｓ層２４のＡｌを選択的に酸化させ
ることにより、Ａｌ酸化層２５からなる電流狭窄層が形
成されている。例えばＡｌ酸化層２５の幅が１０μｍの
帯状のリングとした場合、中央のＡｌＡｓ層２４の面
積、即ち電流注入される部分（アパーチャ）の面積は、
約８０μｍ2（直径１０μｍ）の円形になる。
は、フォトリソグラフィー処理及びエッチング加工によ
り、ＡｌＡｓ層２４よりも下方の活性層１８に近い層ま
で、例えば直径３０μｍの円形のメサポストに加工され
ている。メサポストに加工した積層構造を水蒸気雰囲気
中にて、約４００℃の温度で酸化処理を行い、メサポス
トの外側からＡｌＡｓ層２４のＡｌを選択的に酸化させ
ることにより、Ａｌ酸化層２５からなる電流狭窄層が形
成されている。例えばＡｌ酸化層２５の幅が１０μｍの
帯状のリングとした場合、中央のＡｌＡｓ層２４の面
積、即ち電流注入される部分（アパーチャ）の面積は、
約８０μｍ2（直径１０μｍ）の円形になる。
【０００７】メサポストは、周囲が例えばポリイミド層
２６により埋め込まれている。そして、上部ＤＢＲミラ
ー２２の上部の外周に５μｍ〜１０μｍ程度の幅で接触
するリング状電極が、ｐ側電極２８として設けられてい
る。また、基板裏面を適宜研磨して基板厚さを例えば２
００μｍに調整した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面に
ｎ側電極３０が形成されている。更に、ポリイミド２６
上には、ワイヤーを接続するための電極パッド３２が、
リング電極２８と接触するように形成されている。
２６により埋め込まれている。そして、上部ＤＢＲミラ
ー２２の上部の外周に５μｍ〜１０μｍ程度の幅で接触
するリング状電極が、ｐ側電極２８として設けられてい
る。また、基板裏面を適宜研磨して基板厚さを例えば２
００μｍに調整した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面に
ｎ側電極３０が形成されている。更に、ポリイミド２６
上には、ワイヤーを接続するための電極パッド３２が、
リング電極２８と接触するように形成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、酸化狭窄型の閉じ込め構造では、横方向の電流及
び光の閉じ込めのために、ＡｌＡｓ層を選択的に酸化さ
せて形成したＡｌ酸化層（ＡｌXＯX）が設けられてい
る。この酸化層は、結晶ではなく、アモルファス状とな
っており、元のＡｌＡｓ層より体積が収縮する。
うに、酸化狭窄型の閉じ込め構造では、横方向の電流及
び光の閉じ込めのために、ＡｌＡｓ層を選択的に酸化さ
せて形成したＡｌ酸化層（ＡｌXＯX）が設けられてい
る。この酸化層は、結晶ではなく、アモルファス状とな
っており、元のＡｌＡｓ層より体積が収縮する。
【０００９】この結果、図３に示すように、矢印方向の
力がメサポストに加わったとき、応力は、ＡｌＡｓ層と
Ａｌ酸化層との境界領域、つまりＡｌ酸化層の先端部
（メサポスト中央部側）の周辺（図３のＣ部分）に発生
する。そして、この応力により、積層構造内に損傷が生
じ、面発光型半導体レーザ素子の寿命が短くなる。実際
に、信頼性試験を実施して強制的に劣化させた面発光型
半導体レーザ素子試料をＴＥＭ（透過電子顕微鏡）で観
察したところ、図３のＣ部分を中心として転位が観察さ
れた。
力がメサポストに加わったとき、応力は、ＡｌＡｓ層と
Ａｌ酸化層との境界領域、つまりＡｌ酸化層の先端部
（メサポスト中央部側）の周辺（図３のＣ部分）に発生
する。そして、この応力により、積層構造内に損傷が生
じ、面発光型半導体レーザ素子の寿命が短くなる。実際
に、信頼性試験を実施して強制的に劣化させた面発光型
半導体レーザ素子試料をＴＥＭ（透過電子顕微鏡）で観
察したところ、図３のＣ部分を中心として転位が観察さ
れた。
【００１０】面発光型半導体レーザ素子に力が作用する
要因には、外部要因と内部要因とがある。外部要因は、
例えば、誘電体、ポリイミド等で形成される保護膜や、
電極等からの応力が考えられる。また、面発光型半導体
レーザ素子の実装工程等の過程で、種々の力がメサポス
トに加わることも考えられる。
要因には、外部要因と内部要因とがある。外部要因は、
例えば、誘電体、ポリイミド等で形成される保護膜や、
電極等からの応力が考えられる。また、面発光型半導体
レーザ素子の実装工程等の過程で、種々の力がメサポス
トに加わることも考えられる。
【００１１】一方、内部要因は、結晶成長した積層膜自
体に発生する歪である。特に、面発光型半導体レーザ素
子では、半導体多層膜からなるＤＢＲミラーを上下に配
置しているので、面発光型半導体レーザ素子を構成する
積層構造の膜厚が１０μｍ近くにもなる。そのため、化
合物半導体層の積層構造自体の歪が無視できない。更に
言えば、ＤＢＲミラーを構成する化合物半導体層の厚さ
は、波長の１／（４ｎ）（ｎは屈折率）に設定されてい
るので、波長が１．２μｍ〜１．６μｍの長波長帯の面
発光型半導体レーザ素子では、ＤＢＲミラーの厚さが厚
くなり、それに応じて積層構造も厚くなるため、歪みも
大きくなり、面発光型半導体レーザ素子の寿命に大きな
影響を与える。従って、素子信頼性を向上させるには、
Ａｌ酸化層の先端部分に加わる応力を低減することが一
つの対応策となる。
体に発生する歪である。特に、面発光型半導体レーザ素
子では、半導体多層膜からなるＤＢＲミラーを上下に配
置しているので、面発光型半導体レーザ素子を構成する
積層構造の膜厚が１０μｍ近くにもなる。そのため、化
合物半導体層の積層構造自体の歪が無視できない。更に
言えば、ＤＢＲミラーを構成する化合物半導体層の厚さ
は、波長の１／（４ｎ）（ｎは屈折率）に設定されてい
るので、波長が１．２μｍ〜１．６μｍの長波長帯の面
発光型半導体レーザ素子では、ＤＢＲミラーの厚さが厚
くなり、それに応じて積層構造も厚くなるため、歪みも
大きくなり、面発光型半導体レーザ素子の寿命に大きな
影響を与える。従って、素子信頼性を向上させるには、
Ａｌ酸化層の先端部分に加わる応力を低減することが一
つの対応策となる。
【００１２】そこで、本発明の目的は、Ａｌ酸化層と電
流注入領域との境界、つまりＡｌ酸化層の先端部（メサ
ポスト中央部側）に加わる応力を低減して素子信頼性の
良好な酸化狭窄型の面発光型半導体レーザ素子を提供す
ることである。
流注入領域との境界、つまりＡｌ酸化層の先端部（メサ
ポスト中央部側）に加わる応力を低減して素子信頼性の
良好な酸化狭窄型の面発光型半導体レーザ素子を提供す
ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】Ａｌ酸化層の先端部（メ
サポスト中央部側）に加わる応力を小さくするために、
本発明者は、Ａｌ酸化層と元のＡｌＡｓ層との境界、つ
まりＡｌ酸化層の先端部にかかる力とＡｌ酸化層の幅と
の関係を研究した。図４を参照して、本発明者が導い
た、Ａｌ酸化層の先端部に作用する力とＡｌ酸化層の幅
との関係を説明する。図４はＡｌ酸化層からメサポスト
の最上層までの高さａとＡｌ酸化層の幅ｂの関係を示し
た断面模式図を示す。ここで、ａはＡｌ酸化層からメサ
ポストの最上層までの高さ、ｂはＡｌ酸化層の幅（メサ
ポスト断面の片側）を示す。
サポスト中央部側）に加わる応力を小さくするために、
本発明者は、Ａｌ酸化層と元のＡｌＡｓ層との境界、つ
まりＡｌ酸化層の先端部にかかる力とＡｌ酸化層の幅と
の関係を研究した。図４を参照して、本発明者が導い
た、Ａｌ酸化層の先端部に作用する力とＡｌ酸化層の幅
との関係を説明する。図４はＡｌ酸化層からメサポスト
の最上層までの高さａとＡｌ酸化層の幅ｂの関係を示し
た断面模式図を示す。ここで、ａはＡｌ酸化層からメサ
ポストの最上層までの高さ、ｂはＡｌ酸化層の幅（メサ
ポスト断面の片側）を示す。
【００１４】図４から判るように、ｂの幅が長ければ長
いほど、てこの原理に従って、メサポストの外周での力
が小さくても、Ｃに作用する力は大きくなる。また、ａ
が大きければ、メサポストの最上層での力が小さくて
も、Ｃに作用する力は大きくなる。前述したような、８
５０ｎｍ帯の一般的な面発光型半導体レーザ素子（Ａｌ
0. 9 Ｇａ0.1 Ａｓ／Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ２５ペア相
当）では、ａが３．２μｍ程度、ｂは１０μｍ程度であ
る。
いほど、てこの原理に従って、メサポストの外周での力
が小さくても、Ｃに作用する力は大きくなる。また、ａ
が大きければ、メサポストの最上層での力が小さくて
も、Ｃに作用する力は大きくなる。前述したような、８
５０ｎｍ帯の一般的な面発光型半導体レーザ素子（Ａｌ
0. 9 Ｇａ0.1 Ａｓ／Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ２５ペア相
当）では、ａが３．２μｍ程度、ｂは１０μｍ程度であ
る。
【００１５】この面発光型半導体レーザ素子に信頼性試
験を施して、意識的に力をＣに加えた結果を図５に示
す。信頼性試験の試験条件は、温度が１００℃、注入電
流が２０ｍＡのＡＣＣ駆動である。図５で、縦軸は前記
試験条件での素子寿命を示し、横軸は酸化層の幅ｂを示
している。尚、寿命の定義は光出力が初期値の２ｄＢダ
ウンとした。
験を施して、意識的に力をＣに加えた結果を図５に示
す。信頼性試験の試験条件は、温度が１００℃、注入電
流が２０ｍＡのＡＣＣ駆動である。図５で、縦軸は前記
試験条件での素子寿命を示し、横軸は酸化層の幅ｂを示
している。尚、寿命の定義は光出力が初期値の２ｄＢダ
ウンとした。
【００１６】この結果、ｂが８μｍ〜１０μｍのとき、
素子寿命はほぼ一定で変化しないが、ｂの幅が５μｍに
なると、素子信頼性が大きく改善されていることが確認
できた。これは、ｂの幅が短くなったことにより、図３
で示したように、Ａｌ酸化層の先端部Ｃに作用する力が
小さくなったためである。即ち、ｂの幅を５μｍ以下に
すれば、素子信頼性が向上することがわかる。
素子寿命はほぼ一定で変化しないが、ｂの幅が５μｍに
なると、素子信頼性が大きく改善されていることが確認
できた。これは、ｂの幅が短くなったことにより、図３
で示したように、Ａｌ酸化層の先端部Ｃに作用する力が
小さくなったためである。即ち、ｂの幅を５μｍ以下に
すれば、素子信頼性が向上することがわかる。
【００１７】ところで、ｂの幅を短くすると、Ａｌ酸化
層の先端部Ｃに作用する力を小さくすることができるも
のの、光の閉じ込め効果が小さくなり、しきい値電流や
電流注入効率の劣化が懸念される。。しかしながら、本
発明者が、端面発光型半導体レーザ素子を試料にして検
討したところ、N.Iwai他:IEEEJ.Select.Topics Quantum
Electron., 5,(1999), 694.に記載したように、Ａｌ酸
化層の幅が２μｍ以上であれば、光や電流の閉じ込め機
能に支障が生じないことが判った。
層の先端部Ｃに作用する力を小さくすることができるも
のの、光の閉じ込め効果が小さくなり、しきい値電流や
電流注入効率の劣化が懸念される。。しかしながら、本
発明者が、端面発光型半導体レーザ素子を試料にして検
討したところ、N.Iwai他:IEEEJ.Select.Topics Quantum
Electron., 5,(1999), 694.に記載したように、Ａｌ酸
化層の幅が２μｍ以上であれば、光や電流の閉じ込め機
能に支障が生じないことが判った。
【００１８】以上のことから、ａの幅が３．２μｍ（８
５０ｎｍ帯）のとき、ｂの幅は２μｍ以上５μｍ以下が
最適な範囲となる。但し、ａの幅が大きくなれば、ｂの
許容範囲も大きくなる。本発明者は、更に研究して、ａ
とｂは、ａ／ｂ＞０．６の関係を満足することが必要で
あることを見い出した。例えば、波長１３００ｎｍの面
発光型半導体レーザ素子では、ａが５μｍ程度であるか
ら、ｂは８．３３μｍ以下にすれば良いことになる。ま
た、波長１５５０ｎｍの面発光型半導体レーザ素子で
は、ａが６μｍ程度なので、ｂは１０μｍ以下にすれば
良いことが判る。
５０ｎｍ帯）のとき、ｂの幅は２μｍ以上５μｍ以下が
最適な範囲となる。但し、ａの幅が大きくなれば、ｂの
許容範囲も大きくなる。本発明者は、更に研究して、ａ
とｂは、ａ／ｂ＞０．６の関係を満足することが必要で
あることを見い出した。例えば、波長１３００ｎｍの面
発光型半導体レーザ素子では、ａが５μｍ程度であるか
ら、ｂは８．３３μｍ以下にすれば良いことになる。ま
た、波長１５５０ｎｍの面発光型半導体レーザ素子で
は、ａが６μｍ程度なので、ｂは１０μｍ以下にすれば
良いことが判る。
【００１９】上記目的を達成するために、以上の知見に
基づいて、本発明に係る面発光型半導体レーザ素子は、
化合物半導体層の多層膜からなる多層膜反射鏡と、多層
膜反射鏡に近接して設けられ、又は多層膜反射鏡内に設
けられ、電流狭窄領域を形成するＡｌ酸化層とを有する
積層構造をメサポストとして備え、Ａｌ酸化層が、メサ
ポストの中央部の電流注入領域を取り囲むようにしてメ
サポストの外周部に環状に設けられている、酸化狭窄型
の面発光型半導体レーザ素子において、Ａｌ酸化層から
メサポストの最上層までの高さをａ、メサポストから内
方に延在するＡｌ酸化層の幅をｂとするとき、ａとｂ
が、 ａ／ｂ＞０．６ ｂ≧２μｍ の関係を満足することを特徴としている。
基づいて、本発明に係る面発光型半導体レーザ素子は、
化合物半導体層の多層膜からなる多層膜反射鏡と、多層
膜反射鏡に近接して設けられ、又は多層膜反射鏡内に設
けられ、電流狭窄領域を形成するＡｌ酸化層とを有する
積層構造をメサポストとして備え、Ａｌ酸化層が、メサ
ポストの中央部の電流注入領域を取り囲むようにしてメ
サポストの外周部に環状に設けられている、酸化狭窄型
の面発光型半導体レーザ素子において、Ａｌ酸化層から
メサポストの最上層までの高さをａ、メサポストから内
方に延在するＡｌ酸化層の幅をｂとするとき、ａとｂ
が、 ａ／ｂ＞０．６ ｂ≧２μｍ の関係を満足することを特徴としている。
【００２０】本発明で、多層膜反射鏡を構成する化合物
半導体層の組成には制約はなく、例えばＡｌ組成の異な
るＡｌＧａＡｓ層のペアである。また、垂直共振器構造
を構成する化合物半導体層の組成にも制約はない。
半導体層の組成には制約はなく、例えばＡｌ組成の異な
るＡｌＧａＡｓ層のペアである。また、垂直共振器構造
を構成する化合物半導体層の組成にも制約はない。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る面発光型半導体レーザ素
子の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の面
発光型半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。本
実施形態例の面発光型半導体レーザ素子４０は、従来例
の幅１０μｍのＡｌ酸化層２５に代えて、Ａｌ酸化層４
２の幅が２μｍ以上５μｍ以下、例えば５μｍであるこ
と、またＡｌ酸化層４２の幅を５μｍで、中央のＡｌＡ
ｓ層４４の直径、即ち電流注入領域（アパーチャ）の直
径を１０μｍにするためにメサポストの径を２０μｍと
することを除いては、前述した従来の面発光型半導体レ
ーザ素子１０と同じ構成を備えている。ここで、Ａｌ酸
化層４２からメサポストの最上層の上面までの高さは
３．２μｍである。
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る面発光型半導体レーザ素
子の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の面
発光型半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。本
実施形態例の面発光型半導体レーザ素子４０は、従来例
の幅１０μｍのＡｌ酸化層２５に代えて、Ａｌ酸化層４
２の幅が２μｍ以上５μｍ以下、例えば５μｍであるこ
と、またＡｌ酸化層４２の幅を５μｍで、中央のＡｌＡ
ｓ層４４の直径、即ち電流注入領域（アパーチャ）の直
径を１０μｍにするためにメサポストの径を２０μｍと
することを除いては、前述した従来の面発光型半導体レ
ーザ素子１０と同じ構成を備えている。ここで、Ａｌ酸
化層４２からメサポストの最上層の上面までの高さは
３．２μｍである。
【００２２】面発光型半導体レーザ素子が１３００ｎｍ
帯の面発光型半導体レーザ素子であるときには、ａが５
μｍ程度になるので、ｂは、８．３μｍ≧ｂ≧２μｍで
ある。また、面発光型半導体レーザ素子が１５５０ｎｍ
帯の面発光型半導体レーザ素子であるときには、ａが６
μｍ程度になるので、ｂは、１０μｍ≧ｂ≧２μｍであ
る。
帯の面発光型半導体レーザ素子であるときには、ａが５
μｍ程度になるので、ｂは、８．３μｍ≧ｂ≧２μｍで
ある。また、面発光型半導体レーザ素子が１５５０ｎｍ
帯の面発光型半導体レーザ素子であるときには、ａが６
μｍ程度になるので、ｂは、１０μｍ≧ｂ≧２μｍであ
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、Ａｌ酸化層が、メサポ
ストの中央部の電流注入領域を取り囲むようにしてメサ
ポストの外周部に環状に設けられている、酸化狭窄型の
面発光型半導体レーザ素子において、Ａｌ酸化層からメ
サポストの最上層までの高さａとＡｌ酸化層の幅ｂが、
ａ／ｂ＞０．６、ｂ≧２μｍの関係を満足するように、
ａ及びｂを設定して、Ａｌ酸化層の先端部（メサポスト
中央部側）に集中する力を低減することにより、素子信
頼性の向上した面発光型半導体レーザ素子を実現してい
る。
ストの中央部の電流注入領域を取り囲むようにしてメサ
ポストの外周部に環状に設けられている、酸化狭窄型の
面発光型半導体レーザ素子において、Ａｌ酸化層からメ
サポストの最上層までの高さａとＡｌ酸化層の幅ｂが、
ａ／ｂ＞０．６、ｂ≧２μｍの関係を満足するように、
ａ及びｂを設定して、Ａｌ酸化層の先端部（メサポスト
中央部側）に集中する力を低減することにより、素子信
頼性の向上した面発光型半導体レーザ素子を実現してい
る。
【図１】実施形態例の８５０ｎｍ帯の面発光型半導体レ
ーザ素子の構成を示す断面図である。
ーザ素子の構成を示す断面図である。
【図２】従来の８５０ｎｍ帯の面発光型半導体レーザ素
子の構成を示す断面図である。
子の構成を示す断面図である。
【図３】メサポストに力が作用すると、Ａｌ酸化層の先
端部に応力が集中することを示す模式図である。
端部に応力が集中することを示す模式図である。
【図４】Ａｌ酸化層からメサポストの最上層までの高さ
ａとＡｌ酸化層の幅ｂの関係を説明するための断面模式
図を示す。
ａとＡｌ酸化層の幅ｂの関係を説明するための断面模式
図を示す。
【図５】Ａｌ酸化層の幅と室温での素子寿命との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
１０ 従来の面発光型半導体レーザ素子
１２ ｎ−ＧａＡｓ基板
１４ 下部ＤＢＲミラー
１６ 下部クラッド層
１８ 量子井戸活性層
２０ 上部クラッド層
２２ 上部ＤＢＲミラー
２４ ＡｌＡｓ層
２５ Ａｌ酸化層
２６ ポリイミド層
２８ ｐ側電極
３０ ｎ側電極
３２ 電極パッド
４０ 実施形態例の面発光型半導体レーザ素子
４２ Ａｌ酸化層
４４ ＡｌＡｓ層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 横内 則之
東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古
河電気工業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F073 AA07 AA74 AB17 CA05 DA27
EA28
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも化合物半導体層の多層膜から
なる多層膜反射鏡と、多層膜反射鏡に近接して設けら
れ、又は多層膜反射鏡内に設けられ、電流狭窄領域を形
成するＡｌ酸化層とを有する積層構造をメサポストとし
て備え、前記Ａｌ酸化層が、メサポスト中央部の電流注
入領域を取り囲むようにしてメサポストの外周部に環状
に設けられている、酸化狭窄型の面発光型半導体レーザ
素子において、 Ａｌ酸化層からメサポストの最上層までの高さをａ、メ
サポスト側壁から内方に延在するＡｌ酸化層の幅をｂと
するとき、ａとｂが、 ａ／ｂ＞０．６ ｂ≧２μｍ の関係を満足することを特徴とする面発光型半導体レー
ザ素子。 - 【請求項２】 面発光型半導体レーザ素子が８５０ｎｍ
帯の面発光型半導体レーザ素子であるとき、ｂが、 ５μｍ≧ｂ≧２μｍ であることを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導
体レーザ素子。 - 【請求項３】 面発光型半導体レーザ素子が１３００ｎ
ｍ帯の面発光型半導体レーザ素子であるとき、ｂが、 ８．３μｍ≧ｂ≧２μｍ であることを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導
体レーザ素子。 - 【請求項４】 面発光型半導体レーザ素子が１５５０ｎ
ｍ帯の面発光型半導体レーザ素子であるとき、ｂが、 １０μｍ≧ｂ≧２μｍ であることを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導
体レーザ素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001221026A JP2003037336A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | 面発光型半導体レーザ素子 |
| US10/184,522 US6839369B2 (en) | 2001-06-26 | 2002-06-26 | Surface emitting semiconductor laser device |
| US10/900,935 US7215693B2 (en) | 2001-06-26 | 2004-07-27 | Surface emitting semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001221026A JP2003037336A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | 面発光型半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003037336A true JP2003037336A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=19054759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001221026A Pending JP2003037336A (ja) | 2001-06-26 | 2001-07-23 | 面発光型半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003037336A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7974327B2 (en) | 2006-03-14 | 2011-07-05 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface emitting laser element array |
| US11205887B2 (en) | 2018-12-04 | 2021-12-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Quantum cascade laser and method for manufacturing same |
-
2001
- 2001-07-23 JP JP2001221026A patent/JP2003037336A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7974327B2 (en) | 2006-03-14 | 2011-07-05 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface emitting laser element array |
| US11205887B2 (en) | 2018-12-04 | 2021-12-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Quantum cascade laser and method for manufacturing same |
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