JP2003086896A - 半導体素子及び面発光型半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体素子及び面発光型半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JP2003086896A JP2003086896A JP2002164091A JP2002164091A JP2003086896A JP 2003086896 A JP2003086896 A JP 2003086896A JP 2002164091 A JP2002164091 A JP 2002164091A JP 2002164091 A JP2002164091 A JP 2002164091A JP 2003086896 A JP2003086896 A JP 2003086896A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mesa post
- layer
- semiconductor laser
- laser device
- fin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
- H01S5/1835—Non-circular mesa
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
- H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18311—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement using selective oxidation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3201—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures incorporating bulkstrain effects, e.g. strain compensation, strain related to polarisation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリイミドによる応力の低減をはかり、長寿
命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４０は、要
部として、メサポスト２３と同じ積層構造を有し、メサ
ポストの外周から外方に素子周辺部４０ａまで放射状に
延びる幅５μｍの４枚のフィン４２Ａ〜Ｄを備えてい
る。各フィンは、メサポストの延長部としてメサポスト
の外周面から９０°間隔でポリイミド層を貫通して放射
線状に、かつ上部ＤＢＲミラーを構成するｐ−Ａｌ0.9
ＧａＡｓ／ｐ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓ多層膜に直交して周辺
部まで延在している。これにより、メサポスト２３を埋
め込んだポリイミド層は、４枚のフィンによって４個の
区分に相互に分離され、メサポスト及びメサポストの中
心線下方に位置する活性領域へ加わる応力を低減させる
ことができる。
命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４０は、要
部として、メサポスト２３と同じ積層構造を有し、メサ
ポストの外周から外方に素子周辺部４０ａまで放射状に
延びる幅５μｍの４枚のフィン４２Ａ〜Ｄを備えてい
る。各フィンは、メサポストの延長部としてメサポスト
の外周面から９０°間隔でポリイミド層を貫通して放射
線状に、かつ上部ＤＢＲミラーを構成するｐ−Ａｌ0.9
ＧａＡｓ／ｐ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓ多層膜に直交して周辺
部まで延在している。これにより、メサポスト２３を埋
め込んだポリイミド層は、４枚のフィンによって４個の
区分に相互に分離され、メサポスト及びメサポストの中
心線下方に位置する活性領域へ加わる応力を低減させる
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光素子及び面発光
型半導体レーザ素子に関し、更に詳細には、長期間にわ
たり高い信頼性を保持できる光素子及び面発光型半導体
レーザ素子に関するものである。
型半導体レーザ素子に関し、更に詳細には、長期間にわ
たり高い信頼性を保持できる光素子及び面発光型半導体
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。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１対の半導体多層膜反
射鏡（例えばＧａＡｓ系ではＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ
（Ａｌ）Ａｓ等）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、閾値電流値を下げるため
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。
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。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１対の半導体多層膜反
射鏡（例えばＧａＡｓ系ではＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ
（Ａｌ）Ａｓ等）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、閾値電流値を下げるため
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。
【０００３】図４を参照して、従来の８５０ｎｍ帯の酸
化層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４は従来の８５０ｎｍ帯の酸化層狭窄型の面発光
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４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。
化層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４は従来の８５０ｎｍ帯の酸化層狭窄型の面発光
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４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。
【０００４】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２
５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２
５からなる電流狭窄層を構成している。
【０００５】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２３に加工
されている。メサポスト２３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２３の外側から内方に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
なる環状の電流狭窄層がメサポスト２３の周辺部に形成
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面積（アパーチャ）は、約８０μｍ
2（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２３に加工
されている。メサポスト２３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２３の外側から内方に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
なる環状の電流狭窄層がメサポスト２３の周辺部に形成
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面積（アパーチャ）は、約８０μｍ
2（直径１０μｍ）の円形になる。
【０００６】メサポスト２３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、メサポスト
２３上部に外周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２００μ
ｍ厚に調整した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にｎ側
電極３０が形成されている。また、ポリイミド層２６上
には、外部端子とワイヤーで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。
ド層２６により埋め込まれている。そして、メサポスト
２３上部に外周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２００μ
ｍ厚に調整した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にｎ側
電極３０が形成されている。また、ポリイミド層２６上
には、外部端子とワイヤーで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。
【０００７】酸化層狭窄型の面発光型半導体レーザ素子
は、イオン注入型の電流狭窄構造とは異なり、前述のよ
うに、ｐ型ＤＢＲミラー中のＡｌＡｓ層を酸化して、電
流狭窄層を形成するので、ＡｌＡｓ層の外周を露出させ
るメサポスト２３を形成する必要がある。メサポスト２
３を形成するために、上部ＤＢＲミラーをエッチングす
る際のエッチングの深さ、つまりメサポスト２３の高さ
は、酸化のためにＡｌＡｓ層２４の外周を露出させるこ
とが必要であるから、上部ＤＢＲミラー２２の厚さによ
って決まる。
は、イオン注入型の電流狭窄構造とは異なり、前述のよ
うに、ｐ型ＤＢＲミラー中のＡｌＡｓ層を酸化して、電
流狭窄層を形成するので、ＡｌＡｓ層の外周を露出させ
るメサポスト２３を形成する必要がある。メサポスト２
３を形成するために、上部ＤＢＲミラーをエッチングす
る際のエッチングの深さ、つまりメサポスト２３の高さ
は、酸化のためにＡｌＡｓ層２４の外周を露出させるこ
とが必要であるから、上部ＤＢＲミラー２２の厚さによ
って決まる。
【０００８】ＤＢＲミラー２２の反射率を高めるため
に、上部ＤＢＲミラーを構成する化合物半導体層のペア
数が２０ペア以上になるので、上部ＤＢＲミラー２２の
厚さは、通常、約４μｍ〜５μｍ程度となる。そして、
メサポスト２３の段差を平坦化するために、メサポスト
２３は、ポリイミド等の樹脂層により埋め込まれてい
る。メサポスト２３の基板と水平方向の断面形状は、一
般には、円形や正方形であって、メサポスト２３は、図
５（ａ）から（ｃ）に示すように、一般的に、周囲が全
周にわたりポリイミドで埋め込まれた構造になってい
る。図５（ａ）は図４の線Ｉ−Ｉでの断面であり、図５
（ｂ）はメサポスト２３上のｐ側電極２８を示す平面
図、及び図５（ｃ）はポリイミド層２６上の電極パッド
３２を示す平面図である。
に、上部ＤＢＲミラーを構成する化合物半導体層のペア
数が２０ペア以上になるので、上部ＤＢＲミラー２２の
厚さは、通常、約４μｍ〜５μｍ程度となる。そして、
メサポスト２３の段差を平坦化するために、メサポスト
２３は、ポリイミド等の樹脂層により埋め込まれてい
る。メサポスト２３の基板と水平方向の断面形状は、一
般には、円形や正方形であって、メサポスト２３は、図
５（ａ）から（ｃ）に示すように、一般的に、周囲が全
周にわたりポリイミドで埋め込まれた構造になってい
る。図５（ａ）は図４の線Ｉ−Ｉでの断面であり、図５
（ｂ）はメサポスト２３上のｐ側電極２８を示す平面
図、及び図５（ｃ）はポリイミド層２６上の電極パッド
３２を示す平面図である。
【０００９】ポリイミド埋め込み層２６上に電極パッド
３２を形成することにより、化合物半導体層上に電極パ
ッドを形成した半導体レーザ素子に比べて、電極パッド
下に発生する寄生容量が小さいので、高速動作性に優れ
ている。また、酸化層狭窄型の面発光型半導体レーザ素
子は、閾値電流が低いため高速動作（変調）用の半導体
レーザ素子として、多用されている。
３２を形成することにより、化合物半導体層上に電極パ
ッドを形成した半導体レーザ素子に比べて、電極パッド
下に発生する寄生容量が小さいので、高速動作性に優れ
ている。また、酸化層狭窄型の面発光型半導体レーザ素
子は、閾値電流が低いため高速動作（変調）用の半導体
レーザ素子として、多用されている。
【００１０】上述した従来の酸化層狭窄型面発光型半導
体レーザ素子を作製する際には、まず、ｎ−ＧａＡｓ基
板１２上に、例えばＭＯＣＶＤ法によって、ｎ−Ａｌ
0.9ＧａＡｓ／ｎ−Ａｌ0.2ＧａＡｓ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、ｐ−Ａｌ0.9ＧａＡ
ｓ／ｐ−Ａｌ0.2ＧａＡｓの２５ペアからなる上部ＤＢ
Ｒミラー２２を、順次、積層して、積層構造を形成す
る。上部ＤＢＲミラー２２は、後の工程で電流狭窄層と
なるＡｌ酸化層２５を形成するためのＡｌＡｓ層２４を
含んでいる。
体レーザ素子を作製する際には、まず、ｎ−ＧａＡｓ基
板１２上に、例えばＭＯＣＶＤ法によって、ｎ−Ａｌ
0.9ＧａＡｓ／ｎ−Ａｌ0.2ＧａＡｓ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、ｐ−Ａｌ0.9ＧａＡ
ｓ／ｐ−Ａｌ0.2ＧａＡｓの２５ペアからなる上部ＤＢ
Ｒミラー２２を、順次、積層して、積層構造を形成す
る。上部ＤＢＲミラー２２は、後の工程で電流狭窄層と
なるＡｌ酸化層２５を形成するためのＡｌＡｓ層２４を
含んでいる。
【００１１】次に、通常のフォトリソグラフィ処理及び
ドライ又はケミカルエッチング法により、ＡｌＡｓ層２
４よりも深くて、活性層１８近傍まで積層構造をエッチ
ングして、例えば直径３０μｍの円形のメサポスト２３
を形成する。次いで、水蒸気雰囲気中にて、約４００℃
の温度で酸化処理を行い、ＡｌＡｓ層２４をメサポスト
２３の外側から選択的に酸化させ、Ａｌ酸化層２５に転
化する。ここでは、例えばＡｌ酸化層２５の幅が１０μ
ｍの帯状のリング形状としたとき、中心領域のＡｌＡｓ
層２４は、直径１０μｍの円形領域 （アパーチャ）に
なり、その面積、即ち電流注入される面積は約８０μｍ
2である。
ドライ又はケミカルエッチング法により、ＡｌＡｓ層２
４よりも深くて、活性層１８近傍まで積層構造をエッチ
ングして、例えば直径３０μｍの円形のメサポスト２３
を形成する。次いで、水蒸気雰囲気中にて、約４００℃
の温度で酸化処理を行い、ＡｌＡｓ層２４をメサポスト
２３の外側から選択的に酸化させ、Ａｌ酸化層２５に転
化する。ここでは、例えばＡｌ酸化層２５の幅が１０μ
ｍの帯状のリング形状としたとき、中心領域のＡｌＡｓ
層２４は、直径１０μｍの円形領域 （アパーチャ）に
なり、その面積、即ち電流注入される面積は約８０μｍ
2である。
【００１２】次に、例えばポリイミド層２６によってメ
サポスト２３の周囲を埋め込んだ後、メサポスト２３上
部の外周５〜１０μｍ程度の幅で接触するようなリング
状電極をｐ側電極２８として形成する。また、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１２の裏面を研磨して、基板厚さを例えば２０
０μｍ厚に調整し、次いでｎ側電極３０として裏面電極
を形成する。更に、ポリイミド層２６上にはワイヤーを
ボンディングする電極パッド３２をｐ側電極２８に接触
するように形成する。
サポスト２３の周囲を埋め込んだ後、メサポスト２３上
部の外周５〜１０μｍ程度の幅で接触するようなリング
状電極をｐ側電極２８として形成する。また、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１２の裏面を研磨して、基板厚さを例えば２０
０μｍ厚に調整し、次いでｎ側電極３０として裏面電極
を形成する。更に、ポリイミド層２６上にはワイヤーを
ボンディングする電極パッド３２をｐ側電極２８に接触
するように形成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ポリイ
ミドで埋め込まれたメサポストを有する面発光型半導体
レーザ素子では、素子作製工程や実装工程で３００〜４
００℃程度の熱履歴を経験すると、ポリイミド層で埋め
込んだＤＢＲミラー（メサポスト）を構成する化合物半
導体層とポリイミド層との熱膨張係数が違うために、ポ
リイミド層と化合物半導体層との間に応力が発生してメ
サポストに応力が加わり、その結果、活性領域に影響を
及ぼす。これは、面発光型半導体レーザ素子の初期特性
及び信頼性にとって好ましくないことである。また、０
℃〜８５℃の温度範囲で動作させる実際の動作環境にお
いても、ポリイミド層とＤＢＲミラーとの間に発生した
応力が面発光型半導体レーザ素子の長期信頼性に影響を
及ぼす可能性もある。そこで、ポリイミド層とメサポス
トとの間に発生する応力を小さくすることが要求されて
いる。
ミドで埋め込まれたメサポストを有する面発光型半導体
レーザ素子では、素子作製工程や実装工程で３００〜４
００℃程度の熱履歴を経験すると、ポリイミド層で埋め
込んだＤＢＲミラー（メサポスト）を構成する化合物半
導体層とポリイミド層との熱膨張係数が違うために、ポ
リイミド層と化合物半導体層との間に応力が発生してメ
サポストに応力が加わり、その結果、活性領域に影響を
及ぼす。これは、面発光型半導体レーザ素子の初期特性
及び信頼性にとって好ましくないことである。また、０
℃〜８５℃の温度範囲で動作させる実際の動作環境にお
いても、ポリイミド層とＤＢＲミラーとの間に発生した
応力が面発光型半導体レーザ素子の長期信頼性に影響を
及ぼす可能性もある。そこで、ポリイミド層とメサポス
トとの間に発生する応力を小さくすることが要求されて
いる。
【００１４】これらの現象は、酸化層狭窄型に限らず、
メサポストを有し、その周囲をポリイミドで埋込んだ面
発光型半導体レーザ素子であれば、同様に起こる問題で
ある。更には、面発光型半導体レーザ素子に限らず、メ
サポストを有し、その周囲をポリイミドで埋込んだ構造
であれば、発光素子、受光素子、トランジスタを含む半
導体素子一般に該当する問題である。
メサポストを有し、その周囲をポリイミドで埋込んだ面
発光型半導体レーザ素子であれば、同様に起こる問題で
ある。更には、面発光型半導体レーザ素子に限らず、メ
サポストを有し、その周囲をポリイミドで埋込んだ構造
であれば、発光素子、受光素子、トランジスタを含む半
導体素子一般に該当する問題である。
【００１５】本発明の目的は、メサポストに加わる応力
を低減させて、長寿命の半導体素子及び面発光型半導体
レーザ素子を提供することである。
を低減させて、長寿命の半導体素子及び面発光型半導体
レーザ素子を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、外方に延び
るフィンをメサポストに設け、フィンによってポリイミ
ド層を比較的小さい区画に分断し、各区画のポリイミド
層の体積を小さくすることにより、メサポストに加わる
応力を小さくすることを着想した。そして、実験を行っ
て、メサポストに加わる応力が実際に小さくなること、
及び、フィンの幅がＡｌ酸化層の幅より小さい限り、面
発光型半導体レーザ素子の諸特性に影響がないことを確
認した。更には、フィンに代えて、分離溝で樹脂層を小
区分に分割しても、同じ効果を奏することが判った。ま
た、フィン又は分離溝は、必ずしもメサポストの外周面
から樹脂層の外縁まで延在する必要はなく、効果は多少
限定的であるものの、フィン又は分離溝が、メサポスト
の外周面から樹脂層の中途まで、或いは樹脂層の中途か
ら樹脂層の外縁まで延在しているだけでも効果があるこ
とも判った。
るフィンをメサポストに設け、フィンによってポリイミ
ド層を比較的小さい区画に分断し、各区画のポリイミド
層の体積を小さくすることにより、メサポストに加わる
応力を小さくすることを着想した。そして、実験を行っ
て、メサポストに加わる応力が実際に小さくなること、
及び、フィンの幅がＡｌ酸化層の幅より小さい限り、面
発光型半導体レーザ素子の諸特性に影響がないことを確
認した。更には、フィンに代えて、分離溝で樹脂層を小
区分に分割しても、同じ効果を奏することが判った。ま
た、フィン又は分離溝は、必ずしもメサポストの外周面
から樹脂層の外縁まで延在する必要はなく、効果は多少
限定的であるものの、フィン又は分離溝が、メサポスト
の外周面から樹脂層の中途まで、或いは樹脂層の中途か
ら樹脂層の外縁まで延在しているだけでも効果があるこ
とも判った。
【００１７】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係る半導体素子（以下、第１の発明
と言う）は、素子構造の一部がメサポストとして形成さ
れ、かつメサポストが樹脂層で埋め込まれている半導体
素子において、前記樹脂層が応力緩和部を有することを
特徴としている。
基づいて、本発明に係る半導体素子（以下、第１の発明
と言う）は、素子構造の一部がメサポストとして形成さ
れ、かつメサポストが樹脂層で埋め込まれている半導体
素子において、前記樹脂層が応力緩和部を有することを
特徴としている。
【００１８】第１の発明で、応力緩和部とはメサポスト
に作用する応力を緩和する機能を有する部位を言い、メ
サポストに作用する応力を緩和する機能を備える限り応
力緩和部の構成には制約はない。例えば、応力緩和部は
前記樹脂層とは異なる材料で形成され、更に具体的には
フィン、又は溝内が空気層である分離溝により構成され
ている。
に作用する応力を緩和する機能を有する部位を言い、メ
サポストに作用する応力を緩和する機能を備える限り応
力緩和部の構成には制約はない。例えば、応力緩和部は
前記樹脂層とは異なる材料で形成され、更に具体的には
フィン、又は溝内が空気層である分離溝により構成され
ている。
【００１９】具体的には、フィン又は分離溝が、メサポ
ストの外周面に接する状態で形成されていても、樹脂層
の外縁に接する状態で形成されていても良く、後述する
ように、メサポストの外周面から樹脂層の外縁まで延在
することは必ずしも必要なことではない。また、フィン
又は分離溝が、放射状に形成されていることが好まし
い。更に好適には、フィンが、メサポストの延長部とし
てメサポストと一体的に構成されている。これにより、
フィンをメサポストと同じ工程で形成することができ
る。例えば、メサポストとして形成されている素子構造
の一部が積層構造として構成されているときには、フィ
ンがメサポストと同じ積層構造で構成されているように
しても良い。つまり、フィンがメサポストの延長部とし
てメサポストと同じ積層構造でメサポストの外周面から
樹脂層に延在している。
ストの外周面に接する状態で形成されていても、樹脂層
の外縁に接する状態で形成されていても良く、後述する
ように、メサポストの外周面から樹脂層の外縁まで延在
することは必ずしも必要なことではない。また、フィン
又は分離溝が、放射状に形成されていることが好まし
い。更に好適には、フィンが、メサポストの延長部とし
てメサポストと一体的に構成されている。これにより、
フィンをメサポストと同じ工程で形成することができ
る。例えば、メサポストとして形成されている素子構造
の一部が積層構造として構成されているときには、フィ
ンがメサポストと同じ積層構造で構成されているように
しても良い。つまり、フィンがメサポストの延長部とし
てメサポストと同じ積層構造でメサポストの外周面から
樹脂層に延在している。
【００２０】第１の発明では、フィン又は分離溝の個数
には制約はなく、一つでも複数でも良く、メサポストの
直径や埋め込む樹脂層の体積に応じて個数を調整するこ
とが望ましい。また、応力の分布を一様にするために、
メサポストを中心にして対称的に放射状にフィン又は分
離溝を設けることが好ましい。メサポストの形状にも制
約はなく、メサポストの横断面が円形でも、四角形でも
よい。また、樹脂層の形状にも制約はない。また、フィ
ン及び分離溝の延在形状は、直線状でも、ジグザグ状の
折れ線、曲線状でも良い。また、フィン及び分離溝は、
樹脂層の厚さ方向に全厚さにわたり設けることが好まし
く、また、フィンの厚さ又は分離溝の幅は、樹脂層のメ
サポスト外周面から外縁までの寸法、及び樹脂層の厚さ
方向の寸法によって異なり、メサポストに対する応力を
減少させることができる限り、狭い方が好ましい。
には制約はなく、一つでも複数でも良く、メサポストの
直径や埋め込む樹脂層の体積に応じて個数を調整するこ
とが望ましい。また、応力の分布を一様にするために、
メサポストを中心にして対称的に放射状にフィン又は分
離溝を設けることが好ましい。メサポストの形状にも制
約はなく、メサポストの横断面が円形でも、四角形でも
よい。また、樹脂層の形状にも制約はない。また、フィ
ン及び分離溝の延在形状は、直線状でも、ジグザグ状の
折れ線、曲線状でも良い。また、フィン及び分離溝は、
樹脂層の厚さ方向に全厚さにわたり設けることが好まし
く、また、フィンの厚さ又は分離溝の幅は、樹脂層のメ
サポスト外周面から外縁までの寸法、及び樹脂層の厚さ
方向の寸法によって異なり、メサポストに対する応力を
減少させることができる限り、狭い方が好ましい。
【００２１】第１の発明の上述の態様では、樹脂層とは
異なる材料で形成されたフィン、又は溝内が空気層であ
る分離溝を樹脂層に延在させることにより、樹脂層の一
体性を弱めて樹脂層に発生する応力を小さくし、メサポ
ストに加わる応力を小さくすることができる。フィンを
形成する材料は、樹脂層とは異なる材料でフィンを形成
し、樹脂層の一体性を弱めることができる限り制約はな
い。尚、好適には、フィンを樹脂層より熱伝導度が高い
材料で形成し、フィンによる放熱性を高めることによ
り、更に、メサポストに加わる応力を小さくすることが
できる。
異なる材料で形成されたフィン、又は溝内が空気層であ
る分離溝を樹脂層に延在させることにより、樹脂層の一
体性を弱めて樹脂層に発生する応力を小さくし、メサポ
ストに加わる応力を小さくすることができる。フィンを
形成する材料は、樹脂層とは異なる材料でフィンを形成
し、樹脂層の一体性を弱めることができる限り制約はな
い。尚、好適には、フィンを樹脂層より熱伝導度が高い
材料で形成し、フィンによる放熱性を高めることによ
り、更に、メサポストに加わる応力を小さくすることが
できる。
【００２２】フィン又は分離溝は、必ずしもメサポスト
の外周面から樹脂層の外縁まで延在する必要はなく、具
体的には、フィン又は分離溝がメサポストの外周面から
樹脂層の中途まで延在すれば良いものの、好適には、フ
ィン又は分離溝がメサポストの外周面から樹脂層の外縁
まで延在し、樹脂層を２つ以上に分割するようにする。
また、フィン又は分離溝は、樹脂層の中途から樹脂層の
外縁まで延在していても良い。
の外周面から樹脂層の外縁まで延在する必要はなく、具
体的には、フィン又は分離溝がメサポストの外周面から
樹脂層の中途まで延在すれば良いものの、好適には、フ
ィン又は分離溝がメサポストの外周面から樹脂層の外縁
まで延在し、樹脂層を２つ以上に分割するようにする。
また、フィン又は分離溝は、樹脂層の中途から樹脂層の
外縁まで延在していても良い。
【００２３】フィン又は分離溝の延在する配置には制約
はないものの、好適にはフィンがメサポストの延長部と
してメサポストの外周面から放射状に樹脂層に延在して
いる。これにより、メサポストに加わる応力の方向性を
一様に均して、分散することができる。
はないものの、好適にはフィンがメサポストの延長部と
してメサポストの外周面から放射状に樹脂層に延在して
いる。これにより、メサポストに加わる応力の方向性を
一様に均して、分散することができる。
【００２４】第１の発明は、素子構造の一部がメサポス
トとして形成され、かつメサポストが樹脂層で埋め込ま
れている半導体素子である限り、例えば発光素子、受光
素子、トランジスタ等の半導体素子に適用できるが、特
に面発光型半導体レーザ素子に好適に適用できる。よっ
て、本発明に係る面発光型半導体レーザ素子（以下、第
２の発明と言う）は、上述の半導体素子として構成さ
れ、かつメサポストの少なくとも一部に多層膜反射鏡を
備えていることを特徴としている。
トとして形成され、かつメサポストが樹脂層で埋め込ま
れている半導体素子である限り、例えば発光素子、受光
素子、トランジスタ等の半導体素子に適用できるが、特
に面発光型半導体レーザ素子に好適に適用できる。よっ
て、本発明に係る面発光型半導体レーザ素子（以下、第
２の発明と言う）は、上述の半導体素子として構成さ
れ、かつメサポストの少なくとも一部に多層膜反射鏡を
備えていることを特徴としている。
【００２５】第２の発明の好適な実施態様では、Ａｌ酸
化層が、メサポストとして形成された多層膜反射鏡内に
メサポストの外周面から内方に延在する。例えばＡｌ酸
化層が電流狭窄領域を形成するとき、多層膜反射鏡と同
じ積層構造で構成されたフィンが、メサポストの延長部
としてメサポストの外周面から樹脂層の外縁まで延在し
て、樹脂層を小区分に分割し、かつフィンの厚さが、Ａ
ｌ酸化層のメサポストの外周面から内方に延在する幅よ
り小さい。
化層が、メサポストとして形成された多層膜反射鏡内に
メサポストの外周面から内方に延在する。例えばＡｌ酸
化層が電流狭窄領域を形成するとき、多層膜反射鏡と同
じ積層構造で構成されたフィンが、メサポストの延長部
としてメサポストの外周面から樹脂層の外縁まで延在し
て、樹脂層を小区分に分割し、かつフィンの厚さが、Ａ
ｌ酸化層のメサポストの外周面から内方に延在する幅よ
り小さい。
【００２６】フィンの厚さがＡｌ酸化層の幅より小さい
限り、メサポスト内のＡｌ酸化層の形成と共に、フィン
内部のＡｌも酸化されて絶縁層となるので、面発光型半
導体レーザ素子の諸特性に影響がない。尚、第２の発明
は、酸化層狭窄型の面発光型半導体レーザ素子に好適に
適用できるものの、これに限らず、少なくとも多層膜反
射鏡がメサポストとして形成され、かつメサポストが樹
脂層で埋め込まれている面発光型半導体レーザ素子に適
用できる。実用的には、第１及び第２発明の樹脂層は、
ポリイミド層又はＢＣＢ（Benzocyclo Butane）層であ
る。
限り、メサポスト内のＡｌ酸化層の形成と共に、フィン
内部のＡｌも酸化されて絶縁層となるので、面発光型半
導体レーザ素子の諸特性に影響がない。尚、第２の発明
は、酸化層狭窄型の面発光型半導体レーザ素子に好適に
適用できるものの、これに限らず、少なくとも多層膜反
射鏡がメサポストとして形成され、かつメサポストが樹
脂層で埋め込まれている面発光型半導体レーザ素子に適
用できる。実用的には、第１及び第２発明の樹脂層は、
ポリイミド層又はＢＣＢ（Benzocyclo Butane）層であ
る。
【００２７】
【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１ 本実施形態例は、第１の発明に係る半導体素子を面発光
型半導体レーザ素子に適用した例、つまり第２の発明に
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は面発光型半導体レーザ素子の要部の構成を示
す斜視図、及び図２はメサポスト及びポリイミド層の構
成を示す横断面図である。本実施形態例の面発光型半導
体レーザ素子４０は、図１に示すように、要部として、
メサポスト２３（図４参照）と同じ積層構造を有し、メ
サポスト２３の外周から外方に面発光型半導体レーザ素
子４０の周辺部４０ａまで放射状に延びる幅５μｍの４
枚のフィン４２Ａ〜Ｄを備えている。
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１ 本実施形態例は、第１の発明に係る半導体素子を面発光
型半導体レーザ素子に適用した例、つまり第２の発明に
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は面発光型半導体レーザ素子の要部の構成を示
す斜視図、及び図２はメサポスト及びポリイミド層の構
成を示す横断面図である。本実施形態例の面発光型半導
体レーザ素子４０は、図１に示すように、要部として、
メサポスト２３（図４参照）と同じ積層構造を有し、メ
サポスト２３の外周から外方に面発光型半導体レーザ素
子４０の周辺部４０ａまで放射状に延びる幅５μｍの４
枚のフィン４２Ａ〜Ｄを備えている。
【００２８】各フィン４２は、メサポスト２３の延長部
としてメサポスト２３の外周面から９０°間隔でポリイ
ミド層２６（図示せず）を貫通して放射線状に、かつ上
部ＤＢＲミラー２２（図４参照）を構成するｐ−Ａｌ
0.9ＧａＡｓ／ｐ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓ多層膜に直交して
周辺部４０ａまで延在している。図１中、４４は、メサ
ポスト２３より下方にある活性層を含む積層構造であ
る。
としてメサポスト２３の外周面から９０°間隔でポリイ
ミド層２６（図示せず）を貫通して放射線状に、かつ上
部ＤＢＲミラー２２（図４参照）を構成するｐ−Ａｌ
0.9ＧａＡｓ／ｐ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓ多層膜に直交して
周辺部４０ａまで延在している。図１中、４４は、メサ
ポスト２３より下方にある活性層を含む積層構造であ
る。
【００２９】これにより、メサポスト２３を埋め込んだ
ポリイミド層２６は、図２に示すように、４枚のフィン
４２Ａ〜Ｄによって４個の区分２６Ａ〜Ｄに相互に分離
されている。このように、メサポスト２３を埋め込むポ
リイミド層２６をフィン４２によって区切って相互に分
離することにより、各ポリイミド層２６Ａ〜Ｄの体積が
小さくなり、従ってメサポスト２３とポリイミド層２６
との間に発生する熱応力も小さくなるので、メサポスト
２３やメサポスト２３の中心線下方に位置する活性領域
へ加わる応力を低減させることができる。尚、フィン４
２の幅をＡｌＡｓ層２４の酸化幅（Ａｌ酸化層２５の
幅）、つまり１０μｍより小さくしておくことにより、
面発光型半導体レーザ素子４０の特性に影響が生じるよ
うなことはない。
ポリイミド層２６は、図２に示すように、４枚のフィン
４２Ａ〜Ｄによって４個の区分２６Ａ〜Ｄに相互に分離
されている。このように、メサポスト２３を埋め込むポ
リイミド層２６をフィン４２によって区切って相互に分
離することにより、各ポリイミド層２６Ａ〜Ｄの体積が
小さくなり、従ってメサポスト２３とポリイミド層２６
との間に発生する熱応力も小さくなるので、メサポスト
２３やメサポスト２３の中心線下方に位置する活性領域
へ加わる応力を低減させることができる。尚、フィン４
２の幅をＡｌＡｓ層２４の酸化幅（Ａｌ酸化層２５の
幅）、つまり１０μｍより小さくしておくことにより、
面発光型半導体レーザ素子４０の特性に影響が生じるよ
うなことはない。
【００３０】フィン４２の作製は、メサポスト２３の形
成と同時に行う。つまり、メサポスト２３を形成するた
めに、フォトリソグラフィ処理及びエッチング加工を積
層構造に施す際、同時にフィン４２Ａ〜Ｄを有するメサ
ポスト２３を形成するように、フォトリソグラフィ処理
及びエッチング加工を行う。以上のことを除いて、本実
施形態例の面発光型半導体レーザ素子４０は、従来の面
発光型半導体レーザ素子１０と同じ構成を備え、かつ同
じように作製することができる。
成と同時に行う。つまり、メサポスト２３を形成するた
めに、フォトリソグラフィ処理及びエッチング加工を積
層構造に施す際、同時にフィン４２Ａ〜Ｄを有するメサ
ポスト２３を形成するように、フォトリソグラフィ処理
及びエッチング加工を行う。以上のことを除いて、本実
施形態例の面発光型半導体レーザ素子４０は、従来の面
発光型半導体レーザ素子１０と同じ構成を備え、かつ同
じように作製することができる。
【００３１】ポリイミド層２６の区割り数は、４分割に
限らず、ポリイミド層２６が複数個のポリイミド層に相
互に分離されておりさえすれば良く、例えば図３（ａ）
に示すように、８分割でも、又は図３（ｂ）に示すよう
に、３分割でも良い。好ましくは、発生する応力の分布
を一様にするために、メサポスト２３を中心にして対称
的にフィンを設けることが好ましい。更には、ポリイミ
ド層２６が、図３（ｃ）に示すように、メサポスト２３
とは別の領域にもあるときには、メサポスト２３の周り
のポリイミド層２６にフィン４２を設ける。また、メサ
ポスト２３の形状も、本実施形態例のように円形に限ら
ず、例えば正方形や三角形でも構わない。
限らず、ポリイミド層２６が複数個のポリイミド層に相
互に分離されておりさえすれば良く、例えば図３（ａ）
に示すように、８分割でも、又は図３（ｂ）に示すよう
に、３分割でも良い。好ましくは、発生する応力の分布
を一様にするために、メサポスト２３を中心にして対称
的にフィンを設けることが好ましい。更には、ポリイミ
ド層２６が、図３（ｃ）に示すように、メサポスト２３
とは別の領域にもあるときには、メサポスト２３の周り
のポリイミド層２６にフィン４２を設ける。また、メサ
ポスト２３の形状も、本実施形態例のように円形に限ら
ず、例えば正方形や三角形でも構わない。
【００３２】実施形態例２
本実施形態例は、第１の発明に係る半導体素子を面発光
型半導体レーザ素子に適用した実施形態の別の例であっ
て、図６はメサポスト及びポリイミド層の構成を示す横
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５０は、図６に示すように、実施形態例１の面発光型
半導体レーザ素子４０のフィン４２Ａ〜Ｄに代えて、メ
サポスト２３の外周から外方に面発光型半導体レーザ素
子５０の周辺部５０ａまで放射状に延びる幅５μｍの４
個の分離溝５２Ａ〜Ｄを備えていることを除いて、面発
光型半導体レーザ素子４０と同じ構成を備えている。
型半導体レーザ素子に適用した実施形態の別の例であっ
て、図６はメサポスト及びポリイミド層の構成を示す横
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５０は、図６に示すように、実施形態例１の面発光型
半導体レーザ素子４０のフィン４２Ａ〜Ｄに代えて、メ
サポスト２３の外周から外方に面発光型半導体レーザ素
子５０の周辺部５０ａまで放射状に延びる幅５μｍの４
個の分離溝５２Ａ〜Ｄを備えていることを除いて、面発
光型半導体レーザ素子４０と同じ構成を備えている。
【００３３】これにより、実施形態例１と同様に、メサ
ポスト２３を埋め込むポリイミド層２６を分離溝５２に
よって区切って相互に分離することにより、各ポリイミ
ド層２６Ａ〜Ｄの体積が小さくなり、従ってメサポスト
２３とポリイミド層２６との間に発生する熱応力も小さ
くなるので、メサポスト２３やメサポスト２３の中心線
下方に位置する活性領域へ加わる応力を低減させること
ができる。
ポスト２３を埋め込むポリイミド層２６を分離溝５２に
よって区切って相互に分離することにより、各ポリイミ
ド層２６Ａ〜Ｄの体積が小さくなり、従ってメサポスト
２３とポリイミド層２６との間に発生する熱応力も小さ
くなるので、メサポスト２３やメサポスト２３の中心線
下方に位置する活性領域へ加わる応力を低減させること
ができる。
【００３４】実施形態例３から７の面発光型半導体レー
ザ素子 実施形態例３から７は、それぞれ、第１の発明に係る半
導体素子を面発光型半導体レーザ素子に適用した実施形
態の別の例であって、図７（ａ）から（ｅ）は、それぞ
れ、フィン又は分離溝の構成を示す面発光型半導体レー
ザ素子の横断面図である。実施形態例３の面発光型半導
体レーザ素子では、図７（ａ）に示すように、４枚の直
線状のフィン４２又は分離溝５２が、メサポスト２３の
外周面から同じ角度で離隔して放射状にポリイミド層２
６の中途まで延在している。実施形態例４の面発光型半
導体レーザ素子では、図７（ｂ）に示すように、４枚の
直線状のフィン４２又は分離溝５２が、ポリイミド層２
６の中途から同じ角度で離隔して放射状にポリイミド層
２６の外縁まで延在している。
ザ素子 実施形態例３から７は、それぞれ、第１の発明に係る半
導体素子を面発光型半導体レーザ素子に適用した実施形
態の別の例であって、図７（ａ）から（ｅ）は、それぞ
れ、フィン又は分離溝の構成を示す面発光型半導体レー
ザ素子の横断面図である。実施形態例３の面発光型半導
体レーザ素子では、図７（ａ）に示すように、４枚の直
線状のフィン４２又は分離溝５２が、メサポスト２３の
外周面から同じ角度で離隔して放射状にポリイミド層２
６の中途まで延在している。実施形態例４の面発光型半
導体レーザ素子では、図７（ｂ）に示すように、４枚の
直線状のフィン４２又は分離溝５２が、ポリイミド層２
６の中途から同じ角度で離隔して放射状にポリイミド層
２６の外縁まで延在している。
【００３５】実施形態例５の面発光型半導体レーザ素子
では、図７（ｃ）に示すように、１枚の直線状のフィン
４２又は分離溝５２が、メサポスト２３の外周面からポ
リイミド層２６の外縁まで延在して、ポリイミド層２６
を２個に分割している。実施形態例６の面発光型半導体
レーザ素子では、図７（ｄ）に示すように、１枚の曲線
状のフィン４２又は分離溝５２が、メサポスト２３の外
周面からポリイミド層２６の外縁まで延在して、ポリイ
ミド層２６を２個に分割している。実施形態例７の面発
光型半導体レーザ素子では、図７（ｅ）に示すように、
１枚のジグザグ状（折れ線状）のフィン４２又は分離溝
５２が、メサポスト２３の外周面からポリイミド層２６
の外縁まで延在している。
では、図７（ｃ）に示すように、１枚の直線状のフィン
４２又は分離溝５２が、メサポスト２３の外周面からポ
リイミド層２６の外縁まで延在して、ポリイミド層２６
を２個に分割している。実施形態例６の面発光型半導体
レーザ素子では、図７（ｄ）に示すように、１枚の曲線
状のフィン４２又は分離溝５２が、メサポスト２３の外
周面からポリイミド層２６の外縁まで延在して、ポリイ
ミド層２６を２個に分割している。実施形態例７の面発
光型半導体レーザ素子では、図７（ｅ）に示すように、
１枚のジグザグ状（折れ線状）のフィン４２又は分離溝
５２が、メサポスト２３の外周面からポリイミド層２６
の外縁まで延在している。
【００３６】実施形態例３から７の面発光型半導体レー
ザ素子では、フィン４２はメサポスト２３と同じ層構造
の化合物半導体多層膜で形成されている。これにより、
フィン４２とメサポスト２３とを同じ形成工程で形成す
ることができる。但し、必ずしもフィン４２をメサポス
ト２３と同じ層構造の化合物半導体多層膜で形成する必
要はなく、ポリイミドとは異なる材料、例えばメサポス
トとは異なる材料で埋め込み層を生成してフィン４２を
形成しても良い。また、フィン４２はメサポスト２３と
同じ高さである必要はないが、面発光型半導体レーザ素
子の表面加工性や応力緩和効率を考えると、フィン４２
がメサポスト２３と同じ高さであることが好ましい。ま
た、実施形態例３及び４では、直線状のフィン４２及び
分離溝５２が延在しているが、これに限らず、曲線状又
は折れ線状のフィン４２及び分離溝５２を延在させても
良い。
ザ素子では、フィン４２はメサポスト２３と同じ層構造
の化合物半導体多層膜で形成されている。これにより、
フィン４２とメサポスト２３とを同じ形成工程で形成す
ることができる。但し、必ずしもフィン４２をメサポス
ト２３と同じ層構造の化合物半導体多層膜で形成する必
要はなく、ポリイミドとは異なる材料、例えばメサポス
トとは異なる材料で埋め込み層を生成してフィン４２を
形成しても良い。また、フィン４２はメサポスト２３と
同じ高さである必要はないが、面発光型半導体レーザ素
子の表面加工性や応力緩和効率を考えると、フィン４２
がメサポスト２３と同じ高さであることが好ましい。ま
た、実施形態例３及び４では、直線状のフィン４２及び
分離溝５２が延在しているが、これに限らず、曲線状又
は折れ線状のフィン４２及び分離溝５２を延在させても
良い。
【００３７】
【発明の効果】第１及び第２の発明によれば、素子構造
の一部がメサポストとして形成され、かつメサポストが
樹脂層で埋め込まれている半導体素子において、樹脂層
とは異なる材料で形成されたフィン又は溝内が空気層で
ある分離溝を半導体素子の樹脂層に延在させることによ
り、メサポストに加わる応力を小さくしている。これに
より、長期間にわたり高い信頼性を保持できる半導体素
子、特に長期間にわたり高い信頼性を保持できる面発光
型半導体レーザ素子を実現することができる。
の一部がメサポストとして形成され、かつメサポストが
樹脂層で埋め込まれている半導体素子において、樹脂層
とは異なる材料で形成されたフィン又は溝内が空気層で
ある分離溝を半導体素子の樹脂層に延在させることによ
り、メサポストに加わる応力を小さくしている。これに
より、長期間にわたり高い信頼性を保持できる半導体素
子、特に長期間にわたり高い信頼性を保持できる面発光
型半導体レーザ素子を実現することができる。
【図１】実施形態例１の面発光型半導体レーザ素子の要
部の構成を示す斜視図である。
部の構成を示す斜視図である。
【図２】メサポスト及びポリイミド層の構成を示す横断
面図である。
面図である。
【図３】図３（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、フィンに
よるポリイミド層の分割の変形例を示す図である。
よるポリイミド層の分割の変形例を示す図である。
【図４】従来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。
断面図である。
【図５】図５（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、図４の線
Ｉ−Ｉでの横断面図、ｐ側電極の平面図、及び電極パッ
ドの平面図である。
Ｉ−Ｉでの横断面図、ｐ側電極の平面図、及び電極パッ
ドの平面図である。
【図６】実施形態例２の面発光型半導体レーザ素子のメ
サポスト及びポリイミド層の構成を示す横断面図であ
る。
サポスト及びポリイミド層の構成を示す横断面図であ
る。
【図７】図７（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、フィン又
は分離溝の構成を示す面発光型半導体レーザ素子の横断
面図である。
は分離溝の構成を示す面発光型半導体レーザ素子の横断
面図である。
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 ｐ−Ａｌ0.9ＧａＡｓ／ｐ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓの
２５ペアからなる上部ＤＢＲミラー ２３ メサポスト 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１の面発光型半導体レーザ素子 ４２ フィン ５０ 実施形態例２の面発光型半導体レーザ素子 ５２ 分離溝
２５ペアからなる上部ＤＢＲミラー ２３ メサポスト 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１の面発光型半導体レーザ素子 ４２ フィン ５０ 実施形態例２の面発光型半導体レーザ素子 ５２ 分離溝
─────────────────────────────────────────────────────
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） 5F058 AA02 AB01 AC02 AC10 AH02
AH03
5F073 AA07 AA22 AA65 AB17 CA05
CB02 CB11 EA14 EA28
Claims (13)
- 【請求項１】 素子構造の一部がメサポストとして形成
され、かつメサポストが樹脂層で埋め込まれている半導
体素子において、 前記樹脂層が応力緩和部を有することを特徴とする半導
体素子。 - 【請求項２】 前記応力緩和部が、前記樹脂層とは異な
る材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の半導体素子。 - 【請求項３】 前記応力緩和部が、フィン、又は溝内が
空気層である分離溝により構成されていることを特徴と
する請求項１又は２に記載の半導体素子。 - 【請求項４】 前記フィン又は前記分離溝が、前記メサ
ポストの外周面に接する状態で形成されていることを特
徴とする請求項３に記載の半導体素子。 - 【請求項５】 前記フィン又は前記分離溝が、前記樹脂
層の外縁に接する状態で形成されていることを特徴とす
る請求項３又は４に記載の半導体素子。 - 【請求項６】 前記フィン又は前記分離溝が、放射状に
形成されていることを特徴とする請求項３から５のうち
のいずれか１項に記載の半導体素子。 - 【請求項７】 前記フィンが前記メサポストの延長部と
して形成されていることを特徴とする請求項３から６の
うちのいずれか１項に記載の半導体素子。 - 【請求項８】 前記メサポストとして形成されている素
子構造の一部が積層構造として構成され、かつ前記フィ
ンが前記メサポストと同じ積層構造で構成されているこ
とを特徴とする請求項３から７のうちのいずれか１項に
記載の面発光型半導体素子。 - 【請求項９】 前記樹脂層がポリイミド又はＢＣＢ（Be
nzo Cyclo Butane）で形成されていることを特徴とする
請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の半導体素
子。 - 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１項に記載
の半導体素子として構成され、かつメサポストの少なく
とも一部に多層膜反射鏡を備えていることを特徴とする
面発光型半導体レーザ素子。 - 【請求項１１】 前記メサポストの一部に形成された多
層膜反射鏡の内部又は近傍に、前記メサポストの外周面
から内方に延在するように、Ａｌ酸化層が設けられてい
ることを特徴とする請求項１０に記載の面発光型半導体
レーザ素子。 - 【請求項１２】 前記Ａｌ酸化層が電流狭窄領域を形成
することを特徴とする請求項１１に記載の面発光型半導
体レーザ素子。 - 【請求項１３】 前記フィンの厚さが、前記Ａｌ酸化層
の幅より小さいことを特徴とする請求項１１又は１２に
記載の面発光型半導体レーザ素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002164091A JP2003086896A (ja) | 2001-06-26 | 2002-06-05 | 半導体素子及び面発光型半導体レーザ素子 |
| US10/184,442 US6636543B2 (en) | 2001-06-26 | 2002-06-26 | Semiconductor device and surface emitting semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-192303 | 2001-06-26 | ||
| JP2001192303 | 2001-06-26 | ||
| JP2002164091A JP2003086896A (ja) | 2001-06-26 | 2002-06-05 | 半導体素子及び面発光型半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003086896A true JP2003086896A (ja) | 2003-03-20 |
Family
ID=26617539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002164091A Pending JP2003086896A (ja) | 2001-06-26 | 2002-06-05 | 半導体素子及び面発光型半導体レーザ素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6636543B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003086896A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006351797A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JP2008042053A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| US7538357B2 (en) | 2004-08-20 | 2009-05-26 | Panasonic Corporation | Semiconductor light emitting device |
| US11233376B2 (en) | 2019-03-28 | 2022-01-25 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor laser and atomic oscillator |
| US11381058B2 (en) | 2019-03-28 | 2022-07-05 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor laser and atomic oscillator |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8031754B2 (en) * | 2008-04-24 | 2011-10-04 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface emitting laser element, surface emitting laser element array, method of fabricating a surface emitting laser element |
| JP6274404B2 (ja) | 2013-12-20 | 2018-02-07 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光レーザーおよび原子発振器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06252504A (ja) * | 1993-02-26 | 1994-09-09 | Nec Corp | 面発光レーザとその製造方法 |
| JPH1154838A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-02-26 | Seiko Epson Corp | 面発光型半導体レーザ |
| JP2000294872A (ja) * | 1999-04-01 | 2000-10-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光レーザ及び面発光レーザアレイ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5900674A (en) * | 1996-12-23 | 1999-05-04 | General Electric Company | Interface structures for electronic devices |
-
2002
- 2002-06-05 JP JP2002164091A patent/JP2003086896A/ja active Pending
- 2002-06-26 US US10/184,442 patent/US6636543B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06252504A (ja) * | 1993-02-26 | 1994-09-09 | Nec Corp | 面発光レーザとその製造方法 |
| JPH1154838A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-02-26 | Seiko Epson Corp | 面発光型半導体レーザ |
| JP2000294872A (ja) * | 1999-04-01 | 2000-10-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光レーザ及び面発光レーザアレイ |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7538357B2 (en) | 2004-08-20 | 2009-05-26 | Panasonic Corporation | Semiconductor light emitting device |
| JP2006351797A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JP2008042053A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| US11233376B2 (en) | 2019-03-28 | 2022-01-25 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor laser and atomic oscillator |
| US11381058B2 (en) | 2019-03-28 | 2022-07-05 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor laser and atomic oscillator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030015726A1 (en) | 2003-01-23 |
| US6636543B2 (en) | 2003-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10658817B2 (en) | Vertical cavity surface emitting laser | |
| EP1208622B1 (en) | Coupled cavity anti-guided vertical cavity surface emitting laser (vcsel) | |
| US10447011B2 (en) | Single mode vertical-cavity surface-emitting laser | |
| JP5260958B2 (ja) | 面発光レーザ素子アレイ | |
| US7885307B2 (en) | Vertical-cavity surface-emitting semiconductor laser device | |
| JP6216785B2 (ja) | キャビティ内コンタクトを有するｖｃｓｅｌ | |
| US10079474B2 (en) | Single mode vertical-cavity surface-emitting laser | |
| JP2005116933A (ja) | 面発光レーザ素子アレイおよび面発光レーザ素子アレイの製造方法 | |
| JP4948012B2 (ja) | 面発光レーザ素子および面発光レーザ素子の製造方法 | |
| US8891569B2 (en) | VCSEL array with increased efficiency | |
| JP6221236B2 (ja) | 面発光レーザアレイ及びその製造方法 | |
| CN211295696U (zh) | 垂直腔面发射激光器 | |
| US8027370B2 (en) | Semiconductor device | |
| CN113519099A (zh) | 垂直腔面发射激光器 | |
| JP3800856B2 (ja) | 面発光レーザ及び面発光レーザアレイ | |
| JP2003086896A (ja) | 半導体素子及び面発光型半導体レーザ素子 | |
| JP4934399B2 (ja) | 面発光レーザ素子および面発光レーザ素子アレイ | |
| JP3164203B2 (ja) | 面発光レーザおよびその製造方法 | |
| JP5006242B2 (ja) | 面発光半導体レーザ素子 | |
| JP2019016628A (ja) | 光半導体素子 | |
| JP2002198613A (ja) | 突起状構造を有する半導体素子およびその製造方法 | |
| JP5460477B2 (ja) | 面発光レーザアレイ素子 | |
| JP2009088333A (ja) | 面発光型半導体レーザーアレイおよびその製造方法 | |
| JP2008042053A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2007081295A (ja) | 面発光レーザ素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070918 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071119 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071227 |