JP2003158340A - Face emission semiconductor laser device - Google Patents

Face emission semiconductor laser device

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JP2003158340A
JP2003158340A JP2002233223A JP2002233223A JP2003158340A JP 2003158340 A JP2003158340 A JP 2003158340A JP 2002233223 A JP2002233223 A JP 2002233223A JP 2002233223 A JP2002233223 A JP 2002233223A JP 2003158340 A JP2003158340 A JP 2003158340A
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JP
Japan
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layer
surface emitting
emitting laser
current
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JP2002233223A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsushi Shinagawa
達志 品川
Natsumi Ueda
菜摘 植田
Noriyuki Yokouchi
則之 横内
Norihiro Iwai
則広 岩井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of a face emission laser having a current narrowing structure by improving power supply characteristics of the face emission laser. SOLUTION: A face emission laser comprises a MQW active layer 24, reflecting mirrors 22, 27 composed of a semiconductor laminate structure for holding the MQW active layer 24 vertically, and a current narrowing layer 26 for specifying a path of an injection current formed in part of the upper reflecting mirror 27. The current narrowing layer 26 includes an Al oxidization region 26A constituting a current stopping region, and an Al non-oxidization region 26B constituting the current path. The area of the Al non-oxidization region 26B exceeds 200 μm<2> , and the Al non-oxidization region 26B is separated from the active layer 24 with the aid of the part of the upper reflecting mirror and is formed in the upper reflecting mirror 27. The current narrowing layer 26 is separated from the active layer 24, and the size of the Al non-oxidization region 26B is set to exceed a predetermined value. Hereby, any stress exerted on the active layer 24 owing to a heat treatment upon the current narrowing structure being formed is reduced. Hereby, output characteristics and temperature characteristics of the laser device are improved for its reliability.

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、光データ伝送及び
光通信等のデータ通信の光源に用いる面発光レーザ素子
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface emitting laser device used as a light source for data communication such as optical data transmission and optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、面発光レーザ素子(以下、単に面
発光レーザとも呼ぶ)がデータ通信技術で注目されてい
る。面発光レーザは、GaAsやInPといった半導体
基板上に、一対の半導体多層膜反射鏡を形成し、その一
対の反射鏡の間に発光領域を成す活性層を配設した発光
素子であり、半導体多層膜反射鏡の一方から基板面と直
交方向にレーザ光を放射する。
2. Description of the Related Art In recent years, a surface emitting laser element (hereinafter, also simply referred to as a surface emitting laser) has received attention in data communication technology. A surface emitting laser is a light emitting element in which a pair of semiconductor multilayer film reflecting mirrors are formed on a semiconductor substrate such as GaAs or InP, and an active layer forming a light emitting region is arranged between the pair of reflecting mirrors. Laser light is emitted from one of the film reflecting mirrors in a direction orthogonal to the substrate surface.

【0003】従来の面発光レーザについて図23を参照
して説明する。面発光レーザ10は、n型GaAs基板
11と、このGaAs基板11上にエピタキシャル成長
法で形成するレーザ積層構造とを有する。レーザ積層構
造は、基板側から順次に、n型半導体多層膜からなる下
部反射鏡12、n型下部クラッド層13、活性層14、
p型上部クラッド層15、Al酸化領域16A及びAl
非酸化領域16Bから成る電流狭窄層16、p型半導体
多層膜から成る上部反射鏡17、並びに、p型GaAs
キャップ層18から構成される。レーザ素子は、更に、
このレーザ積層構造の上に形成したp側電極19、及
び、n型GaAs基板11の底面に形成したn側電極2
0を有する。
A conventional surface emitting laser will be described with reference to FIG. The surface emitting laser 10 has an n-type GaAs substrate 11 and a laser laminated structure formed on the GaAs substrate 11 by an epitaxial growth method. The laser laminated structure includes a lower reflecting mirror 12, an n-type lower clad layer 13, an active layer 14, and an n-type semiconductor multilayer film, which are sequentially formed from the substrate side.
p-type upper cladding layer 15, Al oxide region 16A and Al
The current confinement layer 16 including the non-oxidized region 16B, the upper reflecting mirror 17 including the p-type semiconductor multilayer film, and the p-type GaAs
It is composed of the cap layer 18. The laser element also
A p-side electrode 19 formed on the laser laminated structure and an n-side electrode 2 formed on the bottom surface of the n-type GaAs substrate 11
Has 0.

【0004】活性層14は、注入された電子及びホール
の再結合によってレーザ光を発生する。上部及び下部の
半導体多層膜反射鏡12、17は、それぞれがAlGa
As膜/GaAs膜の対(ペア膜)が多数形成された多
対積層構造を有し、双方の間で活性層14で発生したレ
ーザ光を発振させ、上部反射鏡17を通過させて所望の
出力のレーザ光を照射する。電流狭窄層16は、p型上
部クラッド層15と上部反射鏡17との間に配置され、
電流の通過領域を成すAl酸化領域16A、及び、電流
の阻止領域を成すAl非酸化領域16Bを有し、p型電
極19から活性層14に注入する電流の通路を形成す
る。電流狭窄層16は、多対積層構造を有する上部反射
鏡17の最も活性層14に近いAlGaAs層に代えて
AlAs層を配置し、そのAlAs層の膜中のAlを選
択的に酸化して形成することができ、一般にこの製造方
法が用いられる。
The active layer 14 generates laser light by recombination of injected electrons and holes. The upper and lower semiconductor multilayer film reflecting mirrors 12 and 17 are made of AlGa, respectively.
It has a multi-pair laminated structure in which a large number of pairs of As films / GaAs films (pair films) are formed. The laser light generated in the active layer 14 is oscillated between the two and passes through the upper reflecting mirror 17 to obtain a desired structure. Irradiate output laser light. The current confinement layer 16 is disposed between the p-type upper cladding layer 15 and the upper reflecting mirror 17,
It has an Al oxide region 16A forming a current passing region and an Al non-oxidizing region 16B forming a current blocking region, and forms a passage for a current injected from the p-type electrode 19 into the active layer 14. The current confinement layer 16 is formed by disposing an AlAs layer instead of the AlGaAs layer closest to the active layer 14 of the upper reflecting mirror 17 having a multi-pair laminated structure, and selectively oxidizing Al in the AlAs layer film. Can be performed, and this manufacturing method is generally used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の面発光レー
ザでは、以下の問題があった。 連続したレーザ発振中に光出力が大きく低下すること
がある。これは、Al酸化領域を形成する際に、AlA
s層が元の体積の2/3程度に収縮するために、積層構
造に歪みが生じ、活性層の応力が結晶欠陥の増殖を促進
させることによる。 電流狭窄層の存在によって、活性層近傍の屈折率差が
大きくなることから、光閉じ込め効果が過度に大きくな
り、発光スペクトルが拡がる。 電流狭窄構造の存在によって、電流通過領域が狭くな
るため、素子電気抵抗が増加し、発熱量が増加する。 電流狭窄構造の存在によって、電流通過領域が狭くな
るため、注入電流が減少し、高い光出力が得られない。
The above-mentioned conventional surface emitting laser has the following problems. The optical output may be greatly reduced during continuous laser oscillation. This is because when the Al oxide region is formed, AlA
This is because the s layer contracts to about ⅔ of the original volume, so that the laminated structure is distorted and the stress of the active layer promotes the growth of crystal defects. Due to the presence of the current constriction layer, the difference in the refractive index in the vicinity of the active layer becomes large, so that the light confinement effect becomes excessively large and the emission spectrum is broadened. Due to the existence of the current constriction structure, the current passage region is narrowed, so that the electric resistance of the element increases and the amount of heat generation increases. Due to the existence of the current confinement structure, the current passage region is narrowed, so that the injection current is reduced and a high optical output cannot be obtained.

【0006】本発明は、上記に鑑み、従来の面発光レー
ザを改良し、もって、レーザ光の出力が長期で安定であ
ること、所望の発光スペクトルが得られること、小さな
素子電気抵抗のために発熱量が小さいこと等の特長を有
する面発光レーザを提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention is an improvement over the conventional surface emitting laser, which is because the laser light output is stable for a long period of time, a desired emission spectrum can be obtained, and a small electric resistance of the device is provided. It is an object of the present invention to provide a surface emitting laser having features such as a small amount of heat generation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る面発光レーザ素子は、半導体基板と、
該半導体基板上に形成した活性層、該活性層を挟む一対
の半導体多層膜反射鏡、及び、前記活性層に注入する電
流通路を規定する電流狭窄層を含むレーザ積層構造とを
備え、前記半導体多層膜反射鏡の一方から基板面と直交
方向にレーザ光を照射する面発光レーザ素子において、
前記電流狭窄層は、Alが選択的に酸化されたAl酸化
領域とAlが酸化されないAl非酸化領域とを有するA
l含有化合物半導体層から成り、前記Al非酸化領域の
面積が200μm2以上であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a surface emitting laser device according to the present invention comprises a semiconductor substrate,
A laser laminated structure including an active layer formed on the semiconductor substrate, a pair of semiconductor multilayer film reflecting mirrors sandwiching the active layer, and a current confinement layer defining a current path injected into the active layer, In a surface emitting laser element that irradiates a laser beam in a direction orthogonal to the substrate surface from one of the multilayer film reflecting mirrors,
The current confinement layer has an Al oxidized region where Al is selectively oxidized and an Al non-oxidized region where Al is not oxidized.
The Al-containing compound semiconductor layer is formed, and the Al non-oxidized region has an area of 200 μm 2 or more.

【0008】本発明の面発光レーザ素子は、Al非酸化
領域の面積を200μm2 以上とし、これによってAl
酸化領域の大きさを制限したので、電流狭窄層形成の際
の熱処理で、電流狭窄層の収縮によって活性層に与える
応力を低減できる。その結果、活性層の歪による結晶欠
陥の増殖が抑えられ、レーザ発振中の出力低下が抑制さ
れる。また、電流狭窄層と活性層との間で電流通路が拡
がるので、素子電気抵抗が小さくなり、レーザ発振中の
発熱量が抑えられる。更に、レーザ光の通路が拡がるた
め、活性層近傍の屈折率差に起因する光閉じ込め効果を
減少させ、良好な発光スペクトルを得ることができる。
更に、電流通路が広くなり、注入電流が増加することに
より、高出力が得られる。本発明は、好適には、前記A
l非酸化領域の面積を300μm2 以上とすることによ
り、より良好な上記効果を得ることができる。
In the surface emitting laser device of the present invention, the area of the Al non-oxidized region is set to 200 μm 2 or more.
Since the size of the oxidized region is limited, the stress applied to the active layer due to the contraction of the current constriction layer can be reduced by the heat treatment for forming the current confinement layer. As a result, the growth of crystal defects due to the strain of the active layer is suppressed, and the output reduction during laser oscillation is suppressed. Further, since the current path is widened between the current confinement layer and the active layer, the electric resistance of the element is reduced, and the amount of heat generated during laser oscillation is suppressed. Further, since the passage of the laser light is expanded, the light confinement effect due to the difference in refractive index in the vicinity of the active layer can be reduced and a good emission spectrum can be obtained.
Further, the current path is widened and the injection current is increased, so that a high output can be obtained. The present invention is preferably the above A.
By setting the area of the 1-non-oxidized region to 300 μm 2 or more, the better effect described above can be obtained.

【0009】本発明の好適な実施態様では、前記半導体
多層膜反射鏡のそれぞれが、積層された複数の半導体ペ
ア層を備え、前記電流狭窄層と前記活性層との間に、前
記半導体ペア層の2つ以上が配設される。電流狭窄層と
活性層との間に、半導体ペア層の2つ以上が配設される
ことにより、上記活性層に与える応力を低減でき、上記
光閉じ込め効果を減少できるため、良好な上記効果が得
られる。また、本発明は、好適には、前記電流狭窄層
が、レーザ光の定在波の節が位置する層に設けられる。
これにより、光学特性に影響を与えることなく電流経路
を制御できる。
In a preferred aspect of the present invention, each of the semiconductor multilayer mirrors includes a plurality of stacked semiconductor pair layers, and the semiconductor pair layers are provided between the current confinement layer and the active layer. Two or more of the above are provided. By disposing two or more semiconductor pair layers between the current confinement layer and the active layer, the stress applied to the active layer can be reduced and the light confinement effect can be reduced. can get. Further, in the present invention, it is preferable that the current confinement layer is provided in a layer where a node of a standing wave of laser light is located.
This makes it possible to control the current path without affecting the optical characteristics.

【0010】本発明の好適な実施態様では、前記電流狭
窄層の膜厚が25nm以下である。電流狭窄層の膜厚を
25nm以下とすることにより、Al酸化領域の体積を
小さくして、上記活性層に与える応力を低減でき、良好
な上記効果が得られる。
In a preferred embodiment of the present invention, the thickness of the current constriction layer is 25 nm or less. By setting the film thickness of the current confinement layer to 25 nm or less, the volume of the Al oxide region can be reduced, and the stress applied to the active layer can be reduced, and the above-described favorable effect can be obtained.

【0011】本発明の好適な実施態様では、前記電流狭
窄層が、Al酸化領域の周縁部からAl非酸化領域に向
かって膜厚が縮小する膜厚縮小構造を有する。上記膜厚
縮小構造を有することにより、Al酸化領域の体積をよ
り小さくして、上記活性層に与える応力を低減でき、良
好な上記効果が得られる。また、本発明は、好適には、
前記電流狭窄層が、膜厚方向の中心部から表面に向かっ
てAlの含有量が減少するAl組成傾斜層として形成さ
れる。これにより、所定の酸化工程を経て、上述の膜厚
縮小構造を形成できる。
In a preferred embodiment of the present invention, the current confinement layer has a film thickness reducing structure in which the film thickness is reduced from the peripheral portion of the Al oxidized region toward the Al non-oxidized region. By having the film thickness reduction structure, the volume of the Al oxide region can be further reduced, and the stress applied to the active layer can be reduced, and the favorable effect described above can be obtained. Further, the present invention is preferably
The current confinement layer is formed as an Al composition gradient layer in which the Al content decreases from the central portion in the film thickness direction toward the surface. As a result, the film thickness reduction structure described above can be formed through a predetermined oxidation process.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に際して、従来の面発光レ
ーザ10について、Al非酸化領域16Bの直径を5〜
22μmの範囲で様々な値に変化させた試料を作製し
た。このAl非酸化領域16Bの面積と面発光レーザの
熱抵抗との関係を調べる実験を行ったところ、図24に
示す関係が得られた。面発光レーザ10の熱抵抗は、A
l非酸化領域16Bの直径が16μm程度になるまで大
きく減少し、その後も徐々に減少した。直径16μm
は、この領域の面積に換算すると200μm2 に相当す
る。よって、面発光レーザの熱抵抗を十分に下げるに
は、Al非酸化領域16Bの面積が200μm2 以上が
好ましいと言える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, in the conventional surface emitting laser 10, the diameter of the Al non-oxidized region 16B is set to 5 to 5.
Samples having various values in the range of 22 μm were prepared. When an experiment was conducted to examine the relationship between the area of the Al non-oxidized region 16B and the thermal resistance of the surface emitting laser, the relationship shown in FIG. 24 was obtained. The thermal resistance of the surface emitting laser 10 is A
The diameter of the non-oxidized region 16B was greatly reduced until it became about 16 μm, and then gradually decreased. 16 μm diameter
Corresponds to 200 μm 2 when converted to the area of this region. Therefore, in order to sufficiently reduce the thermal resistance of the surface emitting laser, it can be said that the area of the Al non-oxidized region 16B is preferably 200 μm 2 or more.

【0013】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 図1は本実施形態例の面発光レーザの構成を示す断面図
である。本実施形態例の面発光レーザ40は、発光波長
が850nmであり、図1に示すように、基板厚さ約5
00μmのn型GaAs基板41上に順次形成された、
n型半導体多層膜からなる下部反射鏡42、Al0.3
0.7 As下部クラッド層43、活性層44、Al0.3
Ga0.7 As上部クラッド層45、p型半導体多層膜か
らなる上部反射鏡46、及びp型GaAsキャップ層4
7からなる積層構造を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a surface emitting laser according to this embodiment. The surface emitting laser 40 of the present embodiment example has an emission wavelength of 850 nm, and as shown in FIG.
Sequentially formed on an n-type GaAs substrate 41 of 00 μm,
Lower reflecting mirror 42 made of n-type semiconductor multilayer film, Al 0.3 G
a 0.7 As lower clad layer 43, active layer 44, Al 0.3
Ga 0.7 As upper cladding layer 45, upper reflecting mirror 46 made of p-type semiconductor multilayer film, and p-type GaAs cap layer 4
7 has a laminated structure.

【0014】下部反射鏡42は、n型Al0.2 Ga0.8
As層とn型Al0.9 Ga0.1 As層との35.5ペア
の半導体多層膜として構成されている。活性層44は、
3層の膜厚7nmのGaAs量子井戸発光層を含むGa
As/Al0.2 Ga0.8 As多重量子井戸構造として構
成されている。上部反射鏡46は、p型Al0.2 Ga
0.8 As層とp型Al0.9 Ga0.1 As層との25ペア
の半導体多層膜として構成されている。
The lower reflecting mirror 42 is made of n-type Al.0.2Ga0.8
As layer and n-type Al0.9Ga0.135.5 pairs with As layer
Is formed as a semiconductor multilayer film. The active layer 44 is
Ga including three layers of 7 nm thick GaAs quantum well emission layers
As / Al0.2Ga0.8As multiple quantum well structure
Is made. The upper reflecting mirror 46 is a p-type Al0.2Ga
0.8As layer and p-type Al0.9Ga0.125 pairs with As layer
Is formed as a semiconductor multilayer film.

【0015】また、この上部反射鏡46の内の活性層4
4に最も近いp型Al0.9Ga0.1As層に代えて、膜厚
が40nmのp型AlAs層、又は、AlリッチのAl
GaAs、例えばp型Al0.98Ga0.02As層を形成
し、この層のAl成分を部分的(選択的)に酸化して、
Al酸化領域48A及びAl非酸化領域48Bから成る
電流狭窄層48が形成される。Al酸化領域48Aは電
気抵抗の高い酸化層狭窄型の電流狭窄領域として機能す
る。一方、Al非酸化領域48Bは、元のp型AlAs
層又はp型Al0.98Ga0.02As層から成る、中央近傍
の300μm2 以上の円形領域に形成され、電流注入領
域として機能する。
Further, the active layer 4 in the upper reflecting mirror 46 is
In place of the p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer closest to 4, a p-type AlAs layer having a film thickness of 40 nm or Al-rich Al
GaAs, for example, p-type Al 0.98 Ga 0.02 As layer is formed, and the Al component of this layer is partially (selectively) oxidized,
The current confinement layer 48 including the Al oxidized region 48A and the Al non-oxidized region 48B is formed. The Al oxide region 48A functions as an oxide layer confinement type current confinement region having a high electric resistance. On the other hand, the Al non-oxidized region 48B is the original p-type AlAs.
Layer or p-type Al 0.98 Ga 0.02 As layer, which is formed in a circular region of 300 μm 2 or more near the center and functions as a current injection region.

【0016】積層構造の内、キャップ層47及び上部反
射鏡46は、選択的にエッチングされて、直径45μm
の円形断面の柱状のメサポスト49に加工されている。
メサポスト49の上面、側面及び両脇の上部クラッド層
45上には、SiNx膜50が成膜されている。
In the laminated structure, the cap layer 47 and the upper reflecting mirror 46 are selectively etched to have a diameter of 45 μm.
Is processed into a mesa post 49 having a circular cross section.
A SiNx film 50 is formed on the upper surface, side surface, and both sides of the mesa post 49 on the upper clad layer 45.

【0017】メサポスト49の上面のSiNx膜50
は、内径が電流注入領域の直径にほぼ等しく、外径が内
径より数μm大きな円環状に除去されて、n−GaAs
キャップ層47を露出させている。そこに、ほぼ同じ円
環状のAuZn電極がp側電極51として形成され、更
にp側電極51に接続したTi/Pt/Au積層金属パ
ッド(図示せず)が、p側電極51の引き出し用電極と
して形成されている。また、n型GaAs基板41の裏
面には、AuGeNi/Au膜がn側電極52として形
成されている。
The SiNx film 50 on the upper surface of the mesa post 49
Has an inner diameter approximately equal to the diameter of the current injection region and an outer diameter removed by an annular shape larger than the inner diameter by several μm.
The cap layer 47 is exposed. A substantially same annular AuZn electrode is formed there as a p-side electrode 51, and a Ti / Pt / Au laminated metal pad (not shown) connected to the p-side electrode 51 is an electrode for drawing out the p-side electrode 51. Is formed as. On the back surface of the n-type GaAs substrate 41, an AuGeNi / Au film is formed as the n-side electrode 52.

【0018】酸化層狭窄型の電流狭窄構造を形成する際
には、n型GaAs基板41上に、順次、下部反射鏡4
2、下部クラッド層43、活性層44、上部クラッド層
45、上部反射鏡46、及びキャップ層47の積層構造
を形成した後、キャップ層47上にプラズマCVD法に
よりSiNX 膜(図示せず)を成膜し、更にその上にフ
ォトレジスト膜(図示せず)を成膜する。次に、直径約
45μmの円形パターンをフォトリソグラフィ技術でフ
ォトレジスト膜に転写し、円形のレジストマスク(図示
せず)を形成し、続いて、このレジストマスクを用い、
CF4 ガスをエッチングガスとする反応性イオンエッチ
ング(RIE)法によりSiNX 膜をエッチングして、
SiNX 膜マスクを形成する。
When forming a current confinement structure of the oxide layer confinement type, the lower reflecting mirror 4 is sequentially formed on the n-type GaAs substrate 41.
2. After forming a laminated structure of the lower clad layer 43, the active layer 44, the upper clad layer 45, the upper reflecting mirror 46, and the cap layer 47, a SiN x film (not shown) is formed on the cap layer 47 by plasma CVD. Is formed, and a photoresist film (not shown) is further formed thereon. Next, a circular pattern having a diameter of about 45 μm is transferred to a photoresist film by a photolithography technique to form a circular resist mask (not shown), and subsequently, using this resist mask,
The SiN x film is etched by a reactive ion etching (RIE) method using CF 4 gas as an etching gas,
A SiN x film mask is formed.

【0019】次いで、レジストマスク及びSiNX 膜マ
スクの2層マスクを用いて、塩素ガスを用いた反応性イ
オンビームエッチング(RIBE)法を用いて、上部ク
ラッド層45に到達するまで、キャップ層47及び上部
反射鏡46をエッチングして、柱状のメサポスト49を
形成する。
Then, using a two-layer mask of a resist mask and a SiN x film mask, a reactive ion beam etching (RIBE) method using chlorine gas is used to reach the upper cladding layer 45 until the cap layer 47 is reached. Then, the upper reflecting mirror 46 is etched to form a column-shaped mesa post 49.

【0020】次に、全体を水蒸気雰囲気中で400℃に
加熱し、約20分放置することで、上部反射鏡46中の
p型AlAs層又はp型Al0.98Ga0.02As層を選択
的に酸化し、円環状のAl酸化領域48Aを有する電流
狭窄層48を形成する。この工程で酸化されなかった中
央部のAl非酸化領域48Bが電流注入経路となる。熱
処理中にこの大きさを制御することにより、しきい値電
流や温度特性を調節する。次に、SiNX 膜マスク及び
レジストマスクの2層マスクをRIE法により完全に除
去した後に、改めて、プラズマCVD法によってSiN
x膜50を全面に成膜する。
Next, the whole is heated to 400 ° C. in a steam atmosphere and left for about 20 minutes to selectively oxidize the p-type AlAs layer or p-type Al 0.98 Ga 0.02 As layer in the upper reflecting mirror 46. Then, the current confinement layer 48 having the annular Al oxide region 48A is formed. The central non-oxidized region 48B which is not oxidized in this step serves as a current injection path. By controlling this magnitude during heat treatment, the threshold current and temperature characteristics are adjusted. Then, after completely removing the two-layer mask of the SiN x film mask and the resist mask by the RIE method, the SiN x film mask is again formed by the plasma CVD method.
The x film 50 is formed on the entire surface.

【0021】本実施形態例では、電流注入領域を大きく
して、電流狭窄領域に対する電流注入領域の割合を大き
くすることにより、実効屈折率差を小さくし、かつAl
酸化領域48Aの体積を小さくして、積層構造の歪みの
発生を抑制している。
In the present embodiment, the effective current difference is made small by increasing the current injection region and increasing the ratio of the current injection region to the current confinement region.
The volume of the oxidized region 48A is reduced to suppress the distortion of the laminated structure.

【0022】実施例1 本実施例は、実施形態例1の具体例であって、電流注入
領域を構成するAl非酸化領域48Bの面積は、300
μm2 である。本実施例の構成を備えた面発光レーザを
作製し、動作電流20mAで動作させたときの発光スペ
クトルは、図2(a)に示すように、854nm付近に
ピーク発光強度を有する単一モード性を示している。ま
た、水平方向の遠視野像は、図2(b)に示すように、
良好な単峰性の狭出射モード性を示している。更には、
実施例1の面発光レーザを温度100℃、動作電流密度
10kA/cm2 の一定条件で動作(通電)させたと
き、光出力は、図3に示すように、動作時間が経過して
も、光出力の低下の割合が緩やかで、高い素子信頼性を
示している。
Example 1 This example is a specific example of Embodiment 1, and the area of the Al non-oxidized region 48B constituting the current injection region is 300.
μm 2 . As shown in FIG. 2A, the emission spectrum when the surface emitting laser having the configuration of this example was produced and operated at an operating current of 20 mA had a single mode property having a peak emission intensity near 854 nm. Is shown. Further, the horizontal far-field image is, as shown in FIG.
It shows a good unimodal narrow emission mode property. Furthermore,
When the surface emitting laser of Example 1 is operated (energized) under a constant condition of a temperature of 100 ° C. and an operating current density of 10 kA / cm 2 , the optical output is as shown in FIG. The rate of decrease in light output is gradual, indicating high element reliability.

【0023】実施形態例2 図4は本実施形態例の面発光レーザの構成を示す断面図
である。本実施形態例の面発光レーザ53は、電流狭窄
層54が上部反射鏡46の活性層44に最も近い層から
2ペア以上活性層44に対して離隔し、かつ定在波の節
が位置する層に設けられていることを除いて、面発光レ
ーザ40と同じ構成を備えている。
Embodiment 2 FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a surface emitting laser according to this embodiment. In the surface emitting laser 53 of the present embodiment example, the current confinement layer 54 is separated from the layer closest to the active layer 44 of the upper reflecting mirror 46 by two or more pairs with respect to the active layer 44, and the node of the standing wave is located. It has the same structure as the surface emitting laser 40 except that it is provided in a layer.

【0024】本実施形態例では、電流注入領域を大きく
して、電流狭窄領域に対する電流注入領域の割合を大き
くすることにより、実効屈折率差を小さくしている。ま
た、Al酸化領域54Aの体積を小さくして、しかも活
性層44から離隔させていることにより、実施形態例1
より更に積層構造の歪みの発生を抑制している。
In the present embodiment, the effective current difference is reduced by increasing the current injection region and increasing the ratio of the current injection region to the current constriction region. In addition, since the volume of the Al oxide region 54A is reduced and is separated from the active layer 44, the first embodiment
Furthermore, the occurrence of strain in the laminated structure is further suppressed.

【0025】実施例2 本実施例は、実施形態例2の具体例であって、電流狭窄
層54が上部反射鏡46の活性層44に最も近い層から
3ペア活性層44に対して離隔し、かつ電流注入領域を
構成するAl非酸化領域54Bの面積は、300μm2
である。
Example 2 This example is a specific example of Example 2, in which the current confinement layer 54 is separated from the layer closest to the active layer 44 of the upper reflecting mirror 46 with respect to the 3-pair active layer 44. The area of the Al non-oxidized region 54B that constitutes the current injection region is 300 μm 2
Is.

【0026】本実施例の構成を備えた面発光レーザを作
製し、動作電流20mAで動作させたとき、発光スペク
トルは、図5(a)に示すように、851nm付近にピ
ーク発光強度を有し、実施例1より更に良好な単一モー
ド性を示している。また、水平方向の遠視野像は、図5
(b)に示すように、実施例1より更に狭出射モードで
良好な単峰性を示している。更には、実施例2の面発光
レーザを温度100℃、動作電流密度10kA/cm2
の一定条件で動作させたとき、光出力は、図6に示すよ
うに、動作時間が経過しても、光出力の低下の割合が実
施例1より更に緩やかで、高い素子信頼性を示してい
る。
When a surface-emitting laser having the structure of this example was produced and operated at an operating current of 20 mA, the emission spectrum has a peak emission intensity near 851 nm as shown in FIG. 5 (a). , Which shows better monomodality than Example 1. In addition, the far-field image in the horizontal direction is shown in FIG.
As shown in (b), better single-peakedness is exhibited in the narrow emission mode than in Example 1. Furthermore, the surface emitting laser of Example 2 was used at a temperature of 100 ° C. and an operating current density of 10 kA / cm 2.
As shown in FIG. 6, when the optical output is operated under the constant condition of, the rate of decrease in the optical output is more gradual than that of the first embodiment and high device reliability is exhibited even after the operating time has passed. There is.

【0027】実施形態例3 図7は本実施形態例の面発光レーザの構成を示す断面図
である。本実施形態例の面発光レーザ55は、電流狭窄
層56の膜厚が25nm以下であることを除いて、面発
光レーザ40と同じ構成を備えている。
Embodiment 3 FIG. 7 is a sectional view showing the structure of a surface emitting laser according to this embodiment. The surface emitting laser 55 of the present embodiment example has the same configuration as the surface emitting laser 40 except that the thickness of the current confinement layer 56 is 25 nm or less.

【0028】本実施形態例では、電流注入領域を大きく
して、電流狭窄領域に対する電流注入領域の割合を大き
くすることにより、実効屈折率差を小さくしている。ま
た、電流狭窄層56の膜厚を薄くして電流狭窄層56の
Al酸化領域56Aの体積を小さくすることにより、実
施形態例1より更に積層構造の歪みの発生を抑制してい
る。
In the present embodiment, the effective current difference is reduced by increasing the current injection region and increasing the ratio of the current injection region to the current confinement region. Further, the current constriction layer 56 is thinned to reduce the volume of the Al oxide region 56A of the current constriction layer 56, thereby further suppressing the occurrence of strain in the laminated structure as compared with the first embodiment.

【0029】実施例3 本実施例は、実施形態例3の具体例であって、電流狭窄
層56の膜厚が20nmであり、かつ電流注入領域を構
成するAl非酸化領域56Bの面積は、300μm2
ある。
Example 3 This example is a specific example of Example 3, in which the thickness of the current confinement layer 56 is 20 nm and the area of the Al non-oxidized region 56B constituting the current injection region is: It is 300 μm 2 .

【0030】本実施例の構成を備えた面発光レーザを作
製し、動作電流20mAで動作させたとき、発光スペク
トルは、図8(a)に示すように、855nm付近にピ
ーク発光強度を有し、実施例1より更に良好な単一モー
ド性を示している。また、水平方向の遠視野像は、図8
(b)に示すように、実施例1及び実施例2より更に狭
出射モードで良好な単峰性を示している。更には、実施
例3の面発光レーザを温度100℃、動作電流密度10
kA/cm2 の一定条件で動作させたとき、光出力は、
図9に示すように、動作時間が経過しても、光出力の低
下の割合が実施例1及び実施例2より更に緩やかで、高
い素子信頼性を示している。
When a surface emitting laser having the structure of this example was produced and operated at an operating current of 20 mA, the emission spectrum has a peak emission intensity near 855 nm as shown in FIG. 8 (a). , Which shows better monomodality than Example 1. The far-field image in the horizontal direction is shown in FIG.
As shown in (b), better monomodality is exhibited in the narrow emission mode than in the first and second embodiments. Furthermore, the surface emitting laser of Example 3 was used at a temperature of 100 ° C. and an operating current density of 10
When operated under a constant condition of kA / cm 2 , the optical output is
As shown in FIG. 9, even after the operation time has elapsed, the rate of decrease in the light output is more gradual than that of the first and second embodiments, and high element reliability is exhibited.

【0031】実施形態例4 図10は本実施形態例の面発光レーザの構成を示す断面
図である。本実施形態例の面発光レーザ57は、Al酸
化領域58Aの膜厚がAl非酸化領域58Bに向かって
縮小していること、つまりAl酸化領域58Aの断面が
Al非酸化領域58Bに向かってテーパ状になっている
ことを除いて、面発光レーザ40と同じ構成を備えてい
る。
Embodiment 4 FIG. 10 is a sectional view showing the structure of a surface emitting laser according to this embodiment. In the surface emitting laser 57 of the present embodiment, the thickness of the Al oxide region 58A is reduced toward the Al non-oxidized region 58B, that is, the cross section of the Al oxidized region 58A is tapered toward the Al non-oxidized region 58B. It has the same structure as the surface emitting laser 40 except that it has a shape.

【0032】本実施形態例では、電流注入領域を大きく
して、電流狭窄領域に対する電流注入領域の割合を大き
くすることにより、実効屈折率差を小さくしている。ま
た、Al酸化領域58Aの断面をテーパ状に膜厚を薄く
してAl酸化領域58Aの体積を小さくすることによ
り、実施形態例1より更に実効屈折率差を小さく、かつ
積層構造の歪みの発生を抑制している。
In this embodiment, the effective current difference is made small by enlarging the current injection region and increasing the ratio of the current injection region to the current constriction region. In addition, the cross-section of the Al oxide region 58A is tapered to reduce the volume of the Al oxide region 58A, so that the effective refractive index difference is further smaller than that of the first embodiment, and distortion of the laminated structure occurs. Is suppressed.

【0033】実施例4 本実施例は、実施形態例4の具体例であって、電流狭窄
領域を構成するAl酸化領域58Aの膜厚はメサポスト
49外壁で25nmであって、電流注入領域を構成する
Al非酸化領域58Bに向かって縮小し、かつAl非酸
化領域58Bの面積は、300μm2 である。
Example 4 This example is a specific example of Example 4, and the film thickness of the Al oxide region 58A constituting the current confinement region is 25 nm on the outer wall of the mesa post 49 and constitutes the current injection region. And the area of the Al non-oxidized region 58B is 300 μm 2 .

【0034】本実施例の構成を備えた面発光レーザを作
製し、動作電流20mAで動作させたとき、発光スペク
トルは、図11(a)に示すように、853nm付近に
ピーク発光強度を有し、実施例1より更に良好な単一モ
ード性を示している。また、水平方向の遠視野像は、図
11(b)に示すように、実施例3と同様に狭出射モー
ドで良好な単峰性を示している。更には、実施例4の面
発光レーザを温度100℃、動作電流密度10kA/c
2 の一定条件で動作させたとき、光出力は、図12に
示すように、動作時間が経過しても、光出力の低下の割
合が実施例1より多少大きいものの、依然高い素子信頼
性を示している。
When a surface-emitting laser having the structure of this example was manufactured and operated at an operating current of 20 mA, the emission spectrum has a peak emission intensity near 853 nm as shown in FIG. 11 (a). , Which shows better monomodality than Example 1. Further, the far-field image in the horizontal direction, as shown in FIG. 11B, shows good unimodal characteristics in the narrow emission mode as in the third embodiment. Furthermore, the surface emitting laser of Example 4 was used at a temperature of 100 ° C. and an operating current density of 10 kA / c.
When operated under a constant condition of m 2 , as shown in FIG. 12, the optical output shows a higher rate of decrease in the optical output even after the operating time has passed, but the device reliability is still high. Is shown.

【0035】比較例 実施例1〜4の面発光レーザとの比較を行うために、従
来の面発光レーザの一例として、比較例の面発光レーザ
を試作し、各実施例と同様の測定を行った。図13は、
本比較例の面発光レーザの構成を示す断面図である。本
比較例の面発光レーザ59は、実施形態例1の面発光レ
ーザ40のAl非酸化領域48Bと同様に電流注入領域
を構成する、Al非酸化領域60Bの面積が150μm
2 であることを除いて、つまり電流狭窄領域を構成する
Al酸化領域60Aの領域が面発光レーザ40に比べて
広いことを除いて、面発光レーザ40と同じ構成を備え
ている。
Comparative Example For comparison with the surface emitting lasers of Examples 1 to 4, a surface emitting laser of a comparative example was prototyped as an example of a conventional surface emitting laser, and the same measurement as each example was performed. It was Figure 13
It is sectional drawing which shows the structure of the surface emitting laser of this comparative example. In the surface emitting laser 59 of the present comparative example, the area of the Al non-oxidized region 60B, which constitutes the current injection region similarly to the Al non-oxidized region 48B of the surface emitting laser 40 of the first embodiment, is 150 μm.
The surface emitting laser 40 has the same configuration as that of the surface emitting laser 40 except that it is 2, that is, the Al oxide region 60A forming the current constriction region is wider than the surface emitting laser 40.

【0036】まず、本比較例の面発光レーザ59を、動
作電流20mAで動作させたとき、発光スペクトルは、
発光強度が図14(a)に示すように、波長850nm
の±5nmの範囲で分散し、単一モードではなくマルチ
モードになっている。また、水平方向の遠視野像は、図
14(b)に示すように、単峰性でなく双峰性で拡がっ
ている。更には、本比較例の面発光レーザ59を温度1
00℃、動作電流密度10kA/cm2 の一定条件で動
作させたとき、光出力が、図15に示すように、動作経
過時間と共に急速に低下する。
First, when the surface emitting laser 59 of this comparative example is operated at an operating current of 20 mA, the emission spectrum is
As shown in FIG. 14A, the emission intensity has a wavelength of 850 nm.
Is dispersed in the range of ± 5 nm, and it is not a single mode but a multimode. In addition, the far-field image in the horizontal direction is not bimodal but bimodal as shown in FIG. Further, the surface emitting laser 59 of this comparative example is set to a temperature of 1
When operated under a constant condition of 00 ° C. and operating current density of 10 kA / cm 2 , the light output rapidly decreases with the elapsed operation time, as shown in FIG.

【0037】このように、実施例1〜4の面発光レーザ
は、何れも本比較例の面発光レーザ59と比較して、発
光スペクトルの単一モード性、遠視野像の単峰性、及び
素子の信頼性が大きく改善されていることが理解でき
る。
As described above, the surface emitting lasers of Examples 1 to 4 are all different from the surface emitting laser 59 of this comparative example in that the emission spectrum has a single mode, the far-field pattern has a single peak, and It can be seen that the reliability of the device is greatly improved.

【0038】実施形態例5 図16に、本発明の第5の実施形態例に係る面発光レー
ザの概略構成を示す。面発光レーザ33は、全体として
円柱状のメサポスト構造に形成され、n型GaAs(n
−GaAs)基板21と、このn−GaAs基板21上
に成長形成されたレーザ積層構造とを有する。
Embodiment 5 FIG. 16 shows a schematic structure of a surface emitting laser according to a fifth embodiment of the present invention. The surface emitting laser 33 is formed in a cylindrical mesa post structure as a whole, and is made of n-type GaAs (n
-GaAs) substrate 21 and a laser laminated structure grown and formed on this n-GaAs substrate 21.

【0039】レーザ積層構造は、基板側から順次に、n
型半導体多層膜層から成る下部反射鏡22、AlGaA
s下部クラッド層23、GaAs多重量子井戸(MQ
W)活性層24、AlGaAs上部クラッド層25、A
l酸化領域及びAl非酸化領域から成るp−AlGaA
s電流狭窄層26をその一部に含むp型半導体多層膜か
ら成る上部反射鏡27、及び、p−GaAsキャップ層
28から構成される。
The laser laminated structure has n layers sequentially from the substrate side.
-Type semiconductor multilayer film lower reflector 22, AlGaA
s lower clad layer 23, GaAs multiple quantum well (MQ
W) Active layer 24, AlGaAs upper cladding layer 25, A
p-AlGaA composed of an oxidized region and an Al non-oxidized region
The upper reflection mirror 27 is composed of a p-type semiconductor multilayer film including the s-current constriction layer 26 as a part thereof, and the p-GaAs cap layer 28.

【0040】レーザ素子は、更に、このレーザ積層構造
の上に形成されたp側電極29、及び、n−GaAs基
板21の底面に形成されたn側電極30を有する。p側
電極29には、レーザ光を通過させる円形の開口31が
設けられ、p型電極29は全体として円環形状を有す
る。
The laser element further has a p-side electrode 29 formed on the laser laminated structure and an n-side electrode 30 formed on the bottom surface of the n-GaAs substrate 21. The p-side electrode 29 is provided with a circular opening 31 through which the laser light passes, and the p-type electrode 29 has an annular shape as a whole.

【0041】下部反射鏡22は、n−Al0.2Ga0.8
s層及びn−Al0.9Ga0.1As層(n−Al0.2Ga
0.8As/n−Al0.9Ga0.1As層)から成るペア層
が35.5(ペア)形成された積層構造を有する。ま
た、上部反射鏡27は、p−Al 0.2Ga0.8As/p−
Al0.9Ga0.1As層から成るペア層が25(ペア)形
成された積層構造を有する。電流狭窄層26は、この上
部反射鏡27の内のp−Al0.9Ga0.1As層の内の1
層に代えて、AlAs層、又は、Alリッチ層を成すp
−Al0.98Ga0.02As層を形成し、この層のAl成分
を部分的(選択的)に酸化して形成される。
The lower reflecting mirror 22 is made of n-Al.0.2Ga0.8A
s layer and n-Al0.9Ga0.1As layer (n-Al0.2Ga
0.8As / n-Al0.9Ga0.1Pair layer consisting of As layer)
Of 35.5 (pair) are formed. Well
The upper reflecting mirror 27 is made of p-Al. 0.2Ga0.8As / p-
Al0.9Ga0.125 (pair) type pair layer consisting of As layer
It has a laminated structure formed. The current constriction layer 26 is formed on this
P-Al in the partial reflection mirror 270.9Ga0.11 of As layer
In place of the layer, p that forms an AlAs layer or an Al-rich layer
-Al0.98Ga0.02An As layer is formed, and the Al component of this layer
Is partially (selectively) oxidized to be formed.

【0042】MQW活性層は、厚みが7nmのGaAs
量子井戸発光層、及び、厚みが10nmのAl0.2Ga
0.8Asバリア層の対を含む多重量子井戸構造を有し、
量子井戸発光層内で生ずる電子及び正孔の再結合によっ
てレーザ光を発生させる。
The MQW active layer is made of GaAs with a thickness of 7 nm.
Quantum well light emitting layer and Al 0.2 Ga having a thickness of 10 nm
A multiple quantum well structure including a pair of 0.8 As barrier layers,
Laser light is generated by recombination of electrons and holes generated in the quantum well light emitting layer.

【0043】本実施形態例では、選択的に酸化するAl
リッチ層として、活性層側から十分に離隔した位置、特
に、反射鏡の半導体積層が2ペア以上挿入された位置を
選択する。この位置にp−Al0.98Ga0.02As層を形
成し、そのAl成分を部分的乃至は選択的に酸化して、
Al酸化領域26A及びAl非酸化領域26Bから成る
電流狭窄層26を形成する。電流狭窄層26の中央部で
ある円形のAl非酸化領域26Bが、p側電極29から
の電流(正孔)を通過させる電流通路として機能する。
ここで、Al非酸化領域26Bの面積を200μm2
上とする。
In this embodiment, Al which is selectively oxidized
As the rich layer, a position sufficiently separated from the active layer side, particularly, a position where two or more pairs of semiconductor layers of the reflecting mirror are inserted is selected. A p-Al 0.98 Ga 0.02 As layer is formed at this position, and the Al component is partially or selectively oxidized,
The current confinement layer 26 including the Al oxidized region 26A and the Al non-oxidized region 26B is formed. The circular Al non-oxidized region 26B, which is the central portion of the current confinement layer 26, functions as a current path for passing a current (hole) from the p-side electrode 29.
Here, the area of the Al non-oxidized region 26B is set to 200 μm 2 or more.

【0044】本実施形態例では、上記のように、MQW
活性層24から十分な距離を離して電流狭窄層26を配
置し、かつ、Al非酸化領域の面積を200μm2と十
分に大きくした構成により、電流狭窄層26形成の際の
熱処理によって活性層24に発生する応力の低減が可能
となる。これによって、面発光レーザに従来発生した、
連続発振中の出力低下が抑制される。また、電流狭窄層
26からMQW活性層24までの間の電流通過面積が大
きくなり、素子電気抵抗が下がるので、動作電圧の低減
が可能となる。更に、この電気抵抗の低減のため発熱量
が小さくなり、温度特性が向上する。
In this embodiment, as described above, the MQW
The current confinement layer 26 is disposed at a sufficient distance from the active layer 24, and the Al non-oxidized region has a sufficiently large area of 200 μm 2 , so that the active layer 24 is heat-treated when the current confinement layer 26 is formed. It is possible to reduce the stress generated in the. As a result, conventional surface emitting lasers
The output drop during continuous oscillation is suppressed. Further, the current passage area between the current confinement layer 26 and the MQW active layer 24 becomes large and the element electric resistance decreases, so that the operating voltage can be reduced. Further, since the electric resistance is reduced, the amount of heat generated is reduced, and the temperature characteristics are improved.

【0045】また、屈折率が大きな電流狭窄層26を活
性層24から遠ざけ、かつ、電流通路を成すAl非酸化
領域26Bを所定値以上の面積としたことにより、光の
閉じ込め効果を弱めるので、レーザの発光スペクトルの
制御や横モード発振の制御が可能になる。発光スペクト
ルを制御することにより、光の伝送特性が向上する。更
には、Al酸化領域26Aが活性層24から離隔するこ
とにより、活性層24近傍の結晶欠陥が少なくなり、非
発光再結合中心が低減するので、電気−光交換効率の向
上が可能となる。
Further, the current confinement layer 26 having a large refractive index is kept away from the active layer 24, and the Al non-oxidized region 26B forming the current path has an area of a predetermined value or more, so that the light confinement effect is weakened. It is possible to control the emission spectrum of the laser and control the transverse mode oscillation. By controlling the emission spectrum, the light transmission characteristics are improved. Furthermore, since the Al oxide region 26A is separated from the active layer 24, the crystal defects in the vicinity of the active layer 24 are reduced and the non-radiative recombination centers are reduced, so that the electric-optical exchange efficiency can be improved.

【0046】次に、上記実施形態例に係る面発光レーザ
33の作製方法について図16を参照して説明する。ま
ず、有機金属気相成長法(Metal Organic Chemical Vap
or Deposition:MOCVD法)により、n−GaAs
基板21上に下部半導体多層反射鏡22となるn型のA
0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1Asペア膜を35.
5ペア成長する。
Next, a method of manufacturing the surface emitting laser 33 according to the above embodiment will be described with reference to FIG. First, Metal Organic Chemical Vapor Deposition
or Deposition: MOCVD method), n-GaAs
On the substrate 21, an n-type A that will become the lower semiconductor multilayer reflecting mirror 22 is formed.
1 0.2 Ga 0.8 As / Al 0.9 Ga 0.1 As pair film was used for 35.
Grow 5 pairs.

【0047】引き続き、Al0.3Ga0.7As下部クラッ
ド層23を堆積し、更に、7nm厚のGaAs量子井戸
発光層3層を含む、GaAs/Al0.2Ga0.8As多重
量子井戸活性層24、及び、Al0.3Ga0.7As上部ク
ラッド層25を同様にMOCVD法によって成長する。
更に、MOCVD法によって、上部半導体多層反射鏡2
7として、p型のAl0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1
Asペア膜を25ペア成長し、最上部のp−Al0.2
0.8As層上には、p−GaAsキャップ層28を成
長する。
Subsequently, an Al 0.3 Ga 0.7 As lower clad layer 23 is deposited, and further, a GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well active layer 24 including three GaAs quantum well light emitting layers with a thickness of 7 nm, and an Al The 0.3 Ga 0.7 As upper cladding layer 25 is similarly grown by the MOCVD method.
Further, the upper semiconductor multilayer reflecting mirror 2 is formed by MOCVD.
7, p-type Al 0.2 Ga 0.8 As / Al 0.9 Ga 0.1
25 pairs of As pair films were grown, and p-Al 0.2 G at the top was grown.
A p-GaAs cap layer 28 is grown on the a 0.8 As layer.

【0048】電流狭窄層26として、p型半導体多層膜
反射鏡27内で、活性層24から2ペア以上離れた位置
で、特に発振したレーザ光の定在波の節の位置に、Al
0.9Ga0.1As層に代えてAlAs層又はAl0.98Ga
0.02As層を成長する。この層を後述するようなデバイ
ス作製プロセスにおいて酸化することにより、電流狭窄
構造が得られる。この酸化の際に、Al非酸化領域の面
積を200μm2とする。
As the current confinement layer 26, in the p-type semiconductor multilayer film reflection mirror 27, at a position separated by 2 pairs or more from the active layer 24, particularly at a node of the standing wave of the oscillated laser light, Al is formed.
AlAs layer or Al 0.98 Ga instead of 0.9 Ga 0.1 As layer
Grow 0.02 As layer. A current confinement structure is obtained by oxidizing this layer in a device manufacturing process described later. At the time of this oxidation, the area of the Al non-oxidized region is set to 200 μm 2 .

【0049】次に、積層構造の最上部を成すp−GaA
sキャップ層28の表面に、プラズマCVD法を利用し
てSiNx膜を成膜し、直径45μmの円形パターンを
通常のフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ技術
で転写する。この円形パターンを用いて、CF4ガスを
用いた反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etchin
g:RIE)でSiNx膜をエッチングし、円形のSiNx
膜パターンを形成する。フォトレジストパターン及びS
iNx膜パターンをマスクとして、塩素ガスを用いた反
応性イオンビームエッチング(Reactive Ion Beam Etch
ing:RIBE)を用いて、積層構造を下部半導体多層膜
反射鏡に到達するまでエッチングし、円柱状のメサポス
ト構造を形成する。
Next, p-GaA forming the uppermost part of the laminated structure is formed.
A SiN x film is formed on the surface of the s cap layer 28 using a plasma CVD method, and a circular pattern having a diameter of 45 μm is transferred by a photolithography technique using a normal photoresist. Using this circular pattern, reactive ion etching (Reactive Ion Etchin) using CF 4 gas is performed.
g: the the SiN x film was etched by RIE), a circular SiN x
Form a film pattern. Photoresist pattern and S
Reactive ion beam etching (Reactive Ion Beam Etch) using chlorine gas with the iN x film pattern as a mask
ing: RIBE), the laminated structure is etched until it reaches the lower semiconductor multilayer film reflecting mirror to form a cylindrical mesa post structure.

【0050】全体を水蒸気雰囲気中で400℃に加熱
し、約20分放置することで、上部半導体多層膜反射鏡
27中のAlAs酸化層又はAlリッチのAlGaAs
層を選択的に酸化し、円環状のAl酸化領域26Aを有
する電流狭窄層26を形成する。この工程で酸化されな
かった中央部のAl非酸化領域26Bが電流注入経路と
なり、熱処理中にこの大きさを制御することにより、し
きい値電流や温度特性を調節する。RIEによりフォト
レジストパターンおよびSiNx膜パターンを除去した
後に、プラズマCVD法によって別のSiNx薄膜を全
体に形成し、メサ上部の別のSiNx薄膜を円環状に除
去する。円環の内径を、Al非酸化領域26Bを成す電
流注入領域の径と同程度の大きさに、またその外径を内
径プラス数μmとする。円環状に除去したSiNx膜の
跡にAuZnから成るp側電極29を形成する。また、
基板の底面にはAuGeNi/Auから成る積層構造の
n側電極30を形成する。さらに、双方の電極の引き出
し用に、Ti/Pt/Auパッドを形成して、本実施形
態例に係る面発光レーザ33が完成する。
The whole is heated to 400 ° C. in a water vapor atmosphere and left for about 20 minutes, whereby the AlAs oxide layer in the upper semiconductor multilayer film reflecting mirror 27 or Al-rich AlGaAs.
The layer is selectively oxidized to form a current confinement layer 26 having an annular Al oxide region 26A. The central non-oxidized region 26B that is not oxidized in this step serves as a current injection path, and the threshold current and temperature characteristics are adjusted by controlling this size during heat treatment. After removing the photoresist pattern and the SiN x film pattern by RIE, another SiN x thin film is entirely formed by plasma CVD, and the other SiN x thin film on the mesa is removed in an annular shape. The inner diameter of the circular ring is set to be about the same as the diameter of the current injection region forming the Al non-oxidized region 26B, and the outer diameter thereof is set to the inner diameter plus several μm. A p-side electrode 29 made of AuZn is formed on the trace of the removed SiN x film in a ring shape. Also,
An n-side electrode 30 made of AuGeNi / Au and having a laminated structure is formed on the bottom surface of the substrate. Further, Ti / Pt / Au pads are formed for leading out both electrodes, and the surface emitting laser 33 according to the present embodiment is completed.

【0051】実施形態例6 図17は、本発明の第6の実施形態例に係る面発光レー
ザの構成を示す。面発光レーザ34は、図16を参照し
て説明した、実施形態例5の面発光レーザ33のAlA
s層又はAl0.98Ga0.02As層の膜厚を25nm以
下、例えば20nmに成長する。その他の構造は、実施
形態例5の面発光レーザ33と同様である。このよう
に、電流狭窄層26の膜厚を小さく抑えることにより、
電流狭窄層26の形成のための熱処理に際して、活性層
24に与える圧縮歪みがより小さく抑えられる。活性層
の歪みをより小さく抑えることにより、レーザ発振中に
レーザ出力が低下する出力特性をよりよく改善できる。
Embodiment 6 FIG. 17 shows the structure of a surface emitting laser according to a sixth embodiment of the present invention. The surface emitting laser 34 is the AlA of the surface emitting laser 33 of the fifth embodiment described with reference to FIG.
The film thickness of the s layer or the Al 0.98 Ga 0.02 As layer is grown to 25 nm or less, for example, 20 nm. Other structures are similar to those of the surface emitting laser 33 of the fifth embodiment. In this way, by reducing the film thickness of the current constriction layer 26,
During the heat treatment for forming the current confinement layer 26, the compressive strain applied to the active layer 24 can be further suppressed. By suppressing the strain of the active layer to be smaller, it is possible to further improve the output characteristics in which the laser output decreases during laser oscillation.

【0052】実施形態例7 図18は、本発明の第7の実施形態例に係る面発光レー
ザの構成を示す。面発光レーザ35は、実施形態例5の
面発光レーザ33、及び実施形態例6の面発光レーザ3
4における平坦な膜厚の電流狭窄層26に代えて、Al
酸化領域26Aの外縁部から非酸化領域26Bに向かっ
て、Al酸化領域26Aの膜厚が小さくなる膜厚縮小構
造を採用する。電流狭窄層26にこのような膜厚縮小構
造を採用することにより、実施形態例6の面発光レーザ
34よりも更に良好なレーザ出力特性が得られる。この
ような膜厚縮小構造は、MOCVD法において、Al酸
化領域26Aの膜厚方向の中心部から表面に向かってA
lの含有量が減少するAl組成傾斜層とすることで得ら
れる。
Embodiment 7 FIG. 18 shows the structure of a surface emitting laser according to a seventh embodiment of the present invention. The surface emitting laser 35 is the surface emitting laser 33 of the fifth embodiment and the surface emitting laser 3 of the sixth embodiment.
In place of the flattened current confinement layer 26 in FIG.
A film thickness reduction structure in which the film thickness of the Al oxide region 26A becomes smaller from the outer edge of the oxidized region 26A toward the non-oxidized region 26B is adopted. By adopting such a film thickness reducing structure for the current confinement layer 26, more favorable laser output characteristics can be obtained than the surface emitting laser 34 of the sixth embodiment. In the MOCVD method, such a film thickness reduction structure has a structure in which A is formed from the central portion in the film thickness direction of the Al oxide region 26A toward the surface.
It is obtained by using an Al composition gradient layer in which the content of 1 is reduced.

【0053】実施例5 従来の面発光レーザ、第5の実施形態例、第6の実施形
態例及び第7の実施形態例に係る面発光レーザのサンプ
ルを試作し、その特性を測定した。電流狭窄層の膜厚と
しては、従来例及び第5の実施形態例では、40nmを
採用し、第6の実施形態例では、20nmを採用し、第
7の実施形態例では、Al非酸化領域の外縁部で30n
mを採用した。いずれの場合にも、電流狭窄層と上部ク
ラッド層との間に挿入される、上部反射鏡の半導体積層
のペア数を3ペア以上とした。Al非酸化領域の面積
は、全て200μm2とした。
Example 5 Samples of conventional surface emitting lasers, surface emitting lasers according to the fifth embodiment, the sixth embodiment and the seventh embodiment were prototyped and their characteristics were measured. As the film thickness of the current confinement layer, 40 nm is adopted in the conventional example and the fifth embodiment, 20 nm is adopted in the sixth embodiment, and the Al non-oxidized region is adopted in the seventh embodiment. 30n at the outer edge of
adopted m. In either case, the number of pairs of semiconductor layers of the upper reflecting mirror, which are inserted between the current confinement layer and the upper cladding layer, was set to 3 or more. The areas of the Al non-oxidized regions were all 200 μm 2 .

【0054】特性測定では、温度100℃で、動作電流
を20mAと一定に保った条件下で、各レーザ素子に通
電して、レーザ発光をさせ、そのレーザ出力の時間経過
を測定した。
In the characteristic measurement, under the condition that the operating current was kept constant at 20 mA at a temperature of 100 ° C., each laser element was energized to emit laser light, and the time course of the laser output was measured.

【0055】図19〜図22はそれぞれ、従来の面発光
レーザ、第5の実施形態例、第6の実施形態例、及び、
第7の実施形態例に係る面発光レーザのサンプルについ
て測定された出力特性を示す。従来の面発光レーザでは
4000時間程度で、レーザ出力が殆どゼロにまで低下
する旨、本発明に係る面発光レーザの特性が従来に比し
て大きく改善された旨、及び、第5実施形態例よりも第
6実施形態例、第6実施形態例よりも第7実施形態例が
より良好な特性を有する旨がこれらの図から理解でき
る。これらの図によると、本発明の面発光レーザでは、
たとえば室温で10万時間以上の連続動作が可能とな
る。
19 to 22 are conventional surface-emitting lasers, fifth embodiment example, sixth embodiment example, and FIG.
The output characteristic measured about the sample of the surface emitting laser which concerns on the example of 7th Embodiment is shown. In the conventional surface emitting laser, the laser output is reduced to almost zero in about 4000 hours, the characteristics of the surface emitting laser according to the present invention are greatly improved as compared with the conventional one, and the fifth embodiment. It can be understood from these drawings that the sixth embodiment has better characteristics than the sixth embodiment and the seventh embodiment has better characteristics than the sixth embodiment. According to these figures, in the surface emitting laser of the present invention,
For example, continuous operation at room temperature for 100,000 hours or more is possible.

【0056】実施形態例8 図25は、本発明を比較的長い発振波長を有する面発光
レーザに適用した、本発明の一実施形態例に係る面発光
レーザの構成を示す。面発光レーザ36では、図1を参
照して説明した、実施形態例1の面発光レーザ40の3
層の膜厚7nmのGaAs量子井戸発光層を含むGaA
s/Al0.2 Ga0.8 As多重量子井戸構造に代えて、
3層の膜厚7nmのGaInNAs(Sb)量子井戸発
光層を含むGaInNAs(Sb)/Ga(N)As多
重量子井戸構造が形成されている。また、Al0.3Ga
0.7As下部クラッド層43に代えて、GaAs下部ク
ラッド層43が、Al0.3Ga0.7As上部クラッド層4
5に代えて、GaAs上部クラッド層45がそれぞれ形
成されている。
Embodiment 8 FIG. 25 shows a structure of a surface emitting laser according to an embodiment of the present invention in which the present invention is applied to a surface emitting laser having a relatively long oscillation wavelength. In the surface emitting laser 36, 3 of the surface emitting lasers 40 of the first embodiment described with reference to FIG.
GaA including a GaAs quantum well light emitting layer having a layer thickness of 7 nm
Instead of the s / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well structure,
A GaInNAs (Sb) / Ga (N) As multiple quantum well structure including three layers of GaInNAs (Sb) quantum well light emitting layers with a film thickness of 7 nm is formed. Also, Al 0.3 Ga
Instead of the 0.7 As lower clad layer 43, the GaAs lower clad layer 43 is replaced by Al 0.3 Ga 0.7 As upper clad layer 4
Instead of 5, the GaAs upper clad layer 45 is formed.

【0057】更に、実施形態例1の面発光レーザ40の
下部反射鏡42及び上部反射鏡46を構成するペア層の
一方であるn型(p型)Al0.2Ga0.8As層に代え
て、n型(p型)GaAs層が形成されている。上部反
射鏡46は、実施形態例1の面発光レーザ40の上部反
射鏡46より1ペア多い、26ペアの多層膜から成り、
かつ上部反射鏡46の最上部のp−GaAs層がp型ド
ーパントを高濃度にドープしたp−GaAs高濃度ドー
プ層38として形成される。実施形態例1の面発光レー
ザ40のp−GaAsキャップ層47は形成されない。
その他の構成は、実施形態例1と同様である。
Further, instead of the n-type (p-type) Al 0.2 Ga 0.8 As layer, which is one of the pair layers forming the lower reflecting mirror 42 and the upper reflecting mirror 46 of the surface emitting laser 40 of the first embodiment, n is used. Type (p-type) GaAs layer is formed. The upper reflecting mirror 46 is composed of 26 pairs of multilayer films, which is one pair more than the upper reflecting mirror 46 of the surface emitting laser 40 of the first embodiment.
In addition, the uppermost p-GaAs layer of the upper reflecting mirror 46 is formed as a p-GaAs heavily doped layer 38 that is heavily doped with a p-type dopant. The p-GaAs cap layer 47 of the surface emitting laser 40 of the first embodiment is not formed.
Other configurations are similar to those of the first embodiment.

【0058】本実施形態例に係る面発光レーザ36は、
このような構成により、比較的長い発振波長を有しつ
つ、実施形態例1に係る面発光レーザ40と同様の効果
を得ることができる。
The surface emitting laser 36 according to the present embodiment is
With such a configuration, it is possible to obtain the same effect as that of the surface emitting laser 40 according to the first embodiment while having a relatively long oscillation wavelength.

【0059】実施形態例9 本実施形態例は、実施形態例8の面発光レーザ36に、
実施形態例2の面発光レーザ53の電流狭窄層の構成を
適用した実施形態例である。即ち、本実施形態例の面発
光レーザ(図示なし)は、実施形態例8の面発光レーザ
36で、電流狭窄層48が上部反射鏡46の活性層44
に最も近い層から2ペア以上活性層44に対して離隔
し、かつ定在波の節が位置する層に設けられていること
を除いて、面発光レーザ36と同様の構成を備えてい
る。本実施形態例に係る面発光レーザは、このような構
成により、比較的長い発振波長を有しつつ、実施形態例
2に係る面発光レーザ53と同様の効果を得ることがで
きる。
Embodiment 9 This embodiment is a modification of the surface emitting laser 36 of Embodiment 8.
9 is an example of an embodiment to which the configuration of the current confinement layer of the surface emitting laser 53 of the second embodiment is applied. That is, the surface emitting laser (not shown) of the present embodiment is the surface emitting laser 36 of the eighth embodiment, in which the current confinement layer 48 is the active layer 44 of the upper reflecting mirror 46.
The surface emitting laser 36 has the same structure as that of the surface emitting laser 36 except that it is provided in a layer that is separated from the layer closest to the active layer 44 by two pairs or more and the node of the standing wave is located. With such a configuration, the surface emitting laser according to the present exemplary embodiment can obtain the same effect as the surface emitting laser 53 according to the second exemplary embodiment while having a relatively long oscillation wavelength.

【0060】実施形態例10 本実施形態例は、実施形態例8の面発光レーザ36に、
実施形態例3の面発光レーザ55の電流狭窄層の構成を
適用した実施形態例である。即ち、本実施形態例の面発
光レーザ(図示なし)は、実施形態例8の面発光レーザ
36で、電流狭窄層48の膜厚が25nm以下であるこ
とを除いて、面発光レーザ36と同様の構成を備えてい
る。本実施形態例に係る面発光レーザは、このような構
成により、比較的長い発振波長を有しつつ、実施形態例
3に係る面発光レーザ55と同様の効果を得ることがで
きる。
Embodiment 10 This embodiment is based on the surface emitting laser 36 of Embodiment 8.
10 is an example of an embodiment to which the configuration of the current constriction layer of the surface emitting laser 55 of the third embodiment is applied. That is, the surface emitting laser (not shown) of the present embodiment is the same as the surface emitting laser 36 of the eighth embodiment except that the thickness of the current confinement layer 48 is 25 nm or less. It has the configuration of. With such a configuration, the surface emitting laser according to the present exemplary embodiment can obtain the same effect as the surface emitting laser 55 according to the third exemplary embodiment while having a relatively long oscillation wavelength.

【0061】実施形態例11 本実施形態例は、実施形態例8の面発光レーザ36に、
実施形態例4の面発光レーザ57の電流狭窄層の構成を
適用した実施形態例である。即ち、本実施形態例の面発
光レーザ(図示なし)は、実施形態例8の面発光レーザ
36で、Al酸化領域48Aの膜厚がAl非酸化領域4
8Bに向かって縮小していること、つまりAl酸化領域
48Aの断面がAl非酸化領域48Bに向かってテーパ
状になっていることを除いて、面発光レーザ36と同様
の構成を備えている。本実施形態例に係る面発光レーザ
は、このような構成により、比較的長い発振波長を有し
つつ、実施形態例4に係る面発光レーザ57と同様の効
果を得ることができる。
Embodiment 11 This embodiment is the same as the surface emitting laser 36 of Embodiment 8.
10 is an example of an embodiment to which the configuration of the current constriction layer of the surface emitting laser 57 of the fourth embodiment is applied. That is, the surface emitting laser (not shown) of the present embodiment is the surface emitting laser 36 of the eighth embodiment in which the thickness of the Al oxidized region 48A is the Al non-oxidized region 4.
The surface emitting laser 36 has the same structure as that of the surface emitting laser 36 except that the surface is reduced toward 8B, that is, the cross section of the Al oxidized region 48A is tapered toward the Al non-oxidized region 48B. With such a configuration, the surface emitting laser according to the present exemplary embodiment can obtain the same effect as that of the surface emitting laser 57 according to the fourth exemplary embodiment while having a relatively long oscillation wavelength.

【0062】実施例6 実施形態例8〜11の面発光レーザについて、それぞれ
実施形態例1〜4と同様の条件でサンプルを作成し、実
施形態例1〜4と同様の測定を行った。その結果、所定
の波長において、それぞれ実施形態例1〜4と同様に、
良好な発振スペクトルの単一モード性、水平方向の遠視
野像の単峰性、及び通電試験における光出力−時間特性
(素子信頼性)を得ることができた。
Example 6 With respect to the surface emitting lasers of Embodiments 8 to 11, samples were prepared under the same conditions as those of Embodiments 1 to 4, and the same measurements as those of Embodiments 1 to 4 were performed. As a result, at a predetermined wavelength, as in Embodiments 1 to 4, respectively,
It was possible to obtain good single-mode characteristics of the oscillation spectrum, unimodal characteristics of the far-field image in the horizontal direction, and optical output-time characteristics (element reliability) in the energization test.

【0063】実施形態例12 図26は、本発明を比較的長い発振波長を有する面発光
レーザに適用した、本発明の一実施形態例に係る面発光
レーザの構成を示す。面発光レーザ38では、図16を
参照して説明した、実施形態例5の面発光レーザ33の
厚みが7nmのGaAs量子井戸発光層、及び、厚みが
10nmのAl0.2Ga0.8Asバリア層の対を含む多重
量子井戸構造に代えて、3層の厚みが7nmのGaIn
NAs(Sb)量子井戸発光層、及び、Ga(N)As
バリア層の対を含む多重量子井戸構造が形成されてい
る。また、AlGaAs下部クラッド層23に代えて、
GaAs下部クラッド層23が、AlGaAs上部クラ
ッド層25に代えて、GaAs上部クラッド層25がそ
れぞれ形成されている。
Embodiment 12 FIG. 26 shows a structure of a surface emitting laser according to an embodiment of the present invention in which the present invention is applied to a surface emitting laser having a relatively long oscillation wavelength. In the surface emitting laser 38, the pair of the GaAs quantum well light emitting layer having a thickness of 7 nm and the Al 0.2 Ga 0.8 As barrier layer having a thickness of 10 nm of the surface emitting laser 33 of the fifth embodiment described with reference to FIG. In place of the multiple quantum well structure containing
NAs (Sb) quantum well emission layer and Ga (N) As
A multiple quantum well structure is formed that includes a pair of barrier layers. Further, instead of the AlGaAs lower cladding layer 23,
The GaAs lower clad layer 23 is replaced with the AlGaAs upper clad layer 25, and the GaAs upper clad layer 25 is formed.

【0064】更に、実施形態例5の面発光レーザ38の
下部反射鏡22及び上部反射鏡27を構成するペア層の
一方であるn−(p−)Al0.2Ga0.8As層に代え
て、n−(p−)GaAs層が形成されている。上部反
射鏡27は、実施形態例5の面発光レーザ33の上部反
射鏡27より1ペア多い、26ペアの多層膜から成り、
かつ上部反射鏡27の最上部のp−GaAs層がp型ド
ーパントを高濃度にドープしたp−GaAs高濃度ドー
プ層39として形成される。実施形態例5の面発光レー
ザ33のp−GaAsキャップ層28は形成されない。
その他の構成は、実施形態例5と同様である。
Furthermore, instead of the n- (p-) Al 0.2 Ga 0.8 As layer, which is one of the pair layers constituting the lower reflecting mirror 22 and the upper reflecting mirror 27 of the surface emitting laser 38 of the fifth embodiment, n is used. A-(p-) GaAs layer is formed. The upper reflecting mirror 27 is composed of 26 pairs of multilayer films, which is one pair more than the upper reflecting mirror 27 of the surface emitting laser 33 of the fifth embodiment.
Further, the uppermost p-GaAs layer of the upper reflecting mirror 27 is formed as a p-GaAs heavily doped layer 39 which is heavily doped with a p-type dopant. The p-GaAs cap layer 28 of the surface emitting laser 33 of the fifth embodiment is not formed.
Other configurations are similar to those of the fifth embodiment.

【0065】本実施形態例に係る面発光レーザ38は、
このような構成により、比較的長い発振波長を有しつ
つ、実施形態例5に係る面発光レーザ33と同様の効果
を得ることができる。
The surface emitting laser 38 according to the present embodiment is
With such a configuration, it is possible to obtain the same effect as that of the surface emitting laser 33 according to the fifth embodiment while having a relatively long oscillation wavelength.

【0066】実施形態例13 本実施形態例は、実施形態例12の面発光レーザ38
に、実施形態例6の面発光レーザ34の電流狭窄層の構
成を適用した実施形態例である。即ち、本実施形態例の
面発光レーザ(図示なし)は、実施形態例12の面発光
レーザ38で、AlAs層又はAl0.98Ga0.02As層
の膜厚を25nm以下、例えば20nmに成長すること
を除いて、面発光レーザ38と同様の構成を備えてい
る。本実施形態例に係る面発光レーザは、このような構
成により、比較的長い発振波長を有しつつ、実施形態例
6に係る面発光レーザ34と同様の効果を得ることがで
きる。
Embodiment 13 This embodiment is a surface emitting laser 38 of Embodiment 12.
This is an example of an embodiment in which the configuration of the current confinement layer of the surface emitting laser 34 of the sixth embodiment is applied. That is, the surface-emitting laser (not shown) of the present embodiment is the surface-emitting laser 38 of the twelfth embodiment in that the AlAs layer or the Al 0.98 Ga 0.02 As layer is grown to a thickness of 25 nm or less, for example, 20 nm. Except for this, the surface emitting laser 38 has the same configuration. With such a configuration, the surface emitting laser according to the present exemplary embodiment can obtain the same effect as the surface emitting laser 34 according to the sixth exemplary embodiment while having a relatively long oscillation wavelength.

【0067】実施形態例14 本実施形態例は、実施形態例12の面発光レーザ38
に、実施形態例7の面発光レーザ35の電流狭窄層の構
成を適用した実施形態例である。即ち、本実施形態例の
面発光レーザ(図示なし)は、実施形態例12の面発光
レーザ38、及び実施形態例13の面発光レーザにおけ
る平坦な膜厚の電流狭窄層26に代えて、Al酸化領域
26Aの外縁部から非酸化領域26Bに向かって、Al
酸化領域26Aの膜厚が小さくなる膜厚縮小構造を採用
することを除いて、面発光レーザ38と同様の構成を備
えている。本実施形態例に係る面発光レーザは、このよ
うな構成により、比較的長い発振波長を有しつつ、実施
形態例7に係る面発光レーザ35と同様の効果を得るこ
とができる。
Embodiment 14 This embodiment is a surface emitting laser 38 of Embodiment 12.
This is an example of an embodiment in which the configuration of the current constriction layer of the surface emitting laser 35 of the seventh embodiment is applied. That is, in the surface emitting laser (not shown) of the present embodiment, Al is used in place of the flattened current confinement layer 26 in the surface emitting laser 38 of the twelfth embodiment and the surface emitting laser of the thirteenth embodiment. Al from the outer edge of the oxidized region 26A toward the non-oxidized region 26B
The surface emitting laser 38 has the same configuration as that of the surface emitting laser 38 except that the film thickness reduction structure in which the film thickness of the oxidized region 26A is reduced is adopted. With such a configuration, the surface emitting laser according to the present embodiment can obtain the same effect as that of the surface emitting laser 35 according to the seventh embodiment while having a relatively long oscillation wavelength.

【0068】実施例7 実施形態例12〜14の面発光レーザについて、それぞ
れ実施形態例5〜7と同様の条件でサンプルを作成し、
それぞれ実施形態例5〜7と同様の測定を行った。その
結果、所定の波長において、それぞれ実施形態例5〜7
と同様に良好な出力特性を得ることができた。
[0068] The surface emitting laser of Example 7 embodiment 12-14, to create a sample under the same conditions as each embodiment 5-7,
The same measurements as in Embodiments 5 to 7 were performed. As a result, at the predetermined wavelength, the embodiment examples 5 to 7 are performed.
Similar output characteristics could be obtained.

【0069】本発明の面発光レーザにおける電流狭窄層
は、エピタキシャル成長したAlAs層又はAlリッチ
のAlGaAs層、例えば、Al0.98Ga0.02As層に
ついて、そのAl成分を部分的に酸化して形成すること
が好ましい。また、AlAs層の両面を前記Alリッチ
層で膜厚方向に挟んだ3層構造や、中心部をAlAs層
とし、そのAl成分を層の表面に向かって段階的又は連
続的に小さくするAl傾斜組成層を使用してもよい。
The current confinement layer in the surface emitting laser of the present invention can be formed by partially oxidizing the Al component of an epitaxially grown AlAs layer or an Al-rich AlGaAs layer, for example, an Al 0.98 Ga 0.02 As layer. preferable. Also, a three-layer structure in which both sides of the AlAs layer are sandwiched in the film thickness direction by the Al-rich layer, or an Al gradient in which the central part is an AlAs layer and the Al component is gradually or continuously reduced toward the surface of the layer A composition layer may be used.

【0070】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の面発光レーザは、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施
形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、
本発明の範囲に含まれる。
Although the present invention has been described based on its preferred embodiment, the surface emitting laser of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, but the configuration of the above embodiment. Those with various modifications and changes from
Within the scope of the present invention.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の面発光
レーザでは、電流狭窄構造を形成する熱処理の際に活性
層に与える応力が小さく抑えられるので、面発光レーザ
の出力特性が改善され、レーザ素子の信頼性が向上する
利点がある。また、電流狭窄層と活性層との間で電流通
路が拡がるので、素子電気抵抗が小さくなりレーザ発振
中の発熱量も抑えられる。更に、レーザ光の通路が拡が
るため、活性層近傍の屈折率差に起因する光閉じ込め効
果を減少させ、良好な発光スペクトルを得ることができ
る。また、電流通路が広くなり、注入電流が増加するこ
とにより、高出力が得られる。
As described above, in the surface emitting laser of the present invention, the stress applied to the active layer during the heat treatment for forming the current confining structure can be suppressed to a small level, so that the output characteristics of the surface emitting laser are improved. There is an advantage that the reliability of the laser device is improved. Further, since the current path is widened between the current confinement layer and the active layer, the electric resistance of the element is reduced and the amount of heat generated during laser oscillation is suppressed. Further, since the passage of the laser light is expanded, the light confinement effect due to the difference in refractive index in the vicinity of the active layer can be reduced and a good emission spectrum can be obtained. Further, the current path becomes wider and the injection current increases, so that high output can be obtained.

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

【図1】実施形態例1の面発光レーザの構成を示す断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a surface emitting laser according to a first embodiment.

【図2】(a)及び(b)は、それぞれ、実施例1の面
発光レーザの発光スペクトル及び横方向の遠視野像の角
度(半値幅)を示すグラフである。
2A and 2B are graphs respectively showing an emission spectrum of a surface emitting laser of Example 1 and an angle (half-width) of a far-field image in a lateral direction.

【図3】実施例1の面発光レーザの通電試験における光
出力の変化を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a change in optical output in a current-carrying test of the surface emitting laser of Example 1.

【図4】実施形態例2の面発光レーザの構成を示す断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a surface emitting laser according to a second embodiment.

【図5】(a)及び(b)は、それぞれ、実施例2の面
発光レーザの発光スペクトル及び横方向の遠視野像の角
度(半値幅)を示すグラフである。
5A and 5B are graphs showing an emission spectrum of a surface emitting laser of Example 2 and an angle (half-width) of a far-field image in a lateral direction, respectively.

【図6】実施例2の面発光レーザの通電試験における光
出力の変化を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a change in optical output in an energization test of the surface emitting laser of Example 2.

【図7】実施形態例3の面発光レーザの構成を示す断面
図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a configuration of a surface emitting laser according to a third embodiment.

【図8】(a)及び(b)は、それぞれ、実施例3の面
発光レーザの発光スペクトル及び横方向の遠視野像の角
度(半値幅)を示すグラフである。
8A and 8B are graphs showing an emission spectrum of a surface emitting laser of Example 3 and an angle (half-value width) of a far-field image in a lateral direction, respectively.

【図9】実施例3の面発光レーザの通電試験における光
出力の変化を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a change in optical output in an energization test of the surface emitting laser of Example 3.

【図10】実施形態例4の面発光レーザの構成を示す断
面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a surface emitting laser according to a fourth embodiment.

【図11】(a)及び(b)は、それぞれ、実施例4の
面発光レーザの発光スペクトル及び横方向の遠視野像の
角度(半値幅)を示すグラフである。
11A and 11B are graphs showing an emission spectrum of a surface emitting laser of Example 4 and an angle (half-value width) of a far-field image in a lateral direction, respectively.

【図12】実施例4の面発光レーザの通電試験における
光出力の変化を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a change in optical output in a current-carrying test of the surface emitting laser of Example 4.

【図13】比較例の面発光レーザの構成を示す断面図で
ある。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a surface emitting laser of a comparative example.

【図14】(a)及び(b)は、それぞれ、比較例の面
発光レーザの発光スペクトル及び横方向の遠視野像の角
度(半値幅)を示すグラフである。
14A and 14B are graphs showing an emission spectrum of a surface emitting laser of a comparative example and an angle (half width) of a far-field image in a lateral direction, respectively.

【図15】比較例の面発光レーザの通電試験における光
出力の変化を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a change in optical output in a current-carrying test of a surface emitting laser of a comparative example.

【図16】本発明の第5の実施形態例に係る面発光レー
ザの断面図である。
FIG. 16 is a sectional view of a surface emitting laser according to a fifth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第6の実施形態例に係る面発光レー
ザの断面図である。
FIG. 17 is a sectional view of a surface emitting laser according to a sixth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第7の実施形態例に係る面発光レー
ザの断面図である。
FIG. 18 is a sectional view of a surface emitting laser according to a seventh embodiment of the present invention.

【図19】従来の面発光レーザの通電試験における光出
力の変化を示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing a change in light output in a current-carrying test of a conventional surface emitting laser.

【図20】第5の実施形態例に係る面発光レーザの通電
試験における光出力の変化を示すグラフである。
FIG. 20 is a graph showing a change in optical output in an energization test of the surface emitting laser according to the fifth embodiment.

【図21】第6の実施形態例に係る面発光レーザの通電
試験における光出力の変化を示すグラフ。
FIG. 21 is a graph showing a change in optical output in an energization test of the surface emitting laser according to the sixth embodiment.

【図22】第7の実施形態例に係る面発光レーザの通電
試験における光出力の変化を示すグラフである。
FIG. 22 is a graph showing a change in optical output in an energization test of the surface emitting laser according to the seventh embodiment.

【図23】従来の面発光レーザの断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view of a conventional surface emitting laser.

【図24】本発明に係るAl非酸化領域の直径と面発光
レーザとの関係を示すグラフである。
FIG. 24 is a graph showing the relationship between the diameter of the Al non-oxidized region and the surface emitting laser according to the present invention.

【図25】本発明の実施形態例8に係る面発光レーザの
断面図である。
FIG. 25 is a sectional view of a surface emitting laser according to an eighth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の実施形態例12に係る面発光レーザ
の断面図である。
FIG. 26 is a sectional view of a surface emitting laser according to a twelfth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:従来の面発光レーザ 11:n型GaAs基板 12:下部反射鏡 13:下部クラッド層 14:MQW活性層 15:上部クラッド層 16:電流狭窄層 16A:Al酸化領域 16B:Al非酸化領域 17:上部反射鏡 18:キャップ層 19:p側電極 20:n側電極 21:n型GaAs基板 22:下部反射鏡 23:下部クラッド層 24:MQW活性層 25:上部クラッド層 26:電流狭窄層 26A:Al酸化領域 26B:Al非酸化領域 27:上部反射鏡 28:キャップ層 29:p側電極 30:n側電極 31:(レーザ光を通過させる)円形の開口 32:メサポスト 33:実施形態例5の面発光レーザ 34:実施形態例6の面発光レーザ 35:実施形態例7の面発光レーザ 36:実施形態例8の面発光レーザ 37:p−GaAs高濃度ドープ層 38:実施形態例12の面発光レーザ 39:p−GaAs高濃度ドープ層 40:実施形態例1の面発光レーザ 41:n型GaAs基板 42:下部反射鏡 43:下部クラッド層 44:活性層 45:上部クラッド層 46:上部反射鏡 47:p型GaAsキャップ層 48:電流狭窄層 48A:Al酸化領域 48B:Al非酸化領域 49:メサポスト 50:SiNX 膜 51:p側電極 52:n側電極 53:実施形態例2の面発光レーザ 54:電流狭窄層 54A:Al酸化領域 54B:Al非酸化領域 55:実施形態例3の面発光レーザ 56:電流狭窄層 56A:Al酸化領域 56B:Al非酸化領域 57:実施形態例4の面発光レーザ 58:電流狭窄層 58A:Al酸化領域 58B:Al非酸化領域 59:比較例の面発光レーザ 60:電流狭窄層 60A:Al酸化領域 60B:Al非酸化領域10: conventional surface emitting laser 11: n-type GaAs substrate 12: lower reflecting mirror 13: lower cladding layer 14: MQW active layer 15: upper cladding layer 16: current confinement layer 16A: Al oxidized region 16B: Al non-oxidized region 17 : Upper reflecting mirror 18: cap layer 19: p-side electrode 20: n-side electrode 21: n-type GaAs substrate 22: lower reflecting mirror 23: lower cladding layer 24: MQW active layer 25: upper cladding layer 26: current confinement layer 26A : Al oxidized region 26B: Al non-oxidized region 27: Upper reflecting mirror 28: Cap layer 29: P-side electrode 30: N-side electrode 31: Circular opening 32 (passing laser light) 32: Mesa post 33: Embodiment 5 Surface emitting laser 34: surface emitting laser 35 of Embodiment 6: surface emitting laser 36 of Embodiment 7: surface emitting laser 37 of Embodiment 8: heavily doped p-GaAs 38: surface emitting laser 39 of the embodiment 12: p-GaAs heavily doped layer 40: surface emitting laser 41 of the embodiment 1 n: GaAs substrate 42: lower reflecting mirror 43: lower cladding layer 44: active layer 45 : the upper cladding layer 46: upper reflector 47: p-type GaAs cap layer 48: the current confinement layer 48A: Al oxidized region 48B: Al non-oxidized region 49: the mesa post 50: SiN X film 51: p-side electrode 52: n-side electrode 53: surface emitting laser of the second embodiment 54: current confinement layer 54A: Al oxide region 54B: non-oxidized region 55: surface emission laser 56 of the third embodiment 56: current confinement layer 56A: Al oxide region 56B: non-Al Oxidized region 57: surface emitting laser 58 of the fourth embodiment 58: current confinement layer 58A: Al oxidized region 58B: Al non-oxidized region 59: surface emitting laser of comparative example 60: current confinement layer 60 A: Al oxidized region 60B: Al non-oxidized region

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 岩井 則広 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 AA65 AA74 AB17 CA05 DA25 DA27 DA35 EA28    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Noriyuki Yokouchi             2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Kawa Electric Industry Co., Ltd. (72) Inventor Norihiro Iwai             2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Kawa Electric Industry Co., Ltd. F term (reference) 5F073 AA65 AA74 AB17 CA05 DA25                       DA27 DA35 EA28

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、該半導体基板上に形成し
た活性層、該活性層を挟む一対の半導体多層膜反射鏡、
及び、前記活性層に注入する電流通路を規定する電流狭
窄層を含むレーザ積層構造とを備え、前記半導体多層膜
反射鏡の一方から基板面と直交方向にレーザ光を照射す
る面発光レーザ素子において、 前記電流狭窄層は、Alが選択的に酸化されたAl酸化
領域とAlが酸化されないAl非酸化領域とを有するA
l含有化合物半導体層から成り、前記Al非酸化領域の
面積が200μm2以上であることを特徴とする面発光
レーザ素子。
1. A semiconductor substrate, an active layer formed on the semiconductor substrate, a pair of semiconductor multilayer film reflecting mirrors sandwiching the active layer,
And a laser laminated structure including a current confinement layer that defines a current path to be injected into the active layer, wherein the surface emitting laser element irradiates a laser beam from one of the semiconductor multilayer film reflecting mirrors in a direction orthogonal to a substrate surface. The current confinement layer has an Al oxide region in which Al is selectively oxidized and an Al non-oxidized region in which Al is not oxidized.
1. A surface emitting laser device comprising an l-containing compound semiconductor layer, wherein the Al non-oxidized region has an area of 200 μm 2 or more.
【請求項2】 前記Al非酸化領域の面積が300μm
2以上である、請求項1に記載の面発光レーザ素子。
2. The area of the Al non-oxidized region is 300 μm
The surface emitting laser element according to claim 1, which is 2 or more.
【請求項3】 前記半導体多層膜反射鏡のそれぞれが、
積層された複数の半導体ペア層を備え、前記電流狭窄層
と前記活性層との間に、前記半導体ペア層の2つ以上が
配設される、請求項1又は2に記載の面発光レーザ素
子。
3. Each of the semiconductor multilayer film reflecting mirrors,
The surface emitting laser element according to claim 1, further comprising a plurality of stacked semiconductor pair layers, wherein two or more of the semiconductor pair layers are arranged between the current confinement layer and the active layer. .
【請求項4】 前記電流狭窄層が、レーザ光の定在波の
節が位置する層に設けられる、請求項1〜3の何れかに
記載の面発光レーザ素子。
4. The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the current confinement layer is provided in a layer where a node of a standing wave of laser light is located.
【請求項5】 前記電流狭窄層の膜厚が25nm以下で
ある、請求項1〜4の何れかに記載の面発光レーザ素
子。
5. The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the current confinement layer has a film thickness of 25 nm or less.
【請求項6】 前記電流狭窄層が、Al酸化領域の周縁
部からAl非酸化領域に向かって膜厚が縮小する膜厚縮
小構造を有する、請求項1〜5の何れかに記載の面発光
レーザ素子。
6. The surface emitting device according to claim 1, wherein the current confinement layer has a film thickness reducing structure in which the film thickness is reduced from the peripheral portion of the Al oxidized region toward the Al non-oxidized region. Laser device.
【請求項7】 前記電流狭窄層が、膜厚方向の中心部か
ら表面に向かってAlの含有量が減少するAl組成傾斜
層として形成される、請求項1〜6の何れかに記載の面
発光レーザ素子。
7. The surface according to claim 1, wherein the current confinement layer is formed as an Al composition gradient layer in which the Al content decreases from the central portion in the film thickness direction toward the surface. Light emitting laser device.
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