JP2006302919A - 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動時における高い信頼性を有する面発光型半導体レーザおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】メサ部２０の周辺には、ｐ側電極層２８の表面から基板１０の厚み方向の所定の位置までの深度を有する分離溝３０が形成されている。基板１０の分断の際に、この分離溝３０により下部ＤＢＲミラー層２１の側面およびｐ側電極層２８の側面が損傷を受けるのを防ぐことが可能となる。基板１０の分離前に一括して第３保護領域４０Ｃに保護膜４０を形成することが可能となり、第１保護領域４０Ａ、第２保護領域４０Ｂおよび第３保護領域４０Ｃが耐湿性を有する保護膜４０で被覆され、外部からの水分の侵入を防ぐことが可能となる。特に、下部ＤＢＲミラー層２１のＡｌＧａＡｓ層の劣化が抑制される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、多層膜反射鏡を有する面発光型半導体レーザおよびその製造方法に係り、特に、多層膜反射鏡内に電流狭窄構造を含む面発光型半導体レーザおよびその製造方法に関する。

一般に、面発光型の半導体レーザは、一対の多層膜反射鏡間に活性層を有する積層構造（メサ部）を備えたものであり、その多層膜反射鏡の一部には電流狭窄層が設けられている。この電流狭窄層は、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）の選択酸化により酸化狭窄部を形成したものである。メサ部の上にはリング状の電極層があり、このリング状電極層の中央部が出力光を通過させるための光出射窓となっている。また、メサ部の表面は、光出力窓を除く領域が絶縁膜により覆われている（例えば、特許文献１参照）。このような構造により面発光型の半導体レーザでは、活性層に電流が効率よく注入され、高効率のレーザ発振が可能になっている。

ところが、このような面発光型の半導体レーザは、外部環境の湿度（水分）に影響を受け易く、例えば、（１）〜（３）のような劣化現象が生じることが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
（１）出力窓の酸化および汚染
（２）絶縁膜の吸湿による応力変化あるいはその絶縁膜を透過した水分を酸化狭窄部が吸収することにより生じた応力変化に起因する酸化狭窄部破壊（クラック）
（３）多湿環境下における転移増殖

図７は、従来のレーザに対して湿度８５％，温度８５℃の環境下で高湿エージング試験を行ったときの出力変動（光強度）特性を表すものであり、図中、ａは絶縁膜の吸湿による応力変化、またはその膜を通した水分によるＡｌＡｓ酸化膜の吸湿での応力変化による酸化狭窄部破壊（クラック）（上記（２））、並びに転位増殖（上記（３））などが生じた場合の出力変動特性を、また、ｂは、出力窓の酸化，汚染（上記（１））によるＤＢＲ反射率変動が生じた場合の出力変動特性を表している（非特許文献１）。このように、上記（１）〜（３）の劣化現象により、動作中に完全な出力停止や大きな出力変動などが発生する虞があった。そのため、例えば光通信用の半導体レーザには光通信の規格（Telcordia 等）により駆動時において高い信頼性が要求されており、これらの劣化現象に対する対策方法が必要とされている。

そこで、そのような対策方法として、レーザ素子をハーメチックシールされたパッケージに収容し、外部環境に触れ難くすることにより、半導体レーザの駆動時の信頼性を向上させる方法などが提案されている。

特開２００１−２１０９０８号公報 アジレント テクノロジー コーポ，"リライアビリティー アンド フェイリァ メカニズムズ オブ オキサイド ヴィクセルシィン ノン−ハーメティック インバイアロンメンツ", プロシーディングス オブ エスピーアイエス, ２００３年、４９９４巻（Agilent Technology corp,"Reliability and failure mechanisms of oxide VCSELsin non-hermetic environments", Proceedings of SPIE ２００３、ｖｏｌ．４９９４)

しかしながら、このような方法でも、多湿環境下では十分な対策方法とはいえず、また、パッケージを用いると製造コストが高くなることからオープンパッケージ仕様に耐え得る半導体レーザが望まれていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外部からの水分の侵入を防ぎ、駆動時における高い信頼性を有する面発光型半導体レーザおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の面発光型半導体レーザは、基板と、基板上に、少なくとも第１多層膜反射鏡、活性層、第２多層膜反射鏡および光出射窓を有するコンタクト層をこの順に積層したのち、コンタクト層側から第１多層膜反射鏡の表面まで選択的に除去することにより形成されたメサ部と、第１多層膜反射鏡の表面およびメサ部の側面を覆う絶縁層と、コンタクト層に接し、かつ絶縁層の表面に延在して設けられた電極層と、少なくとも基板上のメサ部、絶縁層および電極層それぞれの表面を覆う耐湿性の保護膜と、を備えたものである。

本発明の面発光型半導体レーザの製造方法は、基板上の一面側に少なくとも第１多層膜反射鏡、活性層、第２多層膜反射鏡および光出射窓を有するコンタクト層をこの順に積層して積層構造を形成する工程と、積層構造をコンタクト側から第１多層膜反射鏡の表面まで選択的に除去することにより複数のメサ部を形成する工程と、第１多層膜反射鏡の表面およびメサ部の側面に絶縁層を形成する工程と、コンタクト層に接する位置から絶縁層の表面にかけて電極層を形成する工程と、少なくとも基板上のメサ部、絶縁層および電極層それぞれの表面を覆うように耐湿性の保護膜を形成する工程と、基板を分断しメサ部ごとに分離する工程と、を含むものである。

本発明の面発光型半導体レーザでは、耐湿性を有する保護膜により、外部からの水分の、メサ部内部、特に、例えばＡｌＧａＡｓにより形成される第１多層膜反射鏡への侵入を抑制しつつ動作する。

本発明の面発光型半導体レーザによれば、メサ部を含む基板の表面を耐湿性を有する保護膜で覆うようにしたので、外部からの水分のメサ部の内部等への侵入を防ぐことができ、特に、第１多層膜反射鏡等の劣化を抑制することが可能となり、これにより駆動時の信頼性が向上する。また、本発明の面発光型半導体レーザの製造方法によれば、上記面発光型半導体レーザを容易に作製することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は本発明の一実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１の平面構造を、また、図２は図１のＡ−Ａ切断線に沿った断面構造を表すものである。

面発光型半導体レーザ１は、基板１０上に電極パッド１１と共にメサ部２０を備えたものであり、基板１０の周縁部には分離溝３０が設けられている。基板１０の側面から分離溝３０の内壁、電極パッド１１、さらにメサ部２０の表面は、電極パッド１１の開口領域１１Ａを除いて保護膜４０により覆われている。

基板１０は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成されているが、これに限られるものではない。この基板１０の裏面にはｎ側電極５０が形成されている。ｎ側電極５０は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層とを基板１０の側から順に積層した構造を有している。

メサ部２０は、基板１０の表面に、下部ＤＢＲミラー層（第１多層膜反射鏡）２１、下部クラッド層２２、活性層２３、上部クラッド層２４、上部ＤＢＲミラー層２５（第２多層膜反射鏡）およびコンタクト層２６をこの順に積層したのち、上面から下部ＤＢＲミラー層２１の表面まで、例えば円柱形状にエッチングすることにより形成されたものである。

基板１０、下部ＤＢＲミラー層２１、下部クラッド層２２、活性層２３、上部クラッド層２４、上部ＤＢＲミラー層２５およびコンタクト層２６は、例えばＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）系の化合物半導体によりそれぞれ構成されている。なお、ＧａＡｓ系化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうち少なくともガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうち少なくともヒ素（Ａｓ）とを含む化合物半導体のことをいう。

下部ＤＢＲミラー層２１は、低屈折率層２１Ａｉおよび高屈折率層２１Ｂｉ（１≦ｉ≦ｘ）を１組として、それをｘ組、例えば３８組分含んで構成されたものである。低屈折率層２１Ａｉは、例えば厚さがλ／４ｎ、ｎ型不純物濃度が１．０x １０¹⁸／ｃｍ³ のＡｌ_b Ｇａ_1-b Ａｓ（０≦ｂ＜ａ）により構成されている。高屈折率層２１Ｂｉは、例えば厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）、ｎ型不純物濃度が１．０x １０¹⁸／ｃｍ³ のＡｌ_a Ｇａ_1-a Ａｓ（０＜ａ＜１）により構成されている。ここで、ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。

下部クラッド層２２は、例えばＡｌ_c Ｇａ_1-c Ａｓ（０＜ｃ＜１）により構成されている。活性層２３は、例えばＡｌ_d Ｇａ_1-d Ａｓ（０＜ｄ＜１）により構成されている。上部クラッド層２４は、例えばＡｌ_f Ｇａ_1-f Ａｓ（０＜ｆ＜１）により構成されている。この下部クラッド層２２、活性層２３および上部クラッド層２４は、アンドープであることが望ましいが、ｐ型またはｎ型不純物が含まれていてもよい。

上部ＤＢＲミラー層２５は、低屈折率層２５Ａｊおよび高屈折率層２５Ｂｊ（１≦ｊ≦ｙ）を１組として、それをｙ組、例えば２５組分含んで構成されたものである。低屈折率層２５Ａｊは、例えば厚さがλ／４ｎ、ｐ型不純物濃度が１．０x １０¹⁸／ｃｍ³ のＡｌ_h Ｇａ_1-h Ａｓ（０≦ｈ＜ｇ）により構成されている。高屈折率層２５Ｂｊは、例えば厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）、ｐ型不純物濃度が１．０x １０¹⁸／ｃｍ³ のＡｌ_g Ｇａ_1-g Ａｓ（０＜ｇ＜１）により構成されている。ここで、ｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。

この上部ＤＢＲミラー層２５内の、活性層２３側から数組離れた部位には、低屈折率層の代わりに電流狭窄層２５Ｃが形成されている。この電流狭窄層２５Ｃは、リング状の流狭窄領域（絶縁領域）２５Ｃ−２内の中央領域に電流注入領域２５Ｃ−１を有するものである。電流注入領域２５Ｃ−１は、例えば、ｐ型不純物濃度が１．０x １０¹⁸／ｃｍ³ のアルミニウム・ヒ素（ＡｌＡｓ）により構成されており、電流狭窄領域２５Ｃ−２は、メサ部２０の周囲からＡｌＡｓを酸化することにより得られた酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）により構成されている。

コンタクト層２６は、例えばｐ型ＧａＡｓにより構成されており、上記の電流注入領域２５Ｃ−１と対向する領域に例えば円形の光出射窓（開口）２６Ａを有している。

絶縁層２７は、メサ部２０とｐ側電極層２８とを電気的に分離させるために、メサ部２０の側壁部分からメサ部２０の周辺領域にかけて設けられている。この絶縁層２７は、例えばポリイミド等のように絶縁性の他、耐湿性を有する材料により構成されていることが好ましい。メサ部２０を構成する各層と水分との接触を抑制することができるからである。

ｐ側電極層２８は光出射窓２６Ａの周縁部を囲みコンタクト層２６とオーミック接触をなすリング状の電極部分と、この電極部分に連続し、メサ部２０の側壁を経て電極パッド１１まで延在する配線部分とにより構成されている。このｐ側電極層１８は、例えば、チタン（Ｔｉ）層，白金（Ｐｔ）層および金（Ａｕ）層をコンタクト層２６の側から順に積層したものである。

電極パッド１１にはワイヤ（図示せず）を接続するための開口領域１１Ａが設けられている。この電極パッド１１は、例えばチタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）などの金属材料により構成されている。

分離溝３０は、後述の基板を分断する工程の前にメサ部２０の周辺に予め形成しておくものであり、その深さは電極層２８の表面から基板１０の厚み方向の所定の位置までとなっている。分離後の状態を表す図２では、この分離溝３０の断面はＬ字形状となっている。

保護膜４０は、耐環境性、すなわち、低透湿性（耐湿性）および低い酸素透過性を有する材料により構成されており、各構成要素と外部の湿気（水分）や酸素との接触を防ぐものである。ここで、低透湿性とは、透湿量が０．１ｇ／ｍ² ・Ｄａｙ以下である場合、低い酸素透過性とは、酸素透過量が０．１ｃｃ・ｍｍ／ｍ² ・Ｄａｙ・ａｔｍ以下である場合をそれぞれいうものとする。

この保護膜４０は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_x ），窒化ケイ素（ＳｉＮ）若しくは酸化窒化ケイ素（ＳｉＯ_y Ｎ_z ）からなる無機絶縁膜、ポリイミド若しくはＳＯＧ（Spin On Glass ）からなる有機絶縁膜、あるいはこれら無機絶縁膜および有機絶縁膜を積層したものにより構成されている。以下、この保護膜４０を、形成される位置により第１保護領域４０Ａ、第２保護領域４０Ｂおよび第３保護領域４０Ｃに区分して説明する。

第１保護領域４０Ａは、コンタクト層２６における光出射窓２６Ａの近傍領域、および上部ＤＢＲミラー層２５の光出射窓２６Ａにおける露出部分を含む領域である。この領域に形成される保護膜４０は、膜厚がλ／２ｎ₁ （ｎ₁ は屈折率）で、屈折率ｎ₁ が下部ＤＢＲミラー層２１の表面に設けられた高屈折率層２１Ｂｉの屈折率ｎ₂ より低い物質、例えば酸化物により構成されている。酸化物としては、例えばＳｉＯ₂ （酸化シリコン）やＳｉＮ（窒化シリコン）が挙げられる。これにより、光学特性に影響を及ぼすことなく、光出射窓２６Ａの周辺（上部ＤＢＲミラー層２５およびコンタクト層２６の表面）の酸化、水分の浸入、あるいは不純物による汚染などを防ぐことが可能となる。

第２保護領域４０Ｂはｐ側電極層２８の表面領域であり、この領域にも耐湿性を備えた保護膜４０が形成されている。ここで、ｐ側電極層２８はメサ部２０の表面から側面に沿って形成される立体構造を有するものであるため、多湿環境下で素子を動作させるとｐ側電極層２８の内部または表面に素子の故障原因となるエレクトロマイグレーション、デンドライトあるいはウィスカーなどが発生する可能性がある。しかしながら、この領域に保護膜４０が形成されていることにより、例えば、０°Ｃ以上１００°Ｃ以下の使用環境温度あるいは８５°Ｃのエージング試験においてこれらの故障原因の発生が抑制され、更に、絶縁性も有している場合には外部との電気的接触も防ぐことが可能となる。なお、この領域に形成される保護膜４０は下地層とは異なる材料の表面に形成されるものであるので、温度変化などによる被膜性の低下を抑制するために適度な伸縮性を有していることが好ましい。このような伸縮性も有する材料としては、ポリイミド膜が挙げられる。

第３保護領域４０Ｃは、下部ＤＢＲミラー層２１の側面並びに絶縁層２７およびｐ側電極層２８の各端面に相当する領域であり、分離溝３０を設けた場合には、分離溝３０の側面３０Ａおよび底面３０Ｂも含めた領域である。この領域に形成される保護膜４０により、特に下部ＤＢＲミラー層２１に含まれるアルミニウムと水分との接触が抑制される。

この保護膜４０は、例えば、各保護領域に必要とされる機能のバランスを考慮して全て同一の材料により構成されるものでもよく、第１保護領域４０Ａおよび第２保護領域４０Ｂには同一の材料で構成し、第３保護領域４０Ｃについては他の材料で構成したものでもよく、あるいは、各保護領域ごとに適した異なる材料を用いて形成されるものであってもよい。但し、いずれの場合においても光学特性に影響を及ぼすことのないように、少なくとも第１保護領域４０Ａに形成される保護膜４０が上述した膜厚および屈折率ｎ₁ を有し、かつ、透明性を有する材料により構成されることが好ましい。このような保護膜としては、例えば、ＣＶＤ法によって形成された酸化膜（ＳｉＯ₂ ）などが挙げられる。

このような構成を有する面発光型半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。

図３ないし図５は、その製造方法を工程順に表したものである。例えばＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）系の面発光型半導体レーザ１を製造するためには、基板１０上の化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により形成する。この際、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン (ＡｓＨ₃)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、Ｈ₂ Ｓｅを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。

まず、図３（Ａ）に示したように、基板１０上に、下部ＤＢＲミラー層２１，下部クラッド層２２，活性層２３，上部クラッド層２４，上部ＤＢＲミラー層２５およびコンタクト層２６をこの順に積層したのち、ドライエッチング法によりコンタクト層２６側から下部ＤＢＲミラー層２１の表面まで選択的に削除することにより複数のメサ部２０を形成すると共に、このメサ部２０のコンタクト層２６に光出射窓２６Ａ（開口）を形成する。ここでは、メサ部２０の直径が例えば３０μｍであり、また、ＧａＡｓ系材料をエッチングするので、エッチングガスとしては、例えば、Ｃｌ₂ ，ＢＣｌ₃ ，ＳｉＣｌ₄ などの塩素系ガスを用いることが好ましい。

次に、水蒸気雰囲気中にて、高温で酸化処理を行い、メサ部２０の外側からＡｌＡｓ選択酸化を行う。これにより、リング状の電流狭窄領域（絶縁領域）２５Ｃ−２内の中央領域に電流注入領域２５Ｃ−１を有する電流狭窄層２５Ｃが形成される（以上，第１工程）。

次に、図３（Ｂ）に示したように、メサ部２０上およびメサ部２０の周辺の基板上に例えばポリイミドなどからなる絶縁層２７を形成する。続いて、この絶縁層２７を例えばドライエッチング法を用いて選択的に除去することにより、光出射窓２６Ａ内に上部ＤＢＲミラー層２５を露出させると共に、コンタクト層２６のうち光出射窓２６Ａの近傍領域を露出させる。このとき、絶縁層２７の厚さは、段差被膜性を考慮し、例えば１００ｎｍ以上とすることが好ましい。この絶縁層２７は、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法を用いることが好ましい。この理由は、絶縁層２７は多層膜反射鏡２１, ２５および電流狭窄層２５Ｃ等の各構成要素と湿気との接触を防ぐものであると共に、各構成要素とｐ側電極層２８とを電気的に分離するものでもあるため、メサ部２０の側面に対する被膜性を高くする必要があるからである。より具体的には、例えば、プラズマＣＶＤ法あるいは熱ＣＶＤ法などを利用することができる。また、絶縁層２７に平坦性を持たせるためにスピンコート法などを用いてもよいが、被膜性を向上させるためには、スピンコート法の前後にＣＶＤ法を併用することが好ましい（以上，第２工程）。

続いて、図３（Ｃ）に示したように、メサ部２０上およびメサ部２０の周辺基板上に例えば真空蒸着法により例えばＴｉ、ＰｔおよびＡｕを順次積層してｐ側電極層２８およびｐ側電極層２８から導出される電極パッド１１（図示せず）を形成する。また、基板１０の裏面を適宜研磨して厚さを調整した後、その面上に、例えば、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，Ｎｉ層およびＡｕ層とをこの順に積層してｎ側電極５０を形成する（以上，第３工程）。

次に、図４（Ａ）に示したように、例えばドライエッチング法を用いて、メサ部２０の周辺のｐ側電極層２８の表面から基板１０の厚み方向の所定の位置までメサ部２０，２０の間をエッチングすることにより分離溝３０を形成する。この分離溝３０の幅は例えば２０μｍ〜５０μｍ程度とする。これにより、基板１０の分離前に一括して第３保護領域４０Ｃに保護膜４０を形成することが可能となり、更に、基板１０の分断（第６工程）の際に下部ＤＢＲミラー層２１の側面およびｐ側電極層２８の側面が損傷を受けるのを防ぐことが可能となる（以上，第４工程）。

続いて、図４（Ｂ）に示したように、第１保護領域４０Ａ、第２保護領域４０Ｂおよび第３保護領域４０Ｃに、上述の第１保護領域４０Ａの膜厚および屈折率に合せて、透明性を有する無機絶縁膜や有機絶縁膜を一括して形成することにより保護膜４０を形成する。その際、成膜法としては、ＣＶＤ法あるいはスピンコート法などが利用可能であり、具体的なＣＶＤ法としては、絶縁膜２７を形成する際と同様のものを用いることができる。また、成膜時の温度としては１００°Ｃ以上４００°Ｃ以下とすることが好ましい。この理由は、保護膜４０の被覆性を向上させることができると共に電流狭窄層２５Ｃおよびｐ側電極層２８が受ける熱負荷を低減することができるからである（以上，第５工程）。

最後に、分離溝３０に沿ってダイシングまたはスクライブ形成を行って個々に分離することにより、図１に示した面発光型半導体レーザ１が完成する（第６工程）。

この面発光型半導体レーザ１は、他の製造方法を用いても作製することができる。すなわち、第５工程において、第１保護領域４０Ａおよび第２保護領域４０Ｂと、第３保護領域４０Ｃとに分けて保護膜４０を形成するものである。なお、第５工程以外は上述した方法と同様であるのでその説明を省略する。

図４（Ａ）に示した工程に続き、図５（Ａ）に示したように、第１保護領域４０Ａおよび第２保護領域４０Ｂに上述した方法を用いて保護膜４０形成する。この保護膜としては、ＣＶＤ膜やスパッタ膜などステップカバレッジ性に優れた膜などが利用可能であり、膜厚および屈折率については、光学特性に影響を及ぼさないようにするため、上述した第１保護領域４０Ａに形成される保護膜４０の条件を満たすことが好ましい。

次に、図５（Ｂ）に示したように、第３保護領域４０Ｃに保護膜４０を形成する。このとき、材料としては、透明性を有するものの他にポリイミドなどの樹脂膜などが利用可能である。また、第３保護領域４０Ｃに保護膜４０を形成する際には、ＣＶＤ法およびスパッタリング法の他、酸素プラズマ中で側面（端面）を直接酸化する方法あるいは側面を樹脂などで包埋する方法などが利用可能である。これにより、下部ＤＢＲミラー層２１の保護に適した膜厚および屈折率を有する保護膜４０を形成することができ、面発光型半導体レーザ１の駆動時の信頼性をより向上させることができる。これ以降は上記第６工程と同様である。

このようにして作製された面発光型半導体レーザ１では、ｐ側電極層２８およびｎ側電極５０との間に所定の電圧が印加されることにより、活性層２３において発光が生じ、その光が光出射窓２６Ａを通じて外部に射出される。ここで、本実施の形態では、基板１上の第１保護領域４０Ａ、第２保護領域４０Ｂおよび第３保護領域４０Ｃが耐湿性を有する保護膜４０で覆われていることにより、外部からの水分の侵入が阻止され、特に、第３保護領域４０Ｃに位置する下部ＤＢＲミラー層（第１多層膜反射鏡）２１のＡｌＧａＡｓ層の劣化が抑制される。これにより駆動時の信頼性などが向上する。更に、少なくとも第１保護領域４０Ａに形成された保護膜４０が透明性を有していれば、レーザ光の光学特性を損なうことはない。また、分離溝３０を設け、その内部にも保護膜４０を設けることにより、基板１０側面に沿った第１多層膜反射鏡２１の側面およびｐ側電極層２８の端面からの水分の侵入も防止することができる。なお、ｐ側電極層２８から電極パッド１１を導出させた場合には、その電極パッド１１上の保護膜４０を除去して開口領域１１Ａを設けることにより外部との電気的接続が可能となる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。

例えば、上記実施の形態では、ｎ型ＧａＡｓからなる基板を用いた場合を例として説明していたが、ｐ型ＧａＡｓからなる基板やその他の材料からなる基板を用いてもよい。

また、上記実施の形態では、面発光型半導体レーザの製造方法において、第１保護領域４０Ａないし第３保護領域４０Ｃに一括して保護膜を形成する場合、あるいは、第１保護領域４０Ａおよび第２保護領域４０Ｂと第３保護領域４０Ｃとに分けて保護膜を形成する場合について説明していたが、第１保護領域４０Ａないし第３保護領域４０Ｃにそれぞれ個別に保護膜を形成するようにしてもよく、あるいは第１保護領域４０Ａと第２保護領域４０Ｂおよび第３保護領域４０Ｃとに分けて保護膜を形成するようにしてもよい。また、第１保護領域での保護膜の形成法としてはＣＶＤ法を用いることが最も好ましいが、その他、スピンコート法、蒸着法、スパッタリング法あるいはインクジェット法を用いてもよい。

更に、上記実施の形態では、第１保護領域４０Ａおよび第２保護領域４０Ｂに保護膜を形成したのち、第３保護領域４０Ｃに保護膜を形成する例（図５参照）について説明したが、第１保護領域４０Ａおよび第２保護領域４０Ｂに保護膜を形成したのち、分断（第６工程）を行い、続いて、基板１０の側面も含めて第３保護領域４０Ｃに保護膜を形成するようにしてもよい。図６はそのときの構造を表すものである。これにより、基板１０の全側面を保護膜で覆うことができ、より面発光型半導体レーザの駆動時の信頼性を向上させることができる。

また、例えば、上記実施の形態では、分離溝を形成する工程（第４工程）について説明したが、第４工程を行わず、例えば、第３工程に続いて、第１保護領域および第２保護領域に保護膜を形成する第５工程、および基板１０を分断する第６工程を経たのち、第３保護領域４０Ｃに保護膜４０を形成してもよい。この場合も基板１０の全側面を覆うことができると共に、より簡易的に面発光型半導体レーザを製造することができる。

更に、第３工程と第５工程との間に例えば、溶接等を用いて電極パッドにワイヤーなどを接続する工程を含めてもよく、また、第５工程の後に電極パッドに開口領域を形成する工程を含めてもよい。これによりｐ側電極層２８を容易に外部電源などと電気的に接続させることができる。

本発明の一実施の形態に係る面発光型半導体レーザの平面構成図である。 図１のＡ−Ａ切断線に沿った断面構成図である。 図１に示したレーザの製造過程を説明するための断面図である。 図３に続く工程を説明するための断面図である。 図１に示したレーザの他の製造過程を説明するための断面図である。 本発明の変形例を説明するための断面図である。 従来のレーザの出力変動を表す特性図である。

符号の説明

１…半導体レーザ、１０…基板、１１…電極パッド、１１Ａ…開口領域、２０…メサ部、２１…下部ＤＢＲミラー層（第１多層膜反射鏡）、２２…下部クラッド層、２３…活性層、２４…上部クラッド層、２５…上部ＤＢＲミラー層、２５Ｃ…電流狭窄層、２５Ｃ−１…電流注入領域、２５Ｃ−２…電流狭窄領域、２６…コンタクト層、２６Ａ…光出射窓、２７…絶縁層、２８…ｐ側電極層、３０…分離溝、３０Ａ…側面、３０Ｂ…底面、４０…保護膜、４０Ａ…第１保護領域、４０Ｂ…第２保護領域、４０Ｃ…第３保護領域、５０…ｎ側電極

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板上に、少なくとも第１多層膜反射鏡、活性層、第２多層膜反射鏡および光出射窓を有するコンタクト層をこの順に積層したのち、前記コンタクト層側から前記第１多層膜反射鏡の表面まで選択的に除去することにより形成されたメサ部と、
   前記第１多層膜反射鏡の表面および前記メサ部の側面を覆う絶縁層と、
   前記コンタクト層に接し、かつ前記絶縁層の表面に延在して設けられた電極層と、
   少なくとも前記メサ部、絶縁層および電極層それぞれの表面を覆う耐湿性の保護膜と
   を備えたことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
2. 前記耐湿性の保護膜は、前記コンタクト層上の光出射窓の近傍領域および前記第２多層膜反射鏡の前記光出射窓に露出した領域（第１保護領域）と、前記電極層の表面領域（第２保護領域）と、前記第１多層膜反射鏡の側面並びに前記絶縁層および前記電極層の各端面を含む領域（第３保護領域）を含む
   ことを特徴とする請求項１記載の面発光型半導体レーザ。
3. 前記保護膜は透明性を有している
   ことを特徴とする請求項１記載の面発光型半導体レーザ。
4. 前記保護膜は、無機絶縁膜，有機絶縁膜、または無機絶縁膜と有機絶縁膜との積層膜である
   ことを特徴とする請求項１記載の面発光型半導体レーザ。
5. 前記無機絶縁膜はＳｉＯ_x ，ＳｉＮまたはＳｉＯ_y Ｎ_z 、前記有機絶縁膜はポリイミドまたはＳＯＧ（Spin On Glass)により形成されている
   ことを特徴とする請求項４記載の面発光型半導体レーザ。
6. 前記メサ部の周辺部に前記基板の中間位置までの深さを有する分離溝を備え、前記第３保護領域の保護膜は前記分離溝の側面および底面にまで延在している
   ことを特徴とする請求項１記載の面発光型半導体レーザ。
7. 前記第３保護領域の保護膜は前記基板の側面まで延在している
   ことを特徴とする請求項６記載の面発光型半導体レーザ。
8. 基板上の一面側に少なくとも第１多層膜反射鏡、活性層、第２多層膜反射鏡および光出射窓を有するコンタクト層をこの順に積層して積層構造を形成する工程と、
   前記積層構造をコンタクト側から前記第１多層膜反射鏡の表面まで選択的に除去することにより複数のメサ部を形成する工程と、
   前記第１多層膜反射鏡の表面および前記メサ部の側面に絶縁層を形成する工程と、
   前記コンタクト層に接する位置から前記絶縁層の表面にかけて電極層を形成する工程と、
   少なくとも前記メサ部、絶縁層および電極層それぞれの表面を覆うように耐湿性の保護膜を形成する工程と、
   前記基板を分断し前記メサ部ごとに分離する工程と
   を含むことを特徴とする面発光型半導体レーザの製造方法。
9. 前記電極層を形成したのち、前記電極層の表面から前記基板の厚み方向の中間位置までの深さの分離溝を形成し、前記分離溝内において前記基板を分断する
   ことを特徴とする請求項８記載の面発光型半導体レーザの製造方法。
10. 前記分離溝の側壁および底面に保護膜を形成したのち前記基板を分離する
    ことを特徴とする請求項９記載の面発光型半導体レーザの製造方法。
11. 前記分離溝内において前記基板を分断したのち、前記分離溝の側壁および底面、更に前記基板の側面を含む領域に保護膜を形成する
    ことを特徴とする請求項９記載の面発光型半導体レーザの製造方法。
    

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