JP2910710B2 - 面発光レーザ - Google Patents

面発光レーザ

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JP2910710B2 JP33669796A JP33669796A JP2910710B2 JP 2910710 B2 JP2910710 B2 JP 2910710B2 JP 33669796 A JP33669796 A JP 33669796A JP 33669796 A JP33669796 A JP 33669796A JP 2910710 B2 JP2910710 B2 JP 2910710B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は面発光レーザ素子に
関し、特に低抵抗な面発光レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】光情報処理、並列光通信に適した発光デ
バイスの1つとして、面型に並列可能な面発光レーザが
ある。この面発光レーザの従来の技術は、例えばアイオ
ーオーシー '95 テクニカル ダイジェスト TuB
1−2(IOOC '95 technical digest TuB1-2)に報告さ
れている。
【0003】図2は、従来例における面発光レーザの構
造を示す断面図である。図2に示した面発光レーザは、
n型GaAs基板1の上に、媒質内波長λの1/4の厚
さでn型にドーピングされたAlAs層とGaAs層と
を交互に積層したn型多層反射膜2と、n型Al0.3
0.7 Asクラッド層3と、In0.2 Ga0.8 As活性
層4と、p型Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層5と、媒
質内波長λの1/4の厚さでp型にドーピングされたA
lAs層とGaAs層とを交互に積層したp型多層反射
膜6とが形成されている。ここで、n型多層反射膜2は
AlAs/GaAs25周期からなり、p型多層反射膜
6はGaAs/AlAs20周期からなっている。
【0004】n型多層反射膜2のn型Al0.3 Ga0.7
Asクラッド層3に近接する層は、ワイドバンドギャッ
プ層であるAlAs層となっている。p型多層反射膜6
内のナローバンドギャップ層であるGaAs層の最下層
は、横方向のシート抵抗値を減少させるために通常の5
倍の厚さの5/4λコンタクト層7となっている。p型
多層反射膜6のp型Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層5
に近接する層である最下層のワイドバンドギャップ層
は、AlAs層30となっている。
【0005】素子分離は、p型多層反射膜6を5/4λ
コンタクト層7の手前までエッチングしてメサ21を形
成した後に、メサ21を厚膜のp型電極8で覆い、それ
をマスクとしてIn0.2 Ga0.8 As活性層4の深さの
イオン注入を行って高抵抗領域9を形成することによっ
て行われている。In0.2 Ga0.8 As活性層4のうち
のメサ21の下の領域が、発光に寄与する活性領域22
となる。
【0006】電流は主として、p型電極8と5/4λコ
ンタクト層7とが接触するメサ21の周辺部分から、メ
サ21の下の活性領域22に向かって横方向に注入され
る。n型電極10は、n型GaAs基板1の一部の中間
層部分をエッチングしてn型半導体多層膜2を露出させ
て、その上部に作製する。n型電極10を形成した後
に、メサ21およびn型電極10の上部にヒートシンク
を兼ねた厚膜金属によるボンディングパッド11を形成
する。その後、n型GaAs基板1を研磨して、レーザ
光出射面であるn型GaAs基板1の裏面に無反射コー
ト23を施す。
【0007】このようにすることによって、抵抗値の高
いp型多層反射膜6を迂回して5/4λコンタクト層7
から電流を注入することが可能となる。また、横方向の
シート抵抗は、層の厚さを通常の5倍の5/4λとする
ことによって抵抗値の低減に寄与している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
面発光レーザにおいては、In0.2 Ga0.8 As活性層
4の部分に電流を注入するためには、もう1層、5/4
λコンタクト層7の下に位置するワイドバンドギャップ
層であるAlAs層30を通過する必要があるが、その
界面の抵抗値を無視することができないという問題点が
あった。そのため、印加電圧が上昇して消費電力が増す
だけでなく、その部分の抵抗によって熱が発生すると、
In0.2 Ga0.8 As活性層4に近いので微分量子効率
も低下させるなどして、発光効率が低下するという問題
点があった。
【0009】このような点に鑑み本発明は、素子抵抗を
低減して駆動電流を低減した面発光レーザを提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の面発光レーザ
は、それぞれバンドギャップが大きい層と小さい層とが
交互に積層された下部及び上部半導体反射多層膜(2、
6)の間に活性層(4)を有し、上部半導体多層反射膜
(6)には上部半導体多層反射膜(6)の一部分をエッ
チングすることで凸部(21)が形成され、この凸部
(21)を迂回して電流の注入を行う面発光レーザであ
って、上部半導体反射多層膜(6)のバンドギャップが
大きい層のうち、活性層(4)に最も近い層(20)の
バンドギャップを、上部半導体反射多層膜(6)の他の
バンドギャップが大きい層よりも小さくしたものであ
る。
【0011】より具体的には、上部半導体多層反射膜
(6)を構成する層のバンドギャップが大きい層のう
ち、活性層(4)に最も近い層(20)をAl0.4Ga
0.6As層とし、他の層をAlAs層とした。
【0012】本発明の面発光レーザによれば、5/4λ
コンタクト層(7)から注入された電流はその下のAl
GaAs層(20)を通過してIn0.2 Ga0.8 As活
性層(4)に注入されるが、5/4λコンタクト層
(7)とその下のAlGaAs層(20)との間の抵抗
値は、ワイドバンドギャップ層にAlAs層(30)を
用いた場合と比較して、バンド構造中のスパイクに相当
する界面の素子抵抗が小さくなる。
【0013】また、上部半導体多層反射膜(6)のワイ
ドバンドギャップ層全体をAlGaAsにした場合に
は、GaAs層との屈折率差が小さくなるので反射率が
低下して発光効率が減少する。しかし、本発明のように
ワイドバンドギャップ層のうちの1周期だけをAlAs
層(30)からAlGaAs層(20)に変更した場合
には、反射率の低下はわずかであり、発光効率の減少を
抑えることが可能となる。
【0014】このようにして、発光効率の低下を招くこ
となく素子抵抗を低減した面発光レーザを実現すると、
駆動電流を低減することが可能となり、例えばCMOS
レベルで駆動することができる面発光レーザを実現する
ことが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、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。
【0016】図1は、本発明の一実施の形態における面
発光レーザの構造を示す断面図である。図1に示した面
発光レーザは、n型GaAs基板1の上に、媒質内波長
λの1/4の厚さでn型にドーピングされたAlAs層
とGaAs層とを交互に積層したn型多層反射膜2と、
n型Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層3と、In0.2
0.8 As活性層4と、p型Al0.3 Ga0.7 Asクラ
ッド層5と、媒質内波長λの1/4の厚さでp型にドー
ピングされたAlAs層とGaAs層とを交互に積層し
たp型多層反射膜6とを形成する構成となっている。こ
こで、n型多層反射膜2はAlAs/GaAs25周期
からなり、p型多層反射膜6はGaAs/AlAs20
周期からなっている。
【0017】n型多層反射膜2のn型Al0.3 Ga0.7
Asクラッド層3に近接する層は、ワイドバンドギャッ
プ層であるAlAs層となっている。p型多層反射膜6
内のナローバンドギャップ層であるGaAs層の最下層
は、横方向のシート抵抗値を減少させるために通常の5
倍の厚さの5/4λコンタクト層7となっている。p型
多層反射膜6のp型Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層5
に近接する層である最下層のワイドバンドギャップ層
は、Al組成を小さくしたAl0.4 Ga0.6 As層20
となっている。
【0018】素子分離は、p型多層反射膜6を5/4λ
コンタクト層7の手前までエッチングしてメサ21を形
成した後に、メサ21を厚膜のp型電極8で覆い、それ
をマスクとしてIn0.2 Ga0.8 As活性層4の深さの
イオン注入を行って高抵抗領域9を形成することによっ
て行われている。In0.2 Ga0.8 As活性層4のうち
のメサ21の下の領域が、発光に寄与する活性領域22
となる。
【0019】電流は主として、p型電極8と5/4λコ
ンタクト層7とが接触するメサ21の周辺部分から、メ
サ21の下の活性領域22に向かって横方向に注入され
る。n型電極10は、n型GaAs基板1の一部の中間
層部分をエッチングしてn型半導体多層膜2を露出させ
て、その上部に作製する。n型電極10を形成した後
に、メサ21およびn型電極10の上部にヒートシンク
を兼ねた厚膜金属によるボンディングパッド11を形成
する。その後、n型GaAs基板1を研磨して、レーザ
光出射面であるn型GaAs基板1の裏面に無反射コー
ト23を施す。
【0020】このように、ナローバンドギャップ層であ
る5/4λコンタクト層7の下のワイドバンドギャップ
層を、図2に示したAlAs層30から図1に示したA
l組成の小さいAl0.4 Ga0.6 As層20に変更する
ことによって、ナローバンドギャップ層とワイドバンド
ギャップ層との間のGaAs/AlAs界面の抵抗値を
低減し、駆動電流を低減することができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、上部半導
体反射多層膜のバンドギャップの大きい層のうち、活性
層に最も近い層を他の層よりもバンドギャップを大きく
することによって、バンドギャップが小さい層とバンド
ギャップが大きい層との間のGaAs/AlAs界面の
抵抗値を低減し、駆動電流を低減することができるとい
う効果を有する。すなわち、ウエハ成長および素子プロ
セスの工数を増加することなく、素子抵抗の多くの部分
を占めるGaAs/AlAs界面の抵抗値を減少するこ
とができ、素子抵抗を低減し、ひいては駆動電流を低減
することができるという効果を有する。
【0022】また、ワイドバンドギャップ層のうちの1
周期だけをAlAs層からAlGaAs層に変更するこ
とによって、反射率の低下を抑えることができ、発光効
率の減少を防ぐことができるという効果を有する。
【0023】本発明の面発光レーザを用いることによっ
て、例えば低抵抗でCMOSレベルで駆動可能な面発光
レーザを実現することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における面発光レーザの
構造を示す断面図
【図2】従来例における面発光レーザの構造を示す断面
【符号の説明】
1 n型GaAs基板 2 n型多層反射膜 3 n型Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層 4 In0.2 Ga0.8 As活性層 5 p型Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層 6 p型多層反射膜 7 5/4λコンタクト層 8 p型電極 9 高抵抗領域 10 n型電極 11 ボンディングパッド 20 p型Al0.4 Ga0.6 As層 21 メサ 22 活性領域 23 無反射コート 30 AlAs層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれバンドギャップが大きい層と小
    さい層とが交互に積層された下部及び上部半導体反射多
    層膜の間に活性層を有し、前記上部半導体多層反射膜に
    は前記上部半導体多層反射膜の一部分をエッチングする
    ことで凸部が形成され、前記凸部を迂回して電流注入
    される面発光レーザにおいて、前記上部半導体多層反射膜の前記バンドギャップが大き
    い層のうち、前記活性層に最も近い層は、前記上部半導
    体多層反射膜の他のバンドギャップが大きい層よりもバ
    ンドギャップが小さい ことを特徴とする、面発光レー
    ザ。
  2. 【請求項2】 前記上部半導体反射多層膜の前記バンド
    ギャップが大きい層のうち、前記活性層に最も近い層は
    Al0.4Ga0.6As層であり、他の層はAlAs層であ
    る、請求項1に記載の面発光レーザ。
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