JP3206080B2 - 半導体レーザ - Google Patents
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
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- H01S5/2224—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semi-insulating semiconductors
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板の垂直方向にレー
ザ光を発振する、面発光型の半導体レーザに関する。
ザ光を発振する、面発光型の半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】基板の垂直方向に共振器を持つ面発光型
の半導体レーザ（以下、「面発光半導体レーザ」と記
す）としては、例えば、第５０回応用物理学会学術講演
会の講演予稿集 第３分冊ｐ．９０９ ２９ａ−ＺＧ−
７（1989年９月２７日発行）に開示されたものが知られ
ている。
の半導体レーザ（以下、「面発光半導体レーザ」と記
す）としては、例えば、第５０回応用物理学会学術講演
会の講演予稿集 第３分冊ｐ．９０９ ２９ａ−ＺＧ−
７（1989年９月２７日発行）に開示されたものが知られ
ている。
【０００３】かかる面発光半導体レーザでは、埋め込み
層をｐ型ＡｌＧａＡｓ層およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層から
なるｐ−ｎ接合層で構成している。これは、ｐ型ＧａＡ
ｓ活性層以外の部分に電流が流れるのを防止するためで
ある。
層をｐ型ＡｌＧａＡｓ層およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層から
なるｐ−ｎ接合層で構成している。これは、ｐ型ＧａＡ
ｓ活性層以外の部分に電流が流れるのを防止するためで
ある。
【０００４】これに対して、本願出願人は、かかる埋め
込み層を一層のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャ
ル層のみによって形成した面発光半導体レーザを、既に
提案している（特願平２−２４２０００号）。かかる面
発光半導体レーザは、埋め込み層の抵抗を大きくするこ
とができるので十分な電流狭窄が得られること、円柱状
領域との界面位置の整合が不要となること等の利点を有
している。
込み層を一層のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャ
ル層のみによって形成した面発光半導体レーザを、既に
提案している（特願平２−２４２０００号）。かかる面
発光半導体レーザは、埋め込み層の抵抗を大きくするこ
とができるので十分な電流狭窄が得られること、円柱状
領域との界面位置の整合が不要となること等の利点を有
している。
【０００５】この面発光半導体レーザは、図１０に示し
たように、先ず、 (402)ｎ型ＧａＡｓ基板に (403)ｎ型
ＧａＡｓバッファ層、 (404)分布反射型多層膜ミラー、
(405)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、 (406)ｐ型
ＧａＡｓ活性層、 (407)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッ
ド層および (408)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層
を順次成長させ、その後、 (407)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層および (408)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコン
タクト層を円柱状の領域を残して垂直にエッチングし、
さらに、この円柱状領域の周囲に (409)ＺｎＳ0.06Ｓｅ
0.94を形成して埋め込み、しかる後に、 (408)ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層の上面の、円柱径よりもや
や小さい領域に (411)誘電体多層膜ミラーを蒸着し、最
後に (410)ｐ型オーミック電極、 (401)ｎ型オーミック
電極を形成することにより構成されている。
たように、先ず、 (402)ｎ型ＧａＡｓ基板に (403)ｎ型
ＧａＡｓバッファ層、 (404)分布反射型多層膜ミラー、
(405)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、 (406)ｐ型
ＧａＡｓ活性層、 (407)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッ
ド層および (408)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層
を順次成長させ、その後、 (407)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層および (408)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコン
タクト層を円柱状の領域を残して垂直にエッチングし、
さらに、この円柱状領域の周囲に (409)ＺｎＳ0.06Ｓｅ
0.94を形成して埋め込み、しかる後に、 (408)ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層の上面の、円柱径よりもや
や小さい領域に (411)誘電体多層膜ミラーを蒸着し、最
後に (410)ｐ型オーミック電極、 (401)ｎ型オーミック
電極を形成することにより構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】かかる面発光半導体レ
ーザにおいて、光出力の制御を図るためには、半導体レ
ーザの出力光強度を検出し、駆動電流を制御するオート
パワーコントロール（以下ＡＰＣと記す。）回路を構成
することが望ましい。従来の方法では、半導体レーザを
有するチップとフォトダイオードを有するチップは異な
っており、この２つのチップを１つのパッケージに実装
し、半導体レーザの出力光の戻り光や出力光の一部をフ
ォトダイオードで検出してＡＰＣ回路を構成していた。
ーザにおいて、光出力の制御を図るためには、半導体レ
ーザの出力光強度を検出し、駆動電流を制御するオート
パワーコントロール（以下ＡＰＣと記す。）回路を構成
することが望ましい。従来の方法では、半導体レーザを
有するチップとフォトダイオードを有するチップは異な
っており、この２つのチップを１つのパッケージに実装
し、半導体レーザの出力光の戻り光や出力光の一部をフ
ォトダイオードで検出してＡＰＣ回路を構成していた。
【０００７】面発光半導体レーザは、図１０に示す様に
基板に垂直な１方向のみにレーザ光を出射する。従っ
て、従来の端面出射型半導体レーザのように２方向にレ
ーザ光を出射して、１方を必要とするレーザ光として使
用し、他方のレーザ光をモニタ用に使用するといった方
法を使用することができない。従って、面発光半導体レ
ーザでは、レーザチップとは別に実装するフォトダイオ
ードで、レーザ出射光の一部を取り出して出力を検出し
ている。
基板に垂直な１方向のみにレーザ光を出射する。従っ
て、従来の端面出射型半導体レーザのように２方向にレ
ーザ光を出射して、１方を必要とするレーザ光として使
用し、他方のレーザ光をモニタ用に使用するといった方
法を使用することができない。従って、面発光半導体レ
ーザでは、レーザチップとは別に実装するフォトダイオ
ードで、レーザ出射光の一部を取り出して出力を検出し
ている。
【０００８】しかしながら、本発明者の検討によれば、
前記のような方法を用いると、以下のような課題を生じ
る。
前記のような方法を用いると、以下のような課題を生じ
る。
【０００９】利用したいレーザ光の一部を光量モニタ
用に使用するため、出力光が少なくなってしまう。従っ
て、光の利用効率は悪くなってしまい、面発光半導体レ
ーザの見かけ上の特性が悪くなってしまう。
用に使用するため、出力光が少なくなってしまう。従っ
て、光の利用効率は悪くなってしまい、面発光半導体レ
ーザの見かけ上の特性が悪くなってしまう。
【００１０】面発光半導体レーザを構成する半導体チ
ップと光量モニタ用フォトダイオードを構成する半導体
チップは、別々に１つのパッケージに実装しなければな
らない。従って、実装工程の歩留まりや個々の精度調
整、特性チェックなどが全体の歩留まりや特性を悪化さ
せ、製造コストが増加する。
ップと光量モニタ用フォトダイオードを構成する半導体
チップは、別々に１つのパッケージに実装しなければな
らない。従って、実装工程の歩留まりや個々の精度調
整、特性チェックなどが全体の歩留まりや特性を悪化さ
せ、製造コストが増加する。
【００１１】面発光半導体レーザチップとフォトダイ
オードチップを別々に実装して、１素子を構成するた
め、１素子を小さくする事ができない。また、面発光半
導体レーザの特徴である自由な２次元配列が可能といっ
た特徴が、フォトダイオードを別に実装しなければなら
ない事から大きく制約を受けることになる。
オードチップを別々に実装して、１素子を構成するた
め、１素子を小さくする事ができない。また、面発光半
導体レーザの特徴である自由な２次元配列が可能といっ
た特徴が、フォトダイオードを別に実装しなければなら
ない事から大きく制約を受けることになる。
【００１２】面発光半導体レーザとフォトダイオード
を各々のチップで用意すると、フォトダイオードからの
戻り光の影響が無視できなくなり、戻り光が面発光半導
体レーザの特性を悪化させてしまう。
を各々のチップで用意すると、フォトダイオードからの
戻り光の影響が無視できなくなり、戻り光が面発光半導
体レーザの特性を悪化させてしまう。
【００１３】本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、簡便な製造方法で、信頼
性が高く、且つ、特性が良く、高歩留まりな、面発光半
導体レーザの特徴を損なわない、出力光を検出する構造
を有する半導体レーザを提供することにある。
で、その目的とするところは、簡便な製造方法で、信頼
性が高く、且つ、特性が良く、高歩留まりな、面発光半
導体レーザの特徴を損なわない、出力光を検出する構造
を有する半導体レーザを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
記載の半導体レーザは、半導体基板に垂直な方向に光を
出射するように発光部を備え該半導体基板の垂直な方向
に形成された共振器構造を有し、該共振器を形成する半
導体層の少なくとも一層が柱状に形成されている面発光
型の半導体レーザにおいて、前記半導体基板の同一基板
上に前記面発光型の半導体レーザの出力光を検出するフ
ォトダイオードを有し、該フォトダイオードを形成する
半導体層の少なくとも一層が柱状に形成されていること
を特徴とする。
記載の半導体レーザは、半導体基板に垂直な方向に光を
出射するように発光部を備え該半導体基板の垂直な方向
に形成された共振器構造を有し、該共振器を形成する半
導体層の少なくとも一層が柱状に形成されている面発光
型の半導体レーザにおいて、前記半導体基板の同一基板
上に前記面発光型の半導体レーザの出力光を検出するフ
ォトダイオードを有し、該フォトダイオードを形成する
半導体層の少なくとも一層が柱状に形成されていること
を特徴とする。
【００１５】また、請求項２記載の半導体レーザは、半
導体基板に垂直な方向に光を出射するように発光部を備
え該半導体基板の垂直な方向に形成された共振器構造を
有し、該共振器を形成する半導体層の少なくとも一層が
柱状に形成されている面発光型の半導体レーザにおい
て、前記半導体基板の同一基板上に前記面発光型の半導
体レーザの出力光を検出するフォトダイオードを有し、
前記柱状の半導体層の周囲、及び前記面発光型の半導体
レーザの共振器構造部分とフォトダイオード間は、II−
VI族化合物半導体エピタキシャル層で埋め込まれている
ことを特徴とする。
導体基板に垂直な方向に光を出射するように発光部を備
え該半導体基板の垂直な方向に形成された共振器構造を
有し、該共振器を形成する半導体層の少なくとも一層が
柱状に形成されている面発光型の半導体レーザにおい
て、前記半導体基板の同一基板上に前記面発光型の半導
体レーザの出力光を検出するフォトダイオードを有し、
前記柱状の半導体層の周囲、及び前記面発光型の半導体
レーザの共振器構造部分とフォトダイオード間は、II−
VI族化合物半導体エピタキシャル層で埋め込まれている
ことを特徴とする。
【００１６】前記フォトダイオードは、逆バイアス駆動
される素子であることを特徴とする。
される素子であることを特徴とする。
【００１７】前記面発光型の半導体レーザの一共振器構
造部分とフォトダイオードは同一半導体基板上で１００
μｍ以内の間隔で配置されていることが好ましい。
造部分とフォトダイオードは同一半導体基板上で１００
μｍ以内の間隔で配置されていることが好ましい。
【００１８】前記共振器構造部分と前記フォトダイオー
ドが複数２次元的に配置され、前記共振器構造部分にお
ける発光部１０個以下に対して、フォトダイオード１個
が配置されることがことが好ましい。
ドが複数２次元的に配置され、前記共振器構造部分にお
ける発光部１０個以下に対して、フォトダイオード１個
が配置されることがことが好ましい。
【００１９】
【作用】上述の構成によれば、面発光半導体レーザとフ
ォトダイオードを同一基板上に作製することにより、面
発光半導体レーザの活性層から基板水平面方向に進行す
る漏れ光をフォトダイオードで検出することが可能とな
り、面発光半導体レーザの出力レーザ光に影響を与える
ことなく、出力レーザ光量を制御することが可能とな
る。
ォトダイオードを同一基板上に作製することにより、面
発光半導体レーザの活性層から基板水平面方向に進行す
る漏れ光をフォトダイオードで検出することが可能とな
り、面発光半導体レーザの出力レーザ光に影響を与える
ことなく、出力レーザ光量を制御することが可能とな
る。
【００２０】また、フォトダイオードは特別な構造を必
要としなく、面発光半導体レーザの共振器と同一な構造
を持つ素子を逆バイアス駆動することにより、半導体レ
ーザ構造がそのままフォトダイオード構造として使用で
きる。従って、フォトダイオード作製のために特別なプ
ロセスなどを必要とせず、同一基板上に、高密度に、歩
留まり高く作製可能となる。
要としなく、面発光半導体レーザの共振器と同一な構造
を持つ素子を逆バイアス駆動することにより、半導体レ
ーザ構造がそのままフォトダイオード構造として使用で
きる。従って、フォトダイオード作製のために特別なプ
ロセスなどを必要とせず、同一基板上に、高密度に、歩
留まり高く作製可能となる。
【００２１】柱状半導体層の周囲やフォトダイオードの
間をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層で埋め
込むと、高抵抗の埋め込み層への電流のもれが生じず、
簡単に面発光半導体レーザとフォトダイオードの電気的
素子分離が可能となる。また、面発光半導体レーザの発
振波長に対して透明なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタ
キシャル層を用いると面発光半導体レーザから基板水平
方向に漏れた光が埋め込み層に吸収されることなく、フ
ォトダイオードで検出できるので、面発光半導体レーザ
とフォトダイオードの間隔を接近させなくてもよくな
る。
間をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層で埋め
込むと、高抵抗の埋め込み層への電流のもれが生じず、
簡単に面発光半導体レーザとフォトダイオードの電気的
素子分離が可能となる。また、面発光半導体レーザの発
振波長に対して透明なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタ
キシャル層を用いると面発光半導体レーザから基板水平
方向に漏れた光が埋め込み層に吸収されることなく、フ
ォトダイオードで検出できるので、面発光半導体レーザ
とフォトダイオードの間隔を接近させなくてもよくな
る。
【００２２】面発光半導体レーザを２次元配列する場合
は、面発光半導体レーザとフォトダイオードの間隔を１
００μｍ以内することにより、個々の面発光半導体レー
ザの漏れ光によるクロストークなど無くすことが可能と
なる。
は、面発光半導体レーザとフォトダイオードの間隔を１
００μｍ以内することにより、個々の面発光半導体レー
ザの漏れ光によるクロストークなど無くすことが可能と
なる。
【００２３】上記作用により、簡便な製造方法で、信頼
性が高く、且つ、特性が良く、高歩留まりな、面発光半
導体レーザの特徴を損なわない、出力光を検出する構造
を有する面発光半導体レーザが実現できる。
性が高く、且つ、特性が良く、高歩留まりな、面発光半
導体レーザの特徴を損なわない、出力光を検出する構造
を有する面発光半導体レーザが実現できる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。
て説明する。
【００２５】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
における半導体レーザ (100)の発光部及び検出部断面を
示す斜視図であり、また、図２（ａ）〜（ｅ）は当該実
施例における半導体レーザの製造工程を示す断面図であ
る。
における半導体レーザ (100)の発光部及び検出部断面を
示す斜視図であり、また、図２（ａ）〜（ｅ）は当該実
施例における半導体レーザの製造工程を示す断面図であ
る。
【００２６】以下、本実施例に係わる半導体レーザ (10
0)の構成および製造工程について、図２（ａ）〜（ｅ）
にしたがって説明する。
0)の構成および製造工程について、図２（ａ）〜（ｅ）
にしたがって説明する。
【００２７】まず、 (102)ｎ型ＧａＡｓ基板上に、
(103)ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型
Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層から
なり波長８７０ｎｍ付近の光に対し９８％以上の反射率
を持つ３０ペアの (104)分布反射型多層膜ミラーを形成
する。続いて、 (105)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド
層、 (106)ｐ型ＧａＡｓ活性層、 (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇ
ａ0.6Ａｓクラッド層、 (108)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ
コンタクト層を、順次、ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル
成長させる（図２（ａ））。このとき、本実施例では、
成長温度を７００℃とし、成長圧力を１５０Ｔｏｒｒと
し、ＩＩＩ族原料としてはＴＭＧａ（トリメチルガリウ
ム）およびＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）の有機
金属を、Ｖ族原料としてはＡｓＨ3 を、ｎ型ドーパント
としてはＨ2 Ｓｅを、ｐ型ドーパントとしてはＤＥＺｎ
（ジエチルジンク）を、それぞれ用いる。
(103)ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型
Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層から
なり波長８７０ｎｍ付近の光に対し９８％以上の反射率
を持つ３０ペアの (104)分布反射型多層膜ミラーを形成
する。続いて、 (105)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド
層、 (106)ｐ型ＧａＡｓ活性層、 (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇ
ａ0.6Ａｓクラッド層、 (108)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ
コンタクト層を、順次、ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル
成長させる（図２（ａ））。このとき、本実施例では、
成長温度を７００℃とし、成長圧力を１５０Ｔｏｒｒと
し、ＩＩＩ族原料としてはＴＭＧａ（トリメチルガリウ
ム）およびＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）の有機
金属を、Ｖ族原料としてはＡｓＨ3 を、ｎ型ドーパント
としてはＨ2 Ｓｅを、ｐ型ドーパントとしてはＤＥＺｎ
（ジエチルジンク）を、それぞれ用いる。
【００２８】その後、熱ＣＶＤ法によって、表面に
(112)ＳｉＯ2 層を形成し、さらに、反応性イオンビー
ムエッチング法（以下、「ＲＩＢＥ法」と記す）によ
り、 (113)レジストで覆われた柱状の発光部及び柱状の
検出部を残して、 (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッ
ド層の途中まで、エッチングを行う（図２（ｂ））。こ
の際、本実施例では、エッチングガスとしては塩素とア
ルゴンの混合ガスを用いることとし、ガス圧を１×１０
-3Ｔｏｒｒとし、引出し電圧を４００Ｖとする。ここ
で、 (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の途中ま
でしかエッチングしないのは、活性層の水平方向の注入
キャリアと光を閉じ込めるための構造を、リブ導波路型
の屈折率導波構造とするためである。
(112)ＳｉＯ2 層を形成し、さらに、反応性イオンビー
ムエッチング法（以下、「ＲＩＢＥ法」と記す）によ
り、 (113)レジストで覆われた柱状の発光部及び柱状の
検出部を残して、 (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッ
ド層の途中まで、エッチングを行う（図２（ｂ））。こ
の際、本実施例では、エッチングガスとしては塩素とア
ルゴンの混合ガスを用いることとし、ガス圧を１×１０
-3Ｔｏｒｒとし、引出し電圧を４００Ｖとする。ここ
で、 (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の途中ま
でしかエッチングしないのは、活性層の水平方向の注入
キャリアと光を閉じ込めるための構造を、リブ導波路型
の屈折率導波構造とするためである。
【００２９】次に、この (107)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず、 (113)レジストを取り除き、
次に、ＭＢＥ法或はＭＯＣＶＤ法などにより、 (109)Ｚ
ｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め込み成長させる（図２
（ｃ））。
ｓクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず、 (113)レジストを取り除き、
次に、ＭＢＥ法或はＭＯＣＶＤ法などにより、 (109)Ｚ
ｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め込み成長させる（図２
（ｃ））。
【００３０】さらに、 (112)ＳｉＯ2 層を除去し、続
いて、(108)コンタクト層の表面に４ペアの (111)Ｓｉ
Ｏ2 ／α−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着に
より形成し、反応性イオンエッチング法（以下、「ＲＩ
Ｅ法」と記す）を用いたドライエッチングで、発光部の
径よりやや小さい領域を残して取り去る（図２
（ｄ））。この誘電体多層膜ミラーの、波長８７０ｎｍ
での反射率は、９４％である。
いて、(108)コンタクト層の表面に４ペアの (111)Ｓｉ
Ｏ2 ／α−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着に
より形成し、反応性イオンエッチング法（以下、「ＲＩ
Ｅ法」と記す）を用いたドライエッチングで、発光部の
径よりやや小さい領域を残して取り去る（図２
（ｄ））。この誘電体多層膜ミラーの、波長８７０ｎｍ
での反射率は、９４％である。
【００３１】しかる後に、 (111)誘電体多層膜ミラー
以外の表面に (110)ｐ型オーミック電極を蒸着する。そ
の際、発光部に接する電極と検出部に接する電極は独立
に電流を供給できるように分離しておく。さらに (102)
ｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ基板側に (101)ｎ型オー
ミック電極を蒸着する（図２（ｅ））。そして、最後
に、Ｎ2 雰囲気中で、４００℃のアロイングを行う。
以外の表面に (110)ｐ型オーミック電極を蒸着する。そ
の際、発光部に接する電極と検出部に接する電極は独立
に電流を供給できるように分離しておく。さらに (102)
ｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ基板側に (101)ｎ型オー
ミック電極を蒸着する（図２（ｅ））。そして、最後
に、Ｎ2 雰囲気中で、４００℃のアロイングを行う。
【００３２】以上の工程により、図１に示したような、
リブ導波路構造の (120)発光部と発光部と同一の構造を
持った (121)検出部を有する (100)面発光半導体レーザ
を得ることができる。
リブ導波路構造の (120)発光部と発光部と同一の構造を
持った (121)検出部を有する (100)面発光半導体レーザ
を得ることができる。
【００３３】図３は、本実施例の面発光半導体レーザの
発光部に対する駆動電流と発振光出力の関係とその時検
出部に流れる電流の関係を示す図である。室温において
連続発振が達成され、しきい値電流も１ｍＡと極めて低
い値が得られた。また、検出部に流れる電流は、しきい
値電流以下では駆動電流の増加と共に発光部からの横方
向の漏れ光が多くなるので、比例して増加している。し
きい値電流以上ではレーザ発振が開始されるので、漏れ
光の増加量は少なくなり、従って検出部に流れる電流の
増加量も少なくなっている。本実施例では、発光部と検
出部の間隔を５０μｍにしてあり、この時、しきい値電
流で検出部に流れる電流量は４００μＡと充分に検出可
能な大きさであった。また、発光部と検出部の間隔を５
０μｍよりも大きくしても、検出部を構成するｐｎ接合
に逆バイアスをかけることにより、検出感度を向上する
ことができた。
発光部に対する駆動電流と発振光出力の関係とその時検
出部に流れる電流の関係を示す図である。室温において
連続発振が達成され、しきい値電流も１ｍＡと極めて低
い値が得られた。また、検出部に流れる電流は、しきい
値電流以下では駆動電流の増加と共に発光部からの横方
向の漏れ光が多くなるので、比例して増加している。し
きい値電流以上ではレーザ発振が開始されるので、漏れ
光の増加量は少なくなり、従って検出部に流れる電流の
増加量も少なくなっている。本実施例では、発光部と検
出部の間隔を５０μｍにしてあり、この時、しきい値電
流で検出部に流れる電流量は４００μＡと充分に検出可
能な大きさであった。また、発光部と検出部の間隔を５
０μｍよりも大きくしても、検出部を構成するｐｎ接合
に逆バイアスをかけることにより、検出感度を向上する
ことができた。
【００３４】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
における半導体レーザ (200)の発光部及び検出部の断面
を示す斜視図であり、また、図５（ａ）〜（ｅ）は当該
実施例における半導体レーザ (200)製造工程を示す断面
図である。
における半導体レーザ (200)の発光部及び検出部の断面
を示す斜視図であり、また、図５（ａ）〜（ｅ）は当該
実施例における半導体レーザ (200)製造工程を示す断面
図である。
【００３５】本実施例の半導体レーザ (200)は、発光部
及び検出部とも (208)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタク
ト層から (205)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の一
部までを柱状に形成した点で、上述の実施例１と異な
る。
及び検出部とも (208)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタク
ト層から (205)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の一
部までを柱状に形成した点で、上述の実施例１と異な
る。
【００３６】以下、本実施例の構成および製造工程につ
いて、図５（ａ）〜（ｂ）にしたがって説明する。
いて、図５（ａ）〜（ｂ）にしたがって説明する。
【００３７】まず、(202)ｎ型ＧａＡｓ基板上に、(20
3)ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型Ａｌ
Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層からなり波長８７０
ｎｍ付近の光に対し９８％以上の反射率を持つ３０ペア
の (204)分布反射型多層膜ミラーを形成する。続いて、
(205)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、(206)ｐ型Ｇ
ａＡｓ活性層、(207)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド
層、(208)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層を、順
次、ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させる（図５
（ａ））。このとき、本実施例では、成長温度を７００
℃とし、成長圧力を１５０Ｔｏｒｒとし、ＩＩＩ族原料
としてはＴＭＧａ（トリメチルガリウム）およびＴＭＡ
ｌ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を、Ｖ族原料
としてはＡｓＨ3 を、ｎ型ドーパントとしてはＨ2 Ｓｅ
を、ｐ型ドーパントとしてはＤＥＺｎ（ジエチルジン
ク）を、それぞれ用いる。
3)ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型Ａｌ
Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層からなり波長８７０
ｎｍ付近の光に対し９８％以上の反射率を持つ３０ペア
の (204)分布反射型多層膜ミラーを形成する。続いて、
(205)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、(206)ｐ型Ｇ
ａＡｓ活性層、(207)ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド
層、(208)ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層を、順
次、ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させる（図５
（ａ））。このとき、本実施例では、成長温度を７００
℃とし、成長圧力を１５０Ｔｏｒｒとし、ＩＩＩ族原料
としてはＴＭＧａ（トリメチルガリウム）およびＴＭＡ
ｌ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を、Ｖ族原料
としてはＡｓＨ3 を、ｎ型ドーパントとしてはＨ2 Ｓｅ
を、ｐ型ドーパントとしてはＤＥＺｎ（ジエチルジン
ク）を、それぞれ用いる。
【００３８】その後、熱ＣＶＤ法によって、表面に
(212)ＳｉＯ2 層を形成し、さらに、ＲＩＢＥ法によ
り、 (213)レジストで覆われた柱状の発光部及び検出部
を残して、 (205)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の
途中まで、エッチングを行う（図５（ｂ））。この際、
本実施例では、エッチングガスとしては塩素とアルゴン
の混合ガスを用いることとし、ガス圧を１×１０-3Ｔｏ
ｒｒとし、引出し電圧を４００Ｖとする。
(212)ＳｉＯ2 層を形成し、さらに、ＲＩＢＥ法によ
り、 (213)レジストで覆われた柱状の発光部及び検出部
を残して、 (205)ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の
途中まで、エッチングを行う（図５（ｂ））。この際、
本実施例では、エッチングガスとしては塩素とアルゴン
の混合ガスを用いることとし、ガス圧を１×１０-3Ｔｏ
ｒｒとし、引出し電圧を４００Ｖとする。
【００３９】次に、このエッチング領域上に、埋め込
み層を形成する。このために、本実施例では、まず、
(213)レジストを取り除き、次に、ＭＢＥ法或はＭＯＣ
ＶＤ法などにより、 (209)ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め
込み成長させる（図５（ｃ））。
み層を形成する。このために、本実施例では、まず、
(213)レジストを取り除き、次に、ＭＢＥ法或はＭＯＣ
ＶＤ法などにより、 (209)ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め
込み成長させる（図５（ｃ））。
【００４０】さらに、 (212)ＳｉＯ2 層を除去し、続
いて、(208)コンタクト層の表面に４ペアの (211)Ｓｉ
Ｏ2 ／α−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着に
より形成し、ＲＩＥ法を用いたドライエッチングで、発
光部の径よりやや小さい領域を残して取り去る（図５
（ｄ））。この誘電体多層膜ミラーの、波長８７０ｎｍ
での反射率は、９４％である。
いて、(208)コンタクト層の表面に４ペアの (211)Ｓｉ
Ｏ2 ／α−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着に
より形成し、ＲＩＥ法を用いたドライエッチングで、発
光部の径よりやや小さい領域を残して取り去る（図５
（ｄ））。この誘電体多層膜ミラーの、波長８７０ｎｍ
での反射率は、９４％である。
【００４１】しかる後に、 (211)誘電体多層膜ミラー
以外の表面に (210)ｐ型オーミック電極を蒸着する。そ
の際、発光部に接する電極と検出部に接する電極は独立
に電流を供給できるように分離しておく。さらに (202)
ｎ型ＧａＡｓ基板側に (201)ｎ型オーミック電極を蒸着
する（図５（ｅ））。そして、最後に、Ｎ2 雰囲気中
で、４００℃のアロイングを行う。
以外の表面に (210)ｐ型オーミック電極を蒸着する。そ
の際、発光部に接する電極と検出部に接する電極は独立
に電流を供給できるように分離しておく。さらに (202)
ｎ型ＧａＡｓ基板側に (201)ｎ型オーミック電極を蒸着
する（図５（ｅ））。そして、最後に、Ｎ2 雰囲気中
で、４００℃のアロイングを行う。
【００４２】以上の工程により、図４に示したような、
埋め込み構造の (220)発光部と発光部と同一の構造を持
った (221)検出部を有する (200)面発光半導体レーザを
得ることができる。
埋め込み構造の (220)発光部と発光部と同一の構造を持
った (221)検出部を有する (200)面発光半導体レーザを
得ることができる。
【００４３】このようにして作成した本実施例の (200)
面発光半導体レーザにおいても、上述した実施例１と同
様、しきい値電流が１ｍＡと極めて低く、また、検出部
に流れる電流により、レーザ光出力を制御可能な面発光
半導体レーザが得られた。
面発光半導体レーザにおいても、上述した実施例１と同
様、しきい値電流が１ｍＡと極めて低く、また、検出部
に流れる電流により、レーザ光出力を制御可能な面発光
半導体レーザが得られた。
【００４４】また、本実施例では、発光部の活性層を完
全に埋め込んでいるため、横方向の漏れ光が少なくな
り、検出部に流れる電流が実施例１に示した値よりも小
さくなるが、検出部の電極に発光部にかける電圧と逆の
極性を持った逆バイアスをかけることにより、充分に検
出できる電流値が得られた。実施例１、実施例２とも埋
め込み層にＩＩ−ＶＩ属化合物半導体であるＺｎＳ0.06
Ｓｅ0.94層を用いることにより、その高抵抗性から、単
層で発光部と検出部の電気的素子分離が可能となってい
る。
全に埋め込んでいるため、横方向の漏れ光が少なくな
り、検出部に流れる電流が実施例１に示した値よりも小
さくなるが、検出部の電極に発光部にかける電圧と逆の
極性を持った逆バイアスをかけることにより、充分に検
出できる電流値が得られた。実施例１、実施例２とも埋
め込み層にＩＩ−ＶＩ属化合物半導体であるＺｎＳ0.06
Ｓｅ0.94層を用いることにより、その高抵抗性から、単
層で発光部と検出部の電気的素子分離が可能となってい
る。
【００４５】また、レーザ発振波長に対して、透明な材
料を埋め込み層に用いることにより、実施例２に示した
活性層を完全に埋め込んだ構造にしても、横方向漏れ光
が埋め込み層に吸収、減衰されないので検出部の感度を
落とすことがない。
料を埋め込み層に用いることにより、実施例２に示した
活性層を完全に埋め込んだ構造にしても、横方向漏れ光
が埋め込み層に吸収、減衰されないので検出部の感度を
落とすことがない。
【００４６】（実施例３）図６は本発明の第３の実施例
における半導体レーザ (300)の発光部及び検出部の断面
を示す斜視図であり、図７（ａ）〜（ｆ）は当該実施例
における半導体レーザ (300)の製造工程を示す断面図で
ある。
における半導体レーザ (300)の発光部及び検出部の断面
を示す斜視図であり、図７（ａ）〜（ｆ）は当該実施例
における半導体レーザ (300)の製造工程を示す断面図で
ある。
【００４７】本実施例の半導体レーザ (300)は、 (307)
ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層を、互いにに分離溝
で分離された複数の柱状部で発光部を形成した点、及び
検出部は (308)ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層
から (305)ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層の一部ま
でを柱状に形成した点で、上述の実施例１および実施例
２と異なる。
ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層を、互いにに分離溝
で分離された複数の柱状部で発光部を形成した点、及び
検出部は (308)ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層
から (305)ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層の一部ま
でを柱状に形成した点で、上述の実施例１および実施例
２と異なる。
【００４８】以下、本実施例の構成および製造工程につ
いて図７（ａ）〜（ｆ）にしたがって説明する。
いて図７（ａ）〜（ｆ）にしたがって説明する。
【００４９】まず、 (302)ｎ型ＧａＡｓ基板上に、
(303)ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型
Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層から
なり波長７８０ｎｍを中心に±３０ｎｍの光に対して９
８％以上の反射率を持つ２５ペアの (304)半導体多層膜
ミラーを形成する。続いて、 (305)ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層、 (306)ｐ型Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ活性
層、 (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層、 (308)
ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層を順次ＭＯＣＶ
Ｄ法でエピタキシャル成長させる（図７（ａ））。本実
施例では、このときの成長条件を、成長温度を７２０
℃、成長圧力１５０Ｔｏｒｒとするとともに、ＩＩＩ族
原料にはＴＭＧａ（トリメチルガリウム）およびＴＭＡ
ｌ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を、Ｖ族原料
にはＡｓＨ3 、ｎ型ドーパントにＨ2Ｓｅ 、ｐ型ドーパ
ントにＤＥＺｎ（ジエチルジンク）を、それぞれ用い
る。
(303)ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型
Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層から
なり波長７８０ｎｍを中心に±３０ｎｍの光に対して９
８％以上の反射率を持つ２５ペアの (304)半導体多層膜
ミラーを形成する。続いて、 (305)ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層、 (306)ｐ型Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ活性
層、 (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層、 (308)
ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層を順次ＭＯＣＶ
Ｄ法でエピタキシャル成長させる（図７（ａ））。本実
施例では、このときの成長条件を、成長温度を７２０
℃、成長圧力１５０Ｔｏｒｒとするとともに、ＩＩＩ族
原料にはＴＭＧａ（トリメチルガリウム）およびＴＭＡ
ｌ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を、Ｖ族原料
にはＡｓＨ3 、ｎ型ドーパントにＨ2Ｓｅ 、ｐ型ドーパ
ントにＤＥＺｎ（ジエチルジンク）を、それぞれ用い
る。
【００５０】また、 この一連の半導体エピタキシャル
成長時に (308)ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層
のＺｎ（亜鉛）ドーピング量を２×１０19ｃｍ-3とす
る。
成長時に (308)ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層
のＺｎ（亜鉛）ドーピング量を２×１０19ｃｍ-3とす
る。
【００５１】次に、表面に常圧熱ＣＶＤ法により (31
2)ＳｉＯ2 層を形成し、さらにその上にフォトレジスト
を塗布、フォトリソグラフィー工程を施し、必要なパタ
ーンを作製する。その際、レジストパターンの側面が基
板面に対して、垂直になるようなパターン作製条件で行
ない、作製後は、側面のだれの原因となる温度加熱を行
なわない。
2)ＳｉＯ2 層を形成し、さらにその上にフォトレジスト
を塗布、フォトリソグラフィー工程を施し、必要なパタ
ーンを作製する。その際、レジストパターンの側面が基
板面に対して、垂直になるようなパターン作製条件で行
ない、作製後は、側面のだれの原因となる温度加熱を行
なわない。
【００５２】その後、このパターンをマスクにして、
ＣＦ4 ガスをエッチングガスにした反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）を行い (312)ＳｉＯ2 層を除去する。そ
の際、間隔の大きい発光部と検出部の間にある (312)Ｓ
ｉＯ2 層は完全に除去し、間隔の狭い発光部を形成する
複数の柱状部の間の (312)ＳｉＯ2 層は残すようにエッ
チングを行なう。以上のようにして、必要なパターン形
状を持ちながら、さらに基板に対して垂直な側面を持っ
た (313)レジストと (312)ＳｉＯ2 層によるパターンが
作成できる（図７（ｂ））。
ＣＦ4 ガスをエッチングガスにした反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）を行い (312)ＳｉＯ2 層を除去する。そ
の際、間隔の大きい発光部と検出部の間にある (312)Ｓ
ｉＯ2 層は完全に除去し、間隔の狭い発光部を形成する
複数の柱状部の間の (312)ＳｉＯ2 層は残すようにエッ
チングを行なう。以上のようにして、必要なパターン形
状を持ちながら、さらに基板に対して垂直な側面を持っ
た (313)レジストと (312)ＳｉＯ2 層によるパターンが
作成できる（図７（ｂ））。
【００５３】続いて、この垂直な側面を持った (313)
レジストをマスクにして、ＲＩＢＥ法を用いて、柱状の
発光部及び検出部を残してエッチングを行なう。この
時、 (312)ＳｉＯ2 層の存在の差で、発光部を形成する
複数の柱状部の間は (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラ
ッド層の途中まで、また発光部と検出部の間は (305)ｎ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層の一部までエッチング
を行なう（図７（ｃ））。この際、本実施例では、エッ
チングガスには塩素とアルゴンの混合ガスを用い、ガス
圧力５×１０-4Ｔｏｒｒ、プラズマ引出し電圧４００
Ｖ、エッチング試料上でのイオン電流密度４００μＡ／
ｃｍ2 、試料温度を２０℃に保って行なうこととする。
レジストをマスクにして、ＲＩＢＥ法を用いて、柱状の
発光部及び検出部を残してエッチングを行なう。この
時、 (312)ＳｉＯ2 層の存在の差で、発光部を形成する
複数の柱状部の間は (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラ
ッド層の途中まで、また発光部と検出部の間は (305)ｎ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層の一部までエッチング
を行なう（図７（ｃ））。この際、本実施例では、エッ
チングガスには塩素とアルゴンの混合ガスを用い、ガス
圧力５×１０-4Ｔｏｒｒ、プラズマ引出し電圧４００
Ｖ、エッチング試料上でのイオン電流密度４００μＡ／
ｃｍ2 、試料温度を２０℃に保って行なうこととする。
【００５４】ここで、発光部を (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層の途中までしかエッチングしないの
は、活性層の水平方向の注入キャリアと光の閉じ込め
を、屈折率導波型のリブ導波路構造にして、活性層内の
光の一部を活性層水平方向に伝達できるようにするため
である。
0.5Ａｓクラッド層の途中までしかエッチングしないの
は、活性層の水平方向の注入キャリアと光の閉じ込め
を、屈折率導波型のリブ導波路構造にして、活性層内の
光の一部を活性層水平方向に伝達できるようにするため
である。
【００５５】また、レジストとして垂直な側面を持った
(313)レジストを使用し、さらに、エッチング方法とし
てエッチング試料に対して垂直にイオンをビーム状に照
射してエッチングを行なうＲＩＢＥ法を用いることによ
り、近接した (320)発光部を、基板に垂直な分離溝で分
離させることができるとともに、面発光型半導体レーザ
の特性向上に必要な垂直光共振器を作製することが可能
となっている。次に、この (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず、 (313)レジストを取り除き、
次に、ＭＢＥ法あるいはＭＯＣＶＤ法などにより、 (30
9)ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め込み成長させる（図７
（ｄ））。
(313)レジストを使用し、さらに、エッチング方法とし
てエッチング試料に対して垂直にイオンをビーム状に照
射してエッチングを行なうＲＩＢＥ法を用いることによ
り、近接した (320)発光部を、基板に垂直な分離溝で分
離させることができるとともに、面発光型半導体レーザ
の特性向上に必要な垂直光共振器を作製することが可能
となっている。次に、この (307)ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず、 (313)レジストを取り除き、
次に、ＭＢＥ法あるいはＭＯＣＶＤ法などにより、 (30
9)ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め込み成長させる（図７
（ｄ））。
【００５６】さらに、 (312)ＳｉＯ2 層とその上にで
きた多結晶状のＺｎＳＳｅを除去し、続いて、表面に４
ペアの (311)ＳｉＯ2 ／α−Ｓｉ誘電体多層膜反射鏡を
電子ビーム蒸着により形成し、ＲＩＥ法を用いたドライ
エッチングで、発光部の径よりやや小さい領域を残して
取り去る（図７（ｅ））。誘電体多層膜ミラーの、波長
７８０ｎｍでの誘電体多層膜ミラーの反射率は、９５％
以上である。
きた多結晶状のＺｎＳＳｅを除去し、続いて、表面に４
ペアの (311)ＳｉＯ2 ／α−Ｓｉ誘電体多層膜反射鏡を
電子ビーム蒸着により形成し、ＲＩＥ法を用いたドライ
エッチングで、発光部の径よりやや小さい領域を残して
取り去る（図７（ｅ））。誘電体多層膜ミラーの、波長
７８０ｎｍでの誘電体多層膜ミラーの反射率は、９５％
以上である。
【００５７】ここで、本実施例の (300)半導体レーザで
はＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94で埋め込んだ分離溝上にも (311)
誘電体多層膜ミラーを作成することとしたので、発光部
に挟まれた領域にも垂直共振器構造が形成され、したが
って、 分離溝側にもれた光も有効にレーザ発振に寄与
し、また、漏れた光を利用するので (320)発光部の位相
に同期した発光となる。
はＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94で埋め込んだ分離溝上にも (311)
誘電体多層膜ミラーを作成することとしたので、発光部
に挟まれた領域にも垂直共振器構造が形成され、したが
って、 分離溝側にもれた光も有効にレーザ発振に寄与
し、また、漏れた光を利用するので (320)発光部の位相
に同期した発光となる。
【００５８】しかる後、 (311)誘電体多層膜ミラー以
外の表面に (310)ｐ型オーミック電極を蒸着する。その
際、発光部に接する電極と検出部に接する電極は独立に
電流を供給できるように分離しておく。さらに、基板側
に (301)ｎ型オーミック電極を蒸着する（図７
（ｆ））。ここで、出射側の (310)ｐ型オーミック電極
は、各(320)発光部の各 (308)コンタクト層に導通する
ように形成される。そして、最後に、Ｎ2 雰囲気中で４
００℃でアロイングを行う。
外の表面に (310)ｐ型オーミック電極を蒸着する。その
際、発光部に接する電極と検出部に接する電極は独立に
電流を供給できるように分離しておく。さらに、基板側
に (301)ｎ型オーミック電極を蒸着する（図７
（ｆ））。ここで、出射側の (310)ｐ型オーミック電極
は、各(320)発光部の各 (308)コンタクト層に導通する
ように形成される。そして、最後に、Ｎ2 雰囲気中で４
００℃でアロイングを行う。
【００５９】以上のように工程により、図６及び図７
（ｆ）に示す構造の、(320)発光部と、(321)検出部を持
った(300)面発光半導体レーザを得ることができる。
（ｆ）に示す構造の、(320)発光部と、(321)検出部を持
った(300)面発光半導体レーザを得ることができる。
【００６０】このようにして作成した本実施例の (300)
面発光半導体レーザにおいても、上述した実施例１およ
び実施例２と同様、発光部と同一の構造を持った検出部
によって、レーザ出力光を検出可能となり、また発光部
と検出部の間隔を５０μｍよりも大きくしても、検出部
を構成するｐｎ接合に逆バイアスをかけることにより、
検出感度を向上することができた。
面発光半導体レーザにおいても、上述した実施例１およ
び実施例２と同様、発光部と同一の構造を持った検出部
によって、レーザ出力光を検出可能となり、また発光部
と検出部の間隔を５０μｍよりも大きくしても、検出部
を構成するｐｎ接合に逆バイアスをかけることにより、
検出感度を向上することができた。
【００６１】また、上述の各実施例では、発光部と検出
部を１対１に対応させることとしたが、本発明者の実験
によれば、検出部から半径１００μｍの範囲内にある発
光部の発光量は検出できた。従って、検出部１個に対し
て複数の発光部の発光量を制御することが可能である。
但し、発光部を複数個にしたときの光のクロストークの
問題やそれを防ぐために時分割で発光部を検出する方法
を用いると発光部は検出部１個に対して１０個以下にす
ることが望ましいことを確認した。
部を１対１に対応させることとしたが、本発明者の実験
によれば、検出部から半径１００μｍの範囲内にある発
光部の発光量は検出できた。従って、検出部１個に対し
て複数の発光部の発光量を制御することが可能である。
但し、発光部を複数個にしたときの光のクロストークの
問題やそれを防ぐために時分割で発光部を検出する方法
を用いると発光部は検出部１個に対して１０個以下にす
ることが望ましいことを確認した。
【００６２】なお、上述の各実施例では、ＧａＡｌＡｓ
系面発光型半導体レーザについて説明したが、その他の
ＩＩＩ−Ｖ族系の面発光型半導体レーザにも好適に適用
でき、特に活性層はＡｌの組成を替えることで発振波長
を変更することもできる。
系面発光型半導体レーザについて説明したが、その他の
ＩＩＩ−Ｖ族系の面発光型半導体レーザにも好適に適用
でき、特に活性層はＡｌの組成を替えることで発振波長
を変更することもできる。
【００６３】また、各実施例では図１、図４、図６に示
した構造をもとに説明を行なったが、本発明はこれにと
らわれない。図８は本発明の別の実施例を示したもので
あり、それぞれ光出射側からみた発光部及び検出部の基
板に水平な面の形状を表した概略図である。発光部及び
検出部の電極は取り除いてある。図８（ａ）〜（ｄ）
は、発光部と検出部の個数及びその位置関係を示してお
り、発光部を二次元アレイした際の好適な配置の仕方の
例をあらわしている。
した構造をもとに説明を行なったが、本発明はこれにと
らわれない。図８は本発明の別の実施例を示したもので
あり、それぞれ光出射側からみた発光部及び検出部の基
板に水平な面の形状を表した概略図である。発光部及び
検出部の電極は取り除いてある。図８（ａ）〜（ｄ）
は、発光部と検出部の個数及びその位置関係を示してお
り、発光部を二次元アレイした際の好適な配置の仕方の
例をあらわしている。
【００６４】また、本発明の面発光型半導体レーザの応
用範囲は、プリンタ、複写機などの印刷装置のみなら
ず、ファクシミリ、ディスプレイ、通信機器にても全く
同様な効果を有することは言うまでもない。
用範囲は、プリンタ、複写機などの印刷装置のみなら
ず、ファクシミリ、ディスプレイ、通信機器にても全く
同様な効果を有することは言うまでもない。
【００６５】本実施例の面発光型半導体レーザを用いて
作製したオートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路の概
略図を図９に示す。
作製したオートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路の概
略図を図９に示す。
【００６６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、面発光レーザを構成する半導体基板と同一な半導
体基板上にフォトダイオードを形成し、半導体レーザ及
びフォトダイオードのそれぞれを柱状に形成したので、
面発光半導体レーザの特性を劣化させることなく、レー
ザ出力光を制御できるＡＰＣ回路付面発光半導体レーザ
の作成が容易となった。
れば、面発光レーザを構成する半導体基板と同一な半導
体基板上にフォトダイオードを形成し、半導体レーザ及
びフォトダイオードのそれぞれを柱状に形成したので、
面発光半導体レーザの特性を劣化させることなく、レー
ザ出力光を制御できるＡＰＣ回路付面発光半導体レーザ
の作成が容易となった。
【００６７】また、フォトダイオードの構造を面発光半
導体レーザの構造と同一なものとすることにより、フォ
トダイオードを内蔵するための特別な製造工程を用意し
なくても良いので、信頼性が高く、高歩留まりな、面発
光半導体レーザが簡単に作成できるようになる。
導体レーザの構造と同一なものとすることにより、フォ
トダイオードを内蔵するための特別な製造工程を用意し
なくても良いので、信頼性が高く、高歩留まりな、面発
光半導体レーザが簡単に作成できるようになる。
【００６８】さらに、レーザ光に対して透明なＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体エピタキシャル層で発光部とフォトダ
イオードの間を埋め込むことにより発光部とフォトダイ
オードの間を接近させなくてもよく、発光部１０個まで
を１つのフォトダイオードで検出できた。
Ｉ族化合物半導体エピタキシャル層で発光部とフォトダ
イオードの間を埋め込むことにより発光部とフォトダイ
オードの間を接近させなくてもよく、発光部１０個まで
を１つのフォトダイオードで検出できた。
【００６９】特に、半導体レーザを二次元的に高密度に
集積させてアレイ化させる場合には、フォトダイオード
の数を少なくする必要があるので、本発明は非常に有益
である。
集積させてアレイ化させる場合には、フォトダイオード
の数を少なくする必要があるので、本発明は非常に有益
である。
【図１】 実施例１に関わる半導体レーザの断面を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】 （ａ）〜（ｅ）ともに、実施例１に関わる半
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図３】 実施例１に関わる半導体レーザの駆動電流と
発振光出力の関係とその際検出部に流れる電流の関係を
示す図である。
発振光出力の関係とその際検出部に流れる電流の関係を
示す図である。
【図４】 実施例２に関わる半導体レーザの断面を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】 （ａ）〜（ｅ）ともに、実施例２に関わる半
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図６】 実施例３に関わる半導体レーザを示す斜視図
である。
である。
【図７】 （ａ）〜（ｆ）ともに、実施例３に関わる半
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図８】 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ光出射側から
みた発光部及び検出部の基板に水平な面の形状を表した
概略図である。
みた発光部及び検出部の基板に水平な面の形状を表した
概略図である。
【図９】 実施例の面発光型半導体レーザを用いて作
製したオートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路の概略
図である。
製したオートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路の概略
図である。
【図１０】 従来の半導体レーザの一例を示す斜視図で
ある。
ある。
１０１，２０１，３０１，４０１ ｎ型オーミック電
極 １０２，２０２，３０２，４０２ ｎ型ＧａＡｓ基板 １０３，２０３，３０３，４０３ ｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層 １０４，２０４，３０４，４０４ 分布反射型多層膜
ミラー １０５，２０５，４０５ ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓク
ラッド層 １０６，２０６，４０６ ｐ型ＧａＡｓ活性層 １０７，２０７，４０７ ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓク
ラッド層 １０８，２０８，４０８ ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ
コンタクト層 １０９，２０９，３０９，４０９ ＺｎＳ0.06Ｓｅ
0.94埋め込み層 １１０，２１０，３１０，４１０ ｐ型オーミック電
極 １１１，２１１，３１１，４１１ 誘電体多層膜ミラ
ー １１２，２１２，３１２ ＳｉＯ2 層 １１３，２１３，３１３ レジスト ３０５ ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ３０６ ｐ型Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ活性層 ３０７ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ３０８ ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層 １２０，２２０，３２０ 発光部 １２１，２２１，３２１ 検出部
極 １０２，２０２，３０２，４０２ ｎ型ＧａＡｓ基板 １０３，２０３，３０３，４０３ ｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層 １０４，２０４，３０４，４０４ 分布反射型多層膜
ミラー １０５，２０５，４０５ ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓク
ラッド層 １０６，２０６，４０６ ｐ型ＧａＡｓ活性層 １０７，２０７，４０７ ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓク
ラッド層 １０８，２０８，４０８ ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ
コンタクト層 １０９，２０９，３０９，４０９ ＺｎＳ0.06Ｓｅ
0.94埋め込み層 １１０，２１０，３１０，４１０ ｐ型オーミック電
極 １１１，２１１，３１１，４１１ 誘電体多層膜ミラ
ー １１２，２１２，３１２ ＳｉＯ2 層 １１３，２１３，３１３ レジスト ３０５ ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ３０６ ｐ型Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ活性層 ３０７ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ３０８ ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層 １２０，２２０，３２０ 発光部 １２１，２２１，３２１ 検出部
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体基板に垂直な方向に光を出射する
ように発光部を備え該半導体基板の垂直な方向に形成さ
れた共振器構造を有し、該共振器を形成する半導体層の
少なくとも一層が柱状に形成されている面発光型の半導
体レーザにおいて、 前記半導体基板の同一基板上に前記面発光型の半導体レ
ーザの出力光を検出するフォトダイオードを有し、該フ
ォトダイオードを形成する半導体層の少なくとも一層が
柱状に形成されていることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 半導体基板に垂直な方向に光を出射する
ように発光部を備え該半導体基板の垂直な方向に形成さ
れた共振器構造を有し、該共振器を形成する半導体層の
少なくとも一層が柱状に形成されている面発光型の半導
体レーザにおいて、 前記半導体基板の同一基板上に前記面発光型の半導体レ
ーザの出力光を検出するフォトダイオードを有し、 前記柱状の半導体層の周囲、及び前記面発光型の半導体
レーザの共振器構造部分とフォトダイオード間は、II−
VI族化合物半導体エピタキシャル層で埋め込まれている
ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記フォトダイオードは逆バイアス駆動
される素子であることを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 オートパワーコントロール回路を備え、
前記フォトダイオードで検出された出力光強度により、
駆動電流を制御することを特徴とする請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 前記共振器構造部分及び前記フォトダイ
オード部分が半導体基板側から少なくとも第一のクラッ
ド層、活性層、第二のクラッド層、及びコンタクト層が
順次積層された構造であり、該共振器構造部分及び該フ
ォトダイオード部分の夫々において、該コンタクト層か
ら該第二のクラッド層の一部までが柱状構造であること
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
半導体レーザ。 - 【請求項６】 前記共振器構造部分及び前記フォトダイ
オード部分が半導体基板側から少なくとも第一のクラッ
ド層、活性層、第二のクラッド層、及びコンタクト層が
順次積層された構造であり、該共振器構造部分及び該フ
ォトダイオード部分のそれぞれにおいて、該コンタクト
層から該第一のクラッド層の一部までが柱状構造である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記
載の半導体レーザ。 - 【請求項７】 前記共振器構造部分において、少なくと
も第二のクラッド層が分離溝で分離され、複数の柱状部
が形成されていることを特徴とする請求項６記載の半導
体レーザ。 - 【請求項８】 前記面発光型の半導体レーザの一共振器
構造部分とフォトダイオードは同一半導体基板上で１０
０μｍ以内の間隔で配置されていることを特徴とする請
求項１乃至請求項７のいずれかに記載の半導体レーザ。 - 【請求項９】 前記共振器構造部分と前記フォトダイオ
ードが夫々複数２次元的に配置され、前記共振器構造部
分における発光部１０個以下に対して、フォトダイオー
ド１個が配置されることを特徴とする請求項１乃至請求
項８のいずれかに記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04874492A JP3206080B2 (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04874492A JP3206080B2 (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251828A JPH05251828A (ja) | 1993-09-28 |
| JP3206080B2 true JP3206080B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=12811795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04874492A Expired - Lifetime JP3206080B2 (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206080B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08116139A (ja) * | 1994-08-22 | 1996-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| US5491712A (en) * | 1994-10-31 | 1996-02-13 | Lin; Hong | Integration of surface emitting laser and photodiode for monitoring power output of surface emitting laser |
| KR100550417B1 (ko) * | 2004-08-18 | 2006-02-10 | 엘지전자 주식회사 | 양방향 광통신용 소자 및 그의 제조 방법 |
| JP6786798B2 (ja) * | 2015-12-22 | 2020-11-18 | 株式会社リコー | 光学センサ、光学検査装置、及び光学特性検出方法 |
| JP6790529B2 (ja) * | 2016-07-12 | 2020-11-25 | 富士ゼロックス株式会社 | 発光デバイス |
| JP6825251B2 (ja) * | 2016-07-12 | 2021-02-03 | 富士ゼロックス株式会社 | 発光素子 |
| JP2018026478A (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 富士ゼロックス株式会社 | 発光素子、発光素子アレイ、及び光伝送装置 |
| JP6926414B2 (ja) * | 2016-08-10 | 2021-08-25 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | 発光素子アレイ、及び光伝送装置 |
| JP7039825B2 (ja) * | 2016-11-02 | 2022-03-23 | 株式会社リコー | 光学センサ、光学検査装置 |
| JP2020092256A (ja) * | 2018-11-27 | 2020-06-11 | 株式会社リコー | 光源、光源装置、光学装置、計測装置、ロボット、電子機器、移動体、および造形装置 |
-
1992
- 1992-03-05 JP JP04874492A patent/JP3206080B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05251828A (ja) | 1993-09-28 |
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