JP5836668B2 - Surface emitting laser, surface emitting laser manufacturing method, and image forming apparatus - Google Patents

Surface emitting laser, surface emitting laser manufacturing method, and image forming apparatus Download PDF

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Description

本発明は、面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a surface emitting laser, a surface emitting laser manufacturing method, and an image forming apparatus.

近年、面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser、以降VCSELと略す)が通信、記録、センサ、電子写真露光等の分野で注目されている。
VCSELの利点は、端面発光レーザと比較し2次元のアレイ化が容易、レーザ自体の小型化が容易なため高密度集積に適している等が挙げられる。
VCSELの発光領域を制御するため、活性層への電流注入領域を制限する方法として、アルミニウムを多く成分に含むAlGaAs層の一部を酸化することにより作製された酸化による電流狭窄構造が広く使われている。
2. Description of the Related Art In recent years, surface emitting lasers (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, hereinafter abbreviated as VCSEL) have attracted attention in the fields of communication, recording, sensors, electrophotographic exposure and the like.
Advantages of the VCSEL include that it is easier to form a two-dimensional array than an edge-emitting laser and is suitable for high-density integration because the laser itself can be easily downsized.
In order to control the emission region of the VCSEL, a current confinement structure by oxidation produced by oxidizing a part of an AlGaAs layer containing a large amount of aluminum is widely used as a method for limiting the current injection region to the active layer. ing.

ここで、図3を用いて、一般的な酸化型VCSELの概要を説明する。
図3(a)に示すように、基板301上に下部多層膜反射鏡302、下部スペーサ層311、活性層304、上部スペーサ層312、上部多層膜反射鏡305が順次積層されている。上部多層膜反射鏡305の一部には、被酸化層306が形成されている。
メサ径308の幅において被酸化層306の側面を露出させるため、上部多層膜反射鏡305上のメサ径308の部分に、マスク307を形成する。その後、被酸化層306より下の深さまで上部多層膜反射鏡305にメサの形状に相当するメサ周囲の穴313をあける。この構造を図3(b)に示す。
Here, an outline of a general oxidized VCSEL will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3A, a lower multilayer reflector 302, a lower spacer layer 311, an active layer 304, an upper spacer layer 312 and an upper multilayer reflector 305 are sequentially stacked on a substrate 301. An oxidized layer 306 is formed on a part of the upper multilayer film reflecting mirror 305.
In order to expose the side surface of the oxidized layer 306 in the width of the mesa diameter 308, a mask 307 is formed on the mesa diameter 308 portion on the upper multilayer reflector 305. Thereafter, a hole 313 around the mesa corresponding to the shape of the mesa is formed in the upper multilayer reflector 305 to a depth below the oxidized layer 306. This structure is shown in FIG.

次に、構造体全体を高温水蒸気中に曝すことで、被酸化層306をメサ端から酸化していく。図3(c)に、酸化後の様子を示す。
メサ端から酸化された酸化領域309により、メサ内に非酸化領域310を備えた電流狭窄層が形成される。
この電流狭窄層における酸化領域309は伝導率が低くなっているため、上下の電極(図示していない)から注入された電流は、酸化領域309により狭窄され、非酸化領域310のみを流れる。
それにより、活性層304の一部に電流を注入し、発光領域の制御を行うことが可能となる。
Next, the layer to be oxidized 306 is oxidized from the end of the mesa by exposing the entire structure to high-temperature steam. FIG. 3C shows the state after oxidation.
A current confinement layer having a non-oxidized region 310 in the mesa is formed by the oxidized region 309 oxidized from the mesa end.
Since the oxide region 309 in the current confinement layer has low conductivity, the current injected from the upper and lower electrodes (not shown) is confined by the oxide region 309 and flows only through the non-oxidized region 310.
Thereby, current can be injected into a part of the active layer 304 to control the light emitting region.

アルミニウム含有率の高いAlGaAs酸化層を酸化することにより、酸化された部分の体積が収縮することが知られている(非特許文献1)。
特に、Al組成比が多いと、収縮率がより大きくなる。非特許文献1によれば、AlAsを酸化すると、12−13%、Al0.92Ga0.08Asで6.7%の体積収縮が起こる。
このため、酸化型VCSELでは、特に図3(c)に示す酸化領域と非酸化領域との境界である酸化フロント315に歪が生じる。この歪が、VCSELの寿命に悪影響を及ぼすことがある。
It is known that the volume of the oxidized portion contracts by oxidizing an AlGaAs oxide layer having a high aluminum content (Non-patent Document 1).
In particular, when the Al composition ratio is large, the shrinkage rate becomes larger. According to Non-Patent Document 1, when AlAs is oxidized, volume shrinkage of 6.7% occurs at 12-13% and Al0.92Ga0.08As.
For this reason, in the oxidized VCSEL, distortion occurs particularly in the oxidation front 315 that is a boundary between the oxidized region and the non-oxidized region shown in FIG. This distortion can adversely affect the life of the VCSEL.

上記酸化による歪を緩和するため、特許文献1には酸化された酸化層の全てまたは一部をウェットエッチングにより除去する例が開示されている。
図2に示すよう、酸化された部分をNaOH等のエッチャントにより取り除き、ギャップ212を形成する。全ての酸化領域を取り除くことで酸化領域により発生するストレスを低減でき、デバイスの信頼性が向上すると記載されている。
In order to alleviate the strain due to oxidation, Patent Document 1 discloses an example in which all or part of an oxidized oxide layer is removed by wet etching.
As shown in FIG. 2, the oxidized portion is removed with an etchant such as NaOH to form a gap 212. It is described that by removing all the oxidized regions, the stress generated by the oxidized regions can be reduced and the reliability of the device is improved.

米国特許出願公開第2006/0013276号明細書US Patent Application Publication No. 2006/0013276

Kent D. Choquette, ¨Advances in Selective Wet Oxidation of AlGaAs Alloys¨, IEEE journal of selected topics in quantum electronics, vol. 3, p.916 (1997)Kent D. Choquette, ¨Advanced in Selective Oxidation of AlGaAs Alloys, IEEE journal of selected topics in quantum electronics, vol. 3, p. 916 (1997)

上記特許文献1では、酸化された酸化層において一部のみ無くても良いと記載されているが、どのような一部かについては具体的に何も記載されていない。歪緩和により効果的な方向のみ最小限の除去とすることが、機械的強度を保つ上で重要となる。誤った方向のみ一部除去することで、歪をより増強してしまうこととなる。
すなわち、誤った方向を除去した場合には、デバイスの機械的強度が弱くなり、デバイス作製中、運搬中、実装中等に問題が生じる。
特に、アルミニウムが多い層214(酸化層)より上の積層ミラー210が厚い場合や、ギャップ212以外の残された部分(酸化されずに残された部分、電流注入領域)が小さい場合(通常VCSELでは数〜数10um程度である)は、機械的強度が特に問題となる。
In the above-mentioned Patent Document 1, it is described that only a part of the oxidized oxide layer may be omitted, but nothing is specifically described as to what kind of part it is. In order to maintain the mechanical strength, it is important to remove only the effective direction by strain relaxation. By removing only a part in the wrong direction, the distortion is further increased.
That is, when the wrong direction is removed, the mechanical strength of the device is weakened, and a problem occurs during device fabrication, transportation, and mounting.
In particular, when the laminated mirror 210 above the layer 214 (oxide layer) rich in aluminum is thick, or when the remaining portion other than the gap 212 (the portion left unoxidized, the current injection region) is small (normally VCSEL) In this case, the mechanical strength is particularly problematic.

本発明は、上記課題に鑑み、電流狭窄層における酸化領域の一部を除去し、酸化領域と非酸化領域との境界領域に対する酸化による歪を緩和する際、機械的な強度を保つことが可能となる面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、画像形成装置の提供を目的とする。   In view of the above problems, the present invention can maintain a mechanical strength when removing a part of the oxidized region in the current confinement layer and relieving strain due to oxidation with respect to the boundary region between the oxidized region and the non-oxidized region. It is an object of the present invention to provide a surface emitting laser, a surface emitting laser manufacturing method, and an image forming apparatus.

本発明の面発光レーザは、
基板と、
前記基板上に形成された活性層と、
前記活性層の上下に配置された多層膜反射鏡と、
前記活性層へ電流を注入するための電極と、を備え、
前記上下に配置された多層膜反射鏡のいずれか一方またはその両方の多層膜反射鏡の一部の層を構成する被酸化層を酸化し、非酸化領域の周囲に酸化領域を有する電流狭窄層を形成して前記活性層への電流注入を制限するようにした面発光レーザであって、
前記電流狭窄層は、前記酸化領域の一部が除去された酸化領域除去部分を有し、
前記酸化領域除去部分は、前記非酸化領域の中心からみて、少なくとも以下の(1)〜(3)のいずれか一つの条件を満たす領域によって形成されていることを特徴とする。
(1)前記非酸化領域の形状は多角形であり、その頂点の方向を含む領域であること。
(2)前記基板は傾斜基板であり、最大傾斜角の方向とは逆側の方向を含む領域であること。
(3)前記電極が電気的コンタクトをしている面積が最大となる方向を含む領域であること。
また、本発明の面発光レーザの製造方法は、基板上の上下に配置された多層膜反射鏡のいずれか一方、またはその両方の多層膜反射鏡の一部の層を構成する被酸化層に電流狭窄層を形成して活性層への電流注入を制限するようにした面発光レーザの製造方法であって、
前記被酸化層の一部を酸化し、非酸化領域の周囲に酸化領域を有する前記電流狭窄層を形成する工程と、
前記酸化領域の一部を除去して酸化領域除去部分を形成する工程と、
を有し、
前記酸化領域除去部分として、前記非酸化領域の中心からみて、少なくとも以下の(1)〜(3)のいずれか一つの条件を満たす領域を形成することを特徴とする。
(1)前記非酸化領域の形状は多角形であり、その頂点の方向を含む領域であること。
(2)前記基板は傾斜基板であり、最大傾斜角の方向とは逆側の方向を含む領域であること。
(3)前記電極が電気的コンタクトをしている面積が最大となる方向を含む領域であること。
The surface emitting laser of the present invention is
A substrate,
An active layer formed on the substrate;
Multilayer reflectors disposed above and below the active layer;
An electrode for injecting current into the active layer,
A current confinement layer having an oxidized region around a non-oxidized region by oxidizing an oxidized layer constituting a part of one or both of the multilayer reflective mirrors arranged above and below the multilayer reflective mirror A surface-emitting laser configured to limit current injection into the active layer,
The current confinement layer has an oxidized region removed portion from which a part of the oxidized region is removed,
The oxidized region removal portion is formed by a region satisfying at least one of the following conditions (1) to (3) when viewed from the center of the non-oxidized region.
(1) The shape of the non-oxidized region is a polygon and is a region including the direction of the vertex.
(2) The substrate is an inclined substrate, and is a region including a direction opposite to the direction of the maximum inclination angle.
(3) The region includes a direction in which the area where the electrode is in electrical contact is maximized.
In the surface emitting laser manufacturing method of the present invention, any one of the multilayer reflectors arranged on the upper and lower sides of the substrate, or a layer to be oxidized that constitutes a part of both multilayer reflectors is applied. A method of manufacturing a surface emitting laser in which a current confinement layer is formed to limit current injection into an active layer,
Oxidizing a part of the oxidized layer and forming the current confinement layer having an oxidized region around a non-oxidized region;
Removing a portion of the oxidized region to form an oxidized region removed portion;
Have
As the oxidized region removal portion, a region that satisfies at least one of the following conditions (1) to (3) is formed as viewed from the center of the non-oxidized region.
(1) The shape of the non-oxidized region is a polygon and is a region including the direction of the vertex.
(2) The substrate is an inclined substrate, and is a region including a direction opposite to the direction of the maximum inclination angle.
(3) The region includes a direction in which the area where the electrode is in electrical contact is maximized.

本発明によれば、電流狭窄層における酸化領域の一部を除去し、酸化領域と非酸化領域との境界領域に対する酸化による歪を緩和する際、機械的な強度を保つことが可能となる面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、画像形成装置を実現することができる。   According to the present invention, a part of the oxidized region in the current confinement layer is removed, and the mechanical strength can be maintained when the strain due to oxidation on the boundary region between the oxidized region and the non-oxidized region is reduced. A light emitting laser, a surface emitting laser manufacturing method, and an image forming apparatus can be realized.

本発明の実施例2における構成例を説明する平面図。The top view explaining the structural example in Example 2 of this invention. 従来技術である特許文献1の構成を説明する図。The figure explaining the structure of patent document 1 which is a prior art. 電流狭窄層を有する面発光レーザにおける一般的な酸化プロセスを説明する図。The figure explaining the general oxidation process in the surface emitting laser which has a current confinement layer. 本発明の実施例1における酸化領域の一部が除去された除去部分を有する電流狭窄層の構成を説明する断面図。Sectional drawing explaining the structure of the current confinement layer which has the removal part from which one part of the oxidation area | region was removed in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における酸化領域の一部が除去された除去部分を有する電流狭窄層の構成を説明する平面図。The top view explaining the structure of the current confinement layer which has the removal part from which one part of the oxidation area | region was removed in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2における酸化領域の一部が除去された除去部分を有する電流狭窄層の構成を説明する断面図。Sectional drawing explaining the structure of the current confinement layer which has the removal part from which the oxidation region part was removed in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2における酸化領域の一部が除去された除去部分を有する電流狭窄層の構成を説明する平面図。The top view explaining the structure of the current confinement layer which has the removal part from which the oxidation area | region in Example 2 of this invention was removed. 本発明の実施例3における酸化領域の一部が除去された除去部分を有する電流狭窄層の構成を説明する断面図。Sectional drawing explaining the structure of the current confinement layer which has the removal part from which the oxidation region part was removed in Example 3 of this invention. 本発明の実施例3における酸化領域の一部が除去された除去部分を有する電流狭窄層の構成を説明する平面図。The top view explaining the structure of the current confinement layer which has the removal part from which a part of oxidation region was removed in Example 3 of this invention. 本発明の実施形態における面発光レーザの製造方法のプロセス手順を示す図。The figure which shows the process sequence of the manufacturing method of the surface emitting laser in embodiment of this invention. 本発明の実施例5における面発光レーザアレイを用いた画像形成装置の構成例を説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus using a surface emitting laser array according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の実施例4における構成例を説明する図。The figure explaining the structural example in Example 4 of this invention. 通電による劣化の状態を説明する図。The figure explaining the state of deterioration by electricity supply.

本発明の面発光レーザは、酸化型VCSELにおいて、被酸化層の一部を酸化した後、酸化領域の一部のみを効果的に取り除くことにより、酸化フロントにおける歪を低減しつつ、機械的な強度も保つことが可能に構成される。
ここで、まず本実施形態の面発光レーザの製造方法における酸化領域一部の除去方法について図10を用いて説明する。
図10はメサ308を上面から見た図である。また、メサ内部の点線は、酸化フロント315を示す。
本実施形態の面発光レーザでは、メサの形状として円形、つまりメサ周囲の穴(図3(b)313に相当する)はメサの周囲全てにある形状にて説明するが、本実施の形態はこれに制限されるものではない。
例えば、同心円上に穴を複数個配置し、それぞれの穴から横方向(基板と並行な方向)に被酸化層を酸化することで、中心に酸化による電流狭窄層を作製する場合も同様に含む。
まず、少なくともメサとその周囲を全て覆うよう、マスク1001を作製する。このマスクは後に使用するエッチャントに応じて、フォトレジストやSiO等の誘電体で形成する。
マスク1001は、メサ表面のみでなく、深さ方向において、被酸化層の下まで掘られている穴313(図3(b))の底まで覆っていることが必要である。
The surface-emitting laser according to the present invention is a mechanical structure in which an oxide VCSEL is mechanically removed while oxidizing a part of an oxidized layer and then effectively removing only a part of the oxidized region while reducing distortion at the oxidation front. It is configured to be able to maintain strength.
First, a method for removing a part of the oxidized region in the method for manufacturing the surface emitting laser according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a view of the mesa 308 as seen from above. The dotted line inside the mesa indicates the oxidation front 315.
In the surface emitting laser of this embodiment, the mesa shape is circular, that is, a hole around the mesa (corresponding to 313 in FIG. 3B) is described in a shape that exists all around the mesa. This is not a limitation.
For example, a case where a plurality of holes are arranged on a concentric circle and the oxidized layer is oxidized laterally (in a direction parallel to the substrate) from each hole to form a current confinement layer by oxidation at the center is also included. .
First, a mask 1001 is manufactured so as to cover at least the mesa and all the surroundings. This mask is formed of a dielectric material such as a photoresist or SiO 2 according to an etchant to be used later.
It is necessary that the mask 1001 covers not only the mesa surface but also the bottom of the hole 313 (FIG. 3B) dug down to the layer to be oxidized in the depth direction.

次に、フォトレジストであればフォトリソグラフィーにより、誘電体であればウェットまたはドライエッチングにより、マスク1001の一部を除去する。
このマスク除去部分1003は、酸化フロント315形状の中心からみて酸化領域中の除去方向1002側のメサ端を含む。
次に、被酸化層の酸化領域がエッチングされるエッチャントを用い、マスクに覆われていないメサ端1004から酸化領域の一部をエッチングする。
ここで使用するエッチャントとしては、希釈されたふっ酸やアンモニア等を用いることができる。
Next, a part of the mask 1001 is removed by photolithography if it is a photoresist, or by wet or dry etching if it is a dielectric.
This mask removal portion 1003 includes a mesa end on the removal direction 1002 side in the oxidation region as seen from the center of the shape of the oxidation front 315.
Next, a part of the oxidized region is etched from the mesa end 1004 not covered with the mask by using an etchant that etches the oxidized region of the layer to be oxidized.
As the etchant used here, diluted hydrofluoric acid, ammonia, or the like can be used.

このようにして、被酸化層の酸化領域の一部に、酸化領域除去部分1005を形成する。
酸化領域除去部分1005の大きさは、マスク除去部分1003の形状や大きさ、エッチング時間を制御することにより制御する。
酸化領域除去部分1005は酸化フロント315まで到達しないことが望ましい。
メサ端1004からの距離は、VCSELとして発振する光のモードへの影響が小さい距離以下にとどめておくことが望ましい。
In this manner, an oxidized region removal portion 1005 is formed in a part of the oxidized region of the oxidized layer.
The size of the oxidized region removal portion 1005 is controlled by controlling the shape and size of the mask removal portion 1003 and the etching time.
It is desirable that the oxidized region removal portion 1005 does not reach the oxidation front 315.
It is desirable to keep the distance from the mesa end 1004 below a distance that has a small influence on the mode of light oscillated as a VCSEL.

ここで、光のモードへの影響が小さい距離について、具体的に下記に説明する。
被酸化層の非酸化領域にて狭窄された電流が活性層の一部に注入されることにより、電流注入された領域の活性層が発光する。
この光は上下の多層膜反射鏡により共振され、発振に至る。発振したビームは、発振モードが基本モードに制限されていれば、ほぼガウシアン形状となる。
この形状は、被酸化層の酸化領域を含む共振器と非酸化領域を含む共振器の等価屈折率差、発振波長、酸化フロントの形状により決められる。被酸化層において、酸化された領域は、非酸化領域と比較し屈折率が小さくなる。
被酸化層の酸化領域の一部を取り除く際、酸化領域をメサの端から酸化フロントまで取り除いてしまうと、酸化領域を取り除かない場合と比較しさらに屈折率が小さくなる。
つまり、非酸化領域との屈折率差が大きくなってしまうため、ビーム形状に影響を及ぼす。
ビーム形状に伴い、遠視野像が乱れると、光ファイバや他の光学系との整合が取れなくなる等デバイスの応用先によってこのビーム形状のくずれが問題となる。このような場合には、酸化領域の一部を取り除く領域は、基板と平行な方向において、メサの端から最大ビーム強度の1/100の強度となる位置以下とすることが好ましい。
また、機械的強度の低下を最小限とし、かつ酸化フロントの歪を効果的に低減するためには、1/100に等しい位置とすることが好ましい。
また、酸化領域除去部分のうちの前記非酸化領域に一番近い位置におけるビーム強度をPr、前記非酸化領域における最大ビーム強度をPmaxとするとき、次式の関係を満たすようにするのが望ましい。

Pr<Pmax/100

また、上記被酸化層は、AlxGa1−xAsを含む層で形成し、その組成xを0.95<x≦1.0の範囲とすることが望ましい。
Here, the distance that has a small influence on the mode of light will be specifically described below.
A current confined in the non-oxidized region of the oxidized layer is injected into a part of the active layer, so that the active layer in the region where the current is injected emits light.
This light is resonated by the upper and lower multilayer reflectors and oscillates. The oscillated beam is almost Gaussian if the oscillation mode is limited to the fundamental mode.
This shape is determined by the equivalent refractive index difference between the resonator including the oxidized region of the oxidized layer and the resonator including the non-oxidized region, the oscillation wavelength, and the shape of the oxidation front. In the oxidized layer, the oxidized region has a lower refractive index than the non-oxidized region.
When removing a portion of the oxidized region of the layer to be oxidized, removing the oxidized region from the end of the mesa to the oxidation front further reduces the refractive index compared to the case where the oxidized region is not removed.
That is, the refractive index difference from the non-oxidized region becomes large, which affects the beam shape.
If the far-field image is disturbed along with the beam shape, this beam shape breakage becomes a problem depending on the application destination of the device, such as being unable to match the optical fiber and other optical systems. In such a case, it is preferable that the region from which a part of the oxidized region is removed is not more than a position where the intensity is 1/100 of the maximum beam intensity from the end of the mesa in the direction parallel to the substrate.
In order to minimize the decrease in mechanical strength and to effectively reduce the distortion of the oxidation front, the position is preferably equal to 1/100.
In addition, when the beam intensity at a position closest to the non-oxidized region in the oxidized region removed portion is Pr and the maximum beam intensity at the non-oxidized region is Pmax, it is desirable to satisfy the following relationship: .

Pr <Pmax / 100

The oxidized layer is preferably formed of a layer containing AlxGa1-xAs, and the composition x is preferably in the range of 0.95 <x ≦ 1.0.

ここで、図10(b)における酸化領域中の除去方向1002とは、下記3つのうちのいずれか一つを満たす方向である。
すなわち、前記非酸化領域の中心からみて、
(1)前記非酸化領域の形状は多角形であり、その頂点の方向。
(2)前記基板は傾斜基板であり、最大傾斜角の方向とは逆側の方向。
(3)前記電極が電気的コンタクトをしている面積が最大となる方向。
のうちのいずれか一つを満たす方向である。
Here, the removal direction 1002 in the oxidized region in FIG. 10B is a direction satisfying any one of the following three.
That is, as viewed from the center of the non-oxidized region,
(1) The shape of the non-oxidized region is a polygon, and the direction of the vertex.
(2) The substrate is a tilted substrate and is in a direction opposite to the direction of the maximum tilt angle.
(3) A direction in which the area where the electrode is in electrical contact is maximized.
It is the direction which satisfies any one of these.

以下、上記した酸化領域中の除去方向について、実施例において具体的な例を挙げて説明する。
[実施例1]
実施例1として、本発明を適用した面発光レーザとその製造方法の構成例について説明する。
本実施例では、GaAs基板(100)面上に、高低2種類の屈折率からなるAlGaAs層を交互に配置した上下の多層膜反射鏡があり、該上下多層膜反射の間に、AlGaAsからなる活性層が配置されている。
上部多層膜反射鏡の一部には、AlAsからなる被酸化層を設けている。図4に本実施例のVCSELの一部である、被酸化層402と、その下層401、上層403を示す。
下層401、上層403は、被酸化層402よりも酸化レートが低くなるよう、被酸化層402よりもAl組成を低くしておく。
Hereinafter, the removal direction in the above-described oxidized region will be described with reference to specific examples in the examples.
[Example 1]
As Example 1, a configuration example of a surface emitting laser to which the present invention is applied and a manufacturing method thereof will be described.
In this embodiment, there are upper and lower multilayer reflectors in which AlGaAs layers having two kinds of high and low refractive indexes are alternately arranged on the surface of the GaAs substrate (100), and are made of AlGaAs between the upper and lower multilayer films. An active layer is disposed.
An oxidizable layer made of AlAs is provided on a part of the upper multilayer mirror. FIG. 4 shows an oxidized layer 402, its lower layer 401, and upper layer 403, which are part of the VCSEL of this embodiment.
The lower layer 401 and the upper layer 403 have an Al composition lower than that of the oxidized layer 402 so that the oxidation rate is lower than that of the oxidized layer 402.

次に、高温水蒸気の雰囲気に曝し、被酸化層402を酸化することにより、図4(b)に示されているよう、被酸化層の周囲に酸化領域405を形成する。
非酸化領域406は狭窄された電流の通り道となる。酸化領域405と非酸化領域406との境界を酸化フロント407と呼ぶ。
ここで、図4の点線404で切った平面図を図5に示す。図5中の点線410で切った断面図が図4である。
本実施例では、酸化フロント407が形成する形(非酸化領域の形状)は図5(b)に示すような四角い形となる。
酸化により、酸化フロント407には歪が集中するが、この歪を、機械的強度を保ちつつ効果的に低減するため、酸化部分の一部を除去する。
この除去部分は、酸化フロント407が形成する形において、その中心からみてそれぞれの頂点方向、つまり図4、5(b)における矢印408の方向を含む酸化領域の一部である。
Next, by exposing to an atmosphere of high-temperature steam and oxidizing the layer to be oxidized 402, an oxidized region 405 is formed around the layer to be oxidized as shown in FIG. 4B.
The non-oxidized region 406 becomes a path for confined current. A boundary between the oxidized region 405 and the non-oxidized region 406 is referred to as an oxidized front 407.
Here, a plan view taken along the dotted line 404 in FIG. 4 is shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the dotted line 410 in FIG.
In this embodiment, the shape formed by the oxidation front 407 (the shape of the non-oxidized region) is a square shape as shown in FIG.
Oxidation causes strain to concentrate on the oxidation front 407. In order to effectively reduce this strain while maintaining mechanical strength, a portion of the oxidized portion is removed.
This removed portion is a part of the oxidized region including the direction of each vertex as viewed from the center, that is, the direction of the arrow 408 in FIGS.

この領域を、図4、5(c)にて酸化領域除去部分409として示す。
酸化フロントが形成する形が多角形形状であると、活性層へ電流を注入する際、該多角形の各頂点へ電流が集中する。このため、デバイスの劣化はこの場所から起こりやすくなる。従って、デバイスの機械的強度の減少を抑え、かつデバイスの寿命を確保することが可能となるため、酸化層の酸化による酸化フロントへの歪を効果的に取り除く方向として、多角形の頂点方向の酸化領域を取り除くことが有効である。
This region is shown as an oxidized region removal portion 409 in FIGS.
When the shape formed by the oxidation front is a polygonal shape, when the current is injected into the active layer, the current concentrates on each vertex of the polygon. For this reason, device degradation is likely to occur from this location. Therefore, it is possible to suppress the decrease in the mechanical strength of the device and to ensure the lifetime of the device. Therefore, the direction of the apex direction of the polygon can be effectively removed from the distortion of the oxidation front due to the oxidation of the oxide layer. It is effective to remove the oxidized region.

図4、5(c)において、酸化領域除去部分409は、矢印408方向においてはメサの端を必ず含み、メサの端から酸化フロント407までとする。
規定の方向における酸化領域を酸化フロントまで除去し、他の酸化領域は除去しないことで、デバイスの機械的強度の低減を小さく抑え、かつ酸化による歪を効果的に低減させることができるため、デバイスの信頼性を向上することが可能である。
ここで、酸化フロント407に近い酸化領域は、レーザとして発振させた際の出射ビームにおいて、横(基板と並行な方向の)モードを制御するための光閉じ込めの役割を果たすため、酸化フロントまで取り除いてしまうと、レーザビームのモードに影響を与える。
デバイスの使用用途により、この変化が問題となる場合には、酸化領域除去部分409はメサ端からモードに与える影響が少ない距離までであることがより好ましい。
4 and 5C, the oxidized region removing portion 409 always includes the end of the mesa in the direction of the arrow 408 and extends from the end of the mesa to the oxidized front 407.
By removing the oxidation region in the specified direction up to the oxidation front and not removing other oxidation regions, the reduction in mechanical strength of the device can be kept small, and the strain due to oxidation can be effectively reduced. It is possible to improve the reliability.
Here, the oxidation region close to the oxidation front 407 serves as an optical confinement for controlling the transverse mode (in the direction parallel to the substrate) in the outgoing beam when oscillated as a laser, and thus the oxidation front is removed. If this happens, the laser beam mode will be affected.
When this change becomes a problem depending on the use application of the device, it is more preferable that the oxidized region removal portion 409 extends from the mesa edge to a distance having a small influence on the mode.

レーザビーム形状がシングルモードである場合において、以下に具体例を示す(図4、5(d))。
酸化フロント407が形成する多角形に内接する円形の直径を9.0um、レーザの発振波長を980nm、酸化層の酸化領域を含む共振器と、非酸化領域を含む共振器の等価屈折率の差を0.1%とする。これにより、レーザの最大強度位置からメサ端側に6.5umの距離となるところで、光の強度が最大ビーム強度の1/100となる。
従って、メサ径が29umの場合には、メサの端からの酸化領域除去部分411において、メサ端からの距離を8um以下とすることが好適である。
In the case where the laser beam shape is a single mode, a specific example is shown below (FIGS. 4 and 5 (d)).
The difference between the equivalent refractive index of the resonator including the oxidized region of the oxide layer and the resonator including the non-oxidized region is 9.0 μm in diameter of the circle inscribed in the polygon formed by the oxidation front 407, the oscillation wavelength of the laser is 980 nm. Is 0.1%. As a result, the light intensity becomes 1/100 of the maximum beam intensity at a distance of 6.5 μm from the maximum intensity position of the laser to the mesa end side.
Therefore, when the mesa diameter is 29 μm, it is preferable that the distance from the mesa end is 8 μm or less in the oxidized region removal portion 411 from the end of the mesa.

本実施例は酸化フロントが形成する形を多角形、メサの形状を円形、ビームの横モードがシングルモードとして記載したが、本発明はこれに限定されるものではない。
メサの形状がどのようなものであっても、また、ビームの横モードがマルチモードであってもメサ形状の頂点方向において、光の強度が最大ビーム強度の1/100となる距離以下まで酸化領域の一部を除去することで、同様の効果が得られる。
また、メサの形状についても例えば穴を丸く開けず、複数の穴をあけてそこから酸化をすることにより、五角形等の多角形形状を有する酸化フロントが形成する形を作製することができる。
多角形形状として、その頂点の内角の大きさが小さいほど電流集中が強くなる。そのため、正多角形の場合は頂点の数が少ないほど、本発明の効果が大きくなる。
また、正多角形でない場合は、内角の大きさが小さい頂点に電流集中が強くなるため、この方向の酸化部分のみ取り除くことで、機械的強度の減少を最小限に抑えつつ、デバイスの寿命を確保することが可能となる。
なお、本実施例では上部多層膜反射鏡の一部に被酸化層を設けて電流狭窄層を形成する構成が採られているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなない。基板上の上下に配置された多層膜反射鏡のいずれか一方、またはその両方の多層膜反射鏡の一部の層を構成する被酸化層に電流狭窄層を形成するようにしてもよい。
In this embodiment, the shape formed by the oxidation front is described as a polygon, the shape of the mesa is circular, and the transverse mode of the beam is a single mode. However, the present invention is not limited to this.
Whatever the shape of the mesa, and even if the transverse mode of the beam is multimode, the light intensity is oxidized to a distance that is 1/100 of the maximum beam intensity or less in the apex direction of the mesa shape. The same effect can be obtained by removing a part of the region.
In addition, the mesa shape can be formed, for example, by forming an oxidation front having a polygonal shape such as a pentagon by forming a plurality of holes and oxidizing the holes without making the holes round.
As the polygonal shape, the smaller the inner angle of the vertex, the stronger the current concentration. Therefore, in the case of a regular polygon, the effect of the present invention increases as the number of vertices decreases.
If the polygon is not a regular polygon, the current concentration increases at the apex where the inner angle is small, so removing only the oxidized part in this direction minimizes the decrease in mechanical strength while minimizing the device lifetime. It can be secured.
In the present embodiment, a configuration is employed in which an oxidized layer is provided on a part of the upper multilayer mirror to form a current confinement layer. However, the present invention is not limited to such a configuration. . A current confinement layer may be formed in an oxidized layer that constitutes a part of layers of one or both of the multilayer reflectors arranged on the top and bottom of the substrate.

[実施例2]
実施例2として、実施例1とは異なる形態の構成例について説明する。
本実施例では基板として、傾斜GaAs基板を用いた例を示す。
ここで傾斜基板とは、基板の面方位(例えば(100)面)に対して、指定された方向にある角度傾いた面が表面となっている基板のことを呼ぶ。
ビームの偏波制御や、活性層の自然超格子成長の防止の目的で、傾斜基板が用いられる。傾斜角度は、5°以上20°以下を選択することができる。
5°未満であると、結晶成長時にAlGaInP系材料で自然超格子が形成されてしまい、デバイスの性能上問題となる。
20°より大きいと結晶成長が非常に困難となるため好ましくない。
GaAs(100)面に対し、<111A>方向に10°傾斜した基板上に、高低2種類の屈折率からなるAlGaAs層を交互に配置した上下の多層膜反射鏡があり、該上下多層膜反射鏡の間に、AlGaInPからなる活性層が配置されている。
上部多層膜反射鏡の一部には、Al0.98Ga0.02Asからなる酸化層を設けている。
[Example 2]
As a second embodiment, a configuration example different from the first embodiment will be described.
In this embodiment, an example in which an inclined GaAs substrate is used as the substrate is shown.
Here, the inclined substrate refers to a substrate whose surface is a surface inclined at an angle in a specified direction with respect to the plane orientation (for example, (100) plane) of the substrate.
An inclined substrate is used for the purpose of controlling the polarization of the beam and preventing the natural superlattice growth of the active layer. The inclination angle can be selected from 5 ° to 20 °.
If the angle is less than 5 °, a natural superlattice is formed with an AlGaInP-based material during crystal growth, which causes a problem in device performance.
If it is larger than 20 °, crystal growth becomes very difficult, which is not preferable.
There are upper and lower multilayer reflectors in which AlGaAs layers having two kinds of high and low refractive indexes are alternately arranged on a substrate inclined by 10 ° in the <111A> direction with respect to the GaAs (100) plane. An active layer made of AlGaInP is disposed between the mirrors.
An oxide layer made of Al0.98Ga0.02As is provided on part of the upper multilayer mirror.

図6に、本実施例のVCSELの一部である、AlGaAs酸化層602と、その下層401、上層403を示す。
下層401、上層403は、AlGaAs酸化層602よりも酸化レートが低くなるよう、AlGaAs酸化層403よりもAl組成を低くしておく。
次に、高温水蒸気の雰囲気に曝し、AlGaAs酸化層602を酸化することにより、図6(b)に示されているよう、酸化層の周囲に酸化領域405を形成する。
非酸化領域406は狭窄された電流の通り道となる。酸化領域405と非酸化領域406との境界を酸化フロント607と呼ぶ。
ここで、図6の点線604で切った平面図を図1に示す。図1中の点線110で切った断面図が図6である。
図1(a)において、点線の矢印101は、基板の傾斜方向<111A>方向を、傾斜基板の面に投影した方向を示している。
本実施例では、メサ径の大きさや、被酸化層の酸化条件により、酸化フロントが形成する形は図1(b)に示すような円形や、図7(b)に示すような円形に近い形707となる。
FIG. 6 shows an AlGaAs oxide layer 602, its lower layer 401, and upper layer 403, which are part of the VCSEL of this embodiment.
The lower layer 401 and the upper layer 403 have an Al composition lower than that of the AlGaAs oxide layer 403 so that the oxidation rate is lower than that of the AlGaAs oxide layer 602.
Next, by exposing to an atmosphere of high-temperature steam and oxidizing the AlGaAs oxide layer 602, an oxidized region 405 is formed around the oxide layer as shown in FIG. 6B.
The non-oxidized region 406 becomes a path for confined current. The boundary between the oxidized region 405 and the non-oxidized region 406 is called an oxidized front 607.
Here, a plan view taken along the dotted line 604 in FIG. 6 is shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the dotted line 110 in FIG.
In FIG. 1A, a dotted arrow 101 indicates a direction in which the tilt direction <111A> of the substrate is projected onto the surface of the tilted substrate.
In this embodiment, depending on the size of the mesa and the oxidation conditions of the layer to be oxidized, the shape formed by the oxidation front is close to a circle as shown in FIG. 1B or a circle as shown in FIG. 7B. Form 707.

以下、酸化フロントが形成する形が円形の場合について説明する。
酸化フロントが図7(b)のような場合であっても、酸化領域の一部を除去するプロセスは同様である。
酸化により、酸化フロント607には歪が集中するが、この歪を、機械的強度を保ちつつ効果的に低減するため、酸化部分の一部を除去する。
この除去部分は、基板の最大傾斜角の方向とは逆の方向、つまり図6、1(b)における矢印608の方向を含む酸化領域の一部である。
この領域を、図6、1(c)にて酸化領域除去部分609として示す。
傾斜基板を用いると、デバイスへの通電により、基板の傾斜方向とは逆の方向の酸化フロントより劣化が起こる傾向があることを我々は見出した。
Hereinafter, the case where the shape formed by the oxidation front is circular will be described.
Even when the oxidation front is as shown in FIG. 7B, the process for removing a part of the oxidation region is the same.
Oxidation causes strain to concentrate on the oxidation front 607. In order to effectively reduce the strain while maintaining mechanical strength, a portion of the oxidized portion is removed.
This removed portion is a part of the oxidized region including the direction opposite to the direction of the maximum tilt angle of the substrate, that is, the direction of the arrow 608 in FIGS.
This region is shown as an oxidized region removal portion 609 in FIGS.
We have found that when a tilted substrate is used, the device tends to degrade more than the oxidation front in the direction opposite to the tilt direction of the substrate due to energization of the device.

図13に、長時間通電により劣化が生じたデバイスの観察像を示す。この像は発振閾値電流よりも小さな電流をデバイスに注入することにより、活性層の発光の状態を観察している。
酸化フロント1302のうち、一方である矢印1301の方向のみから、暗い領域が広がっていることが分かる。この矢印1301の方向は、(100)基板における傾斜方向<111A>と同じである。
通電による劣化が生じる方向について、傾斜基板上に多層膜を成長しているため、傾斜の方向に電流の異方性が生じる、転位の入りやすい方向が一方向に固定される等の原因と考えている。
このため、デバイスの機械的強度の減少を抑えつつ、デバイスの寿命を確保するため、基板の傾斜方向とは逆の方向の酸化領域の一部分を取り除くことが有効である。
FIG. 13 shows an observation image of a device that has deteriorated due to energization for a long time. In this image, the light emission state of the active layer is observed by injecting a current smaller than the oscillation threshold current into the device.
It can be seen that a dark region is widened only from the direction of one arrow 1301 in the oxidation front 1302. The direction of this arrow 1301 is the same as the tilt direction <111A> in the (100) substrate.
Regarding the direction in which deterioration occurs due to energization, a multilayer film is grown on the tilted substrate, so current anisotropy occurs in the tilt direction, and the direction in which dislocations are likely to enter is fixed in one direction. ing.
For this reason, in order to ensure the lifetime of the device while suppressing the decrease in the mechanical strength of the device, it is effective to remove a part of the oxidized region in the direction opposite to the substrate tilt direction.

酸化領域除去部分609は、矢印608方向においてはメサの端を含み、メサの端から酸化フロント607までの間とする。
酸化フロントまで除去することで、酸化による歪を低減させる効果は一番大きくなるが、機械的強度は低くなる。
また、酸化フロント607に近い酸化領域は、レーザとして発振させた際の出射ビームにおいて、横(基板と並行な方向の)モードを制御するための光閉じ込めの役割を果たすため、酸化フロントまで取り除いてしまうと、レーザビームのモードに影響を与える。
そこで、酸化領域除去部分609はメサ端からモードに与える影響が少ない距離までであることが好ましい。
ここで、酸化フロント607が形成する円形の内径を6.0um、レーザの発振波長を680nm、酸化層の酸化領域を含む共振器と、非酸化領域を含む共振器の等価屈折率の差を1.4%とする。これにより、酸化フロント607からメサ端側に1.3umの距離となるところで、光の強度が最大ビーム強度の1/100となる。
従って、メサ径が22umの円形である場合には、メサの端からの酸化領域除去距離を5.7um以下とすることが好適である。
The oxidized region removal portion 609 includes the end of the mesa in the direction of the arrow 608 and extends from the end of the mesa to the oxidation front 607.
By removing even the oxidation front, the effect of reducing strain due to oxidation is maximized, but the mechanical strength is lowered.
In addition, the oxidized region near the oxidized front 607 plays a role of optical confinement for controlling the transverse mode (in the direction parallel to the substrate) in the outgoing beam when oscillated as a laser, so the oxidized front is removed. If this happens, the laser beam mode will be affected.
Therefore, it is preferable that the oxidized region removal portion 609 extends from the mesa end to a distance that has little influence on the mode.
Here, the circular inner diameter formed by the oxidation front 607 is 6.0 μm, the laser oscillation wavelength is 680 nm, and the difference in equivalent refractive index between the resonator including the oxidized region of the oxide layer and the resonator including the non-oxidized region is 1 4%. As a result, the light intensity becomes 1/100 of the maximum beam intensity at a distance of 1.3 μm from the oxidation front 607 to the mesa end side.
Therefore, when the mesa diameter is 22 um, it is preferable that the oxidized region removal distance from the end of the mesa is 5.7 um or less.

本実施例は酸化フロントが形成する形やメサの形状を円形として記載したが、本発明はこれに限定されるものではない。
酸化フロントが形成する形がどのようなものであっても、基板の傾斜方向と逆側の方向において、光の強度が最大ビーム強度の1/100となる距離以下まで酸化領域の一部を除去することで、同様の効果が得られる。
In this embodiment, the shape formed by the oxidation front and the shape of the mesa are described as circular, but the present invention is not limited to this.
Regardless of the shape formed by the oxidation front, in the direction opposite to the tilt direction of the substrate, part of the oxidation region is removed until the light intensity is 1/100 of the maximum beam intensity or less. By doing so, the same effect can be obtained.

[実施例3]
実施例3として、上記各実施例と異なる形態の構成例について説明する。
本実施例ではGaAs(100)面に対し、<111A>方向に10°傾斜した基板上に、高低2種類の屈折率からなるAlGaAs層を交互に配置した上下の多層膜反射鏡があり、該上下多層膜反射鏡の間にAlGaInPからなる活性層が配置されている。
上部多層膜反射鏡の一部にはAlAsからなる酸化層を設けている。
図8に本実施例のVCSELの一部である、AlAs酸化層802と、その下層401、上層403を示す。下層401、上層403は、AlAs酸化層802よりも酸化レートが低くなるよう、AlAs酸化層802よりもAl組成を低くしておく。
[Example 3]
As a third embodiment, a configuration example different from the above embodiments will be described.
In this embodiment, there are upper and lower multilayer reflectors in which AlGaAs layers having two kinds of high and low refractive indexes are alternately arranged on a substrate inclined by 10 ° in the <111A> direction with respect to the GaAs (100) plane, An active layer made of AlGaInP is disposed between the upper and lower multilayer mirrors.
An oxide layer made of AlAs is provided on a part of the upper multilayer mirror.
FIG. 8 shows an AlAs oxide layer 802, a lower layer 401, and an upper layer 403, which are part of the VCSEL of this embodiment. The lower layer 401 and the upper layer 403 have an Al composition lower than that of the AlAs oxide layer 802 so that the oxidation rate is lower than that of the AlAs oxide layer 802.

次に、高温水蒸気の雰囲気に曝し、AlAs酸化層802を酸化することにより、図8(b)に示されているよう、酸化層の周囲に酸化領域405を形成する。非酸化領域406は狭窄された電流の通り道となる。
酸化領域405と非酸化領域406との境界を酸化フロント807と呼ぶ。
ここで、図8の点線804で切った平面図を図9に示す。図9中の点線910で切った断面図が図8である。
図9(a)において、点線の矢印901は、基板の傾斜方向<111A>方向を、傾斜基板の面に投影した方向を示している。本実施例では、酸化フロントが形成する形は図9(b)に示すような四角形となる。酸化条件やメサ形状の違いにより、この形状は正四角形ではなく、歪んだ四角形や、円形に近い形となることもある。
酸化フロントの形状が異なっても、酸化領域の一部を除去する方向は以下に説明する方向と同様である。
Next, by exposing to an atmosphere of high temperature steam and oxidizing the AlAs oxide layer 802, an oxidized region 405 is formed around the oxide layer as shown in FIG. 8B. The non-oxidized region 406 becomes a path for confined current.
The boundary between the oxidized region 405 and the non-oxidized region 406 is called an oxidized front 807.
Here, a plan view taken along the dotted line 804 in FIG. 8 is shown in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the dotted line 910 in FIG.
In FIG. 9A, a dotted arrow 901 indicates a direction in which the tilt direction <111A> of the substrate is projected onto the surface of the tilted substrate. In this embodiment, the shape formed by the oxidation front is a quadrangle as shown in FIG. Depending on the oxidation conditions and mesa shape, this shape may not be a regular square, but may be a distorted square or a shape close to a circle.
Even if the shape of the oxidation front is different, the direction of removing a part of the oxidation region is the same as the direction described below.

酸化により、酸化フロント807には歪が集中するが、この歪を、機械的強度を保ちつつ効果的に低減するため、酸化部分の一部を除去する。
この除去部分は、基板の最大傾斜角とは逆の方向、つまり、図8、9(b)における矢印808の方向を含む酸化領域の一部である。
この領域を、図8、9(c)にて酸化領域除去部分809として示す。
傾斜基板を用いると、デバイスへの通電により、基板の最大傾斜角の方向とは逆の方向の酸化フロントより劣化が起こる傾向がある。
このため、デバイスの機械的強度の減少を抑えつつ、デバイスの寿命を確保するため、基板の傾斜方向とは逆の方向の酸化領域の一部分を取り除くことが有効である。
Oxidation causes strain to concentrate on the oxidation front 807. In order to effectively reduce the strain while maintaining mechanical strength, a portion of the oxidized portion is removed.
This removed portion is a part of the oxidized region including the direction opposite to the maximum tilt angle of the substrate, that is, the direction of the arrow 808 in FIGS.
This region is shown as an oxidized region removal portion 809 in FIGS.
When a tilted substrate is used, there is a tendency for the device to be deteriorated by energization of the device, compared to the oxidation front in the direction opposite to the direction of the maximum tilt angle of the substrate.
For this reason, in order to ensure the lifetime of the device while suppressing the decrease in the mechanical strength of the device, it is effective to remove a part of the oxidized region in the direction opposite to the substrate tilt direction.

この酸化領域除去部分809は、矢印808においてはメサの端を含み、メサ端から酸化フロント807までの間とする。
酸化フロントまで除去することで、酸化による歪を低減させる効果は一番大きくなるが、機械的強度は低くなる。
また、酸化フロント807に近い酸化領域は、レーザとして発振させた際の出射ビームにおいて、横(基板と並行な方向の)モードを制御するための光閉じ込めの役割を果たすため、酸化フロントまで取り除いてしまうと、レーザビームのモードに影響を与える。
そこで、酸化領域除去部分809はメサ端からモードに与える影響が少ない距離までであることが好ましい。
ここで、酸化フロント807が形成する四角形に内接する円形の直径を6.0um、レーザの発振波長を680nm、酸化層の酸化領域を含む共振器と、非酸化領域を含む共振器の等価屈折率の差を0.1%とする。これにより、レーザの最大強度位置からメサ端側に4.5umの距離となるところで、光の強度が最大ビーム強度の1/100となる。
従って、メサ径が22umの場合には、メサの端からの酸化領域除去距離を7um以下とすることが好適である。
The oxidized region removal portion 809 includes the mesa end at the arrow 808 and extends from the mesa end to the oxidation front 807.
By removing even the oxidation front, the effect of reducing strain due to oxidation is maximized, but the mechanical strength is lowered.
In addition, the oxidized region near the oxidized front 807 plays the role of optical confinement for controlling the transverse mode (in the direction parallel to the substrate) in the outgoing beam when oscillated as a laser. If this happens, the laser beam mode will be affected.
Therefore, it is preferable that the oxidized region removal portion 809 extends from the mesa end to a distance that has little influence on the mode.
Here, the equivalent refractive index of the resonator including the oxidized region of the oxide layer and the resonator including the non-oxidized region is 6.0 μm in diameter of the circle inscribed in the square formed by the oxidation front 807, the oscillation wavelength of the laser is 680 nm. Is 0.1%. As a result, the light intensity becomes 1/100 of the maximum beam intensity at a distance of 4.5 μm from the maximum intensity position of the laser to the mesa end side.
Therefore, when the mesa diameter is 22 um, it is preferable that the oxidized region removal distance from the end of the mesa is 7 um or less.

[実施例4]
実施例4として、上記各実施例と異なる構成例について、図12を用いて説明する。
図12(a)のように、電極1201がコンタクト層1203に電気的コンタクトをしている面積1202において異方性がある場合は、酸化フロント1204に集中する電流にも異方性ができることがある。
このような場合、デバイスの劣化はこの電流集中部分から起こりやすくなる。
従って、デバイスの機械的強度の減少を抑え、かつデバイスの寿命を確保することが必要となる。
このような場合、本実施例のように被酸化層の酸化による酸化フロントへの歪を効果的に取り除く方向として、非酸化領域1205の中心からみて、電極1202が電気的コンタクトをしている面積が最大となる方向1206とするのが好適である。
[Example 4]
As a fourth embodiment, a configuration example different from the above embodiments will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 12A, when there is anisotropy in the area 1202 where the electrode 1201 is in electrical contact with the contact layer 1203, the current concentrated on the oxidation front 1204 may also be anisotropic. .
In such a case, the deterioration of the device tends to occur from this current concentration portion.
Therefore, it is necessary to suppress a decrease in the mechanical strength of the device and ensure the lifetime of the device.
In such a case, the area where the electrode 1202 is in electrical contact, as viewed from the center of the non-oxidized region 1205, as a direction to effectively remove distortion to the oxidation front due to oxidation of the oxidized layer as in this embodiment. It is preferable that the direction 1206 is the largest.

図12(b)のよう、電気的コンタクトをしている面積が最大となる方向1206の酸化領域の一部を、ウェットエッチングにより除去する。
この酸化領域除去部分1207は、矢印1206においてはメサの端を含み、メサ端から酸化フロント1204までの間とする。
酸化フロントまで除去することで、酸化による歪を低減させる効果は一番大きくなるが、機械的強度は低くなる。
また、酸化フロント1204に近い酸化領域は、レーザとして発振させた際の出射ビームにおいて、横(基板と並行な方向の)モードを制御するための光閉じ込めの役割を果たすため、酸化フロントまで取り除いてしまうと、レーザビームのモードに影響を与える。
そこで、酸化領域除去部分1207はメサ端からモードに与える影響が少ない距離までであることが好ましい。
As shown in FIG. 12B, a part of the oxidized region in the direction 1206 in which the area where the electrical contact is maximized is removed by wet etching.
The oxidized region removal portion 1207 includes the mesa end at the arrow 1206 and extends from the mesa end to the oxidation front 1204.
By removing even the oxidation front, the effect of reducing strain due to oxidation is maximized, but the mechanical strength is lowered.
In addition, the oxidized region near the oxidized front 1204 plays a role of light confinement for controlling the transverse mode (in the direction parallel to the substrate) in the outgoing beam when oscillated as a laser. If this happens, the laser beam mode will be affected.
Therefore, it is preferable that the oxidized region removal portion 1207 extends from the mesa end to a distance having little influence on the mode.

[実施例5]
実施例5として、本発明の面発光レーザを複数配置した面発光レーザアレイを用いた画像形成装置の構成例を、図11を用いて説明する。
図11(a)は平面図であり、図11(b)は側面図である。
面発光レーザアレイ514は、記録用光源となるものであり、レーザドライバ(図示せず)により画像信号に応じて点灯または消灯するように構成されている。こうして光変調されたレーザ光は、面発光レーザアレイ514からコリメータレンズ520を介し回転多面鏡510に向けて照射される。
回転多面鏡510はモータ512により矢印方向に回転され、面発光レーザアレイ514から出力されたレーザ光は回転多面鏡510の回転に伴い、その反射面で連続的に出射角度を変える偏向ビームとして反射される。
この反射光は、f−θレンズ522により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡516を経て感光体500に照射され、感光体500上で主走査方向に走査される。
[Example 5]
As Example 5, a configuration example of an image forming apparatus using a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting lasers of the present invention are arranged will be described with reference to FIG.
FIG. 11A is a plan view, and FIG. 11B is a side view.
The surface emitting laser array 514 serves as a recording light source, and is configured to be turned on or off according to an image signal by a laser driver (not shown). The laser light thus modulated is irradiated from the surface emitting laser array 514 toward the rotary polygon mirror 510 via the collimator lens 520.
The rotating polygon mirror 510 is rotated in the direction of the arrow by the motor 512, and the laser light output from the surface emitting laser array 514 is reflected as a deflected beam that continuously changes the emission angle on the reflecting surface as the rotating polygon mirror 510 rotates. Is done.
The reflected light is subjected to correction of distortion by the f-θ lens 522, irradiated to the photosensitive member 500 through the reflecting mirror 516, and scanned on the photosensitive member 500 in the main scanning direction.

このとき、回転多面鏡510の1面を介したビーム光の反射により、感光体500の主走査方向に面発光レーザアレイ514に対応した複数のライン分の画像が形成される。
感光体500は、予め帯電器502により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。
また、感光体500は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は、現像器504により現像され、現像された可視像は転写帯電器506により、転写紙(図示せず)に転写される。
可視像が転写された転写紙は、定着器508に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
At this time, the image of a plurality of lines corresponding to the surface emitting laser array 514 is formed in the main scanning direction of the photoconductor 500 by the reflection of the beam light through one surface of the rotary polygon mirror 510.
The photoconductor 500 is charged in advance by a charger 502 and is sequentially exposed by scanning with a laser beam to form an electrostatic latent image.
The photosensitive member 500 is rotated in the direction of the arrow, and the formed electrostatic latent image is developed by the developing device 504. The developed visible image is transferred to transfer paper (not shown) by the transfer charger 506. Is transcribed.
The transfer paper onto which the visible image has been transferred is conveyed to a fixing device 508, and after being fixed, is discharged outside the apparatus.

101:基板の傾斜方向<111A>方向を、傾斜基板の面に投影した方向
407:酸化フロント
408:非酸化領域の形状である多角形の頂点の方向
409:酸化領域除去部分
607:酸化フロント
609:酸化領域除去部分
1206:電気的コンタクトをしている面積が最大となる方向
101: Direction in which substrate tilt direction <111A> is projected onto the surface of the tilted substrate 407: Oxidation front 408: Direction of vertex of polygon that is shape of non-oxidation region 409: Oxidation region removal portion 607: Oxidation front 609 : Oxidized region removed portion 1206: direction in which the area in which electrical contact is made is maximized

Claims (9)

基板と、
前記基板上に配置された一対の反射鏡と、
前記一対の反射鏡の間に配置された活性層と
前記活性層へ電流を注入するための電極と
非酸化領域のに酸化領域を有し、前記電極から前記活性層への電流注入を制限する電流狭窄層と、を備え、
前記電流狭窄層は、前記酸化領域の一部が除去されており、
前記酸化領域除去されている部分は、前記非酸化領域の中心からみて、少なくとも以下の(1)〜(3)のいずれか一つの条件を満たす領域に形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
(1)前記非酸化領域の形状多角形であり、その頂点の方向を含む領
(2)前記基板傾斜基板であり、最大傾斜角の方向とは逆側の方向を含む領
(3)前記電極が電気的コンタクトをしている面積が最大となる方向を含む領
A substrate,
A pair of reflectors disposed on the substrate,
An active layer disposed between the pair of reflectors ;
An electrode for injecting current into the active layer ;
Have a outside oxidized region of the non-oxidized region, and a current confinement layer that confines the current injected into the active layer from the electrode,
The current confinement layer has a portion of the oxidized region removed ,
Portion where the oxidation region is removed, as viewed from the center of the non-oxidized region, characterized in that it is made form any one of satisfying the region of at least the following (1) to (3) Surface emitting laser.
(1) the shape of the non-oxidized region is polygonal, its realm containing the direction of the apex (2) the substrate is a tilted substrate, realm containing direction opposite to the direction of the maximum inclination angle ( realm of area 3) the electrode is in electrical contact including a direction which maximizes
記非酸化領域の形状が多角形であり、
前記酸化領域除去されている部分は、前記非酸化領域の中心からみて前記多角形の頂点の方向を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザ。
A polygonal shape before Symbol non-oxidized region,
The partial oxidation region is removed, a surface emitting laser according to claim 1, characterized in that it is made form when viewed from the center of the non-oxidized region in a region including the direction of the vertex of the polygon.
前記酸化領域が除去されている部分は、前記非酸化領域の中心からみて前記多角形の内角の大きさが最小となる頂点の方向を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の面発光レーザ。 The partial oxidation region is removed, claims, characterized in that the pre-Symbol size of the center viewed from the polygonal interior angles of the non-oxidized region is formed in a region including the direction of the vertex having the minimum 2. The surface emitting laser according to 2. 前記非酸化領域は、AlAsを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の面発光レーザ。 The non-oxidized region is, the surface emitting laser according to any one of claims 1 to 3, wherein the early days including the AlAs. 前記非酸化領域は、AlxGa1−xAsを含、その組成xが0.95<x<1.0の範囲であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の面発光レーザ。 The non-oxidized region is, viewed including the AlxGa1-xAs, surface emission according to any one of claims 1-3, the composition of x is equal to or in the range of 0.95 <x <1.0 laser. 前記基板が傾斜基板であり、
前記酸化領域除去されている部分は、前記非酸化領域の中心からみて、最大傾斜角の方向とは逆側の方向を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の面発光レーザ。
The substrate is an inclined substrate ;
The partial oxidation region is removed, the as viewed from the center of the non-oxidized region, claims 1-5, characterized in that the direction of the maximum inclination angle is made form a region including the direction of the opposite side The surface emitting laser according to any one of the above .
前記傾斜基板は、(100)面に対し、<111A>の方向に5°以上20°以下傾斜した基板であることを特徴とする請求項6に記載の面発光レーザ。 The inclined substrate (100) plane relative to a surface emitting laser according to claim 6, characterized in that the board inclined 5 ° or 20 ° or less in the direction of <111A>. 前記酸化領域除去されている部分は、前記酸化領域除去されている部分のうちの前記非酸化領域に一番近い位置におけるビーム強度をPr、前記非酸化領域における最大ビーム強度をPmaxとするとき、次式の関係を満たすことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の面発光レーザ。
Pr<Pmax/100
Portion where the oxidation region is removed, the beam intensity at the position closest to the non-oxidized region in the portion where the oxide region is removed Pr, maximum beam intensity and Pmax in the non-oxidized region The surface emitting laser according to claim 1, wherein the following relationship is satisfied.
Pr <Pmax / 100
面発光レーザアレイと、
前記面発光レーザアレイからの光を照射することにより静電潜像を形成する感光体と、をえ、
前記面発光レーザアレイが、請求項1からのいずれか1項に記載の面発光レーザを複数有する面発光レーザアレイであることを特徴とする画像形成装置。
A surface emitting laser array;
E Bei and a photoreceptor for forming an electrostatic latent image by irradiating light from the surface emitting laser array,
Image forming apparatus, wherein the surface emitting laser array, a surface emitting Rezaare Lee having a plurality of surface emitting laser according to any one of claims 1 to 8.
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