JPH08340156A

JPH08340156A - 面発光型半導体レーザ

Info

Publication number: JPH08340156A
Application number: JP7170356A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kondo; 貴幸近藤; Katsumi Mori; 克己森; Takeo Kaneko; 丈夫金子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-06-13
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザ発光面上の発光スポットを近接配置す
るのに適した構造の面発光型半導体レーザを提供するこ
と。【構成】裏面に第１の電極１０１が形成された半導体
基板１００の表面側に一対の第１，第２の反射ミラー１
０３，１１１が形成され、その間に多層の半導体層１０
４，１０５，１０６，１０９が設けられる。この多層の
半導体層のうち第２クラッド層１０６，コンタクト層１
０９が柱状にエッチングにされて柱状部分１１４とな
り、この柱状部分１１４の周囲に絶縁性の埋込み層１０
７，１０８が形成されている。柱状部分１１４の端面側
に形成される光出射側の第２の電極１１２は、柱状部分
１１４の端面に臨んで複数の開口部１１２ａを有し、各
々の開口部１１２ａの周縁部が柱状部分１１４の端面と
コンタクトされている。各開口部１１２ａを覆って第２
の反射ミラー１１２が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板と垂直な方
向にレーザ光を発振する面発光型半導体レーザに関す
る。さらに詳しくは、比較的狭い間隔で配列された複数
の発光スポットから、位相同期されたレーザ光を発振す
ることのできる面発光型半導体レーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人が既に提案した面発光型半導体
レーザとして、特開平４−３６３０８１号に開示された
２種のものが知られている。この２種のレーザを、図１
０，図１１にそれぞれ示す。

【０００３】これらの面発光型半導体レーザは、その共
通する構成として、例えばｎ型半導体基板１０の下面に
ｎ型の第１の電極１２を有している。ｎ型半導体基板１
０の上面側には、ｎ型バッファ層１４を介して第１の反
射ミラー１６が形成されている。この第１の反射ミラー
１６の上に、ｎ型クラッド層１８，ｐ型活性層２０，ｐ
型クラッド層２２及びｐ型コンタクト層２４が順次エピ
タキシャル成長されている。

【０００４】図１０に示す面発光型半導体レーザでは、
ｐ型クラッド層２２及びｐ型コンタクト層２４を柱状に
残して、その周囲をエッチングすることで、１本の柱状
部分２６が形成されている。図１１に示す構造では、柱
状部分２６が複数形成され、二つの柱状部分２６、２６
の間に分離溝２７が形成されている。

【０００５】図１０及び図１１に示す構造では、柱状部
分２６の周囲に、ＩＩ−ＶＩ族半導体エピタキシャル層
にて構成される埋込み層２８が埋込み形成されている。

【０００６】さらに、図１０に示すように、柱状部分２
６の端面に臨んで開口部３２を有する第２の電極３０
が、ｐ型コンタクト層２４及び埋込み層２８の表面に形
成されている。図１１に示すレーザ構造においては、第
２の電極３０に形成された開口部３２が、複数の柱状部
分２６及びその間の分離溝２７と対向する領域に亘って
配置されている。

【０００７】さらに、各半導体レーザの開口部３２に
は、第２の反射ミラー３４が形成されている。

【０００８】この２種の面発光型半導体レーザによれ
ば、一対の第１，第２の第１の反射ミラー１６，３４
と、その間に形成された多層の半導体層１８〜２４によ
り光共振器を形成している。そして、第１，第２の電極
１２，３０を介して、光共振器に電流が注入されると、
光共振器内部にて光が発生すると共に、一対の第１，第
２の反射ミラー１６，３４間で多重反射されて増巾さ
れ、反射率の低い第２の反射ミラー３４を介して、半導
体基板１０と垂直な方向にレーザ光が出射されることに
なる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この種の面発光型半導
体レーザにおいては、レーザ光の放射角を狭くすること
が課題として挙げらている。その理由は、レーザ光の放
射角が広い場合には、図１２に示すように、比較的大口
径のレンズ４０を用いて平行光を得る必要があり、この
半導体レーザをレーザビームプリンタまたは光ピックア
ップ等の応用機器に適用する場合に、レンズの大口径化
等に起因して、光学系が複雑化するという問題があっ
た。

【００１０】一方、図１３に示すように、レーザ光の放
射角を狭くできれば、このレーザ光から平行光を得るた
めに必要なレンズ４２の制約が緩くなり、この半導体レ
ーザを上述の応用機器に適用した場合に光学系を簡略化
できるという利点がある。

【００１１】図１０及び図１１に示す面発光型半導体レ
ーザが発光遠視野線（ファー・フィールド・パターン：
ＦＦＰ）の強度と放射角との関係を、図１４に示す。図
１０に示す面発光型半導体レーザの発光スポットは、一
つの開口部３２と対応して一つである。この発光スポッ
ト径を例えば２．４μｍとした場合に、図１４に特性Ａ
で示すように、レーザ光の半値放射角は８．５度となり
比較的大きな放射角となっている。

【００１２】一方、図１１に示す面発光型半導体レーザ
では、複数の柱状部分２６に対応して発光スポットが複
数となるが、ＦＦＰの強度分布を観察すると、位相同期
による光の干渉効果により、遠視野にて見掛け上一本の
ビームとなるレーザ光の放射角が狭くなることが観測さ
れた。すなわち、図１４に示すように、放射角０度付近
に生ずるメインピークＢの半値放射角は、図１０の構造
を有するレーザより出射されるレーザ光の半値放射角
８．５度（特性Ａ）よりもかなり小さくなっている。

【００１３】しかしながら、図１１に示す構造のレーザ
によれば、放射角０度付近のメインピークＢの他に、図
１４に示すように放射角±６度付近に、第２次の干渉効
果によるサブピークＣが生ずることが観測された。

【００１４】このサブピークＣは、実際上は無駄な光と
なり、その分メインピークＢのレーザ光の強度が低下す
ることになる。

【００１５】本発明者等の解析によれば、このサブピー
クＣの発生は、図１１に示す二つの柱状部分２６の横断
面の中心の間の距離Ｐ、すなわち発光スポット間距離が
７μｍと広いことに起因していることが、シミュレーシ
ョンにより確認された。

【００１６】図１１に示す二つの柱状部分２６の中心間
距離Ｐを狭くできれば、上述の問題は解消できるが、Ｐ
＜７μｍと設定することは、下記の二つの問題により実
現不能であることが判明した。

【００１７】（１）その一つの理由として、図１１に示
すレーザ構造によれば、間隔を狭くするためには、柱状
部分２６の横断面の大きさを小さくしなければならな
い。すると、開口部３２の大きさと電極コンタクト面積
も同時に小さくなり、レーザ光の出力の低下や素子抵抗
の増加を引き起こし、レーザの発振特性が悪くなる。

【００１８】（２）二つの柱状部分２６の中心間距離Ｐ
を小さくするためには、二つの柱状部分２６の間の分離
溝２７の幅も狭くしなければならないが、この幅を狭く
するにも限界があるからである。分離溝２７の幅を狭く
すると、この狭い分離溝２７を形成するためのエッチン
グ工程、あるいはその後狭い分離溝２７に埋込み層２８
を形成する埋込工程での歩留まりが著しく低下してしま
う。

【００１９】上述の（１），（２）を考慮すると、二つ
の柱状部分２６の中心間距離Ｐを７μｍ未満に設定する
ことは、実用上きわめて困難であることが判明した。

【００２０】ところで、二つの発光スポット間距離Ｐを
７μｍとする他のレーザ構造が、１９９０年５月２１日
に発行されたＡｍｅｒｌｃａｎｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆＰｈｙｓｉｃｓの第２０８９頁〜第２０９１に開示
されている。この文献のＦｉｇ．１と同一構造を示す図
１５に示すように、半導体基板１０及びその上に形成さ
れた第１の反射ミラー１６の上側には、多層の半導体層
１８，２０，２２が形成され、この多層の半導体層の上
には、三つの開口部３２を有する第２の電極３０が形成
されている。

【００２１】上述の文献の記載によれば、開口部３２は
３×３個のマトリクス状に配置され、一つの開口部３２
は５×５μｍの正方形にて形成されている。また、二つ
の開口部３２，３２間の第２の電極３０の幅は２μｍに
設定されている。従って、二つの開口部３２，３２の中
心間距離Ｐ＝５＋２＝７μｍとなっている。

【００２２】この文献に開示された面発光型半導体レー
ザにおいても、位相同期したレーザ光を得ることができ
るが、位相同期が不安定であった。

【００２３】この文献に開示された面発光型半導体レー
ザにおいては、上述の二つのタイプのレーザとは異な
り、光共振部に柱状部分が形成されていない。従って、
１つの開口部３２から所望強度のレーザ光を出射するた
めには、その１つの開口部３２の直径を比較的大きく
（例えば５×５μｍ）せざるを得ず、これに起因して二
つの開口部３２，３２の中心間距離Ｐをより狭くするこ
とに限界があった。

【００２４】そこで、本発明の目的とするところは、面
発光型半導体レーザの構造を改良することで、発光面上
で隣接する二つの発光スポットの中心間距離をより狭く
設計する際の制約を少なくできる面発光型半導体レーザ
を提供することにある。

【００２５】本発明の他の目的は、発光面上で隣接する
二つの発光スポットの中心間距離を狭くすることで、放
射レーザ光のサブピークの発生を低減することのできる
面発光型半導体レーザを提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段及びその作用】請求項１記
載の面発光型半導体レーザは、半導体基板の片面に一対
形成される第１，第２の反射ミラー間に多層の半導体層
が設けられ、この多層の半導体層のうち少なくともクラ
ッド層が柱状にエッチングにされて柱状部分となり、こ
の柱状部分の周囲に絶縁性の埋込み層が形成されてい
る。この構造を有する面発光型半導体レーザの特徴とし
て、柱状部分の端面側に形成される光出射側の第２の電
極は、柱状部分の端面に臨んで複数の開口部を有し、各
々の開口部の周縁部が柱状部分の端面とコンタクトされ
ている。

【００２７】この請求項１に記載の発明によれば、１本
の柱状部分の端面に臨んで複数の開口部が形成されてい
るため、図１１に示す構造と異なり、分離溝２７を有す
る場合の制約がなくなり、その分二つの開口部の中心間
距離を接近させることができる。また、１本の柱状部分
の横断面積の範囲で複数の開口部が形成されるため、レ
ーザ発振する最適な大きさに柱状部分の横断面積を設定
しても、二つの開口部同士を接近させることが可能とな
る。

【００２８】さらに、柱状部分の周囲には絶縁性の埋込
層が形成されているため、光共振器の１部を構成する柱
状部分での光及び電流漏れが少なくなり、図１５に示す
従来例のように開口部の面積を大きくする要請もなく、
このことによっても開口部同士を接近させることが可能
となる。

【００２９】上述のレーザ構造によれば、第２の電極の
直下の領域は、図１１に示す分離溝２７を形成した場合
と同様な効果を得ることができる。すなわち、第２の電
極の直下の領域にて反射される光は、下記の二つの理由
により、レーザ光として用いることができないからであ
る。

【００３０】その理由の一つは、第２の電極の直下の領
域においては、開口部に臨んで形成される第２の反射ミ
ラーに比べて反射率が低いことである。他の理由は、第
２の電極にて光エネルギーが吸収され、光の位相ずれが
生ずることである。この二つの理由から、電極直下の領
域に生ずる光の発振モードは、開口部と対向する領域に
生ずる光の発振モードとは著しく異なり、相接近された
複数の開口部からの光のみをレーザ光として出力させる
ことができる。しかも、各開口部から出射されるレーザ
光のエネルギーピークは、開口部のほぼ中心に位置す
る。一つの光共振器は、電極直下の位置で生ずる発振モ
ードの異なる光により分離され、各開口部の直下にそれ
ぞれ見掛け上分離された光共振器が形成されるからであ
る。

【００３１】また、図１０及び図１１に示す半導体レー
ザと比較すると、請求項１の半導体レーザは、一つの柱
状部分に臨んで複数の開口部を有する第２の電極を形成
していることから、柱状部分の端面とコンタクトする第
２の電極のコンタクト面積を増大することができる。こ
れにより、コンタクト抵抗が小さくなり、半導体レーザ
での発熱を低減することができる。

【００３２】さらに、各開口部の周縁が第２の電極とし
て形成されていることから、各開口部に対応する発振領
域に対して、開口部の周縁から均一に電流を注入するこ
とができる。これにより、開口部の中心と対応する位置
の活性層に通電すべき電流密度を容易に高くすることが
できる。

【００３３】請求項２に記載の面発光型半導体レーザ
は、請求項１のレーザと異なる点として、第２の電極が
一つの光出射孔を有する点と、この第２の電極に形成さ
れた一つの光出射孔内を複数の開口部に仕切る仕切り部
材を有する点である。この仕切り部材は、光出射孔を複
数の開口部に仕切る仕切り位置下方の領域で発振される
レーザ光の発振モードを、開口部と対向する領域で発振
されるレーザ光の発振モードと異ならせる材質にて形成
されている。

【００３４】請求項２の発明は、請求項１の発明と比較
した場合に第２の電極のコンタクト面積が減少する点を
除いて、請求項１の発明と同様の作用、効果を奏するこ
とができる。

【００３５】請求項３に示すように、仕切り部材の材質
としては、多層半導体層と異なる屈折率をもつ材質、例
えばＴａ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ等を挙げることができ
る。

【００３６】請求項４に示すように、前記仕切り部材の
他の材質として、仕切り位置下方の領域で発振されるレ
ーザ光の発振波長を、開口部と対向する領域で発振され
るレーザ光の発振波長と異ならせる材質、例えばＧａＡ
ｓ，アモルファスＳｉ、金属などを挙げることができ
る。

【００３７】上述の構造を採用することで、請求項５に
示すように、隣接する二つの開口部の中心間距離を、７
μｍ未満に設定することができ、従来よりも開口部同士
をより接近させることが可能となる。

【００３８】さらに、図１３に示すサブピークＣを低減
する観点からは、請求項６に示すように、隣接する二つ
の開口部の中心間距離を、５．５μｍ以下に設定すると
よい。本発明者等の解析によれば、メインピークのレー
ザ光のエネルギー強度をＥ₁とし、サブピークのレーザ
光のエネルギー強度をＥ₂としたとき、Ｅ₂がＥ₁の１／
ｅ²の値（ｅは自然対数）、すなわち約１３．５％以下
となれば、サブピークＣをほとんど無視でき、上記の中
心間距離を５．５μｍ以下にすると、この関係を満足す
ることが確認された。

【００３９】二つの開口部の中心間距離を５．５μｍ以
下に設定する方法として、請求項７に示すように、各々
の開口部は、隣接する開口部の中心同士を結ぶ線と平行
な一辺または直径が２〜５μｍであり、隣接する開口部
間に位置する第２の電極または仕切り部材は、隣接する
開口部の中心同士を結ぶ線と平行な幅が０．５〜３．５
μｍとすることができる。

【００４０】請求項８の発明は、請求項２に定義された
仕切り部材を、柱状部分の端面に配置することに代え
て、多層の半導体層中に形成している。請求項８の発明
によれば、仕切り部材は、多層の半導体層中にて、光出
射孔と対向する領域を複数の発振領域に仕切る位置に配
置され、その仕切り位置を含む垂直方向の領域で発振さ
れるレーザ光の発振モード、複数の発振領域で発振され
るレーザ光の発振モードと異ならせる材質にて形成され
ている。

【００４１】この請求項８の発明は、請求項２の発明と
比較して、仕切り部材の位置が異なるのみで、その作用
効果は全く同一である。

【００４２】半導体層中に形成される仕切り部材として
は、請求項９に示すように、活性層中にレーザ発振しな
い非発光部を、仕切り位置に対応させて形成することが
できる。この非発光部は、例えば活性層中の特定場所に
イオン打ち込みを行うこと等により形成できる。

【００４３】仕切り部材の他の例としては、請求項１０
に示すように、柱状に形成されたクラッド層の屈折率
を、仕切り位置にて異ならせることで形成することがで
きる。クラッド層の一部に不純物拡散等を行うことで、
クラッド層の屈折率を局所的に変更することが可能であ
る。

【００４４】上述の請求項８の発明においても、請求項
１１〜１３に示すように、仕切り部材により仕切られて
隣接する発振領域の横断面の中心間距離を、好ましくは
７μｍ未満とし、さらに好ましくは５．５μｍ以下に設
定することができる。

【００４５】複数の開口部または複数の発振領域を接近
させた上述のレーザ構造においては、柱状部分の横断面
の形状を、請求項１４に示すように、長辺及び短辺から
なる矩形に設定するとよい。

【００４６】こうすると、柱状部分を含む光共振器にて
発振されるレーザ光の偏波面は、短辺と平行な方向に一
致し、複数の開口部または複数の発振領域からそれぞれ
発振されるレーザ光の偏波面を、一方向に揃えることが
できる。

【００４７】このとき、請求項１５に示すように、開口
部の長辺の長さを３０μｍ以下に設定することが好まし
い。

【００４８】長辺の長さを３０μｍ以上に設定すると、
直径に応じた比較的大電流を共振器に通電しなければな
らない。そうすると、面発光型半導体レーザ自体が発熱
し、最悪の場合にレーザ発振しない場合も生ずるからで
ある。また、共振器径が大きいと高次横モード発振しや
すくなり、位相を同期させにくくなる。

【００４９】なお、レーザ光の偏波面を一方向に揃える
手段としては、第２の電極に形成された開口部の形状
を、短辺及び長辺からなる矩形に形成することでもよ
い。この場合には、柱状部分の横断面は、上述の矩形以
外の形状、例えば円形とすることができる。円形断面の
柱状部分の場合、その直径を３０μｍ以下に設定するこ
とが好ましい。

【００５０】

【実施例】

（第１実施例）図２は、本発明の一実施例における面発
光型半導体レーザ装置の発光部の断面を模式的に示す斜
視図であり、図１は、図２の半導体レーザ装置から上側
ミラーのみを説明の便宜上省略した断面図である。

【００５１】（レーザ構造）図１及び図２に示す半導体
レーザ装置１００は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０２上に、ｎ
型Ａｌ_0.8Ｇａ_0.2Ａｓ層とｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層
を交互に積層し波長８００ｎｍ付近の光に対し９９．５
％以上の反射率を持つ４０ペアの分布反射型多層膜ミラ
ー（以下これを「ＤＢＲミラー又は第１の反射ミラー」
と表記する）１０３、ｎ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ層からな
る第１クラッド層１０４、ｎ^ー型ＧａＡｓウエル層とｎ
^ー型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓバリア層から成り該ウエル層が
２１層で構成される量子井戸活性層１０５（本実施例の
場合は、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層となって
いる）、ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ層からなる第２クラッ
ド層１０６およびｐ⁺型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層からな
るコンタクト層１０９が、順次積層して成る。そして、
第２クラッド層１０６の途中まで、半導体の積層体の上
面からみて例えば矩形状にエッチングされて、その柱状
部分１１４の周囲が、熱ＣＶＤ法により形成されたＳｉ
Ｏ₂等のシリコン酸化膜（ＳｉＯ_x膜）からなる第１絶縁
層１０７と、ポリイミド等の耐熱性樹脂等からなる第２
絶縁層１０８で埋め込まれている。

【００５２】第１絶縁層１０７は、第２クラッド層１０
６およびコンタクト層１０９の表面に沿って連続して形
成され、第２絶縁層１０８は、この第１絶縁層１０７の
周囲を埋め込む状態で形成されている。

【００５３】第２絶縁層１０８としては、前述のポリイ
ミド等の耐熱性樹脂の他に、ＳｉＯ₂等のシリコン酸化
膜（ＳｉＯ_X膜）、Ｓｉ₃Ｎ₄等のシリコン窒化膜（Ｓｉ
Ｎ_X膜）、ＳｉＣ等のシリコン炭化膜（ＳｉＣ_X膜）、Ｓ
ＯＧ（スピンオングラス法によるＳｉＯ₂等のＳｉＯ_X）
膜などの絶縁性シリコン化合物膜、あるいは多結晶のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体膜（例えばＺｎＳｅなど）でも
よい。これら、絶縁膜の中でも、低温で形成可能である
ＳｉＯ₂等のシリコン酸化膜、ポリイミドまたはＳＯＧ
膜を用いるのが好ましい。さらには、形成が簡単であ
り、容易に表面が平坦となることからＳＯＧ膜を用いる
のが好ましい。

【００５４】また、例えばＣｒとＡｕ−Ｚｎ合金で構成
されるコンタクト金属層（上側電極又は第２の電極）１
１２は、コンタクト層１０９と接触して形成され、電流
注入のための電極となる。

【００５５】本実施例の特徴として、この上側電極１１
２には、柱状部分１１４の端面に位置するコンタクト層
１０９に臨んで開口する、複数例えば四つの開口部１１
２ａが形成されている（図１参照）。したがって、上側
電極１１２は、コンタクト層１０９の矩形の端面の周縁
領域と、その中央の十文字領域とで、コンタクト層１０
９とコンタクトしている。

【００５６】この開口部１１２ａと対向する領域、すな
わち、コンタクト層１０９の上側電極１１２で覆われて
いない部分は、４ヶ所にて例えば正方形に露出してい
る。そして、そのコンタクト層１０９の露出面を充分に
覆う面積で、ＳｉＯ₂等のＳｉＯ_x層とＴａ₂Ｏ₅層を交互
に積層し波長８００ｎｍ付近の光に対し９８．５〜９
９．５％の反射率を持つ７ペアの誘電体多層膜ミラー
（第２の反射ミラー）１１１が形成されている。また、
ｎ型ＧａＡｓ基板１０２の下には、例えばＮｉとＡｕ−
Ｇｅ合金から成る電極用金属層（下側電極又は第１の電
極）１０１が形成されている。

【００５７】そして、上側電極１１２と下側電極１０１
との間に順方向電圧が印加されて（本実施例の場合は、
上側電極１１２から下側電極１０１への方向に電圧が印
加される）電流注入が行なわれる。注入された電流は、
量子井戸活性層１０５で光に変換され、ＤＢＲミラー１
０３と誘電体多層膜ミラー１１１とで構成される反射鏡
の間をその光が往復することにより増幅され、４箇所の
開口部１１２ａから第１の方向１１０すなわち基板１０
２に対して垂直方向にレーザ光が放射される。

【００５８】ここで、図１のシリコン酸化膜（ＳｉＯ_x
膜）からなる第１絶縁層１０７は、膜厚が500〜2000オ
ングストロームで、常圧の熱ＣＶＤ法により形成された
ものである。耐熱性樹脂等からなる第２絶縁層１０８は
素子の表面を平坦化するために必要なものである。たと
えば、耐熱性樹脂には高抵抗を有するものの、膜中に水
分の残留が発生しやすく、直接、半導体層と接触させる
と、素子に長時間通電した場合に半導体との界面に於て
ボイドが発生し素子の特性を劣化させる。そこで、本実
施例の様に、第１絶縁層１０７のような薄膜を半導体層
との境界に挿入すると、第１絶縁層１０７が保護膜とな
り前述の劣化が生じない。第１絶縁層を構成するシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ_x膜）の形成方法には、プラズマＣＶ
Ｄ法、反応性蒸着法など種類があるが、ＳｉＨ₄（モノ
シラン）ガスとＯ₂（酸素）ガスを用い、Ｎ₂（窒素）ガ
スをキャリアガスとする常圧熱ＣＶＤ法による成膜方法
が最も適している。その理由は、反応を大気圧で行い、
更にＯ₂が過剰な条件下で成膜するのでＳｉＯ_x膜中の酸
素欠損が少なく緻密な膜となること、および、ステップ
・カバーレッジが良く、共振器部１１４の側面および段
差部も平坦部と同じ膜厚が得られることである。

【００５９】なお、本実施例では、埋込層を第１，第２
絶縁層１０７，１０８で構成したが、これに代えて、例
えばII−VI族半導体エピタキシャル層等の同一層にて形
成することもできる。

【００６０】（製造プロセス）次に、図２に示す面発光
型半導体レーザ１００の製造プロセスについて説明す
る。図４（Ａ）〜（Ｃ）および図５（Ａ）〜（Ｃ）は、
面発光型半導体レ−ザ装置の製造工程を示したものであ
る。

【００６１】ｎ型ＧａＡｓ基板１０２に、ｎ型Ａｌ_0.15
Ｇａ_0.85Ａｓ層とｎ型Ａｌ_0.8Ｇａ_0.2Ａｓ層とを交互に
積層して波長８００ｎｍ付近の光に対し９９．５％以上
の反射率を持つ４０ペアのＤＢＲミラー１０３を下部ミ
ラーとして形成する。さらに、ｎ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ
層（第１クラッド層）１０４を形成した後、ｎ^-型Ｇａ
Ａｓウエル層とｎ^-型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓバリア層とを
交互に積層した量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層１０５
を形成する。その後、ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ層（第２
クラッド層）１０６、およびｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ
層（コンタクト層）１０９を順次積層する（図４（Ａ）
参照）。

【００６２】上記の各層は、有機金属気相成長（ＭＯＶ
ＰＥ：Ｍｅｔａｌ−ＯｒｇａｎｉｃＶａｐｏｒＰｈａ
ｓｅＥｐｉｔａｘｙ）法でエピタキシャル成長させ
た。この時、例えば、成長温度は７５０℃、成長圧力は
１５０Ｔｏｒｒで、ＩＩＩ族原料にＴＭＧａ（トリメチ
ル亜鉛）、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）の有機
金属を用い、Ｖ族原料にＡｓＨ₃、ｎ型ドーパントにＨ
₂Ｓｅ、ｐ型ドーパントにＤＥＺｎ（ジエチルジンク）
を用いた。

【００６３】各層の形成後、エピタキシャル層上に常圧
熱ＣＶＤ法を用いて、２５０オングストローム程度のＳ
ｉＯ₂層からなる保護層Ｉを形成する。この保護層Ｉが
積層された半導体層を覆うことにより、プロセス中の表
面汚染を防いでいる。

【００６４】次に、反応性イオンビームエッチング（Ｒ
ＩＢＥ）法により、レジストパターンＲ１で覆われた柱
状部分１１４を残して、第２クラッド層１０６の途中ま
でエッチングする。このエッチングプロセスの実施によ
り、柱状部分１１４は、その上のレジストパターンＲ１
の輪郭形状と同じ断面を持つ（図４（Ｂ）参照）。ま
た、ＲＩＢＥ法を用いるため、前記柱状部分１１４の側
面はほぼ垂直であり、またエピタキシャル層へのダメー
ジもほとんどない。ＲＩＢＥの条件としては、例えば、
圧力６０ｍＰａ、入力マイクロ波のパワー１５０Ｗ、引
出し電圧３５０Ｖとし、エッチングガスには塩素および
アルゴンの混合ガスを使用した。このドライエッチング
においては、基板の温度を好ましくは０〜４０℃、より
好ましくは１０〜２０℃に設定される。このように基板
の温度を比較的低温に保持することにより、ドライエッ
チング時の半導体層のサイドエッチングを抑制すること
ができる。ただし、基板の温度が０〜１０℃であると、
サイドエッチングを抑制するという点からは好ましい
が、エッチングレートが遅くなってしまうために実用的
には不向きである。また、基板の温度が４０℃を越える
と、エッチングレートが大きくなりすぎるため、エッチ
ング面が荒れてしまうだけでなく、エッチングレートの
制御がしにくいという不都合がある。なお、従来の図１
１の構造とは異なり、分離溝２７をエツチングにより形
成する必要がないため、エツチングの歩留まりの向上が
期待できる。

【００６５】この後、レジストパターンＲ１を取り除
き、常圧熱ＣＶＤ法で、表面に１０００オングストロー
ム程度のＳｉＯ₂層（第１絶縁膜）１０７を形成する。
この際のプロセス条件としては、例えば、基板温度４５
０℃、原料としてＳｉＨ₄（モノシラン）と酸素を使用
し、キャリアガスには窒素を用いた。さらにこの上にス
ピンコート法を用いてＳＯＧ（ＳｐｉｎｏｎＧｒａ
ｓｓ）膜１０８Ｌを塗布し、その後例えば、８０℃で１
分間、１５０℃で２分間、さらに３００℃で３０分間、
窒素中でベーキングする（図４（Ｃ）参照）。この埋め
込み工程も、図１１のように分離溝２７を埋め込む必要
がないため、歩留まりの向上が期待できる。

【００６６】次にＳＯＧ膜１０８ＬとＳｉＯ₂膜１０７
をエッチバックして、露出したコンタクト層１０９の表
面と面一になるように平坦化させた（図５（Ａ）参
照）。エッチングには平行平板電極を用いた反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）法を採用し、反応ガスとして、
ＳＦ₆、ＣＨＦ₃およびＡｒを組み合わせて使用した。

【００６７】次に、コンタクト層１０９と接触する上側
電極１１２を公知のリフトオフ法により形成した（図５
（Ｂ）参照）。コンタクト層１０９は上側電極１１２の
四つの開口部１１２ａを介して露出しており、この露出
面を充分に覆うように誘電体多層膜ミラー（上部ミラ
ー）１１１を公知のリフトオフ方法により形成する（図
５（Ｃ）参照）。上部ミラー１１１は、電子ビーム蒸着
法を用いて、ＳｉＯ₂層とＴａ₂Ｏ₅層を交互に例えば７
ペア積層して形成され、波長８００ｎｍ付近の光に対し
て９８．５〜９９．５％の反射率を持つ。この時の蒸着
スピードは、例えばＳｉＯ₂が５オングストローム／
分、Ｔａ₂Ｏ₅層が２オングストローム／分とした。

【００６８】しかる後、基板１０２の下面に、ＮｉとＡ
ｕＧｅ合金とからなる下側電極１０１が形成されて、面
発光型半導体レ−ザ装置が完成する。

【００６９】（レーザ発振動作）本実施例の半導体レー
ザ装置によれば、接近して配置された四つの開口部１１
２ａを介して、この各開口部１１２ａのほぼ中心にエネ
ルギーピークを有するレーザ光であって、かつ、位相同
期したレーザ光がそれぞれ出射されることになる。この
レーザの発振動作について説明する。

【００７０】図１及び図２に示す上側電極１１２及び下
側電極１０１を用いて、一対の反射ミラー１０３、１１
１及びその間に形成された多層の半導体層から成る光共
振器内に電流注入が行われる。このとき、各開口部１１
２ａの周縁にそれぞれ上側電極１１２が形成されている
ため、開口部１１２ａの周方向でほぼ均一に電流注入を
行うことができ、この開口部１１２ａのほぼ中心位置と
対向する量子井戸活性層１０５の中央領域に、電流密度
の高い電流を注入することが可能となる。しかも、図１
１に示す従来の半導体レーザと比較して、コンタクト層
１０９にコンタクトされる上側電極１１２のコンタクト
面積を増大することができるので、コンタクト抵抗が減
少し、半導体レーザ装置での発熱量を低減させることが
できる。

【００７１】この電流注入により、量子井戸活性層１０
５で光が発生し、開口部１１２ａと対向する発振領域に
て生成されたこの光は、ＤＢＲミラー１０３と誘電体多
層膜ミラー１１１の間で多重反射されることで増幅され
る。しかも、注入された電流及び生成され増幅された光
は、柱状部分１１４の周囲に埋め込まれた第１，第２絶
縁層１０７，１０８により閉じこめられ、効率よくレー
ザ発振動作を行うことができる。

【００７２】一方、図１に示す電極幅Ｗが設定された十
文字状の上側電極１１２の直下の領域においても、同様
なレーザ発振が行われることになる。しかしながら、図
１に示すように、この電極幅Ｗの上側電極１１２直下で
の発振モードと、開口部１１２ａと対向する領域での発
振モードとは、互いに異なっている。

【００７３】開口部１１２ａと対向する発振領域におい
ては、この領域内を導波されるレーザ光は、コンタクト
層１０９と誘電体多層膜ミラー１１１との界面にて波の
腹が位置する波長及び位相となる。これに対して、電極
幅Ｗの上側電極１１２の直下の領域においては、この電
極１１２にてレーザ光のエネルギー吸収が生ずる分、発
振モードが異なる。すなわち、電極幅Ｗの上側電極１１
２の直下の領域では、この電極１１２の下面に波の節が
位置する波長及び位相のレーザ光が生ずることになる。

【００７４】電極幅Ｗの上側電極１１２の直下の領域で
生ずるレーザ光は、光出力として得られず、むしろ、一
つの柱状部分１１４内の発振領域を分離するように作用
し、従来の図１１の分離溝と同様な機能を果たすことに
なる。なお、電極幅Ｗの上側電極１１２の直下の領域で
のレーザ発振動作に寄与する電流が消費され、その分注
入電流が増大するが、柱状の共振器としていることと、
上述のようにコンタクト抵抗の減少とにより、実用範囲
内の電流増加でおさえることができる。

【００７５】このように、本実施例では、電極幅Ｗの十
文字状の上側電極１１２により、一つの共振器内の発振
領域を、四つの開口部１１２ａと対応するように分離す
ることができ、各開口部１１２ａにエネルギーピークを
有するレーザ光であって、しかも各開口部１１２ａが接
近しているため、互いに位相同期がとれたレーザ光を出
射させることが可能となる。

【００７６】（柱状部分、開口部及び開口ピッチの寸
法）次に、図３を参照して、図１及び図２に示す面発光
型半導体レーザの各部の寸法について説明する。なお、
本実施例においては、柱状部分１１４は、長辺１１４ａ
及び短辺１１４ｂからなる矩形であり、上側電極１１２
の４ヶ所に形成された開口部１１２ａは正方形となって
いる。

【００７７】図３に示すアルファベットは、下記の各寸
法を示している。

【００７８】Ｌ１：柱状部分１１４の長辺１１４ａの長さＬ２：柱状部分１１４の短辺１１４ｂの長さＬ３：開口部１１２の一辺の長さＷ：隣接する二つの開口部１１２ａ間に位置する上側電
極１１２の幅Ｐ：隣接する二つの開口部１１２ａの中心間距離まず、柱状部分１１４の長辺の長さＬ１について考察す
ると、Ｌ１≦３０μｍと設定することが好ましい。Ｌ１
＞３０μｍとすると、この柱状部分１１４を含む光共振
器に注入すべき電流が増大し、これにより半導体レーザ
での発熱が増大するため、レーザ発振しなくなることが
考えられるからである。

【００７９】この柱状部分１１４を、長辺１１４ａ及び
短辺１１４ｂからなる矩形とした理由は、４つの開口部
１１２ａからそれぞれ出射されるレーザ光の偏波面を、
柱状部分１１４の短辺１１４ｂと平行な方向に揃えるた
めである。この長辺１１４ａの長さＬ１及び短辺１１４
ｂの長さＬ２の関係は、１．１×Ｌ２≦Ｌ１≦１．５×Ｌ２とするとよい。Ｌ１が１．１×Ｌ２未満であると、偏波
面制御の効果が十分に発揮されず、また、レーザ発振し
きい値電流が増大することを抑制する観点から、１．５
×Ｌ２を越えないことが望ましい。なお、本実施例にお
いては、長辺Ｌ１＝２２μｍ、短辺Ｌ２＝２０μｍに設
定している。

【００８０】次に、相隣接する二つの開口部１１２ａの
中心間距離Ｐについて考察する。この中心間距離Ｐは、Ｐ＝Ｗ＋Ｌ３として求められる。

【００８１】本発明の課題の一つは、この中心間距離Ｐ
を狭く設定することにあり、そのためには、開口部１１
２ａの一辺の長さＬ３を短くするか、それに代えて、あ
るいはそれに加えて、上側電極１１２の電極幅Ｗを短く
設定する必要がある。

【００８２】まず、上側電極１１２に形成される開口部
１１２ａの形状について考察すると、本実施例では、一
つの柱状部分１１４と対向させて複数の開口部１１２ａ
を形成しているので、従来の図１１に示す半導体レーザ
とは異なり、開口部１１２ａのピッチＰは、柱状部分１
１４の横断面積の制約を受けることがない。換言すれ
ば、柱状部分１１４の横断面積を、最適なしきい値電流
となるように設定しても、この柱状部分１１４の横断面
の範囲内で、所望の数及び大きさの開口部１１２ａを形
成することができる。従って、図１１に示す従来の半導
体レーザと比較して、本実施例の開口部１１２ａをより
小さく形成することが可能となる。

【００８３】また、上側電極１１２の電極幅Ｗについて
考察すると、従来の図１１に示す半導体レーザでは、分
離溝の幅がこの寸法Ｗに対応するが、分離溝の幅はエッ
チング工程又は埋込層の形成工程の歩留まり考慮する
と、１μｍが限界であり、１μｍの値に設定した場合に
は、トレンチ状の分離溝のエッチング工程及びその後の
埋込工程のプロセスが極めて複雑になるという問題があ
った。

【００８４】本実施例においては、この上側電極１１２
の電極幅Ｗは、フォトリソグラフィ工程に用いられるレ
ジストのパターン幅の限界寸法まで狭めることができ
る。

【００８５】上記のことを考慮すると、本実施例におい
ては、二つの開口部の中心間距離Ｐは、一つの開口部１
１２ａの一辺の長さＬ３を短縮し、さらに加えて上側電
極１１２の電極幅Ｗを短く設定することで、本発明の課
題の一つである中心間距離Ｐの短縮を達成することがで
きる。

【００８６】例えば、Ｐ＜７μｍとするためには、上側
電極１１２の電極幅Ｗの寸法が、現状の技術においても
Ｗ≧０．５μｍと設定できるため、開口部１１２ａの一
辺の長さＬ３を５．５μｍ付近に設定しても、Ｐ＜７μ
ｍを実現することができる。

【００８７】このように、Ｐ＜７μｍを実現するために
は、０．５≦Ｗ＜５μｍであって、かつ、２≦Ｌ３＜
６．５μｍに設定すればよい。

【００８８】また、上述したとおり、二つの開口部１１
２ａから出射されるレーザ光同士が干渉することで、Ｆ
ＦＰに生ずるサブピークＣ（図１４参照）を低減するた
めには、Ｐ≦５．５μｍに設定すればよいことが、本発
明者等のシュミレーションにより確認された。

【００８９】Ｐ≦５．５μｍを実現するためには、０．
５≦Ｗ≦３．５μｍであって、かつ、２≦Ｌ３≦５μｍ
に設定すればよい。

【００９０】なお、上側電極１１２の電極幅Ｗは、理論
的には、この幅Ｗの電極にて光のエネルギーを吸収する
ことで、幅Ｗの電極の直下にて発振されるレーザ光の位
相を変更できるものであればよい。このためには、上側
電極１１２の電極幅Ｗは、共振器中を導波されるレーザ
光の波長よりも広ければよい。

【００９１】本実施例においては、この半導体レーザよ
り出射されるレーザ光の空気中での波長をλ（例えば
０．８μｍ）とすると、空気中と共振器中との屈折率の
相違を考慮して上述の電極幅Ｗの下限値を算出すると、Ｗｍｉｎ＝λ（０．８μｍ）×１／３．５となる。

【００９２】また、上側電極１１２の電極幅Ｗは、その
下方の領域での発振モードを変化させることができる幅
で十分であり、この幅をあまり増大することは好ましく
ない。なぜなら、この幅Ｗの上側電極１１４の下方にて
発振される光はレーザ光として用いることができないも
のであり、電極幅Ｗを増大させると、その下方の領域で
発振されるレーザ光を生成するために要する電流が無駄
となるからである。この点から言えば、上側電極１１４
の電極幅Ｗは、最大でも３μｍに設定するもので足り
る。

【００９３】（レーザ光の放射角）図１４中に特性Ｄと
して、本実施例の半導体レーザ装置より出射されたレー
ザ光のＦＦＰの強度分布が示されている。この特性Ｄ
は、図３に示す相隣接する二つの開口部１１２ａの中心
間距離Ｐ＝３μｍに設定したものである。

【００９４】図１４の特性Ｄを、従来の図１１に示すレ
ーザ装置より出射されたレーザ光の特性Ｂ，Ｃと比較す
ると、特性Ｄの半値放射角は、特性Ｂとして示された図
１１に示すレーザ装置のメインピークの半値放射角より
も広くなっているが、図１０に示すレーザ装置の特性Ａ
の半値放射角よりも狭くなっている。さらに、特性Ｄで
はサブピークが±１０度の放射角の範囲では生ずること
がなかった。

【００９５】従って、本実施例の半導体レーザ装置を、
レーザプリンタあるいは光ピックアップ装置などに応用
した場合には、図１１に示す従来のレーザ装置のメイン
ピークＢのみを使用するものと比較して、エネルギー強
度の高いレーザ光を利用することが可能となる。図１１
に示すレーザ装置の場合には、サブピークＣが生ずる分
だけ、メインピークＢのエネルギー強度が低下するから
である。しかも、本実施例の特性Ｄによれば、サブピー
クが発生しないため、特別な光学系を用いてサブピーク
を除去する必要もなくなり、光学系を簡略化することが
できる。

【００９６】（第２実施例）次に、図６を参照して第２
実施例に係る半導体レーザ装置について説明する。

【００９７】この第２実施例では、上側電極１１２が一
つの光出射孔１２０を有し、この一つの光出射孔１２０
を四つの開口部１１２ａに仕切るために、コンタクト層
１０９上に例えば十文字状の仕切り部材１３０を配置し
ている。

【００９８】この仕切り部材１３０は、その下方の領域
で発振されるレーザ光の発振モードを、四つの開口部１
１２ａと対向する領域で発振されるレーザ光の発振モー
ドと異ならせる材質にて形成されている。

【００９９】発振モードを異なられる仕切り部材１３０
の材質として、例えば、半導体エピタキシャル層１０
４，１０５，１０６及び１０９とは異なる屈折率を持つ
材質が選択される。この種の材質として、Ｔａ₂Ｏｓ、
ＳｉＯ₂、ＳｉＮ等を挙げることができる。

【０１００】この種の材質で形成された仕上げ部材１３
０を形成するためには、例えば一つの光出射孔１２０を
有する上側電極１１２の形成後に、その光出射孔１２０
内にＴａ₂Ｏ₅などを蒸着し、その後フォトリソグラフィ
工程の実施により、十文字状の仕切り部材１３０を残し
て他の領域をエッチングすればよい。

【０１０１】仕上げ部材１３０の他の材質としては、仕
切り部材１３０の下方の領域で発振されるレーザ光の発
振波長を、開口部１１２ａと対向する領域で発振される
レーザ光の発振波長と異ならせる材質にて形成すること
もできる。この種の材質としては、ＧａＡｓ、アモルフ
ァスＳｉ、金属などを挙げることができる。

【０１０２】ＧａＡｓにて仕切り部材１３０を形成する
場合には、上述したプロセスと同様に、蒸着工程及びそ
の後のフォトリソグラフィ工程を実施することでよい。
仕切り部材１３０を金属で形成する場合には、エッチン
グに時間を要するため、上側電極１１２の形成に用いた
リフトオフ工程を採用するとよい。

【０１０３】この第２実施例に係る半導体レーザ装置に
おいても、仕切り部材１３０の下方の領域で発振される
レーザ光の波長が、開口部１１２ａと対向する発振領域
にて発振されるレーザ光の波長と異なるため、第１実施
例と同様に、各々の開口部１１２ａから、位相同期され
かつ開口部１１２ａの中心にエネルギーピークを有する
四つのレーザ光を出射させることができる。なお、第２
実施例の開口部１１２ａ、柱状部分１１４の寸法、及び
開口部１１２ａのピッチは、第１実施例と同様に設定で
きる。

【０１０４】第１実施例と異なる点は、仕切り部材１３
０により電流注入を行うことができない点であり、この
点においては第１実施例の方が優れている。

【０１０５】（第３実施例）次に、図７を参照して、第
３実施例に係る半導体レーザ装置について説明する。

【０１０６】この第３実施例においても、第２実施例と
同様に、上側電極１１２は一つの光出射孔１２０を有す
る。第２実施例と異なる点は、一対のミラー１０３，１
１１の間の多層の半導体層中に、仕切り部材１４０を形
成した点にある。

【０１０７】図７は、量子井戸活性層１０５内に、例え
ばイオン打込法等を用いて例えば十文字状に非発光部を
形成し、これを仕切り部材１４０としている。非発光部
１４０を形成するためのイオン打込工程は、コンタクト
層１０９の形成後に行うことができる。

【０１０８】図７の例に代えて、第２クラッド層１０６
の一部に、不純物拡散等を行って、第２クラッド層１０
６の屈折率を局所的に変更して仕切り部材１４０を形成
してもよい。この不純物拡散工程も、コンタクト層１０
９の形成後に行うことができる。

【０１０９】この第３実施例においても、仕切り部材１
４０を含む垂直領域でのレーザ光の発振モードが、その
両側の発振領域でのレーザ光の発振モードと異なること
ができる。従って、第１，第２実施例と同様に、四つの
発振領域を介して、位相整合され、かつ、開口部１１２
ａの中心にエネルギーピークを有するレーザ光をそれぞ
れ出射することができる。特に、図７のように非発光部
１４０を形成した場合には、無駄に電流が消費されない
点で優れている。なお、第３実施例の４つの発振領域の
配列ピッチなどは、第１、第２実施例と同様に設定する
ことができる。

【０１１０】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能で
ある。

【０１１１】柱状部分１１４を矩形として、その短辺方
向に偏波面を揃える場合には、開口部１１２ａの形状と
しては、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、数及びその
形状を種々変更することができる。また、偏波面の方向
を揃えるには、開口部１１２ａの形状を、図９に示すよ
うに矩形とし、この開口部１１２ａの短辺と平行な方向
に設定することもできる。この場合には、柱状部分１１
４は必ずしも矩形とせず、円形等種々の形状に変更する
ことができる。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明した通り、請求項１乃至１５に
記載の発明によれば、レーザ発光面上の発光スポットを
近接配置するのに適した構造の面発光型半導体レーザを
提供でき、レーザプリンタ、光ピックアップ等のレーザ
応用機器に適した放射角の小さいレーザ光を出射するこ
とができる。

【０１１３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における面発光型半導体レ
ーザ装置の断面を模式的に示し、上側の反射ミラーを省
略した斜視図である。

【図２】図１に示す半導体レーザ装置の断面を模式的に
示す斜視図である。

【図３】図２に示す半導体レーザ装置を、上側から見た
平面図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ図２に示す面発光
型半導体レーザの製造プロセスを模式的に示す断面であ
る。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、図４に示す製造プロセスに
引き続いて行われる製造プロセスを模式的に示す断面図
である。

【図６】本発明の第２実施例における面発光型半導体レ
ーザの断面を模式的に示す断面図である。

【図７】本発明の第３実施例における面発光型半導体レ
ーザの断面を模式的に示す断面図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｄ）は、開口部の数及び形状の変形
例を示す概略平面図である。

【図９】開口部の形状によりレーザ光の偏波面の方向を
揃える変形例を示す概略平面図である。

【図１０】従来の半導体レーザ装置の断面を概略的に示
す断面図である。

【図１１】従来の他の半導体レーザ装置断面を概略的に
示す断面図である。

【図１２】放射角の広いレーザ光を平行光とするための
光学系を示す概略説明図である。

【図１３】放射角の狭いレーザ光を平行光とするための
光学系を示す概略説明図である。

【図１４】図２，図１０及び図１１に示す各半導体レー
ザ装置から出射されるレーザ光の強度と放射角との関係
を示す特性図である。

【図１５】従来のさらに他の半導体レーザ装置の断面を
模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１０１第１の電極１０２半導体基板１０３第１の反射ミラー１０４第１クラッド層１０５活性層１０６第２クラッド層１０７，１０８埋込層１０９コンタクト層１１１第２の反射ミラー１１２第２の電極１１２ａ開口部１１４柱状部分１１４ａ長辺１１４ｂ短辺１２０光出射孔１３０，１４０仕切り部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板と垂直な方向にレーザ光を発
振する面発光型半導体レーザにおいて、前記半導体基板の下側に形成された第１の電極と、前記半導体基板上に形成された第１の反射ミラーと、前記第１の反射ミラー上に形成され、少なくとも活性層
及びクラッド層を含む多層の半導体層と、前記多層の半導体層のうち、少なくとも前記クラッド層
が柱状にエッチングされて形成される柱状部分と、前記柱状部分の周囲に埋め込まれた絶縁性の埋込み層
と、前記柱状部分の端面に臨んで複数の開口部が形成され、
各々の前記開口部の周縁にて前記柱状部分の端面とコン
タクトされる第２の電極と、前記第２の電極の複数の前記開口部を覆って形成された
第２の反射ミラーと、を有することを特徴とする面発光
型半導体レーザ。
【請求項２】半導体基板と垂直な方向にレーザ光を発
振する面発光型半導体レーザにおいて、前記半導体基板の下側に形成された第１の電極と、前記半導体基板上に形成された第１の反射ミラーと、前記第１の反射ミラー上に形成され、少なくとも活性層
及びクラッド層を含む多層の半導体層と、前記多層の半導体層のうち、少なくとも前記クラッド層
が柱状にエッチングされて形成される柱状部分と、前記柱状部分の周囲に埋め込まれた絶縁性の埋込み層
と、前記柱状部分の端面に臨んで光出射孔が形成され、前記
光出射孔の周縁にて前記柱状部分の端面とコンタクトさ
れる第２の電極と、前記第２の電極の前記光出射孔を覆って形成された第２
の反射ミラーと、前記第２の電極の前記光出射孔内を複数の開口部に仕切
る位置に配置され、該仕切り位置下方の領域で発振され
るレーザ光の発振モードを、前記開口部と対向する領域
で発振されるレーザ光の発振モードと異ならせる材質に
て形成された仕切り部材と、を有することを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項３】請求項２において、前記仕切り部材は、前記多層の半導体層と異なる屈折率
を持つ材質にて形成されていることを特徴とする面発光
型半導体レーザ。
【請求項４】請求項２において、前記仕切り部材は、前記仕切り位置下方の領域で発振さ
れるレーザ光の発振波長を、前記開口部と対向する領域
で発振されるレーザ光の発振波長と異ならせる材質にて
形成されていることを特徴とする面発光型半導体レー
ザ。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかにおいて、隣接する前記開口部の中心間距離を、７μｍ未満に設定
したことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項６】請求項１乃至４のいずれかにおいて、隣接する前記開口部の中心間距離を、５．５μｍ以下に
設定したことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項７】請求項６において、各々の開口部は、隣接する開口部の中心同士を結ぶ線と
平行な一辺又は直径が、２〜５μｍであり、隣接する前記開口部間に位置する前記第２の電極又は前
記仕切り部材は、隣接する開口部の中心同士を結ぶ線と
平行な幅が、０．５〜３．５μｍであることを特徴とす
る面発光型半導体レーザ。
【請求項８】半導体基板と垂直な方向にレーザ光を発
振する面発光型半導体レーザにおいて、前記半導体基板の下側に形成された第１の電極と、前記半導体基板上に形成された第１の反射ミラーと、前記第１の反射ミラー上に形成され、少なくとも活性層
及びクラッド層を含む多層の半導体層と、前記多層の半導体層のうち、少なくとも前記クラッド層
が柱状にエッチングされて形成される柱状部分と、前記柱状部分の周囲に埋め込まれた絶縁性の埋込み層
と、前記柱状部分の端面に臨んで光出射孔が形成され、前記
光出射孔の周縁にて前記柱状部分の端面とコンタクトさ
れる第２の電極と、前記第２の電極の前記光出射孔を覆って形成された第２
の反射ミラーと、前記多層の半導体層中にて、前記光出射孔と対向する領
域を複数の発振領域に仕切る位置に配置され、該仕切り
位置を含む前記垂直方向の領域で発振されるレーザ光の
発振モードを、前記複数の発振領域で発振されるレーザ
光の発振モードと異ならせる材質にて形成された仕切り
部材と、を有することを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項９】請求項８において、前記仕切り部材は、前記活性層中の前記仕切り位置に形
成された、レーザ発振しない非発光部であることを特徴
とする面発光型半導体レーザ。
【請求項１０】請求項８において、前記仕切り部材は、柱状に形成された前記クラッド層の
屈折率を、前記仕切り位置にて他の位置と異ならせるこ
とで形成されていることを特徴とする面発光型半導体レ
ーザ。
【請求項１１】請求項８乃至１０のいずれかにおい
て、前記仕切り部材により仕切られて隣接する前記発振領域
の横断面の中心間距離を、７μｍ未満に設定したことを
特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項１２】請求項８乃至１０のいずれかにおい
て、前記仕切り部材により仕切られて隣接する前記発振領域
の横断面の中心間距離を、５．５μｍ以下に設定したこ
とを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項１３】請求項１２において、各々の発振領域は、前記仕切り部材により仕切られて隣
接する前記発振領域の横断面の中心同士を結ぶ線と平行
な一辺又は直径が、２〜５μｍであり、隣接する前記発振領域間に位置する前記仕切り部材は、
前記中心同士を結ぶ線と平行な幅が、０．５〜３．５μ
ｍであることを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項１４】請求項１乃至１３のいずれかにおい
て、前記柱状部分は、前記半導体基板と平行な横断面が、長
辺及び短辺から成る矩形であることを特徴とする面発光
型半導体レーザ。
【請求項１５】請求項１４において、前記長辺の長さを、３０μｍ以下としたことを特徴とす
る面発光型半導体レーザ。