JPH11330609A - モニタ付き面発光レーザおよびその製造方法 - Google Patents

モニタ付き面発光レーザおよびその製造方法

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JPH11330609A
JPH11330609A JP10227623A JP22762398A JPH11330609A JP H11330609 A JPH11330609 A JP H11330609A JP 10227623 A JP10227623 A JP 10227623A JP 22762398 A JP22762398 A JP 22762398A JP H11330609 A JPH11330609 A JP H11330609A
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layer
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ohmic
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Shojiro Kitamura
昇二郎 北村
Takeo Kawase
健夫 川瀬
Takeo Kaneko
丈夫 金子
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に簡単な構成で、垂直共振器型面発光レ
ーザと、その出射光量をモニタするフォトダイオードと
がモノリシックに形成されたモニタ付き面発光レーザを
提供する。 【解決手段】 上部の電極形成領域１２０には、ｐ型Ｇ
ａＡｓからなるコンタクト層１０９に対して、オーミッ
ク接触を有するｐ型オーミック電極１１３と、ショット
キー接触を有するショットキー電極１１４とがそれぞれ
形成されている。光共振器から出射されたレーザ光の周
辺部が、ショットキー電極１１４とコンタクト層１０９
との接触部分に形成される空乏層に入射し、この空乏層
にて発生した光電流を検出することによって、垂直共振
器型面発光レーザの出射光量をモニタできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出射光量をモニタ
することができるモニタ付き面発光レーザおよびその製
造方法に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】従来、
出射光量をモニタすることができるフォトダイオードを
垂直共振器型面発光レーザとモノリシックに形成したも
のは、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３５
（１９９６）ｐｐ．５０６〜５０７において開示されて
いる。この垂直共振器型面発光レーザは、その出射部上
にＰＩＮ型フォトダイオードを形成したものである。
【０００３】しかしながら、上述の従来技術において
は、垂直共振器型面発光レーザを構成する半導体層以外
にフォトダイオードを構成するための複数の半導体層を
さらに積層する必要があり、そのため、構造が複雑であ
り、かつ製造工程数が多いという課題を有していた。
【０００４】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、非常に簡単な構造のモ
ニタ付き面発光レーザおよびその製造方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るモニタ付き
面発光レーザは、半導体基板の一方の面上に形成され
た、少なくとも、活性層およびコンタクト層が含まれる
半導体堆積体と、前記活性層に電流を注入するためのオ
ーミック電極が含まれる１対の電極形成領域とが含ま
れ、かつ、前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出
射する光共振器が含まれ、前記１対の電極形成領域の少
なくとも一方に、前記オーミック電極と接する半導体層
に対してショットキー接触を有するショットキー電極が
形成され、前記光共振器から出射されたレーザ光をモニ
タできるショットキーバリアフォトダイオードが含まれ
ること。
【０００６】このモニタ付き面発光レーザによれば、前
記光共振器から出射されたレーザ光の一部は、前記ショ
ットキーバリアフォトダイオードの空乏層に入射し、該
空乏層にて発生した光電流を検出することによって出射
光量をモニタすることができる。
【０００７】そして、このモニタ付き面発光レーザによ
れば、１対（第１および第２）の電極形成領域の少なく
とも一方に、オーミック電極と共にショットキー電極を
形成しただけの非常に簡単な構成で、垂直共振器型面発
光レーザの出射光量をモニタするショットキーバリアフ
ォトダイオードをモノリシックに形成することができ
る。これにより、垂直共振器型面発光レーザの出射光量
を一定にするＡＰＣ（オートパワーコントロール）を非
常に簡単に行うことができる。
【０００８】このモニタ付き面発光レーザとしては、以
下の構成を好ましく有する。
【０００９】（１）第１に、モニタ付き面発光レーザ
は、前記コンタクト層の表面に、該コンタクト層に対し
てショットキー接触を有するショットキー電極と、前記
コンタクト層に対してオーミック接触を有する第１のオ
ーミック電極とがそれぞれ形成され、前記半導体基板の
他方の面上に、該半導体基板に対してオーミック接触を
有する第２のオーミック電極が形成され、前記ショット
キーバリアフォトダイオードは、前記コンタクト層と、
前記ショットキー電極とで構成される。
【００１０】このモニタ付き面発光レーザは、前記レー
ザ光の波長をλとし、前記コンタクト層のバンドキャッ
プのエネルギーに相当する波長をλcontとしたとき、λ
cont≧λであることが望ましい。このモニタ付き面発光
レーザによれば、前記コンタクト層において前記光共振
器から出射されたレーザ光の一部が吸収されるので、前
記ショットキーバリアフォトダイオードに確実にモニタ
光を供給することができる。
【００１１】また、前記モニタ付き面発光レーザにおい
ては、前記第１のオーミック電極は、前記ショットキー
バリアフォトダイオードの電極を兼ねることが望まし
い。このモニタ付き面発光レーザによれば、電極形成領
域を有効に利用でき、より簡易な構成を取ることができ
る。
【００１２】さらに、前記モニタ付き面発光レーザは、
少なくとも前記第１のオーミック電極は分割された複数
の電極部から構成され、該電極部は対称に配置されてい
ることが望ましい。このモニタ付き面発光レーザによれ
ば、前記活性層への電流の供給をより均一に行うことが
できる。
【００１３】（２）第２に、モニタ付き面発光レーザ
は、前記半導体堆積体は、さらに、前記半導体基板の一
方の面上にショットキーバリアフォトダイオードのため
の半導体層を有し、前記コンタクト層の表面に、該コン
タクト層に対してオーミック接触を有する第１のオーミ
ック電極が形成され、前記半導体基板の所定領域が除去
されて露出した前記半導体層の表面に、該半導体層に対
してショットキー接触を有するショットキー電極と、前
記半導体層に対してオーミック接触を有する第２のオー
ミック電極とがそれぞれ形成され、前記ショットキーバ
リアフォトダイオードは、前記半導体層と、前記ショッ
トキー電極とで構成される。
【００１４】このモニタ付き面発光レーザによれば、前
記光共振器から前記半導体基板の方向に出射されたレー
ザ光の一部は、前記ショットキーバリアフォトダイオー
ドの空乏層に入射し、該空乏層にて発生した光電流を検
出することによって出射光量をモニタすることができ
る。そして、このモニタ付き面発光レーザでは、第１の
構成のモニタ付き面発光レーザとは異なり、コンタクト
層は出射光の波長に対して吸収のない材料によって形成
することができるため、面発光レーザの高出力化が可能
である。
【００１５】このモニタ付き面発光レーザでは、前記第
２のオーミック電極は、前記ショットキーバリアフォト
ダイオードの電極を兼ねることが望ましい。このモニタ
付き面発光レーザによれば、電極形成領域を有効に利用
でき、より簡易な構成を取ることができる。
【００１６】また、前記モニタ付き面発光レーザは、少
なくとも前記第２のオーミック電極は分割された複数の
電極部から構成され、該電極部は対称に配置されている
ことが望ましい。このモニタ付き面発光レーザによれ
ば、前記活性層への電流の供給をより均一に行うことが
できる。
【００１７】本発明に係るモニタ付き面発光レーザは、
以下の工程（ａ）および（ｂ）を含む製造方法によって
得ることができる。
【００１８】（ａ）半導体基板の一方の面上に、少なく
とも、活性層およびコンタクト層が含まれる半導体堆積
体を形成して、前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光
を出射する光共振器あるいはその一部を形成する工程、
および （ｂ）１対の電極形成領域の少なくとも一方において、
前記活性層に電流を注入するためのオーミック電極と、
前記オーミック電極と接する半導体層に対してショット
キー接触を有するショットキー電極とを形成し、ショッ
トキーバリアフォトダイオードを形成する工程。
【００１９】この製造方法によれば、１対の電極形成領
域の少なくとも一方において、オーミック電極とともに
ショットキー電極を形成する簡易な方法で、ショットキ
ーバリアフォトダイオードをモノリシックに形成するこ
とができる。
【００２０】前記第１の構成のモニタ付き面発光レーザ
は、前記工程（ｂ）において、一方の電極形成領域を構
成する、前記コンタクト層の表面に、該コンタクト層に
対してショットキー接触を有するショットキー電極と、
前記コンタクト層に対してオーミック接触を有する第１
のオーミック電極とをそれぞれ形成し、他方の電極形成
領域を構成する、前記半導体基板の他方の面上に、該半
導体基板に対してオーミック接触を有する第２のオーミ
ック電極を形成し、前記コンタクト層と、前記ショット
キー電極とでショットキーバリアフォトダイオードが形
成されることによって得られる。
【００２１】前記第２の構成のモニタ付き面発光レーザ
は、前記工程（ａ）において、さらに、前記半導体基板
上にショットキーバリアフォトダイオードのための半導
体層を形成し、前記工程（ｂ）において、前記コンタク
ト層の表面に、該コンタクト層に対してオーミック接触
を有する第１のオーミック電極が形成され、前記半導体
基板の所定領域が除去されて露出した前記半導体層の表
面に、該半導体層に対してショットキー接触を有するシ
ョットキー電極と、前記半導体層に対してオーミック接
触を有する第２のオーミック電極とがそれぞれ形成さ
れ、前記半導体層と、前記ショットキー電極とでショッ
トキーバリアフォトダイオードが形成されることによっ
て得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【００２３】（実施の形態１）図１は、本発明の一実施
の形態に係るモニタ付き面発光レーザ１００の断面（図
２のＡ−Ａ線に沿った断面）を模式的に示す図であり、
図２は、これをレーザ光が出射される側から見た平面を
模式的に示す図である。
【００２４】（デバイス構造）図１および図２に示すモ
ニタ付き面発光レーザ１００の構造について説明する。
面発光レーザ１００は、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基
板１０１上に、ｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層１０
２、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層から
なり８００ｎｍ付近の光に対し９９％以上の反射率を持
つ３０ペアのｎ型ＤＢＲミラー１０３、ｎ型Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓからなるｎ型クラッド層１０４、ＧａＡｓウ
エル層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバリア層からなりウエル層
が５層で構成される多重量子井戸構造の活性層１０５、
ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｐ型クラッド層１０
６、ｐ型ＡｌＡｓからなる電流狭窄層１０７、ｐ型Ａｌ
Ａｓ層とｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓからなり８００ｎｍ
付近の光に対し９８．５％以上の反射率を持つ２２ペア
のｐ型ＤＢＲミラー１０８および、ｐ型ＧａＡｓからな
るコンタクト層１０９が順次積層され、半導体堆積体が
形成されている。
【００２５】そして、ｐ型クラッド層１０６の途中ま
で、積層された方向から見て円形の形状にエッチングさ
れて、柱状部１１０が形成されている。本実施の形態で
は、柱状部１１０の平面形状を円形としたが、この形状
は任意の形状をとることが可能である。
【００２６】また、後述するｐ型オーミック電極１１３
からの電流を共振器中央部分のみに集中させるために、
電流狭窄層１０７の周囲数μｍ程度の領域に、酸化アル
ミニウムからなる絶縁体層１１１が形成されている。
【００２７】さらに、柱状部１１０の周囲には、ＳｉＯ
2などのシリコン酸化膜（ＳｉＯX膜）からなる絶縁層１
１２が形成されている。
【００２８】柱状部１１０および絶縁層１１２の上面に
は、上部電極が形成されている。本実施の形態では、柱
状部１１０の上面を第１の電極形成領域１２０という。
そして、第１の電極形成領域１２０の中央部には出射口
となる開口部１１６が形成されている。
【００２９】第１の電極形成領域１２０および絶縁層１
１２の上面に形成された上部電極は、図２に示すよう
に、４つに分割された電極部を持ち、クロムと金−亜鉛
合金などの金属からなるｐ型オーミック電極１１３と、
金などの金属からなるショットキー電極１１４とがそれ
ぞれ形成されている。ｐ型オーミック電極１１３は、対
角線上に配置された２つのオーミック電極部１１３ａお
よび１１３ｂからなり、ショットキー電極１１４は、対
角線上に配置された２つのショットキー電極部１１４ａ
および１１４ｂからなる。
【００３０】活性層１０５への電流注入ができるだけか
たよりなく行われることを考慮すると、ｐ型オーミック
電極１１３の電極部は対称的に配置されることが望まし
い。また、ショットキー電極１１４は、出射光量のモニ
タに必要な光電流が得られることを考慮して、コンタク
ト層１０９の上面との接触領域が確保される。これらの
上部電極は、図２に示した形状に限られず、任意の分割
数ならびに形状をとることが可能である。
【００３１】半導体基板１０１のレーザ光の出射方向と
反対側の表面（第２の電極形成領域）には、金−ゲルマ
ニウム合金等の金属からなるｎ型オーミック電極１１５
が形成されている。
【００３２】半導体基板１０１、バッファ層１０２、ｎ
型ＤＢＲミラー１０３、ｎ型クラッド層１０４、活性層
１０５、ｐ型クラッド層１０６、電流狭窄層１０７、ｐ
型ＤＢＲミラー１０８、コンタクト層１０９、ｐ型オー
ミック電極１１３、およびｎ型オーミック電極１１５に
よって、垂直共振器型面発光レーザ１００Ａが構成され
る。そして、ｐ型オーミック電極１１３とｎ型オーミッ
ク電極１１５とを用いて活性層１０５に電流を供給する
ことにより、開口部１１６からレーザ光が出射される。
【００３３】一方、ショットキー電極１１４、コンタク
ト層１０９およびｐ型オーミック電極１１３によって、
ショットキーバリアフォトダイオード１００Ｂが構成さ
れる。このとき、ｐ型オーミック電極１１３は、垂直共
振器型面発光レーザ１００Ａとショットキーバリアフォ
トダイオード１００Ｂの共通電極となる。
【００３４】垂直共振器型面発光レーザ１００Ａから出
射されるレーザ光は、活性層１０５においてビームウエ
ストを持ち、一定の放射角で広がりながら開口部１１６
から出射される。このとき、このレーザ光の周辺部が、
ショットキーバリアフォトダイオード１００Ｂを構成す
る部分、つまり、ショットキー電極１１４とコンタクト
層１０９の表面とが接触している部分に形成される空乏
層に入射すると、光電流が発生し、この電流を検出する
ことにより垂直共振器型面発光レーザ１００Ａの出射光
量をモニタすることができる。
【００３５】また、ショットキーバリアフォトダイオー
ド１００Ｂによって垂直共振器型面発光レーザ１００Ａ
の出射光量を高効率にモニタするためには、コンタクト
層１０９のバンドギャップのエネルギーに相当する波長
をλcontとし、垂直共振器型面発光レーザ１００Ａから
出射されるレーザ光の波長をλとすると、λcont≧λと
することが望ましい。本実施の形態では、この関係を満
たすようにコンタクト層１０９をｐ型ＧａＡｓによって
形成したが、上記関係を満たす限りにおいてｐ型ＡｌＧ
ａＡｓによって形成してもよい。
【００３６】（デバイスの製造プロセス）次に、本実施
の形態に係るモニタ付き面発光レーザ１００の製造方法
について説明する。
【００３７】（ａ）まず、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体
基板１０１上に、ｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層１０
２、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層から
なり８００ｎｍ付近の光に対し９９％以上の反射率を持
つ３０ペアのｎ型ＤＢＲミラー１０３、ｎ型Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓからなるｎ型クラッド層１０４、ＧａＡｓウ
エル層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバリア層からなりウエル層
が５層で構成される多重量子井戸構造の活性層１０５、
ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｐ型クラッド層１０
６、ｐ型ＡｌＡｓからなる電流狭窄層１０７、ｐ型Ａｌ
Ａｓ層とｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓからなり８００ｎｍ
付近の光に対し９８．５％以上の反射率を持つ２２ペア
のｐ型ＤＢＲミラー１０８および、ｐ型ＧａＡｓからな
るコンタクト層１０９が順次積層される。
【００３８】上記の各半導体層は、有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏ
ｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法でエピタキシャル
成長させることができる。ＭＯＶＰＥ法の代わりに、Ｍ
ＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘ
ｙ）法あるいはＬＰＥ（Ｌｉｇｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅ
ｐｉｔａｘｙ）法を用いてもよい。
【００３９】（ｂ）次に、コンタクト層１０９上に、フ
ォトレジストを塗布した後フォトリソグラフィーにより
該フォトレジストをパターニングすることにより、所定
パターンのレジスト層を形成する。ついで、このレジス
ト層をマスクとして、反応性イオンエッチングによりコ
ンタクト層１０９、上部ＤＢＲミラー１０８、電流狭窄
層１０７およびｐ型クラッド層１０６の途中までエッチ
ングし、柱状部１１０を形成する。
【００４０】次いで、ＡｌＡｓからなる半導体層１０７
を、４００℃程度の水蒸気雰囲気下に１〜３０分さらす
ことにより、ＡｌＡｓ層がその露出面から内側へと酸化
されていき、絶縁体である酸化アルミニウムが形成され
る。これにより、中心部分のＡｌＡｓからなる半導体層
の回りに酸化アルミニウムからなる絶縁体層１１１が形
成され、電流狭窄層１０７が形成される。
【００４１】（ｃ）ついで、モノシランガスと酸素ガス
を用い、窒素ガスをキャリアガスとする常圧熱ＣＶＤ法
により、基板上にシリコン酸化膜を形成する。その後、
フォトリソグラフィーとドライエッチングにより、柱状
部１１０の上面におけるシリコン酸化膜をエッチング除
去して、絶縁層１１２を形成する。
【００４２】（ｄ）ついで、真空蒸着法により半導体層
の上にクロムと金−亜鉛合金等の金属からなる金属層を
形成し、さらにフォトリソグラフィーおよびドライエッ
チングによって、柱状部１１０の上面（第１の電極形成
領域）および絶縁層１１２の上面において所定パターン
を有するｐ型オーミック電極１１３を形成する。また、
同様にして柱状部１１０および絶縁層１１２の上面に、
所定パターンを有する金などの金属からなるショットキ
ー電極１１４を形成する。なお、ｐ型オーミック電極１
１３とショットキー電極１１４の形成順序は限定されな
い。
【００４３】続いて、半導体基板１０１の下面（第２の
電極形成領域）に、真空蒸着法により金−ゲルマニウム
合金などの金属からなるｎ型オーミック電極１１５を形
成する。以上のプロセスを経て、図１および図２に示す
モニタ付き面発光レーザ１００が形成される。
【００４４】（駆動方法）次に、本実施の形態に係るモ
ニタ付き面発光レーザ１００の駆動方法の一例について
説明する。
【００４５】図３は、モニタ付き面発光レーザ１００と
これを駆動するための回路を模式的に示した図である。
図３において、ｐ型オーミック電極１１３は接地され、
ショットキー電極１１４およびｎ型オーミック電極１１
５はそれぞれ電流電圧変換回路１１８およびＬＤ駆動回
路１１９に接続されている。
【００４６】垂直共振器型面発光レーザ１００Ａは、Ｌ
Ｄ駆動回路１１９によって駆動信号に応じた光量のレー
ザ光を出射する。
【００４７】一方、垂直共振器型面発光レーザ１００Ａ
からの出射光によってショットキーバリアフォトダイオ
ード１００Ｂにおいて発生した光電流は、電流電圧変換
回路１１８によってモニタ信号として出力される。この
モニタ信号を用いてＬＤ駆動回路１１９にフィードバッ
クをかけることにより、出射光量を一定にするＡＰＣ
（オートパワーコントロール）を行うことができる。
【００４８】ここで、電流電圧変換回路１１８は正の電
圧のＶｂでバイアスされており、ショットキーバリアフ
ォトダイオード１００Ｂのカソード（ショットキー電極
１１４）は常にアノード（ｐ型オーミック電極１１３）
よりも高い電位となる。このため、垂直共振器型面発光
レーザ１００Ａを駆動するための電流はショットキーバ
リアフォトダイオード１００Ｂには流れ込まず、垂直共
振器型面発光レーザ１００Ａからの出射光によって発生
した光電流のみがモニタ信号として出力される。さら
に、電流電圧変換回路１１８が正の電圧でバイアスされ
ていることにより、ショットキーバリアフォトダイオー
ド１００Ｂに対して逆バイアスをかけることができる。
【００４９】（実施の形態２）図４は、本発明の別の実
施の形態に係るモニタ付き面発光レーザ２００の断面
（図５におけるＢ−Ｂ線に沿った断面）を模式的に示す
図であり、図５はこれをレーザ光が出射される方向とは
反対側から見た平面を模式的に示す図である。
【００５０】（デバイスの構造）図４および図５に示す
モニタ付き面発光レーザ２００は、ｎ型ＧａＡｓからな
る半導体基板２０１上に、ｎ型ＧａＡｓからなるバッフ
ァ層２０２、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａ
ｓ層からなり８００ｎｍ付近の光に対し９９％以上の反
射率を持つ３０ペアのｎ型ＤＢＲミラー２０３、ｎ型Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｎ型クラッド層２０４、Ｇａ
Ａｓウェル層とＡｌ0.3Ｇａ0.7バリア層からなりウェル
層が５層で構成される多重量子井戸構造の活性層２０
５、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5からなるｐ型クラッド層２０
６、ｐ型ＡｌＡｓ層からなる電流狭窄層２０７、ｐ型Ａ
ｌＡｓ層とｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層からなり８００
ｎｍ付近の光に対し９８．５％以上の反射を持つ２２ペ
アのｐ型ＤＢＲミラー２０８およびｐ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ａｓからなるコンタクト層２０９が順次積層され、
半導体堆積体が形成されている。
【００５１】そして、ｐ型クラッド層２０６の途中ま
で、積層された方向から見て円形の形状にエッチングさ
れて柱状部２１０が形成されている。本実施の形態では
柱状部２１０の平面形状を円形としたが、これに限らず
任意の形状をとることが可能である。
【００５２】また、ｐ型オーミック電極２１３の電流を
共振器中央部分のみに集中させるため、電流狭窄層２０
７の周囲数μｍ程度の領域に酸化アルミニウムからなる
絶縁体層２１１が形成されている。
【００５３】さらに、柱状部２１０の周囲には、ＳｉＯ
2などのシリコン酸化膜（ＳｉＯX膜）からなる絶縁層２
１２が形成されている。コンタクト層２０９の上面（第
１の電極形成領域２２０）および絶縁層２１２の上面に
は、所定パターンを有するクロムと金−亜鉛合金などの
金属からなるｐ型オーミック電極２１３が形成されてい
る。そして、柱状部２１０の上面の中央部には出射口と
なる開口部２１６が形成されている。
【００５４】半導体基板２０１は、バッファ層２０２が
露出するまでエッチングされ、穴部２１７が形成され
る。そして、図５に示すように、基板２０１の、レーザ
光が出射される方向とは反対側の表面およびバッファ層
２０２が露出する領域（第２の電極形成領域２２２）に
は、金等の金属からなるショットキー電極２１４と、金
−ゲルマニウム合金等の金属からなるｎ型オーミック電
極２１５がそれぞれ形成されている。バッファ層２０２
は、ショットキーバリアフォトダイオード２００Ｂの半
導体層を構成する。
【００５５】半導体基板２０１、バッファ層２０２、ｎ
型ＤＢＲミラー２０３、ｎ型クラッド層２０４、活性層
２０５、ｐ型クラッド層２０６、電流狭窄層２０７、ｐ
型ＤＢＲミラー２０８、コンタクト層２０９、ｐ型オー
ミック電極２１３、ｎ型オーミック電極２１５によっ
て、垂直共振器型面発光レーザ２００Ａが構成される。
ｐ型オーミック電極２１３とｎ型オーミック電極２１５
とを用いて活性層２０５に電流を供給することにより、
開口部２１６からレーザ光が出射される。
【００５６】一方、ショットキー電極２１４、バッファ
層２０２およびｎ型オーミック電極２１５によってショ
ットキーバリアフォトダイオード２００Ｂが構成され
る。そして、ｎ型オーミック電極２１５は、垂直共振器
型面発光レーザ２００Ａとショットキーバリアフォトダ
イオード２００Ｂとの共通電極となる。
【００５７】レーザ光は開口部２１６から出射される
が、ｎ型ＤＢＲミラー２０３を透過してこれとは反対の
方向にも出射される。半導体基板２０１が厚い場合、こ
のｎ型ＤＢＲミラー２０３からの透過光は半導体基板２
０１で吸収される。このため、本実施の形態では、半導
体基板２０１に穴部２１７を設け、ｎ型ＤＢＲミラー２
０３での透過光が、ショットキー電極２１４とバッファ
層２０２の露出面とが接触している部分に形成された空
乏層に入射するようにしている。これにより、ショット
キーバリアフォトダイオード２００Ｂによって垂直共振
器型面発光レーザ２００Ａの出射光量をモニタすること
ができる。本実施の形態では、穴部２１７を形成した
が、半導体基板２０１全体をエッチングによって取り除
いても良い。
【００５８】また、本実施の形態では、実施の形態１と
は異なり、バッファ層２０２を用いてショットキーバリ
アフォトダイオード２００Ｂを形成したため、コンタク
ト層２０９は出射光の波長に対して吸収のない材質によ
って形成することができる。その結果、垂直共振器型面
発光レーザ２００Ａは、実施の形態１の垂直共振器型面
発光レーザ１００Ａに比べて高出力化が可能である。
【００５９】さらに、本実施の形態においては、レーザ
光の出射方向側のミラーを、例えばＳｉＯX層とＴａＯX
層からなる誘電体多層膜ミラーで構成することも可能で
ある。このとき、この誘電体多層膜ミラーはコンタクト
層２０９およびｐ型オーミック電極２１３の上に積層さ
れる。
【００６０】（デバイスの製造方法）本実施の形態に係
るモニタ付き面発光レーザ２００は、前記実施の形態１
のモニタ付き面発光レーザ１００の製造方法における
（ａ），（ｂ）および（ｃ）の工程は基本的に同じであ
り、工程（ｄ）の代わりに以下の（ｄ’）を用いること
により製造することができる。
【００６１】（ｄ’）真空蒸着法により半導体層の上に
クロムと金−亜鉛合金等の金属からなる金属層を形成
し、さらにフォトリソグラフィーおよびドライエッチン
グによって、柱状部２１０の上面（第１の電極形成領域
２２０）および絶縁層２１２の上面において所定パター
ンを有するｐ型オーミック電極２１３を形成する。
【００６２】続いて、半導体基板２０１の下面（第２の
電極形成領域２２２）に、真空蒸着法により金−ゲルマ
ニウム合金などの金属からなるｎ型オーミック電極２１
５を形成する。同様に、所定パターンを有する金などの
金属からなるショットキー電極２１４を形成する。な
お、ｎ型オーミック電極２１５とショットキー電極２１
４の形成順序は限定されない。以上のプロセスを経て、
図４および図５に示すモニタ付き面発光レーザ２００が
形成される。
【００６３】（駆動方法）次に、本実施の形態のモニタ
付き面発光レーザ２００の駆動方法の一例について説明
する。
【００６４】図６は、本実施の形態のモニタ付き面発光
レーザ２００とこれを駆動するための回路を模式的に示
した図である。図６においては、ｎ型オーミック電極２
１５は接地され、ｐ型オーミック電極２１３およびショ
ットキー電極２１４はそれぞれＬＤ駆動回路２１９およ
び電流電圧変換回路２１８に接続されている。
【００６５】垂直共振器型面発光レーザ２００Ａは、Ｌ
Ｄ駆動回路２１９によって駆動信号に応じた光量のレー
ザ光を出射する。
【００６６】一方、垂直共振器型面発光レーザ２００Ａ
からの出射光によってショットキーバリアフォトダイオ
ード２００Ｂにおいて発生した光電流は、電流電圧変換
回路２１８によってモニタ信号として出力される。この
モニタ信号を用いてＬＤ駆動回路２１９にフィードバッ
クをかけることにより、出射光量を一定にするＡＰＣ
（オートパワーコントロール）を行うことができる。
【００６７】ここで、ｎ型オーミック電極２１５はショ
ットキーバリアフォトダイオード２００Ｂのカソード電
極になるため、この駆動電流はショットキーバリアフォ
トダイオード２００Ｂに流れ込まず、垂直共振器型面発
光レーザ２００Ａからの出射光によって発生した光電流
のみがモニタ信号として出力される。また、電流電圧変
換回路２１８は負の電圧のＶｂでバイアスされており、
ショットキーバリアフォトダイオード２００Ｂに対して
逆バイアスをかけることができる。
【００６８】以上説明したように、本発明の実施の形態
に係る各モニタ付き面発光レーザによれば、従来の垂直
共振器型面発光レーザの構成をほとんど変更することな
く、非常に簡単な構成で垂直共振器型面発光レーザの出
射光量をモニタするショットキーバリアフォトダイオー
ドをモノリシックに形成できる。このモニタ付き面発光
レーザは、垂直共振器型面発光レーザの出射光量を一定
にするＡＰＣを非常に簡単に行うことができる。
【００６９】なお、上記の実施の形態において、各半導
体層におけるｐ型とｎ型を入れ替えても本発明の趣旨を
逸脱するものではない。上記の実施の形態では、ＡｌＧ
ａＡｓ系のものについて説明したが、発振波長に応じて
その他の材料系、例えば、ＧａＩｎＰ系，ＺｎＳＳｅ
系，ＩｎＧａＮ系の半導体材料を用いることも可能であ
る。上記のモニタ付き面発光レーザの駆動方法は一例で
あり、本発明の趣旨を逸脱しない限り種々の変更が可能
である。また、上記の実施の形態では、柱状部が一つの
モニタ付き面発光レーザを示しているが、基板面内で柱
状部が複数個あっても本発明の形態は損なわれない。
【００７０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るモニタ付き面発光
レーザの断面を模式的に示す図である。
【図２】図１に示すモニタ付き面発光レーザをレーザ光
が出射される側から見た平面図を模式的に示す図であ
る。
【図３】図１および図２に示すモニタ付き面発光レーザ
と、これを駆動するための回路を模式的に示した図であ
る。
【図４】本発明の別の実施の形態に係るモニタ付き面発
光レーザの断面を模式的に示す図である。
【図５】図４に示すモニタ付き面発光レーザをレーザ光
が出射される方向とは反対側から見た平面図を模式的に
示す図である。
【図６】図４および図５に示すモニタ付き面発光レーザ
と、これを駆動するための回路を模式的に示した図であ
る。
【符号の説明】
１００、２００ モニタ付き面発光レーザ １０１、２０１ 半導体基板 １０２、２０２ バッファ層（エッチングストップ層） １０３、２０３ ｎ型ＤＢＲミラー １０４、２０４ ｎ型クラッド層 １０５、２０５ 活性層 １０６、２０６ ｐ型クラッド層 １０７、２０７ 電流狭窄層 １０８、２０８ ｐ型ＤＢＲミラー １０９、２０９ コンタクト層 １１０、２１０ 柱状部 １１２、２１２ 絶縁層 １１３、２１３ ｐ型オーミック電極 １１４、２１４ ショットキー電極 １１５、２１５ ｎ型オーミック電極 １１６、２１６ 開口部 ２１７ 穴部 １１８、２１８ 電流電圧変換回路 １１９、２１９ ＬＤ駆動回路 １２０、２２０、２２２ 電極形成領域

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板の一方の面上に形成された、
    少なくとも、活性層およびコンタクト層が含まれる半導
    体堆積体と、前記活性層に電流を注入するためのオーミ
    ック電極が含まれる１対の電極形成領域とが含まれ、か
    つ、前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する
    光共振器が含まれ、 前記１対の電極形成領域の少なくとも一方に、前記オー
    ミック電極と接する半導体層に対してショットキー接触
    を有するショットキー電極が形成され、前記光共振器か
    ら出射されたレーザ光をモニタできるショットキーバリ
    アフォトダイオードが含まれることを特徴とするモニタ
    付き面発光レーザ。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記コンタクト層の表面に、該コンタクト層に対してシ
    ョットキー接触を有するショットキー電極と、前記コン
    タクト層に対してオーミック接触を有する第１のオーミ
    ック電極とがそれぞれ形成され、 前記半導体基板の他方の面上に、該半導体基板に対して
    オーミック接触を有する第２のオーミック電極が形成さ
    れ、 前記ショットキーバリアフォトダイオードは、前記コン
    タクト層と、前記ショットキー電極とで構成されること
    を特徴とするモニタ付き面発光レーザ。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 前記レーザ光の波長をλとし、前記コンタクト層のバン
    ドキャップのエネルギーに相当する波長をλcontとした
    とき、λcont≧λであることを特徴とするモニタ付き面
    発光レーザ。
  4. 【請求項４】 請求項２または３において、 前記第１のオーミック電極は、前記ショットキーバリア
    フォトダイオードの電極を兼ねることを特徴とするモニ
    タ付き面発光レーザ。
  5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかにおいて、 少なくとも前記第１のオーミック電極は分割された複数
    の電極部から構成され、該電極部は対称に配置されてい
    ることを特徴とするモニタ付き面発光レーザ。
  6. 【請求項６】 請求項１において、 前記半導体堆積体は、さらに、前記半導体基板の一方の
    面上にショットキーバリアフォトダイオードのための半
    導体層を有し、 前記コンタクト層の表面に、該コンタクト層に対してオ
    ーミック接触を有する第１のオーミック電極が形成さ
    れ、 前記半導体基板の所定領域が除去されて露出した前記半
    導体層の表面に、該半導体層に対してショットキー接触
    を有するショットキー電極と、前記半導体層に対してオ
    ーミック接触を有する第２のオーミック電極とがそれぞ
    れ形成され、 前記ショットキーバリアフォトダイオードは、前記半導
    体層と、前記ショットキー電極とで構成されることを特
    徴とするモニタ付き面発光レーザ。
  7. 【請求項７】 請求項６において、 前記第２のオーミック電極は、前記ショットキーバリア
    フォトダイオードの電極を兼ねることを特徴とするモニ
    タ付き面発光レーザ。
  8. 【請求項８】 請求項６または７において、 少なくとも前記第２のオーミック電極は分割された複数
    の電極部から構成され、該電極部は対称に配置されてい
    ることを特徴とするモニタ付き面発光レーザ。
  9. 【請求項９】 以下の工程（ａ）および（ｂ）を含むこ
    とを特徴とするモニタ付き面発光レーザの製造方法。 （ａ）半導体基板の一方の面上に、少なくとも、活性層
    およびコンタクト層が含まれる半導体堆積体を形成し
    て、前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する
    光共振器あるいはその一部を形成する工程、および （ｂ）１対の電極形成領域の少なくとも一方において、
    前記活性層に電流を注入するためのオーミック電極と、
    前記オーミック電極と接する半導体層に対してショット
    キー接触を有するショットキー電極とを形成し、ショッ
    トキーバリアフォトダイオードを形成する工程。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記工程（ｂ）において、 一方の電極形成領域を構成する、前記コンタクト層の表
    面に、該コンタクト層に対してショットキー接触を有す
    るショットキー電極と、前記コンタクト層に対してオー
    ミック接触を有する第１のオーミック電極とをそれぞれ
    形成し、 他方の電極形成領域を構成する、前記半導体基板の他方
    の面上に、該半導体基板に対してオーミック接触を有す
    る第２のオーミック電極を形成し、 前記コンタクト層と、前記ショットキー電極とでショッ
    トキーバリアフォトダイオードが形成されることを特徴
    とするモニタ付き面発光レーザの製造方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、 前記工程（ａ）において、 前記レーザ光の波長をλとしたとき、前記コンタクト層
    は、そのバンドキャップのエネルギーに相当する波長を
    λcontとしたとき、λcont≧λの関係が成立する半導体
    で形成されることを特徴とするモニタ付き面発光レーザ
    の製造方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１０または１１において、 少なくとも前記第１のオーミック電極は分割された複数
    の電極部を有し、該電極部は対称に配置されていること
    を特徴とするモニタ付き面発光レーザの製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項９において、 前記工程（ａ）において、 さらに、前記半導体基板上にショットキーバリアフォト
    ダイオードのための半導体層を形成し、 前記工程（ｂ）において、 前記コンタクト層の表面に、該コンタクト層に対してオ
    ーミック接触を有する第１のオーミック電極が形成さ
    れ、 前記半導体基板の所定領域が除去されて露出した前記半
    導体層の表面に、該半導体層に対してショットキー接触
    を有するショットキー電極と、前記半導体層に対してオ
    ーミック接触を有する第２のオーミック電極とがそれぞ
    れ形成され、 前記半導体層と、前記ショットキー電極とでショットキ
    ーバリアフォトダイオードが形成されることを特徴とす
    るモニタ付き面発光レーザの製造方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１３において、 少なくとも前記第２のオーミック電極は分割された複数
    の電極部を有し、該電極部は対称に配置されていること
    を特徴とするモニタ付き面発光レーザの製造方法。
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