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JP2009164466A - Surface emitting semiconductor laser, and method of manufacturing the same - Google Patents

Surface emitting semiconductor laser, and method of manufacturing the same Download PDF

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JP2009164466A JP2008002214A JP2008002214A JP2009164466A JP 2009164466 A JP2009164466 A JP 2009164466A JP 2008002214 A JP2008002214 A JP 2008002214A JP 2008002214 A JP2008002214 A JP 2008002214A JP 2009164466 A JP2009164466 A JP 2009164466A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-emitting semiconductor laser that is manufactured in a simplified way and also inexpensively stabilizing the direction of polarization of the laser light to direct in one direction while providing a high power. <P>SOLUTION: The surface-emitting semiconductor laser includes, on a substrate 10, a lamination structure 20 provided with: a lower first DBR layer 12; a lower second DBR layer 13; a lower cladding layer 14; an active layer 15; an upper cladding layer 16; a current constriction layer 17; an upper DBR layer 18; and a contact layer 19, which are stacked in the above-described order. The lower first DBR layer 12 has an oxidized portion 30 in one region out of opposite regions to a current injection region 17B, and anisotropic stress corresponding to an non-uniform distribution of the oxidized portion 30 is generated in an active layer 15, and further an optical field intensity distribution of a basic lateral mode gravitates in a direction of the oxidized portion 30. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、上面からレーザ光を射出する面発光型半導体レーザおよびその製造方法に係り、特に、偏光方向の安定した光出力が要求される用途に好適に適用可能な面発光型半導体レーザおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser that emits laser light from the upper surface and a method for manufacturing the same, and more particularly to a surface-emitting type semiconductor laser that can be suitably applied to applications that require a stable optical output in the polarization direction and the method. It relates to a manufacturing method.

面発光型半導体レーザは、従来の端面射出型のものとは異なり、基板に対して直交する方向に光を射出するものであり、同じ基板上に2次元アレイ状に多数の素子を配列することが可能であることから、近年、デジタルコピー機やプリンタ機用の光源として注目されている。   A surface emitting semiconductor laser emits light in a direction orthogonal to a substrate, unlike a conventional edge emitting type laser, and a large number of elements are arranged in a two-dimensional array on the same substrate. In recent years, it has attracted attention as a light source for digital copiers and printers.

従来、この種の面発光型半導体レーザは、半導体基板上に一対の多層膜反射鏡が形成されており、その対の多層膜反射鏡の間に発光領域となる活性層を有している。そして、一方の多層膜反射鏡には、活性層への電流注入効率を高め、しきい値電流を下げるために、電流注入領域を狭めた構造を有する電流狭窄層が設けられている。また、下面側にはn側電極、上面側にはp側電極がそれぞれ設けられ、p側電極にはレーザ光を射出するために光射出口が設けられている。この面発光型半導体レーザでは、電流は電流狭窄層により狭窄されたのち活性層に注入され、ここで発光し、これが一対の多層膜反射鏡で反射を繰り返しながらレーザ光としてp側電極の光射出口から射出される。   Conventionally, this type of surface-emitting type semiconductor laser has a pair of multilayer reflectors formed on a semiconductor substrate, and has an active layer serving as a light emitting region between the pair of multilayer reflectors. One multilayer reflector is provided with a current confinement layer having a structure in which the current injection region is narrowed in order to increase the current injection efficiency into the active layer and reduce the threshold current. Further, an n-side electrode is provided on the lower surface side, and a p-side electrode is provided on the upper surface side, and a light emission port is provided on the p-side electrode for emitting laser light. In this surface-emitting type semiconductor laser, a current is confined by a current confinement layer and then injected into an active layer, where it emits light, which is reflected by a pair of multilayer reflectors as a laser beam and emitted from the p-side electrode. It is injected from the exit.

ところで、上記した面発光型半導体レーザは、一般に、素子のばらつきにより偏光方向がばらついてしまう不均一性や、出力や環境温度により偏光方向が変化してしまう不安定性を有している。そのため、このような面発光型半導体レーザをミラーやビームスプリッタといった偏波依存のある光学素子に対して適用する場合、例えば、デジタルコピー機やプリンタ機用の光源として用いる場合には、偏光方向のばらつきが像の結像位置や出力に差異を生じさせ、にじみや色むらが発生してしまうという問題がある。   By the way, the surface emitting semiconductor laser described above generally has non-uniformity in which the polarization direction varies due to variations in elements, and instability in which the polarization direction changes depending on output and environmental temperature. Therefore, when such a surface-emitting type semiconductor laser is applied to a polarization-dependent optical element such as a mirror or a beam splitter, for example, when used as a light source for a digital copying machine or a printer, There is a problem that the variation causes a difference in image formation position and output, and blurring and color unevenness occur.

そこで、このような問題に対して、面発光型半導体レーザの内部に偏光制御機能を設け、偏光方向を一方向に安定化させる技術がいくつか報告されている。   In view of this problem, several techniques have been reported for providing a polarization control function inside a surface emitting semiconductor laser and stabilizing the polarization direction in one direction.

例えば、そのような技術の1つとして、(311)面を法線とし、ガリウムヒ素(GaAs)からなる特殊な傾斜基板を用いるものがある。このように特殊な傾斜基板を用いて面発光型半導体レーザを構成した場合、[−233]方向に対する利得特性が高くなり、レーザ光の偏光方向をこの方向に制御することが可能となる。また、レーザ光の偏光比も非常に高いものであり、面発光型半導体レーザの偏光方向を一方向に安定化させるために有効な技術である。   For example, as one of such techniques, there is a technique using a special inclined substrate made of gallium arsenide (GaAs) with the (311) plane as a normal. When a surface emitting semiconductor laser is configured using a special inclined substrate in this way, gain characteristics with respect to the [−233] direction are enhanced, and the polarization direction of the laser light can be controlled in this direction. Further, the polarization ratio of the laser light is very high, and this is an effective technique for stabilizing the polarization direction of the surface emitting semiconductor laser in one direction.

また、特許文献1には、ポスト断面のサイズを光のモードサイズよりも小さくすることにより偏光を制御する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for controlling polarization by making the size of the post cross section smaller than the mode size of light.

また、特許文献2には、光射出口から射出されるレーザ光の特性に影響の及ばないような金属コンタクト層の一部に不連続部を形成し、不連続部の境界に対して平行方向をなす偏光を得る技術が開示されている。   Further, in Patent Document 2, a discontinuous portion is formed in a part of the metal contact layer that does not affect the characteristics of the laser light emitted from the light emission port, and is parallel to the boundary of the discontinuous portion. A technique for obtaining polarized light forming the following is disclosed.

特許第2891133号公報Japanese Patent No. 2891133 特表2001−525995号公報JP-T-2001-525995

しかしながら、上記した傾斜基板は、(311)面を法線とする特殊な基板であるため、標準的な基板である(001)面基板などと比較して非常に高額なものである。また、このように特殊な傾斜基板を用いた場合、成長温度、ドーピング条件およびガス流量などのエピタキシャル成長条件も、(001)面基板の場合と全く異なるため、簡易に製造するのが困難である。   However, since the above-described inclined substrate is a special substrate having the (311) plane as a normal line, it is very expensive compared to a (001) plane substrate which is a standard substrate. Further, when such a special inclined substrate is used, the epitaxial growth conditions such as the growth temperature, doping conditions, and gas flow rate are completely different from those of the (001) plane substrate, so that it is difficult to manufacture easily.

また、上記特許文献1では、ポスト断面のサイズを光のモードサイズよりも小さくしているので、光出力が1mW程度と低くなってしまい、デジタルコピー機やプリンタ機用の光源のような高出力の要求される用途には適さない。   In Patent Document 1, since the post cross-sectional size is made smaller than the light mode size, the light output becomes as low as about 1 mW, which is a high output such as a light source for a digital copier or printer. It is not suitable for the required applications.

また、上記特許文献2では、実施例として、光射出口の縁部から7μm離れた位置に4.0〜4.5μmの深さの溝(不連続部)を形成したものが記載されており、これにより溝に対して平行方向をなす偏光が得られたとしている。しかしながら、共振領域の短辺側の距離を回折損失効果が生じる程度まで小さくしなければ偏光方向を一方向に安定化させることができないため、回折損失効果が得られないような範囲(短辺側の距離が7μm)で形成された不連続部によっては、安定化させることができないと思われる。   Moreover, in the said patent document 2, what formed the groove | channel (discontinuous part) of the depth of 4.0-4.5 micrometers in the position 7 micrometers away from the edge part of the light emission port is described as an Example. In this way, polarized light that is parallel to the groove is obtained. However, since the polarization direction cannot be stabilized in one direction unless the distance on the short side of the resonance region is reduced to such an extent that the diffraction loss effect occurs, the range in which the diffraction loss effect cannot be obtained (the short side) It seems that the discontinuity formed at a distance of 7 μm) cannot be stabilized.

このように、従来の技術では、レーザ光の偏光方向を一方向に安定化することが可能な高出力の面発光型半導体レーザを、簡易かつ安価に製造するのが困難であった。   As described above, in the conventional technique, it has been difficult to easily and inexpensively manufacture a high-output surface-emitting semiconductor laser capable of stabilizing the polarization direction of laser light in one direction.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易かつ安価に製造可能であり、レーザ光の偏光方向を一方向に安定化すると共に高出力化することの可能な面発光型半導体レーザおよびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and its object is to produce a surface emitting light that can be easily and inexpensively manufactured and can stabilize the polarization direction of laser light in one direction and increase the output. TYPE SEMICONDUCTOR LASER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

本発明の面発光型半導体レーザは、基板上に、第1多層膜反射鏡、活性層および第2多層膜反射鏡を基板側からこの順に含む積層構造を備えたものである。第1多層膜反射鏡および第2多層膜反射鏡の少なくとも一方は、電流注入領域と、電流注入領域を積層面内方向から囲む環状の電流狭窄領域とを含む電流狭窄層を有している。また、第1多層膜反射鏡および第2多層膜反射鏡の少なくとも一方は、電流狭窄領域との対向領域のうち一の領域に酸化部を有している。   The surface-emitting type semiconductor laser of the present invention has a laminated structure including a first multilayer reflector, an active layer, and a second multilayer reflector in this order from the substrate side on a substrate. At least one of the first multilayer film reflecting mirror and the second multilayer film reflecting mirror has a current confinement layer including a current injection region and an annular current confinement region surrounding the current injection region from the in-plane direction of the laminated surface. Further, at least one of the first multilayer film reflecting mirror and the second multilayer film reflecting mirror has an oxidized portion in one of the regions facing the current confinement region.

本発明の面発光型半導体レーザでは、第1多層膜反射鏡および第2多層膜反射鏡の少なくとも一方において、電流狭窄領域との対向領域のうち一の領域に酸化部が設けられている。これにより、酸化部による異方的な応力が活性層に発生するので、応力の向きと直交する方向の偏光成分が強められる一方、応力の向きと平行な方向の偏光成分が抑制される。これにより、レーザ光の偏光成分が一方向に固定される。さらに、基本横モードの光場強度分布が酸化部の方向に引き寄せられ、基本横モードの光場強度分布のピーク位置が電流注入領域の端縁の位置、ひいてはキャリア密度分布のピーク位置に近づくので、基本横モードのゲインを増大させることができる。   In the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, at least one of the first multilayer-film reflective mirror and the second multilayer-film reflective mirror is provided with an oxidized portion in one of the regions facing the current confinement region. As a result, anisotropic stress due to the oxidized portion is generated in the active layer, so that the polarization component in the direction orthogonal to the direction of the stress is strengthened, while the polarization component in the direction parallel to the direction of the stress is suppressed. Thereby, the polarization component of the laser beam is fixed in one direction. Furthermore, the light field intensity distribution of the fundamental transverse mode is attracted in the direction of the oxidized portion, and the peak position of the light field intensity distribution of the fundamental transverse mode approaches the edge position of the current injection region, and consequently the peak position of the carrier density distribution. The gain of the basic transverse mode can be increased.

本発明の面発光型半導体レーザの製造方法は、以下の(A)〜(D)の工程を含むものである。
(A)基板上に、第1多層膜反射鏡、活性層および第2多層膜反射鏡を基板側からこの順に含む積層構造を形成する工程
(B)積層構造の上面に、一カ所だけ幅の広い環状の開口部を有する被覆層を形成する工程
(C)被覆層をマスクとしてドライエッチングすることにより、積層構造に、開口部の幅に応じた不均一な深さの溝部を形成する工程
(D)溝部の側面を酸化することにより、第1多層膜反射鏡および第2多層膜反射鏡の少なくとも一方に、溝部の深さに対応して不均一に分布する酸化部を形成する工程
The manufacturing method of the surface emitting semiconductor laser of the present invention includes the following steps (A) to (D).
(A) A step of forming a laminated structure including the first multilayer film reflecting mirror, the active layer, and the second multilayer film reflecting mirror in this order from the substrate side on the substrate. (B) A width of only one place on the upper surface of the laminated structure. A step of forming a covering layer having a wide annular opening (C) A step of forming a groove having a non-uniform depth according to the width of the opening in the laminated structure by dry etching using the covering layer as a mask ( D) A step of forming an oxidized portion that is unevenly distributed corresponding to the depth of the groove portion in at least one of the first multilayer film reflecting mirror and the second multilayer film reflecting mirror by oxidizing the side surface of the groove portion.

本発明の面発光型半導体レーザの製造方法では、ドライエッチングにより開口部の幅に応じた不均一な深さの溝部が形成され、その後の酸化により溝部の深さに対応して不均一に分布する酸化部が形成される。これにより、酸化部による異方的な応力が活性層に発生するので、応力の向きと直交する方向の偏光成分が強められる一方、応力の向きと平行な方向の偏光成分が抑制される。これにより、レーザ光の偏光成分が一方向に固定される。さらに、基本横モードの光場強度分布が酸化部の方向に引き寄せられ、基本横モードの光場強度分布のピーク位置がキャリア密度分布のピーク位置に近づくので、基本横モードのゲインを増大させることができる。   In the method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser according to the present invention, a groove having a non-uniform depth corresponding to the width of the opening is formed by dry etching, and non-uniformly distributed corresponding to the depth of the groove by subsequent oxidation. An oxidized portion is formed. As a result, anisotropic stress due to the oxidized portion is generated in the active layer, so that the polarization component in the direction orthogonal to the direction of the stress is strengthened, while the polarization component in the direction parallel to the direction of the stress is suppressed. Thereby, the polarization component of the laser beam is fixed in one direction. Furthermore, the light field intensity distribution of the fundamental transverse mode is attracted in the direction of the oxidation part, and the peak position of the light field intensity distribution of the fundamental transverse mode approaches the peak position of the carrier density distribution, so that the gain of the fundamental transverse mode is increased. Can do.

本発明の面発光型半導体レーザによれば、第1多層膜反射鏡および第2多層膜反射鏡の少なくとも一方において、電流狭窄領域との対向領域のうち一の領域に酸化部を設けるようにしたので、レーザ光の偏光方向を一方向に安定化すると共に高出力化することができる。また、基板は(n11)面基板(nは整数)などの特殊な基板である必要はなく、(100)面基板でもかまわないので、簡易かつ安価に製造することができる。   According to the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, at least one of the first multilayer-film reflective mirror and the second multilayer-film reflective mirror is provided with the oxidized portion in one of the regions opposed to the current confinement region. Therefore, it is possible to stabilize the polarization direction of the laser light in one direction and increase the output. Further, the substrate need not be a special substrate such as an (n11) plane substrate (n is an integer), and may be a (100) plane substrate, and can be manufactured easily and inexpensively.

本発明の面発光型半導体レーザの製造方法によれば、ドライエッチングにより開口部の幅に応じた不均一な深さの溝部を形成し、その後の酸化により溝部の深さに対応して不均一に分布する酸化部を形成するようにしたので、レーザ光の偏光方向を一方向に安定化すると共に高出力化することができる。また、基板は(n11)面基板(nは整数)などの特殊な基板である必要はなく、(100)面基板でもかまわないので、簡易かつ安価に製造することができる。   According to the method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser of the present invention, a groove having a non-uniform depth corresponding to the width of the opening is formed by dry etching, and then non-uniform corresponding to the depth of the groove by oxidation. As a result, the polarization direction of the laser beam can be stabilized in one direction and the output can be increased. Further, the substrate need not be a special substrate such as an (n11) plane substrate (n is an integer), and may be a (100) plane substrate, and can be manufactured easily and inexpensively.

このように、本発明の面発光型半導体レーザおよびその製造方法によれば、簡易かつ安価に製造可能であり、レーザ光の偏光方向を一方向に安定化すると共に高出力化することができる。   Thus, according to the surface emitting semiconductor laser and the manufacturing method thereof of the present invention, it can be manufactured easily and inexpensively, and the polarization direction of the laser light can be stabilized in one direction and the output can be increased.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態に係る面発光型の半導体レーザ1の上面図を表したものである。図2は図1の半導体レーザ1のA−A矢視方向の断面構成を、図3は図1の半導体レーザ1のB−B矢視方向の断面構成をそれぞれ表したものである。図4は下部DBR層11(後述)の断面構成の一例を表したものである。図5は図1の半導体レーザ1を上面から透かして見たときの、電流狭窄層17および酸化部30(後述)の平面構成を表したものである。なお、図1ないし図4は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。   FIG. 1 shows a top view of a surface emitting semiconductor laser 1 according to an embodiment of the present invention. 2 shows a cross-sectional configuration of the semiconductor laser 1 in FIG. 1 in the direction of arrow AA, and FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of the semiconductor laser 1 in FIG. 1 in the direction of arrow BB. FIG. 4 shows an example of a cross-sectional configuration of the lower DBR layer 11 (described later). FIG. 5 shows a planar configuration of the current confinement layer 17 and the oxidized portion 30 (described later) when the semiconductor laser 1 of FIG. 1 is viewed through the top surface. 1 to 4 are schematic representations, and are different from actual dimensions and shapes.

本実施の形態の半導体レーザ1は、基板10の一面側に、下部DBR層11、下部スペーサ層14、活性層15、上部スペーサ層16、電流狭窄層17、上部DBR層18およびコンタクト層19をこの順に積層してなる積層構造20(垂直共振器)を備えている。この積層構造20の上部、具体的には、下部DBR層11の一部、下部スペーサ層14、活性層15、上部スペーサ層16、電流狭窄層17、上部DBR層18およびコンタクト層19には、例えば幅20μm程度の円柱状のメサ部21と、そのメサ部21を取り囲む溝部22とがそれぞれ形成されている。   In the semiconductor laser 1 of the present embodiment, a lower DBR layer 11, a lower spacer layer 14, an active layer 15, an upper spacer layer 16, a current confinement layer 17, an upper DBR layer 18 and a contact layer 19 are formed on one surface side of a substrate 10. A laminated structure 20 (vertical resonator) is provided that is laminated in this order. In the upper part of the stacked structure 20, specifically, a part of the lower DBR layer 11, the lower spacer layer 14, the active layer 15, the upper spacer layer 16, the current confinement layer 17, the upper DBR layer 18 and the contact layer 19, For example, a columnar mesa portion 21 having a width of about 20 μm and a groove portion 22 surrounding the mesa portion 21 are formed.

なお、本実施の形態では、下部DBR層11が本発明の「第1多層膜反射鏡」の一具体例に相当し、電流狭窄層17および上部DBR層18が本発明の「第2多層膜反射鏡」の一具体例に相当する。   In the present embodiment, the lower DBR layer 11 corresponds to a specific example of the “first multilayer reflector” of the present invention, and the current confinement layer 17 and the upper DBR layer 18 are the “second multilayer film” of the present invention. This corresponds to a specific example of “reflecting mirror”.

溝部22は不均一な幅を有する環状の溝であり、その溝の幅に応じた(比例した)不均一な深さを有している。具体的には、図1に示したように、溝部22は、径方向の幅がLy、周回方向の幅がLxの溝22Aと、この溝22Aに連通し、かつ径方向の幅がΔRの溝22Bとを有している。つまり、溝部22は、一カ所だけ幅の広い箇所を有している。   The groove portion 22 is an annular groove having a non-uniform width, and has a non-uniform depth corresponding to (proportional to) the width of the groove. Specifically, as shown in FIG. 1, the groove 22 has a groove 22A having a radial width Ly and a circumferential width Lx and a groove 22A communicating with the groove 22A and having a radial width ΔR. And a groove 22B. That is, the groove part 22 has a wide part only by one place.

溝22Aは下部DBR層11の下部第1DBR層12(後述)にまで達する深さD1(図2参照)を有している。他方、溝22Bは下部第1DBR層12の内部にまで達しない深さD2(図3参照)を有している。すなわち、溝22Bの深さD2は溝22Aの深さD1よりも浅くなっており、その結果、メサ部21の高さが溝部22の深さに対応して不均一となっており、メサ部21の側面に露出する層構成が溝部22の深さに対応して相違している。なお、図3には、溝22Bが下部DBR層11の下部第2DBR層13(後述)にまで達している場合が例示されている。   The groove 22 </ b> A has a depth D <b> 1 (see FIG. 2) that reaches the lower first DBR layer 12 (described later) of the lower DBR layer 11. On the other hand, the groove 22B has a depth D2 (see FIG. 3) that does not reach the inside of the lower first DBR layer 12. That is, the depth D2 of the groove 22B is shallower than the depth D1 of the groove 22A. As a result, the height of the mesa portion 21 is not uniform corresponding to the depth of the groove portion 22, and the mesa portion The layer structure exposed on the side surface of 21 differs depending on the depth of the groove 22. FIG. 3 illustrates the case where the groove 22 </ b> B reaches the lower second DBR layer 13 (described later) of the lower DBR layer 11.

ここで、LxおよびLyは、後述のエッチング速度が遅くならない程度の大きさであることが好ましく、5μm以上であることが好ましい。また、ΔRはLxおよびLyより小さく、後述のローディング効果により溝22Bのエッチング速度が溝22Aのそれよりも遅くなる程度の大きさであることが好ましく、1μm以上3μm以下であることが好ましく、2μmであることがより好ましい。   Here, Lx and Ly are preferably large enough not to slow the etching rate described later, and preferably 5 μm or more. Further, ΔR is smaller than Lx and Ly, and is preferably such that the etching rate of the groove 22B is slower than that of the groove 22A due to the loading effect described later, preferably 1 μm or more and 3 μm or less. It is more preferable that

基板10は、例えばn型GaAs基板であり、このGaAs基板は、例えば(100)面基板であることが好ましいが、(n11)面基板(nは整数)などの特殊な基板であってもよい。   The substrate 10 is, for example, an n-type GaAs substrate, and this GaAs substrate is preferably a (100) plane substrate, for example, but may be a special substrate such as an (n11) plane substrate (n is an integer). .

下部DBR層11は、下部第1DBR層12および下部第2DBR層13を基板10側からこの順に積層した構造を有している。なお、本実施の形態では、下部第1DBR層12が本発明の「第3多層膜反射鏡」の一具体例に相当し、下部第2DBR層13が本発明の「第4多層膜反射鏡」の一具体例に相当する。   The lower DBR layer 11 has a structure in which a lower first DBR layer 12 and a lower second DBR layer 13 are stacked in this order from the substrate 10 side. In the present embodiment, the lower first DBR layer 12 corresponds to a specific example of the “third multilayer reflector” of the present invention, and the lower second DBR layer 13 is the “fourth multilayer reflector” of the present invention. It corresponds to one specific example.

下部第1DBR層12は、例えば、図4に示したように、低屈折率層12Aおよび高屈折率層12Bを1組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層12Aは例えば厚さがλ/4n(λは発振波長、nは屈折率)のn型Alx1Ga1−x1Asからなり、高屈折率層12Bは例えば厚さがλ/4n(nは屈折率)のn型Alx2Ga1−x2Asからなる。下部第2DBR層13は、例えば、低屈折率層13Aおよび高屈折率層13Bを1組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層13Aは例えば厚さがλ/4n(nは屈折率)のn型Alx3Ga1−x3Asからなり、高屈折率層12Bは例えば厚さがλ/4n(nは屈折率)のn型Alx4Ga1−x4Asからなる。なお、n型不純物としては、例えばケイ素(Si)またはセレン(Se)などが挙げられる。 For example, as shown in FIG. 4, the lower first DBR layer 12 is formed by laminating a plurality of sets of a low refractive index layer 12A and a high refractive index layer 12B. Low refractive index layer 12A is, for example, a thickness of λ / 4n a (λ is the oscillation wavelength, n a is the refractive index), an n-type Al x1 Ga 1-x1 As, and the high refractive index layer 12B is, for example, a thickness of lambda / 4n b (n b is the refractive index) of n-type Al x2 Ga 1-x2 As the. The lower second DBR layer 13 is configured, for example, by stacking a plurality of sets of the low refractive index layer 13A and the high refractive index layer 13B as one set. Low refractive index layer 13A is made of n-type Al x3 Ga 1-x3 As, for example, a thickness of λ / 4n c (n c is the refractive index), the high refractive index layer 12B is, for example, a thickness of lambda / 4n d (n d is a refractive index) n-type Al x4 Ga 1-x4 As. Examples of n-type impurities include silicon (Si) and selenium (Se).

ここで、下部DBR層11内のAl組成の値x1〜x4は以下の式を満たす。これにより、下部第1DBR層12の低屈折率層12Aは下部第2DBR層13の低屈折率層13Aよりも酸化され易く、電流狭窄層17と同等かそれよりも酸化されにくい性質を有している。   Here, the Al composition values x1 to x4 in the lower DBR layer 11 satisfy the following expressions. As a result, the low refractive index layer 12A of the lower first DBR layer 12 is more easily oxidized than the low refractive index layer 13A of the lower second DBR layer 13, and has the property of being equal to or less oxidized than the current confinement layer 17. Yes.

1≧x9≧x1>(x3,x10)>0.8>(x2,x4)≧0…(1) 1 ≧ x9 ≧ x1> (x3, x10)> 0.8> (x2, x4) ≧ 0 (1)

式(1)中の(x3,x10)はx3またはx10を意味し、(x2,x4)はx2またはx4を意味する。また、x9は電流狭窄層17を構成する材料に含まれるAl組成の値であり、x10は上部DBR層18の低屈折率層を構成する材料に含まれるAl組成の値である。また、0.8は低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との境界に対応するものである。   (X3, x10) in the formula (1) means x3 or x10, and (x2, x4) means x2 or x4. X9 is the value of the Al composition contained in the material constituting the current confinement layer 17, and x10 is the value of the Al composition contained in the material constituting the low refractive index layer of the upper DBR layer 18. 0.8 corresponds to the boundary between the refractive index of the low refractive index layer and the refractive index of the high refractive index layer.

ところで、本実施の形態では、下部第1DBR層12の各低屈折率層12Aのうち電流狭窄領域17A(後述)との対向領域の一の領域に酸化部30が形成されている。この酸化部30は、図2、図4に示したように、複数の酸化層30Aの積層構造となっており、メサ部21の側面から、電流注入領域17B(後述)の端縁との対向領域にまで達しない範囲内に形成されると共に、溝部22のうち深さが深い方の溝22Aに対応して形成されている。つまり、酸化部30は電流狭窄領域17Aとの対向領域内の一カ所に偏在して分布しており、その分布に応じた不均一な応力を活性層15に発生させるようになっている。   By the way, in the present embodiment, the oxidized portion 30 is formed in one region of the low refractive index layer 12A of the lower first DBR layer 12 that is opposed to the current confinement region 17A (described later). As shown in FIGS. 2 and 4, the oxidized portion 30 has a stacked structure of a plurality of oxidized layers 30 </ b> A, and faces the edge of the current injection region 17 </ b> B (described later) from the side surface of the mesa portion 21. It is formed within a range that does not reach the region, and is formed corresponding to the deeper groove 22 </ b> A of the groove 22. That is, the oxidized portion 30 is unevenly distributed in one place in the region facing the current confinement region 17A, and non-uniform stress corresponding to the distribution is generated in the active layer 15.

酸化層30Aは、Al(酸化アルミニウム)を含んで構成されており、後述するように、メサ部21(溝部22)の側面側から低屈折率層12Aに含まれる高濃度のAlを酸化することにより得られるものである。従って、各酸化層30Aは下部DBR層11内において高屈折率層12Bを介して積層配置された多層膜を構成する。なお、メサ部21の側面のうち溝22Bと対向する部分には下部第1DBR層12が露出していないので、その部分のうち溝22Aと隣接する部分を除いた部分には酸化層30Aは分布していない。 The oxide layer 30A includes Al 2 O 3 (aluminum oxide). As described later, the high concentration Al contained in the low refractive index layer 12A is formed from the side surface side of the mesa portion 21 (groove portion 22). It is obtained by oxidation. Accordingly, each oxide layer 30 </ b> A constitutes a multilayer film that is laminated in the lower DBR layer 11 via the high refractive index layer 12 </ b> B. Since the lower first DBR layer 12 is not exposed at the portion of the side surface of the mesa portion 21 that faces the groove 22B, the oxide layer 30A is distributed in the portion other than the portion adjacent to the groove 22A. Not done.

ところで、下部第1DBR層12の低屈折率層12Aは上記の構成に限られるものではなく、例えば、その光学厚さをλ/4に保った上で、図6(B)に示したような構成をとることも可能である。図6(B)に示したように、Alx5Ga1−x5Asからなる第1屈折率層12CおよびAlx6Ga1−x6Asからなる第2屈折率層12Dを基板10側からこの順に積層して構成した場合には、Al組成の値x2〜x6は以下の式(2)を満たす値に設定される。また、このようにした場合には、酸化層30Aは、積層構造20内で生じる定在波の腹P1(図6(A)参照)に対応する部分またはその近傍に位置する第2屈折率層12D内に形成されることになる。 By the way, the low refractive index layer 12A of the lower first DBR layer 12 is not limited to the above configuration. For example, as shown in FIG. 6B, the optical thickness is kept at λ / 4. It is also possible to take a configuration. As shown in FIG. 6B, the first refractive index layer 12C made of Al x5 Ga 1-x5 As and the second refractive index layer 12D made of Al x6 Ga 1-x6 As are stacked in this order from the substrate 10 side. When configured, the Al composition values x2 to x6 are set to values satisfying the following expression (2). Further, in this case, the oxide layer 30 </ b> A is a second refractive index layer located at or near the portion corresponding to the antinode P <b> 1 of the standing wave generated in the stacked structure 20 (see FIG. 6A). It will be formed in 12D.

1≧x6=x9>(x5,x3,x10)>0.8>(x2,x4)≧0…(2) 1 ≧ x6 = x9> (x5, x3, x10)> 0.8> (x2, x4) ≧ 0 (2)

なお、式(2)中の(x6,x3,x10)はx6、x3またはx10を意味する。   In the formula (2), (x6, x3, x10) means x6, x3 or x10.

下部スペーサ層14は、例えばAlx7Ga1−x7As(0<x7<1)からなる。活性層15は、例えばGaAs系材料からなる。この活性層15では、後述の電流注入領域17Bと対向する領域が発光領域15Aとなり、その発光領域15A(電流注入領域17B)の端縁またはその近傍がキャリア密度分布のピークと対応している。上部スペーサ層16は、例えばAlx8Ga1−x8As(0<x8<1)からなる。これら下部スペーサ層14、活性層15および上部スペーサ層16は、不純物が含まれていないことが望ましいが、p型またはn型不純物が含まれていてもよい。p型不純物としては、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)などが挙げられる。 The lower spacer layer 14 is made of, for example, Al x7 Ga 1-x7 As (0 <x7 <1). The active layer 15 is made of, for example, a GaAs material. In the active layer 15, a region facing a current injection region 17B, which will be described later, is a light emitting region 15A, and the edge of the light emitting region 15A (current injection region 17B) or the vicinity thereof corresponds to the peak of the carrier density distribution. The upper spacer layer 16 is made of, for example, Al x8 Ga 1-x8 As (0 <x8 <1). These lower spacer layer 14, active layer 15 and upper spacer layer 16 are preferably free of impurities, but may contain p-type or n-type impurities. Examples of the p-type impurity include zinc (Zn), magnesium (Mg), and beryllium (Be).

電流狭窄層17は、メサ部21の側面から所定の深さまでの領域に電流狭窄領域17Aを有し、それ以外の領域(メサ部21の中央領域)が電流注入領域17Bとなっている。電流注入領域17Bは、例えばp型Alx9Ga1−x9As(0<x9≦1)からなる。電流狭窄領域17Aは、例えば、Al(酸化アルミニウム)を含んで構成され、後述するように、側面から被酸化層17Dに含まれる高濃度のAlを酸化することにより形成されるものである。従って、電流狭窄層17は電流を狭窄する機能を有している。 The current confinement layer 17 has a current confinement region 17A in a region from the side surface of the mesa portion 21 to a predetermined depth, and the other region (the central region of the mesa portion 21) is a current injection region 17B. The current injection region 17B is made of, for example, p-type Al x9 Ga 1-x9 As (0 <x9 ≦ 1). The current confinement region 17A includes, for example, Al 2 O 3 (aluminum oxide), and is formed by oxidizing high concentration Al contained in the oxidized layer 17D from the side surface, as will be described later. is there. Therefore, the current confinement layer 17 has a function of confining current.

また、電流注入領域17Aは、例えば、[011]方向および[01−1]方向に、対角線を有する四辺形(例えば菱形)状となっており、面内異方性を有している。このように電流注入領域15Bが[011]方向および[01−1]方向に対角線を有する四辺形となるのは、例えば、Alx7Ga1−x7Asの酸化速度が、[011]方向および[01−1]方向と、これらの方向と45度の角度をなす[001]方向および[010]方向とで異なるからである。ここで、電流注入領域17Aの幅(対角線の長さ)Doxは、高次横モード発振を抑制したい場合には、3μm以上8μm以下であることが好ましい。さらに、より一層高次横モード発振を抑制したい場合には、3μm以上5μm以下であることが好ましい。なお、電流注入領域17Bは、円形状となっていてもよい。また、電流狭窄層17は、積層構造20内で生じる定在波の節P2(図6参照)に対応する部分またはその近傍に形成されていることが好ましい。 The current injection region 17A has, for example, a quadrilateral (for example, rhombus) shape having diagonal lines in the [011] direction and the [01-1] direction, and has in-plane anisotropy. The reason why the current injection region 15B becomes a quadrilateral having diagonal lines in the [011] direction and the [01-1] direction is that, for example, the oxidation rate of Al x7 Ga 1-x7 As is in the [011] direction and the [011] direction. This is because the [01-1] direction differs from the [001] direction and the [010] direction that form an angle of 45 degrees with these directions. Here, the width (diagonal length) Dox of the current injection region 17A is preferably 3 μm or more and 8 μm or less in order to suppress high-order transverse mode oscillation. Furthermore, when it is desired to further suppress higher-order transverse mode oscillation, the thickness is preferably 3 μm or more and 5 μm or less. The current injection region 17B may be circular. The current confinement layer 17 is preferably formed at or near a portion corresponding to the node P2 (see FIG. 6) of the standing wave generated in the stacked structure 20.

上部DBR層18は、低屈折率層および高屈折率層を1組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層は例えば厚さがλ/4n(nは屈折率)のp型Alx10Ga1−x10As(0<x10<1)からなり、高屈折率層は例えば厚さがλ/4n(nは屈折率)のp型Alx11Ga1−x11As(0<x11<1)からなる。コンタクト層19は、例えばp型GaAsからなる。 The upper DBR layer 18 is formed by laminating a plurality of sets of low refractive index layers and high refractive index layers. A p-type Al x10 Ga 1-x10 As the low refractive index layer is, for example, a thickness of λ / 4n e (n e is the refractive index) (0 <x10 <1) , the high refractive index layer is, for example, a thickness of lambda / 4n f (n f is the refractive index) p-type Al x11 Ga 1-x11 As (0 <x11 <1). The contact layer 19 is made of, for example, p-type GaAs.

メサ部21の上面(コンタクト層19の上面)には、電流注入領域17Bとの対向領域に開口(光射出口24A)を有する環状の上部電極24が形成されており、メサ部21の側面および周辺の表面には、保護膜23が形成されている。保護膜23の表面上には、ワイヤ(図示せず)をボンディングするための上部電極パッド25と、接続部26とが設けられており、この上部電極パッド25と上部電極24とが、溝22B内に形成された接続部26を介して互いに電気的に接続されている。また、基板10の裏面には、下部電極27が設けられている。   An annular upper electrode 24 having an opening (light emission port 24A) in a region facing the current injection region 17B is formed on the upper surface of the mesa unit 21 (upper surface of the contact layer 19). A protective film 23 is formed on the peripheral surface. An upper electrode pad 25 for bonding a wire (not shown) and a connection portion 26 are provided on the surface of the protective film 23, and the upper electrode pad 25 and the upper electrode 24 are formed in the groove 22B. They are electrically connected to each other through a connecting portion 26 formed inside. A lower electrode 27 is provided on the back surface of the substrate 10.

ここで、保護膜23は、例えば酸化物または窒化物などの絶縁材料からなる。上部電極24および上部電極パッド25は、例えば、チタン(Ti),白金(Pt)および金(Au)をこの順に積層して構成されたものであり、メサ部21上部のコンタクト層19と電気的に接続されている。接続部26は、例えばめっきにより形成されている。下部電極27は、例えば、金(Au)とゲルマニウム(Ge)との合金,ニッケル(Ni)および金(Au)とを基板10側から順に積層した構造を有しており、基板10と電気的に接続されている。   Here, the protective film 23 is made of an insulating material such as oxide or nitride. The upper electrode 24 and the upper electrode pad 25 are formed by, for example, laminating titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au) in this order, and are electrically connected to the contact layer 19 above the mesa portion 21. It is connected to the. The connection part 26 is formed by plating, for example. The lower electrode 27 has, for example, a structure in which an alloy of gold (Au) and germanium (Ge), nickel (Ni), and gold (Au) are sequentially stacked from the substrate 10 side. It is connected to the.

また、本実施の形態では、上部電極24の開口内、すなわち、光射出口24Aに、横モード調整部50が設けられている。この横モード調整部50は、積層構造20の上面(コンタクト層19の上面)に接して設けられており、第1調整層51と、第2調整層52と、第3調整層53とを含んで構成されている。   Further, in the present embodiment, the transverse mode adjustment unit 50 is provided in the opening of the upper electrode 24, that is, in the light emission port 24A. The transverse mode adjustment unit 50 is provided in contact with the upper surface of the stacked structure 20 (the upper surface of the contact layer 19), and includes a first adjustment layer 51, a second adjustment layer 52, and a third adjustment layer 53. It consists of

ここで、第1調整層51は、膜厚が(2a−1)λ/4n(aは1以上の整数,nは屈折率)で、屈折率nが積層構造20の最上層(例えばコンタクト層19)の屈折率より低い物質、例えばSiO(酸化シリコン)などの誘電体からなる。第2調整層52は、具体的には、膜厚が(2b−1)λ/4n(bは1以上の整数,nは屈折率)で、屈折率nが第1調整層51の屈折率nより高い材料、例えばSiN(窒化シリコン)などの誘電体からなる。従って、第1調整層51および第2調整層52からなる積層構造は、活性層15からの光を高反射率で反射する機能を有しており、横モード調整部50における高反射率領域に対応している。 Here, the first adjustment layer 51 has a film thickness of (2a-1) λ / 4n 1 (a is an integer equal to or greater than 1 , n 1 is a refractive index), and the refractive index n 1 is the uppermost layer ( For example, the contact layer 19) is made of a material having a lower refractive index, for example, a dielectric such as SiO 2 (silicon oxide). Specifically, the second adjustment layer 52 has a film thickness of (2b-1) λ / 4n 2 (b is an integer of 1 or more, n 2 is a refractive index), and the refractive index n 2 is the first adjustment layer 51. high material than the refractive index n 1 of, for example, a dielectric such as SiN (silicon nitride). Therefore, the laminated structure composed of the first adjustment layer 51 and the second adjustment layer 52 has a function of reflecting light from the active layer 15 with high reflectivity, and in the high reflectivity region in the transverse mode adjustment unit 50. It corresponds.

また、第3調整層53は、膜厚が(2c−1)λ/4n(cは1以上の整数,nは屈折率)で屈折率nが第1調整層51の屈折率nより高い材料、例えばSiN(窒化シリコン)などの誘電体からなる。従って、第3調整層53は、活性層15からの光を、第1調整層51および第2調整層52からなる積層構造よりも低い反射率で反射する機能を有しており、横モード調整部50における低反射率領域に対応している。 The third adjustment layer 53 has a film thickness of (2c-1) λ / 4n 3 (c is an integer of 1 or more, n 3 is a refractive index), and the refractive index n 3 is the refractive index n of the first adjustment layer 51. It is made of a material higher than 1 , for example, a dielectric such as SiN (silicon nitride). Accordingly, the third adjustment layer 53 has a function of reflecting the light from the active layer 15 with a lower reflectance than the laminated structure including the first adjustment layer 51 and the second adjustment layer 52, thereby adjusting the transverse mode. This corresponds to the low reflectance region in the portion 50.

なお、第2調整層52および第3調整層53は、同一の膜厚および材料により構成されていることが好ましい。後述のように、これらの層を一括形成することができ、製造工程を簡略化することができるからである。   In addition, it is preferable that the 2nd adjustment layer 52 and the 3rd adjustment layer 53 are comprised by the same film thickness and material. This is because these layers can be collectively formed as described later, and the manufacturing process can be simplified.

ところで、本実施の形態では、第1調整層51および第2調整層52からなる積層構造は、例えば図1の破線で示したように、円形状となっており、電流注入領域17Bの中央から酸化部30側にずれて設けられている。ここで、電流注入領域17Bが四辺形状となっている場合には、酸化部30が、電流注入領域17Bの一の対角線を延長した線上にずれて設けられていることが好ましい。第1調整層51および第2調整層52からなる積層構造の幅(直径)Hrは、電流注入領域17Bの幅(または対角線の長さ)をDoxとすると、以下の式(3),(4)を満たす範囲であることが好ましい。また、第1調整層51および第2調整層52からなる積層構造の中心と、電流注入領域17Bの中心との差分(ずれ量)は、1μm程度であることが好ましい。   By the way, in this Embodiment, the laminated structure which consists of the 1st adjustment layer 51 and the 2nd adjustment layer 52 becomes circular shape, for example, as shown with the broken line of FIG. 1, and it starts from the center of the current injection area | region 17B. It is provided shifted to the oxidation unit 30 side. Here, in the case where the current injection region 17B has a quadrilateral shape, it is preferable that the oxidation portion 30 be provided on a line extending one diagonal line of the current injection region 17B. The width (diameter) Hr of the laminated structure composed of the first adjustment layer 51 and the second adjustment layer 52 is expressed by the following formulas (3) and (4), where Dox is the width (or diagonal length) of the current injection region 17B. It is preferable that it is in a range satisfying. Moreover, it is preferable that the difference (shift amount) between the center of the laminated structure including the first adjustment layer 51 and the second adjustment layer 52 and the center of the current injection region 17B is about 1 μm.

3μm≦Hr≦5μm…(3)
0.4≦Hr/Dox≦0.7…(4)
3 μm ≦ Hr ≦ 5 μm (3)
0.4 ≦ Hr / Dox ≦ 0.7 (4)

本実施の形態に係る半導体レーザ1は、例えば次のようにして製造することができる。   The semiconductor laser 1 according to the present embodiment can be manufactured as follows, for example.

図7(A),(B)〜図9(A),(B)は、その製造方法を工程順に表したものである。なお、図7(A)、図8(A)および図9(A)は製造過程の素子を図1のA−A矢視方向と同一の方向で切断した断面の構成を、図7(B)は図7(A)の上面構成を、図8(B)は図8(A)の上面構成を、図9(B)は図9(A)の上面構成をそれぞれ表したものである。   7A and 7B to FIG. 9A and FIG. 9B show the manufacturing method in the order of steps. 7A, FIG. 8A, and FIG. 9A are cross-sectional configurations obtained by cutting the element in the manufacturing process in the same direction as the direction of arrows AA in FIG. ) Represents the top configuration of FIG. 7A, FIG. 8B represents the top configuration of FIG. 8A, and FIG. 9B represents the top configuration of FIG. 9A.

ここでは、GaAsからなる基板10上の化合物半導体層を、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ;有機金属化学気相成長)法により形成する。この際、III−V族化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMIn)、アルシン (AsH3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、HSeを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク(DMZ)を用いる。 Here, the compound semiconductor layer on the substrate 10 made of GaAs is formed by, for example, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition). At this time, for example, trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMIn), and arsine (AsH3) are used as the source of the III-V group compound semiconductor. For example, dimethyl zinc (DMZ) is used as a material for acceptor impurities using H 2 Se.

まず、基板10上に、下部第1DBR層12、下部第2DBR層13、下部スペーサ層14、活性層15、上部スペーサ層16、被酸化層17D,上部DBR層18およびコンタクト層19をこの順に積層したのち、コンタクト層19の表面に、不均一な幅を有する環状の開口Wを有するレジスト層Rを形成する(図7(A),(B))。この開口Wは、具体的には、径方向の幅がLy、周回方向の幅がLxの開口W1と、これに連通して、径方向の幅がΔRの円弧状の開口W2とからなる。   First, the lower first DBR layer 12, the lower second DBR layer 13, the lower spacer layer 14, the active layer 15, the upper spacer layer 16, the oxidized layer 17D, the upper DBR layer 18 and the contact layer 19 are stacked on the substrate 10 in this order. After that, a resist layer R having an annular opening W having a non-uniform width is formed on the surface of the contact layer 19 (FIGS. 7A and 7B). Specifically, the opening W includes an opening W1 having a radial width Ly and a circumferential width Lx, and an arcuate opening W2 having a radial width ΔR that communicates with the opening W1.

次に、例えば反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)法により、コンタクト層19側からエッチングする。すると、開口Wの不均一な幅によってローディング効果が発生し、幅の狭い開口W2におけるエッチング速度が幅の広い開口W1におけるそれよりも遅くなる。その結果、開口W1に対応して深さD1の溝22Aが形成され、開口W2に対応して深さD2の溝22Bが形成される(図8(A),(B))。このようにして、溝22Aおよび溝22Bを形成することにより、これらの溝22Aおよび溝22Bに囲まれた部分にメサ部21が形成される。   Next, etching is performed from the contact layer 19 side by, for example, reactive ion etching (RIE). Then, a loading effect occurs due to the non-uniform width of the opening W, and the etching rate in the narrow opening W2 becomes slower than that in the wide opening W1. As a result, a groove 22A having a depth D1 is formed corresponding to the opening W1, and a groove 22B having a depth D2 is formed corresponding to the opening W2 (FIGS. 8A and 8B). Thus, by forming the groove 22A and the groove 22B, the mesa portion 21 is formed in a portion surrounded by the groove 22A and the groove 22B.

次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、溝部22の内側から低屈折率層12Aおよび被酸化層17DのAlを選択的に酸化する。これにより被酸化層17Dおよび低屈折率層12Aの外縁領域が絶縁層(酸化アルミニウム)となり、電流狭窄層17および酸化部30が形成される(図9(A),(B))。   Next, an oxidation treatment is performed at a high temperature in a water vapor atmosphere to selectively oxidize Al in the low refractive index layer 12A and the layer to be oxidized 17D from the inside of the groove 22. As a result, the outer edge regions of the oxidized layer 17D and the low refractive index layer 12A become insulating layers (aluminum oxide), and the current confinement layer 17 and the oxidized portion 30 are formed (FIGS. 9A and 9B).

このように、不均一な幅を有する環状の開口Wを有するレジスト層Rを利用してローディング効果を発生させることにより、一度のエッチングプロセスにより不均一な深さの溝部22を形成することができる。また、この不均一な深さの溝部22を利用して酸化処理を行うことにより電流狭窄層17と酸化部30とを同時かつ容易に形成することができる。   As described above, by using the resist layer R having the annular opening W having a non-uniform width to generate the loading effect, the groove 22 having a non-uniform depth can be formed by a single etching process. . Further, the current confinement layer 17 and the oxidized portion 30 can be formed simultaneously and easily by performing an oxidation process using the groove portion 22 having the uneven depth.

次に、メサ部21の表面を含む表面全体に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition) 法により前述の誘電体を堆積させたのち、メサ部21上面のうち第1調整層51を形成する領域に対応する部分が残るように、堆積させた誘電体をエッチングにより選択的に除去する。これにより第1調整層51が形成される。   Next, after depositing the above-mentioned dielectric on the entire surface including the surface of the mesa portion 21 by, for example, the CVD (Chemical Vapor Deposition) method, it corresponds to a region of the upper surface of the mesa portion 21 where the first adjustment layer 51 is formed. The deposited dielectric is selectively removed by etching so that a portion to be left remains. Thereby, the first adjustment layer 51 is formed.

次に、上記と同様の方法を用いて、第1調整層51上に第2調整層52を形成したのち、メサ部21上面のうち第1調整層51以外の領域に第3調整層53を形成し、さらに、メサ部21側面と、メサ部21周辺の表面に保護膜23を形成する。なお、上記誘電体は積層構造20の最上層の半導体に対して優れた選択性を有しており、さらに複雑な形状とする必要がないことから、エッチングにより第1調整層51を容易に形成することができる。   Next, after the second adjustment layer 52 is formed on the first adjustment layer 51 using the same method as described above, the third adjustment layer 53 is formed in a region other than the first adjustment layer 51 on the upper surface of the mesa portion 21. Further, a protective film 23 is formed on the side surface of the mesa unit 21 and the surface around the mesa unit 21. The dielectric has an excellent selectivity with respect to the uppermost semiconductor layer of the stacked structure 20 and does not need to have a more complicated shape. Therefore, the first adjustment layer 51 can be easily formed by etching. can do.

なお、第2調整層52、第3調整層53および保護膜23を同一の膜厚および材料により構成する場合には、製造工程の簡略化の点から、これらの層を一括形成することが好ましい。   In addition, when the 2nd adjustment layer 52, the 3rd adjustment layer 53, and the protective film 23 are comprised by the same film thickness and material, it is preferable to form these layers collectively from the point of simplification of a manufacturing process. .

次に、例えば真空蒸着法により、表面全体に前述の金属材料を積層させたのち、例えば選択エッチングによりメサ部21上面の中央領域に開口を有する上部電極24を形成すると共に、メサ部21周辺の表面上に上部電極パッド25および接続部26を形成する。   Next, after laminating the above-mentioned metal material on the entire surface by, for example, vacuum deposition, the upper electrode 24 having an opening in the central region of the upper surface of the mesa unit 21 is formed by, for example, selective etching, and the periphery of the mesa unit 21 is formed. Upper electrode pads 25 and connecting portions 26 are formed on the surface.

次いで、基板10の裏面を適宜研磨してその厚さを調整した後、この基板10の裏面に下部電極24を形成する。このようにして、本実施の形態の半導体レーザ1が製造される。   Next, after the back surface of the substrate 10 is appropriately polished and the thickness thereof is adjusted, the lower electrode 24 is formed on the back surface of the substrate 10. In this way, the semiconductor laser 1 of the present embodiment is manufactured.

ところで、上記の製造工程において、エッチング時間を変化させて溝22Aの深さD1を変化させると、溝22Aの内面に露出する低屈折率層12Aの層数が変化する。従って、エッチング時間を長くして溝22Aの深さD1を深くすると、露出する低屈折率層12Aの層数が多くなり、逆にエッチング時間を短くして溝22Aの深さD1を浅くすると、露出する低屈折率層12Aの層数が少なくなる。このとき、溝22Bの深さD2もエッチング時間に応じて変化するが、上記した範囲内で変化させた場合には、溝22Bの内面には低屈折率層12Aが露出することはないので、低屈折率層12Aのうち溝22Bと対向する部分はほとんど酸化される虞はなく、溝22B同士が互いに対向する方向の応力が活性層15に発生する虞はない。従って、溝22Aの深さD1が浅くても溝22A同士が互いに対向する方向の応力を活性層15に発生させることが可能であり、また、溝22Aの深さD1に応じて(比例して)、溝22A同士が互いに対向する方向の応力を大きくすることができる。つまり、活性層15に発生させる異方的な応力の大きさを自由に設定することが可能である。   By the way, in the above manufacturing process, when the etching time is changed to change the depth D1 of the groove 22A, the number of the low refractive index layers 12A exposed on the inner surface of the groove 22A changes. Therefore, if the etching time is lengthened and the depth D1 of the groove 22A is increased, the number of exposed low refractive index layers 12A increases. Conversely, if the etching time is shortened and the depth D1 of the groove 22A is decreased, The number of exposed low refractive index layers 12A is reduced. At this time, the depth D2 of the groove 22B also changes in accordance with the etching time. However, when changing within the above-described range, the low refractive index layer 12A is not exposed on the inner surface of the groove 22B. The portion of the low refractive index layer 12A facing the groove 22B is hardly oxidized, and there is no possibility that stress in the direction in which the grooves 22B face each other is generated in the active layer 15. Therefore, even if the depth D1 of the groove 22A is shallow, it is possible to generate a stress in the active layer 15 in the direction in which the grooves 22A face each other, and according to the depth D1 of the groove 22A (in proportion) ), The stress in the direction in which the grooves 22A face each other can be increased. That is, it is possible to freely set the magnitude of the anisotropic stress generated in the active layer 15.

また、図6(B)に例示したように、低屈折率層12AをAl組成の高い層と低い層との積層構造とした場合には、これらの層のAl組成を一定にした状態でこれらの層の厚さを変化させることにより、低屈折率層12Aの酸化速度を自由に制御することができる。そして、例えば、低屈折率層12Aを単一の層とした場合と同等の酸化速度にすることも可能であることから、低屈折率層12Aを単一の層とした場合に、下部DBR層11内のAl組成の値x1〜x4を、式(1)を満たすようにしたときと同様、低屈折率層12Aを低屈折率層13Aよりも酸化され易く、電流狭窄層17と同等かそれよりも酸化されにくい性質にすることができる。   Further, as illustrated in FIG. 6B, when the low refractive index layer 12A has a stacked structure of a layer having a high Al composition and a layer having a low Al composition, these layers are kept in a state where the Al composition of these layers is kept constant. By changing the thickness of this layer, the oxidation rate of the low refractive index layer 12A can be freely controlled. And, for example, since it is possible to make the oxidation rate equivalent to the case where the low refractive index layer 12A is a single layer, when the low refractive index layer 12A is a single layer, the lower DBR layer As in the case of satisfying the formula (1), the low refractive index layer 12A is more easily oxidized than the low refractive index layer 13A, and is equal to or equal to the current confinement layer 17 It is possible to make it less susceptible to oxidation.

また、例えば、低屈折率層12AのうちAl組成の高い層のAl組成の値を電流狭窄層17のAl組成の値と同じにし、さらに低屈折率層12AのうちAl組成の低い層のAl組成の値を上部DBR層18の低屈折率層のAl組成の値と同じにすることも可能である。そして、そのようにした場合には、低屈折率層12Aを形成する際に、電流狭窄層17や上部DBR層18を製造する際に用いるドーピング条件およびガス流量などのエピタキシャル成長条件を利用することができるので、低屈折率層12Aを簡易に製造することができる。   Further, for example, the Al composition value of the high refractive index layer of the low refractive index layer 12A is made the same as the Al composition value of the current confinement layer 17, and the low refractive index layer 12A of the low Al composition layer Al. It is also possible to make the composition value the same as the Al composition value of the low refractive index layer of the upper DBR layer 18. In such a case, when forming the low refractive index layer 12A, it is possible to use the epitaxial growth conditions such as the doping conditions and the gas flow rate used when the current confinement layer 17 and the upper DBR layer 18 are manufactured. Therefore, the low refractive index layer 12A can be easily manufactured.

次に、本実施の形態の半導体レーザ1の作用および効果について説明する。   Next, the operation and effect of the semiconductor laser 1 of the present embodiment will be described.

本実施の形態の半導体レーザ1では、下部電極27と上部電極24との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層17における電流注入領域17Bを通して活性層15に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の下部DBR層11および上部DBR層18により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。   In the semiconductor laser 1 of the present embodiment, when a predetermined voltage is applied between the lower electrode 27 and the upper electrode 24, current is injected into the active layer 15 through the current injection region 17B in the current confinement layer 17, As a result, light is emitted by recombination of electrons and holes. This light is reflected by the pair of lower DBR layer 11 and upper DBR layer 18, causes laser oscillation at a predetermined wavelength, and is emitted to the outside as a laser beam.

ところで、本実施の形態では、下部DBR層11の下部第1DBR層12のうち電流狭窄領域17Aとの対向領域のうち一の領域(一箇所)に酸化部30が設けられている。これにより、酸化部30による応力が活性層15に不均一に発生するので、応力の向きと直交する方向の偏光成分が強められる一方、応力の向きと平行な方向の偏光成分が抑制される。その結果、レーザ光の偏光成分が一方向に固定される。さらに、図10(A)〜(E)に示したように、基本横モードの光場強度分布が酸化部30の方向に引き寄せられ、基本横モードの光場強度分布のピーク位置が電流注入領域17Bの端縁の位置、ひいてはキャリア密度分布のピーク位置に近づくので、基本横モードのゲインを増大させることができる。なお、図10(A)〜(E)は、横モード調整層50、電流狭窄層17および酸化部30と、キャリア密度分布および光場強度分布との関係を模式的に表したものである。従って、レーザ光の偏光方向を一方向に安定化すると共に高出力化することができる。   By the way, in the present embodiment, the oxidized portion 30 is provided in one region (one location) of the lower first DBR layer 12 of the lower DBR layer 11 in the region facing the current confinement region 17A. As a result, stress due to the oxidized portion 30 is generated non-uniformly in the active layer 15, so that the polarization component in the direction orthogonal to the direction of the stress is strengthened, while the polarization component in the direction parallel to the direction of the stress is suppressed. As a result, the polarization component of the laser light is fixed in one direction. Further, as shown in FIGS. 10A to 10E, the light field intensity distribution of the fundamental transverse mode is attracted toward the oxidation portion 30, and the peak position of the light field intensity distribution of the fundamental transverse mode is the current injection region. Since it approaches the position of the edge of 17B, and eventually the peak position of the carrier density distribution, the gain of the fundamental transverse mode can be increased. 10A to 10E schematically show the relationship between the transverse mode adjustment layer 50, the current confinement layer 17, and the oxidized portion 30, and the carrier density distribution and the light field intensity distribution. Accordingly, it is possible to stabilize the polarization direction of the laser light in one direction and increase the output.

また、図6(B)に例示したように、低屈折率層12Aを2層で構成し、Al組成の高い層を、積層構造20内で生じる定在波の腹P1に対応する部分またはその近傍に設けた場合には、屈折率の非対称性が強くなり、基本横モードの光場強度分布のピーク位置がより一層キャリア密度分布のピーク位置に近づくので、基本横モードのゲインをさらに増大させることができる。これにより、基本横モードの発振強度をさらに大きくすることができる。   In addition, as illustrated in FIG. 6B, the low refractive index layer 12A is composed of two layers, and a layer having a high Al composition is a portion corresponding to the antinode P1 of the standing wave generated in the stacked structure 20 or its When provided in the vicinity, the asymmetry of the refractive index becomes stronger, and the peak position of the light field intensity distribution of the fundamental transverse mode is closer to the peak position of the carrier density distribution, so that the gain of the fundamental transverse mode is further increased. be able to. Thereby, the oscillation intensity of the fundamental transverse mode can be further increased.

ところで、本実施の形態では、上記したように、基板は(n11)面基板(nは整数)などの特殊な基板である必要はなく、一般的な(100)面基板でもかまわないので、一般的な(100)面基板のドーピング条件およびガス流量などのエピタキシャル成長条件を用いることができる。これにより、簡易かつ安価に製造することができる。   By the way, in this embodiment, as described above, the substrate does not have to be a special substrate such as an (n11) plane substrate (n is an integer), and may be a general (100) plane substrate. Typical (100) plane substrate doping conditions and epitaxial growth conditions such as gas flow rates can be used. Thereby, it can manufacture simply and cheaply.

また、本実施の形態では、酸化層30Aの層数を増やせば増やす程、異方的な応力を大きくすることができるので、活性層15に大きな応力を与えるために発光領域15Aと対応する領域にまで酸化部30を設ける必要はない。これにより、酸化部30によって光出力が低下する虞はほとんどなく、高出力のレーザ光を射出することができる。   In the present embodiment, the anisotropic stress can be increased as the number of oxide layers 30A is increased. Therefore, the region corresponding to the light emitting region 15A in order to apply a greater stress to the active layer 15. It is not necessary to provide the oxidation part 30. Thereby, there is almost no possibility that the light output is lowered by the oxidation unit 30, and a high-power laser beam can be emitted.

従って、本実施の形態では、半導体レーザ1を簡易かつ安価に製造可能であり、レーザ光の偏光方向を一方向に安定化すると共に高出力化することができる。   Therefore, in this embodiment, the semiconductor laser 1 can be manufactured easily and inexpensively, and the polarization direction of the laser light can be stabilized in one direction and the output can be increased.

以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。   While the present invention has been described with reference to the embodiment and its modifications, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the like, and various modifications can be made.

例えば、上記実施の形態等では、上部電極24と上部電極パッド25とを連結する接続部26が溝22B内に形成されていたが、例えば図11、図12に示したように、溝22A内に形成されていてもよい。このとき、例えば図11、図12に示したように、コンタクト層19および上部電極24が積層構造20の上面のうち酸化部30との対向領域側の一の領域(例えば溝22A側の端縁)にだけ形成されていることが好ましい。このようにした場合には、図13(A)〜(E)に示したように、基本横モードの光場強度分布のピーク位置により効率的に電流を注入することができるので、基本横モードの発振強度を極めて大きくすることができる。   For example, in the above-described embodiment and the like, the connection portion 26 that connects the upper electrode 24 and the upper electrode pad 25 is formed in the groove 22B. However, as shown in FIGS. 11 and 12, for example, It may be formed. At this time, for example, as shown in FIGS. 11 and 12, the contact layer 19 and the upper electrode 24 are one region (for example, an edge on the groove 22 </ b> A side) of the upper surface of the multilayer structure 20 facing the oxidized portion 30. ). In this case, as shown in FIGS. 13A to 13E, the current can be efficiently injected at the peak position of the light field intensity distribution of the fundamental transverse mode, so that the fundamental transverse mode is The oscillation intensity can be made extremely large.

また、上記実施の形態等では、上面側から見た溝22Aの形状がほぼ四辺形状となっていたが、例えば、図14に示したように扇形状としたり、図15に示したように釘の断面のような形状としたりすることも可能である。   Further, in the above-described embodiment and the like, the shape of the groove 22A viewed from the upper surface side is substantially a quadrilateral shape. However, for example, a fan shape as shown in FIG. 14 or a nail as shown in FIG. It is also possible to have a shape like that of the cross section.

また、上記実施の形態等では、基板10上にメサ部21を1つだけ設けた場合について説明したが、複数のメサ部21をアレイ状に配置してもよい。例えば、図16(A)の半導体レーザ2に示したように、複数のメサ部21を一列に配置し、両端のメサ部21(中央以外のメサ部21)に対して、中央のメサ部21側に溝22Aを設け、中央のメサ部21側に酸化層30を偏在させると共に、第1調整層51および第2調整層52が中央のメサ部21側に偏在する横モード調整層50を設け、さらに、中央のメサ部21の周囲全体を溝22Bで囲むと共に、中央のメサ部21に対して、第1調整層51および第2調整層52がメサ部21の中央に配置された横モード調整層50を設けることが可能である。このようにした場合には、図16(B)に例示したように、両端のメサ部21(中央以外のメサ部21)から射出される光の基本横モードの光場強度分布が中央のメサ部21側に偏在するようになる。その結果、例えば、半導体レーザ2の光射出側にレンズを配置し、このレンズで、半導体レーザ2の各メサ部21から射出される光を受ける際に、全てのメサ部21に対して酸化層30および横モード調整層50を偏在させずに対称に設けた場合と比べて、カップリング効率を向上させることができる。   Moreover, although the said embodiment etc. demonstrated the case where only one mesa part 21 was provided on the board | substrate 10, you may arrange | position the several mesa part 21 in an array form. For example, as shown in the semiconductor laser 2 of FIG. 16A, a plurality of mesa portions 21 are arranged in a line, and the mesa portions 21 at the center with respect to the mesa portions 21 at the both ends (the mesa portions other than the center). A groove 22A is provided on the side, the oxide layer 30 is unevenly distributed on the center mesa portion 21 side, and a lateral mode adjustment layer 50 is provided in which the first adjustment layer 51 and the second adjustment layer 52 are unevenly distributed on the center mesa portion 21 side. Further, the transverse mode in which the entire periphery of the central mesa portion 21 is surrounded by the groove 22B, and the first adjustment layer 51 and the second adjustment layer 52 are disposed at the center of the mesa portion 21 with respect to the central mesa portion 21. An adjustment layer 50 can be provided. In this case, as illustrated in FIG. 16B, the light field intensity distribution of the fundamental transverse mode of the light emitted from the mesa portions 21 at the both ends (the mesa portions other than the center) is the center mesa. It becomes unevenly distributed on the part 21 side. As a result, for example, a lens is disposed on the light emission side of the semiconductor laser 2, and when this lens receives light emitted from each mesa portion 21 of the semiconductor laser 2, an oxide layer is formed on all the mesa portions 21. Coupling efficiency can be improved as compared with the case where 30 and the transverse mode adjustment layer 50 are provided symmetrically without being unevenly distributed.

また、上記実施の形態等では、コンタクト層19を積層構造20の最上層としていたが、コンタクト層19の中央領域に開口を設け、上部DBR層18の最上層を積層構造20の最上層としてもよい。   In the above-described embodiment and the like, the contact layer 19 is the uppermost layer of the stacked structure 20. However, an opening is provided in the central region of the contact layer 19, and the uppermost layer of the upper DBR layer 18 is the uppermost layer of the stacked structure 20. Good.

また、上記実施の形態等では、AlGaAs系の化合物半導体レーザを例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体レーザ、例えばGaInP系、AlGaInP系、InGaAs系、GaInP系、InP系、GaN系、GaInN系、GaInNAs系などのなど化合物半導体レーザにも適用可能である。   In the above-described embodiments and the like, the present invention has been described by taking an AlGaAs compound semiconductor laser as an example. However, other compound semiconductor lasers, for example, GaInP, AlGaInP, InGaAs, GaInP, InP, and GaN It is also applicable to compound semiconductor lasers such as GaInN and GaInNAs.

本発明の一実施の形態に係る半導体レーザの上面図である。1 is a top view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. 図1の半導体レーザのA−A矢視方向の断面図である。It is sectional drawing of the AA arrow direction of the semiconductor laser of FIG. 図1の半導体レーザのB−B矢視方向の断面図である。It is sectional drawing of the BB arrow direction of the semiconductor laser of FIG. 図2の下部DBR層の断面構成の一例の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of an example of a cross-sectional configuration of a lower DBR layer in FIG. 2. 図2の酸化部および電流狭窄層の平面図である。It is a top view of the oxidation part and current confinement layer of FIG. 図2の下部DBR層の断面構成の他の例の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of another example of the cross-sectional configuration of the lower DBR layer in FIG. 2. 図1の半導体レーザの製造過程を説明するための断面図および上面図である。FIGS. 2A and 2B are a cross-sectional view and a top view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser of FIG. 図7に続く過程を説明するための断面図および上面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view and a top view for explaining the process following FIG. 7. 図8に続く過程を説明するための断面図および上面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view and a top view for explaining the process following FIG. 8. キャリア密度分布と光場強度分布について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating carrier density distribution and light field intensity distribution. 一変形例に係る半導体レーザの上面図である。It is a top view of the semiconductor laser concerning one modification. 図11の半導体レーザのA−A矢視方向の断面図である。It is sectional drawing of the AA arrow direction of the semiconductor laser of FIG. 図11の半導体レーザにおけるキャリア密度分布と光場強度分布について説明するための模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a carrier density distribution and an optical field intensity distribution in the semiconductor laser of FIG. 11. 他の変形例に係る半導体レーザの上面図である。It is a top view of the semiconductor laser which concerns on another modification. その他の変形例に係る半導体レーザの上面図である。It is a top view of the semiconductor laser concerning other modifications. その他の変形例に係る半導体レーザの上面図である。It is a top view of the semiconductor laser concerning other modifications.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体レーザ、10…基板、11…下部DBR層、12…下部第1DBR層、12A,13A…低屈折率層、12B,13B…高屈折率層、13…下部第2DBR層、14…下部クラッド層、15…活性層、15A…発光領域、16…上部クラッド層、17…電流狭窄層、17A…電流狭窄領域、17B…電流注入領域、17D…被酸化層、18…上部DBR層、19…コンタクト層、20…積層構造、21…メサ部、22…溝部、22A,22B…溝,23…保護膜、24…上部電極、24A…光射出口、25…上部電極パッド、26…接続部、27…下部電極、30…酸化部、30A…酸化層、50…横モード調整層、51…第1調整層、52…第2調整層、53…第3調整層、Lx,Ly,ΔR…幅、D1,D2…深さ、Dox…電流注入領域の幅、W,W1,W2…開口。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser, 10 ... Substrate, 11 ... Lower DBR layer, 12 ... Lower first DBR layer, 12A, 13A ... Low refractive index layer, 12B, 13B ... High refractive index layer, 13 ... Lower second DBR layer, 14 ... Lower Cladding layer, 15 ... active layer, 15A ... light emitting region, 16 ... upper cladding layer, 17 ... current confinement layer, 17A ... current confinement region, 17B ... current injection region, 17D ... oxidized layer, 18 ... upper DBR layer, 19 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Contact layer, 20 ... Laminated structure, 21 ... Mesa part, 22 ... Groove part, 22A, 22B ... Groove, 23 ... Protective film, 24 ... Upper electrode, 24A ... Light emission port, 25 ... Upper electrode pad, 26 ... Connection part 27 ... lower electrode, 30 ... oxidation part, 30A ... oxidation layer, 50 ... transverse mode adjustment layer, 51 ... first adjustment layer, 52 ... second adjustment layer, 53 ... third adjustment layer, Lx, Ly, ΔR ... Width, D1, D2 ... Depth, Dox ... Width of the flow injection region, W, W1, W2 ... opening.

Claims (18)

基板上に、第1多層膜反射鏡、活性層および第2多層膜反射鏡を前記基板側からこの順に含む積層構造を備え、
前記第1多層膜反射鏡および前記第2多層膜反射鏡の少なくとも一方は、電流注入領域と、前記電流注入領域を積層面内方向から囲む環状の電流狭窄領域とを含む電流狭窄層を有し、
前記第1多層膜反射鏡および前記第2多層膜反射鏡の少なくとも一方は、前記電流狭窄領域との対向領域のうち一の領域に酸化部を有する
ことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
On the substrate, a multilayer structure including a first multilayer film reflector, an active layer and a second multilayer film reflector in this order from the substrate side,
At least one of the first multilayer reflector and the second multilayer reflector has a current confinement layer including a current injection region and an annular current confinement region surrounding the current injection region from the in-plane direction of the stack. ,
At least one of the first multilayer-film reflective mirror and the second multilayer-film reflective mirror has an oxidized portion in one of the regions opposed to the current confinement region.
前記酸化部は、多層膜からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。
The surface emitting semiconductor laser according to claim 1, wherein the oxidation portion is formed of a multilayer film.
前記積層構造は、前記電流狭窄層および前記酸化部を取り囲む溝部を有し、
前記溝部は、前記酸化部の分布に対応して不均一な深さを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。
The stacked structure has a groove portion surrounding the current confinement layer and the oxidized portion,
The surface emitting semiconductor laser according to claim 1, wherein the groove has a non-uniform depth corresponding to the distribution of the oxidized portion.
前記酸化部は、多層膜からなり、
前記多層膜は、前記溝部のうち深さが深い部分に対応して形成されている
ことを特徴とする請求項3に記載の面発光型半導体レーザ。
The oxidation part is composed of a multilayer film,
The surface emitting semiconductor laser according to claim 3, wherein the multilayer film is formed corresponding to a deep portion of the groove.
前記溝部は、前記酸化部の分布に対応して不均一な幅を有する
ことを特徴とする請求項3に記載の面発光型半導体レーザ。
The surface emitting semiconductor laser according to claim 3, wherein the groove has a non-uniform width corresponding to the distribution of the oxidized portion.
前記酸化部は、多層膜からなり、
前記多層膜は、前記溝部のうち幅が広い部分に対応して形成されている
ことを特徴とする請求項5に記載の面発光型半導体レーザ。
The oxidation part is composed of a multilayer film,
The surface emitting semiconductor laser according to claim 5, wherein the multilayer film is formed corresponding to a wide portion of the groove.
前記溝部のうち深さが深い部分に対応する部分の幅は、1μm以上3μm以下である
ことを特徴とする請求項3に記載の面発光型半導体レーザ。
4. The surface-emitting type semiconductor laser according to claim 3, wherein a width of a portion of the groove corresponding to a deep portion is not less than 1 μm and not more than 3 μm.
前記第1多層膜反射鏡および前記第2多層膜反射鏡のうち前記酸化部を有する反射鏡は、相対的に酸化され易い第3多層膜反射鏡および相対的に酸化されにくい第4多層膜反射鏡を前記基板側からこの順に積層した構造を有し、
前記酸化部は前記第3多層膜反射鏡内に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。
Of the first multilayer reflector and the second multilayer reflector, the reflector having the oxidized portion is a third multilayer reflector that is relatively easily oxidized and a fourth multilayer reflector that is relatively less likely to be oxidized. It has a structure in which mirrors are stacked in this order from the substrate side,
The surface emitting semiconductor laser according to claim 1, wherein the oxidation portion is formed in the third multilayer-film reflective mirror.
前記第3多層膜反射鏡は、Alx1Ga1−x1Asからなる低屈折率層およびAlx2Ga1−x2Asからなる高屈折率層を1組として、それを複数組分積層して構成され、
前記第4多層膜反射鏡は、Alx3Ga1−x3Asからなる低屈折率層およびAlx4Ga1−x4Asからなる高屈折率層を1組として、それを複数組分積層して構成され、
前記x1〜x4は以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項8に記載の面発光型半導体レーザ。
1≧x1>x3>0.8>(x2,x4)≧0…(1)
The third multilayer-film reflective mirror is formed by laminating a plurality of sets of low refractive index layers made of Al x1 Ga 1-x1 As and high refractive index layers made of Al x2 Ga 1-x2 As. And
The fourth multilayer-film reflective mirror is formed by laminating a plurality of low-refractive index layers made of Al x3 Ga 1-x3 As and high-refractive index layers made of Al x4 Ga 1-x4 As. And
The surface-emitting type semiconductor laser according to claim 8, wherein the x1 to x4 satisfy the following expression.
1 ≧ x1>x3>0.8> (x2, x4) ≧ 0 (1)
前記第3多層膜反射鏡は、Alx5Ga1−x5Asからなる第1屈折率層およびAlx6Ga1−x6Asからなる第2屈折率層を有する低屈折率層ならびにAlx2Ga1−x2Asからなる高屈折率層を1組として、それを複数組分積層して構成され、
前記第4多層膜反射鏡は、Alx3Ga1−x3Asからなる低屈折率層およびAlx4Ga1−x4Asからなる高屈折率層を1組として、それを複数組分積層して構成され、
前記x2〜x6は以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項8に記載の面発光型半導体レーザ。
1≧x6>(x5,x3)>0.8>(x2,x4)≧0…(2)
The third multilayer-film reflective mirror includes a low refractive index layer having a first refractive index layer made of Al x5 Ga 1-x5 As and a second refractive index layer made of Al x6 Ga 1-x6 As, and Al x2 Ga 1- A high refractive index layer made of x2 As is set as one set, and a plurality of sets are stacked.
The fourth multilayer-film reflective mirror is formed by laminating a plurality of low-refractive index layers made of Al x3 Ga 1-x3 As and high-refractive index layers made of Al x4 Ga 1-x4 As. And
The surface-emitting type semiconductor laser according to claim 8, wherein the x2 to x6 satisfy the following expression.
1 ≧ x6> (x5, x3)>0.8> (x2, x4) ≧ 0 (2)
前記第2屈折率層は、前記積層構造内で生じる定在波の腹に対応する部分またはその近傍に形成され、
前記酸化部は、前記第2屈折率層内に形成されている
ことを特徴とする請求項10に記載の面発光型半導体レーザ。
The second refractive index layer is formed at or near a portion corresponding to an antinode of a standing wave generated in the stacked structure,
The surface emitting semiconductor laser according to claim 10, wherein the oxidation portion is formed in the second refractive index layer.
前記電流狭窄層は、前記積層構造内で生じる定在波の節に対応する部分またはその近傍に形成されている
ことを特徴とする請求項10に記載の面発光型半導体レーザ。
The surface emitting semiconductor laser according to claim 10, wherein the current confinement layer is formed at or near a portion corresponding to a node of a standing wave generated in the stacked structure.
前記積層構造の上面のうち前記酸化部との対向領域側の一の領域に、前記積層構造の上面と電気的に接続されたコンタクト層および電極を前記積層構造側からこの順に備える
ことを特徴とする請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。
A contact layer and an electrode electrically connected to the upper surface of the multilayer structure are provided in this order from the multilayer structure side in one region of the upper surface of the multilayer structure opposite to the oxidized portion. The surface emitting semiconductor laser according to claim 1.
前記積層構造の上面のうち前記電流注入領域との対向領域に、積層面内に高反射率領域と低反射率領域とを含む横モード調整層をさらに備え、
前記高反射率領域が前記電流注入領域の中央から前記酸化部側にずれて設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。
A lateral mode adjustment layer including a high reflectivity region and a low reflectivity region in the laminate surface in a region facing the current injection region in the upper surface of the laminate structure,
The surface emitting semiconductor laser according to claim 1, wherein the high reflectance region is provided so as to be shifted from a center of the current injection region toward the oxidation portion.
前記高反射率領域は、膜厚が(2a−1)λ/4n(aは1以上の整数,λは発光波長,nは屈折率)、屈折率nが前記第1多層膜反射鏡の表面のそれよりも低い値を有する第1調整層と、膜厚が(2b−1)λ/4n(bは1以上の整数,nは屈折率)、屈折率nが前記第1調整層のそれよりも高い値を有する第2調整層とをこの順に積層した構造を有し、
前記横モード調整部のうち反射率の低い領域は、膜厚が(2c−1)λ/4n(cは1以上の整数,nは屈折率)、屈折率nが前記第1調整層のそれよりも高い値を有する第3調整層を有する
ことを特徴とする請求項14に記載の面発光型半導体レーザ。
The high reflectivity region has a film thickness of (2a-1) λ / 4n 1 (a is an integer of 1 or more, λ is an emission wavelength, and n 1 is a refractive index), and a refractive index n 1 is the reflection of the first multilayer film. A first adjustment layer having a value lower than that of the surface of the mirror, a film thickness of (2b-1) λ / 4n 2 (b is an integer of 1 or more, n 2 is a refractive index), and the refractive index n 2 is Having a structure in which a second adjustment layer having a value higher than that of the first adjustment layer is laminated in this order;
In the transverse mode adjusting portion, the low reflectance region has a film thickness of (2c-1) λ / 4n 3 (c is an integer of 1 or more, n 3 is a refractive index), and a refractive index n 3 is the first adjustment. The surface emitting semiconductor laser according to claim 14, further comprising a third adjustment layer having a value higher than that of the layer.
前記第1調整層および第2調整層は互いに種類の異なる誘電体からなる
ことを特徴とする請求項15に記載の面発光型半導体レーザ。
The surface emitting semiconductor laser according to claim 15, wherein the first adjustment layer and the second adjustment layer are made of different types of dielectrics.
前記第1調整層は酸化物からなり、
前記第2調整層および第3調整層は窒化物からなる
ことを特徴とする請求項15に記載の面発光型半導体レーザ。
The first adjustment layer is made of an oxide,
The surface emitting semiconductor laser according to claim 15, wherein the second adjustment layer and the third adjustment layer are made of nitride.
基板上に、第1多層膜反射鏡、活性層および第2多層膜反射鏡を前記基板側からこの順に含む積層構造を形成する工程と、
前記積層構造の上面に、一カ所だけ幅の広い環状の開口部を有する被覆層を形成する工程と、
前記被覆層をマスクとしてドライエッチングすることにより、前記積層構造に、前記開口部の幅に応じた不均一な深さの溝部を形成する工程と、
前記溝部の側面を酸化することにより、前記第1多層膜反射鏡および前記第2多層膜反射鏡の少なくとも一方に、前記溝部の深さに対応して不均一に分布する酸化部を形成する工程と
を含むことを特徴とする面発光型半導体レーザの製造方法。
Forming a laminated structure including a first multilayer mirror, an active layer, and a second multilayer mirror in this order from the substrate side on the substrate;
Forming a covering layer having an annular opening having a wide width at one place on the upper surface of the laminated structure;
Forming a groove with a non-uniform depth according to the width of the opening in the stacked structure by dry etching using the coating layer as a mask;
Oxidizing a side surface of the groove to form an oxidized portion that is unevenly distributed corresponding to the depth of the groove on at least one of the first multilayer mirror and the second multilayer mirror. A method of manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser comprising:
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