(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された共振器を含み、該共振器の上面に設けられた出射面から該基板と垂直方向にレーザ光を出射できる面発光型半導体レーザであって、
前記共振器は、前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、活性層と、該活性層を挟んで該第１ミラーに対向するように設けられた第２ミラーとを含み、
前記出射面の上に反射率調整層が形成され、
前記レーザ光の波長をλとしたとき、
前記第２ミラーは、光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層を含み、
前記反射率調整層の光学的膜厚が（２ｍ２−１）λ／４（ｍ２は自然数）であり、
前記光学的膜厚がｍ１λ／２である層は、前記第２ミラーの上面全体にわたって設けられている、面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１において、
前記反射率調整層と、前記第２ミラーにおいて該反射率調整層の下方領域とからなる領域を第１領域とし、前記第２ミラーにおいて前記第１領域以外の領域を第２領域としたとき、
前記第１領域における前記レーザ光の反射率は、前記第２領域における前記レーザ光の反射率よりも大きい、面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
基板上に形成された共振器を含み、該共振器の上面に設けられた出射面から該基板と垂直方向にレーザ光を出射できる面発光型半導体レーザであって、
前記共振器に電流を注入するための第１電極および第２電極を含み、
前記第１電極は、少なくとも一部が前記共振器の上面に形成され、かつ、該共振器の上面に開口部を有し、
前記開口部内に前記出射面が設けられ、
前記出射面の上に反射率調整層が形成され、
前記共振器は、前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、活性層と、該活性層を挟んで該第１ミラーに対向するように設けられた第２ミラーとを含み、
前記レーザ光の波長をλとしたとき、
前記第２ミラーは、光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層を含み、
前記反射率調整層の光学的膜厚が（２ｍ２−１）λ／４（ｍ２は自然数）であり、
前記光学的膜厚がｍ１λ／２である層は、前記第２ミラーの上面全体にわたって設けられている、面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
請求項３において、
前記反射率調整層と、前記第２ミラーにおいて該反射率調整層の下方領域とからなる領域を第１領域とし、前記第２ミラーにおいて前記第１領域以外の領域を第２領域としたとき、
前記第１領域における前記レーザ光の反射率は、前記第２領域における前記レーザ光の反射率よりも大きい、面発光型半導体レーザ。
【請求項５】
請求項１または４において、
前記光学的膜厚がｍ１λ／２である層が、前記第２ミラーの最上層を構成する、面発光型半導体レーザ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記反射率調整層は、前記レーザ光に対して光学的に透明である、面発光型半導体レーザ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記反射率調整層の平面形状が円形である、面発光型半導体レーザ。
【請求項８】
請求項７において、
前記反射率調整層の直径が６μｍ以下である、面発光型半導体レーザ。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記出射面は円形であり、
前記反射率調整層は、前記出射面の中心軸と同軸上に設けられている、面発光型半導体レーザ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、
前記反射率調整層は、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂からなる、面発光型半導体レーザ。
【請求項１１】
請求項３ないし１０のいずれかにおいて、
前記反射率調整層の膜厚は、前記第１電極との接触面近傍で大きくなっている、面発光型半導体レーザ。
【請求項１２】
請求項１、または４ないし１１のいずれかにおいて、
前記第２ミラーには、さらに、同心円状の平面形状を有する電流狭窄層が形成され、
前記電流狭窄層の内径円の面積は、前記反射率調整層の断面積より大きい、面発光型半導体レーザ。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかにおいて、
前記共振器は、少なくとも一部に柱状部を含む、面発光型半導体レーザ。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の面発光型半導体レーザと、光導波路とを含む、光モジュール。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光モジュールを含む、光伝達装置。
【請求項１６】
基板上に形成された共振器を含み、該共振器の上面に設けられた出射面から該基板と垂直方向にレーザ光を出射できる面発光型半導体レーザの製造方法であって、
（ａ）前記基板上に、上面に出射面を有する共振器を形成し、
前記共振器には、前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、活性層と、該活性層を挟んで該第１ミラーに対向するように設けられた第２ミラーと、を形成し、
前記第２ミラーには、光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層を該第２ミラーの上面全体にわたるように形成し、
（ｂ）前記出射面に対して液滴をインクジェット法にて吐出して前記反射率調整層の前駆体を形成した後、該前駆体を硬化させることにより、前記出射面の上に、光学的膜厚が（２ｍ２−１）λ／４（ｍ２は自然数）である反射率調整層を形成すること、を含む、面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項１７】
基板上に形成された共振器を含み、該共振器の上面に設けられた出射面から該基板と垂直方向にレーザ光を出射できる面発光型半導体レーザの製造方法であって、
（ａ）前記基板上に共振器を形成し、
前記共振器には、前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、活性層と、該活性層を挟んで該第１ミラーに対向するように設けられた第２ミラーと、を形成し、
前記第２ミラーには、光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層を該第２ミラーの上面全体にわたるように形成し、
（ｂ）前記共振器に電流を注入するための第１電極および第２電極を形成し、その際、前記第１電極は、少なくとも一部が前記共振器の上面に形成され、かつ、該共振器の上面に、前記出射面を底面に有する開口部を設けるように形成され、
（ｃ）前記出射面に対して液滴をインクジェット法にて吐出して前記反射率調整層の前駆体を形成した後、該前駆体を硬化させることにより、前記出射面の上に前記反射率調整層を形成すること、を含む、面発光型半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光型半導体レーザおよびその製造方法、ならびに該面発光型半導体レーザを含む光モジュールおよび光伝達装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
面発光型半導体レーザは、光通信や光演算、および各種センサの光源として大いに期待されている。光通信においては、現在、マルチモードファイバを用いた短距離の光通信用光源として面発光型半導体レーザを適用することが検討されており、将来は、シングルモードファイバを用いた長距離通信用の光源としても面発光型半導体レーザを適用することが期待されている。
【０００３】
シングルモードファイバに適した光源の性質として、横モードがシングルモード（０次基本モード）であることがあげられる。したがって、シングルモードファイバを用いた光源として面発光型半導体レーザを適用する場合、安定したシングルモードでの発振が要求される。
【０００４】
面発光型半導体レーザにてシングルモードの光を得る方法の一つとして、選択酸化によって電流狭窄層を形成し、該電流狭窄層によって電流狭窄と同時に光閉じ込めを行なう方法が知られている。例えば、ＡｌＧａＡｓ系の層から形成された面発光型半導体レーザの場合、にＡｌの組成が高い層をあらかじめ多層膜ミラー中に形成しておき、この層を側面から酸化することによって、電流狭窄層を形成することができる。この電流狭窄層は、中央に残存するＡｌの組成が高い領域（アパーチャ部）と、その周辺に形成された酸化アルミニウムを含む領域（酸化狭窄部）とからなる。しかしながら、この方法では、アパーチャ部と、酸化狭窄部との屈折率の差が大きすぎるため、光閉じ込め効果が大きくなりすぎるおそれがある。このため、安定したシングルモードを得るためには、アパーチャ部の径を４μｍ以下に形成するのが望ましい。しかしながら、この場合、発光効率が低下するのに加えて、電流経路が制限されることによって素子抵抗が増加するという問題が生じるおそれがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、横モードの安定した制御が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。
【０００６】
また、本発明の目的は、前記面発光型半導体レーザを含む光モジュールおよび光伝達装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
１．第１の面発光型半導体レーザ
本発明の第１の面発光型半導体レーザは、
基板上に形成された共振器を含み、該共振器の上面に設けられた出射面から該基板と垂直方向にレーザ光を出射できる面発光型半導体レーザであって、
前記共振器は、前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、活性層と、該活性層を挟んで該第１ミラーに対向するように設けられた第２ミラーとを含み、
前記出射面の上に反射率調整層が形成され、
前記レーザ光の波長をλとしたとき、
前記第２ミラーは、光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層を含み、
前記反射率調整層の光学的膜厚が（２ｍ２−１）λ／４（ｍ２は自然数）である。
【０００８】
本願において、「光学的膜厚」とは、層の実際の膜厚に屈折率を乗じて得られる値をいう。例えば、レーザ光の波長がλであって、光学的膜厚がλ／２、屈折率ｎが１．４である層の場合、この層の実際の膜厚は、光学的膜厚／屈折率ｎと等しいことから、λ／２／１．４＝０．３５７λである。なお、本願において、単に「膜厚」というときは、層の実際の膜厚をいうものとする。
【０００９】
また、「基板と垂直方向に出射する」とは、前記基板において前記共振器の設置面と垂直方向に光を出射することをいう。
【００１０】
本発明の第１の面発光型半導体レーザによれば、前記反射率調整層と、前記第２ミラーにおいて該反射率調整層の下方領域とからなる領域の反射率が、それ以外の領域の反射率よりも小さくなっている。
【００１１】
すなわち、前記反射率調整層と、前記第２ミラーにおいて該反射率調整層の下方領域とからなる領域を第１領域とし、前記第２ミラーにおいて前記第１領域以外の領域を第２領域としたとき、前記第１領域における前記レーザ光の反射率を、前記第２領域における前記レーザ光の反射率よりも大きくすることができる。これにより、前記第２領域と比較して前記第１領域におけるレーザ発振の閾値を低減することができるため、横モードの安定した光を得ることが可能となる。
２．第２の面発光型半導体レーザ
本発明の第２の面発光型半導体レーザは、
基板上に形成された共振器を含み、該共振器の上面に設けられた出射面から該基板と垂直方向にレーザ光を出射できる面発光型半導体レーザであって、
前記共振器に電流を注入するための第１電極および第２電極を含み、
前記第１電極は、少なくとも一部が前記共振器の上面に形成され、かつ、該共振器の上面に開口部を有し、
前記開口部内に前記出射面が設けられ、
前記出射面の上に反射率調整層が形成されている。
【００１２】
本発明の第２の面発光型半導体レーザによれば、前記第１電極の少なくとも一部が前記共振器の上面に形成され、該共振器の上面に開口部を有し、この開口部内に設けられた出射面の上に前記反射率調整層が形成されている。このように、前記第１電極と前記反射率調整層とが異なる層にて形成されていることにより、前記第１電極および前記反射率調整層をそれぞれ、独立した形状および大きさに形成することができ、素子設計の自由度を高めることができる。
【００１３】
この場合、前記共振器は、前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、活性層と、該活性層を挟んで該第１ミラーに対向するように設けられた第２ミラーとを含み、前記反射率調整層と、前記第２ミラーにおいて該反射率調整層の下方領域とからなる領域を第１領域とし、前記第２ミラーにおいて前記第１領域以外の領域を第２領域としたとき、前記第１領域における前記レーザ光の反射率を、前記第２領域における前記レーザ光の反射率よりも大きくすることができる。これにより、前記第２領域と比較して前記第１領域におけるレーザ発振の閾値を低減することができるため、横モードの安定した光を得ることが可能となる。
【００１４】
また、この場合、前記レーザ光の波長をλとしたとき、前記第２ミラーは、光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層を含み、前記反射率調整層の光学的膜厚が（２ｍ２−１）λ／４（ｍ２は自然数）であることができる。この構成によれば、前記反射率調整層と、前記第２ミラーにおいて該反射率調整層の下方領域とからなる領域の反射率を高めることができ、該領域においてレーザ発振の閾値を効果的に低減することができる。これにより、横モードの安定した光を得ることが可能となる。
３．本発明の第１および第２の面発光型半導体レーザは、以下の態様（１）〜（７）をとることができる。
【００１５】
（１）前記光学的膜厚がｍ１λ／２である層が、前記第２ミラーの最上層を構成することができる。この構成によれば、前記第１領域における反射率を効果的に高めることができ、横モードの安定した光を確実に得ることが可能となる。
【００１６】
（２）前記反射率調整層は、前記レーザ光に対して光学的に透明であることができる。この構成によれば、レーザ光を効率良く出射させることが可能となり、モードの制御が可能な高効率の面発光レーザを得ることができる。
【００１７】
（３）前記反射率調整層の平面形状が円形であることができる。この場合、前記反射率調整層の直径が６μｍ以下であることができる。この構成によれば、高次モードのレーザ光が立ちにくくなるため、シングルモードの安定したレーザ光をより容易に得ることができる。よって、例えばシングルモードファイバを用いた光通信用の光源に適用可能となる。また、この場合、前記出射面は円形であり、前記反射率調整層を、前記出射面の中心軸と同軸上に設けることができる。この構成によれば、横モードが円形である安定したレーザ光を得ることができる。
【００１８】
（４）前記反射率調整層は、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂からなることができる。
【００１９】
（５）前記反射率調整層の膜厚が一定でないように形成することができる。この場合、前記反射率調整層の膜厚を、前記第１電極との接触面近傍で大きくすることができる。
【００２０】
（６）前記第２ミラーには、さらに、同心円状の平面形状を有する電流狭窄層が形成でき、前記電流狭窄層の内径円の面積を、前記反射率調整層の断面積より大きくすることができる。この構成によれば、前記電流狭窄層に起因する素子の抵抗値を小さくすることができるため、発光効率を高めることができる。さらに、前記電流狭窄層が形成されていることにより、横モードの制御と独立に、電流経路の制御をも行なうことができる。この結果、高効率で信頼性に優れた面発光レーザを得ることができる。
【００２１】
（７）前記共振器は、少なくとも一部に柱状部を含むことができる。
４．第１の面発光型半導体レーザの製造方法
本発明の第１の面発光型半導体レーザの製造方法は、
基板上に形成された共振器を含み、該共振器の上面に設けられた出射面から該基板と垂直方向にレーザ光を出射できる面発光型半導体レーザの製造方法であって、
（ａ）前記基板上に共振器を形成し、
前記共振器には、前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、活性層と、該活性層を挟んで該第１ミラーに対向するように設けられた第２ミラーと、を形成し、
前記第２ミラーには、かつ光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層を形成し、
（ｂ）前記出射面の上に、光学的膜厚が（２ｍ２−１）λ／４（ｍ２は自然数）である反射率調整層を形成すること、を含む。
【００２２】
本発明の第１の面発光型半導体レーザの製造方法によれば、横モードの安定した制御が可能な面発光型半導体レーザを容易に製造することができる。
【００２３】
この場合、前記（ｂ）において、前記出射面に対して液滴をインクジェット法にて吐出して前記反射率調整層の前駆体を形成した後、該前駆体を硬化させることにより、前記出射面の上に前記反射率調整層を形成することができる。ここで、前記前駆体は、例えば、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等、エネルギー線を付与することによって硬化する材料からなることができる。この方法によれば、
インクジェット法を用いて前記反射率調整層を形成することにより、ＣＶＤ法や蒸着、エッチング等を用いて前記反射率調整層を形成する場合と比較して、素子に加わるダメージを少なくすることができるうえ、より簡易に前記反射率調整層を形成することができる。また、インクジェット法を用いて前記反射率調整層を形成する場合、液滴の量を調整することによって、前記反射率調整層の膜厚を容易かつ厳密に制御することができる。
【００２４】
また、この場合、前記光学的膜厚がｍ１λ／２である層を、前記第２ミラーの最上層に形成することができる。
５．第２の面発光型半導体レーザの製造方法
本発明の第２の面発光型半導体レーザの製造方法は、
基板上に形成された共振器を含み、該共振器の上面に設けられた出射面から該基板と垂直方向にレーザ光を出射できる面発光型半導体レーザの製造方法であって、
（ａ）前記基板上に共振器を形成し、
（ｂ）前記共振器に電流を注入するための第１電極および第２電極を形成し、その際、前記第１電極は、少なくとも一部が前記共振器の上面に形成され、かつ、該共振器の上面に開口部を設けるように形成され、
（ｃ）前記出射面の上に反射率調整層を形成すること、を含む。
【００２５】
本発明の第２の面発光型半導体レーザの製造方法によれば、横モードの安定した制御が可能な面発光型半導体レーザを容易に製造することができる。
【００２６】
この場合、前記（ｃ）において、前記出射面に対して液滴をインクジェット法にて吐出して前記反射率調整層の前駆体を形成した後、該前駆体を硬化させることにより、前記出射面の上に前記反射率調整層を形成することができる。ここで、前記前駆体は、例えば、熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等、エネルギー線を付与することによって硬化する材料からなることができる。この方法によれば、
第１の面発光型半導体レーザの製造方法の欄にて、インクジェット法を用いて前記反射率調整層を形成する場合の作用効果について説明したのと同様の作用効果を有する。
【００２７】
また、この場合、前記（ａ）において、前記共振器を、前記基板の上方に設けられた第１ミラーと、活性層と、該活性層を挟んで該第１ミラーに対向するように設けられた第２ミラーとを含むように形成し、
前記第２ミラーに、光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層を形成し、
前記（ｃ）において、前記反射率調整層の光学的膜厚が（２ｍ２−１）λ／４（ｍ２は自然数）となるように形成することができる。
【００２８】
さらに、この場合、前記光学的膜厚がｍ１λ／２である層を、前記第２ミラーの最上層に形成することができる。
５．光モジュールおよび光伝達装置
本発明の面発光型半導体レーザと、光導波路とを含む光モジュールに適用することができる。また、前記光モジュールを含む光伝達装置に適用することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
［第１の実施の形態］
１．面発光型半導体レーザの構造
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ（以下、「面発光レーザ」ともいう）１００を模式的に示す断面図である。図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００を模式的に示す平面図である。図１は、図２のＡ−Ａ線における断面を示す図である。
【００３１】
本実施の形態の面発光レーザ１００は、図１に示すように、基板（本実施形態ではｎ型ＧａＡｓ基板）１０１と、基板１０１上に形成された垂直共振器（以下「共振器」とする）１４０とを含む。この面発光レーザ１００は、共振器１４０の上面に設けられた出射面１０８から、基板１０１と垂直方向にレーザ光を出射できる。
【００３２】
次に、この面発光レーザ１００の各構成要素について説明する。
【００３３】
本実施の形態においては、この共振器１４０は柱状の半導体堆積体（以下「柱状部」とする）１３０を含み、柱状部１３０の側面は絶縁層１０６で覆われている。
【００３４】
共振器１４０には柱状部１３０が形成されている。ここで、柱状部１３０とは、共振器１４０の一部であって、少なくとも第２ミラー１０４を含む柱状の半導体堆積体をいう。この柱状部１３０は絶縁層１０６で埋め込まれている。すなわち、柱状部１３０の側面は絶縁層１０６で取り囲まれている。さらに、柱状部１３０上には第１電極１０７が形成されている。
【００３５】
共振器１４０は、例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第１ミラー」という）１０２、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３、およびｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第２ミラー」という）１０４が順次積層されて構成されている。なお、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０４を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。
【００３６】
第１ミラー１０２を構成する各層は、出射面１０８から出射されるレーザ光の波長をλとしたとき、λ／４の奇数倍（例えばλ／４）の光学的膜厚（本実施の形態においては、図１に示すＺ方向と平行な方向の膜厚）を有する。また、第２ミラー１０４は、光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層を含み、この層を除いて、第２ミラー１０４を構成する各層は、λ／４の奇数倍（例えばλ／４）の光学的膜厚を有する。本実施の形態においては、第２ミラー１０４において、光学的膜厚がｍ１λ／２（ｍ１は自然数）である層が最上層を構成する場合について示す。
【００３７】
第２ミラー１０４は、例えばＣがドーピングされることによりｐ型にされ、第１ミラー１０２は、例えばＳｉがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、第２ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、および第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００３８】
また、本実施の形態においては、共振器１４０のうち面発光レーザ１００のレーザ光出射側から第１ミラー１０２の途中にかけての部分が、レーザ光出射側からから見て円形の形状にエッチングされて柱状部１３０が形成されている場合について示す。なお、本実施の形態では、柱状部１３０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。
【００３９】
さらに、第２ミラー１０４を構成する層のうち活性層１０３に近い領域に、酸化アルミニウムからなる電流狭窄層１０５を形成することができる。この電流狭窄層１０５は、リング状に形成されている。すなわち、この電流狭窄層１０５は、平面形状が同心円状である。換言すれば、この電流狭窄層１０５を、図１におけるＸ−Ｙ平面に平行な面で切断した場合における断面が同心円状である。
【００４０】
電流狭窄層１０５の内径円の面積は、反射率調整層１１０（後述する）の断面積よりも小さくすることができる。この構成によれば、電流狭窄層１０５に起因する素子の抵抗値を小さくすることができるため、発光効率を高めることができる。さらに電流狭窄層１０５が形成されていることにより、横モードの制御と独立に、電流経路の制御をも行なうことができる。この結果、高効率で信頼性に優れた面発光レーザを得ることができる。
【００４１】
また、本実施の形態に係る面発光レーザ１００においては、柱状部１３０の側面ならびに第１ミラー１０２の上面を覆うようにして、絶縁層１０６が形成されている。
【００４２】
この面発光レーザ１００の製造工程においては、柱状部１３０の側面を覆う絶縁層１０６を形成した後、柱状部１３０の上面および絶縁層１０６の上面に第１電極１０７を、基板１０１の裏面１０１ｂに第２電極１０９を、それぞれ形成する。これらの電極形成の際には一般的に、アニール処理を約４００℃で行なう（後述する製造プロセスを参照）。したがって、樹脂を用いて絶縁層１０６を形成する場合、このアニール処理工程に耐え得るためには、絶縁層１０６を構成する樹脂は耐熱性に優れたものであることが必要とされる。この要求を満たすためには、絶縁層１０６を構成する樹脂がポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂等であることが望ましく、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂であるのが望ましい。
【００４３】
第１電極１０７および第２電極１０９は、共振器１４０に電流を注入するために設けられている。具体的には、この第１電極１０７および第２電極１０９によって活性層１０３に電流が注入される。
【００４４】
第１電極１０７は、図１に示すように、少なくとも一部が柱状部１３０の上面に形成されている。具体的には、第１電極１０７は、柱状部１３０の上面および絶縁層１０６の上に形成されている。第１電極１０７は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜から形成することができる。
【００４５】
また、第１電極１０７は、共振器１３０の上面１３０ａに開口部１１８を有する。すなわち、柱状部１３０の上面１３０ａの中央部には、第１電極１０７が形成されていない部分（開口部１１８）が設けられている。この開口部１１８内に出射面１０８が設けられている。この出射面１０８がレーザ光の出射口となる。本実施の形態の面発光レーザ１００においては、出射面１０８は円形である場合を示す。
【００４６】
さらに、基板１０１の裏面１０１ｂには、第２電極１０９が形成されている。すなわち、図１に示す面発光レーザ１００では、柱状部１３０上で第１電極１０７と接合し、かつ、基板１０１の裏面１０１ｂで第２電極１０９と接合している。第２電極１０９は、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜から形成することができる。
【００４７】
出射面１０８の上には反射率調整層１１０が形成されている。この反射率調整層１１０は、その平面形状を円形に形成することができる。この場合、反射率調整層１１０の直径を６μｍ以下にすることができる。この構成によれば、高次モードのレーザ光が立ちにくくなるため、シングルモードの安定したレーザ光をより容易に得ることができる。よって、例えばシングルモードファイバを用いた光通信用の光源に適用可能となる。また、この場合、この反射率調整層１１０は、出射面１０８の中心軸と同軸状に設けることができる。この構成によれば、横モードが円形である安定したレーザ光を得ることができる。
【００４８】
また、この反射率調整層１１０は、出射面１０８から出射されるレーザ光に対して透明な材質から形成することができる。このように、反射率調整層１１０が前記レーザ光に対して透明な材質からなることにより、レーザ光を効率良く出射させることが可能となり、モードの制御が可能な高効率の面発光レーザを得ることができる。
【００４９】
反射率調整層１１０は、例えば熱または光等のエネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料（例えば紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂）からなる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂の前駆体等が例示できる。
【００５０】
紫外線硬化型樹脂は、短時間の紫外線照射によって硬化する。このため、熱工程など素子に対するダメージを与えやすい工程を経ずに硬化させることができる。したがって、紫外線硬化型樹脂を用いて反射率調整層１１０を形成する場合、素子へ与える影響を少なくすることができる。
【００５１】
また、この反射率調整層１１０は、光学的膜厚ｄｒ（図３参照）が（２ｍ２−１）λ／４（ｍ２は自然数）である。
【００５２】
図１には、面発光レーザ１００とともに、第２ミラー１０４の反射率の断面プロファイルが示されている。また、図１における第２ミラー１０４近傍の拡大断面図を図３に示す。図３に示すように、反射率調整層１１０と、第２ミラー１０４において反射率調整層１１０の下方領域とからなる領域を第１領域１９１とし、第２ミラー１０４において第１領域１９１以外の領域を第２領域１９２とする。具体的には、図３において、網掛けで示した領域が第１領域１９１であり、斜線で示した領域が第２領域１９２である。ここで、第１領域１９１におけるレーザ光の反射率が、第２領域１９２におけるレーザ光の反射率よりも大きくなるように形成されている。図１および図３に、第１領域１９１および第２領域１９２それぞれにおける反射率の分布を示す。図１および図３において、矢印の向きに進むほど反射率が大きいことを示す。
【００５３】
前述したように、第２ミラー１０４は、光学的膜厚がｍ１λ／２である層を含み、この層以外の第２ミラー１０４を構成する各層は、λ／４の奇数倍の光学的膜厚を有する。第２ミラー１０４を構成するすべての層の光学的膜厚がλ／４の奇数倍である場合と比較すると、本実施の形態の面発光レーザ１００のように、この第２ミラー１０４が、光学的膜厚がｍ１λ／２である層を含み、かつ、該層以外のすべての光学的膜厚がλ／４の奇数倍である場合、第２ミラー１０４の反射率は低い。しかしながら、この場合において、さらに、出射面１０８の上に、光学的膜厚が（２ｍ２−１）λ／４である反射率調整層１１０が形成されることにより、第１領域１９１の反射率を大きくすることができる。これにより、第１領域１９１におけるレーザ光の反射率を、第２領域１９２におけるレーザ光の反射率よりも大きくなるように形成できる。その結果、第２領域１９２よりも第１領域１９１のほうが、より効率良くレーザ発振が生じるため、シングルモードの光を効率良く得ることができる。
２．面発光型半導体レーザの動作
本実施の形態の面発光レーザ１００の一般的な動作を以下に示す。なお、下記の面発光型半導体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。
【００５４】
まず、第１電極１０７と第２電極１０９とで、ｐｉｎダイオードに順方向の電圧を印加すると、活性層１０３において、電子と正孔との再結合が起こり、係る再結合による発光が生じる。そこで生じた光が第２ミラー１０４と第１ミラー１０２との間を往復する際に誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、柱状部１３０上面にある出射面１０８から反射率調整層１１０を経て、基板１０１に対して垂直方向（図１に示すＺ方向）にレーザ光が出射される。ここで、「基板１０１に対して垂直方向」とは、基板１０１の表面１０１ａ（図１ではＸ−Ｙ平面と平行な面）に対して垂直な方向（図１ではＺ方向）をいう。
３．面発光型半導体レーザの製造プロセス
次に、本発明を適用した第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００の製造方法の一例について、図４〜図１０を用いて説明する。図４〜図１０は、図１〜図３に示す本実施の形態の面発光レーザ１００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１に示す断面に対応している。
【００５５】
（１）まず、ｎ型ＧａＡｓからなる基板１０１の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、半導体多層膜１５０を形成する（図４参照）。
【００５６】
ここで、半導体多層膜１５０は例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの第１ミラー１０２、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３、およびｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの第２ミラー１０４からなる。この際、第２ミラー１０４の最上層のみ、光学的膜厚がｍ１λ／２になるように成長させる。前記第２ミラー１０４の最上層を除いて、第１ミラー１０２および第２ミラー１０４を構成する各層は、光学的膜厚がλ／４の奇数倍に形成される。これらの層を順に基板１０１上に堆層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。なお、第２ミラー１０４を成長させる際に、活性層１０３近傍の少なくとも１層を、ＡｌＡｓ層またはＡｌ組成が０．９５以上のＡｌＧａＡｓ層（Ａｌ組成が高い層）に形成する。この層は後に酸化され、電流狭窄層１０５となる。また、第２ミラー１０４の最表面の層は、キャリア密度を高くし、電極（後述する第１電極１０７）とのオーミック接触をとりやすくしておくのが望ましい。
【００５７】
エピタキシャル成長を行なう際の温度は、成長方法や原料、基板１０１の種類、あるいは形成する半導体多層膜１５０の種類、厚さ、およびキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、４５０℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行なう際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、ＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＬＰＥ法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いることができる。
【００５８】
（２）続いて、柱状部１３０を形成する（図５参照）。
【００５９】
具体的には、半導体多層膜１５０上に、フォトレジスト（図示しない）を塗布した後フォトリソグラフィ法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、所定のパターンのレジスト層Ｒ１００を形成する。ついで、このレジスト層Ｒ１００をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２ミラー１０４、活性層１０３、および第１ミラー１０２の一部をエッチングして、柱状の半導体堆積体（柱状部）１３０を形成する。以上の工程により、図５に示すように、基板１０１上に、柱状部１３０を含む共振器１４０が形成される。その後、レジスト層Ｒ１００を除去する。
【００６０】
（３）次いで、必要に応じて、電流狭窄層１０５を形成する（図６参照）。
【００６１】
具体的には、図６に示すように、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって共振器１４０が形成された基板１０１を投入することにより、前述の第２ミラー１０４中のＡｌ組成が高い層を側面から酸化して、電流狭窄層１０５を形成することができる。酸化レートは、炉の温度、水蒸気の供給量、酸化すべき層（前記Ａｌ組成が高い層）のＡｌ組成および膜厚に依存する。酸化により形成される電流狭窄層を備えた面発光レーザでは、駆動する際に、電流狭窄層が形成されていない部分（酸化されていない部分）のみに電流が流れる。したがって、酸化によって電流狭窄層を形成する工程において、形成する電流狭窄層１０５の範囲を制御することにより、電流密度の制御が可能となる。
【００６２】
（４）次いで、柱状部１３０を取り囲む絶縁層１０６を形成する（図７参照）。
【００６３】
ここでは、絶縁層１０６を形成するための材料として、ポリイミド樹脂を用いた場合について説明する。まず、例えばスピンコート法を用いて、樹脂前駆体（ポリイミド前駆体）を共振器１４０上に塗布して、樹脂前駆体層（図示せず）を形成する。この際、前記樹脂前駆体層の膜厚が柱状部１３０の高さより大きくなるように形成する。なお、前記樹脂前駆体層の形成方法としては、前述したスピンコート法のほか、ディッピング法、スプレーコート法、インクジェット法等の公知技術が利用できる。
【００６４】
次いで、この基板を、例えばホットプレート等を用いて加熱して溶媒を除去した後、柱状部１３０の上面１３０ａ（図７参照）を露出させる。柱状部１３０の上面１３０ａを露出させる方法としては、ＣＭＰ法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法などが利用できる。この後、前記樹脂前駆体層を約３５０℃の炉内にてイミド化させることで、絶縁層１０６が形成される。なお、イミド化工程を経てほぼ完全に硬化させた絶縁層をエッチングして、柱状部１３０の上面１３０ａを露出させてもよい。
【００６５】
（５）次に、活性層１０３に電流を注入するための第１電極１０７および第２電極１０９、およびレーザ光の出射面１０８を形成する（図８参照）。
【００６６】
まず、第１電極１０７および第２電極１０９を形成する前に、必要に応じて、プラズマ処理法等を用いて、柱状部１３０の上面１３０ａを洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。つづいて、例えば真空蒸着法により絶縁層１０６および柱状部１３０の上面１３０ａ（図７参照）に、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜（図示せず）を形成する。この場合、最表面にＡｕ層を形成する。次いで、リフトオフ法により、柱状部１３０の上面１３０ａに、前記積層膜が形成されていない部分を形成する。この部分が開口部１１８となる（図８参照）。出射面１０８は、開口部１１８内に設けられる。すなわち、柱状部１３０の上面１３０ａのうち開口部１１８内の領域が出射面１０８として機能する。なお、前記工程において、リフトオフ法のかわりに、ドライエッチング法を用いることもできる。
【００６７】
また、基板１０１の裏面１０１ｂに、例えば真空蒸着法により、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜（図示せず）を形成する。次いで、アニール処理する。アニール処理の温度は電極材料に依存する。本実施形態で用いた電極材料の場合は、通常４００℃前後で行なう。
【００６８】
（６）次いで、出射面１０８の上に反射率調整層１１０を形成する（図９および図１０参照）。
【００６９】
具体的には、まず、開口部１１８の内側に、フォトリソグラフィ法により、レジスト層Ｒ２００を形成する。このレジスト層Ｒ２００は、開口部２１８を有する。この開口部２１８は、反射率調整層１１０を形成するために利用される。具体的には、この開口部２１８は円形の平面形状を有し、その中心軸が開口部１１８の中心軸と一致するように形成される。
【００７０】
次いで、この開口部２１８に対して、インクジェット法により液滴１１０ａを吐出して、反射率調整層１１０（図１〜図３参照）の前駆体１１０ｂを形成した後（図１０参照）、この前駆体１１０ｂを硬化させることにより、出射面１０８の上に反射率調整層１１０を形成する。ここで、前駆体１１０ｂは、エネルギー線を付与することによって硬化する材料、例えば熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂からなる。
【００７１】
インクジェットの吐出方法としては、例えば、（ｉ）熱により液体（ここではレンズ材）中の気泡の大きさを変化させることで圧力を生じ、液体を吐出する方法、（ii）圧電素子により生じた圧力によって液体を吐出させる方法とがある。圧力の制御性の観点からは、前記（ii）の方法が望ましい。
【００７２】
インクジェットヘッド１２０のノズル１１２の位置と、液滴１１０ａの吐出位置とのアライメントは、一般的な半導体集積回路の製造工程における露光工程や検査工程で用いられる公知の画像認識技術を用いて行なわれる。例えば、図９に示すように、インクジェットヘッド１２０のノズル１１２の位置と、面発光レーザ１００の開口部１１８とのアライメントを画像認識により行なう。アライメント後、インクジェットヘッド１２０に印加する電圧を制御した後、液滴１１０ａを吐出する。これにより、出射面１０８の上に前駆体１１０ｂを形成する（図１０参照）。
【００７３】
この場合、ノズル１１２から吐出される液滴１１０ａの吐出角度にはある程度のばらつきがあるが、液滴１１０ａが着弾した位置が開口部１１８の内側であれば、レジスト層Ｒ２００で囲まれた領域に液滴１１０ａが濡れ広がり、自動的に位置の補正がなされる。
【００７４】
以上の工程を行なった後、図１０に示すように、エネルギー線（例えば紫外線）１１３を照射することにより、前駆体１１０ｂを硬化させる。これにより出射面１０８の上に、反射率調整層１１０を形成する（図１〜図３参照）。最適な紫外線の波長および照射量は、前駆体１１０ｂの材質に依存する。例えば、アクリル系紫外線硬化樹脂を用いて前駆体１１０ｂを形成した場合、波長３５０ｎｍ程度、強度１０ｍＷの紫外線を５分間照射することで硬化を行なう。その後、レジスト層Ｒ２００を除去する。
【００７５】
以上のプロセスにより、図１〜図３に示す面発光レーザ１００が得られる。
４．作用および効果
本実施の形態に係る面発光レーザ１００は、以下に示す作用および効果を有する。
【００７６】
（１）反射率調整層１１０と、第２ミラー１０４において反射率調整層１１０の下方領域とからなる領域の反射率が、それ以外の領域の反射率よりも小さくなっている。具体的には、レーザ光の波長をλとしたとき、第２ミラー１０４が、光学的膜厚がｍ１λ／２である層を含み、反射率調整層１１０の光学的膜厚が（２ｍ２−１）λ／４であることにより、第１領域１９１におけるレーザ光の反射率を、第２領域１９２におけるレーザ光の反射率よりも大きくなるように形成できる（図３参照）。これにより、第２領域１９２と比較して第１領域１９１におけるレーザ発振の閾値を低減することができるため、横モードの安定した光を得ることが可能となる。
【００７７】
特に、光学的膜厚がｍ１λ／２である層が、第２ミラー１０４の最上層を構成することにより、第１領域１９１における反射率を効果的に高めることができ、横モードの安定した光を確実に得ることが可能となる。
【００７８】
（２）第１電極１０７の少なくとも一部が共振器１３０の上面１３０ａに形成され、共振器１３０の上面１３０ａに開口部１１８を有し、この開口部１１８内に設けられた出射面１０８の上に反射率調整層１１０が形成されている。すなわち、第１電極１０７と反射率調整層１１０とが異なる層にて形成されていることにより、第１電極１０７および反射率調整層１１０をそれぞれ、独立した形状および大きさに形成することができ、素子設計の自由度を高めることができる。
【００７９】
（３）反射率調整層１１０が熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂からなる。また、この反射率調整層１１０は、インクジェット法にて形成することができる。
インクジェット法を用いて反射率調整層１１０を形成することにより、ＣＶＤ法や蒸着、エッチング等を用いて反射率調整層１１０を形成する場合と比較して、素子に加わるダメージを少なくすることができるうえ、より簡易に反射率調整層１１０を形成することができる。また、インクジェット法を用いて反射率調整層１１０を形成する場合、液滴の量を調整することによって、反射率調整層１１０の膜厚を容易かつ厳密に制御することができる。
【００８０】
［第２の実施の形態］
１．面発光型半導体レーザの構造
図１１は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る面発光レーザ２００を模式的に示す断面図である。図１２は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る面発光レーザ２００を模式的に示す平面図である。図１１は、図１２のＡ−Ａ線における断面を示す図である。
【００８１】
本実施の形態に係る面発光レーザ２００は、反射率調整層２１０が第１電極１０７の開口部１１８全体に形成されている点以外は、第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００とほぼ同様の構造を有する。第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００と実質的に同じ機能を有する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
図１１には、面発光レーザ２００とともに、第２ミラー１０４の反射率の断面プロファイルが示されている。また、図１１における第２ミラー１０４近傍の拡大断面図を図１３に示す。図１３に示すように、反射率調整層２１０と、第２ミラー１０４において反射率調整層２１０の下方領域とからなる領域を第１領域２９１とし、第２ミラー１０４において第１領域２９１以外の領域を第２領域２９２とする。具体的には、図１３において、網掛けで示した領域が第１領域２９１であり、斜線で示した領域が第２領域２９２である。
【００８３】
この面発光レーザ２００においても、第１の実施の形態の面発光レーザ１００と同様に、第１領域２９１におけるレーザ光の反射率を、第２領域２９２におけるレーザ光の反射率よりも大きくなるように形成されている。これにより、第２領域２９２と比較して第１領域２９１においては、より効率良くレーザ発振が生じるため、シングルモードの光を効率良く得ることができる。
【００８４】
例えば、反射率調整層２１０は、第１電極１０７との接触面近傍を除く部分の光学的膜厚ｄｒ（図１３参照）を、第１の実施の形態の反射率調整層１１０と同様に、（２ｍ２−１）λ／４（ｍ２は自然数）に形成することができる。また、この反射率調整層２１０は、第１の実施の形態の反射率調整層１１０と同様の材質からなる。
【００８５】
さらに、図１１および図１３に示すように、反射率調整層２１０は膜厚が一定ではなく、第１電極１０７との接触面近傍でその膜厚が大きくなるように形成することができる。これにより、第１電極１０７との接触面近傍では、該接触面に近づくにつれて、第１領域２９１の反射率が低下していく（図１３参照）。
２．面発光型半導体レーザの製造プロセス
第２の実施の形態に係る面発光レーザ２００は、途中の工程（電極１０７，１０９を形成する工程）まで、第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００の製造工程を用いて形成することができる。このため、電極形成工程までの説明は省略する。
【００８６】
前記電極形成後、第１の実施の形態においては、反射率調整層１１０を形成する工程において、開口部１１８にレジスト層Ｒ２００を形成して、レジスト層Ｒ２００に形成された開口部２１８に液滴１１０ａを吐出したのに対し（図９参照）、本実施の形態においては、反射率調整層２１０を形成する工程において、レジスト層Ｒ２００を形成せずに、開口部１１８（図９参照）内に直接液滴１１０ａを吐出して、反射率調整層の前駆体（図示せず）を形成する。これ以降の工程（硬化工程）は、第１の実施の形態と同様である。これにより、反射率調整層２１０（図１１〜図１３参照）を形成する。
【００８７】
なお、開口部１１８に液滴１１０ａを吐出する前に、必要に応じて、出射面１０８および開口部１１８の側面に対して、液滴１１０ａとの濡れ性を高めるための処理を行なうことができる。
３．面発光型半導体レーザの動作および作用効果
本実施の形態の面発光レーザ２００の動作は、第１の実施の形態の面発光レーザ１００と基本的に同様であるため、説明は省略する。
【００８８】
また、本実施の形態に係る面発光レーザ２００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。
【００８９】
さらに、本実施の形態に係る面発光レーザ２００では、開口部１１８に直接液滴１１０ａを吐出する工程を経て、反射率調整層２１０が形成される。このため、レジスト層Ｒ２００を用いることなく、反射率調整層２１０を形成することができる。これにより、簡易な方法にて、反射率の高い領域が必然的に限定され、安定した横モードの制御が可能な面発光レーザを得ることができる。
【００９０】
［第３の実施の形態］
１．面発光型半導体レーザの構造
図１４は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る面発光レーザ３００を模式的に示す断面図である。図１５は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る面発光レーザ３００を模式的に示す平面図である。図１４は、図１５のＡ−Ａ線における断面を示す図である。
【００９１】
本実施の形態に係る面発光レーザ３００は、第２電極１１９が第１電極１０７とともに、基板１０１の表面１０１ａの上方に形成されている点以外は、第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００とほぼ同様の構造を有する。第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００と実質的に同じ機能を有する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９２】
この面発光レーザ３００では、基板１０１の表面１０１ａの上方に、第１電極１０７および第２電極１１９の２つのパッドが形成されている。開口部１１１は、図１４に示すように、少なくとも第１ミラー１０２まで到達するように形成されている。
２．面発光型半導体レーザの製造プロセス
本実施の形態に係る面発光レーザ３００は、途中の工程まで、第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００の製造工程を用いて形成される。すなわち、前述した第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００の製造工程において、共振器１４０の上に絶縁層１０６を形成した後（図７参照）、絶縁層１０６に開口部１１１（図１４参照）を形成する。開口部１１１の形成方法としては、ウエットエッチング法やドライエッチング法等が例示できる。必要に応じて、開口部１１１の底面に相当する第１ミラー１０２の露出面をエッチングしてもよい。
【００９３】
次いで、第１の実施の形態と同様に第１電極１０７を形成する。さらに、開口部１１１の底面から絶縁層１０６の上面にかけて第２電極１１９を形成する。第２電極１１９は、第１の実施の形態の面発光レーザ１００の第２電極１０９を形成するための材料と同様の材料を用いることができる。また、本実施の形態において、第２電極１１９を形成する場合、例えばリフトオフ法を用いて、開口部１１１の底面に相当する第１ミラー１０２の露出面から絶縁層１０６の上面に至るまでをカバーするようにパターニングを行なう。以降の工程（反射率調整層１１０を形成する工程）は、第１の実施の形態と同様である。以上の工程により、面発光レーザ３００を形成することができる。
３．面発光型半導体レーザの動作および作用効果
本実施の形態の面発光レーザ３００の動作は、第１の実施の形態の面発光レーザ１００と基本的に同様であるため、説明は省略する。
【００９４】
さらに、本実施の形態に係る面発光レーザ３００では、第１電極１０７と第２電極１１９とがいずれも、基板１０１の表面１０１ａの上方に形成されている。これにより、例えば、第１電極１０７および第２電極１１９の上にバンプを介して駆動素子等に実装することができる。これにより、ワイヤ等を介さずに素子を駆動させることができ、いわゆるフェイスダウン構造の実装を達成することができる。また、第１電極１０７および第２電極１１９は、同一面上に形成されている。このように、同一面上に複数のパッドが形成されていることにより、安定した実装が可能になる。
【００９５】
［第４の実施の形態］
図１６は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光モジュールを模式的に説明する図である。本実施の形態に係る光モジュールは、構造体１０００（図１６参照）を含む。この構造体１０００は、第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００（図１参照）、プラットフォーム１１２０、第１の光導波路１１３０およびアクチュエータ１１５０を有する。また、この構造体１０００は、第２の光導波路１３０２を有する。第２の光導波路１３０２は、基板１３０８の一部をなす。第２の光導波路１３０２には、接続用光導波路１３０４を光学的に接続してもよい。接続用光導波路１３０４は、光ファイバであってもよい。また、プラットフォーム１１２０は、樹脂１３０６によって基板１３０８に固定されている。
【００９６】
本実施の形態の光モジュールでは、面発光レーザ１００（出射面１０８・図１参照）から光が出射した後、第１および第２の光導波路１１３０，１３０２（および接続用光導波路１３０４）を通して、受光素子（図示せず）にこの光が受光される。
【００９７】
［第５の実施の形態］
図１７は、本発明を適用した第５の実施の形態に係る光伝達装置を説明する図である。本実施の形態では、第１の光導波路１１３０と受光素子２２０との間に、複数の第３の光導波路１２３０，１３１０，１３１２を有する。また、本実施の形態に係る光伝達装置は、複数（２つ）の基板１３１４，１３１６を有する。
【００９８】
本実施の形態では、面発光レーザ１００側の構成（面発光レーザ１００、プラットフォーム１１２０、第１の光導波路１１３０、第２の光導波路１３１８、アクチュエータ１１５０を含む。）と、受光素子２２０側の構成（受光素子２２０、プラットフォーム１２２０、第３の光導波路１２３０，１３１０を含む。）との間に、第３の光導波路１３１２が配置されている。第３の光導波路１３１２として、光ファイバなどを使用して、複数の電子機器間の光伝達を行なうことができる。
【００９９】
例えば、図１８において、光伝達装置１１００は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器１１０２を相互に接続するものである。電子機器１１０２は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置１１００は、光ファイバ等の第３の光導波路１３１２を含むケーブル１１０４を有する。光伝達装置１１００は、ケーブル１１０４の両端にプラグ１１０６が設けられたものであってもよい。それぞれのプラグ１１０６内に、面発光レーザ１００，受光素子２２０側の構成が設けられる。いずれかの電子機器１１０２から出力された電気信号は、発光素子によって光信号に変換され、光信号はケーブル１１０４を伝わり、受光素子によって電気信号に変換される。電気信号は、他の電子機器１１０２に入力される。こうして、本実施の形態に係る光伝達装置１１００によれば、光信号によって、電子機器１１０２の情報伝達を行なうことができる。
【０１００】
図１９は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置１１１０は、電子機器１１１２間を接続する。電子機器１１１２として、液晶表示モニター又はディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Point of Sale Scanning）用）、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
【０１０１】
なお、図１８および図１９に示す光伝達装置において、面発光レーザ１００のかわりに、面発光レーザ２００（図１１〜図１３参照），３００（図１４および図１５参照）を用いた場合でも、同様の作用および効果を奏することができる。
【０１０２】
［第６の実施の形態］
図２０は、本発明を適用した第６の実施の形態に係る光伝達装置を説明する図である。本実施の形態では、光伝達装置がＩＣチップ間光インターコネクション装置２０００である場合を例にとり説明する。
１．光伝達装置の構造
本実施の形態の光インターコネクション装置２０００は、複数のＩＣチップが積層されて形成されている。本実施の形態の光インターコネクション装置２０００では、図２０に示すように、ＩＣチップが２つ積層されている例を示したが、積層されるＩＣチップの数はこれに限定されるわけではない。
【０１０３】
この光インターコネクション装置２０００は、積層されたＩＣチップ５０１，５０２間でレーザ光５２１，５２２が伝送され、データのやり取りが行われる。ＩＣチップ５０１，５０２はそれぞれ、基板（例えばシリコン基板）５１１，５１２と、この基板５１１，５１２にそれぞれ形成されたＩＣ領域５３１，５３２とを含む。ＩＣチップ５０１，５０２としては、ＣＰＵやメモリ、ＡＳＩＣなどの各種のＩＣが例示できる。
【０１０４】
ＩＣチップ５０１においては、基板５１１上に、第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００および光検出器５４１が設置されている。同様に、ＩＣチップ５０２においては、基板５１２上に、第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００および光検出器５４２が設置されている。なお、本実施の形態においては、第１の実施の形態に係る面発光レーザ１００を基板５１１，５１２にそれぞれ設置した場合について示したが、面発光レーザ１００の一方および両方について、第２および第３の面発光レーザ２００，３００をかわりに設置することもできる。
２．光伝達装置の動作
次に、この光インターコネクション装置２０００の動作について、図２０を参照して説明する。
【０１０５】
この光インターコネクション装置２０００において、ＩＣチップ５０１のＩＣ領域５３１で電気的に処理された信号は、面発光レーザ１００の共振器１４０（図１参照；図２０では図示せず）でレーザ光パルス信号に変換された後、ＩＣチップ５０２の光検出器５４２へと送られる。光検出器５４２は、受信したレーザ光パルスを電気信号へと変換してＩＣ領域５３２へ送る。
【０１０６】
一方、ＩＣチップ５０２に形成された面発光レーザ１００から光検出器５４１へとレーザ光を送る場合も同様に動作する。すなわち、この光インターコネクション装置２０００において、ＩＣチップ５０２のＩＣ領域５３２で電気的に処理された信号は、面発光レーザ１００の共振器１４０でレーザ光パルス信号に変換された後、ＩＣチップ５０１の光検出器５４１へと送られる。光検出器５４１は、受信したレーザ光パルスを電気信号へと変換してＩＣ領域５３１へ送る。こうしてＩＣチップ５０１、５０２はレーザ光を介してデータのやり取りを行なう。
【０１０７】
なお、基板５１１，５１２がシリコン基板からなる場合、面発光レーザ１００の共振器の発振波長を１．１μｍ以上にすることにより、面発光レーザから出射する光が基板（シリコン基板）５１１，５１２を通過することができる。
【０１０８】
ところで、処理速度の高速化および高周波化に伴い、電気的接続によるＩＣチップ間の信号伝送においては一般に、次のような課題が生じるようになる。
・配線間の信号伝達タイミングのズレ（スキュー）が発生する
・高周波電気信号の伝送における消費電力が増大する
・配線レイアウトの設計が困難になる
・インピーダンスのマッチングが必要となる
・アースノイズ遮断対策が必要となる
これに対して、本実施の形態の光インターコネクション装置２０００のように、ＩＣチップ間の信号伝送を光信号で行なうことにより、上記課題を解決することができる。
【０１０９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【０１１０】
例えば、上記実施の形態では、柱状部を一つ有する面発光型半導体レーザについて説明したが、基板面内で柱状部が複数個設けられていても本発明の形態は損なわれない。また、複数の面発光型半導体レーザがアレイ化されている場合でも、同様の作用および効果を有する。
【０１１１】
また、例えば、上記実施の形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ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、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＡｓＳｂ系の半導体材料を用いることも可能である。
【０１１２】
さらに、上記実施形態では、化合物半導体基板としてＧａＡｓ基板を用いた場合を示したが、他の基板、例えば、ＧａＮ基板、ＡｌＮ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＰ基板、ＺｎＳｅ基板、ＺｎＳ基板、ＣｄＴｅ基板、ＺｎＴｅ基板、ＣｄＳ基板等の化合物半導体基板を用いることもできる。
【０１１３】
［実験例］
本実施の形態の面発光レーザ１００について、第２ミラー１０４の反射率についてシミュレーションを行なった。図２１は、この測定によって得られた第２ミラー１０４内の第１および第２領域１９１，１９２の反射率を示している。また、この測定において、面発光レーザ１００を構成する各層は、上記実施の形態で示した構造および組成を有するものとし、この面発光レーザ１００の発振波長は８５０ｎｍとした。なお、この測定において、上記の例にて示した反射率は、電流狭窄層１０５の反射率を考慮していない。
【０１１４】
まず、第２ミラー１０４が、光学的膜厚がλ／４である２５ペアのｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とが交互に積層され、最上層の光学的膜厚のみをλ／２に形成した場合、発振波長の８５０ｎｍの光について第２ミラー１０４の反射率は、９９．０４％であった。この場合において、前記光学的膜厚がλ／２である最上層に加えて、出射面１０８の上に、光学的膜厚がλ／４である反射率調整層１１０を形成した場合、第２ミラー１０４のうち第１領域１９１（図３参照）の反射率は９９．５７％となり、第２領域１９２（図３参照）の反射率は、反射率調整層１１０が形成されていない場合と同様に、９９．０４％であった。なお、図２１は、第１領域１９１および第２領域１９２それぞれにおける各波長の光の反射率を示している。図２１においては、第１領域１９１における反射率が実線で、第２領域１９２における反射率が破線で示されている。
【０１１５】
本実験例によれば、第２ミラー１０４の最上層の光学的膜厚がλ／２であり、出射面１０８の上に、光学的膜厚がλ／４である反射率調整層１１０が形成されていることにより、第１領域１９１におけるレーザ光の反射率を、第２領域１９２におけるレーザ光の反射率よりも大きくなるように形成することができた（図２１参照）。これにより、第２領域１９２と比較して第１領域１９１におけるレーザ発振の閾値を低減することができるため、横モードの安定した光を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを模式的に示す断面図である。
【図２】  本発明を適用した第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを模式的に示す平面図である。
【図３】  図１に示す第２ミラーを模式的に示す拡大断面図である。
【図４】  図１〜図３に示す面発光型半導体レーザの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】  図１〜図３に示す面発光型半導体レーザの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】  図１〜図３に示す面発光型半導体レーザの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】  図１〜図３に示す面発光型半導体レーザの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】  図１〜図３に示す面発光型半導体レーザの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】  図１〜図３に示す面発光型半導体レーザの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１０】  図１〜図３に示す面発光型半導体レーザの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】  本発明を適用した第２の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを模式的に示す断面図である。
【図１２】  本発明を適用した第２の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを模式的に示す平面図である。
【図１３】  図１１に示す第２ミラーを模式的に示す拡大断面図である。
【図１４】  本発明を適用した第３の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを模式的に示す断面図である。
【図１５】  本発明を適用した第３の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを模式的に示す平面図である。
【図１６】  本発明を適用した第４の実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図である。
【図１７】  本発明を適用した第５の実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。
【図１８】  本発明を適用した第５の実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を示す図である。
【図１９】  本発明を適用した第５の実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を示す図である。
【図２０】  本発明を適用した第６の実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。
【図２１】  本実験例において、第２ミラー１０４を構成する第１および第２領域１９１，１９２反射率を示す図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００  面発光型半導体レーザ、  １０１  化合物半導体基板、  １０１ａ  半導体基板の表面、  １０１ｂ  半導体基板の裏面、  １０２第１ミラー、  １０３  活性層、  １０４  第２ミラー、  １０５  酸化狭窄層、  １０６  絶縁層、  １０７  第１電極、  １０８  出射面、  １０９，１１９  第２電極、  １１０，２１０  反射率調整層、  １１０ａ  液滴、  １１０ｂ  前駆体、  １１２  ノズル、  １１３  エネルギー線、  １１８  開口部、  １２０  インクジェットヘッド、  １３０  柱状部、  １３０ａ  柱状部の上面、  １４０  共振器、  １５０  半導体多層膜、  １９１，２９１  第１領域、  １９２，２９２  第２領域、  ２１８  開口部、  ２２０  受光素子、  １０００  構造体、  １１００，１１１０  光伝達装置、  １１１０，１１１２電子機器、  １１０４  ケーブル、  １１０６  プラグ、  １１１４  駆動用ＩＣ、  １１２０，１２２０  プラットフォーム、  １１３０  第１の光導波路、  １１５０  アクチュエータ、  １１５２  クッション、  １１５４  エネルギー供給源、  １２３０，１３１０，１３１２  第３の光導波路、  １３０２，１３１８  第２の光導波路、  １３０４  接続用光導波路、  １３０６  樹脂、１３０８  基板、  １３１４，１３１６  基板、  ２０００  光インターコネクション装置、  Ｒ１００，Ｒ２００  レジスト層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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