(57)【要約】【課題】素子抵抗を上げることなく静電容量を低減して、時定数ＣＲを改善し、高速な応答を実現できるＶＣＳＥＬ(垂直共振器型面発光半導体レーザ)を提供する。【解決手段】この垂直共振器型面発光半導体レーザによれば、選択酸化層７は、酸化した環状の部分７Ｃの一部分７Ｂが除去されている。この除去された部分７Ｂは、空気に置き換わって、上記酸化した部分７Ｃよりも誘電率が低くなる。したがって、上記酸化した部分７Ｂを除去した選択酸化層７を備えたことで、酸化した部分７Ｂを除去していない選択酸化層に比べて、静電容量を低減でき、時定数ＣＲを低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、少なくとも、第１の分布ブラッグ半導体反射層と、活性層と、第２の分布ブラッグ半導体反射層と、電流狭窄層とが順次積層されており、
上記電流狭窄層は、選択酸化層で構成され、
上記選択酸化層は、
上記選択的に酸化させた部分の一部または上記選択的に酸化させた部分の全てが除去されていることを特徴とする垂直共振器型面発光半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１に記載の垂直共振器型面発光半導体レーザにおいて、
上記第１の分布ブラッグ半導体反射層および上記第２の分布ブラッグ半導体反射層の少なくとも一方は、
上記選択酸化層を選択的に酸化させたときに酸化された部分の一部または上記酸化された部分の全てが除去されていることを特徴とする垂直共振器型面発光半導体レーザ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の垂直共振器型面発光半導体レーザにおいて、
上記選択酸化層は、
ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ(０．９≦ｘ≦１)を含んでいることを特徴とする垂直共振器型面発光半導体レーザ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光半導体レーザにおいて、
上記第１の分布ブラッグ半導体反射層および上記第２の分布ブラッグ半導体反射層の少なくとも一方は、
ＡｌＧａＡｓを含んでいることを特徴とする垂直共振器型面発光半導体レーザ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光半導体レーザにおいて、
上記活性層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓのうちのいずれか１つを含んでいることを特徴とする垂直共振器型面発光半導体レーザ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光半導体レーザにおいて、
上記第１の分布ブラッグ半導体反射層または上記第２の分布ブラッグ半導体反射層の一方が、ｎ型にドーピングされていて電流経路を構成し、
上記第１の分布ブラッグ半導体反射層または上記第２の分布ブラッグ半導体反射層の他方が、ノンドープもしくはｐ型にドーピングされていて電流経路を構成していないことを特徴とする垂直共振器型面発光半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信や光インターコネクション、光情報処理用の光源として用いられる垂直共振器型面発光半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信や光インターコネクション等において、高速な応答が可能な垂直共振器型面発光半導体レーザ(Ｖertical Ｃavity Ｓurface Ｅｍitting Ｌaser, 以下、ＶＣＳＥＬと言う)の需要が高まっている。
【０００３】
このＶＣＳＥＬの応答速度を制限する一つの要因に時定数が挙げられる。素子抵抗Ｒと静電容量Ｃとを掛け合わせたものが時定数ＣＲと定義される。ＶＣＳＥＬの高速な応答を実現するためには、時定数ＣＲを小さくすることが必要となる。
【０００４】
ＶＣＳＥＬの静電容量は、電極パッドに起因するものと、メサ内部の選択酸化層による電流狭窄層となる絶縁層に起因するものが挙げられる。
【０００５】
このうち、電極パッドに起因する静電容量は、特許文献１(特開２００６−０８６４９８号公報)に開示されているように、厚膜の低誘電率材料をパッド電極の下に配置することで大幅に低減できる。低誘電率材料としては、ポリイミド樹脂、ビスベンゾシクロブテン樹脂などがあげられる。
【０００６】
一方、メサ内部の電流狭窄層に起因する静電容量を低減させる方法は、特許文献２(特許第３１１６０８８号公報)に開示されている。この特許文献２では、酸化速度の異なる複数の酸化層を導入することで、絶縁層の膜厚を実質的に増加させ、静電容量を低減することが開示されている。
【０００７】
また、素子抵抗に関して、もっとも影響が大きいのは、ｐ型の多層膜反射層(Ｄistributed Ｂragg Ｒeflector：分布ブラッグ型反射鏡、以下、ＤＢＲという)である。
【０００８】
ｐ型のＤＢＲは、ｎ型のＤＢＲと比較して、電気抵抗が高く、抵抗を低減するために、バンドギャップの不連続性を低減するための構造、ドーピング材料の選定、ドーピングプロファイルの精密な制御等の対策が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−０８６４９８号公報
【特許文献２】特許第３１１６０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記特許文献２に開示された方法では、静電容量は低減できるが、電流経路の面積が減少することで素子抵抗が上昇してしまう。すなわち応答速度に依存する時定数ＣＲを改善することはできない。
【００１１】
また、ｐ型ＤＢＲの低抵抗化のための上述したような対策は、制御が難しく、量産性、歩留りという観点から十分な対策とはいえない。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、素子抵抗を上げることなく静電容量を低減して、時定数ＣＲを改善し、高速な応答を実現できるＶＣＳＥＬ(垂直共振器型面発光半導体レーザ)を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、この発明の垂直共振器型面発光半導体レーザは、
半導体基板上に、少なくとも、第１の分布ブラッグ半導体反射層と、活性層と、第２の分布ブラッグ半導体反射層と、電流狭窄層とが順次積層されており、
上記電流狭窄層は、選択的に酸化させた選択酸化層で構成され、
上記選択酸化層は、
上記選択的に酸化させた部分の一部または上記選択的に酸化させた部分の全てが除去されていることを特徴としている。
【００１４】
この発明の垂直共振器型面発光半導体レーザによれば、上記選択酸化層は、酸化した部分の一部または上記酸化した部分の全てが除去されている。この除去された部分は、空気に置き換わって、上記酸化した部分よりも誘電率が低くなる。したがって、上記酸化した部分を除去した選択酸化層によれば、酸化した部分を除去していない選択酸化層に比べて、静電容量を低減できる。また、素子抵抗は、上記選択酸化層の酸化した部分を除去したことによっては変化しない。
【００１５】
したがって、この発明によれば、時定数ＣＲを低減でき、高速な応答に有利になる。
【００１６】
また、一実施形態の垂直共振器型面発光半導体レーザでは、上記第１の分布ブラッグ半導体反射層および上記第２の分布ブラッグ半導体反射層の少なくとも一方は、
上記選択酸化層を選択的に酸化させたときに酸化された部分の一部または上記酸化された部分の全てが除去されている。
【００１７】
この実施形態によれば、上記第１,第２の分布ブラッグ半導体反射層の上記酸化された部分を除去したことで、上記第１,第２の分布ブラッグ半導体反射層に生じる応力を低減でき、信頼性の向上を図れる。
【００１８】
また、一実施形態の垂直共振器型面発光半導体レーザでは、上記選択酸化層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ(０．９≦ｘ≦１)を含んでいる。
【００１９】
この実施形態によれば、上記選択酸化層は、湿式熱処理により容易に選択的に酸化することができ、電流狭窄層として機能させることができる。
【００２０】
また、一実施形態の垂直共振器型面発光半導体レーザでは、上記第１の分布ブラッグ半導体反射層および上記第２の分布ブラッグ半導体反射層の少なくとも一方は、ＡｌＧａＡｓを含んでいる。
【００２１】
この実施形態によれば、ＡｌＧａＡｓはＧａＡｓと格子整合するので、多層膜を容易に形成でき、分布ブラッグ半導体反射層を形成することができる。
【００２２】
また、一実施形態の垂直共振器型面発光半導体レーザでは、上記活性層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓのうちのいずれか１つを含んでいる。
【００２３】
この実施形態によれば、８５０ｎｍから１３００ｎｍ帯まで任意の波長で発振する垂直共振器型面発光半導体レーザが実現可能となる。
【００２４】
また、一実施形態の垂直共振器型面発光半導体レーザでは、上記第１の分布ブラッグ半導体反射層または上記第２の分布ブラッグ半導体反射層の一方が、ｎ型にドーピングされていて電流経路を構成し、
上記第１の分布ブラッグ半導体反射層または上記第２の分布ブラッグ半導体反射層の他方が、ノンドープもしくはｐ型にドーピングされていて電流経路を構成していない。
【００２５】
この実施形態によれば、ノンドープもしくはｐ型にドーピングされている分布ブラッグ半導体反射層が電流経路を構成する場合に比べて、素子の電気抵抗を低減でき、時定数ＣＲをさらに低減できる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明の垂直共振器型面発光半導体レーザによれば、選択酸化層は、酸化した部分の一部または上記酸化した部分の全てが除去されている。この除去された部分は、空気に置き換わって、上記酸化した部分よりも誘電率が低くなる。したがって、この発明によれば、時定数ＣＲを低減でき、高速な応答に有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明のＶＣＳＥＬ(垂直共振器型面発光半導体レーザ)の第１実施形態の断面図である。
【図２】この発明のＶＣＳＥＬの第２実施形態の断面図である。
【図３】上記第１実施形態の比較例の断面図である。
【図４】上記第２実施形態の比較例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２９】
(第１の実施の形態)
図１は、この発明の第１実施形態のＶＣＳＥＬの断面図である。
【００３０】
この第１実施形態は、ＧａＡｓ基板１上に、ノンドープＤＢＲ(分布ブラッグ半導体反射層)２と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３と、ｐ型ＧａＡｓスペーサ層４と、ノンドープＧａＩｎＡｓを含む多重量子井戸活性層５と、ｎ型ＧａＡｓスペーサ層６と、ｎ型ＡｌＡｓ選択酸化層７と、ｎ型ＤＢＲ(分布ブラッグ半導体反射層)８と、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層９とが順次積層されている。
【００３１】
この実施形態では、上記ｎ型ＧａＡｓコンタクト層９から、ｐ型コンタクト層３が露出するまでエッチング処理等がなされている。これにより、柱状に、いわゆるメサが形成されている。さらに、上記ｎ型ＧａＡｓコンタクト層９上に環状にｎ側コンタクト電極１２が形成されている。
【００３２】
一方、エッチング処理等によって露出されたｐ型ＧａＡｓコンタクト層３上にｐ側コンタクト電極１０が形成されている。
【００３３】
また、上記メサの周囲はポリイミド樹脂層１４で埋め込まれており、上記ポリイミド樹脂層１４の上に、ｐ側パッド電極１１およびｎ側パッド電極１３が形成されている。
【００３４】
上記多重量子井戸活性層５は、井戸層がＧａＩｎＡｓであり、このＧａＩｎＡｓの組成により、０．９〜１．１μｍの発振波長を選択できる。この実施形態では、上記井戸層とするＧａＩｎ０．２Ａｓの層厚を７ｎｍとした。また、上記多重量子井戸活性層５を構成する障壁層は、層厚４ｎｍのＧａＡｓ層とし、発振波長を１０６０ｎｍとした。
【００３５】
また、上記ノンドープＤＢＲ２は、ノンドープＡｌＡｓ層２ＡとノンドープＧａＡｓ層２Ｂとを交互に多層積層したもので、各層２Ａ,２Ｂの厚さは、発振波長をλとし、各層２Ａ,２Ｂの屈折率をｎとしたときに、λ／(４ｎ)とした。ここでは、上記ノンドープＤＢＲ２を、ノンドープＡｌＡｓ層２ＡとノンドープＧａＡｓ層２Ｂとを交互に３５．５ペア積層して形成している。
【００３６】
また、上記ｎ型ＤＢＲ８は、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層８Ａとｎ型ＧａＡｓ層８Ｂを交互に多層積層したもので、各層８Ａ,８Ｂの厚さは、発振波長をλとし、各層８Ａ,８Ｂの屈折率をｎとしたときに、λ／(４ｎ)とした。ここでは、一例として、上記ｎ型ＤＢＲ８を、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層８Ａとｎ型ＧａＡｓ層８Ｂを交互に２５ペア積層して形成している。
【００３７】
また、上記選択酸化層７は、湿式熱処理により、メサ側面から中央に向かって予め定められた環状の領域７Ｃが選択的に酸化され、この選択的に酸化された環状の領域７Ｃのうちの上記メサ側面から中央に向かって予め定められた部分７Ｂが、例えばエッチングにより除去されている。これにより、上記選択的に酸化された環状の領域７Ｃのうちの中央側の環状領域７Ａが酸化された部分７Ａとして残されている。
【００３８】
また、上記選択酸化層７を選択的に酸化したとき、同時に、上記ｎ型ＤＢＲ８のｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ８Ａが、上記選択酸化層７よりも浅く、若干酸化され、さらに、上記選択酸化層７のエッチング時に、上記ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ８Ａの酸化された部分８Ｅが除去される。
【００３９】
ここで、この実施形態のＶＣＳＥＬにおける静電容量について説明する。パッド電極１１,１３に起因する静電容量は、厚膜のポリイミド樹脂層１４により、無視できるほど小さくなっている。したがって、主に、酸化層である絶縁層つまり選択酸化層７の酸化された部分７Ａに起因する静電容量に関して述べる。
【００４０】
絶縁層の静電容量Ｃは、平行平板コンデンサーと考えられ、次式(１)で与えられる。
Ｃ＝ε０εｓ(Ｓ／Ｌ)                … (１)
【００４１】
ここで、ε０は真空の誘電率、εｓは酸化層の誘電率、Ｓは酸化層の面積、Ｌは酸化層の厚さを表す。
【００４２】
上記選択酸化層７の酸化された部分７Ａは、ＡｌＡｓの酸化層である絶縁層であり、誘電率がほぼＡｌ２Ｏ３の誘電率に等しく、比誘電率は１０である。
【００４３】
この実施形態のように、選択酸化層７の選択的に酸化された環状の領域７Ｃのうちの予め定められた部分７Ｂを除去した場合には、酸化層である絶縁層の面積が低下し、除去された部分７Ｂは酸化層に比べて誘電率が低い空気で置き換わる。そして、一実施例として、上記柱状のメサの直径を３０μｍとし、選択酸化層７のうちの酸化されていない、いわゆるアパーチャー７Ｄの直径を１０μｍとし、酸化層(酸化された部分７Ｃ)の厚さを３０ｎｍとした場合、上記選択酸化層７の残された酸化された部分７Ａに起因する容量は、０．８１ｐＦであった。
【００４４】
これに対して、図３に示す第１比較例では、上記選択酸化層７とｎ型ＤＢＲ８に替えて、選択酸化層１０７とｎ型ＤＢＲ１０８を備えた。この選択酸化層１０７とｎ型ＤＢＲ１０８の他は、上記第１実施形態と同様の構成であるので、同様の符号を付している。この第１比較例の選択酸化層１０７は、選択的に酸化された環状の部分１０７Ｃにおいて除去された部分がない点だけが上記選択酸化層７と異なる。また、この比較例のｎ型ＤＢＲ１０８は、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ１０８Ａの酸化された部分１０８Ｅが除去されていない点だけが上記ｎ型ＤＢＲ８と異なる。この比較例においても、上記柱状のメサの直径を３０μｍとし、選択酸化層１０７のうちの酸化されていないアパーチャー１０７Ｄの直径を１０μｍとし、酸化層(酸化された部分１０７Ｃ)の厚さを３０ｎｍとした場合において、上記選択酸化層１０７の酸化層(絶縁層)に起因する容量は、１．８５ｐＦとなる。
【００４５】
すなわち、この第１実施形態の選択酸化層７を備えた構造によれば、静電容量を、酸化層が除去されていない上記第１比較例の選択酸化層１０７による構造の静電容量の約４４％に低減することができた。つまり、静電容量を約５６％低減することができた。
【００４６】
そして、上記選択酸化層７の上記部分７Ｂを除去したことによる素子抵抗の変化はないので、時定数ＣＲを低減でき、ＶＣＳＥＬの高速な応答に有利になる。
【００４７】
また、上記選択酸化層７の酸化された部分７Ｃは、ｎ型ＤＢＲ８を形成する結晶と格子整合しておらず、その応力は、ＶＣＳＥＬの信頼性に影響することが懸念されるが、上記選択酸化層７の酸化された部分７Ｃの部分７Ｂを除去することで、選択酸化層７による応力を低減することができ、信頼性の向上が見込まれる。さらに、上記選択酸化層７だけでなく、上記ｎ型ＤＢＲ８のメサ外周部の意図しない酸化層である部分８Ｅも同時に除去することにより、酸化層による応力を低減することができ、信頼性の向上が見込まれる。
【００４８】
さらに、この実施形態では、抵抗を低減することが難しいｐ型ＤＢＲは使用しない構造を採用していることで、さらに時定数ＣＲを低減でき、ＶＣＳＥＬの高速な応答に有利である。
【００４９】
また、この実施形態では、上記ノンドープのＤＢＲ２が電流経路を構成していないので、上記ノンドープのＤＢＲ２が電流経路を構成している場合に比べて、電気抵抗を低減でき、時定数ＣＲをさらに低減できる。
【００５０】
なお、上記第１実施形態において、上記選択酸化層７の選択的に酸化された環状の領域７Ｃを全て除去した場合には、上記選択酸化層７に起因する容量をさらに低減できる。例えば、上記一実施例において、選択酸化層７の酸化された部分７Ｃを全て除去した場合には、上記選択酸化層７に起因する容量を０.８１ｐＦから０．０７ｐＦへさらに低減でき、上記第１比較例による選択酸化層の容量１.８５ｐＦを約９６％削減でき、ＶＣＳＥＬの高速な応答にさらに有利になる。
【００５１】
(第２の実施の形態)
図２は、この発明の第２実施形態のＶＣＳＥＬの断面図である。
【００５２】
この第２実施形態は、ｎ型ＧａＡｓ基板上３１に、ｎ型のＤＢＲ(分布ブラッグ半導体反射層)３８と、ｎ型ＡｌＧａＡｓスペーサ層３６と、ノンドープＧａＡｓを含む多重量子井戸活性層３５と、ｐ型ＡｌＧａＡｓスペーサ層３４と、ｐ型ＡｌＡｓ選択酸化層３７と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３３と、ノンドープのＤＢＲ(分布ブラッグ半導体反射層)３２が順次積層されている。
【００５３】
この実施形態では、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３３が露出するまで上記ノンドープのＤＢＲ３２にエッチング処理等がなされて、上記ノンドープのＤＢＲ３２による第１のメサが形成されている。また、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３３から上記ＧａＡｓ基板３１までエッチング処理等がなされて、上記第１のメサ下に連なると共に上記第１のメサの直径よりも大きい直径を持つ第２のメサが形成されている。
【００５４】
上記ｐ型コンタクト層３３上にｐ側コンタクト電極４０が形成されている。また、上記エッチング処理等で露出させた上記ＧａＡｓ基板３１上にｎ側コンタクト電極４２が形成されている。
【００５５】
また、上記第２のメサの周囲はポリイミド樹脂層４４で埋め込まれており、このポリイミド樹脂層４４上にｐ側パッド電極４１とｎ側パッド電極４３が形成されている。
【００５６】
上記多重量子井戸活性層３５は、井戸層を厚さ８ｎｍのＧａＡｓ層とし、障壁層を層厚５ｎｍのＡｌ０．２ＧａＡｓ層とし、発振波長を８５０ｎｍとした。
【００５７】
また、上記ｎ型のＤＢＲ３８は、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層３８Ａとｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層３８Ｂを交互に多層積層したものである。各層３８Ａ,３８Ｂの厚さは、発振波長をλとし、各層の屈折率をｎとしたときに、λ／(４ｎ)とした。ここでは、上記ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層３８Ａとｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層３８Ｂを交互に４０．５ペア積層して上記ｎ型のＤＢＲ３８を形成している。
【００５８】
上記ノンドープのＤＢＲ３２は、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ３２ＢとノンドープＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層３２Ａを交互に多層積層したもので、各層３２Ａ,３２Ｂの厚さは、発振波長をλとし、各層の屈折率をｎとしたときに、λ／(４ｎ)であり、２８ペア積層している。
【００５９】
上記選択酸化層３７は、湿式熱処理により、メサ側面から中央に向かって予め定められた環状の領域３７Ｃが選択的に酸化され、この選択的に酸化された環状の領域３７Ｃのうちの上記メサ側面から中央に向かって予め定められた部分３７Ｂが、例えばエッチングにより除去されている。これにより、上記選択的に酸化された環状の領域３７Ｃのうちの中央側の環状領域３７Ａが酸化された部分３７Ａとして残されている。
【００６０】
また、上記選択酸化層３７を選択的に酸化したとき、同時に、上記ノンドープのＤＢＲ３２のノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ３２Ｂおよび上記ｎ型のＤＢＲ３８のｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ３８Ａが、上記選択酸化層３７よりも浅く、若干酸化される。
【００６１】
さらに、上記選択酸化層３７の酸化された領域３７Ｃの部分３７Ｂと、上記ｎ型ＤＢＲ３８の上記ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ３８Ａの酸化された部分３８Ｅと、上記ノンドープＤＢＲ３２の酸化された部分３２Ｅとは、例えば、バッファードフッ酸を用いたエッチングにより、除去されている。
【００６２】
この第２実施形態において、一例として、上記第１のメサの直径を２０μｍとし、上記第２のメサの直径を４０μｍとし、上記選択酸化層３７の酸化されていない、いわゆるアパーチャー３７Ｄの直径を１０μｍとし、酸化層(酸化された部分３７Ｃ)の厚さを３０ｎｍとした。そして、上記選択酸化層３７の酸化された部分３７Ｃのメサ外周から中央に向かって５μｍだけの寸法の部分３７Ｂをエッチング除去した場合には、酸化層である酸化された部分３７Ｃの面積が低下し、除去された部分３７Ｂは空気で置き換わる。この空気の誘電率は酸化層の誘電率よりも低い。これにより、上記一例では、上記選択酸化層３７の残された酸化された部分３７Ａに起因する容量は、１．８３ｐＦであった。
【００６３】
これに対して、図４に示す第２比較例では、上記選択酸化層３７とノンドープＤＢＲ３２とｎ型のＤＢＲ３８に替えて、選択酸化層１３７とノンドープＤＢＲ１３２とｎ型のＤＢＲ１３８を備えた。この選択酸化層１３７,ノンドープＤＢＲ１３２,ｎ型のＤＢＲ１３８の他は、上記第２実施形態と同様の構成であるので、同様の符号を付している。
【００６４】
この第２比較例の選択酸化層１３７は、選択的に酸化された環状の部分１３７Ｃにおいて除去された部分がない点だけが上記選択酸化層３７と異なる。また、この比較例のｎ型ＤＢＲ１３８は、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ１３８Ａの酸化された部分１３８Ｅが除去されていない点だけが上記ｎ型ＤＢＲ３８と異なる。また、この比較例のノンドープＤＢＲ１３２は、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ１３２Ｂの酸化された部分１３２Ｅが除去されていない点だけが上記ノンドープＤＢＲ３２と異なる。
【００６５】
この比較例においても、第１のメサの直径を２０μｍとし、上記第２のメサの直径を４０μｍとし、上記選択酸化層１３７の酸化されていない、いわゆるアパーチャー１３７Ｄの直径を１０μｍとし、酸化層(酸化された部分１３７Ｃ)の厚さを３０ｎｍとした。この場合において、上記選択酸化層１３７の酸化層(絶縁層)に起因する容量は、３.１３ｐＦであった。
【００６６】
すなわち、この第２実施形態の選択酸化層３７によれば、静電容量を、酸化層が除去されていない上記第２比較例の選択酸化層１３７の静電容量から約４２％低減できる。
【００６７】
そして、上記選択酸化層３７の上記部分３７Ｂを除去したことによる素子抵抗の変化はないので、時定数ＣＲを低減でき、ＶＣＳＥＬの高速な応答に有利になる。
【００６８】
また、上記選択酸化層３７の酸化された部分３７Ｃの部分３７Ｂを除去することで、選択酸化層３７による応力を低減することができ、信頼性の向上が見込まれる。さらに、意図しない酸化層である上記ｎ型ＤＢＲ３８のメサ外周部の部分３８Ｅおよび上記ノンドープＤＢＲ３２の酸化された部分３２Ｅを、上記選択酸化層３７の部分３７Ｂと同時に除去することにより、酸化層による応力を低減することができ、信頼性の向上が見込まれる。
【００６９】
また、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と同様に、抵抗を低減することが難しいｐ型ＤＢＲは使用しない構造を採用していることで、さらに時定数ＣＲを低減でき、ＶＣＳＥＬの高速な応答に有利である。
【００７０】
また、この第２実施形態では、上記ノンドープのＤＢＲ３２が電流経路を構成していないので、上記ノンドープのＤＢＲ３２が電流経路を構成している場合に比べて、電気抵抗を低減でき、時定数ＣＲをさらに低減できる。
【００７１】
なお、上記第２実施形態において、上記選択酸化層３７の選択的に酸化された環状の領域３７Ｃを全て除去した場合には、上記選択酸化層３７に起因する容量をさらに低減でき、さらなる高速な応答を図れる。
【００７２】
尚、上記第１,第２実施形態では、選択酸化層をＡｌＡｓとしたが、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ(０．９≦ｘ≦１)で作製してもよい。また、上記第１,第２実施形態では、活性層をＧａＩｎＡｓ,ＧａＡｓやＧａＡｓ,ＡｌＧａＡｓで構成したがＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓから選択される材料で構成してもよい。また、上記第１,第２実施形態では、電流経路を構成しないＤＢＲ２,３２をノンドープとしたが、電流経路を構成しないＤＢＲをｐ型としてもよい。
【００７３】
上述の如く、この発明の垂直共振器型面発光半導体レーザ(ＶＣＳＥＬ)は、素子抵抗を上げることなく静電容量を低減して、時定数ＣＲを改善し、高速な応答を実現できるので、光通信や光インターコネクション、光情報処理用に利用される光源に適している。
【符号の説明】
【００７４】
１  ＧａＡｓ基板
２  ノンドープＤＢＲ
２Ａ  ノンドープＡｌＡｓ層
２Ｂ  ノンドープＧａＡｓ層
３,３３  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
４  ｐ型ＧａＡｓスペーサ層
５,３５  多重量子井戸活性層
６  ｎ型ＧａＡｓスペーサ層
７  ｎ型ＡｌＡｓ選択酸化層
７Ａ,３７Ａ  酸化された部分(中央側の環状領域)
７Ｂ,３７Ｂ  酸化された部分のうち除去された部分
７Ｃ,３７Ｃ  選択的に酸化された環状の領域
７Ｄ,３７Ｄ  アパーチャー
８,３８  ｎ型ＤＢＲ
８Ａ,３８Ａ,３８Ｂ  ｎ型ＡｌＧａＡｓ層
８Ｂ  ｎ型ＧａＡｓ層
８Ｅ,３２Ｅ,３８Ｅ  酸化された部分のうち除去された部分
９  ｎ型ＧａＡｓコンタクト層
１０,４０  ｐ側コンタクト電極
１１  ｐ型パッド電極
１２,４２  ｎ型コンタクト電極
１３,４３  ｎ型パッド電極
１４,４４  ポリイミド樹脂層
３２  ノンドープのＤＢＲ
３２Ａ  ノンドープＡｌＧａＡｓ層
３２Ｂ  ノンドープＡｌＧａＡｓ層
３３  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
３４  ｐ型ＡｌＧａＡｓスペーサ層
３６  ｎ型ＡｌＧａＡｓスペーサ層
３７  ｐ型ＡｌＡｓ選択酸化層
【図１】
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【図２】
2014027160.tif 000004
【図３】
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【図４】
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