(57)【要約】【課題】高い耐湿性を示す面発光型半導体レーザを提供する。【解決手段】面発光半導体レーザは、分布ブラッグ反射器のための半導体積層及び活性層を含み基板の第１エリア上に設けられたポストと、ポストの上面上に設けられた第１開口を有し、ポストの側面、第１エリア及び第２エリア上に設けられた第１絶縁層と、第１絶縁層の第１開口を介してポストに接触を成す第１電極と、第２エリアにおいて第１絶縁層上に設けられた第１パッド電極を含み、第１絶縁層上を延在して第１パッド電極を第１電極に接続する第１導電体と、第１パッド電極上に位置する第１開口を有すると共に、第１絶縁層の第１絶縁層の第１開口を覆ってポストの前記上面上に設けられた第２絶縁層を備え、第２絶縁層の第１開口の縁は、第１パッド電極の上面上に位置し、第２エリアは第１エリアを囲む。【選択図】図１
2018157065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光半導体レーザであって、
第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する基板と、
分布ブラッグ反射器のための半導体積層及び活性層を含み、前記基板の前記第１エリア上に設けられたポストと、
前記ポストの上面上に設けられた第１開口を有し、前記ポストの側面、前記第１エリア及び前記第２エリア上に設けられた第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の前記第１開口を介して前記ポストに接触を成す第１電極と、
前記第２エリアにおいて前記第１絶縁層上に設けられた第１パッド電極を含み、前記第１絶縁層上を延在して前記第１電極に到達する第１導電体と、
前記第１パッド電極上に位置する第１開口を有すると共に、前記第１絶縁層の前記第１開口を覆って前記ポストの前記上面上に設けられた第２絶縁層と、
を備え、
前記第２絶縁層の前記第１開口の縁は、前記第１パッド電極の上面上に位置し、
前記第２エリアは前記第１エリアを囲む、面発光半導体レーザ。
【請求項２】
前記第２エリア上に設けられたテラスと、
前記テラスを前記ポストから隔置する溝と、
を更に備え、
前記第１パッド電極は、前記テラス上に位置する、請求項１に記載された面発光半導体レーザ。
【請求項３】
前記第１絶縁層は、前記ポストから離れて設けられた第２開口を有し、
前記面発光半導体レーザは、
前記基板の主面上に設けられ前記ポストを搭載する導電性半導体領域と、
前記第１絶縁層の前記第２開口を介して前記導電性半導体領域に接触を成す第２電極と、
前記第２エリアにおいて前記第１絶縁層上に設けられた第２パッド電極を含み、前記第１絶縁層上を延在して前記第２電極に到達する第２導電体と、
を更に備え、
前記第２絶縁層は、前記第２パッド電極上に位置する第２開口を有する、請求項２に記載された面発光半導体レーザ。
【請求項４】
前記第１絶縁層の前記第２開口は、前記溝の底に位置する、請求項３に記載された面発光半導体レーザ。
【請求項５】
前記基板は導電性を有し、
前記面発光半導体レーザは、
前記基板の前記主面上に設けられ前記ポストを搭載する導電性半導体層と、
前記基板の裏面上に設けられ前記基板を介して導電性半導体層に電気的に接続される裏面電極と、
を更に備える、請求項１又は請求項２に記載された面発光半導体レーザ。
【請求項６】
前記基板の前記主面は、前記第２エリアを囲むスクライブのための第３エリアを含み、前記第３エリアは、前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層で覆われておらず、前記第１絶縁層は、前記第１エリアを囲むように前記第２エリア上に設けられ、前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層の外縁を覆う、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された面発光半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、面発光型半導体レーザを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２００２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の面発光型半導体レーザは、メサの上面に設けられリング状のｐ側電極と、ｐ側電極の開口部及びメサの側面を覆う被覆絶縁膜とを含む。面発光型半導体レーザは、ｐ側電極の開口部を介してレーザ光を出射する。ｐ側電極は、被覆絶縁膜上を延在する金属電極に接続される。
【０００５】
発明者の知見によれば、特許文献１の面発光型半導体レーザの耐湿性は、ある用途における信頼性の要求を満たせない。求められることは、より高い耐湿性を示す面発光型半導体レーザを提供することにある。耐湿性を改善するために、半導体素子に厚膜の被覆膜を用いることができる。しかし、厚膜の被覆膜は、メサ上面を通してレーザ光を出射する面発光型半導体レーザにおいてメサ上面を覆う膜の反射率の制御を難しくする。
【０００６】
本発明の一側面は、高い耐湿性を示す面発光型半導体レーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る面発光半導体レーザは、第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する基板と、分布ブラッグ反射器のための半導体積層及び活性層を含み、前記基板の前記第１エリア上に設けられたポストと、前記ポストの上面上に設けられた第１開口を有し、前記ポストの側面、前記第１エリア及び前記第２エリア上に設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層の前記第１開口を介して前記ポストに接触を成す第１電極と、前記第２エリアにおいて前記第１絶縁層上に設けられた第１パッド電極を含み、前記第１絶縁層上を延在して前記第１電極に到達する第１導電体と、前記第１パッド電極上に位置する第１開口を有すると共に、前記第１絶縁層の前記第１開口を覆って前記ポストの前記上面上に設けられた第２絶縁層と、を備え、前記第２絶縁層の前記第１開口の縁は、前記第１パッド電極の上面上に位置し、前記第２エリアは前記第１エリアを囲む。
【０００８】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明の一側面によれば、高い耐湿性を示す面発光型半導体レーザを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る面発光半導体レーザの断面を示す図面である。
【図２】図２は、第２実施形態に係る面発光半導体レーザの断面を示す図面である。
【図３】図３は、第１及び第２実施形態に係る面発光半導体レーザを示す平面図である。
【図４】図４は、出射光の波長（中心波長：８５０ｎｍ）の変動と反射膜の反射率との関係を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
いくつかの具体例を説明する。
【００１２】
具体例に係る面発光半導体レーザは、（ａ）第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する基板と、（ｂ）分布ブラッグ反射器のための半導体積層及び活性層を含み、前記基板の前記第１エリア上に設けられたポストと、（ｃ）前記ポストの上面上に設けられた第１開口を有し、前記ポストの側面、前記第１エリア及び前記第２エリア上に設けられた第１絶縁層と、（ｄ）前記第１絶縁層の前記第１開口を介して前記ポストに接触を成す第１電極と、（ｅ）前記第２エリアにおいて前記第１絶縁層上に設けられた第１パッド電極を含み、前記第１絶縁層上を延在して前記第１パッド電極を前記第１電極に接続する第１導電体と、（ｆ）前記第１パッド電極上に位置する第１開口を有すると共に、前記第１絶縁層の前記第１絶縁層の前記第１開口を覆って前記ポストの前記上面上に設けられた第２絶縁層と、を備え、前記第２絶縁層の前記第１開口の縁は、前記第１パッド電極の上面上に位置し、前記第２エリアは前記第１エリアを囲む。
【００１３】
面発光半導体レーザによれば、第１絶縁層は、ポストの側面、第１エリア及び第２エリア上に設けられると共に、ポストの上面上に第１電極のための第１開口を有する。第２絶縁層は、第１絶縁層の第１開口を塞ぐように、光出射のためのポスト上面上に設けられる。ポスト上面上には、第１絶縁層の第１開口を介してポストに接触を成す上部電極と第１絶縁層の第１開口の縁とが位置する。第１絶縁層の第１開口を塞ぐ第２絶縁層は、第１パッド電極上に設けられた第１開口を有し、この第１開口は第１パッド電極上に位置する縁を有する。第１パッド電極の表面が、第２絶縁層の第１開口を通して、湿気を含む大気に曝される一方で、ポスト上面では、第１絶縁層、第１電極及び第１導電体は、湿気を含む大気に曝されない。
【００１４】
具体例に係る面発光半導体レーザは、前記第２エリア上に設けられたテラスと、前記テラスを前記ポストから隔置する溝と、を更に備え、前記第１パッド電極は、前記テラス上に位置する。
【００１５】
面発光半導体レーザによれば、テラスはポストと同じ積層構造を有しており、第１パッド電極は、ポスト上の第１導電体と実質的に同じレベルに位置する。
【００１６】
具体例に係る面発光半導体レーザでは、前記第１絶縁層は、前記ポストから離れて設けられた第２開口を有し、前記面発光半導体レーザは、前記基板の前記主面上に設けられ前記ポストを搭載する導電性半導体領域と、前記第１絶縁層の前記第２開口を介して前記導電性半導体領域に接触を成す第２電極と、前記第２エリアにおいて前記第１絶縁層上に設けられた第２パッド電極を含み、前記第１絶縁層上を延在して前記第２パッド電極を前記第２電極に接続する第２導電体と、を更に備え、前記第２絶縁膜は、前記第２パッド電極上に位置する第２開口を有する。
【００１７】
面発光半導体レーザによれば、第２絶縁層は、第２パッド電極上に設けられた第２開口を有し、この第２開口は第２パッド電極上に位置する縁を有する。第２パッド電極の表面が、第２絶縁層の第２開口を通して、湿気を含む大気に曝される一方で、第１エリア及び第２エリアにおいて第１絶縁層、第２電極及び第２導電体は、湿気を含む大気に曝されない。
【００１８】
具体例に係る面発光半導体レーザでは、前記第１絶縁層の前記第２開口は、前記溝の底に位置する。
【００１９】
面発光半導体レーザによれば、溝は、第２パッド電極を第２電極に接続することを容易にする。
【００２０】
具体例に係る面発光半導体レーザでは、前記基板は導電性を有し、前記面発光半導体レーザは、前記基板の前記主面上に設けられ前記ポストを搭載する導電性半導体領域と、前記基板の裏面上に設けられ前記基板を介して導電性半導体領域に電気的に接続される裏面電極と、を更に備える。
【００２１】
面発光半導体レーザによれば、裏面電極を用いてポストへの電気的接続を行うようにしてもよい。
【００２２】
具体例に係る面発光半導体レーザでは、前記基板の前記主面は、前記第２エリアを囲むスクライブのための第３エリアを含み、前記第３エリアは、前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層で覆われておらず、前記第１絶縁層は、前記第１エリアを囲むように前記第２エリア上に設けられ、前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層の外縁を覆う。
【００２３】
面発光半導体レーザによれば、スクライブエリア付近において、第２絶縁層は第１絶縁層を覆って、第１絶縁層の縁の露出を妨げる。
【００２４】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、面発光半導体レーザ及び面発光レーザを作製する方法に係る本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２５】
図１は、第１実施形態に係る面発光半導体レーザの断面を示す図面であり、図２は、第２実施形態に係る面発光半導体レーザの断面を示す図面である。図３は、実施形態に係る面発光半導体レーザを示す平面図である。図１及び図２の断面は、それぞれ、図１に示されたＩ−Ｉ線及びＩＩ−ＩＩ線に沿ってとられた断面を示す。
【００２６】
面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）は、基板１３上に作製される。基板１３は主面１３ａを有し、主面１３ａは、第１エリア１３ｂ及び第２エリア１３ｃを含む。第２エリア１３ｃは第１エリア１３ｂを囲む。基板１３は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体といった半導体の基板を備えることができ、具体的には半導体基板はＧａＡｓ基板であることができる。
【００２７】
面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）は、垂直共振型面発光レーザを含み、ポスト１５は、基板１３の第１エリア１３ｂ上に設けられ、また活性層１７ａ、上部分布ブラッグ反射器のための第１半導体積層１７ｂ、及び下部分布ブラッグ反射器のための第２半導体積層１７ｃを含む。活性層１７ａは、第１半導体積層１７ｂと第２半導体積層１７ｃとの間に設けられる。第１絶縁層１９は、ポスト１５の上面１５ａ上に設けられた第１開口１９ａを有し、またポスト１５の側面１５ｂ、第１エリア１３ｂ及び第２エリア１３ｃ上に設けられる。具体的には、第１絶縁層１９は、第１開口１９ａを規定する縁１９ｃを有し、縁１９ｃはポスト１５の上面１５ａ上において閉じている。第１絶縁層１９は、ポスト１５の上面１５ａ及び側面１５ｂに接触を成してこれらを覆うと共に、第１開口１９ａ上の上面１５ａ（及び、存在する場合には、後に説明される第１絶縁層１９の第２開口）を除いて第１エリア１３ｂ及び第２エリア１３ｃを覆う。第１電極２１は、第１絶縁層１９の第１開口１９ａを介してポスト１５の上面１５ａに接触を成して、ポスト１５の導電性半導体に電気的接続を形成する。第１導電体２３は、第１パッド電極２３ａ及び第１配線導体２３ｂを含み、第１パッド電極２３ａ及び第１配線導体２３ｂは、第２エリア１３ｃにおいて第１絶縁層１９上に設けられる。第１配線導体２３ｂは、第１絶縁層１９上を延在して第１パッド電極２３ａを第１電極２１に接続する。第２絶縁層２５は、第１パッド電極２３ａ上に位置する第１開口２５ａを有すると共に、第１絶縁層１９の第１開口１９ａを覆ってポスト１５の上面１５ａ上に設けられる。第２絶縁層２５の第１開口２５ａの縁２５ｃは、第１パッド電極２３ａの上面２３ｃ上に位置する。第１電極２１は、面発光半導体レーザ１１のレーザ光Ｌを出射するための第１開口２１ａを有し、また第１配線導体２３ｂは、第１開口２１ａを介して面発光半導体レーザ１１のレーザ光Ｌを出射できるように、第１開口２１ａ上に設けられていない。第１電極２１は、確実な電気的接触のために、ポスト１５の上面１５ａ上において閉じたストライプ形状（例えば、リング形状）を有する。本実施例では、第１配線導体２３ｂは、ポスト１５の上面１５ａ上において第１電極２１に沿って延在しており、これにより第１電極２１に電気的接続を可能にする。
【００２８】
面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）によれば、第１絶縁層１９は、ポスト１５の側面１５ｂ、第１エリア１３ｂ及び第２エリア１３ｃ上に設けられると共に、ポスト１５の上面１５ａ上に第１電極２１のための第１開口１９ａを有する。第２絶縁層２５は、第１絶縁層１９の第１開口１９ａを介してポスト１５に接触を成す上部電極（２１、２３ｂ）と第１絶縁層１９の第１開口１９ａの縁１９ｃとが位置する光出射のための上面１５ａ上に設けられて、第１絶縁層１９の第１開口１９ａを塞ぐ。第１絶縁層１９の第１開口１９ａ及び第１電極２１の第１開口２１ａを塞ぐ第２絶縁層２５は、第１パッド電極２３ａ上に設けられた第１開口２５ａを有し、この第１開口２５ａは第１パッド電極２３ａの上面上に位置する縁２５ｃを有する。第１パッド電極２３ａの表面が、第２絶縁層２５の第１開口２５ａを通して、湿気を含む大気に曝される一方で、第１パッド電極２３ａの側面、第１絶縁層１９の開口は、第１電極２１上に設けられる。第１絶縁層１９、第１電極２１及び第１配線導体２３ｂは、湿気を含む大気に曝されない。
【００２９】
面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）では、具体的には、第１絶縁層１９は、面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）の半導体領域への電気的接続のための開口（例えば第１開口１９ａ）を除いて第１エリア１３ｂ及び第２エリア１３ｃを覆う。第１導電体２３が、第１絶縁層１９上を延在して、第１絶縁層１９の第１開口１９ａ内に設けられた第１電極２１に接続される。第２絶縁層２５の開口は、第１導電体２３上に設けられる。具体的には、第２絶縁層２５は、面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）の第１パッド電極２３ａへの電気的接続のための開口（例えば第１開口２５ａ）を除いて第１エリア１３ｂ及び第２エリア１３ｃを覆う。下側の第１絶縁層１９の開口（例えば第１開口１９ａ）は、第２絶縁層２５で覆われる。互いに異なる位置に設けられる第１絶縁層１９の開口（例えば第１開口１９ａ）及び第２絶縁層２５の開口（例えば第１開口２５ａ）によれば、第２絶縁層２５の開口（例えば第１開口２５ａ）を第１絶縁層１９の開口（例えば第１開口１９ａ）から隔置することを可能にする。面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）では、第２絶縁層２５の縁２５ｃを第１パッド電極２３ａ上に設けることによって、下地の絶縁膜がパッド開口に現れることを避ける。
【００３０】
このような構造を有する面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）は、組立パッケージに組み込まれることなく、例えばプリント基板といった基板上に直接に設置されることができ、具体的には、表面実装の形態を採用できる。このような実装形態の面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）は、気密封止のためのパッケージによる保護を受けることができず、湿気を含む大気に曝される。このための耐湿性試験として例えば、摂氏８５度の温度、相対湿度８５％環境での放置試験を面発光半導体レーザ１１に適用する。面発光半導体レーザ１１は、２０００時間経過後も劣化しない品質を満たす。
【００３１】
ポスト１５の積層体２７の具体例。
活性層１７ａ：ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造。
第１半導体積層１７ｂ：上側ＤＢＲ構造のためのｐ型ＡｌＧａＡｓ／ｐ型ＧａＡｓ超格子、上側ＤＢＲ構造は酸化狭窄構造１７ｄを含む。酸化狭窄構造１７ｄは、ｐ型ＡｌＧａＡｓ１７ｄａ及びアルミニウム酸化物層１７ｄｂを含む。第２半導体積層１７ｃ：（下側の第１ＤＢＲ構造１７ｆのためのＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ超格子、下側の第２ＤＢＲ構造１７ｇのためのｎ型ＡｌＧａＡｓ／ｎ型ＧａＡｓ超格子。必要な場合には、第２半導体積層１７ｃは下側コンタクト層１７ｅを含み、下側コンタクト層１７ｅは第１ＤＢＲ構造１７ｆと第２ＤＢＲ構造１７ｇとの間に位置する。下側コンタクト層１７ｅは、ポスト１５を搭載しており、例えばｎ型ＧａＡｓ層を備える。
上側コンタクト層１７ｈ：ｐ型ＧａＡｓ。
上側コンタクト層１７ｈは、第１半導体積層１７ｂ上に設けられ、例えばオーミック接触を第１電極２１に成す。
【００３２】
活性層１７ａ、第１半導体積層１７ｂ、第２半導体積層１７ｃ、及び上側コンタクト層１７ｈのための半導体層は、例えば有機金属気相成長法によって成長される。ポスト１５は、例えばフォトリソグラフィ及びエッチングにより形成される。ポスト１５を含む半導体領域を被覆する絶縁膜（１９、２５）は、例えば気相成長法により形成される。電極のための金属は、蒸着法、メッキ法、スパッタリング法によって成膜される。金属のパターンニングは、例えばフォトリソグラフィ及びエッチング、或いはリフトオフによって行われる。
【００３３】
面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）は、必要な場合には、窪み、例えば溝３１を更に備え、また第２エリア１３ｃ上に設けられたテラス２９を更に備えることができる。溝３１は、テラス２９をポスト１５から隔置する。第１パッド電極２３ａは、テラス２９上に位置する。面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）によれば、テラス２９はポスト１５と同じ積層体２７を有しており、第１パッド電極２３ａは、ポスト１５上の第１導電体２３と実質的に同じレベルに位置する。
【００３４】
面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）は、基板１３の主面１３ａ上に設けられポスト１５を搭載する下側コンタクト層１７ｅ及び第２ＤＢＲ構造１７ｇといった導電性半導体層を備える。テラス２９は、第１パッド電極２３ａを導電性半導体層から離すことを可能にする。
【００３５】
（おもて面の２つのパッド電極）
必要な場合には、面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）は、第１絶縁層１９の第２開口１９ｂを介して下側コンタクト層１７ｅに接触を成す第２電極３３と、第２エリア１３ｃにおいて第１絶縁層１９上に設けられた第２導電体３５とを更に備えることができる。第１絶縁層１９の第２開口１９ｂは、ポスト１５から離れて設けられる。第２導電体３５は、第２パッド電極３５ａ及び第２配線導体３５ｂを含み、第２パッド電極３５ａ及び第２配線導体３５ｂは、第２エリア１３ｃにおいて第１絶縁層１９上に設けられる。第２配線導体３５ｂは、第１絶縁層１９上を延在して第２パッド電極３５ａを第２電極３３に接続する。第２絶縁層２５は、第２パッド電極３５ａ上に位置する第２開口２５ｂを有する。第２絶縁層２５の第２開口２５ｂの縁２５ｄは、第２パッド電極３５ａの上面３５ｃ上に位置する。
【００３６】
面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）によれば、第２絶縁層２５は、第２パッド電極３５ａ上に設けられた第２開口２５ｂを有し、この第２開口２５ｂの縁２５ｄは第２パッド電極３５ａの上面３５ｃ上に位置する。第２パッド電極３５ａの表面が、第２絶縁層２５の第２開口２５ｂを通して、湿気を含む大気に曝される一方で、第１絶縁層１９、第２電極３３及び第２導電体３５は、湿気を含む大気に曝されない。
【００３７】
面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）では、テラス２９は、第１パッド電極２３ａだけでなく、第２パッド電極３５ａも搭載する。第１パッド電極２３ａ及び第２パッド電極３５ａは、ポスト１５上の第１導電体２３と実質的に同じレベルに位置する。第１絶縁層１９の第２開口１９ｂは、溝３１の底に位置する。溝３１は、第２パッド電極３５ａ及び第２電極３３を下側の導電性半導体領域に接続することを容易にする。
【００３８】
（おもて面の１つのパッド電極）
基板１３は導電性を有するようにしてもよい。面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）のおもて面に第２パッド電極３５ａを設けることに代えて、面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）は、基板１３の裏面１３ｅに接触を成す裏面電極（裏面１３ｅ上の電極）を更に備えることができる。面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）のうら面の上の裏面電極は、基板１３を介して導電性半導体領域（１７ｃ）に電気的に接続される。この面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）によれば、裏面電極を用いてポストへの電気的接続を行うことによって、第１絶縁層１９の開口（半導体への接続口）及び第２絶縁層２５の開口（パッド電極上の開口）の数を減らすことができる。
【００３９】
面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）では、基板１３の主面１３ａは、第２エリア１３ｃを囲むスクライブのための第３エリア１３ｄを含み、第３エリア１３ｄは、第１絶縁層１９及び第２絶縁層２５で覆われていない。本実施例では、基板１３の主面１３ａが第３エリア１３ｄに現れている。第１絶縁層１９は、第１エリア１３ｂ及び第２エリア１３ｃにおいて、第１電極２１（存在する場合には、第２電極３３）のための開口を有している。第１絶縁層１９の該開口は、第２絶縁層２５によってふさがれる。さらに、第２絶縁層２５は、第２エリア１３ｃと第３エリア１３ｄとの境界に付近において第１絶縁層１９の外縁１９ｄを覆う。面発光半導体レーザ１１（１１ａ、１１ｂ）によれば、スクライブエリア付近において、第２絶縁層２５は第１絶縁層１９を覆って、第１絶縁層１９の外縁１９ｄの露出を妨げる。
【００４０】
図１に示された面発光半導体レーザ１１ａを更に説明する。第１絶縁層１９は、例えばＳｉＯＮといったシリコン酸窒化物を含むことがよい。このシリコン酸窒化物は、例えば熱的化学的気相成長（ＣＶＤ）法又はプラズマＣＶＤ法によって作製されることがよい。第１絶縁層１９の厚さは、例えば２０００〜５０００ｎｍの範囲にあることができる。本実施例では、第１絶縁層１９が直接のポスト１５の半導体に接触している。第１絶縁層１９は下地のポスト１５及びテラス２９の上面及び側面を確実に覆うことを可能な成膜条件を用いることがよい。
成膜条件の例示。
１０％ＳｉＨ４流量／ＮＨ３流量／Ｎ２流量／Ｈｅ流量：  １０〜３０ｓｃｃｍ／１〜２ｓｃｃｍ／５０〜２００ｓｃｃｍ／５００〜１０００ｓｃｃｍ。
ＲＦパワー：４０〜１００Ｗ。
基板温度：摂氏２００〜４００度。
【００４１】
第２絶縁層２５は、例えばＳｉＮといったシリコン窒化物を含むことがよい。このシリコン窒化物は、例えばプラズマＣＶＤ法によって作製される。第２絶縁層２５の厚さは、例えば２００〜４００ｎｍの範囲にあることができる。本実施例では、第２絶縁層２５が直接のポスト１５の半導体上面に接触しているけれども、本実施形態は、これに限定されない。第２絶縁層２５は、面発光半導体レーザ１１ａの出射光の波長に対して反射膜として働くように設けられることが好ましい。第１電極２１の第１開口２１ａの直径は、例えば２０〜５０マイクロメートルの範囲にあることができる。第１電極２１の第１開口２１ａを規定する内縁は、第１絶縁層１９の第１開口１９ａ内に位置する一方で、第２絶縁層２５によって覆われる。第２絶縁層２５は、ポスト１５、テラス２９及び溝３１の表面を覆うように第１絶縁層１９上を延在して第１パッド電極２３ａ上の第１開口２５ａの縁２５ｃに到達する。
【００４２】
発明者の知見によれば、良好なカバリッジを示すシリコン系無機絶縁膜（例えばＳｉＮ）は、ピンホールを有する。良好なカバリッジ及び所望の耐湿性を得るために、第２絶縁層２５を複数の成膜条件を用いて成膜する。第１絶縁層１９に接触を成す下層のＳｉＮ膜は、緻密な膜質よりは所望のカバリッジを達成することを可能な成膜条件を用いることがよい。大気に接触を成す上層のＳｉＮ膜は、カバリッジよりは所望の耐湿性を達成する緻密な膜質を得ることを可能な成膜条件を用いることがよい。カバリッジにより、下層膜は、比較的複雑な構造物を搭載するポスト１５の上面から側面をしっかりと覆うことができる。下層膜上の上層膜は、比較的複雑な構造物を搭載するポスト１５の上面から側面への被覆に、緻密な膜質による高い耐湿性を提供できる。第２絶縁層２５は下地のポスト１５及びテラス２９の上面及び側面を確実に覆うことを可能な成膜条件を用いることがよい。
成膜条件の例示。
１０％ＳｉＨ４流量／ＮＨ３流量／Ｎ２流量／Ｈｅ流量：  １０〜３０ｓｃｃｍ／１〜２ｓｃｃｍ／５０〜２００ｓｃｃｍ／５００〜１０００ｓｃｃｍ。
ＲＦパワー：４０〜１００Ｗ。
基板温度：摂氏２００〜４００度。
【００４３】
このように、第１絶縁層１９及び第２絶縁層２５それぞれの被覆パターンに加えて、第２絶縁層２５のカバリッジ及び膜質により、光出射における所望の光学特性と耐湿性を面発光半導体レーザ１１ａに提供できる。
【００４４】
フォトリソグラフィによりポスト１５及びテラス２９を規定するマスクを形成すると共に、このマスクを用いたエッチングにより、ポスト１５、テラス２９及び溝３１を形成する。第１絶縁層１９のための絶縁膜を堆積すると共に、この絶縁膜をフォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して、第１絶縁層１９を形成する。メタライズ工程において、ポスト１５上に第１電極２１を形成すると共に溝３１の底に第２電極３３を形成する。これらの電極上及び第１絶縁層１９上に、リフトオフ法、並びに蒸着法及びメッキ法により第１導電体２３及び第２導電体３５を形成する。第１導電体２３及び第２導電体３５は、それぞれ、第１電極２１及び第２電極３３に接続される。第１導電体２３及び第２導電体３５上並びに第１絶縁層１９上に第２絶縁層２５のための絶縁膜を堆積すると共に、この絶縁膜をフォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して、第２絶縁層２５を形成する。第２絶縁層２５のための絶縁膜は、第２絶縁層２５が第１パッド電極２３ａ及び第２パッド電極３５ａ上にそれぞれの開口を有すると共に下地のエピタキシャル層、第１絶縁層１９、第１配線導体２３ｂ及び第２配線導体３５ｂを覆うように、エッチングにより加工される。
【００４５】
図４は、出射光の波長（例えば中心波長、８５０ｎｍ）の変動と反射膜の反射率との関係を示す。厚い反射膜では、波長の変動に対して大きな反射率の低下を示す。第２絶縁層２５は、耐湿性とカバレッジ性に優れているので、厚い絶縁膜を避けることを可能にする。図４において、４つの特性線（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）が描かれている。
特性線の符合、高反射膜の厚さ。
Ｒ１：高反射膜中における中心波長の２倍の膜厚。
Ｒ２：高反射膜中における中心波長の３／２倍の膜厚。
Ｒ３：高反射膜中における中心波長の１倍の膜厚。
Ｒ４：高反射膜中における中心波長の１／２倍の膜厚。
【００４６】
図２に示された面発光半導体レーザ１１ｂを更に説明する。第１絶縁層１９は、例えばＳｉＯＮ、ＳｉＮといったシリコン系無機絶縁物を含むことがよい。具体的には、第１絶縁層１９は、下層１８ａ及び上層１８ｂを含むことができ、下層１８ａはＳｉＮを含み、上層１８ｂはＳｉＯＮを含む。これらの絶縁膜は、例えば熱的化学的気相成長（ＣＶＤ）法又はプラズマＣＶＤ法によって作製されることがよい。第１絶縁層１９は、２つの層からなる構造に限定されるものではない。第１絶縁層１９の下層１８ａの厚さは、例えば３０〜１００ｎｍの範囲にあることができ、第１絶縁層１９の上層１８ｂの厚さは、例えば２００〜１０００ｎｍの範囲にあることができる。本実施例では、第１絶縁層１９が直接にポスト１５の半導体に接触している。第１絶縁層１９は下地のポスト１５及びテラス２９の上面及び側面を確実に覆うことを可能な成膜条件を用いることがよい。
【００４７】
第２絶縁層２５は、例えばＳｉＮといったシリコン窒化物を含むことがよい。このシリコン窒化物は、例えばプラズマＣＶＤ法によって作製される。第２絶縁層２５の厚さは、例えば１００〜３００ｎｍの範囲にあることができる。本実施例では、第２絶縁層２５が直接のパッド電極の上面及び側面に接触している。
【００４８】
ポスト１５の上面には、高反射（ＨＲ）膜が設けられる。高反射（ＨＲ）膜の光学特性と耐湿性との両立を得るために、面発光半導体レーザ１１ｂは、第３絶縁層３７を更に備えることができる。
【００４９】
第３絶縁層３７は、例えばＳｉＮといったシリコン窒化物を含むことがよい。このシリコン窒化物は、例えばプラズマＣＶＤ法によって作製される。第３絶縁層３７の厚さは、例えば２００〜５００ｎｍの範囲にあることができる。本実施例では、第３絶縁層３７は、第１絶縁層１９の第１開口１９ａが位置するポスト１５の上面１５ａを除いて、第１絶縁層１９と第２絶縁層２５との間に位置する。また、第１絶縁層１９の第１開口１９ａが位置するポスト１５の上面１５ａでは、第３絶縁層３７がポスト１５の上面１５ａに接触を成すと共に、第２絶縁層２５が第３絶縁層３７上に設けられる。具体的には、第３絶縁層３７は、下層３８ａ及び上層３８ｂを含むことができ、下層３８ａはＳｉＮを含み、上層３８ｂはＳｉＮを含む。
下層３８ａは第１電極２１を形成する際に、蒸着リフトオフのスペーサーの役割をし、上層３８ｂは下層３８ａと第１電極２１の間の空隙を埋める役割をする。
【００５０】
第２絶縁層２５、下層３８ａ及び上層３８ｂが、高反射膜を構成するように設けられ、第２絶縁層２５、下層３８ａ及び上層３８ｂのうちのいくつか、例えば、第３絶縁層３７の上層３８ｂ及び第２絶縁層２５が、高耐湿性を提供できるように設けられる。この構造によれば、面発光半導体レーザの表面を高耐湿性の絶縁膜で覆われるので、面発光半導体レーザ自身が高耐湿性となる。ポスト１５の上面１５ａを除いて、第３絶縁層３７は、第１導電体２３及び第２導電体３５の下を延在するように設けられる。高耐湿性を提供する一方の膜、具体的には第２絶縁層２５は、ポスト１５の上面１５ａをしっかりと覆う。第３絶縁層３７の下層３８ａは、第１電極２１の第１開口２１ａをしっかりと塞ぐ。第３絶縁層３７の上層３８ｂは、第１電極２１の第１開口２１ａ内において、第１電極２１の上面に位置する第３開口３７ａを有する。第３絶縁層３７の上層３８ｂは、第１電極２１の第１開口２１ａ内において、第３絶縁層３７の下層３８ａ及び第１電極２１の上面上を延在してこれらをしっかりと覆う。第１電極２１の第１開口２１ａの外側では、第３絶縁層３７の下層３８ａ及び上層３８ｂは、第１絶縁層１９上を延在する。第３絶縁層３７の上層３８ｂは、第１エリア１３ｂでは第３開口３７ａを除いて、半導体領域をしっかりと覆う。
【００５１】
フォトリソグラフィによりポスト１５及びテラス２９を規定するマスクを形成すると共に、このマスクを用いたエッチングにより、ポスト１５、テラス２９及び溝３１を形成する。第１絶縁層１９の下層１８ａのための絶縁膜を堆積すると共に、この絶縁膜にフォトリソグラフィに及びエッチングにより加工して、第１絶縁層１９の下層１８ａを形成する。下層１８ａは、ポスト１５の上面１５ａ上及び溝３１の底面上にそれぞれの開口を有する。これらの開口には、下地の半導体が現れている。第１絶縁層１９の上層１８ｂのための絶縁膜を第１絶縁層１９の下層１８ａ及び下層１８ａの開口上に堆積すると共に、この絶縁膜にフォトリソグラフィに及びエッチングにより加工して、第１絶縁層１９の上層１８ｂを形成する。上層１８ｂは、ポスト１５の上面１５ａ上及び溝３１の底面上にそれぞれの開口を有する。これらの開口には、下地の半導体が現れている。上層１８ｂは、下層１８ａの個々の開口を規定する縁を覆う。第１絶縁層１９の第１開口１９ａは、上層１８ｂの開口及び下層１８ａの開口を含み、第１絶縁層１９の第２開口１９ｂは、上層１８ｂの開口及び下層１８ａの開口を含む。
【００５２】
メタライズ工程において、ポスト１５上に第１電極２１を形成すると共に溝３１の底に第２電極３３を形成する。第１電極２１の第１開口２１ａには、ポスト１５の上面１５ａが現れている。第１絶縁層１９、第１電極２１及び第２電極３３上に第３絶縁層３７の下層３８ａのための絶縁膜を堆積すると共に、この絶縁膜をフォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して、第１開口２１ａを塞ぐように下層３８ａを形成する。第１絶縁層１９、下層３８ａ、第１電極２１及び第２電極３３上に、第３絶縁層３７の上層３８ｂのための絶縁膜を堆積すると共に、この絶縁膜をフォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して、第１電極２１及び第２電極３３上にそれぞれの開口を形成する。上層３８ｂは、下層３８ａの開口の縁を覆う。第１エリア１３ｂ及び第２エリア１３ｃにおいては、第１電極２１及び第２電極３３の上面が、上層３８ｂのそれぞれの開口に現れる。上層３８ｂ、第１電極２１及び第２電極３３上に、リフトオフ法、並びに蒸着法及びメッキ法により第１導電体２３及び第２導電体３５を形成する。第１導電体２３及び第２導電体３５は、それぞれ、第１電極２１及び第２電極３３に接続される。第１導電体２３及び第２導電体３５上に並びに第３絶縁層３７の上層３８ｂ上に第２絶縁層２５のための絶縁膜を堆積すると共に、この絶縁膜をフォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して、第２絶縁層２５を形成する。第２絶縁層２５のための絶縁膜は、第２絶縁層２５が第１パッド電極２３ａ及び第２パッド電極３５ａ上にそれぞれの開口を有すると共に、第３絶縁層３８、第１配線導体２３ｂ及び第２配線導体３５ｂを覆うように、エッチングにより加工される。
【００５３】
このように、第１絶縁層１９、第２絶縁層２５及び第３絶縁層３７それぞれの被覆パターンに加えて、第２絶縁層２５及び第３絶縁層３７の上層３８ｂのカバリッジ及び膜質により所望の耐湿性を面発光半導体レーザ１１ｂに提供でき、第２絶縁層２５並びに第３絶縁層３７の下層３８ａ及び上層３８ｂにより所望の光学特性を面発光半導体レーザ１１ｂの高反射膜に提供できる。
【００５４】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、高い耐湿性を示す面発光型半導体レーザを提供できる。
【符号の説明】
【００５６】
１１、１１ａ、１１ｂ…面発光半導体レーザ、１３…基板、１３ａ…主面、１３ｂ…第１エリア、１３ｃ…第２エリア、１３ｄ…第３エリア、１５…ポスト、１７ａ…活性層、１７ｂ…第１半導体積層、１７ｃ…第２半導体積層、１９…第１絶縁層、２１…第１電極、２３…第１導電体、２３ａ…第１パッド電極、２３ｂ…第１配線導体、２５…第２絶縁層。
【図１】
2018157065.tif 000003
【図２】
2018157065.tif 000004
【図３】
2018157065.tif 000005
【図４】
2018157065.tif 000006