(57)【要約】      （修正有）【課題】偏光制御された基本横モード発振を得ることができる面発光型半導体レーザを提供する。【解決手段】ＶＣＳＥＬ１０は、ｎ型のＧａＡｓ基板１００と、基板１００上に形成されたｎ型の下部ＤＢＲ１０２と、活性領域１０４と、活性領域上に形成されたｐ型の上部ＤＢＲ１０６と、上部ＤＢＲ１０６内に形成されたｐ型の電流狭窄層１０８と、上部ＤＢＲ１０６と電気的に接続されたｐ側電極１１２と、ｎ側電極１２０とを有する。電流狭窄層１０８には、長軸と短軸を有する楕円形状の導電領域１０８Ｂが形成され、ｐ側電極１１２には、光出射口を規定する開口１１２Ａが形成される。開口１１２Ａの前記長軸方向の径は、導電領域１０８Ｂの長軸の長さよりも小さい。【選択図】図１
2011151293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板上に形成された第１導電型の第１の半導体多層膜反射鏡と、
第１の半導体多層膜反射鏡上に形成された活性領域と、
活性領域上に形成された第２導電型の第２の半導体多層膜反射鏡と、
前記第１および第２の半導体多層膜反射鏡の間に形成された電流狭窄層と、
前記第２の半導体多層膜反射鏡上に形成され、前記第２の半導体多層膜反射鏡と電気的に接続された金属電極とを有し、
前記電流狭窄層には、長手方向と短手方向の長さが異なる異方性の導電領域が形成され、
前記金属電極には、光出射口を規定する開口が形成され、前記開口の前記長手方向の径は、前記導電領域の長手方向の長さよりも小さい、
面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
前記導電領域の長手方向の両端部は、前記金属電極と重なり合う関係にある、請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
前記金属電極と重なり合う関係にある前記導電領域の一方の端部と他方の端部の各長手方向の長さは等しい、請求項２に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
前記開口の短手方向の径は、前記導電領域の短手方向の長さよりも大きい、請求項１ないし３いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項５】
前記基板上に、前記第２の半導体多層膜反射鏡から前記第１の半導体多層膜反射鏡に至る柱状構造が形成され、前記柱状構造は、前記長手方向と前記短手方向の大きさを異にしており、
前記電流狭窄層は、前記柱状構造内に形成され、前記導電領域は、前記柱状構造の側面から選択的に酸化された酸化領域によって囲まれている、請求項１または２に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項６】
前記導電領域は、平面形状が楕円状であり、前記開口は、円形である、請求項１ないし５いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項７】
前記導電領域は、平面形状が矩形状であり、前記開口は、円形である、請求項１ないし５いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザからの光を入射する光学部材と、
を有する面発光型半導体レーザ装置。
【請求項９】
請求項８に記載された面発光型半導体レーザ装置と、
前記面発光型半導体レーザ装置から発せられたレーザ光を光媒体を介して伝送する伝送手段と、
を備えた光伝送装置。
【請求項１０】
請求項１ないし７いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光を記録媒体に集光する集光手段と、
前記集光手段により集光されたレーザ光を前記記録媒体上で走査する機構と、
を有する情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）は、通信装置や画像形成装置の光源に利用されている。典型的な選択酸化型の面発光型半導体レーザは、選択酸化により酸化アパーチャが形成された電流狭窄層を垂直共振器構造内に配置している。酸化アパーチャは、電極から注入された電流を狭窄し、密度の高い電流を活性領域内に注入する働きがあり、さらに活性領域で発生した光を酸化アパーチャ内外の屈折率差により発光中心に閉じ込める働きを有している。電子機器の光源に利用される面発光型半導体レーザとっては、単一横モードが望まれ、そのために酸化アパーチャの径は小さく設計される。
【０００３】
また、光軸と垂直な基板面内において、酸化アパーチャの平面形状を楕円形状とすることで、レーザ光の偏光面を酸化アパーチャの長軸方向に偏光制御した面発光型半導体レーザが提案されている。例えば特許文献１は、長径および短径をもつポスト構造を形成し、その異方性によって偏光を制御している。また、特許文献２は、金属をメサの側面に形成し異方性の歪みを与え偏光制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８１３９１号公報
【特許文献２】特開平１１−３３０６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、偏光制御された基本横モード発振を得ることができる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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、基板と、基板上に形成された第１導電型の第１の半導体多層膜反射鏡と、第１の半導体多層膜反射鏡上に形成された活性領域と、活性領域上に形成された第２導電型の第２の半導体多層膜反射鏡と、前記第１および第２の半導体多層膜反射鏡の間に形成された電流狭窄層と、前記第２の半導体多層膜反射鏡上に形成され、前記第２の半導体多層膜反射鏡と電気的に接続された金属電極とを有し、前記電流狭窄層には、長手方向と短手方向の長さが異なる異方性の導電領域が形成され、前記金属電極には、光出射口を規定する開口が形成され、前記開口の前記長手方向の径は、前記導電領域の長手方向の長さよりも小さい面発光型半導体レーザである。
請求項２に記載の発明は、前記導電領域の長手方向の両端部は、前記金属電極と重なり合う関係にある請求項１に記載の面発光型半導体レーザである。
請求項３に記載の発明は、前記金属電極と重なり合う関係にある前記導電領域の一方の端部と他方の端部の各長手方向の長さは等しい、請求項２に記載の面発光型半導体レーザである。
請求項４に記載の発明は、前記開口の短手方向の径は、前記導電領域の短手方向の長さよりも大きい、請求項１ないし３いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザである。
請求項５に記載の発明は、前記基板上に、前記第２の半導体多層膜反射鏡から前記第１の半導体多層膜反射鏡に至る柱状構造が形成され、前記柱状構造は、前記長手方向と前記短手方向の大きさを異にしており、前記電流狭窄層は、前記柱状構造内に形成され、前記導電領域は、前記柱状構造の側面から選択的に酸化された酸化領域によって囲まれている、請求項１または２に記載の面発光型半導体レーザである。
請求項６に記載の発明は、前記導電領域は、平面形状が楕円状であり、前記開口は、円形である、請求項１ないし５いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザである。
請求項７に記載の発明は、前記導電領域は、平面形状が矩形状であり、前記開口は、円形である、請求項１ないし５いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザである。
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザと、前記面発光型半導体レーザからの光を入射する光学部材とを有する面発光型半導体レーザ装置である。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載された面発光型半導体レーザ装置と、前記面発光型半導体レーザ装置から発せられたレーザ光を光媒体を介して伝送する伝送手段とを備える光伝送装置である。
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし７いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザと、前記面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光を記録媒体に集光する集光手段と、前記集光手段により集光されたレーザ光を前記記録媒体上で走査する機構とを有する情報処理装置である。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、長手方向の開口の径が導電領域の長手方向の長さよりも小さい構成を持たない面発光型半導体レーザと比べて、安定的に偏光制御された基本横モード発振を得ることができる。
請求項２の発明によれば、導電領域の長手方向の両端部の高次横モードの発振を抑制することができる。
請求項３の発明によれば、導電領域の長手方向の両端部において高次横モードの発振を均等に抑制し、より単峰性のレーザ光を得ることができる。
請求項４の発明によれば、基本横モードの光出力を維持することができる。
請求項５の発明によれば、選択酸化によって導電領域を形成することができる。
請求項６の発明によれば、異方性の導電領域の長手方向の高次横モード発振を容易に抑制することができる。
請求項７の発明によれば、異方性の導電領域の長手方向の高次横モード発振を容易に抑制することができる。
請求項８ないし１０の発明によれば、偏光制御された基本横モード発振の面発光型半導体レーザを利用した面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に係る面発光型半導体レーザの平面図とそのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本実施例に係る面発光型半導体レーザの電流狭窄層とｐ側電極との関係を説明する図である。
【図３】本実施例に係る面発光型半導体レーザの変形例を説明する図であり、図３Ａないし図３Ｅは、電流狭窄層とｐ側電極との関係を説明する図である。
【図４】図４Ａないし４Ｃは、本実施例に係る面発光型半導体レーザの製造工程を説明する断面図である。
【図５】図５Ａないし５Ｃは、本実施例に係る面発光型半導体レーザの製造工程を説明する断面図である。
【図６】本実施例の面発光型半導体レーザに光学部材を実装した面発光型半導体レーザ装置の構成を示す概略断面図である。
【図７】本実施例の面発光型半導体レーザを使用した光源装置の構成例を示す図である。
【図８】図６Ａに示す面発光型半導体レーザ装置を用いた光伝送装置の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明では、選択酸化型の面発光型半導体レーザを例示し、面発光型半導体レーザをＶＣＳＥＬと称する。なお、図面のスケールは、発明の特徴を分かり易くするために強調しており、必ずしも実際のデバイスのスケールと同一ではないことに留意すべきである。
【実施例】
【００１０】
図１は、本発明の実施例に係るＶＣＳＥＬの平面図とそのＡ−Ａ線の概略断面図である。同図に示すように、本実施例のＶＣＳＥＬ１０は、ｎ型のＧａＡｓ基板１００上に、Ａｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねたｎ型の下部分布ブラック型反射鏡（Distributed Bragg Reflector：以下、ＤＢＲという）１０２、下部ＤＢＲ１０２上に形成された、上部および下部スペーサ層に挟まれた量子井戸層を含む活性領域１０４、活性領域１０４上に形成されたＡｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねたｐ型の上部ＤＢＲ１０６を積層して構成される。
【００１１】
ｎ型の下部ＤＢＲ１０２は、例えば、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とのペアの複数層の積層体で、各層の厚さはλ／４ｎｒ（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）であり、これらを交互に４０．５周期で積層してある。活性領域１０４の下部スペーサ層は、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層であり、量子井戸活性層は、アンドープＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ量子井戸層およびアンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁層であり、上部スペーサ層は、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層である。ｐ型の上部ＤＢＲ１０６は、例えば、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とのペアの複数層の積層体で、各層の厚さはλ／４ｎｒであり、これらを交互に３０周期積層してある。また、上部ＤＢＲ１０６の最上層には、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１０６Ａが形成され、上部ＤＢＲ１０６の最下層もしくはその内部には、ｐ型ＡｌＡｓの電流狭窄層１０８が形成される。
【００１２】
上部ＤＢＲ１０６から下部ＤＢＲ１０２に至るまで半導体層をエッチングすることにより基板上に環状の溝Ｇが形成され、これによって、基板上に楕円状のメサ（柱状構造）Ｍが形成される。電流狭窄層１０８は、メサＭの側面で露出され、当該側面から選択的に酸化された酸化領域１０８Ａと酸化領域１０８Ａによって囲まれた導電領域（酸化アパーチャ）１０８Ｂとを有する。電流狭窄層１０８の酸化工程において、ＡｌＡｓ層の酸化速度は、ＡｌＧａＡｓ層よりも速く、メサＭの側面から内部に向けてほぼ一定の速度で酸化が進行する。このため、導電領域１０８Ｂの基板１００の主面と平行な面内の形状は、メサＭの外形を反映した楕円形状（図１の平面図に破線で示す）となる。つまり、メサＭの平面形状は、長軸（または長手方向）と短軸（または短手方向）を有する楕円形状であり、導電領域１０８Ｂの平面形状は、メサＭの長軸および短軸と一致する長軸および短軸を有する楕円形状である。導電領域１０８Ｂの長軸と短軸が交差する中心は、メサＭの軸方向の中心、すなわち光軸と一致する。導電領域１０８Ｂの短軸方向の径は、基本横モード発振が生じる大きさであることができ、例えば、７８０ｎｍの波長帯で、５ミクロンまたはそれ以下にすることができる。また、導電領域１０８Ｂの異方形状によってレーザ光の偏光制御が安定化される。
【００１３】
層間絶縁膜１１０は、例えばＳｉＯＮまたはＳｉＮなどから構成され、上部ＤＢＲ１０６の表面、溝Ｇ、ならびにメサＭの側面および頂部の一部（周縁）を覆っている。メサＭの頂部の層間絶縁膜１１０には、円形状の開口であるコンタクトホールが形成され、コンタクトホールによってコンタクト層１０６Ａが露出される。
【００１４】
ｐ側電極１１２は、ＡｕまたはＴｉ／Ａｕなどを積層した金属であり、好ましくはリフトオフ工程により形成される。ｐ側電極１１２は、メサＭの頂部において層間絶縁膜１１０のコンタクトホールを介してコンタクト層１０６Ａに電気的にオーミック接続される。また、メサＭの頂部においてＰ側電極１１２には、光出射口を規定する円形状の開口１１２Ａが形成される。開口１１２Ａの中心は、光軸に一致し、後述するように、開口１１２Ａの径は、導電領域１０８Ｂの長軸の径よりも小さく短軸の径よりも大きい。なお、ここには図示されないが、開口１１２Ａによって露出されたコンタクト層１０６Ａは、光透過性の材料からなる出射保護膜などによって保護されてもよい。基板１００の裏面には、下部ＤＢＲ１０２と電気的に接続されるｎ側電極１２０が形成される。
【００１５】
次に、電流狭窄層１０８の導電領域１０８Ｂとｐ側電極１１２の開口１１２Ａとの位置関係について説明する。図２は、ＶＣＳＥＬを真上方向から見たとき、開口１１２Ａを導電領域１０８Ｂに投影させたときの両者の位置関係を示す平面図である。導電領域１０８Ｂの平面形状は、長軸と短軸を有する楕円形状をしている。ここで、長軸方向の長さをＤ１、短軸方向の長さをＤ２（Ｄ１＞Ｄ２）とする。また、ｐ側電極１１２の開口１１２Ａは、円形状を有し、その径をＬとする。好ましくは、開口１１２Ａの中心は、導電領域１０８Ｂの長軸と短軸の交点に一致し、Ｌ＜Ｄ１、Ｌ＞Ｄ２の関係にある。このため、導電領域１０８Ｂの長軸方向の両端部（扇形状の部分）１０８Ｂ１、１０８Ｂ２は、ｐ側電極１１２と重複し、実質的にｐ側電極１１２によって遮蔽される位置関係にある。
【００１６】
導電領域１０８Ｂの両端部１０８Ｂ１、１０８Ｂ２の長軸方向の長さＳ１、Ｓ２は、導電領域１０８Ｂの長軸方向の長さＤ１と開口１１２Ａの径Ｌの差である。開口１１２Ａの中心が導電領域１０８Ｂの中心に整合されていれば、Ｓ１＝Ｓ２である。
【００１７】
基本横モード発振を得るために、導電領域１０８Ｂの短軸方向の長さＤ２は、例えば５ミクロンまたはそれ以下に制限される。他方、安定的な偏光制御を得るため、導電領域１０８Ｂの長軸方向の長さＤ１を大きくすることが望ましい。しかし、長さＤ１が大きくなると、長軸方向において高次横モード(マルチモード)の発振が引き起こされ易くなる。開口１１２Ａの径Ｌは、レーザ光の広がり角を考慮して導電領域１０８Ｂの短軸の長さＤ２よりも幾分大きく設計され、上部ＤＢＲ１０６の短軸側の反射率は低減されない。すなわち、導電領域１０８Ｂの短軸方向において、基本横モード発振は抑制されない。これに対し、導電領域１０８Ｂの長軸側の両端部１０８Ｂ１、１０８Ｂ２は、ｐ側電極１０８によって実質的に遮蔽される位置関係にあり、上部ＤＢＲ１０６の長軸側の両端部１０８Ｂ１、１０８Ｂ２の反射率が低減され、長軸方向の高次横モード発振が抑制される。その結果、安定的な偏光制御された高出力の基本横モード発振を得ることができる。
【００１８】
導電領域１０８Ｂの長軸方向の長さＤ１と開口１１２Ａの径Ｌとの差Ｓ１、Ｓ２は、値が大きくなると発振モードの抑圧比が高くなるが、光出力が減少してしまう。要求されるビームプロファイルを得るために必要な発振モード抑圧比に応じてＳ１、Ｓ２の長さを調整する。また、Ｓ１＝Ｓ２とすることで、より単峰性の高いレーザ光を得ることができる。
【００１９】
上記実施例では、電流狭窄層１０８の導電領域１０８Ｂが楕円形状をし、ｐ側電極１１２の開口１１２Ａが円形状である例を示したが、両者は、これ以外の形状であっても良い。図３Ａは、導電領域１０８Ｂが楕円形状を有し、ｐ側電極１１２の開口２００が矩形状を有している。矩形状の開口２００は、導電領域１０８Ｂの長軸方向の長さをＬ１、その短軸方向の長さをＬ２（Ｌ１＜Ｌ２）としたとき、Ｌ１＜Ｄ１、Ｌ２＞Ｄ２の関係にある。好ましくは、開口２００の対角線の交点は、導電領域１０８Ｂの長軸と短軸の交点に一致し、その結果、導電領域１０８Ｂの長軸側の両端部がｐ側電極１１２と重複する位置関係にある。
【００２０】
図３Ｂは、導電領域１０８Ｂが楕円形状を有し、ｐ側電極の開口２１０が正方形を有している。開口２１０の一辺の長さをＬとしたとき、Ｌ＜Ｄ１、Ｌ＞Ｄ２の関係にある。開口２１０の中心が導電領域１０８Ｂの長軸と短軸の交点に一致するとき、導電領域１０８Ｂの長軸側の両端部がｐ側電極１１２と重複する位置関係にある。
【００２１】
図３Ｃは、導電領域１０８Ｂが楕円形状を有し、ｐ側電極の開口２２０が楕円形状を有する。開口２２０は、導電領域１０８Ｂの長軸方向の長さをＬ１、短軸方向の長さをＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｄ１、Ｌ２＞Ｄ２の関係にある。開口２２０の中心が導電領域１０８Ｂの中心に一致するとき、導電領域１０８Ｂの長軸側の両端部がｐ側電極１１２と重複する位置関係にある。
【００２２】
図３Ｄは、導電領域１０８Ｂが矩形状を有し、ｐ側電極の開口２３０が円形状を有する。導電領域１０８Ｂの長手方向の長さをＤ１、短手方向の長さをＤ２（Ｄ１＞Ｄ２）、開口２３０の径をＬとしたとき、Ｌ＜Ｄ１、Ｌ＞Ｄ２の関係にある。開口２３０の中心が導電領域１０８Ｂの対角線の交点に一致するとき、導電領域１０８Ｂの長手方向の両端部がｐ側電極１１２によって遮蔽される位置関係にある。なお、矩形状の導電領域１０８Ｂは、メサＭを矩形状にすることでメサの外形を反映した形状とすることができる。図３Ｅは、図３Ｄの導電領域１０８Ｂのコーナーが面取りされた点を除き図３Ｄの構成と同じである。
【００２３】
導電領域１０８Ｂの平面形状は、楕円形状または矩形状のように長手方向と短手方向の長さを異にした異方性を有していれば、他の形状であってもよい。さらにｐ側電極１１２の開口の形状は、導電領域１０８Ｂの長手方向の少なくとも一方の端部を遮蔽できるような位置関係にあれば、特定のものに限定されない。同様に、メサＭも楕円状に限定されることなく、長手方向と短手方向をもつような矩形状の柱状構造であってもよい。
【００２４】
次に、本発明の実施例に係るＶＣＳＥＬの好ましい製造方法を図４および図５を参照して説明する。先ず、図４Ａに示すように、有機金属気相成長(ＭＯＣＶＤ)法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１００上に、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3、膜厚０．２μｍ程度のｎ型ＧａＡｓバッファ層を積層し（バッファ層は図示されていない）、その上に、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3のＡｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓとをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となるように交互に４０．５周期積層した総膜厚が約４μｍのｎ型下部ＤＢＲ１０２が積層される。その上に、アンドープ下部Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓスぺーサー層とアンドープ量子井戸活性層(膜厚７ｎｍＧａＡｓ量子井戸層３層と膜厚８ｎｍＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁層４層とで構成されている)とアンドープ上部Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓスぺーサー層とで構成された膜厚が媒質内波長となる活性領域１０４、その上にキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のＡｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.1５Ｇａ0.8５Ａｓとをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となるように交互に３０周期積層した総膜厚が約２μｍのｐ型上部ＤＢＲ１０６を形成する。上部ＤＢＲ１０６の最下部に、選択酸化を行うために、２０ｎｍ程度のｐ型のＡｌＡｓ層１０８を挿入している。また、キャリア濃度１×１０19ｃｍ-3となる膜厚２０ｎｍ程度のｐ型のＧａＡｓコンタクト層１０６Ａが最上部に形成される。
【００２５】
また、詳しくは述べないが、ＤＢＲ層の電気的抵抗を下げるために、Ａｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓの界面にＡｌ組成を９０％から１５％に段階的に変化させた膜厚が２０ｎｍ程度の領域を設けることも可能である。原料ガスとしては、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、アルシン、ドーパント材料としては，ｐ型用にシクロペンタジエルマグネシウム、カーボン、ｎ型用にシランを用い、成長時の基板温度は７５０℃とし、真空を破ることなく、原料ガスを順次変化し、連続して成膜を行った。
【００２６】
次に、図４Ｂに示すように、フォトリソ工程により結晶成長層上にレジストマスクＲを形成し、三塩化ホウ素をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチングにより下部ＤＢＲ１０２の途中までエッチングし、環状の溝Ｇを形成する。これにより、基板上に楕円状のメサ（柱状構造）Ｍと、その周囲にパッド形成領域Ｂが形成される。
【００２７】
次いて、レジストマスクＲを除去した後、例えば３４０℃の水蒸気雰囲気に基板を一定時間晒し、酸化処理を行う。電流狭窄層１０８を構成するＡｌＡｓ層は、同じくその一部を構成するＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層やＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層と比べ著しく酸化速度が速いため、メサＭの側面からメサ形状を反映した酸化領域１０８Ａが形成され、酸化されずに残った非酸化領域が導電領域１０８Ｂとなる。
【００２８】
次に、図４Ｃに示すように、プラズマＣＶＤ装置を用いて、溝Ｇを含む基板全面にＳｉＮ等からなる層間絶縁膜１１０を着膜する。その後、図５Ａに示すように、通常のフォトリソ工程およびドライエッチング法を用いて層間絶縁膜１１０をエッチングし、メサＭの頂部の層間絶縁膜１１０を除去し、そこに円形状のコンタクトホール１１０Ａを形成する。
【００２９】
その後、図５Ｂに示すように、フォトリソ工程を用いてレジストパターンＲ１を形成する。次いで、図５Ｃに示すように、その上方からＥＢ蒸着機を用いて、ｐ側電極材料としてＡｕ層１１２（またはＡｕ／Ｔｉの積層）を１００〜１０００ｎｍ、望ましくは６００ｎｍ蒸着する。次に、レジストパターンＲ１を剥離すると、図１に示すように、レジストパターンＲ１上のＡｕが取り除かれ、ｐ側電極１１２がパターニングされる。ｐ側電極１１２のパターンニングによって、メサＭの頂部には、光出射口である開口１１２Ａが形成され、かつ溝Ｇを介してパッド形成領域Ｂ上に延在する引き出し配線が形成される。
【００３０】
そして、基板裏面には、ｎ電極としてＡｕ／Ｇｅが蒸着される。その後、アニール温度２５０℃〜５００℃、望ましくは３００℃〜４００℃で１０分間アニールを行う。尚、アニール時間は１０分に限定されるわけではなく、０〜３０分の間であればよい。また、蒸着方法としてＥＢ蒸着機に限定されるものではなく、抵抗加熱法、スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、ＣＶＤ法を用いてもよい。また、アニール方法として通常の電気炉を用いた熱アニールに限定されるものではなく、赤外線によるフラッシュアニールやレーザアニール、高周波加熱、電子ビームによるアニール、ランプ加熱によるアニールにより、同等の効果を得ることも可能である。
【００３１】
本実施例によれば、ｐ側電極１１２を形成するためのレジストパターンＲ１のマスクパターンを変更するだけで、容易に開口１１２Ａを形成することができ、低コストでの量産が可能になる。
【００３２】
上記実施例では、ＡｌＡｓから構成された電流狭窄層を例示したが、電流狭窄層は、Ａｌ組成を他のＤＢＲのＡｌ組成よりも高くしたＡｌＧａＡｓ層であってもよい。さらに上記実施例では、ＧａＡｓ系のＶＣＳＥＬを例示したが、本発明は、他のＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体を用いたＶＣＳＥＬにも適用することができる。さらに上記実施例では、シングルスポットのＶＣＳＥＬを例示したが、基板上に多数のメサ（発光部）が形成されたマルチスポットのＶＣＳＥＬあるいはＶＣＳＥＬアレイであってもよい。
【００３３】
次に、本実施例のＶＣＳＥＬを利用した面発光型半導体レーザ装置、光情報処理装置および光伝送装置について図面を参照して説明する。図６Ａは、ＶＣＳＥＬと光学部材を実装（パッケージ）した面発光型半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。面発光型半導体レーザ装置３００は、ＶＣＳＥＬが形成されたチップ３１０を、導電性接着剤３２０を介して円盤状の金属ステム３３０上に固定する。導電性のリード３４０、３４２は、ステム３３０に形成された貫通孔（図示省略）内に挿入され、一方のリード３４０は、ＶＣＳＥＬのｎ側電極に電気的に接続され、他方のリード３４２は、ｐ側電極に電気的に接続される。
【００３４】
チップ３１０を含むステム３３０上に矩形状の中空のキャップ３５０が固定され、キャップ３５０の中央の開口３５２内に光学部材のボールレンズ３６０が固定されている。ボールレンズ３６０の光軸は、チップ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。リード３４０、３４２間に順方向の電圧が印加されると、チップ３１０から垂直方向にレーザ光が出射される。チップ３１０とボールレンズ３６０との距離は、チップ３１０からのレーザ光の広がり角θ内にボールレンズ３６０が含まれるように調整される。また、キャップ内に、ＶＣＳＥＬの発光状態をモニターするための受光素子や温度センサを含ませるようにしてもよい。
【００３５】
図６Ｂは、他の面発光型半導体レーザ装置の構成を示す図であり、同図に示す面発光型半導体レーザ装置３０２は、ボールレンズ３６０を用いる代わりに、キャップ３５０の中央の開口３５２内に平板ガラス３６２を固定している。平板ガラス３６２の中心は、チップ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。チップ３１０と平板ガラス３６２との距離は、平板ガラス３６２の開口径がチップ３１０からのレーザ光の広がり角度θ以上になるように調整される。
【００３６】
図７は、ＶＣＳＥＬを光情報処理装置の光源に適用した例を示す図である。光情報処理装置３７０は、図６Ａまたは図６ＢのようにＶＣＳＥＬを実装した面発光型半導体レーザ装置３００または３０２からのレーザ光を入射するコリメータレンズ３７２、一定の速度で回転し、コリメータレンズ３７２からの光線束を一定の広がり角で反射するポリゴンミラー３７４、ポリゴンミラー３７４からのレーザ光を入射し反射ミラー３７８を照射するｆθレンズ３７６、ライン状の反射ミラー３７８、反射ミラー３７８からの反射光に基づき潜像を形成する感光体ドラム(記録媒体)３８０を備えている。このように、ＶＣＳＥＬからのレーザ光を感光体ドラム上に集光する光学系と、集光されたレーザ光を光体ドラム上で走査する機構とを備えた複写機やプリンタなど、光情報処理装置の光源として利用することができる。
【００３７】
図８は、図６Ａに示す面発光型半導体レーザ装置を光伝送装置に適用したときの構成を示す断面図である。光伝送装置４００は、ステム３３０に固定された円筒状の筐体４１０、筐体４１０の端面に一体に形成されたスリーブ４２０、スリーブ４２０の開口４２２内に保持されるフェルール４３０、およびフェルール４３０によって保持される光ファイバ４４０を含んで構成される。ステム３３０の円周方向に形成されたフランジ３３２には、筐体４１０の端部が固定される。フェルール４３０は、スリーブ４２０の開口４２２に正確に位置決めされ、光ファイバ４４０の光軸がボールレンズ３６０の光軸に整合される。フェルール４３０の貫通孔４３２内に光ファイバ４４０の芯線が保持されている。
【００３８】
チップ３１０の表面から出射されたレーザ光は、ボールレンズ３６０によって集光され、集光された光は、光ファイバ４４０の芯線に入射され、送信される。上記例ではボールレンズ３６０を用いているが、これ以外にも両凸レンズや平凸レンズ等の他のレンズを用いることができる。さらに、光伝送装置４００は、リード３４０、３４２に電気信号を印加するための駆動回路を含むものであってもよい。さらに、光伝送装置４００は、光ファイバ４４０を介して光信号を受信するための受信機能を含むものであってもよい。
【００３９】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０：ＶＣＳＥＬ
１００：基板
１０２：下部ＤＢＲ
１０４：活性領域
１０６：上部ＤＢＲ
１０６Ａ：コンタクト層
１０８：電流狭窄層
１０８Ａ：酸化領域
１０８Ｂ：導電領域
１１０：層間絶縁膜
１１０Ａ：コンタクトホール
１１２：ｐ側電極
１１２Ａ：開口（光出射口）
１２０：ｎ側電極
【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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