(57)【要約】【課題】機械的強度の低下を招くことなく、高周波特性にすぐれた垂直共振型面発光半導体レーザを提供する。【解決手段】配線１１３及びボンディングパッド１１４の下（−Ｚ側）に位置する、ｐ型上部ＤＢＲ１０７（ＡｌＡｓ層１０６を含む）、上部スペーサ層１０５、多重量子井戸活性層１０４、及び下部スペーサ層１０３をエッチングで除去し、ポリイミド１１１を埋め込んで平坦化する。ポリイミドの誘電率は、各半導体層の約３分の１と小さい値であり、配線１１３及びボンディングパッド１１４とｎ側オーミック電極１１５との間に、低誘電率の絶縁性誘電体が数μｍと厚く設けられることになる。【選択図】図２
2007294741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、下部多層膜反射鏡、活性層を含む共振器構造体及び上部多層膜反射鏡が積層され、前記下部多層膜反射鏡、共振器構造体及び上部多層膜反射鏡のいずれかにアルミニウムを含む被酸化層を有する積層体の上面に、上部電極及びボンディングパッドが形成され、前記上部電極が配線により前記ボンディングパッドに接続されている垂直共振型の面発光半導体レーザにおいて、
前記積層体は、前記配線及び前記ボンディングパッドの下側に位置する少なくとも前記被酸化層までがエッチングにより除去されて凹部が形成され、その凹部に絶縁性の誘電体が埋め込まれていることを特徴とする面発光半導体レーザ。
【請求項２】
前記絶縁性の誘電体は、ポリイミドであることを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザ。
【請求項３】
前記被酸化層が選択的に酸化されて形成された絶縁領域で囲まれた電流通路を除く前記積層体の少なくとも一部は、プロトンイオンが注入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光半導体レーザ。
【請求項４】
前記活性層は、窒素と他のＶ族元素とを含む混晶半導体で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の面発光半導体レーザ。
【請求項５】
前記積層体には、前記絶縁性の誘電体が埋め込まれている凹部に加えて、少なくとも前記被酸化層までがエッチングにより除去された少なくとも１つの凹部が更に形成されており、
前記被酸化層は、前記複数の凹部を介して選択的に酸化されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の面発光半導体レーザ。
【請求項６】
入力される電気信号に応じた光信号を生成する光伝送モジュールであって、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光半導体レーザと；
前記面発光半導体レーザを、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と；を備える光伝送モジュール。
【請求項７】
入力される電気信号に応じた光信号を生成する請求項６に記載の光伝送モジュールと；
前記光信号を伝達する光伝達手段と；
前記光伝達手段を介した光信号を電気信号に変換する変換装置と；を備える光伝送システム。
【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、光伝送モジュール及び光伝送システムに係り、さらに詳しくは、垂直共振型の面発光半導体レーザ、該面発光半導体レーザを有する光伝送モジュール、及び該光伝送モジュールを備えた光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送技術は、幹線系伝送網だけでなく、ＬＡＮや光アクセス系、ホームネットワークなどにも展開されてきている。ＬＡＮや光インターコネクション用の光源として、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられるようになってきている。ＶＣＳＥＬは、従来の端面型半導体レーザに比べて、低消費電力であり、また製造工程で劈開が不要であり、ウエハ状態でＶＣＳＥＬの検査が可能であるため、低コスト化に優れている。
【０００３】
ところで、このＶＣＳＥＬでは、複数の半導体層が積層された積層体のうちアルミニウム（Ａｌ）濃度の高い半導体層の一部を酸化して絶縁化し、電流狭窄構造を形成している。しかし、酸化層は体積収縮により歪みを生じるため、酸化層と上下の半導体層との間の結合が弱くなり、転位やクラックなどの欠陥が発生する可能性がある。これらの欠陥は、ＶＣＳＥＬの信頼性を低下させるおそれがある。そこで、積層体の一部に溝や穴を形成し、ＶＣＳＥＬとなる領域（素子領域）とその周囲の領域（外部領域）とを部分的に結合させることによって、欠陥の発生を防止する面発光レーザが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献１に開示されている面発光レーザは、略円柱状のメサ領域と外部領域が溝に設けられた橋桁部によって連結されている。メサ領域表面には上部電極が設けられ、上部電極は橋桁部を通って外部領域に設けられているボンディングパッドに接続されている。ボンディングパッド及び、ボンディングパッドと上部電極を接続する配線は、溝が設けられていない半導体層表面に形成されている。ボンディングパッド及び配線と下部電極との間には絶縁膜が設けられているが、絶縁膜厚が薄いため容量が大きくなり、素子の高周波特性を低下させてしまっている。
【０００５】
特許文献２に開示されている面発光レーザは、Ｃ型のトレンチが形成されている。そして、上部電極、配線、ボンディングパッドはトレンチが形成されていない半導体層表面に形成されている。特許文献２に開示されている面発光レーザでは、ボンディングパッドの寄生容量を低減するために、ボンディングパッドの下に位置する半導体層にプロトンイオン注入をおこなっている。しかしながら、半導体層の誘電率が比較的大きいため、寄生容量の低減は不十分となっている。
【０００６】
また、特許文献３には、図２に面発光型半導体レーザ素子の構成が開示されている。この面発光型半導体レーザ素子では、一つの溝を形成しそこからＡｌＡｓ層を選択酸化している。この場合、素子部の周囲全体が溝で囲まれており、ＡｌＡｓ層における酸化による歪みが生じていない領域は、酸化されていない電流注入部だけである。この電流注入部は面積が小さいため、素子部の機械的強度が弱くなる。また、素子部と周辺部がつながっていないため、放熱の経路が少なくなり、発熱による素子の劣化の原因となる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−４５１０７号公報
【特許文献２】特開２００２−９４１８０号公報
【特許文献３】特開２００３−１３３３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、機械的強度の低下を招くことなく、高周波特性にすぐれた垂直共振型の面発光半導体レーザを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、高速での光伝送を可能とする光伝送モジュールを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第３の目的は、高速で光伝送を行うことができる光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の観点からすると、基板上に、下部多層膜反射鏡、活性層を含む共振器構造体及び上部多層膜反射鏡が積層され、前記下部多層膜反射鏡、共振器構造体及び上部多層膜反射鏡のいずれかにアルミニウムを含む被酸化層を有する積層体の上面に、上部電極及びボンディングパッドが形成され、前記上部電極が配線により前記ボンディングパッドに接続されている垂直共振型の面発光半導体レーザにおいて、前記積層体は、前記配線及び前記ボンディングパッドの下側に位置する少なくとも前記被酸化層までがエッチングにより除去されて凹部が形成され、その凹部に絶縁性の誘電体が埋め込まれていることを特徴とする面発光半導体レーザである。
【００１２】
これによれば、積層体は、配線及びボンディングパッドの下側に位置する少なくとも被酸化層までがエッチングにより除去されて凹部が形成され、その凹部に絶縁性の誘電体が埋め込まれている。従って、その結果として、機械的強度の低下を招くことなく、高周波特性の低下を抑制することが可能となる。
【００１３】
本発明は、第２の観点からすると、入力される電気信号に応じた光信号を生成する光伝送モジュールであって、本発明の面発光半導体レーザと；前記面発光半導体レーザを、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と；を備える光伝送モジュールである。
【００１４】
これによれば、高周波特性に優れた本発明の面発光半導体レーザを備えているため、高速での光伝送を可能とすることができる。
【００１５】
本発明は、第３の観点からすると、入力される電気信号に応じた光信号を生成する本発明の光伝送モジュールと；前記光信号を伝達する光伝達手段と；前記光伝達手段を介した光信号を電気信号に変換する変換装置と；を備える光伝送システムである。
【００１６】
これによれば、本発明の光伝送モジュールを備えているため、高速での光伝送を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る垂直共振型面発光半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）１００の概略構成が示されている。この図１では、紙面の左右方向をＸ軸方向、紙面の上下方向をＹ軸方向、紙面に垂直な方向をＺ軸方向としている。また、図１のＶＣＳＥＬ１００のＡ−Ａ断面が図２に示されている。
【００１８】
このＶＣＳＥＬ１００では、図２に示されるように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の上（＋Ｚ側）に、ｎ型下部分布ブラッグ反射鏡（以下、「ｎ型下部ＤＢＲ」ともいう）１０２、下部スペーサ層１０３、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１０４、上部スペーサ層１０５、及びｐ型上部分布ブラッグ反射鏡（以下、「ｐ型上部ＤＢＲ」ともいう）１０７などの半導体層が、エピタキシャル成長によって順次積層されている。なお、以下では、このように、複数の半導体層が積層されているものを、便宜上「積層体」ともいう。
【００１９】
前記ｎ型下部ＤＢＲ１０２は、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなる高屈折率層と、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とが、それぞれ発振波長（８５０ｎｍ）の４分の１の光学長になる厚さで交互に積層されている。
【００２０】
前記下部スペーサ層１０３は、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなる層である。
【００２１】
前記多重量子井戸活性層１０４は、ＧａＡｓ／Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓからなる層である。
【００２２】
前記上部スペーサ層１０５は、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなる層である。
【００２３】
前記ｐ型上部ＤＢＲ１０７は、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなる高屈折率層と、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とが、それぞれ発振波長の４分の１の光学長になる厚さで交互に積層されている。このｐ型上部ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０５との境界近傍にＡｌＡｓ層１０６を有している。
【００２４】
そして、ｎ型下部ＤＢＲ１０２とｐ型上部ＤＢＲ１０７とで挟まれた領域は、発振波長の１波長分の光学長になる厚さとなっており、いわゆる共振器構造体を構成している。
【００２５】
ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面（−Ｚ側の面）にはｎ側オーミック電極１１５が形成されている。
【００２６】
上記積層体には、図１に示されるように、４箇所の溝（１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ）がエッチングにより形成されている。特に溝１０８ｄは、配線１１３やボンディングパッド１１４よりも大きなサイズで形成されている。各溝は、少なくともＡｌＡｓ層１０６を横切る深さを有している。ここでは、一例として、各溝の底面は、ｎ型下部ＤＢＲ１０２に達している。すなわち、ｐ型上部ＤＢＲ１０７及び共振器構造体を除去して各溝が形成されている。
【００２７】
前記ＡｌＡｓ層１０６は、溝の内部側面から選択的に酸化され、Ａｌ酸化層１０９（図２参照）が形成されている。４箇所の溝で囲まれた領域では、Ａｌ酸化層１０９で囲まれた非酸化領域１１７が形成され、電流が非酸化領域１１７に集中するようになっている。また、各溝の内部側面は、絶縁層１１０で覆われている。
【００２８】
４箇所の溝で囲まれた領域では、光出射部１１６を除いて、ｐ型上部ＤＢＲ１０７の表面にｐ側オーミック電極１１２が形成されている。
【００２９】
溝１０８ｄには、ポリイミド１１１が埋め込まれて、溝が平坦化されている。ポリイミド１１１上には、ボンディングパッド１１４が形成されている。このボンディングパッド１１４は、配線１１３を介してｐ側オーミック電極１１２と接続されている。
【００３０】
ｐ側オーミック電極１１２とｎ側オーミック電極１１５との間に順方向電流を流すことにより、多重量子井戸活性層１０４にキャリアが注入されて発光する。このとき、Ａｌ酸化層１０９により電流は中央の非酸化領域１１７に狭窄される。多重量子井戸活性層１０４で発光した光は、共振器構造体で共振し、波長８５０ｎｍのレーザ光として＋Ｚ方向に出射される。
【００３１】
すなわち、積層体における４箇所の溝で囲まれた領域が、レーザ発振に寄与する部分（以下、「素子部」という）である。
【００３２】
以上説明したように、本第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬ１００によると、素子部とその外側の領域（以下、「外部領域」という）とは、いわゆるエピ（結晶成長層）で繋がっているため、Ａｌ酸化層１０９では、選択酸化された部分と酸化されていない部分とが全体的に繋がることとなる。これにより、積層体の機械的強度が強くなり、それによってＡｌ酸化層１０９で発生する応力の影響が低減され、Ａｌ酸化層１０９から欠陥が発生することを抑制することができる。その結果として、長寿命化が可能となる。
【００３３】
また、本第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬ１００によると、各半導体層は熱伝導率が比較的高いため、溝と溝との間に残された複数の半導体層を介して、素子部で発生した熱を容易に外部領域に逃がすことができる。従って、多重量子井戸活性層１０４の温度上昇が抑制され、光出力特性や温度特性が向上する。
【００３４】
また、本第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬ１００によると、配線１１３及びボンディングパッド１１４の下（−Ｚ側）は、ｐ型上部ＤＢＲ１０７及び共振器構造体が除去され、ポリイミド１１１で平坦化されている。ポリイミドの誘電率は、各半導体層の約３分の１と小さい値であり、配線１１３及びボンディングパッド１１４とｎ側オーミック電極１１５との間に、低誘電率の絶縁性誘電体が数μｍと厚く設けられることになる。そのため、配線１１３及びボンディングパッド１１４とｎ側オーミック電極１１５とによって構成される寄生容量を著しく減少することができる。従って、変調周波数を高くすることが可能となる。
【００３５】
《第２の実施形態》
以下、本発明の第２の実施形態を図３及び図４に基づいて説明する。図３には、本発明の第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬ２００の概略構成が示されている。この図３では、紙面の左右方向をＸ軸方向、紙面の上下方向をＹ軸方向、紙面に垂直な方向をＺ軸方向としている。また、図３のＶＣＳＥＬ２００のＡ−Ａ断面が図４に示されている。
【００３６】
このＶＣＳＥＬ２００は、前述した第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬ１００に対して、前記Ａｌ酸化層１０９で囲まれた電流通路以外の各半導体層に、プロトンイオンを注入して高抵抗領域２１０を形成した点に特徴を有する。なお、以下においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【００３７】
ＶＣＳＥＬ２００では、図４に示されるように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の上（＋Ｚ側）に、ｎ型下部ＤＢＲ２０２、下部スペーサ層２０３、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層２０４、上部スペーサ層２０５、及びｐ型上部ＤＢＲ２０７などの半導体層が、エピタキシャル成長によって順次積層されている。
【００３８】
前記ｎ型下部ＤＢＲ２０２は、ｎ型ＧａＡｓからなる高屈折率層と、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とが、それぞれ発振波長（９８０ｎｍ）の４分の１の光学長になる厚さで交互に積層されている。
【００３９】
前記下部スペーサ層２０３は、ＧａＡｓからなる層である。
【００４０】
前記多重量子井戸活性層２０４は、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓからなる層である。
【００４１】
前記上部スペーサ層２０５は、ＧａＡｓからなる層である。
【００４２】
前記ｐ型上部ＤＢＲ２０７は、ｐ型ＧａＡｓからなる高屈折率層と、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とが、それぞれ発振波長の４分の１の光学長になる厚さで交互に積層されている。このｐ型上部ＤＢＲ２０７は、上部スペーサ層２０５との境界近傍にＡｌＡｓ層１０６を有している。
【００４３】
そして、ｎ型下部ＤＢＲ２０２とｐ型上部ＤＢＲ２０７とで挟まれた領域は、発振波長の１波長分の光学長になる厚さとなっており、いわゆる共振器構造体を構成している。
【００４４】
ｐ側オーミック電極１１２とｎ側オーミック電極１１５との間に順方向電流を流すことにより、多重量子井戸活性層２０４にキャリアが注入されて発光する。このとき、Ａｌ酸化層１０９により電流は中央の非酸化領域１１７に狭窄される。多重量子井戸活性層２０４で発光した光は、共振器構造体で共振し、波長９８０ｎｍのレーザ光として＋Ｚ方向に出射される。
【００４５】
以上説明したように、本第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬ２００によると、素子部とその外部領域とは、エピ（結晶成長層）で繋がっているため、Ａｌ酸化層１０９では、選択酸化された部分と酸化されていない部分とが全体的に繋がることとなる。これにより、積層体の機械的強度が強くなり、それによってＡｌ酸化層１０９で発生する応力の影響が低減され、Ａｌ酸化層１０９から欠陥が発生することを抑制することができる。その結果として、長寿命化が可能となる。
【００４６】
また、本第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬ２００によると、各半導体層は熱伝導率が比較的高いため、溝と溝との間に残された複数の半導体層を介して、素子部で発生した熱を容易に外部領域に逃がすことができる。従って、多重量子井戸活性層２０４の温度上昇が抑制され、光出力特性や温度特性が向上する。
【００４７】
また、本第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬ２００によると、配線１１３及びボンディングパッド１１４の下（−Ｚ側）は、ｐ型上部ＤＢＲ２０７及び共振器構造体が除去され、ポリイミド１１１で平坦化されている。ポリイミドの誘電率は、各半導体層の約３分の１と小さい値であり、配線１１３及びボンディングパッド１１４とｎ側オーミック電極１１５との間に、低誘電率の絶縁性誘電体が数μｍと厚く設けられることになる。そのため、配線１１３及びボンディングパッド１１４とｎ側オーミック電極１１５とによって構成される寄生容量を著しく減少することができる。
【００４８】
また、本第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬ２００によると、ｐ型オーミック電極１１２とｎ型オーミック電極１１５との間に、高抵抗領域２１０が存在するため、ｐ型オーミック電極１１２とｎ型オーミック電極１１５との間に形成される寄生容量が更に低減され、変調周波数を更に高くすることが可能となる。
【００４９】
また、本第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬ２００によると、電流通路の外側への電流の漏れを高抵抗領域２１０によって更に小さくすることができ、第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬ１００よりも低いしきい値電流での動作が可能となる。
【００５０】
《第３の実施形態》
以下、本発明の第３の実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。図５には、本発明の第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬ３００の概略構成が示されている。この図５では、紙面の左右方向をＸ軸方向、紙面の上下方向をＹ軸方向、紙面に垂直な方向をＺ軸方向としている。また、図５のＶＣＳＥＬ２００のＡ−Ａ断面が図６に示されている。
【００５１】
このＶＣＳＥＬ３００は、前述した第２の実施形態におけるＶＣＳＥＬ２００に対して、多重量子井戸活性層の成分が異なる点に特徴を有する。なお、以下においては、第１及び第２の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、第１及び第２の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【００５２】
ＶＣＳＥＬ３００では、図６に示されるように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の上（＋Ｚ側）に、ｎ型下部ＤＢＲ２０２、下部スペーサ層２０３、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層３０４、上部スペーサ層２０５、及びｐ型上部ＤＢＲ２０７などの半導体層が、エピタキシャル成長によって順次積層されている。
【００５３】
前記ｎ型下部ＤＢＲ２０２は、ｎ型ＧａＡｓからなる高屈折率層と、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とが、それぞれ発振波長（１３００ｎｍ）の４分の１の光学長になる厚さで交互に積層されている。
【００５４】
前記多重量子井戸活性層３０４は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＮＡｓからなる層である。
【００５５】
前記ｐ型上部ＤＢＲ２０７は、ｐ型ＧａＡｓからなる高屈折率層と、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とが、それぞれ発振波長の４分の１の光学長になる厚さで交互に積層されている。このｐ型上部ＤＢＲ２０７は、上部スペーサ層２０５との境界近傍にＡｌＡｓ層１０６を有している。
【００５６】
そして、ｎ型下部ＤＢＲ２０２とｐ型上部ＤＢＲ２０７とで挟まれた領域は、発振波長の１波長分の光学長になる厚さとなっており、いわゆる共振器構造体を構成している。
【００５７】
上記積層体には、図５に示されるように、３箇所の溝（３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ）が形成されている。特に溝３０２ｃは、配線１１３やボンディングパッド１１４よりも大きなサイズで形成されている。各溝は、少なくともＡｌＡｓ層１０６を横切る深さを有している。ここでは、一例として、各溝の底面は、ｎ型下部ＤＢＲ２０２に達している。すなわち、ｐ型上部ＤＢＲ２０７及び共振器構造体を除去して各溝が形成されている。
【００５８】
溝３０２ｃには、ポリイミド１１１が埋め込まれて、溝が平坦化されている。ポリイミド１１１上には、ボンディングパッド１１４が形成されている。このボンディングパッド１１４は、配線１１３を介してｐ側オーミック電極１１２と接続されている。
【００５９】
ｐ側オーミック電極１１２とｎ側オーミック電極１１５との間に順方向電流を流すことにより、多重量子井戸活性層３０４にキャリアが注入されて発光する。このとき、Ａｌ酸化層１０９により電流は中央の非酸化領域１１７に狭窄される。多重量子井戸活性層３０４で発光した光は、共振器構造体で共振し、波長１３００ｎｍのレーザ光として＋Ｚ方向に出射される。
【００６０】
すなわち、積層体における３箇所の溝で囲まれた領域が、素子部である。
【００６１】
以上説明したように、本第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬ３００によると、素子部とその外部領域とは、エピ（結晶成長層）で繋がっているため、Ａｌ酸化層１０９では、選択酸化された部分と酸化されていない部分とが全体的に繋がることとなる。これにより、積層体の機械的強度が強くなり、それによってＡｌ酸化層１０９で発生する応力の影響が低減され、Ａｌ酸化層１０９から欠陥が発生することを抑制することができる。その結果として、長寿命化が可能となる。
【００６２】
また、本第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬ３００によると、各半導体層は熱伝導率が比較的高いため、溝と溝との間に残された複数の半導体層を介して、素子部で発生した熱を容易に外部領域に逃がすことができる。従って、多重量子井戸活性層３０４の温度上昇が抑制され、光出力特性や温度特性が向上する。
【００６３】
また、本第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬ３００によると、配線１１３及びボンディングパッド１１４の下（−Ｚ側）は、ｐ型上部ＤＢＲ２０７及び共振器構造体が除去され、ポリイミド１１１で平坦化されている。ポリイミドの誘電率は、各半導体層の約３分の１と小さい値であり、配線１１３及びボンディングパッド１１４とｎ側オーミック電極１１５との間に、低誘電率の絶縁性誘電体が数μｍと厚く設けられることになる。そのため、配線１１３及びボンディングパッド１１４とｎ側オーミック電極１１５とによって構成される寄生容量を著しく減少することができる。
【００６４】
また、本第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬ３００によると、ｐ型オーミック電極１１２とｎ型オーミック電極１１５との間に、高抵抗領域２１０が存在するため、ｐ型オーミック電極１１２とｎ型オーミック電極１１５との間に形成される寄生容量が更に低減され、変調周波数を更に高くすることが可能となる。
【００６５】
また、本第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬ３００によると、電流通路の外側への電流の漏れを高抵抗領域２１０によって更に小さくすることができ、第１の実施形態におけるＶＣＳＥＬ１００よりも低いしきい値電流での動作が可能となる。
【００６６】
また、本第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬ３００によると、多重量子井戸活性層３０４として、窒素と他のＶ族元素との混晶半導体であるＧａＩｎＮＡｓを用いている。ＧａＩｎＮＡｓは、ＧａＡｓ等のスペーサ層（障壁層）との伝導帯電子の閉じ込め障壁高さを約３００ｍｅＶと高くすることができるため、多重量子井戸活性層３０４からの電子のオーバーフローを抑制することができる。また、ＧａＩｎＮＡｓは、高反射率、高熱伝導性を有するｎ型下部ＤＢＲ２０２上にエピタキシャル成長することができ、１．３μｍ帯の発振波長を有する良好な性能のＶＣＳＥＬを得ることが可能である。
【００６７】
なお、窒素と他のＶ族元素を含む混晶半導体としては、ＧａＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＡｌＧａＮＡｓ、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＮＡｓＰ、ＧａＩｎＮＡｓＰ、ＡｌＧａＮＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＮＡｓＰ、ＧａＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＡｌＧａＮＡｓＳｂ、ＡｌＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＮＡｓＰＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＰＳｂ、ＡｌＧａＮＡｓＰＳｂ、及びＡｌＧａＩｎＮＡｓＰＳｂ等がある。
【００６８】
また、上記各実施形態では、ｐ型上部ＤＢＲがＡｌＡｓ層１０６を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、ｐ型上部ＤＢＲ、共振器構造体及びｎ型下部ＤＢＲのいずれかがＡｌＡｓ層１０６を有していれば良い。
【００６９】
また、上記各実施形態では、配線１１３及びボンディングパッド１１４の下（−Ｚ側）に位置するｐ型上部ＤＢＲ及び共振器構造体が除去され、ポリイミド１１１で平坦化されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、配線１１３及びボンディングパッド１１４の下（−Ｚ側）に位置するＡｌＡｓ層１０６が切断されれば良い。
【００７０】
図７には、本発明の一実施形態に係る光伝送システム４００の概略構成が示されている。この光伝送システム４００は、光送信モジュール４０１と光受信モジュール４０５が光ファイバケーブル４０４で接続されており、光送信モジュール４０１から光受信モジュール４０５への一方向の光通信が可能となっている。
【００７１】
光送信モジュール４０１は、前記ＶＣＳＥＬ１００、２００、３００のいずれかのＶＣＳＥＬを含む光源４０２と、外部から入力された電気信号に応じて、光源４０２から出射されるレーザ光の光強度を変調する駆動回路４０３とを有している。
【００７２】
光源４０２から出力された光信号は、光ファイバケーブル４０４に結合し、該光ファイバケーブル４０４を導波して光受信モジュール４０５に入力される。
【００７３】
光受信モジュール４０５は、光信号を電気信号に変換する受光素子４０６と、受光素子４０６から出力された電気信号に対して信号増幅、及び波形整形等を行う受信回路４０７とを有している。
【００７４】
本実施形態に係る光送信モジュール４０１によると、光源４０２が前記ＶＣＳＥＬ１００、２００、３００のいずれかのＶＣＳＥＬを含んでいるため、高い変調周波数で動作させることができる。従って、低消費電力で、高速で、大容量の光伝送を可能とすることができる。
【００７５】
また、本実施形態に係る光伝送システム４００によると、高い変調周波数で動作させることができる光送信モジュール４０１を備えているため、低消費電力で、高速で、大容量の光伝送を行うことが可能となる。
【００７６】
なお、本実施形態では、単チャンネルの一方向通信の構成例を示しているが、双方向通信、並列伝送方式、波長分割多重伝送方式等の構成をとることもできる。要するに、光源４０２が前記ＶＣＳＥＬ１００、２００、３００のいずれかのＶＣＳＥＬを含んでいれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上説明したように、本発明の垂直共振型の面発光半導体レーザによれば、機械的強度の低下を招くことなく、高周波特性の低下を抑制するのに適している。また、本発明の光伝送モジュールによれば、高速での光伝送を可能とするのに適している。また、本発明の光伝送システムによれば、高速で光伝送を行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１のＶＣＳＥＬのＡ−Ａ断面を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬの概略構成を説明するための図である。
【図４】図３のＶＣＳＥＬのＡ−Ａ断面を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬの概略構成を説明するための図である。
【図６】図５のＶＣＳＥＬのＡ−Ａ断面を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る光伝送モジュール及び光伝送システムの概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７９】
１００…ＶＣＳＥＬ、１０１…ｎ型ＧａＡｓ基板、１０２…下部分布ブラッグ反射鏡、１０３…下部スペーサ層、１０４…多重量子井戸活性層、１０５…上部スペーサ層、１０６…ＡｌＡｓ層、１０７…上部分布ブラッグ反射鏡、１０８ａ…溝、１０８ｂ…溝、１０８ｃ…溝、１０８ｄ…溝、１０９…Ａｌ酸化層、１１１…ポリイミド、１１２…ｐ側オーミック電極、１１３…配線、１１４…ボンディングパッド、１１５…ｎ側オーミック電極、２００…ＶＣＳＥＬ、２０４…多重量子井戸活性層、３００…ＶＣＳＥＬ、３０２ａ…溝、３０２ｂ…溝、３０２ｃ…溝、３０４…多重量子井戸活性層、４００…光伝送システム、４０１…光伝送モジュール。
【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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