(57)【要約】【課題】検査や組立などの取扱いの際に、メサポストに治具やプローブなどが接触しない構造を採用し、信頼性が高い面発光レーザ素子を提供する。【解決手段】面発光レーザ素子は、環状溝５２を介してメサポスト３０と分離された外周領域５４の半導体積層の表面に、厚み（ｄ１）が大きなポリイミド層２８を有し、中央のメサポスト３０の上面が外周領域５４の表面よりも低くなるように形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部ＤＢＲミラーと、下部ＤＢＲミラーと、前記上部ＤＢＲミラーと下部ＤＢＲミラーとの間に配設された活性層とを含む積層構造を有し、該積層構造の内の少なくとも活性層を含む積層部分がメサポストに形成された面発光レーザ素子において、
前記メサポストの外周側に配置される外周領域に形成された誘電体層の表面が、前記メサポストの上部表面よりも高い位置にあることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項２】
前記メサポストと前記外周領域の積層部分との間に環状溝が形成され、該環状溝の側面が前記メサポストの積層部分の側面を形成することを特徴とする、請求項１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項３】
前記外周領域から前記メサポストの上面までに前記誘電体層の厚みがｄ２である領域を有し、前記外周領域の前記誘電体層の最大厚みをｄ１とすると、
０≦ｄ２＜ｄ１の関係を満たすことを特徴とする、請求項２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項４】
前記誘電体層の厚みがｄ２である領域と前記メサポストの上面との間に、前記誘電体層の厚みがｄ３である領域を有し、
０≦ｄ２＜ｄ３の関係を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の面発光レーザ素子。
【請求項５】
前記外周領域の積層部分が除去されている、請求項１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項６】
前記誘電体層が有機系の樹脂から成ることを特徴とする、請求項１〜５の何れか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項７】
前記誘電体層がポリイミドから成ることを特徴とする、請求項６に記載の面発光レーザ素子。
【請求項８】
前記誘電体層がＳｉｘＮまたはＳｉｘＯｙから成ることを特徴とする、請求項１〜５の何れか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項９】
前記上部ＤＢＲミラーが誘電体ＤＢＲミラーである、請求項１〜８の何れか一に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１０】
前記誘電体ＤＢＲミラーを構成する膜が、前記メサポストを覆い、且つ、前記外周領域に形成された誘電体層を構成する、請求項９に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１１】
前記誘電体ミラーを構成する膜が、前記メサポストを覆い、且つ、前記外周領域で前記誘電体層に覆われる、請求項９に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１２】
上部ＤＢＲミラーと、下部ＤＢＲミラーと、前記上部ＤＢＲミラーと下部ＤＢＲミラーとの間に配設された活性層とを含む積層構造を有し、該積層構造の内の少なくとも上部ＤＢＲミラーを含む積層部分がメサポストに形成され、該メサポストの上面にメサポスト電極を有する面発光レーザ素子において、
前記メサポストの外周側に配置される外周領域の表面に形成され、前記メサポスト電極に電気的に接続されたパッド電極を有し、該パッド電極の表面は前記メサポスト電極の表面よりも高い位置にあることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項１３】
前記メサポストと前記外周領域の積層部分との間に環状溝が形成され、該環状溝の側面が前記メサポストの積層部分の側面を形成することを特徴とする、請求項１２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１４】
前記パッド電極は、少なくとも前記外周領域を覆う誘電体層上に形成されていることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１５】
前記上部ＤＢＲミラーが誘電体ＤＢＲミラーである、請求項１２〜１４の何れか一に記載の面発光レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メサポストを有し、基板面に対して垂直な共振器構造を有する面発光レーザ素子に関し、特に、信頼性に優れた面発光レーザ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser：
以下、単に面発光レーザ素子と称する）は、基板面に対して直交方向に光を出射させる半導体レーザ素子である。面発光レーザ素子は、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の面発光型レーザ素子を配列することが可能であり、通信用光源として、また、その他の様々なアプリケーション用デバイスとして注目されている。
【０００３】
面発光レーザ素子は、ＧａＡｓやＩｎＰといった半導体基板上に１対の半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲミラー）を形成し、その対のＤＢＲミラーの間に発光領域となる活性層を有する共振器構造を備えている。例えば、ＧａＡｓ系の面発光レーザ素子は、ＧａＡｓ基板上に形成でき、しかも、熱伝導率が良好で、反射率の高いＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー（例えば、ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ対層）を用いることができるので、０．８μｍ〜１．０μｍ帯のレーザ光を発光できるレーザ素子として有望視されている。また、活性層にＧａＩｎＮＡｓ系材料を用いた面発光レーザ素子は、１．２μｍ〜１．６μｍの長波長域の光を発光できる面発光レーザ素子として有望視されている。
【０００４】
面発光レーザ素子では、電流効率を高め、閾値電流値を下げるために、Ａｌ酸化層で電流注入領域を狭窄する構造を有する酸化狭窄型の面発光半導体レーザ素子が提案されている。
【０００５】
図１０を参照して、従来の８５０ｎｍ帯で使用される酸化層狭窄型の面発光半導体レーザ素子の構成を説明する。図１０は、従来の８５０ｎｍ帯の酸化層狭窄型の面発光半導体レーザ素子の構成を示す断面斜視図である。面発光型半導体レーザ素子１０Ａは、ｐ−ＧａＡｓ基板６２上に、バッファ層６３、それぞれの層の厚みがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｐ−Ａｌ0.9ＧａＡｓ／ｐ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓの３５ペアからなる下部ＤＢＲミラー６４、下部クラッド層６６、量子井戸活性層６８、上部クラッド層７０、及び、それぞれの層の厚みがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｎ−Ａｌ0.9ＧａＡｓ／ｎ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓの２５ペアからなる上部ＤＢＲミラー７２の積層構造を備えている。
【０００６】
下部ＤＢＲミラー６４では、量子井戸活性層６８に近い側の一層が、Ａｌ0.9ＧａＡｓ
層に代えて、ＡｌＡｓ層７４で形成され、かつ中央の電流注入領域以外の領域のＡｌＡｓ層７４のＡｌが選択的に酸化され、Ａｌ酸化層７５からなる電流狭窄層を構成している。積層構造の上部から下部ＤＢＲミラーの一部までの積層部分がメサポスト８０に形成されており、メサポスト８０の上部には、リング電極８２が形成されている。上記構造の面発光レーザ素子１０Ａは、以下のような工程を経て製造される。
【０００７】
まず、積層構造を構成する各半導体層をエピタキシャル成長法により堆積する。次いで、積層構造のうち、上部ＤＢＲミラー７２から、下部ＤＢＲミラー６４の一部までを含む積層部分を、フォトリソグラフィー処理及びエッチングによりエッチング加工し、例えば直径３０μｍの円形のメサポスト８０に加工する。メサポスト８０を形成する工程では、メサポスト以外の半導体層部分を全てエッチングしてしまう構造や、エッチングによって環状溝を形成し、環状溝の内側にメサポストを、環状溝の周囲に外周領域を形成する構造などが採用される。図示の例は、メサポスト８０以外の半導体層部分を全てエッチング除去する例である。
【０００８】
メサポスト８０に加工した積層構造を、水蒸気雰囲気中にて約４００℃の温度で維持し、メサポスト８０の外側からＡｌＡｓ層７４のＡｌを選択的に酸化させる酸化処理を行うことにより、ＡｌＡｓ層７４中にＡｌ酸化層７５からなる電流狭窄層を形成する。
【０００９】
次いで、メサポスト８０の上面及び側面、並びに、メサポスト８０の脇のｐ型下部ＤＢＲミラー６４上を含む基板全面に、ＳｉＮX パッシベーション膜７６を成膜する。更に、基板全面にポリイミド層７８を塗布し、２００℃、３００℃、及び４００℃の温度で、それぞれ、４０分、６０分、及び６０分の処理時間で、３段階の熱処理を施して、ポリイミド層７８のキュアリングを行う。次いで、フォトリソグラフィ処理により、メサポスト８０の上面のポリイミド層７８を除去して、ＳｉＮX パッシベーション膜７６を露出させる。ポリイミド層７８は、成膜にあたってはほぼ均等な厚みに塗布されるが、メサポスト８０が形成された基板の形状や、塗布後の熱処理によるポリイミドの収縮等の影響を受け、メサポスト領域が最も高く、外周側部分では徐々に低くなる形状となる。
【００１０】
次いで、ＲＩＥ装置を用い、ＣＦガスをエッチングガスとし、メサポスト８０上に露出したＳｉＮX パッシベーション膜７６をエッチングして、ｎ側電極形成用の窓を形成する。続いて、金属膜を蒸着して、リング状のｎ側電極８２を形成する。ｎ側電極８２を形成した後に、ｐ−ＧａＡｓ基板６２の裏面を研磨して、基板厚みを２００μｍに調整し、次いで基板裏面に金属膜を蒸着させてｐ側電極８６を形成する。続いて、アニール温度４００℃で電極アニールを３分間行う。以上の工程を経て、ウエハプロセスは終了する。続いて、ダイシングマシーンを用いてウエハをダイシングして素子化を行い、図１０に示すような面発光半導体レーザ素子１０Ａを得る。上記のようにして作製される素子は、電気特性等の測定検査が行われ、組立工程等を経て光モジュール等に搭載される。
【特許文献１】特開２００３−６９１５０号公報
【特許文献２】特開２０００−６８６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、面発光レーザ素子は全体がポリイミド層に埋め込まれ、メサポスト上面のポリイミド層が除去された後に、基板裏面の研磨工程、検査工程、組立工程等が行われ、これら各工程における面発光レーザ素子の取扱いの際には、各種検査器具や治具との接触が生じ、或いは、機械的圧力などが印加される。
【００１２】
検査工程では、一般に、図１１（ａ）に示すように、測定プローブ４０を、面発光レーザ素子のリング電極８２に接触させるため、メサポスト８０が形成された基板表面上で測定プローブ４０を移動させる。このため、測定プローブ４０がメサポスト８０に接触しやすい。また、図１１（ｂ）に示すように、測定プローブ４０が、メサポスト周囲の外周領域のポリイミド層７８上に設けられ、リング電極８２と電気的に接続されたパッド電極４２に接触する場合においても、測定プローブ４０によってかかる応力がポリイミド層７８を通じてメサポスト８０に印加される。
【００１３】
基板裏面の研磨工程に際しては、図１１（ｃ）に示すように、面発光レーザ素子のメサポスト８０の上面部分が研磨治具４４に貼り合わされ、その状態で研磨が行われる。この場合、メサポスト８０のレーザ光の出射窓となる部分に研磨治具４４が貼り合わされるので、メサポスト８０に欠陥が生じやすい。また、光モジュールへの組立工程では、光ファイバとの結合時にメサポスト上面でファイバとの接触が生じやすい。更に、検査工程や、組立工程の前後では、面発光レーザ素子は、ピンセット等の治具に把持されるので、このような治具によってもメサポスト８０に傷が付くおそれがある。
【００１４】
上記のように、面発光レーザ素子を取り扱う工程では、面発光レーザ素子のメサポスト８０が、周囲の領域に比べて突出する凸形状を有するため、各種検査器具や治具と接触することで、メサポスト８０の表面に傷が入る、或いは、応力がかかるため、共振器構造を内蔵するメサポスト８０にダメージが発生するなどの問題があった。
【００１５】
本発明は、上記に鑑み、メサポストを有する従来の面発光レーザ素子を改良し、検査工程や組み立て工程などに際して、共振器構造を内蔵するメサポストに機械的なダメージが生じ難い構造を有する面発光レーザ素子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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の第１発明の面発光レーザ素子は、上部ＤＢＲミラーと、下部ＤＢＲミラーと、前記上部ＤＢＲミラーと下部ＤＢＲミラーとの間に配設された活性層とを含む積層構造を有し、該積層構造の内の少なくとも上部ＤＢＲミラーを含む積層部分がメサポストに形成された面発光レーザ素子において、
前記メサポストの外周側に配置される外周領域に形成された誘電体層の表面が、前記メサポストの上部表面よりも高い位置にあることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第２発明の面発光レーザ素子は、上部ＤＢＲミラーと、下部ＤＢＲミラーと、前記上部ＤＢＲミラーと下部ＤＢＲミラーとの間に配設された活性層とを含む積層構造を有し、該積層構造の内の少なくとも上部ＤＢＲミラーを含む積層部分がメサポストに形成され、該メサポストの上面にメサポスト電極を有する面発光レーザ素子において、
前記メサポストの外周側に配置される外周領域の表面に形成され、前記メサポスト電極に電気的に接続されたパッド電極を有し、該パッド電極の表面は前記メサポスト電極の表面よりも高い位置にあることを特徴とする。
【００１８】
ここで、高さがより高いとは、面発光レーザ素子が形成される基板の表面からより離れた位置にあることを指すものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の面発光レーザ素子は、メサポストの上面よりも外周領域の表面が高い位置に配設される構造を採用することにより、面発光レーザ素子の研磨工程や、検査工程、組み立て工程などで面発光レーザ素子を取り扱う際に、検査器具や取扱い治具などがメサポストに接触し、或いは、これに圧力を及ぼすなどのためにメサポストにダメージが発生することを防止する。このため、信頼性に優れた面発光レーザ素子が提供できる。
【００２０】
本発明の面発光レーザ素子は、前記メサポストと前記外周領域との間に環状溝が形成され、該環状溝の側面が前記メサポストの積層部分の側面を形成する構造に特に容易に適用可能である。
【００２１】
また、前記外周領域から前記メサポストの上面までに前記誘電体層の厚みがｄ２である領域を有し、前記外周領域の前記誘電体層の最大厚みをｄ１とすると、０≦ｄ２＜ｄ１の関係を満たすことも本発明の好ましい態様である。この場合、外周領域に印加される外部応力が、誘電体層を経由してメサポストに伝搬する際に低減するので、メサポストを外部応力から有効に保護する。
【００２２】
また、上記構成を採用する際には、前記誘電体層の厚みがｄ２である領域と前記メサポストの上面との間に、前記誘電体層の厚みがｄ３である領域を有し、０≦ｄ２＜ｄ３の関係を満たすことも好ましい。この場合、厚みがｄ３と大きな誘電体層の部分が、外部応力からメサポストの側壁などを有効に保護する。
【００２３】
前記誘電体層は、有機系の樹脂で形成することができ、例えばポリイミドで形成する。
或いは、これに代えて、ＳｉｘＮまたはＳｉｘＯｙで形成してもよい。また、これらの異なる誘電体を積層してもよい。
【００２４】
前記上部ＤＢＲミラーを誘電体ＤＢＲミラーで構成できる。また、この場合には、前記誘電体ＤＢＲミラーを構成する膜が、前記メサポスト全体を覆うことができ、且つ、前記外周領域に形成された誘電体層を構成する、又は、前記外周領域で前記誘電体層に覆われるとすることも出来る。
【００２５】
メサポストの上部に形成されるリング電極の位置で外部電極に接続する構成に代えて、リング電極に接続されるパッド電極を外周領域に形成し、このパッド電極と外部電極とを接続する構成を採用することも出来る。この場合には、面発光レーザ素子を外部電極に接続する際に生じるメサポストへの部材の接触や圧力などが減る。パッド電極は、外周領域を覆う誘電体層上に形成することも好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、実施形態を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る面発光レーザ素子を示す。同図の面発光レーザ素子１０は、図１０に示した従来の面発光レーザ素子１０Ａではｐ型基板上に積層構造を形成するのとは異なり、ｎ型基板上に積層構造を形成している。つまり、本実施形態の面発光レーザ素子１０は、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、それぞれの層の厚みがλ／４ｎのｎ−Ａｌ0.9ＧａＡｓ／ｎ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓの３５ペアからなるｎ型下部ＤＢＲミラー１４、下部クラッド層１６、量子井戸活性層１８、上部クラッド層２０、ＡｌＡｓ層２４とＡｌ酸化層２５で構成される酸化狭窄層、及び、それぞれの層の厚みがλ／４ｎのｐ−Ａｌ0.9ＧａＡｓ／ｐ−Ａｌ0.2 ＧａＡｓの２５ペアからなるｐ型上部ＤＢＲミラー２２の半導体積層構造を備えている。
【００２７】
基板面の中央部分は、メサポスト３０に形成されている。メサポスト３０は、積層構造に形成された層のうち、積層表面から下部ＤＢＲミラー１４の一部にまで達するた環状溝５２によって、外周領域５４から区分されている。環状溝５２の幅は、例えば５．０〜３０μｍ程度であり、メサポスト３０の高さ、つまり環状溝５２の深さは、３〜７μｍ程度である。外周領域５４の半導体積層上には、ポリイミド層２８が形成され、メサポスト３０の積層構造と、外周領域５４の積層構造とは、このポリイミド層２８の構造によってのみ異なる。
【００２８】
上記構造の面発光レーザ素子１０では、半導体層の積層構造は、ｎ型とｐ型の違いを別にすれば、従来の製造方法と同様にして堆積する。半導体積層の堆積後、フォトリソグラフィ及びエッチング工程によって、積層表面から下部ＤＢＲミラー１４の一部にまで達する深さの環状溝５２を形成し、これによってメサポスト３０を形成する。メサポスト３０が形成された基板全面にポリイミドを塗布し、必要な熱処理を施してポリイミド層２８を形成する。次いで、フォトリソグラフィ処理により、少なくともメサポスト３０の上面部分に相当し、メサポスト３０の上面よりも広い領域のポリイミド層２８を除去する。その際、ポリイミド層２８の厚みによって熱処理時の収縮量に差があり、ポリイミド層２８の表面に凹凸が生じている。このため、図１に示すように、メサポスト３０の上面の外周部分に薄いポリイミド層２８が盛り上がるような形状となる場合が多い。その場合でも、環状溝５２の周囲の外周領域５４の表面上のポリイミド層２８の表面の高さは、ポリイミド層２８を含めたメサポスト３０の高さよりも高い。ポリイミド層２８をエッチングした後には、メサポスト３０の上面にリング状のｐ側電極３２、基板１２の裏面にｎ側電極３６を形成する。
【００２９】
メサポスト３０上に設けられたリング電極３２の位置よりも、外周領域５４に設けられたパッド電極４２の方が高い位置にある。なお、ここで、高い位置とは基板１２表面からの距離がより大きいことを指すものである。リング電極３２とパッド電極４２とは、例えばポリイミド層２８の上面に形成した蒸着金属層によって電気的に接続される。このように、環状溝５２の形成によってメサポスト３０が形成されるので、メサポスト３０の積層と、環状溝５２外側の外周領域５４の積層の高さとは等しく、外周領域５４上のポリイミド層２８の上面の高さをメサポスト３０の上面よりも高くすることが容易である。
【００３０】
面発光レーザ素子１０を、ポリイミド層２８の上面よりも低いメサポスト３０を有する構造とすることで、検査工程や基板研磨等の加工工程でのプローブや治具等の不必要な接触を低減することができる。
【００３１】
本実施形態では、図１に示すように、外周領域５４表面のポリイミド層２８の最大厚みをｄ１とすると、環状溝５２の外壁側付近のポリイミド層２８の厚みｄ２は、ｄ１よりも薄い。また、この厚みｄ２は、環状溝５２の内部のポリイミド層の厚みｄ３よりも薄い。つまり、ポリイミド層２８は、外周領域５４から中央のメサポスト３０に向かって、まず大きな厚みｄ１を有し、次いで、厚みがｄ２と薄くなり、更にその内周側で厚みがｄ３と再び厚くなるように形成される。換言すると、ポリイミド層２８は、厚みが大きな双方の領域部分に囲まれたくびれ部分を有する。このくびれ部分を有することで、外周領域のポリイミド層２８に応力が加えられ場合に、メサポスト３０に伝播する応力を低減する。例えば、くびれ部分のポリイミド層の厚みｄ２は１〜３μｍ程度である。環状溝５２の内部のポリイミド層２８の厚みｄ３は４〜１０μｍ程度であり、外周領域５４のポリイミド層２８の厚みｄ１は２〜５μｍ程度である。ただし、厚みｄ３が大きくても、厚みｄ１である外周領域５４のポリイミド層２８の表面がメサポスト３０よりも高くなるようにしてある。
【００３２】
外周領域５４のポリイミド層２８の厚みｄ１が小さすぎると、くびれ部分の厚みｄ２と充分な厚みの差を設けることができない。また、くびれ部分が厚すぎる場合には、応力の伝播を十分に防ぐことができない。本発明では、リング電極３２とパッド電極４２との間の高低差が比較的に小さく、リング電極３２とパッド電極４２との導通をとる導体を蒸着等によって作製する場合に、その作製が容易である。
【００３３】
図２は、上記実施形態の第１の変形例に係る面発光レーザ素子１０Ｂを示す。本変形例では、メサポスト３０の上面に掛かるポリイミド層２８を除いている。その他の構成は図１の実施形態の構成と同様である。
【００３４】
図３は、上記実施形態の第２の変形例に係る面発光レーザ素子１０Ｃを示す。本変形例では、図１の環状溝５２の外周付近に形成されるポリイミド層２８のくびれ部に代えて、外周領域５４の内側縁部に隣接してポリイミド層２８の厚みｄ２が小さな領域を設け、これによってポリイミド層２８のくびれ部を形成している。なお、図３に示す厚みｄ２は零でもよい。その他の構成は図１の構成と同様である。
【００３５】
図４は、本発明の第３の変形例に係る面発光レーザ素子１０Ｄを示している。本変形例では、メサポスト３０の上面及び側面、並びに、環状溝５２の内部の大部分にはポリイミ層２８が形成されず、環状溝５２の外周部の一部のみにポリイミド層２８が形成されている。
【００３６】
図５は、図１の実施形態の第４の変形例に係る面発光レーザ素子１０Ｅを示す。本変形例では、メサポスト３０の上面及び側面、並びに、環状溝５２の内部にはポリイミド層２８が形成されず、更に、外周領域５４の内側縁部付近にもポリイミド層２８が形成されない領域がある。
上記実施形態及び変形例に係る面発光レーザ素子では、誘電体層としてポリイミド層２８を用いることによって、メサポスト３０の上面よりも外周領域５４の上面の高さが高くなる形態を示した。しかし、誘電体層は、ポリイミド層に限定はされず、他の誘電体材料でもよく、例えば、ＳｉｘＮ層又はＳｉｘＯｙ層を外周領域にメサポストの高さよりも高くなるように形成してもよい。
（実施形態２）
図６は、本発明の第２実施形態に係る面発光レーザ素子１０Ｆを示す。本実施形態では、図１に示した実施形態の面発光レーザ素子のメサポスト３０の上面に、樹脂レンズ３８を形成したものである。樹脂レンズ３８は、メサポスト３０及び環状溝５２の上部に、ポリイミド層２８の表面上に形成されており、ポリイミド層２８の凹形状を利用し、かつ、表面がドーム状になるように形成している。本実施形態では、ポリイミド層２８の凹状部分の大きさを適宜設定することによって、適切な寸法の樹脂レンズ３８を形成することが容易となり、面発光レーザ素子とレンズの位置合わせの必要性がなくなる。また、このようにメサポスト３０上に樹脂レンズ３８を直接に形成することによって、面発光レーザ素子から光ファイバに光を結合する光学系の小型化が可能になり、また、樹脂レンズ３８によってメサポスト３０の上面を保護するという機能も得られる。
【００３７】
本発明の面発光レーザ素子の構造は、面発光レーザ素子を同一基板上に配列して二次元アレイとして集積するレーザアレイにも適用可能である。特に本発明の面発光レーザ素子の構成によれば、研磨工程や検査工程等で受けるダメージを低減することにより、集積された複数の面発光レーザ素子の全てにおいて、素子に要求される高い信頼性が得られる。
（実施形態３）
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の第３実施形態に係る面発光レーザ素子１０Ｇ、及び、そのような面発光レーザ素子１０Ｇを同一基板上に多数配置したレーザアレイ５０を示す側面図である。同図（ａ）に示すように、本実施形態に係る面発光レーザ素子１０Ｇは、上部ＤＢＲミラーを誘電体ＤＢＲミラー４６で形成し、その誘電体ＤＢＲミラー４６を構成する膜でメサポスト３０及び外周領域の誘電体層（ポリイミド層）２８の全面を覆って形成される。
【００３８】
半絶縁性基板１３上に半導体層からなる下部ＤＢＲミラーとその上にｎ型半導体からなる下部クラッド層５６、活性層１８と、酸化狭窄層２５を含むｐ型半導体からなる上部クラッド層５８が形成されており、これら下部クラッド層５６、活性層１８及び上部クラッド層５８は、外周領域にも積層部分として残されている。外周領域には、ポリイミドで構成される誘電体層２８がこの積層部分を覆って形成されており、誘電体層２８は、誘電体ＤＢＲミラー４６を構成する膜によって覆われている。外周領域の表面は、メサポスト３０の上面よりも高く形成されている。誘電体ＤＢＲミラー４６は、例えば、アモルファスシリコン膜とシリコン酸化膜とのペア層を複数ペア含む積層膜、或いは、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とのペア層を複数ペア含む積層膜で構成される。
【００３９】
メサポスト３０内には、ｎ側電極３６Ａが下部クラッド層５６の表面部分に形成され、ｎ側電極３６Ａは、外周領域のＤＢＲミラー４６を構成する膜上に形成されたｎ側パッド電極４８と接続される。また、メサポスト３０上に形成されたリング電極を構成するｐ側電極３２は、同様に外周領域のＤＢＲミラー４６を構成する膜上に形成されたｐ側パッド電極４２に接続される。これらパッド電極４２、４８は、例えばＡｕ膜で構成される。
【００４０】
図７（ｂ）に示すように、上記構造の面発光レーザ素子１０Ｇが、同一基板１２上に多数形成されて、レーザアレイ５０を構成している。面発光レーザ素子１０Ｇの外周領域をメサポスト３０の高さよりも高くしたことにより、また、誘電体ＤＢＲミラー４６で素子全体を覆ったことにより、レーザアレイの研磨工程や検査工程等で、各レーザ素子１０Ｇが受けるダメージを低減している。
（実施形態４）
図８は、本発明の第４実施形態に係る面発光レーザ素子１０Ｈ及びレーザアレイ５０Ａを図７と同様に示している。本実施形態の面発光レーザ素子１０Ｈは、外周領域の積層部分を全て除去した点において、第３実施形態の面発光レーザ素子１０Ｇと異なる。除去した積層部分には、ポリイミドなどの誘電体層２８が厚く形成されている。レーザアレイ５０Ａは、上記構造を有する多数の面発光レーザ素子１０Ｈを、同一基板１２上に配置している。
（実施形態５）
図９は、本発明の第５実施形態に係る面発光レーザ素子１０Ｉ及びレーザアレイ５０Ｂを図７と同様に示している。本実施形態の面発光レーザ素子１０Ｉは、誘電体ＤＢＲミラー４６を構成する膜が、外周領域に形成されたポリイミドなどの誘電体層２８に覆われている点において、図８の実施形態に係る面発光レーザ素子１０Ｇと異なる。誘電体ＤＢＲミラー４６は、メサポスト３０の表面全体を覆って形成されている。ｎ側パッド電極４８及びｐ側パッド電極４２は、誘電体層２８の表面部分に形成されている。
【００４１】
なお、上記実施形態では、ｎ型基板上に形成した面発光レーザ素子及びレーザアレイの例を示したが、基板はｎ型、ｐ型の何れを使用してもよく、ｐ型基板上に面発光レーザ素子を形成する際には、上記実施形態の積層とは、ｐ型とｎ型とを入れ換える。
【００４２】
以上、本発明をその好適な実施態様に基づいて説明したが、本発明の面発光レーザ素子は、上記実施態様の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施態様の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。また、本発明の好適な態様として記載した各構成や実施形態で記載した各構成については、本発明の必須の構成と共に用いることが好ましいが、単独であっても有益な効果を奏する構成については、必ずしも本発明の必須の構成として説明した全ての構成と共に用いる必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る面発光レーザ素子の断面図である。
【図２】図１の面発光レーザ素子の第１変形例を示す断面図である。
【図３】図１の面発光レーザ素子の第２変形例を示す断面図である。
【図４】図１の面発光レーザ素子の第３変形例を示す断面図である。
【図５】図１の面発光レーザ素子の第４変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る面発光レーザ素子の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る面発光レーザ素子及びレーザアレイの断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る面発光レーザ素子及びレーザアレイの断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る面発光レーザ素子及びレーザアレイの断面図である。
【図１０】従来の面発光レーザ素子の形態を示す断面斜視図である。
【図１１】従来の面発光レーザ素子の研磨工程、検査工程において生じる問題等を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０、１０Ａ：面発光レーザ素子
１２：ｎ−ＧａＡｓ基板
１３：半絶縁性基板
１４：下部ＤＢＲミラー
１６：下部クラッド層
１８：活性層
２０：上部クラッド層
２２：上部ＤＢＲミラー
２４：ＡｌＡｓ層
２５：Ａｌ酸化層（酸化狭窄層）
２８：ポリイミド層
３０：メサポスト
３２：リング電極
３８：樹脂レンズ
４０：測定プローブ
４２：パッド電極
４４：研磨治具
５２：環状溝
５４：外周領域
【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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