(57)【要約】【課題】  面発光レーザ又は受光素子などの光半導体におけるリーク電流を低減することができる光半導体および光伝送モジュールを提供する。【解決手段】  活性層１３、活性層１３の下層側に形成された下部ＤＢＲ１２、および活性層１３の上層側に形成された上部ＤＢＲ１４を有して積層構造をなすとともに、前記積層構造の全部又は一部が柱形状の柱部を構成している積層構造部と、前記活性層の直上にドーナツ形状に形成されている絶縁性材料からなる酸化狭窄層１８と、活性層１３の直下にドーナツ形状に形成されている絶縁性領域を有する層であって、該層の外周が前記柱部の側壁に達しており、該層の厚みが酸化狭窄層１８の厚みよりも大きい絶縁層１６とを有することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層、前記活性層の下層側に形成された下側反射層、および前記活性層の上層側に形成された上側反射層を有して積層構造をなすとともに、前記積層構造の全部又は一部が柱形状の柱部を構成している積層構造部と、
前記活性層の直上又は直下に平面形状がドーナツ形状に形成されている絶縁性材料からなる電流狭窄層と、
前記活性層又は前記電流狭窄層の直上又は直下に平面形状がドーナツ形状に形成されている絶縁性領域を有する層であって、該層の外周が前記柱部の側壁に達しており、該層の厚みが前記電流狭窄層の厚みよりも大きい絶縁層と、を有することを特徴とする光半導体。
【請求項２】
前記積層構造部は、面発光レーザの共振器を構成していることを特徴とする請求項１に記載の光半導体。
【請求項３】
前記積層構造部は、受光素子を構成していることを特徴とする請求項１に記載の光半導体。
【請求項４】
前記絶縁層における絶縁性領域以外の領域は、光学的な膜厚が前記面発光レーザの波長の１／４の奇数倍に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の光半導体。
【請求項５】
前記積層構造部は、アルミニウムと半導体材料とを要素に含んでなる層が積層されたものであって、アルミニウム低組成層と前記アルミニウム低組成層に比べてアルミニウムの含有比率の高いアルミニウム高組成層とを１組としたものが複数組積層された構造を有し、
前記絶縁層は、アルミニウムと半導体材料とを要素に含んでなる層について酸化処理して形成されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光半導体。
【請求項６】
前記電流狭窄層は、前記活性層の直上に形成されており、
前記絶縁層の一部をなすものであって前記活性層の直下に形成された第１絶縁層と、
前記絶縁層の一部をなすものであって前記電流狭窄層の直上に形成された第２絶縁層と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光半導体。
【請求項７】
前記電流狭窄層は、前記活性層の直下に形成されており、
前記絶縁層の一部をなすものであって前記活性層の直上に形成された第１絶縁層と、
前記絶縁層の一部をなすものであって前記電流狭窄層の直下に形成された第２絶縁層と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光半導体。
【請求項８】
前記絶縁層のアルミニウム含有比率は、前記下側反射層及び上側反射層のアルミニウム含有比率よりも高いことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光半導体。
【請求項９】
前記絶縁層は、アルミニウムと半導体材料とを要素に含んでなる層が積層されたものであって、アルミニウム低組成層と前記アルミニウム低組成層に比べてアルミニウムの含有比率の高いアルミニウム高組成層とを１組としたものが複数組積層された構造を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光半導体。
【請求項１０】
前記絶縁層、下側反射層及び上側反射層は、それぞれ、アルミニウム低組成層と前記アルミニウム低組成層に比べてアルミニウムの含有比率の高いアルミニウム高組成層とを１組としたものが複数組積層された構造を有し、
前記絶縁層のアルミニウム低組成層は、前記下側反射層及び上側反射層のアルミニウム低組成層よりアルミ含有率が高く、
前記絶縁層のアルミニウム高組成層は、前記下側反射層及び上側反射層のアルミニウム高組成層よりアルミ含有率が高いことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光半導体。
【請求項１１】
前記柱部の側壁近傍部位の全ては、酸化されて絶縁性領域となっていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光半導体。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の光半導体を有して構成されていることを特徴とする光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体および光伝送モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速動作が可能であり低消費電力であるという特徴を持つ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が、通信データ量の増大などに伴い注目されている。面発光レーザの利点としては検査が容易であり、端面発光型の半導体レーザと比較すると安価である点も挙げられる。この特徴を生かすためには、製造工程で高価な生産設備の投資をすることなく、歩留まりの向上を図る必要がある。
【０００３】
また、比較的高い信頼性を持ちながら簡便に製造できる面発光レーザとして、酸化狭窄型面発光レーザが研究・開発されている。酸化狭窄型面発光レーザは、共振器の少なくとも一部をなす凸形状の柱部における一部の層を酸化して形成した酸化狭窄層（電流狭窄層）を備えたものである。酸化狭窄層により、柱部の活性層を流れる電流の密度が向上し、レーザ出力の効率化などが図れる（例えば、特許文献１から３参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６８８４５号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７５３６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５３４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１から３に記載の面発光レーザを含む従来の面発光レーザでは、共振器の柱部の側面（外周表面）を流れるリーク電流が少なからず生じ、レーザ発振動作の低閾値化を阻害しているという問題点がある。この閾値の上昇は、面発光レーザの変調駆動速度の高速化及び低消費電力化を阻害することとなる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、面発光レーザ又は受光素子などの光半導体におけるリーク電流を低減することができる光半導体および光伝送モジュールの提供を目的とする。
また、本発明は、面発光レーザ又は受光素子などの光半導体の動作について低閾値化を図ることができる光半導体および光伝送モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の光半導体は、活性層、前記活性層の下層側に形成された下側反射層、および前記活性層の上層側に形成された上側反射層を有して積層構造をなすとともに、前記積層構造の全部又は一部が柱形状の柱部を構成している積層構造部と、前記活性層の直上又は直下に平面形状がドーナツ形状に形成されている絶縁性材料からなる電流狭窄層と、前記活性層又は前記電流狭窄層の直上又は直下に平面形状がドーナツ形状に形成されている絶縁性領域を有する層であって、該層の外周が前記柱部の側壁に達しており、該層の厚みが前記電流狭窄層の厚みよりも大きい絶縁層とを有することを特徴とする。上記のドーナツ形状とは例えばリング形状であり、そのリング形状が存在する平面と活性層の平面とが平行に配置されていることが好ましい。
本発明によれば、柱部の側壁（外周）を流れるリーク電流について、絶縁層によって大幅に低減することができる。例えば、光半導体のリーク電流は、上側反射層の側面から活性層の側面を通り下側反射層の側面を通る流路となる。本発明の光半導体では、絶縁層の端面が柱部の側壁部に露出しているので、柱部の側面を流れるリーク電流をその絶縁層によって遮断することができる。さらに、前記絶縁層は、活性層又は前記電流狭窄層の直上又は直下に配置されており、且つ、絶縁層の厚みが電流狭窄層の厚みよりも大きいので、活性層の外周を流れるリーク電流をより効果的に遮断することができる。したがって、本発明によれば、面発光レーザ又は受光素子などの光半導体におけるリーク電流を低減することができる。
【０００７】
また、本発明の光半導体は、前記積層構造部が面発光レーザの共振器を構成していることが好ましい。
本発明によれば、面発光レーザのリーク電流を大幅に低減でき、レーザ発振動作の低閾値化を図ることができる。これにより、高速に変調動作する面発光レーザを提供することができる。
【０００８】
また、本発明の光半導体は、前記積層構造部が受光素子（例えばフォトダイオード）を構成していることが好ましい。
本発明によれば、フォトダイオードなどの受光素子をなす光半導体において、リーク電流を大幅に低減でき、高速動作化及び受光感度の向上などを図ることができる。ここで、受光素子をなす光半導体は、前記電流狭窄層を備えない構成としてもよい。また、１つの基板上に前記面発光レーザと受光素子とが併設された構成としてもよい。
【０００９】
また、本発明の光半導体は、前記絶縁層における絶縁性領域以外の領域の光学的な膜厚が前記面発光レーザの波長（λ）の１／４の奇数倍に設定されていることが好ましい。
本発明によれば、例えば下側反射層及び上側反射層を分布反射型多層膜ミラー（ＤＢＲミラー）で構成したときに、絶縁層の厚みが前記ＤＢＲミラーの各層の厚み（λ／４）の奇数倍となる。したがって、ＤＢＲミラーのうちの奇数層を酸化することなどで前記絶縁層を形成することができ、リーク電流の少ない光半導体を簡便に且つ低コストで提供することができる。
【００１０】
また、本発明の光半導体は、前記積層構造部が、アルミニウムと半導体材料とを要素に含んでなる層が積層されたものであって、アルミニウム低組成層と前記アルミニウム低組成層に比べてアルミニウムの含有比率の高いアルミニウム高組成層とを１組としたものが複数組積層された構造を有し、前記絶縁層はアルミニウムと半導体材料とを要素に含んでなる層について酸化処理して形成されたものであることが好ましい。
本発明によれば、アルミニウム低組成層とアルミニウム高組成層と交互に積層した構造によって、ＤＢＲミラーをなす下側反射層及び上側反射層を構成することができる。また下側反射層又は上側反射層の一部を酸化処理することにより、絶縁層を構成することができる。したがって、本発明は、リーク電流の少ない光半導体を簡便に且つ低コストで提供することができる。
【００１１】
また、本発明の光半導体は、前記電流狭窄層が前記活性層の直上に形成されており、前記絶縁層の一部をなすものであって前記活性層の直下に形成された第１絶縁層と、前記絶縁層の一部をなすものであって前記電流狭窄層の直上に形成された第２絶縁層と、を有することが好ましい。また、本発明の光半導体は、前記電流狭窄層が前記活性層の直下に形成されており、前記絶縁層の一部をなすものであって前記活性層の直上に形成された第１絶縁層と、前記絶縁層の一部をなすものであって前記電流狭窄層の直下に形成された第２絶縁層と、を有することが好ましい。
本発明によれば、活性層及び電流狭窄層を第１絶縁層と第２絶縁層とで挟んだ構造とすることができる。そこで、活性層の側面を流れるリーク電流について、第１絶縁層と第２絶縁層とでより効果的に遮断することができる。
【００１２】
また、本発明の光半導体は、前記絶縁層のアルミニウム含有比率が前記下側反射層及び上側反射層のアルミニウム含有比率よりも高いことが好ましい。
本発明によれば、例えば、アルミニウムを含有する層を酸化処理することにより絶縁層を構成することができる。すなわち、絶縁層となる層を含む柱部について酸化処理すると、アルミニウム含有比率が比較的に低い下側反射層及び上側反射層は殆ど酸化されず、アルミニウム含有比率が比較的に高い絶縁層となる層の外周近傍はアルミニウムが酸化されて絶縁性の高い領域となる。これにより、良好なＤＢＲミラーの構成を保ったまま、良好な絶縁層を形成することができる。したがって、本発明は、リーク電流の少ない光半導体を簡便に且つ低コストで提供することができる。
【００１３】
また、本発明の光半導体は、前記絶縁層が、アルミニウムと半導体材料とを要素に含んでなる層が積層されたものであって、アルミニウム低組成層と前記アルミニウム低組成層に比べてアルミニウムの含有比率の高いアルミニウム高組成層とを１組としたものが複数組積層された構造を有することが好ましい。
また、本発明の光半導体は、前記絶縁層、下側反射層及び上側反射層が、それぞれ、アルミニウム低組成層と前記アルミニウム低組成層に比べてアルミニウムの含有比率の高いアルミニウム高組成層とを１組としたものが複数組積層された構造を有し、前記絶縁層のアルミニウム低組成層は、前記下側反射層及び上側反射層のアルミニウム低組成層よりアルミ含有率が高く、前記絶縁層のアルミニウム高組成層は、前記下側反射層及び上側反射層のアルミニウム高組成層よりアルミ含有率が高いことが好ましい。
本発明によれば、例えばＤＢＲミラーの一部を酸化することなどで前記絶縁層を形成することができ、リーク電流の少ない光半導体を簡便に且つ低コストで提供することができる。
【００１４】
また、本発明の光半導体は、前記柱部の側壁近傍部位の全てが酸化されて絶縁性領域となっていることが好ましい。
本発明によれば、柱部を構成するＤＢＲミラー及び活性層の外周近傍部位（柱部の側壁近傍部位）の全てを絶縁性材料とした構造にすることができる。したがって、本発明は、極めてリーク電流の少ない光半導体を簡便に且つ低コストで提供することができる。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の光伝送モジュールは、前記光半導体を有して構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、良好な高周波特性を有し、消費電力が低い光伝送モジュールを提供することができる。したがって、本発明の光伝送モジュールは、通信等の高速化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の縮尺を適宜変更して表示している。また、以下の実施形態では、光半導体の一例として面発光レーザを挙げて説明しているが、フォトダイオード等の受光素子に本発明を適用することもできる。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る面発光レーザを示す模式断面図である。面発光レーザ１０は、半導体基板１１と、下部ＤＢＲ（下側反射層）１２と、活性層１３と、上部ＤＢＲ（上側反射層）１４と、絶縁層１６と、酸化狭窄層（電流狭窄層）１８と、絶縁層１９と、第１電極２０と、第２電極２１とを有して構成されている。絶縁層１６が本発明に係る絶縁層である。
【００１８】
半導体基板１１は、化合物半導体からなり、例えばｎ型ＧａＡｓ基板で構成される。下部ＤＢＲ１２は、半導体基板１１の上層に形成されている。下部ＤＢＲ１２は、屈折率の異なる層を交互に積層した反射層で構成されている。例えば下部ＤＢＲ１２は、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの分布反射型多層膜ミラー（ＤＢＲミラー）を構成している。活性層１３は、下部ＤＢＲ１２の上層側に形成されている。そして、活性層１３は、例えば厚さ３ｎｍのＧａＡｓのウエル層と厚さ３ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓのバリア層からなり、そのウエル層が３層で構成されている量子井戸活性層を構成している。
【００１９】
上部ＤＢＲ１４は、活性層１３の上層側に設けられている。そして、上部ＤＢＲ１４は、屈折率の異なる層を交互に積層した反射層で構成されている。例えば上部ＤＢＲ１４は、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層（アルミニウム高組成層）とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層（アルミニウム低組成層）とを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラー（ＤＢＲミラー）を構成している。
【００２０】
下部ＤＢＲ１２は、Ｓｉがドーピングされることによりｎ型半導体にされている。上部ＤＢＲ１４は、Ｃがドーピングされることによりｐ型半導体にされている。活性層１３には、不純物がドーピングされていない。これらにより、下部ＤＢＲ１２、活性層１３及び上部ＤＢＲ１４は、ｐｉｎダイオードを構成しており、面発光レーザ１０の共振器を構成している。この共振器における活性層１３及び上部ＤＢＲ１４は、半導体基板１１及び下部ＤＢＲ１２の上面に凸形状に形成された円柱形状の柱部を構成している。なお、下部ＤＢＲ１２も凸形状として、その下部ＤＢＲ１２における上側の一部を柱部の一部としてもよい。この柱部の上面及び下面が面発光レーザ１０のレーザ光出射面となる。
【００２１】
上部ＤＢＲ１４の上にはコンタクト層（図示せず）形成されている。コンタクト層は例えばｐ型のＧａＡｓ層で形成されている。絶縁層１９は、下部ＤＢＲ１２及び活性層１３などから第２電極２１を絶縁するための層である。第１電極２０は、面発光レーザ１０のカソード電極をなすものである。第１電極２０は、半導体基板１１を介して下部ＤＢＲ１２と電気的に接続されている。る。第２電極２１は、面発光レーザ１０のアノード電極をなすものである。第２電極２１は、コンタクト層１５を介して上部ＤＢＲ１４と電気的に接続されている。
【００２２】
酸化狭窄層１８は、活性層を通って流れる電流の流路を制限する絶縁領域をなすものである。すなわち、酸化狭窄層１８は、面発光レーザ１０の共振器内で流れる電流の流域を狭くして電流密度を向上させるものである。電流密度を高くすることで、低電流でレーザ発振することができる高性能な面発光レーザ１０を構成できる。酸化狭窄層１８は活性層１３の直上に配置されている。酸化狭窄層１８の平面形状は、ドーナツ形状となっている。
【００２３】
酸化狭窄層１８は、例えばＡｌ酸化物を主体とする絶縁層で構成する。酸化狭窄層１８は、例えば活性層１３の近傍に酸化されやすい層（主にＡｌを多く含む層、例えば、Ａｌ組成が０．９５以上のＡｌＧａＡｓ層）を設け、４００℃程度の高温の水蒸気（酸化ガス）を用いた酸化反応で形成できる。これにより、円柱形状の柱部における酸化されやすい層がその柱部の側面から酸化されて行き、その酸化された部分がドーナツ形状の絶縁体となり、酸化狭窄層１８となる。
【００２４】
絶縁層１６は、活性層１３の直下に形成されており、ドーナツ形状の絶縁性領域を有する層である。絶縁層１６の絶縁性領域の外周は前記柱部の側壁に達している。絶縁層１６の厚みは、酸化狭窄層１８の厚みよりも大きい。また、活性層１３の直上に絶縁層１６を配置して、活性層１３の直下に酸化狭窄層１８を配置した構成としてもよい。
【００２５】
これらにより、本実施形態の面発光レーザ１０によれば、活性層１３の直下又は直上において、絶縁層１６の端部が広く柱部の側壁に露出した構造となる。そこで、柱部の側壁（外周）を流れるリーク電流について、絶縁層１６によって大幅に低減することができる。したがって、面発光レーザ１０は、レーザ発振動作の低閾値化を実現でき、高速な変調動作をすることができる。
【００２６】
また、絶縁層１６における絶縁性領域以外の領域は、光学的な膜厚が面発光レーザ１０の波長λの１／４の奇数倍に設定されていることが好ましい。ここで、下部ＤＢＲ１２及び上部ＤＢＲ１４の多層膜の各層の厚みは、面発光レーザ１０の波長λの１／４となる。そこで、絶縁層１６の厚みは、下部ＤＢＲ１２及び上部ＤＢＲ１４の多層膜の各層（１層）の厚みの奇数倍となる。このような構成にする製法としては、前記多層膜のうちの奇数層を酸化処理して絶縁体とすることにより、絶縁層１６を形成する手法が挙げられる。
【００２７】
絶縁層１６の組成としては、例えば、「ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ」で構成したときに、Ｘ＝０．１２〜０．９８とする。このようにすると、Ａｌ成分を酸化して絶縁体とすることができる。絶縁層１６はドーナツ形状の絶縁性領域を有する層であるが、そのドーナツ形状における内周と外周との間隔（幅）は例えば０．００１μｍ以上にすることとしてもよい。このようにすると、リーク電流の防止効果を高めることができる。
【００２８】
絶縁層１６におけるドーナツ形状の開口部の径は、酸化狭窄層１８におけるドーナツ形状の開口部の径よりも小さいことが好ましい。このようにすると、酸化狭窄層１８による電流密度向上作用を阻害することなく、リーク電流を低減することができる。
また、面発光レーザ１０において、第１電極２０が半導体基板１１の上面側（第２電極２１の面側）に配置された構成としてもよい。
【００２９】
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係る面発光レーザを示す模式断面図である。図２において図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態の面発光レーザ１０Ａにおける第１実施形態の面発光レーザ１０との相違点は、リーク電流を防ぐための第１絶縁層１６Ａ及び第２絶縁層１６Ｂを活性層１３の上下に配置している点である。
【００３０】
すなわち、図２において、第１絶縁層１６Ａは図１の絶縁層１６に相当するものであるが、第２絶縁層１６Ｂは図１の面発光レーザ１０にはない構成要素である。第２絶縁層１６Ｂは、活性層１３の直上に形成された酸化狭窄層１８の直上に形成されている。第２絶縁層１６Ｂの平面形状及び厚みは、第１絶縁層１６Ａと同一又はほぼ同一とすることが好ましい。
【００３１】
これらにより、本実施形態の面発光レーザ１０Ａによれば、活性層１３及び酸化狭窄層１８を第１絶縁層１６Ａと第２絶縁層１６Ｂとで挟んだ構造であるので、活性層１３の側面（外側）を流れるリーク電流について、より効果的に低減することができる。
【００３２】
また、面発光レーザ１０Ａの変形例としては、活性層１３の直下に酸化狭窄層１８を配置し、その酸化狭窄層１８の直下に第１絶縁層１６Ａを配置し、活性層１３の直上に第２絶縁層１６Ｂを配置した構成が挙げられる。また、活性層１３の直下に第１の酸化狭窄層１８を配置し、活性層１３の直上に第２の酸化狭窄層（図示せず）を配置し、第１の酸化狭窄層１８の直下に第１絶縁層１６Ａを配置し、第２の酸化狭窄層の直上に第２絶縁層１６Ｂを配置した構成も挙げられる。
【００３３】
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態に係る面発光レーザを示す模式断面図である。図３において図２の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態の面発光レーザ１０Ｂにおける第２実施形態の面発光レーザ１０Ａとの相違点は、第１絶縁層１６Ａ’及び第２絶縁層１６Ｂ’である。
【００３４】
第１絶縁層１６Ａ’は、図２の第１絶縁層１６Ａに対応するものであるが、その組成及び形成方法に特徴がある。また、第２絶縁層１６Ｂ’は、図２の第２絶縁層１６Ｂに対応するものであるが、その組成及び形成方法に特徴がある。
【００３５】
第１絶縁層１６Ａ’及び第２絶縁層１６Ｂ’は、Ａｌを含有する半導体（例えば、ＡｌＧａＡｓ）からなり、Ａｌ含有比率が下部ＤＢＲ１２及び上部ＤＢＲ１４の多層膜のＡｌ含有比率よりも高い。このような多層構造の柱部を酸化処理すると、第１絶縁層１６Ａ’及び第２絶縁層１６Ｂ’は、酸化されて絶縁体となるＡｌの含有比率が高いので、柱部の側壁部位に良好な絶縁領域を形成する。
【００３６】
これらにより、本実施形態によれば、柱部を全体的に酸化処理することにより、良好なＤＢＲミラーの構成を保ったまま、良好な絶縁性をもつ第１絶縁層１６Ａ’及び第２絶縁層１６Ｂ’を形成することができる。したがって、本実施形態によれば、リーク電流の少ない面発光レーザ１０Ｂを簡便に且つ低コストで提供することができる。
【００３７】
また、第１絶縁層１６Ａ’及び第２絶縁層１６Ｂ’は、Ａｌを含有する半導体層（例えば、ＡｌＧａＡｓ層）が積層されたものであって、Ａｌ低組成層と前記Ａｌ低組成層に比べてＡｌの含有比率の高いＡｌ高組成層とを１組としたものが複数組積層された構造を有することとしてもよい。このようにすると、下部ＤＢＲ１２及び上部ＤＢＲ１４の一部を酸化することなどで、第１絶縁層１６Ａ’及び第２絶縁層１６Ｂ’を形成することができる。したがって、リーク電流の少ない面発光レーザ１０Ｂを簡便に且つ低コストで提供することができる。
【００３８】
また、面発光レーザ１０Ｂは、柱部の側壁近傍部位の全てが酸化されて絶縁性領域となっている構成としてもよい。すなわち、第１絶縁層１６Ａ’及び第２絶縁層１６Ｂ’の端部のみならず、下部ＤＢＲ１２、活性層１３及び上部ＤＢＲ１４の端部も、酸化されて絶縁性部材となった構成としてもよい。このようにすると、極めてリーク電流の少ない面発光レーザを簡便に且つ低コストで提供することができる。
【００３９】
［第４実施形態］
図４は、本発明の第４実施形態に係る面発光レーザを示す図である。図４（ａ）は模式平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の位置ＬＬについての模式断面図である。図４において図１及び図２の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態の面発光レーザ１０Ｃにおける第２実施形態の面発光レーザ１０との主な相違点は、共振器が柱部を構成していない点である。
【００４０】
下部ＤＢＲ１２は、半導体基板（図示せず）の上層に形成されている。下部ＤＢＲ１２の上層には、活性層１３及び上部ＤＢＲ１４が積層されている。孔３０１，３０２，３０３，３０４は、上部ＤＢＲ１４の上面から下部ＤＢＲ１２の上面まで掘られた穴である。第１酸化狭窄層１１８Ａは、活性層１３の直下の層であって孔３０１，３０２，３０３，３０４の周囲に形成された絶縁領域を備えており、図２の酸化狭窄層１８に相当する。
第２酸化狭窄層１１８Ｂは、活性層１３の直上の層であって孔３０１，３０２，３０３，３０４の周囲に形成された絶縁領域を備えている。孔３０１，３０２，３０３，３０４は、上部ＤＢＲ１４の上面から第１酸化狭窄層１１８Ａの一部にまで掘られた穴でもよい。換言すると、第１酸化狭窄層１１８Ａに凹部を形成するように孔３０１，３０２，３０３，３０４を設けてもよい。
【００４１】
孔３０１，３０２，３０３，３０４に囲まれている部分及び下部ＤＢＲ１２が、面発光レーザ１０Ｃの共振器として動作する。孔３０１，３０２，３０３，３０４に囲まれている部分が図２の面発光レーザ１０Ａの柱部に対応する。また、上記共振器を流れる電流は、第１酸化狭窄層１１８Ａ及び第２酸化狭窄層１１８Ｂにより、流域が限定される。これにより閾値を下げることができる。
【００４２】
さらに、面発光レーザ１０Ｃでは、第１酸化狭窄層１１８Ａの直下であって孔３０１，３０２，３０３，３０４の周囲に第１絶縁層１１６Ａを配置し、第２酸化狭窄層１１８Ｂの直上であって孔３０１，３０２，３０３，３０４の周囲に第２絶縁層１１６Ｂを配置している。この第１絶縁層１１６Ａ及び第２絶縁層１１６Ｂは、図２の第１絶縁層１６Ａ及び第２絶縁層１６Ｂに対応する。
【００４３】
したがって、面発光レーザ１０Ｃによれば、第１絶縁層１１６Ａ及び第２絶縁層１１６Ｂにより、共振器の外側（例えば孔３０１，３０２，３０３，３０４の側面）を通るリーク電流を大幅に低減することができる。これにより、さらに閾値を下げることができる。
【００４４】
［光伝送モジュール］
図５に、本実施形態の面発光レーザを用いた光伝送モジュールの一例を示す。光伝送モジュールとしてのＯＳＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１００は、システム１０１の上に、上記で説明した面発光レーザ１０（又は面発光レーザ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）が取り付けられている。また、面発光レーザ１０の上方で、かつ面発光レーザ１０の光軸上に、レンズ１０３が配置されている。また、システム１０１の台から光ファイバ１０４の一部まで、外部の環境から面発光レーザ１０等を保護するために、カバー１０２が形成されている。また、レンズ１０３の光軸上に光ファイパ１０４が配置されている。また、本実施形態では、カバー１０２は、樹脂製であり、レンズ１０３と一体で形成されている。
【００４５】
システム１０１のピンを介して、面発光レーザ１０の第１電極２０と第２電極２１間に電圧を印加すると、面発光レーザ１０が駆動する。面発光レーザ１０から放出された光はレンズ１０３に到達する。到達した光は、レンズ１０３で集光され、光ファイバ１０４へ入射する。
【００４６】
これらにより、本実施形態のＯＳＡ１００は、リーク電流が少なく閾値の低い面発光レーザ１０を備えているので、良好な高周波特性を有し、消費電力を低減することができる。したがって、本実施形態のＯＳＡ１００は、通信等の高速化を図ることができる。
【００４７】
［光伝達装置］
図６は、本発明の実施形態に係る面発光レーザ１０（又は面発光レーザ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）を有してなる光伝達装置を示す図である。光伝達装置２００は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器２０２を相互に接続するものである。電子機器２０２は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置２００は、ケーブル２０４の両端にプラグ２０６が設けられたものであってもよい。ケーブル２０４は、光ファイバを含む。プラグ２０６は、図１に示す面発光レーザ１０（又は面発光レーザ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）を内蔵する。プラグ２０６は、半導体チップをさらに内蔵してもよい。
【００４８】
ケーブル２０４の一方の端部に設けられたプラグ２０６は上述の実施形態に係る面発光レーザ１０を内蔵し、ケーブル２０４の他方の端部に設けられたプラグ２０６は受光素子を内蔵することとしてもよい。このようなケーブル２０４及びプラグ２０６を２組用いることにより、双方向通信をすることができる。すなわち、電子機器２０２から出力された電気信号は、ケーブル２０４の一方端部のプラグ２０６において光信号に変換される。この光信号は、ケーブル２０４を通りそのケーブル２０４の他方端部のプラグ２０６において電気信号に変換される。この電気信号は、他方端部のプラグ２０６が接続されている電子機器２０２に取り込まれる。同様にして、逆方向への信号伝送も行われる。こうして、本実施形態に係る光伝達装置２００によれば、光信号を用いて、電子機器２０２間において情報伝達を行うことができる。
【００４９】
［光伝達装置の使用形態］
図７は、図６に示す光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置２１２は、図６の光伝達装置２００に相当するものである。光伝達装置２１２は、電子機器２１０間を接続する。電子機器２１０として、液晶表示モニタ又はディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Point of Sale Scanning）用）、ビデオ、チューナ、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
【００５０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００５１】
例えば、上記実施形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。また、本発明に係る電気光学素子は、光を用いる電子機器などに対して広く適用できる。すなわち、本発明に係る電気光学素子を備えた応用回路又は電子機器としては、光インターコネクション回路、光ファイバ通信モジュール、レーザプリンタ、レーザビーム投射器、レーザビームスキャナ、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ、変位センサ、圧力センサ、ガスセンサ、血液血流センサ、指紋センサ、高速電気変調回路、無線ＲＦ回路、携帯電話、無線ＬＡＮなどが挙げられる。
【００５２】
また、上記実施形態では、光半導体の一例として面発光レーザを挙げたが、受光素子（例えばフォトダイオード）に本発明を適用することもできる。例えば、ＰＩＮフォトダイオードに本発明を適用する場合、ｐ層、ｉ層及びｎ層の柱形状の積層構造において、ｐ層が上部ＤＢＲ１２に対応し、ｉ層が活性層１３に対応し、ｎ層が下部ＤＢＲ１４に対応する。そして、ｉ層の直上又は直下であって柱形状の側壁部位に絶縁層（絶縁層１６に相当）を配置する。このような構成により、フォトダイオードなどの受光素子をなす光半導体において、リーク電流を大幅に低減でき、高速動作化及び受光感度の向上などを図ることができる。ここで、受光素子をなす光半導体は、電流狭窄層を備えた構成としてもよい。また、１つの基板上に面発光レーザと受光素子とが併設された構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る面発光レーザを示す模式断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る面発光レーザを示す模式断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る面発光レーザを示す模式断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る面発光レーザを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光伝送モジュールの一例を示す模式断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る光伝送装置を示す図である。
【図７】同上の光伝送装置の使用形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…面発光レーザ、１１…半導体基板、１２…下部ＤＢＲ（下側反射層）、１３…活性層、１４…上部ＤＢＲ（上側反射層）、１６…絶縁層、１６Ａ，１６Ａ’…第１絶縁層、１６Ｂ，１６Ｂ’…第２絶縁層、１８…酸化狭窄層（電流狭窄層）、１９…絶縁層、２０…第１電極、２１…第２電極、１００…光伝送モジュール、１０１…システム、１０２…カバー、１０３…レンズ、１０４…光ファイバ
【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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