【手続補正書】
【提出日】平成20年4月23日(2008.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部半導体多層反射鏡と、
活性領域と、
該下部半導体多層反射鏡と共に共振器を構成する上部半導体多層反射鏡と、
上部半導体多層反射鏡上に形成され、活性領域で発生したレーザ光の出射領域を確定する第一の開口部を含む金属部と、
金属部と下部半導体多層反射鏡との間に設けられ、レーザ光の発光領域を確定する第二の開口部を有する光閉じ込め領域とを有し、
上部半導体多層反射鏡は、下部半導体多層反射鏡側に凸状面を有するレンズ状媒質を含む、表面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
上部半導体多層反射鏡は、金属部と接触するコンタクト層を含み、該コンタクト層内の一部にレンズ状媒質が形成される、請求項１に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
レンズ状媒質は、凸状面と対向する平坦な面を有する、請求項１または２に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
コンタクト層の表面とレンズ状媒質の平坦な面とはほぼ略同一の高さを有する、請求項２または３に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項５】
レンズ状媒質の凸状面は、球面状である、請求項１ないし４いずれか１つに記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項６】
レンズ状媒質の曲率半径は、５μｍ以上、２０００μｍ以下である、請求項５に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項７】
レンズ状媒質の凸状面は、周辺部のみに曲面を有する、請求項１または２に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項８】
コンタクト層におけるレンズ状媒質と接しない部分の膜厚Ｔ１は、５０ｎｍ≦Ｔ１≦５００ｎｍであり、レンズ状媒質と接する部分の膜厚Ｔ２は、Ｔ２≦５０ｎｍ以下である、請求項２ないし７いずれか１つに記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項９】
レンズ状媒質の凸状面の外形は、第一の開口部および第二の開口部の径よりも大きい、請求項１に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項１０】
第一の開口部の径が第二の開口部の径よりも小さい、請求項１に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項１１】
レンズ状媒質は、誘電体膜、窒化膜または透明導電体膜の少なくとも１つを含む、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項１２】
レンズ状媒質は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＮ、ＩＴＯのいずれか１つを含む、請求項１１に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項１３】
コンタクト層は、ＧａＡｓを含み、該コンタクト層の直下にＡｌＡｓ層またはＧａＩｎＰ層を含む、請求項２に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項１４】
表面発光型半導体レーザは、マルチモード発振する、請求項１ないし１３いずれか１つに記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項１５】
光閉じ込め領域は、Ａｌが酸化された高抵抗化領域と当該高抵抗領域によって囲まれた導電領域とを含む、請求項１ないし１４いずれか１つに記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項１６】
基板上に複数の第一の開口部がアレイ状に形成されたレーザアレイを含む、請求項１ないし１５いずれか１つに記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項１７】
複数の第一の開口部は、基板上に形成された複数のポストの頂部に位置する、請求項１６に記載の表面発光型半導体レーザ。
【請求項１８】
請求項１ないし１７いずれか１つに記載の表面発光型半導体レーザ素子が形成された半導体チップを実装したパッケージ。
【請求項１９】
請求項１ないし１７いずれか１つに記載の表面発光型半導体レーザ素子が形成された半導体チップと、半導体チップから発せられたレーザ光と結合される光伝送媒体とを含む、光モジュール。
【請求項２０】
請求項１８に記載されたパッケージと、パッケージから発せられた光を送信する送信手段とを備えた、光伝送装置。
【請求項２１】
少なくとも下部半導体多層反射膜、活性領域および上部半導体多層反射膜を含む複数の半導体層を含む半導体積層体を基板上に形成する工程と、
半導体積層体上に、基板側に向けて凸状面の窪みを有するマスクパターンを形成する工程と、
マスクパターンを用いて半導体積層体をエッチングし、マスクパターン形状を反映した凸状面の窪みを半導体積層体の表面に形成する工程と、
半導体積層体の凸状面の窪みを含む領域上に、レンズ状媒質を形成する層を被覆する工程と、
レンズ状媒質の一部を除去することにより、少なくとも半導体積層体の凸状面の窪み内にレンズ状媒質を残す工程と、
を含む表面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項２２】
レンズ状媒質は、誘電体膜、窒化膜、または透明導電体膜から選ばれる１つないしは複数の膜である、請求項２１に記載の表面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項２３】
マスクパターンは、ポジ型レジストから構成され、該レジストを露光するときに、中央部よりも周辺部の露光エネルギーを小さくするによって凸状面の窪みを形成する、請求項２１に記載の製造方法。
【請求項２４】
マスクパターンはレジストから形成され、当該レジストは、透過率の異なるグレースケールマスクを用いて露光され、凸状面の窪みが形成される、請求項２１に記載の製造方法。
【請求項２５】
半導体積層体の表面に凸状面の窪みを形成する工程は、レジストパターンと半導体積層体とを同時にドライエッチングする工程を含む、請求項２３または２４に記載の製造方法。
【請求項２６】
少なくとも下部半導体多層反射膜、活性領域、上部半導体多層反射膜を含む複数の半導体層を含む半導体積層体を基板上に形成する工程と、
半導体層積層体上に、マスクパターンを形成する工程と、
マスクパターンを用いて半導体積層体の一部を等方性エッチングし、周辺部に曲面を有する窪みを形成する工程と、
半導体積層体の窪みを含む領域上に、レンズ状媒質を被覆する工程と、
レンズ状媒質の一部を除去することにより、少なくとも半導体積層体の窪み内にレンズ状媒質を残す工程とを含む、
表面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項２７】
レンズ状媒質を除去する工程は、ＣＭＰによる平坦化処理を含む、請求項２１または２６に記載の製造方法。
【請求項２８】
レンズ状媒質を除去する工程は、エッチバックによる平坦化処理を含む、請求項２１または２６に記載の製造方法。
【請求項２９】
半導体積層体は、凸状面の窪みまたは周辺部に曲面を有する窪みが形成される層の直下にエッチストップ層を含む、請求項２１または２６に記載の製造方法。
【請求項３０】
製造方法はさらに、半導体積層体をエッチングし、基板上にポストを形成する工程と、ポスト内の少なくともＡｌを含む層を酸化して電流狭窄層を形成する工程を含む、請求項２１または２６に記載の製造方法。
【請求項３１】
基板上に複数のポストがアレイ状に形成される、請求項３０に記載の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明に係る表面発光型半導体レーザは、下部半導体多層反射鏡と、活性領域と、該下部半導体多層反射鏡と共に共振器を構成する上部半導体反射鏡と、上部半導体多層反射鏡上に形成され活性領域で発生したレーザ光の出射領域を確定する第一の開口部を含む金属部と、金属部と下部半導体多層反射鏡との間に設けられ、レーザ光の発光領域を確定する第二の開口部を有する光閉じ込め領域とを有し、上部半導体反射鏡は、下部半導体多層反射鏡側に凸状面を有するレンズ状媒質を含むものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
好ましくは上部半導体多層反射鏡は、金属部と接触するコンタクト層を含み、該コンタクト層内の一部にレンズ状媒質が形成される。また、レンズ状媒質は、凸状面と対向する平坦な面を含み、この平坦な面は、コンタクト層の表面と略同一の高さを有することが望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明に係る表面発光型半導体レーザの製造方法は、以下の工程を含む。少なくとも下部半導体多層反射膜、活性領域および上部半導体多層反射膜を含む複数の半導体層を含む半導体積層体を基板上に形成する工程と、半導体層積層体上に、基板側に向けて凸状面の窪みを有するマスクパターンを形成する工程と、マスクパターンを用いて半導体積層体をエッチングし、マスクパターン形状を反映した凸状面の窪みを半導体積層体の表面に形成する工程と、半導体積層体の凸状面の窪みを含む領域上に、レンズ状媒質を構成する層を被覆する工程と、レンズ状媒質の一部を除去することにより、少なくとも半導体積層体の表面の凸状面の窪み内にレンズ状媒質を残す工程とを含む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
基板上にポスト１１８を形成した後、図１１に示すように、窒素を含むキャリアガス（流量：２リットル／分）とする３４０℃の水蒸気雰囲気に半導体基板を４０分間晒し、酸化処理を行う。上部多層反射膜１１０の一部を構成するＡｌＡｓ層１０８は、同じくその一部を構成するＡｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓ層やＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層と比べ著しく酸化速度が速い。このため、ポスト内の一部である活性領域１０６の直上部分にポスト形状を反映した円形状の酸化領域１２２が形成され、酸化されずに残った非酸化領域（酸化アパーチャ）が電流注入領域あるいは導電領域となる。すなわち酸化領域１２２は電流狭窄部となるが、同時に周囲の半導体層に比べ光学屈折率が半分程度となることから、光閉じ込め領域としても機能する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
続いて、図４に示すようにコンタクト層１１２と電気的な接触を得るように、ポスト頂部にｐ型の上部電極１１４を形成する。上部電極１１４は、中央に円形状の開口部すなわち出射口１１６が形成されるようにパターンニングされる。最後に基板１０２の裏面にｎ側電極１００を形成し、第３の実施例に係るＶＣＳＥＬを得る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。第５の実施例は、上記した第２の実施例に係るＶＣＳＥＬの製造方法に関する。第４の実施例のときと同様に、半導体基板１０２上に下部半導体多層反射膜１０４、活性領域１０６、ＡｌＡｓ層１０８、上部半導体多層反射膜１１０、エッチストップ層１５０、およびコンタクト層１１２を積層する。第５の実施例では、第４の実施例と異なり、エッチストップ層１５０としてＡｌＡｓを用いる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
複数の半導体を積層した基板を成長室から取り出し、コンタクト層１１２上に、レジストなどのマスクを用いてマスクパターンを形成する。次に、コンタクト層１１２に対して硫酸などエッチャントを用いた等方性ウエットエッチングを施し、図１３に示すようにコンタクト層１１２の周辺部のみ曲面状になる窪みパターンを形成する。コンタクト層１１２の中央部の膜厚Ｔ２は、好ましくは５０ｎｍ以下であり、完全にエッチングにより除去されてもよい。コンタクト層１１２の直下には、ＧａＡｓ層と選択比が異なるＡｌＡｓのエッチストップ層１５０が介在しているので、下地層にエッチングによるダメージが与えられるのが防止される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
トリムおよびフォーム工程を経た上で、ＶＣＳＥＬアレイチップ２５０を駆動しながら、光ファイバ２５４をバットカップリングにより結合効率が最大になるようにコネクタ２５６を介してアライメントする。ここでは、１本の光ファイバに対して、マルチスポット型の複数のポストから出射された複数のレーザ光が入射される状態を示している。これにより、光ファイバ２５４およびＶＣＳＥＬアレイ２５０からなる光モジュール２６０を得ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
図２０は、図１８に示すパッケージを空間伝送システムに用いたときの構成を示す図である。空間伝送システム５００は、パッケージ３０２と、集光レンズ５１０と、拡散板５２０と、反射ミラー５３０とを含んでいる。集光レンズ５１０によって集光された光は、反射ミラー５３０の開口５３２を介して拡散板５２０で反射され、その反射光が反射ミラー５３０へ向けて反射される。反射ミラー５３０は、その反射光を所定の方向へ向けて反射させ、光伝送を行う。マルチスポット型のＶＣＳＥＬを用いることで、高出力で広がり角が抑制されたレーザ光を光伝送に用いることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
１００：ｎ側電極                      １０２：ＧａＡｓ基板
１０４：下部半導体多層反射鏡          １０６：活性領域
１０８：ＡｌＡｓ層                    １１０：上部半導体多層反射鏡
１１２：コンタクト層                  １１４：上部電極
１１６：出射口                        １１８：ポスト（メサ）
１２０：層間絶縁膜                    １２２：酸化領域
１２４、１４０：レンズ状媒質          １３０：窪み
１３２：平坦な上面                    １４２：周辺部
１５０：エッチストップ層              ２００：マスクパターン
２０２：窒化膜
ｄ１：上部電極の開口部の径
ｄ２：ＡｌＡｓ層の開口部の径
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2006049829.tif 000001