JP2008042053A - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】特殊な工程を追加しないで、放熱性と、低しきい値電流とを実現することの可能な半導体発光素子を提供する。
【解決手段】基板１０の一面側に半導体積層構造１１を備える。半導体積層構造１１は、基板１０側から、下部ＤＢＲミラー層１２、下部スペーサ層１３、活性層１４、上部スペーサ層１５、電流狭窄層１６、上部ＤＢＲミラー層１７、コンタクト層１８をこの順に積層して構成され、半導体積層構造１１には、柱状のメサ部１９と柱状の放熱部２０とがそれぞれ一体に形成されている。メサ部１９は電流狭窄層１６の未酸化領域（電流注入領域１６Ｂ）を含む領域に対応して形成され、放熱部２０は電流狭窄層１６の酸化領域（電流狭窄領域１６Ａ）に対応して形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、上面から光を射出する半導体発光素子に関する。

面発光型半導体レーザは、従来の端面射出型のものとは異なり、基板に対して直交する方向に光を射出するものであり、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の素子を配列することが可能であることから、近年、デジタルコピー機やプリンタ機用の光源として注目されている。

従来、この種の面発光型半導体レーザは、例えば、図８、図９（Ａ），（Ｂ）示したように、基板１１０上に半導体積層構造１１１を備えている。なお、図８は面発光型半導体レーザの上面構成を、図９（Ａ）は図８のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図９（Ｂ）は図８のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成をそれぞれ表すものである。

この半導体積層構造１１１は、下部多層膜反射鏡１１２、下部スペーサ層１１３、発光領域１１４Ａを有する活性層１１４、上部スペーサ層１１５、電流狭窄層１１６、上部多層膜反射鏡１１７、コンタクト層１１８を基板１１０側からこの順に積層して構成したものである。ここで、電流狭窄層１１６には、活性層１１４への電流注入効率を高め、しきい値電流を下げるために、電流狭窄領域１１６Ａが形成されており、この電流狭窄領域１１６Ａの形成されていない領域が電流注入領域１１６Ｂとなっている。

また、この半導体積層構造１１１には、発光領域１１４Ａの周囲を下部多層膜反射鏡１１２の一部まで選択的にエッチングすることにより、メサ部１１９が形成されており、さらに、メサ部１１９と同じ高さの橋桁部１２０および台座部１２１がメサ部１１９と一体に形成されている。メサ部１１９の上面以上の表面には絶縁膜１２２が形成されている。メサ部１１９の上面には中央部分に開口部１２３Ａを有する上部電極１２３が形成されており、上部電極１２３は橋桁部１２０上の配線部１２４を介して台座部１２１上の電極パッド１２５と電気的に接続されている。また、基板１１０の裏面側には下部電極１２６が形成されている。

この面発光型半導体レーザ１００では、電極パッド１２５および下部電極１２６を介して供給された電流は電流狭窄層１１６により狭窄されたのち活性層１１４に注入され、ここで発光し、これが一対の下部多層膜反射鏡１１２および上部多層膜反射鏡１１７で反射を繰り返しながらレーザ光として開口部１２３Ａから射出される。

ところで、上記した面発光型半導体レーザ１００の電流狭窄層１１６は、一般に、以下のようにして形成される。まず、図１０、図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、基板１１０上に半導体積層構造１１１Ｄを形成したのち、下部多層膜反射鏡１１２の一部まで選択的にエッチングすることによりメサ部１１９を形成すると共に、メサ部１１９と繋がった橋桁部１２０および台座部１２１を形成する。次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、電流狭窄層１１６Ｄを選択的に酸化する。このとき、電流狭窄層１１６Ｄは、図１０、図１１（Ａ），（Ｂ）の矢印で示したように、メサ部１１９、橋桁部１２０および台座部１２１のそれぞれの側面から酸化される。これにより、電流狭窄層１１６Ｄのうち側面から所定の深さまでの領域が酸化アルミニウムを含む酸化領域（絶縁領域）となり、その領域が電流狭窄領域１１６Ａとして機能する。そして、それよりも奥の領域が未酸化領域となり、その領域が電流注入領域１１６Ｂとして機能する。このようにして、電流狭窄領域１１６Ａおよび電流注入領域１１６Ｂからなる電流狭窄層１１６が形成される。

ところで、台座部１２１は電極パッド１２５上にワイヤボンディングすることができる程度の大きさとなっており、通常、メサ部１１９よりも大きい。そのため、図９（Ｂ）に示したように、台座部１２１の内部に未酸化領域（電流注入領域１１６Ｂ）が残ってしまうので、電極パッド１２５および下部電極１２６を介して電流を供給すると、図９（Ｂ）の一点鎖線の矢印で示したように、本来、流れる必要のない台座部１２１の内部にまで電流が流れてしまい、活性層１１４への電流注入効率が低下し、しきい値電流が大きくなるという問題があった。

そこで、図１２および図１３（Ａ），（Ｂ）、または特許文献１に記載されているように、メサ部１１９と橋桁部１２０との間に橋桁部１２７および放熱部１２８をメサ部１１９側から順に設けると共に、橋桁部１２７を上部多層膜反射鏡１１７までエッチングして空洞１２９を設けたり、または、図示しないが、空洞１２９を設ける代わりに、台座部１２１にイオン注入して台座部１２１内の未酸化領域（電流注入領域１１６Ｂ）に高抵抗化領域を形成することにより、台座部１２１内部の電流通路を遮断することが考えられる。ここで、上記放熱部１２８はメサ部１１９から発せられる熱を放散する機能を有するので、特許文献１では、しきい値電流を低くすることができるだけでなく、放熱性を良くすることもできる。なお、図１２は特許文献１の面発光型半導体レーザの上面構成を、図１３（Ａ）は図１２のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図１３（Ｂ）は図１２のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成をそれぞれ表すものである。

特開２００３−１１０１９６号公報

しかしながら、特許文献１の方策では、台座部２２０内部の電流通路を遮断するために、空洞を設けたり、イオン注入するなど、特殊な工程を追加することが必要となるという問題があった。そして、このような問題は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの他の半導体発光素子においても同様に発生していた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、特殊な工程を追加しないで、放熱性と、低しきい値電流とを実現することの可能な半導体発光素子を提供することにある。

本発明の半導体発光素子は、基板上に、第１導電体層、活性層および第２導電体層がこの順に配置されると共に、活性層の第１導電体層側および第２導電体層側の少なくとも一方に、未酸化領域および酸化領域を有する電流狭窄層が配置された半導体積層構造を備えたものである。半導体積層構造は、未酸化領域を含んで形成された柱状のメサ部と、酸化領域の一部を含んで形成されると共にメサ部と一体的に形成された柱状の放熱部とを有している。なお、第１多層膜反射鏡と活性層との間や、活性層と第２多層膜反射鏡との間に何らかの層が挿入されていてもよい。

本発明の半導体発光素子では、未酸化領域を含んで柱状のメサ部を形成すると共に、メサ部と一体的に柱状の放熱部を形成するようにしたので、活性層で生じた熱は基板だけでなく放熱部からも放散される。また、放熱部を酸化領域の一部を含んで形成するようにしたので、放熱部の内部では第１導電体層と第２導電体層とが電流狭窄層（酸化領域）によって互いに絶縁分離されており、メサ部に供給された電流が放熱部の内部を第２導電体層から第１導電体層に流れることはない。

ここで、上記メサ部や放熱部は通常のエッチングにより形成することが可能なものである。また、メサ部に未酸化領域を形成し、かつ放熱部に酸化領域だけを形成することは、メサ部および放熱部の形状および大きさを酸化速度および酸化時間などに応じて適切に調整することにより可能なものであり、このような調整は通常の酸化工程においても行われているものである。従って、メサ部および放熱部を形成する際に、特殊な工程を利用する必要はない。

本発明の半導体発光素子によれば、未酸化領域を含んで柱状のメサ部を形成し、かつ柱状の放熱部をメサ部と一体的に形成すると共に酸化領域の一部を含んで形成するようにしたので、特殊な工程を利用することなく、活性層で生じた熱を基板だけでなく放熱部からも放散させることができ、さらに、メサ部に供給された電流をメサ部の内部の未酸化領域に効率よく流すことができる。従って、特殊な工程を追加しないで、放熱性と、低しきい値電流とを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１の上面図を表すものである。図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図２（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成をそれぞれ表すものである。

本実施の形態の面発光型半導体レーザ１は、基板１０の一面側に半導体積層構造１１を備えたものである。この半導体積層構造１１は、基板１０側から、下部ＤＢＲミラー層１２（多層膜反射鏡）、下部スペーサ層１３、活性層１４、上部スペーサ層１５、電流狭窄層１６、上部ＤＢＲミラー層１７（多層膜反射鏡）、コンタクト層１８をこの順に積層して構成されている。この半導体積層構造１１には、柱状のメサ部１９と柱状の放熱部２０とがそれぞれ一体に形成されている。

基板１０は、例えばｎ型ＧａＡｓ基板であり、このＧａＡｓ基板は、例えば一般的な（１００）面基板であることが好ましいが、（ｎ１１）面基板（ｎは整数）などの特殊な基板であってもよい。

下部ＤＢＲミラー層１２は、低屈折率層および高屈折率層を１組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層は例えば光学厚さがλ／４（λは発振波長）のｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ａｓからなり、高屈折率層は例えば光学厚さがλ／４のｎ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ａｓからなる。なお、ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。

下部スペーサ層１３は、例えばＡｌ_x3Ｇａ_1-x3Ａｓ（０＜ｘ３＜１）からなる。活性層１４は、例えばＧａＡｓ系材料からなる。この活性層１４では、後述の電流注入領域１６Ｂと対向する領域が発光領域１４Ａとなる。上部スペーサ層１５は、例えばＡｌ_x4Ｇａ_1-x4Ａｓ（０＜ｘ４＜１）からなる。これら下部スペーサ層１３、活性層１４および上部スペーサ層１５は、不純物が含まれていないことが望ましいが、ｐ型またはｎ型不純物が含まれていてもよい。ｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。

電流狭窄層１６はメサ部１９および放熱部２０の側面から所定の深さまでの領域に電流狭窄領域１６Ａを有し、それ以外の領域が電流注入領域１６Ｂとなっている。この電流注入領域１６Ｂは、メサ部１９の内部にだけ形成されており、放熱部２０の内部には、電流狭窄領域１６Ａだけが形成されており、電流注入領域１６Ｂは存在していない。従って、放熱部２０の内部において、下部ＤＢＲミラー層１２と上部ＤＢＲミラー層１７とは互いに絶縁分離されており、上部ＤＢＲミラー層１７から下部ＤＢＲミラー層１２へ電流を流すことの可能な通路は存在しない。

ここで、電流注入領域１６Ｂは、例えばｐ型Ａｌ_x5Ｇａ_1-x5Ａｓ（０＜ｘ５≦１）からなる。電流狭窄領域１６Ａは、Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）を含んで構成され、後述するように、Ａｌ_x5Ｇａ_1-x5Ａｓからなる電流狭窄層１６Ｄをメサ部１９の側面から酸化することにより得られたものである。従って、電流狭窄層１６は電流を狭窄する機能を有している。

上部ＤＢＲミラー層１７は、低屈折率層および高屈折率層を１組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層は例えば光学厚さがλ／４のｐ型Ａｌ_x6Ｇａ_1-x6Ａｓ（０＜ｘ６＜１）からなり、高屈折率層は例えば光学厚さがλ／４の ｐ型Ａｌ_x7Ｇａ_1-x7Ａｓ（０＜ｘ７＜１）からなる。コンタクト層１８は、例えばｐ型ＧａＡｓにより構成されている。

メサ部１９は、電流狭窄層１６の電流注入領域１６Ｂを含んで形成されたものであり、例えば直径３０μｍ程度の円筒形状となっている。この直径は、後述の酸化工程においてメサ部１９の内部に所定の大きさの未酸化領域（電流注入領域１６Ｂ）が残るようにするために、酸化工程における酸化速度および酸化時間などに応じて適切に調整されている。

放熱部２０は、橋桁部２１および壁部２２からなり、メサ部１９の周囲、すなわち電流狭窄層１６の電流狭窄領域１６Ａの一部を含んで設けられている。ここで、橋桁部２１および壁部２２の形状および大きさは、メサ部１９の直径とは逆に、酸化工程において橋桁部２１および壁部２２の内部に未酸化領域（電流注入領域１６Ｂ）が残らないようにするために、酸化工程における酸化速度および酸化時間などに応じて適切に調整されている。例えば、橋桁部２１および壁部２２の形状および大きさを、メサ部１９の内部の酸化進行距離の２倍よりも狭い幅となるようにすることが好ましい。

橋桁部２１は、例えば、メサ部１９の周囲に断続的に設けられた４つの橋桁子２１Ａからなり、これら４つの橋桁子２１Ａはメサ部１の側面から放射状に延在している。これら橋桁子２１Ａは、メサ部１９の内部の活性層１４とつながっており、発光領域１４Ａから生じた熱を引き抜いて壁部２２に伝播する機能を有している。

ところで、例えば、電流狭窄層１６ＤをＡｌＡｓ、またはＧａを微量に含むＡｌＧａＡｓにより構成した場合に、図３（Ａ）に示したように、仮に、メサ部１１９の側面に何も構造物を設けずに電流狭窄層１６Ｄを酸化すると、図３（Ｂ）に示したように、電流狭窄層１６Ｄの外縁が酸化されて電流狭窄領域１６Ａとなり、その内部は酸化されずに電流注入領域１６Ｂとなる。このとき、電流注入領域１６Ｂは［０１１］方向および［０１−１］方向に、対角線を有する四辺形（例えば菱形）状となり、面内異方性を有している。このように電流注入領域１６Ｂが［０１１］方向および［０１−１］方向に対角線を有する四辺形となるのは、ＡｌＡｓ、またはＧａを微量に含むＡｌＧａＡｓの酸化速度が、［０１１］方向および［０１−１］方向と、これらの方向と４５°の角度をなす［００１］方向および［０１０］方向とで異なるからである。つまり、菱形の対角線方向が酸化されにくい結晶方位に相当し、菱形の対角線と４５°の角度をなす方向が酸化され易い結晶方位に相当する。

そこで、本実施の形態では、電流注入領域１６Ｂが所定の形状となるように、メサ部１１９の側面に橋桁子２１Ａを設けるようにした。例えば、電流狭窄層１６ＤをＡｌＡｓ、またはＧａを微量に含むＡｌＧａＡｓにより構成した場合に、電流注入領域１６Ｂを円形状にしたいときには、図３（Ｃ）に示したように、メサ部１９の側面のうち酸化され易い結晶方位（［００１］および［０１０］）に橋桁子２１Ａを設けるようにした。これにより、［００１］方向および［０１０］方向の酸化速度が橋桁子２１Ａによって遅くなり、［００１］方向および［０１０］方向の酸化速度と、［０１１］方向および［０１−１］方向の酸化速度とを互いに等しくすることができる。その結果、図３（Ｄ）に示したように、電流注入領域１６Ｂは円形状となり、面内等方性を有するようになる。

なお、電流狭窄層１６ＤをＡｌＡｓ、またはＧａを微量に含むＡｌＧａＡｓにより構成した場合に、電流注入領域１６Ｂを菱形状にしたいときには、上記の場合とは逆に、酸化されにくい結晶方位（［０１１］方向および［０１−１］方向）に橋桁子２１Ａを設ければよい。

また、電流狭窄層１６ＤをＧａを多く含むＡｌＧａＡｓなど、結晶方位に酸化速度の依存性がない材料により構成した場合に、電流注入領域１６Ｂを円形状にしたいときには、例えば、橋桁子２１Ａを多数設けると共に、各橋桁子２１Ａをメサ部１９の側面に等間隔に設けることが好ましい。その逆に、電流注入領域１６Ｂを菱形状にしたいときには、例えば、４つの橋桁子２１Ａをメサ部１９の側面に互いに等間隔に設ければよい。

壁部２２は、メサ部１９の周囲に連続的に設けられており、環状となっている。この壁部２２は、メサ部１９の側面から放射状に延在する各橋桁子２１Ａと繋がっており、これにより、橋桁部２１を介してメサ部１９とも繋がっている。これにより、壁部２２とメサ部１９の側面との間に凹部２３が形成されるので、例えば後述の埋込部２４によって壁部２２に応力が発生したとしてもその応力による歪がメサ部１９に伝達されることはほとんどない。また、壁部２２はメサ部１９側およびその反対側共に側面を有しており、その表面積が大きいことから、橋桁部２１から伝播されてきた熱を壁部２２から放散する機能を有している。

本実施の形態の面発光型半導体レーザ１にはまた、壁部２２のメサ部１９とは反対側の領域に埋込部２４が設けられており、これにより、面発光型半導体レーザ１の光射出側の表面が平坦化されている。メサ部１９の側面および壁部２２のメサ部１９の側面を含む凹部２３の内壁、放熱部２０の上面、および埋込部２４の上面には絶縁膜２５が設けられている。メサ部１９の上面には、その中央部分に開口部２６Ａを有する環状の上部電極２６が形成されている。この上部電極２６は放熱部２０上の配線部２７を介して埋込部２４上の電極パッド２８と電気的に接続されている。また、基板１０の裏面側には下部電極２９が形成されている。

ここで、埋込部２４は、上部電極２６と、電極パッド２８との間を電気的に接続する配線部２７がメサ部１９の側面によって段切れを起こさないようにするためのものであり、例えば、ポリイミドなどの硬化性樹脂からなる。絶縁膜２５は、例えば、ＳｉＯ₂ などの酸化物や、ＳｉＮなどの窒化物などにより構成されている。上部電極２６、配線部２７および電極パッド２８は、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をこの順に積層して構成されたものであり、メサ部１９上部のコンタクト層１８と電気的に接続されている。下部電極２９は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金，ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）とを基板１０の側から順に積層した構造を有しており、基板１０と電気的に接続されている。

このような構成の面発光型半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。

図４および図５（Ａ），（Ｂ）は、その製造方法を工程順に表すものである。なお、図４は製造過程の素子の上面構成を、図５（Ａ）は図４のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図５（Ｂ）は図４のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成をそれぞれ表すものである。

ここでは、ＧａＡｓからなる基板１０上の化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により形成する。この際、化合物半導体層の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン (ＡｓＨ₃)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、Ｈ₂ Ｓｅを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。

まず、基板１０上に、下部ＤＢＲミラー層１２，下部スペーサ層１３，活性層１４，上部スペーサ層１５，電流狭窄層１６Ｄ（Ｄは未酸化であることを意味する。），上部ＤＢＲミラー層１７およびコンタクト層１８をこの順に積層したのち、例えば反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、コンタクト層１８から下部ＤＢＲミラー層１２の一部まで選択的にエッチングする。これにより、円筒状のメサ部１９と、メサ部１９の側面から放射状に延在する橋桁部２１と、橋桁部２１を介してメサ部１９に繋がると共に、メサ部１９の周囲を凹部２３を介して連続的に囲む壁部２２とがそれぞれ形成される（図４および図５（Ａ），（Ｂ））。続いて、コンタクト層１８を選択的にエッチングする。これにより、メサ部１９の上面にだけコンタクト層１８を残す。

次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、電流狭窄層１６Ｄを選択的に酸化する。このとき、電流狭窄層１６Ｄは、図４および図５（Ａ），（Ｂ）の矢印で示したように、メサ部１９および放熱部２０のそれぞれの側面から酸化される。これにより、電流狭窄層１６Ｄのうち側面から所定の深さまでの領域が酸化アルミニウムを含む酸化領域（絶縁領域）となり、その領域が電流狭窄領域１６Ａとして機能する。そして、それよりも奥の領域が未酸化領域となり、その領域が電流注入領域１６Ｂとして機能する。このようにして、電流狭窄領域１６Ａおよび電流注入領域１６Ｂからなる電流狭窄層１６が形成される。

次に、例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法により、表面全体に渡って絶縁材料を堆積させたのち、エッチングにより、堆積させた絶縁材料のうちメサ部１９の上面に対応する部分を選択的に除去して、コンタクト層１８を露出させる。これにより、絶縁膜２５が形成される。

次に、例えば真空蒸着法により、表面全体に渡って金属材料を積層させたのち、例えば選択エッチングにより、メサ部１９の上面（コンタクト層１８の露出している部分）に、開口部２６Ａを有する環状の上部電極２６を形成すると共に、放熱部２０上に配線部２７を、埋込部２４上に電極パッド２８をそれぞれ形成する。さらに、基板１０の裏面にも、下部電極２９を形成する。最後に、ダイシングにより基板１０を小さく分割してチップ状にする。このようにして面発光型半導体レーザ１が製造される。

ところで、上記したように、メサ部１９や放熱部２０は通常のエッチングにより形成することが可能なものである。また、電流狭窄層１６はメサ部１９および放熱部２０の形状および大きさを酸化速度および酸化時間などに応じて適切に調整することにより形成することが可能なものであり、このような調整は通常の酸化工程においても行われているものである。従って、メサ部１９や放熱部２０を形成する際に、特殊な工程を利用する必要はない。

この面発光型半導体レーザ１では、電極パッド２８および下部電極２９を介して供給された電流は電流狭窄層１６により狭窄されたのち活性層１４に注入され、ここで発光し、これが一対の下部ＤＢＲミラー層１２および上部ＤＢＲミラー層１７で反射を繰り返しながらレーザ光として開口部２６Ａから射出される。

このとき、橋桁部２１は発光領域１４Ａで生じた熱を壁部２２に放散させるための通路として機能する。従って、活性層１４の発光領域１４Ａで生じた熱を、基板１０だけでなく、橋桁部２１を介して壁部２２からも放散させることが可能である。放熱部２０の内部の電流狭窄層１６には未酸化領域（電流注入領域１６Ｂ）は存在せず、酸化領域（電流狭窄領域１６Ａ）しかない。そのため、放熱部２０の内部では上部ＤＢＲミラー層１７と下部ＤＢＲミラー層１２とが電流狭窄層１６（電流狭窄領域１６Ａ）によって互いに絶縁分離されており、メサ部１９に供給された電流が放熱部２０の内部を上部ＤＢＲミラー層１７から下部ＤＢＲミラー層１２に流れることはない。

以上のことから、本実施の形態の面発光型半導体レーザ１では、未酸化領域（電流注入領域１６Ｂ）を含んで柱状のメサ部１９を形成し、かつ柱状の放熱部２０をメサ部１９と一体的に形成すると共に酸化領域（電流狭窄領域１６Ａ）の一部を含んで形成するようにしたので、特殊な工程を利用することなく、活性層１４で生じた熱を基板１０だけでなく放熱部２０からも放散させることができ、さらに、メサ部１９に供給された電流をメサ部１９の内部の未酸化領域（電流注入領域１６Ｂ）に効率よく流すことができる。従って、特殊な工程を追加しないで、放熱性と、低しきい値電流とを実現することができる。

また、本実施の形態では、壁部２２のメサ部１９とは反対側の領域に埋込部２４を設けるようにしたので、上部電極２６と、電極パッド２８との間を電気的に接続する配線部２７がメサ部１９の側面によって段切れを起こす虞がない。これにより、配線部２７を形成する際に、めっき工程を用いる必要がなくなり、めっき工程をなくすることができる。また、配線部２７を上部電極２６および電極パッド２８と同様の方法により一体的に形成することも可能となる。

また、本実施の形態では、壁部２２をメサ部１９の周囲に連続的に設けると共に、壁部２２とメサ部１９の側面との間に凹部２３を形成するようにしたので、埋込部２４によって壁部２２に応力が発生したとしてもその応力による歪がメサ部１９に伝達されることはほとんどない。これにより、壁部２２のメサ部１９とは反対側の領域に埋込部２４を設けた場合であっても、面発光型半導体レーザ１の信頼性を損なう虞はない。

以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。

例えば、上記実施の形態では、埋込部２４を設けていたが、図６に示したように、埋込部２４をなくしてもよい。

また、上記実施の形態では、メサ部１９を１つだけ設けた場合について説明したが、例えば、図７に示したように、複数のメサ部１９をアレイ状に配置すると共に、各メサ部１９の周辺の放熱部２０を碁盤の目状に組み合わせて構成してもよい。

また、上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体レーザを例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体レーザ、例えばＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＮ系、ＧａＩｎＮ系、ＧａＩｎＮＡｓ系などのなど化合物半導体レーザにも適用可能である。また、本発明は面発光型半導体レーザにだけ適用されるものではなく、発光ダイオードなどの他の半導体発光素子においても同様に適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る面発光型半導体レーザの上面図である。 図１のレーザの断面図である。 図２の電流注入領域について説明するための断面図である。 図１のレーザの製造過程を説明するための上面図である。 図４の素子の断面図である。 一変形例に係る面発光型半導体レーザの断面図である。 他の変形例に係る面発光型半導体レーザの上面図である。 従来の面発光型半導体レーザの一例の上面図である。 図８のレーザの断面図である。 図８のレーザの製造過程を説明するための上面図である。 図１０の素子の断面図である。 従来の面発光型半導体レーザの他の例の上面図である。 図１２のレーザの断面図である。

符号の説明

１…面発光型半導体レーザ、１０…基板、１１…半導体積層構造、１２…下部ＤＢＲミラー層、１３…下部スペーサ層、１４…活性層、１４Ａ…発光領域、１５…上部スペーサ層、１６，１６Ｄ…電流狭窄層、１６Ａ…電流狭窄領域、１６Ｂ…電流注入領域、１７…上部ＤＢＲミラー層、１８…コンタクト層、１９…メサ部、２０…放熱部、２１…橋桁部、２１Ａ…橋桁子、２２…壁部、２３…凹部、２４…埋込部、２５…絶縁膜、２６…上部電極、２６Ａ…開口部、２７…配線部、２８…電極パッド、２９…下部電極。

Claims (6)

1. 基板上に、第１導電体層、活性層および第２導電体層がこの順に配置されると共に、前記活性層の前記第１導電体層側および前記第２導電体層側の少なくとも一方に、未酸化領域および酸化領域を有する電流狭窄層が配置された半導体積層構造を備え、
   前記半導体積層構造は、
   前記未酸化領域を含んで形成された柱状のメサ部と、
   前記酸化領域の一部を含んで形成されると共に前記メサ部と一体的に形成された柱状の放熱部と
   を有する
   ことを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記放熱部は、前記メサ部を側面側から囲む環状の壁部と、前記メサ部と前記壁部とを互いにつなぐ１または２以上の橋桁部とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記橋桁部は、前記未酸化領域における酸化され易い結晶方位に延在している
   ことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
4. 前記放熱部の前記メサ部とは反対側の側面を覆う埋込層を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
5. 前記埋込層は硬化性樹脂からなる
   ことを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
6. 前記メサ部および前記放熱部の上に形成されると共に前記第２導電体層と電気的に接続された上部電極と、
   前記放熱部の前記メサ部とは反対側の領域に形成されると共に前記上部電極と電気的に接続された電極パッドと
   を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
   

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