半導体レーザ及びその製造方法
【課題】半導体レーザ（ストライプ状の活性層）が高密度に配置された半導体レーザを提供すること。
【解決手段】互いに離間してストライプ状に設けられた、複数の活性層１０と、活性層１０のそれぞれに対応して、活性層１０の上側に設けられた複数の電極１２と、半導体からなり、活性層１０の間の領域にそれぞれに設けられ、電極１２よりも高い位置にその上面が位置する支持部４０と、複数の電極１２のうち１つと電気的に接続されるとともに、複数の支持部４０によって支えられて、当該複数の支持部４０の間に位置する電極１２と離間した構造を備える配線１６と、を備えることを特徴とする半導体レーザ。
【解決手段】互いに離間してストライプ状に設けられた、複数の活性層１０と、活性層１０のそれぞれに対応して、活性層１０の上側に設けられた複数の電極１２と、半導体からなり、活性層１０の間の領域にそれぞれに設けられ、電極１２よりも高い位置にその上面が位置する支持部４０と、複数の電極１２のうち１つと電気的に接続されるとともに、複数の支持部４０によって支えられて、当該複数の支持部４０の間に位置する電極１２と離間した構造を備える配線１６と、を備えることを特徴とする半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
活性層を含む半導体レーザを並列に複数個配置した半導体アレイレーザが知られている。（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−９０５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の半導体アレイレーザでは、並列に複数個配置されたストライプ状の活性層の上側にそれぞれストライプ状の電極が設けられ、当該電極は信号伝達用の電極パッドと電気的に接続されている。この電極パッドは、それぞれストライプ状の電極の近傍に形成される。しかし、この構成では電極パッドの大きさを確保するために、ストライプ状の活性層の間隔を一定以上離して形成する必要があり、ストライプ状の活性層を高密度に配置することが難しい。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、半導体レーザ（ストライプ状の活性層）が高密度に配置された構成を、容易に実現することが可能な半導体レーザ及びその製造方法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】
【０００６】
本発明は、互いに離間してストライプ状に設けられた、複数の活性層と、前記活性層のそれぞれに対応して、前記活性層の上側に設けられた複数の電極と、半導体からなり、前記活性層の間の領域にそれぞれに設けられ、前記電極よりも高い位置にその上面が位置する支持部と、前記複数の電極のうち１つと電気的に接続されるとともに、前記複数の支持部によって支えられて、当該複数の支持部の間に位置する前記電極と離間した構造を備える配線と、を備えることを特徴とする半導体レーザである。
【０００７】
上記構成において、前記複数の活性層が形成された領域と別の領域に形成され、前記複数の電極のいずれかと前記配線を介して電気的に接続された複数の電極パッドを備える構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記支持部の側面は、前記支持部の前記上面から前記電極に向かって傾斜するテーパ形状となっている構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記複数の活性層の間隔は、２０μｍ以下である構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記複数の活性層が上側に形成された基板を備え、前記基板の表面は（１００）面であり、前記支持部の側面の少なくとも一部が（１１１）Ｂ面を有している構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記電極と、前記電極の上部に形成された前記配線との間は中空である構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記電極と、前記電極の上部に形成された前記配線との間には、誘電率が４．０以下の低誘電体が充填されている構成とすることができる。
【００１３】
本発明は、基板上に活性層を含むストライプ状のメサを複数形成する工程と、前記ストライプ状のメサのそれぞれに対応して、前記ストライプ状のメサの上側に電極を形成する工程と、半導体からなり、前記ストライプ状のメサの間の領域に前記電極より高い位置に上面が形成されてなるように支持部を形成する工程と、前記複数の電極のうち１つと電気的に接続されるとともに、前記複数の支持部によって支えられて、当該複数の支持部の間に位置する前記電極と離間した構造を備える配線を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法である。
【００１４】
上記構成において、前記配線を形成する工程は、前記電極の上部にレジストを形成する工程と、前記ストライプ状のメサの間の領域に形成された前記支持部及び前記レジストの上部に延在するように配線を形成する工程と、前記レジストを除去する工程と、を含む構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記配線を形成する工程は、前記電極の上部に、誘電率が４以下の低誘電体層を形成する工程と、前記ストライプ状のメサの間の領域に形成された前記支持部及び前記低誘電体層の上部に延在するように配線を形成する工程と、を含む構成とすることができる。
【００１６】
上記構成において、前記基板の表面は（１００）面であり、前記ストライプ状のメサの側面は（０１１）面である構成とすることができる。
【００１７】
上記構成において、前記支持部を形成する工程は、前記支持部の原料ガスに加えハロゲン系ガスを添加する工程を含む構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体レーザ（ストライプ状の活性層）が高密度に配置された構成を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、比較例１に係る半導体レーザの上面図である。
【図２】図２は、実施例１に係る半導体レーザの上面図である。
【図３】図３は、実施例１に係る半導体レーザの斜視図である。
【図４】図４は、実施例１に係る半導体レーザの断面図である。
【図５】図５は、実施例１に係る半導体レーザの製造方法を示す図である。
【図６】図６は、実施例２に係る半導体レーザの製造方法を示す図（その１）である。
【図７】図７は、実施例２に係る半導体レーザの製造方法を示す図（その２）である。
【図８】図８は、実施例３に係る半導体レーザの上面図である。
【図９】図９は、実施例３に係る半導体レーザの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
最初に、比較例に係る半導体レーザについて説明する。図１は、比較例１に係る半導体レーザの上面図である。図１に示すように、活性層及び上下のクラッド層（共に図１では不図示）を含むバー状の半導体レーザ（以下、ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄと称する）が、複数個並列に配列されている。各ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄは、それぞれストライプ状の活性層（不図示）を含む。当該ストライプ状の活性層の上部には、不図示のコンタクト層を介して電極１１２ａ〜１１２ｄが設けられ、各電極１１２ａ〜１１２ｄはそれぞれ電極パッド１１４ａ〜１１４ｄと電気的に接続されている。電極パッド１１４ａ〜１１４ｄは、電極１１２ａ〜１１２ｄの間に１つずつ設けられ、対応する電極１１２ａ〜１１２ｄの近傍に位置している。
【００２１】
図１に示すように、ストライプ状の活性層を含む複数のストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄが並列に配置された半導体レーザにおいて、活性層の配置を高密度にするためには、ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄの同士の間隔を小さく（狭く）することが望ましい。しかし、各ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄの間に電極パッド１１４ａ〜１１４ｄが設けられた構成では、電極パッド１１４ａ〜１１４ｄを形成するための一定のスペースが必要となり、ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄの間隔を小さくすることが難しい。例えば、電極パッド１１４ａ〜１１４ｄの直径はそれぞれ７０μｍ以上、ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄ同士の間隔は１００μｍ以上の大きさが必要である。この場合、半導体レーザのチップサイズは４４０μｍ×３００μｍ（Ｌ１＝４４０μｍ、Ｌ２＝３００μｍ）となり、これ以上小さくすることが難しい。
【００２２】
以下の実施例では、半導体レーザ（ストライプ状の活性層）が高密度に配置された構成を容易に実現することのできる半導体レーザ及びその製造方法について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図２は、実施例１に係る半導体レーザの上面図である。本実施例では、半絶縁性埋め込みヘテロ構造（ＳＩＢＨ：Semi-Insulating Buried Heterostructure）を有するファブリーペロー（ＦＰ：Fabry-Perot）型レーザを例に説明する。図２に示すように、ストライプ状の活性層を含む複数のストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄが並列に配列されている。ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの上面には、電極１２ａ〜１２ｄが形成されている。また、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの延長線（光の導波方向）と交差する半導体レーザの端面のうち、一の端面には第１端面膜２０が、他の端面には第２端面膜２２がそれぞれ形成されている。第１端面膜２０は、例えば厚さ０．８μｍ、反射率８０％とすることができ、第２端面膜２２は、例えば厚さ０．４μｍ、反射率３０％とすることができる。
【００２４】
ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ上の電極１２ａ〜１２ｄは、それぞれ電極パッド１４ａ〜１４ｄと電気的に接続されている。ここで、比較例と異なり、電極パッド１４ａ〜１４ｄは、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの間ではなく、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄが形成された領域以外にまとめて形成されている。本実施例においては、図２示すように、１つ目の電極パッド１４ａが、ストライプ状のメサ１０ｄ（電極１２ｄ）から一定間隔を空けて形成され、２つ目から４つ目の電極パッド１４ｂ〜１４ｄは、１つ目の電極パッド１４ａからみて斜め方向に配列するように、それぞれ一定間隔を空けて形成されている。電極パッド１４ａ〜１４ｄと電極１２ａ〜１２ｄのそれぞれは、ブリッジ配線１６ａ〜１６ｄにより接続されている。なお、図示しないが、電極パッド１４ａ〜１４ｄは、１つ目の電極パッド１４ａからみて斜め方向に配列するのではなく、電極パッド１４ｃが、電極パッド１４ａと同様にストライプ状のメサ１０ｄ（電極１２ｄ）から一定間隔を空けて形成されている構成でもよく、電極パッド１４ｄは、電極パッド１４ｂと同様に３つ目の電極パッド１４ｃからみて斜め方向に配列するように、一定間隔を空けて形成されている構成でもよい。
【００２５】
本実施例では、ストライプ状のメサ同士の間隔ｄ１を１５μｍとする。このとき、半導体レーザのチップサイズは、３３０μｍ×３００μｍ（Ｌ１＝３３０μｍ、Ｌ２＝３００μｍ）となり、比較例と比べて小さくすることができる。
【００２６】
図３は、実施例１に係る半導体レーザの斜視図である。図３に示すように、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、基板３０上に下部クラッド層３２、活性層３４、上部クラッド層３６、及びコンタクト層３８が順に積層された構成を有し、それぞれのストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄのコンタクト層３８上に電極１２ａ〜１２ｄが形成されている。各ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの間及び外側には、ストライプ状のメサ同士を分離するための埋め込み層４０ａ〜４０ｅが形成されている。埋め込み層４０ａ〜４０ｅは、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄから盛り上がって形成されており、埋め込み層４０ａ〜４０ｅの上面の位置は電極１２ａ〜１２ｄより高い位置となっている。
【００２７】
図２に示すように、電極パッド１４ａ〜１４ｄは、図３の電極１２ｄの電極１２ａ〜１２ｃに向かって反対側に形成されている（図３では不図示）。このため、電極１２ｄより左側にある電極１２ａ〜１２ｃからは、間にある電極１２ｂ〜１２ｄと接触しないように、電極パッド１４ａ〜１４ｄと電気的な接続を図るための配線を形成する必要がある。
【００２８】
図３に示すように、図２に示すブリッジ配線１６ａ〜１６ｄのうち、１６ａ及び１６ｂが図示されている。ブリッジ配線１６ａは、電極１２ａと電極パッド１４ａ（図３では不図示）を結ぶ配線であり、埋め込み層４０ｂ〜４０ｅの上にまたがって形成されている。同様に、ブリッジ配線１６ｂは、電極１２ｂと電極パッド１４ｂ（図３では不図示）を結ぶ配線であり、埋め込み層４０ｃ〜４０ｅの上にまたがって形成されている。
【００２９】
図４は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、ブリッジ配線１６ａの詳細な構成を示す図である。図４に示すように、ブリッジ配線１６ａは、埋め込み層４０ｂ〜４０ｅの上面同士を接続する配線であり、電極１２ｂ〜１２ｄとは離間して形成されている。ブリッジ配線１６ａと電極１２ｂ〜１２ｄとの間は中空５０となっている。埋め込み層４０ａ〜４０ｅは、ブリッジ配線１６ａを支持する支持部として機能する。埋め込み層４０ａ〜４０ｅの側面は、コンタクト層３８の上面より下側では垂直であり、コンタクト層３８の上面より上側では外側に向かって傾斜し、（１１１）Ｂ面（符号４２）を形成している。このため、埋め込み層４０ａ〜４０ｅの間の開口部の形状は、電極側からブリッジ配線側に向かって大きくなるテーパ形状となっている。
【００３０】
本実施例では、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ同士の間隔ｄ１が１５μｍ、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの幅ｄ２が２μｍ、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの盛り上がり部分の高さｄ３が５μｍとなっている。また、埋め込み層４０ａ〜４０ｅの上面の幅ｄ４は６μｍ、開口部の幅ｄ５は９μｍとなっており、（１１１）Ｂ面（符号４２）の傾斜角は５４．７°となっている。
【００３１】
次に、実施例1に係る半導体レーザの製造方法について説明する。
【００３２】
図５（ａ）〜（ｄ）は、実施例１に係る半導体レーザの製造方法を示す図である。図５（ａ）に示すように、基板３０上に下部クラッド層３２、活性層３４、上部クラッド層３６、コンタクト層３８、及びストライプマスク３９を順に形成する。基板３０には、例えばｎ−ＩｎＰ基板を用いることができ、表面は（１００）面となっている。下部クラッド層３２には、例えば厚さ０．３μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層を、上部クラッド層３６には、例えば厚さ１．６μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層をそれぞれ用いることができる。
【００３３】
活性層３４は、ＳＣＨ（separated confinement heterostructure）層を含むＭＱＷ（multiple-quantum well）構造を有する。活性層３４には、例えばＩｎＧａＡｓＰを用い、その厚さは例えば０．３μｍとすることができる。コンタクト層３８は、例えば、厚さ０．２μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ中間層と、厚さ０．１μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層とが、基板３０側から順に積層された構成とすることができる。ストライプマスク３９は、コンタクト層３８の上部に＜０１１＞方向に延在するように形成される。ストライプマスク３９には、例えばＳｉＯ２を用いることができる。
【００３４】
次に、図５（ｂ）に示すように、ストライプマスク３９をマスクとして、コンタクト層３８、上部クラッド層３６、活性層３４、下部クラッド層３２、及び基板３０の一部をドライエッチングし、ストライプ状のメサ１０を形成する。これにより、ストライプメサ１０の内部に、ストライプ状の活性層３４が形成される。ストライプ状のメサ１０の高さは、例えば４μｍとすることができる。
【００３５】
次に、図５（ｃ）に示すように、ストライプ状のメサ１０の両側に、支持部となる埋め込み層４０を成長させる。埋め込み層４０には、例えばＳ．Ｉ．−ＩｎＰ層（Semi-Insulating InP：半絶縁性インジウムリン）を用いることができ、この場合にはストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ同士を分離するための分離溝は不要となる。埋め込み層４０の厚さは、（１００）面換算において、例えばストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの間隔を２０μｍとした場合には７μｍ、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの間隔を１５μｍとした場合には６μｍとすることができる。これにより、ストライプ状のメサ１０の両側に、５μｍ程度の段差（ｄ３）を形成することができる。
【００３６】
ここで、埋め込み層４０を成長させる工程では、埋め込み層４０の原料ガスに加え、ハロゲン系ガス（例えば、塩素（Ｃｌ）を含むガス（塩化メチル等））を添加することが好ましい。ハロゲン系ガスは、埋め込み層４０の結晶中に取り込まれるものではないが、埋め込み層４０に（１１１）Ｂ面（符号）４２）を形成する役割を果たす。これにより、埋め込み層４０がストライプマスク３９上に異常成長することを抑制することができる。
【００３７】
次に、図５（ｄ）に示すように、電極１２及びブリッジ配線１６の形成を行う。ストライプマスク３９を除去した上で、埋め込み層４０の表面で且つコンタクト層３８の表面を除いた領域に、パッシベーション膜４４を形成する。パッシベーション膜４４には、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることができる。次に、コンタクト層３８の上部に電極１２を形成する。電極１２には、例えば金（Ａｕ）を用いることができる。次に、図の中空５０に対応する電極１２上の領域に、レジスト（不図示）を形成する。次に、埋め込み層４０の上面のパッシベーション膜４４上、及び前述のレジスト上に延在するブリッジ配線１６を形成する。ブリッジ配線１６には、例えば電極と同じくＡｕを用いることができる。最後に、レジストを除去することで、レジストが存在していた領域は中空５０となり、エアブリッジ構造が完成する。このように、ブリッジ配線１６は、中空５０を介し、電極１２と離間して形成されている。
【００３８】
実施例１に係る半導体レーザによれば、ストライプ状の活性層３４を含むストライプ状のメサ１０の間の領域に、埋め込み層４０が盛り上がって形成されると共に、埋め込み層４０の上面同士を接続するブリッジ配線１６が形成されている。これにより、一の活性層上の電極と電極パッドを結ぶブリッジ配線を、他の活性層上の電極と離間して交差させることができる。その結果、図２に示すように、ブリッジ配線１６ａ〜１６ｄを用いて、電極パッド１４ａ〜１４ｄをストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの外側にまとめて形成することができる。その結果、ストライプ状の活性層同士（ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ同士）の間隔を小さくすることができ、半導体レーザ（ストライプ状の活性層）が高密度に配置された構成を実現することができる。
【００３９】
ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ同士の間隔は、２０μｍ以下であることが好ましいが、１５μｍ以下であることがより好ましい。これは、ストライプ状のメサの間隔を狭くすることで、隣接するストライプ状のメサの段差部分が接合（干渉）するため、（１００）面の膜厚が薄い場合でも、高い段差を形成することができるからである。
【００４０】
上記構成に対して、ブリッジ配線及び電極の形成方法としては、配線と電極を同じ高さに形成し、配線が電極と交差する領域のみを、中空のブリッジ構造とすることも考えられる。しかし、この構造では、中空ブリッジの形状が上方に凸形状となるため、押し潰し等の圧力により、配線の中空ブリッジが壊れてしまう場合がある。これに対し、実施例１に係る半導体レーザによれば、埋め込み層４０の段差の内部を中空５０とする構成となっているため、ブリッジ配線１６を平坦に形成することができる。これにより、押し潰し等の圧力により配線の中空ブリッジが壊れてしまうことを抑制することができる。
【００４１】
また、実施例１に係る半導体レーザによれば、ストライプ状のメサ１０の両脇の埋め込み層４０を用いて段差を形成することにより、エッチング等により段差を形成する場合に比べ、製造工程を簡略化することができる。また、埋め込み層４０（支持部）の側面を、埋め込み層４０の上面から電極１２に向かって傾斜するテーパ形状とすることにより、製造工程における埋め込み層４０の異常成長を抑制することができる。
【００４２】
実施例１では、ストライプ状の活性層３４を含むストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの本数が４つの場合を例に説明したが、ストライプ状のメサ１０の本数は任意の数とすることができる。本実施例の構成は、ストライプ状のメサ１０、電極１２、及びブリッジ配線１６をそれぞれ複数備える半導体レーザに対し特に好適である。このとき、複数のストライプ状のメサ１０のうち一のストライプ状のメサ１０の上部に形成された配線１６が、他のストライプ状のメサ１０の上面に形成された電極１２と接続される構成とすることにより、電極パッド１４と電極１２との接続を行うことができる。
【００４３】
また、実施例１では、電極１２とブリッジ配線１６との間を中空５０としたが、中空５０の代わりに誘電率４．０以下の低誘電体を充填する構成としてもよい。この低誘電体は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）または酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる材料で形成されている。この場合、図５（ｄ）の工程において、レジストを形成する代わりに、電極１２上に低誘電体層を形成し、ブリッジ配線１６の形成後に低誘電体層を除去せずにそのまま残す。これにより、図４の中空５０に相当する領域に、低誘電体が充填され、中空５０の場合と同様に、電極１２とブリッジ配線１６間における信号の干渉を抑制することができる。
【実施例２】
【００４４】
実施例２は、実施例１とは異なる方法で支持部を形成する例である。
【００４５】
図６及び図７は、実施例２に係る半導体レーザの製造方法を示す図である。本実施例では、ｐｎ埋め込みヘテロ構造（ｐｎＢＨ：pn-Buried Heterostructure）を有するファブリーペロー（ＦＰ）型レーザを例に説明する。最初に、図６（ａ）に示すように、基板３０上に下部クラッド層３２、活性層３４、上部クラッド層３６、及びストライプマスク３９を順に形成する。基板３０には、例えばｎ−ＩｎＰ基板を用いることができ、表面は（１００）面となっている。下部クラッド層３２には、例えば厚さ０．３μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層を、上部クラッド層３６には、例えば厚さ０．２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層をそれぞれ用いることができる。ここで、上部クラッド層３６の厚さは、実施例１に比べて小さく（薄く）設定されている。また、実施例１と異なり、この段階でコンタクト層の形成は行わない。
【００４６】
活性層３４は、実施例１と同じくＳＣＨ層を含むＭＱＷ構造を有し、材料には例えばＩｎＧａＡｓＰを用い、その厚さは例えば０．３μｍとすることができる。ストライプマスク３９は、上部クラッド層３６の上部に＜０１１＞方向に延在するように形成される。ストライプマスク３９には、例えばＳｉＯ２を用いることができる。
【００４７】
次に、図６（ｂ）に示すように、ストライプマスク３９をマスクとして、上部クラッド層３６、活性層３４、下部クラッド層３２、及び基板３０の一部をドライエッチングし、ストライプ状のメサ１０を形成する。ストライプ状のメサ１０の高さは、例えば２μｍとすることができる。
【００４８】
次に、図６（ｃ）に示すように、ストライプ状のメサ１０の両側に、支持部となる第１ブロック層６０、第２ブロック層６２、及び第３ブロック層６４を順に成長させる。第１ブロック層６０の表面は、ストライプ状のメサ１０の上面（上部クラッド層３６の表面）より下側に位置する。第１ブロック層６０には、例えばｐ−ＩｎＰブロック層を用いることができ、その厚さは例えば１．０μｍとすることができる。第２ブロック層６２及び第３ブロック層６４の表面は、ストライプ状のメサ１０の上面より上側に位置する。第２ブロック層には、例えばｎ−ＩｎＰブロック層を用いることができ、その厚さは例えば２．０μｍとすることができる。第３ブロック層には、例えばｐ−ＩｎＰブロック層を用いることができ、その厚さは例えば０．５μｍとすることができる。ｎ−ＩｎＰ層である第２ブロック層６２及びその上の第３ブロック層６４の側面は、実施例１における埋め込み層４０の側面と同じく、電極１２に向かって傾斜するテーパ形状となっている。
【００４９】
次に、図７（ａ）に示すように、ストライプマスク３９を除去し、第３ブロック層６４及びストライプ状のメサ１０（上部クラッド層３６）の上面に追加クラッド層７０を形成し、さらにその上にコンタクト層７２を形成する。追加クラッド層７０には、例えば厚さ２．０μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層を用いることができる。コンタクト層７２は、例えば、厚さ０．２μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ中間層と、厚さ０．５μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層とが、基板３０側から順に積層された構成とすることができる。これまでの工程により、ストライプ状のメサ１０の上部におけるコンタクト層７２の表面に、第１ブロック層６０〜第３ブロック層６４の側面形状に対応した凹部７４が形成される。凹部の段差は、例えば２．０μｍとなる。
【００５０】
図７（ｂ）に示すように、コンタクト層７２の上部に電極１２、パッシベーション膜４４、及びブリッジ配線１６を形成する。これらの形成には、実施例１と同様の方法を用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５１】
実施例２に係る半導体レーザによれば、実施例１と同様に、ストライプ状のメサ１０の両側に支持部を形成し、当該支持部上にブリッジ配線１６を形成することにより、ブリッジ配線１６を電極１２と離間して形成することができる。実施例２において、第１ブロック層６０、第２ブロック層６２、第３ブロック層６４、追加クラッド層７０、及びコンタクト層７２は、共に支持部の一例である。また、実施例２に係る半導体レーザによれば、第１ブロック層６０、第２ブロック層６２、及び第３ブロック層６４を用いて段差の形成を行うため、実施例１のようにハロゲン系ガスを用いなくとも、段差の形成を行うことができる。なお、上記支持部は、ブリッジ配線１６を支えることにより電極１２と離間させることのできる構成であれば、実施例１〜２に示した以外の形態であってもよい。ただし、支持部としては半導体を用いることが好ましい。
【００５２】
実施例１〜２では、ファブリーペロー（ＦＰ）型の半導体レーザを例に説明を行ったが、実施例１〜２に係る構成は、これ以外の型の半導体レーザ（例えば、分布帰還（ＤＦＢ：Distributed-Feedback）型半導体レーザ）においても採用することができる。ＤＦＢレーザの場合、基板３０上に下部クラッド層３２を形成する前に、基板３０上に回折格子を形成する。回折格子の形成後の工程は、実施例１〜２で説明した工程と同様である。
【実施例３】
【００５３】
実施例３は、変調器を備えた半導体レーザの例である。
【００５４】
図８は、実施例３に係る半導体レーザの上面図である。半導体レーザは、レーザ発振を行うレーザ部８０と、レーザ変調を行う変調部９０とを備える。レーザ部８０と変調部９０の間は、分離部８１により分離されている。
【００５５】
レーザ部８０は、並列に配置された複数のストライプ状の活性層（不図示）を含むストライプ状のメサ８２ａ〜８２ｄ、ストライプ状の活性層上に形成された複数の電極８４ａ〜８４ｄ、電極８４ａ〜８４ｄのそれぞれに対応して形成された複数の電極パッド８６ａ〜８６ｄ、及び電極８４ａ〜８４ｄと電極パッド８６ａ〜８６ｄを結ぶブリッジ配線８８ａ〜８８ｄを備える。変調部９０も同様に、ストライプ状の光導波路（不図示）を含むストライプ状のメサ９２ａ〜９２ｄ、電極９４ａ〜９４ｄ、電極パッド９６ａ〜９６ｄ、ブリッジ配線９８ａ〜９８ｄを備える。レーザ部８０側の端面には第１端面膜８９が、変調部９０側の端面には第２端面膜９９が、それぞれ形成されている。第１端面膜８９及び第２端面膜９９は、例えば共に膜厚０．４μｍ、反射率０．１％とすることができる。
【００５６】
本実施例では、実施例１と同じく、ストライプ状のメサ同士の間隔ｄ１を１５μｍとする。このとき、半導体レーザのチップサイズは、３３０μｍ×５５０μｍ（Ｌ１＝３３０μｍ、Ｌ２＝５５０μｍ）となっており、Ｌ１の長さが比較例と比べて小さくなっている。
【００５７】
図９は、図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図９に示すように、レーザ部８０は、基板３０上に、下部クラッド層３２、活性層３４、上部クラッド層３６、及びコンタクト層３８が順に形成されている。変調部９０は、レーザ部８０の活性層３４ａと光結合されてなる光導波路３５を有する。活性層３４及び光導波路３５は、それぞれストライプ状に形成されている。レーザ部８０における基板３０と下部クラッド層３２との境界には、回折格子４８が形成されている。コンタクト層３８上において、レーザ部８０には電極８４ａが、変調部９０には電極９４ａがそれぞれ形成されている。コンタクト層３８の上面における電極８４ａ及び９４ａの端部には、それぞれパッシベーション膜４４が形成され、電極８４ａ及び９４ａの一部から、それぞれブリッジ配線８８ａ及び９８ａが引き出されている。また、基板３０の裏面には、裏面電極４６が形成されている。なお、裏面電極４６の厚さは例えば３μｍ、パッシベーション膜４４の厚さは例えば０．６μｍとすることができる。
【００５８】
実施例３のように、変調器を備えた半導体レーザにおいても、実施例１〜２で述べた構成を採用することができる。その結果、図８のようにブリッジ配線８８ａ〜８８ｄ、９８ａ〜９８ｄを用いて、電極パッド８６ａ〜８６ｄ、９６ａ〜９６ｄをストライプ状のメサ８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄの領域外にまとめて形成し、ストライプ状の活性層（ストライプ状のメサ）を高密度に配置することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ ストライプ状のメサ
１２ 電極
１４ 電極パッド
１６ ブリッジ配線
２０ 第１端面膜
２２ 第２端面膜
３０ 基板
３２ 下部クラッド層
３４ 活性層
３５ 光導波路
３６ 上部クラッド層
３８ コンタクト層
４０ 埋め込み層
４４ パッシベーション膜
４６ 裏面電極
４８ 回折格子
５０ 中空
６０ 第１ブロック層
６２ 第２ブロック層
６４ 第３ブロック層
７０ 追加クラッド層
７２ コンタクト層
８０ レーザ部
８１ 分離部
８２ ストライプ状のメサ（レーザ部）
８４ 電極（レーザ部）
８６ 電極パッド（レーザ部）
８８ ブリッジ配線（レーザ部）
９０ 変調部
９２ ストライプ状のメサ（変調部）
９４ 電極（変調部）
９６ 電極パッド（変調部）
９８ ブリッジ配線（変調部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
活性層を含む半導体レーザを並列に複数個配置した半導体アレイレーザが知られている。（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−９０５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の半導体アレイレーザでは、並列に複数個配置されたストライプ状の活性層の上側にそれぞれストライプ状の電極が設けられ、当該電極は信号伝達用の電極パッドと電気的に接続されている。この電極パッドは、それぞれストライプ状の電極の近傍に形成される。しかし、この構成では電極パッドの大きさを確保するために、ストライプ状の活性層の間隔を一定以上離して形成する必要があり、ストライプ状の活性層を高密度に配置することが難しい。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、半導体レーザ（ストライプ状の活性層）が高密度に配置された構成を、容易に実現することが可能な半導体レーザ及びその製造方法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】
【０００６】
本発明は、互いに離間してストライプ状に設けられた、複数の活性層と、前記活性層のそれぞれに対応して、前記活性層の上側に設けられた複数の電極と、半導体からなり、前記活性層の間の領域にそれぞれに設けられ、前記電極よりも高い位置にその上面が位置する支持部と、前記複数の電極のうち１つと電気的に接続されるとともに、前記複数の支持部によって支えられて、当該複数の支持部の間に位置する前記電極と離間した構造を備える配線と、を備えることを特徴とする半導体レーザである。
【０００７】
上記構成において、前記複数の活性層が形成された領域と別の領域に形成され、前記複数の電極のいずれかと前記配線を介して電気的に接続された複数の電極パッドを備える構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記支持部の側面は、前記支持部の前記上面から前記電極に向かって傾斜するテーパ形状となっている構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記複数の活性層の間隔は、２０μｍ以下である構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記複数の活性層が上側に形成された基板を備え、前記基板の表面は（１００）面であり、前記支持部の側面の少なくとも一部が（１１１）Ｂ面を有している構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記電極と、前記電極の上部に形成された前記配線との間は中空である構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記電極と、前記電極の上部に形成された前記配線との間には、誘電率が４．０以下の低誘電体が充填されている構成とすることができる。
【００１３】
本発明は、基板上に活性層を含むストライプ状のメサを複数形成する工程と、前記ストライプ状のメサのそれぞれに対応して、前記ストライプ状のメサの上側に電極を形成する工程と、半導体からなり、前記ストライプ状のメサの間の領域に前記電極より高い位置に上面が形成されてなるように支持部を形成する工程と、前記複数の電極のうち１つと電気的に接続されるとともに、前記複数の支持部によって支えられて、当該複数の支持部の間に位置する前記電極と離間した構造を備える配線を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法である。
【００１４】
上記構成において、前記配線を形成する工程は、前記電極の上部にレジストを形成する工程と、前記ストライプ状のメサの間の領域に形成された前記支持部及び前記レジストの上部に延在するように配線を形成する工程と、前記レジストを除去する工程と、を含む構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記配線を形成する工程は、前記電極の上部に、誘電率が４以下の低誘電体層を形成する工程と、前記ストライプ状のメサの間の領域に形成された前記支持部及び前記低誘電体層の上部に延在するように配線を形成する工程と、を含む構成とすることができる。
【００１６】
上記構成において、前記基板の表面は（１００）面であり、前記ストライプ状のメサの側面は（０１１）面である構成とすることができる。
【００１７】
上記構成において、前記支持部を形成する工程は、前記支持部の原料ガスに加えハロゲン系ガスを添加する工程を含む構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体レーザ（ストライプ状の活性層）が高密度に配置された構成を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、比較例１に係る半導体レーザの上面図である。
【図２】図２は、実施例１に係る半導体レーザの上面図である。
【図３】図３は、実施例１に係る半導体レーザの斜視図である。
【図４】図４は、実施例１に係る半導体レーザの断面図である。
【図５】図５は、実施例１に係る半導体レーザの製造方法を示す図である。
【図６】図６は、実施例２に係る半導体レーザの製造方法を示す図（その１）である。
【図７】図７は、実施例２に係る半導体レーザの製造方法を示す図（その２）である。
【図８】図８は、実施例３に係る半導体レーザの上面図である。
【図９】図９は、実施例３に係る半導体レーザの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
最初に、比較例に係る半導体レーザについて説明する。図１は、比較例１に係る半導体レーザの上面図である。図１に示すように、活性層及び上下のクラッド層（共に図１では不図示）を含むバー状の半導体レーザ（以下、ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄと称する）が、複数個並列に配列されている。各ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄは、それぞれストライプ状の活性層（不図示）を含む。当該ストライプ状の活性層の上部には、不図示のコンタクト層を介して電極１１２ａ〜１１２ｄが設けられ、各電極１１２ａ〜１１２ｄはそれぞれ電極パッド１１４ａ〜１１４ｄと電気的に接続されている。電極パッド１１４ａ〜１１４ｄは、電極１１２ａ〜１１２ｄの間に１つずつ設けられ、対応する電極１１２ａ〜１１２ｄの近傍に位置している。
【００２１】
図１に示すように、ストライプ状の活性層を含む複数のストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄが並列に配置された半導体レーザにおいて、活性層の配置を高密度にするためには、ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄの同士の間隔を小さく（狭く）することが望ましい。しかし、各ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄの間に電極パッド１１４ａ〜１１４ｄが設けられた構成では、電極パッド１１４ａ〜１１４ｄを形成するための一定のスペースが必要となり、ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄの間隔を小さくすることが難しい。例えば、電極パッド１１４ａ〜１１４ｄの直径はそれぞれ７０μｍ以上、ストライプ状のメサ１１０ａ〜１１０ｄ同士の間隔は１００μｍ以上の大きさが必要である。この場合、半導体レーザのチップサイズは４４０μｍ×３００μｍ（Ｌ１＝４４０μｍ、Ｌ２＝３００μｍ）となり、これ以上小さくすることが難しい。
【００２２】
以下の実施例では、半導体レーザ（ストライプ状の活性層）が高密度に配置された構成を容易に実現することのできる半導体レーザ及びその製造方法について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図２は、実施例１に係る半導体レーザの上面図である。本実施例では、半絶縁性埋め込みヘテロ構造（ＳＩＢＨ：Semi-Insulating Buried Heterostructure）を有するファブリーペロー（ＦＰ：Fabry-Perot）型レーザを例に説明する。図２に示すように、ストライプ状の活性層を含む複数のストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄが並列に配列されている。ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの上面には、電極１２ａ〜１２ｄが形成されている。また、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの延長線（光の導波方向）と交差する半導体レーザの端面のうち、一の端面には第１端面膜２０が、他の端面には第２端面膜２２がそれぞれ形成されている。第１端面膜２０は、例えば厚さ０．８μｍ、反射率８０％とすることができ、第２端面膜２２は、例えば厚さ０．４μｍ、反射率３０％とすることができる。
【００２４】
ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ上の電極１２ａ〜１２ｄは、それぞれ電極パッド１４ａ〜１４ｄと電気的に接続されている。ここで、比較例と異なり、電極パッド１４ａ〜１４ｄは、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの間ではなく、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄが形成された領域以外にまとめて形成されている。本実施例においては、図２示すように、１つ目の電極パッド１４ａが、ストライプ状のメサ１０ｄ（電極１２ｄ）から一定間隔を空けて形成され、２つ目から４つ目の電極パッド１４ｂ〜１４ｄは、１つ目の電極パッド１４ａからみて斜め方向に配列するように、それぞれ一定間隔を空けて形成されている。電極パッド１４ａ〜１４ｄと電極１２ａ〜１２ｄのそれぞれは、ブリッジ配線１６ａ〜１６ｄにより接続されている。なお、図示しないが、電極パッド１４ａ〜１４ｄは、１つ目の電極パッド１４ａからみて斜め方向に配列するのではなく、電極パッド１４ｃが、電極パッド１４ａと同様にストライプ状のメサ１０ｄ（電極１２ｄ）から一定間隔を空けて形成されている構成でもよく、電極パッド１４ｄは、電極パッド１４ｂと同様に３つ目の電極パッド１４ｃからみて斜め方向に配列するように、一定間隔を空けて形成されている構成でもよい。
【００２５】
本実施例では、ストライプ状のメサ同士の間隔ｄ１を１５μｍとする。このとき、半導体レーザのチップサイズは、３３０μｍ×３００μｍ（Ｌ１＝３３０μｍ、Ｌ２＝３００μｍ）となり、比較例と比べて小さくすることができる。
【００２６】
図３は、実施例１に係る半導体レーザの斜視図である。図３に示すように、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、基板３０上に下部クラッド層３２、活性層３４、上部クラッド層３６、及びコンタクト層３８が順に積層された構成を有し、それぞれのストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄのコンタクト層３８上に電極１２ａ〜１２ｄが形成されている。各ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの間及び外側には、ストライプ状のメサ同士を分離するための埋め込み層４０ａ〜４０ｅが形成されている。埋め込み層４０ａ〜４０ｅは、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄから盛り上がって形成されており、埋め込み層４０ａ〜４０ｅの上面の位置は電極１２ａ〜１２ｄより高い位置となっている。
【００２７】
図２に示すように、電極パッド１４ａ〜１４ｄは、図３の電極１２ｄの電極１２ａ〜１２ｃに向かって反対側に形成されている（図３では不図示）。このため、電極１２ｄより左側にある電極１２ａ〜１２ｃからは、間にある電極１２ｂ〜１２ｄと接触しないように、電極パッド１４ａ〜１４ｄと電気的な接続を図るための配線を形成する必要がある。
【００２８】
図３に示すように、図２に示すブリッジ配線１６ａ〜１６ｄのうち、１６ａ及び１６ｂが図示されている。ブリッジ配線１６ａは、電極１２ａと電極パッド１４ａ（図３では不図示）を結ぶ配線であり、埋め込み層４０ｂ〜４０ｅの上にまたがって形成されている。同様に、ブリッジ配線１６ｂは、電極１２ｂと電極パッド１４ｂ（図３では不図示）を結ぶ配線であり、埋め込み層４０ｃ〜４０ｅの上にまたがって形成されている。
【００２９】
図４は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、ブリッジ配線１６ａの詳細な構成を示す図である。図４に示すように、ブリッジ配線１６ａは、埋め込み層４０ｂ〜４０ｅの上面同士を接続する配線であり、電極１２ｂ〜１２ｄとは離間して形成されている。ブリッジ配線１６ａと電極１２ｂ〜１２ｄとの間は中空５０となっている。埋め込み層４０ａ〜４０ｅは、ブリッジ配線１６ａを支持する支持部として機能する。埋め込み層４０ａ〜４０ｅの側面は、コンタクト層３８の上面より下側では垂直であり、コンタクト層３８の上面より上側では外側に向かって傾斜し、（１１１）Ｂ面（符号４２）を形成している。このため、埋め込み層４０ａ〜４０ｅの間の開口部の形状は、電極側からブリッジ配線側に向かって大きくなるテーパ形状となっている。
【００３０】
本実施例では、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ同士の間隔ｄ１が１５μｍ、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの幅ｄ２が２μｍ、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの盛り上がり部分の高さｄ３が５μｍとなっている。また、埋め込み層４０ａ〜４０ｅの上面の幅ｄ４は６μｍ、開口部の幅ｄ５は９μｍとなっており、（１１１）Ｂ面（符号４２）の傾斜角は５４．７°となっている。
【００３１】
次に、実施例1に係る半導体レーザの製造方法について説明する。
【００３２】
図５（ａ）〜（ｄ）は、実施例１に係る半導体レーザの製造方法を示す図である。図５（ａ）に示すように、基板３０上に下部クラッド層３２、活性層３４、上部クラッド層３６、コンタクト層３８、及びストライプマスク３９を順に形成する。基板３０には、例えばｎ−ＩｎＰ基板を用いることができ、表面は（１００）面となっている。下部クラッド層３２には、例えば厚さ０．３μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層を、上部クラッド層３６には、例えば厚さ１．６μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層をそれぞれ用いることができる。
【００３３】
活性層３４は、ＳＣＨ（separated confinement heterostructure）層を含むＭＱＷ（multiple-quantum well）構造を有する。活性層３４には、例えばＩｎＧａＡｓＰを用い、その厚さは例えば０．３μｍとすることができる。コンタクト層３８は、例えば、厚さ０．２μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ中間層と、厚さ０．１μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層とが、基板３０側から順に積層された構成とすることができる。ストライプマスク３９は、コンタクト層３８の上部に＜０１１＞方向に延在するように形成される。ストライプマスク３９には、例えばＳｉＯ２を用いることができる。
【００３４】
次に、図５（ｂ）に示すように、ストライプマスク３９をマスクとして、コンタクト層３８、上部クラッド層３６、活性層３４、下部クラッド層３２、及び基板３０の一部をドライエッチングし、ストライプ状のメサ１０を形成する。これにより、ストライプメサ１０の内部に、ストライプ状の活性層３４が形成される。ストライプ状のメサ１０の高さは、例えば４μｍとすることができる。
【００３５】
次に、図５（ｃ）に示すように、ストライプ状のメサ１０の両側に、支持部となる埋め込み層４０を成長させる。埋め込み層４０には、例えばＳ．Ｉ．−ＩｎＰ層（Semi-Insulating InP：半絶縁性インジウムリン）を用いることができ、この場合にはストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ同士を分離するための分離溝は不要となる。埋め込み層４０の厚さは、（１００）面換算において、例えばストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの間隔を２０μｍとした場合には７μｍ、ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの間隔を１５μｍとした場合には６μｍとすることができる。これにより、ストライプ状のメサ１０の両側に、５μｍ程度の段差（ｄ３）を形成することができる。
【００３６】
ここで、埋め込み層４０を成長させる工程では、埋め込み層４０の原料ガスに加え、ハロゲン系ガス（例えば、塩素（Ｃｌ）を含むガス（塩化メチル等））を添加することが好ましい。ハロゲン系ガスは、埋め込み層４０の結晶中に取り込まれるものではないが、埋め込み層４０に（１１１）Ｂ面（符号）４２）を形成する役割を果たす。これにより、埋め込み層４０がストライプマスク３９上に異常成長することを抑制することができる。
【００３７】
次に、図５（ｄ）に示すように、電極１２及びブリッジ配線１６の形成を行う。ストライプマスク３９を除去した上で、埋め込み層４０の表面で且つコンタクト層３８の表面を除いた領域に、パッシベーション膜４４を形成する。パッシベーション膜４４には、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることができる。次に、コンタクト層３８の上部に電極１２を形成する。電極１２には、例えば金（Ａｕ）を用いることができる。次に、図の中空５０に対応する電極１２上の領域に、レジスト（不図示）を形成する。次に、埋め込み層４０の上面のパッシベーション膜４４上、及び前述のレジスト上に延在するブリッジ配線１６を形成する。ブリッジ配線１６には、例えば電極と同じくＡｕを用いることができる。最後に、レジストを除去することで、レジストが存在していた領域は中空５０となり、エアブリッジ構造が完成する。このように、ブリッジ配線１６は、中空５０を介し、電極１２と離間して形成されている。
【００３８】
実施例１に係る半導体レーザによれば、ストライプ状の活性層３４を含むストライプ状のメサ１０の間の領域に、埋め込み層４０が盛り上がって形成されると共に、埋め込み層４０の上面同士を接続するブリッジ配線１６が形成されている。これにより、一の活性層上の電極と電極パッドを結ぶブリッジ配線を、他の活性層上の電極と離間して交差させることができる。その結果、図２に示すように、ブリッジ配線１６ａ〜１６ｄを用いて、電極パッド１４ａ〜１４ｄをストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの外側にまとめて形成することができる。その結果、ストライプ状の活性層同士（ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ同士）の間隔を小さくすることができ、半導体レーザ（ストライプ状の活性層）が高密度に配置された構成を実現することができる。
【００３９】
ストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄ同士の間隔は、２０μｍ以下であることが好ましいが、１５μｍ以下であることがより好ましい。これは、ストライプ状のメサの間隔を狭くすることで、隣接するストライプ状のメサの段差部分が接合（干渉）するため、（１００）面の膜厚が薄い場合でも、高い段差を形成することができるからである。
【００４０】
上記構成に対して、ブリッジ配線及び電極の形成方法としては、配線と電極を同じ高さに形成し、配線が電極と交差する領域のみを、中空のブリッジ構造とすることも考えられる。しかし、この構造では、中空ブリッジの形状が上方に凸形状となるため、押し潰し等の圧力により、配線の中空ブリッジが壊れてしまう場合がある。これに対し、実施例１に係る半導体レーザによれば、埋め込み層４０の段差の内部を中空５０とする構成となっているため、ブリッジ配線１６を平坦に形成することができる。これにより、押し潰し等の圧力により配線の中空ブリッジが壊れてしまうことを抑制することができる。
【００４１】
また、実施例１に係る半導体レーザによれば、ストライプ状のメサ１０の両脇の埋め込み層４０を用いて段差を形成することにより、エッチング等により段差を形成する場合に比べ、製造工程を簡略化することができる。また、埋め込み層４０（支持部）の側面を、埋め込み層４０の上面から電極１２に向かって傾斜するテーパ形状とすることにより、製造工程における埋め込み層４０の異常成長を抑制することができる。
【００４２】
実施例１では、ストライプ状の活性層３４を含むストライプ状のメサ１０ａ〜１０ｄの本数が４つの場合を例に説明したが、ストライプ状のメサ１０の本数は任意の数とすることができる。本実施例の構成は、ストライプ状のメサ１０、電極１２、及びブリッジ配線１６をそれぞれ複数備える半導体レーザに対し特に好適である。このとき、複数のストライプ状のメサ１０のうち一のストライプ状のメサ１０の上部に形成された配線１６が、他のストライプ状のメサ１０の上面に形成された電極１２と接続される構成とすることにより、電極パッド１４と電極１２との接続を行うことができる。
【００４３】
また、実施例１では、電極１２とブリッジ配線１６との間を中空５０としたが、中空５０の代わりに誘電率４．０以下の低誘電体を充填する構成としてもよい。この低誘電体は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）または酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる材料で形成されている。この場合、図５（ｄ）の工程において、レジストを形成する代わりに、電極１２上に低誘電体層を形成し、ブリッジ配線１６の形成後に低誘電体層を除去せずにそのまま残す。これにより、図４の中空５０に相当する領域に、低誘電体が充填され、中空５０の場合と同様に、電極１２とブリッジ配線１６間における信号の干渉を抑制することができる。
【実施例２】
【００４４】
実施例２は、実施例１とは異なる方法で支持部を形成する例である。
【００４５】
図６及び図７は、実施例２に係る半導体レーザの製造方法を示す図である。本実施例では、ｐｎ埋め込みヘテロ構造（ｐｎＢＨ：pn-Buried Heterostructure）を有するファブリーペロー（ＦＰ）型レーザを例に説明する。最初に、図６（ａ）に示すように、基板３０上に下部クラッド層３２、活性層３４、上部クラッド層３６、及びストライプマスク３９を順に形成する。基板３０には、例えばｎ−ＩｎＰ基板を用いることができ、表面は（１００）面となっている。下部クラッド層３２には、例えば厚さ０．３μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層を、上部クラッド層３６には、例えば厚さ０．２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層をそれぞれ用いることができる。ここで、上部クラッド層３６の厚さは、実施例１に比べて小さく（薄く）設定されている。また、実施例１と異なり、この段階でコンタクト層の形成は行わない。
【００４６】
活性層３４は、実施例１と同じくＳＣＨ層を含むＭＱＷ構造を有し、材料には例えばＩｎＧａＡｓＰを用い、その厚さは例えば０．３μｍとすることができる。ストライプマスク３９は、上部クラッド層３６の上部に＜０１１＞方向に延在するように形成される。ストライプマスク３９には、例えばＳｉＯ２を用いることができる。
【００４７】
次に、図６（ｂ）に示すように、ストライプマスク３９をマスクとして、上部クラッド層３６、活性層３４、下部クラッド層３２、及び基板３０の一部をドライエッチングし、ストライプ状のメサ１０を形成する。ストライプ状のメサ１０の高さは、例えば２μｍとすることができる。
【００４８】
次に、図６（ｃ）に示すように、ストライプ状のメサ１０の両側に、支持部となる第１ブロック層６０、第２ブロック層６２、及び第３ブロック層６４を順に成長させる。第１ブロック層６０の表面は、ストライプ状のメサ１０の上面（上部クラッド層３６の表面）より下側に位置する。第１ブロック層６０には、例えばｐ−ＩｎＰブロック層を用いることができ、その厚さは例えば１．０μｍとすることができる。第２ブロック層６２及び第３ブロック層６４の表面は、ストライプ状のメサ１０の上面より上側に位置する。第２ブロック層には、例えばｎ−ＩｎＰブロック層を用いることができ、その厚さは例えば２．０μｍとすることができる。第３ブロック層には、例えばｐ−ＩｎＰブロック層を用いることができ、その厚さは例えば０．５μｍとすることができる。ｎ−ＩｎＰ層である第２ブロック層６２及びその上の第３ブロック層６４の側面は、実施例１における埋め込み層４０の側面と同じく、電極１２に向かって傾斜するテーパ形状となっている。
【００４９】
次に、図７（ａ）に示すように、ストライプマスク３９を除去し、第３ブロック層６４及びストライプ状のメサ１０（上部クラッド層３６）の上面に追加クラッド層７０を形成し、さらにその上にコンタクト層７２を形成する。追加クラッド層７０には、例えば厚さ２．０μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層を用いることができる。コンタクト層７２は、例えば、厚さ０．２μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ中間層と、厚さ０．５μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層とが、基板３０側から順に積層された構成とすることができる。これまでの工程により、ストライプ状のメサ１０の上部におけるコンタクト層７２の表面に、第１ブロック層６０〜第３ブロック層６４の側面形状に対応した凹部７４が形成される。凹部の段差は、例えば２．０μｍとなる。
【００５０】
図７（ｂ）に示すように、コンタクト層７２の上部に電極１２、パッシベーション膜４４、及びブリッジ配線１６を形成する。これらの形成には、実施例１と同様の方法を用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５１】
実施例２に係る半導体レーザによれば、実施例１と同様に、ストライプ状のメサ１０の両側に支持部を形成し、当該支持部上にブリッジ配線１６を形成することにより、ブリッジ配線１６を電極１２と離間して形成することができる。実施例２において、第１ブロック層６０、第２ブロック層６２、第３ブロック層６４、追加クラッド層７０、及びコンタクト層７２は、共に支持部の一例である。また、実施例２に係る半導体レーザによれば、第１ブロック層６０、第２ブロック層６２、及び第３ブロック層６４を用いて段差の形成を行うため、実施例１のようにハロゲン系ガスを用いなくとも、段差の形成を行うことができる。なお、上記支持部は、ブリッジ配線１６を支えることにより電極１２と離間させることのできる構成であれば、実施例１〜２に示した以外の形態であってもよい。ただし、支持部としては半導体を用いることが好ましい。
【００５２】
実施例１〜２では、ファブリーペロー（ＦＰ）型の半導体レーザを例に説明を行ったが、実施例１〜２に係る構成は、これ以外の型の半導体レーザ（例えば、分布帰還（ＤＦＢ：Distributed-Feedback）型半導体レーザ）においても採用することができる。ＤＦＢレーザの場合、基板３０上に下部クラッド層３２を形成する前に、基板３０上に回折格子を形成する。回折格子の形成後の工程は、実施例１〜２で説明した工程と同様である。
【実施例３】
【００５３】
実施例３は、変調器を備えた半導体レーザの例である。
【００５４】
図８は、実施例３に係る半導体レーザの上面図である。半導体レーザは、レーザ発振を行うレーザ部８０と、レーザ変調を行う変調部９０とを備える。レーザ部８０と変調部９０の間は、分離部８１により分離されている。
【００５５】
レーザ部８０は、並列に配置された複数のストライプ状の活性層（不図示）を含むストライプ状のメサ８２ａ〜８２ｄ、ストライプ状の活性層上に形成された複数の電極８４ａ〜８４ｄ、電極８４ａ〜８４ｄのそれぞれに対応して形成された複数の電極パッド８６ａ〜８６ｄ、及び電極８４ａ〜８４ｄと電極パッド８６ａ〜８６ｄを結ぶブリッジ配線８８ａ〜８８ｄを備える。変調部９０も同様に、ストライプ状の光導波路（不図示）を含むストライプ状のメサ９２ａ〜９２ｄ、電極９４ａ〜９４ｄ、電極パッド９６ａ〜９６ｄ、ブリッジ配線９８ａ〜９８ｄを備える。レーザ部８０側の端面には第１端面膜８９が、変調部９０側の端面には第２端面膜９９が、それぞれ形成されている。第１端面膜８９及び第２端面膜９９は、例えば共に膜厚０．４μｍ、反射率０．１％とすることができる。
【００５６】
本実施例では、実施例１と同じく、ストライプ状のメサ同士の間隔ｄ１を１５μｍとする。このとき、半導体レーザのチップサイズは、３３０μｍ×５５０μｍ（Ｌ１＝３３０μｍ、Ｌ２＝５５０μｍ）となっており、Ｌ１の長さが比較例と比べて小さくなっている。
【００５７】
図９は、図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図９に示すように、レーザ部８０は、基板３０上に、下部クラッド層３２、活性層３４、上部クラッド層３６、及びコンタクト層３８が順に形成されている。変調部９０は、レーザ部８０の活性層３４ａと光結合されてなる光導波路３５を有する。活性層３４及び光導波路３５は、それぞれストライプ状に形成されている。レーザ部８０における基板３０と下部クラッド層３２との境界には、回折格子４８が形成されている。コンタクト層３８上において、レーザ部８０には電極８４ａが、変調部９０には電極９４ａがそれぞれ形成されている。コンタクト層３８の上面における電極８４ａ及び９４ａの端部には、それぞれパッシベーション膜４４が形成され、電極８４ａ及び９４ａの一部から、それぞれブリッジ配線８８ａ及び９８ａが引き出されている。また、基板３０の裏面には、裏面電極４６が形成されている。なお、裏面電極４６の厚さは例えば３μｍ、パッシベーション膜４４の厚さは例えば０．６μｍとすることができる。
【００５８】
実施例３のように、変調器を備えた半導体レーザにおいても、実施例１〜２で述べた構成を採用することができる。その結果、図８のようにブリッジ配線８８ａ〜８８ｄ、９８ａ〜９８ｄを用いて、電極パッド８６ａ〜８６ｄ、９６ａ〜９６ｄをストライプ状のメサ８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄの領域外にまとめて形成し、ストライプ状の活性層（ストライプ状のメサ）を高密度に配置することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ ストライプ状のメサ
１２ 電極
１４ 電極パッド
１６ ブリッジ配線
２０ 第１端面膜
２２ 第２端面膜
３０ 基板
３２ 下部クラッド層
３４ 活性層
３５ 光導波路
３６ 上部クラッド層
３８ コンタクト層
４０ 埋め込み層
４４ パッシベーション膜
４６ 裏面電極
４８ 回折格子
５０ 中空
６０ 第１ブロック層
６２ 第２ブロック層
６４ 第３ブロック層
７０ 追加クラッド層
７２ コンタクト層
８０ レーザ部
８１ 分離部
８２ ストライプ状のメサ（レーザ部）
８４ 電極（レーザ部）
８６ 電極パッド（レーザ部）
８８ ブリッジ配線（レーザ部）
９０ 変調部
９２ ストライプ状のメサ（変調部）
９４ 電極（変調部）
９６ 電極パッド（変調部）
９８ ブリッジ配線（変調部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間してストライプ状に設けられた、複数の活性層と、
前記活性層のそれぞれに対応して、前記活性層の上側に設けられた複数の電極と、
半導体からなり、前記活性層の間の領域にそれぞれに設けられ、前記電極よりも高い位置にその上面が位置する支持部と、
前記複数の電極のうち１つと電気的に接続されるとともに、前記複数の支持部によって支えられて、当該複数の支持部の間に位置する前記電極と離間した構造を備える配線と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記複数の活性層が形成された領域と別の領域に形成され、前記複数の電極のいずれかと前記配線を介して電気的に接続された複数の電極パッドを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記支持部の側面は、前記支持部の前記上面から前記電極に向かって傾斜するテーパ形状となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記複数の活性層の間隔は、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記複数の活性層が上側に形成された基板を備え、
前記基板の表面は（１００）面であり、前記支持部の側面の少なくとも一部が（１１１）Ｂ面を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記電極と、前記電極の上部に形成された前記配線との間は中空であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記電極と、前記電極の上部に形成された前記配線との間には、誘電率が４．０以下の低誘電体が充填されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項８】
基板上に活性層を含むストライプ状のメサを複数形成する工程と、
前記ストライプ状のメサのそれぞれに対応して、前記ストライプ状のメサの上側に電極を形成する工程と、
半導体からなり、前記ストライプ状のメサの間の領域に前記電極より高い位置に上面が形成されてなるように支持部を形成する工程と、
前記複数の電極のうち１つと電気的に接続されるとともに、前記複数の支持部によって支えられて、当該複数の支持部の間に位置する前記電極と離間した構造を備える配線を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
前記配線を形成する工程は、
前記電極の上部にレジストを形成する工程と、
前記ストライプ状のメサの間の領域に形成された前記支持部及び前記レジストの上部に延在するように配線を形成する工程と、
前記レジストを除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
前記配線を形成する工程は、
前記電極の上部に、誘電率が４以下の低誘電体層を形成する工程と、
前記ストライプ状のメサの間の領域に形成された前記支持部及び前記低誘電体層の上部に延在するように配線を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】
前記基板の表面は（１００）面であり、前記ストライプ状のメサの側面は（０１１）面であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１２】
前記支持部を形成する工程は、前記支持部の原料ガスに加えハロゲン系ガスを添加する工程を含むことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１】
互いに離間してストライプ状に設けられた、複数の活性層と、
前記活性層のそれぞれに対応して、前記活性層の上側に設けられた複数の電極と、
半導体からなり、前記活性層の間の領域にそれぞれに設けられ、前記電極よりも高い位置にその上面が位置する支持部と、
前記複数の電極のうち１つと電気的に接続されるとともに、前記複数の支持部によって支えられて、当該複数の支持部の間に位置する前記電極と離間した構造を備える配線と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記複数の活性層が形成された領域と別の領域に形成され、前記複数の電極のいずれかと前記配線を介して電気的に接続された複数の電極パッドを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記支持部の側面は、前記支持部の前記上面から前記電極に向かって傾斜するテーパ形状となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記複数の活性層の間隔は、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記複数の活性層が上側に形成された基板を備え、
前記基板の表面は（１００）面であり、前記支持部の側面の少なくとも一部が（１１１）Ｂ面を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記電極と、前記電極の上部に形成された前記配線との間は中空であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記電極と、前記電極の上部に形成された前記配線との間には、誘電率が４．０以下の低誘電体が充填されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項８】
基板上に活性層を含むストライプ状のメサを複数形成する工程と、
前記ストライプ状のメサのそれぞれに対応して、前記ストライプ状のメサの上側に電極を形成する工程と、
半導体からなり、前記ストライプ状のメサの間の領域に前記電極より高い位置に上面が形成されてなるように支持部を形成する工程と、
前記複数の電極のうち１つと電気的に接続されるとともに、前記複数の支持部によって支えられて、当該複数の支持部の間に位置する前記電極と離間した構造を備える配線を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
前記配線を形成する工程は、
前記電極の上部にレジストを形成する工程と、
前記ストライプ状のメサの間の領域に形成された前記支持部及び前記レジストの上部に延在するように配線を形成する工程と、
前記レジストを除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
前記配線を形成する工程は、
前記電極の上部に、誘電率が４以下の低誘電体層を形成する工程と、
前記ストライプ状のメサの間の領域に形成された前記支持部及び前記低誘電体層の上部に延在するように配線を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】
前記基板の表面は（１００）面であり、前記ストライプ状のメサの側面は（０１１）面であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１２】
前記支持部を形成する工程は、前記支持部の原料ガスに加えハロゲン系ガスを添加する工程を含むことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７７７５３（Ｐ２０１３−７７７５３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７７００（Ｐ２０１１−２１７７００）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００１５４３２５）住友電工デバイス・イノベーション株式会社 (291)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００１５４３２５）住友電工デバイス・イノベーション株式会社 (291)
【Ｆターム（参考）】
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