JP2000012962A - 面発光型半導体レーザ及びその作製方法 - Google Patents
面発光型半導体レーザ及びその作製方法Info
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- JP2000012962A JP2000012962A JP10175889A JP17588998A JP2000012962A JP 2000012962 A JP2000012962 A JP 2000012962A JP 10175889 A JP10175889 A JP 10175889A JP 17588998 A JP17588998 A JP 17588998A JP 2000012962 A JP2000012962 A JP 2000012962A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高Ａｌ組成半導体層の酸化制御性が良好で、
レーザ特性に優れ、かつ素子同士のレーザ特性のバラツ
キがない構成を有する面発光型半導体レーザ及びその製
作方法を提供する。 【解決手段】 本面発光型半導体レーザ３０は、高Ａｌ
組成半導体層と、低Ａｌ組成半導体層とを交互に積層し
た多層膜を反射鏡とするエアポスト状の半導体積層構造
を発光部に有し、エアポスト側面で反射鏡の高Ａｌ組成
半導体層の少なくともＡｌ元素が酸化されて酸化物（Ａ
ｌa Ｏb ）に転化し、これにより電流狭窄されている。
反射鏡を構成する多層膜の高Ａｌ組成半導体層１２ａの
少なくとも一層及びその高Ａｌ組成半導体層と対をなす
低Ａｌ組成半導体層１２ｂの双方の中央部が、混晶化さ
れ、かつ高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側領域では
少なくともＡｌ元素が酸化され、酸化物（Ａｌa Ｏb ）
に転化している。
レーザ特性に優れ、かつ素子同士のレーザ特性のバラツ
キがない構成を有する面発光型半導体レーザ及びその製
作方法を提供する。 【解決手段】 本面発光型半導体レーザ３０は、高Ａｌ
組成半導体層と、低Ａｌ組成半導体層とを交互に積層し
た多層膜を反射鏡とするエアポスト状の半導体積層構造
を発光部に有し、エアポスト側面で反射鏡の高Ａｌ組成
半導体層の少なくともＡｌ元素が酸化されて酸化物（Ａ
ｌa Ｏb ）に転化し、これにより電流狭窄されている。
反射鏡を構成する多層膜の高Ａｌ組成半導体層１２ａの
少なくとも一層及びその高Ａｌ組成半導体層と対をなす
低Ａｌ組成半導体層１２ｂの双方の中央部が、混晶化さ
れ、かつ高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側領域では
少なくともＡｌ元素が酸化され、酸化物（Ａｌa Ｏb ）
に転化している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ａｌ酸化膜による
電流狭窄機能を有する半導体レーザ素子及びその製作方
法に関し、更に詳細には、Ａｌ酸化膜の膜幅が良好に制
御され、レーザ特性がそれぞれ一様な半導体レーザ素子
及びその製作方法に関するものである。
電流狭窄機能を有する半導体レーザ素子及びその製作方
法に関し、更に詳細には、Ａｌ酸化膜の膜幅が良好に制
御され、レーザ特性がそれぞれ一様な半導体レーザ素子
及びその製作方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】面発光型半導体レーザ素子は、活性領域
を上下に挟む反射鏡を有する垂直共振器を備え、半導体
基板に対して垂直方向に光を出射する半導体レーザ素子
であって、２次元並列集積化、即ち二次元アレー化が可
能であり、並列光情報処理や光インターコネクションな
どの新しい光エレクロトニクスの分野への適用を目指し
た半導体レーザ素子として注目されている。
を上下に挟む反射鏡を有する垂直共振器を備え、半導体
基板に対して垂直方向に光を出射する半導体レーザ素子
であって、２次元並列集積化、即ち二次元アレー化が可
能であり、並列光情報処理や光インターコネクションな
どの新しい光エレクロトニクスの分野への適用を目指し
た半導体レーザ素子として注目されている。
【０００３】面発光型半導体レーザ素子の一つとして、
Ａｌ酸化膜による電流狭窄構造を備えた面発光型半導体
レーザ素子が開発されつつある。ここで、図９（ａ）及
び（ｂ）を参照して、Ａｌ酸化膜による電流狭窄構造を
備えた従来の面発光型半導体レーザ素子の構成を説明す
る。図９（ａ）は従来の面発光型半導体レーザの層構造
を示す断面図、図９（ｂ）はエアポストの一部の構成を
示す詳細図である。Ａｌ酸化膜による電流狭窄構造を備
えた従来の面発光型半導体レーザ素子７０（以下、簡単
に従来の面発光型半導体レーザ素子７０と言う）は、約
１００μｍ程度の厚さのｎ−ＧａＡｓ基板１と、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１上に形成された、ｎ−ＤＢＲミラー２、Ｉ
ｎＧａＡｓからなる量子井戸活性層３、及びｐ−ＤＢＲ
ミラー４とからなる積層体とを備えている。ｎ−ＤＢＲ
ミラー２はｎ−ＧａＡｓ層２ａとｎ−ＡｌＡｓ層２ｂと
の２２．５ペアの多層膜構造として、ｐ−ＤＢＲミラー
４は、ｐ−ＧａＡｓ層４ａとｐ−ＡｌＡｓ層４ｂの２５
ペアの多層膜構造として、それぞれ、形成されている。
Ａｌ酸化膜による電流狭窄構造を備えた面発光型半導体
レーザ素子が開発されつつある。ここで、図９（ａ）及
び（ｂ）を参照して、Ａｌ酸化膜による電流狭窄構造を
備えた従来の面発光型半導体レーザ素子の構成を説明す
る。図９（ａ）は従来の面発光型半導体レーザの層構造
を示す断面図、図９（ｂ）はエアポストの一部の構成を
示す詳細図である。Ａｌ酸化膜による電流狭窄構造を備
えた従来の面発光型半導体レーザ素子７０（以下、簡単
に従来の面発光型半導体レーザ素子７０と言う）は、約
１００μｍ程度の厚さのｎ−ＧａＡｓ基板１と、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１上に形成された、ｎ−ＤＢＲミラー２、Ｉ
ｎＧａＡｓからなる量子井戸活性層３、及びｐ−ＤＢＲ
ミラー４とからなる積層体とを備えている。ｎ−ＤＢＲ
ミラー２はｎ−ＧａＡｓ層２ａとｎ−ＡｌＡｓ層２ｂと
の２２．５ペアの多層膜構造として、ｐ−ＤＢＲミラー
４は、ｐ−ＧａＡｓ層４ａとｐ−ＡｌＡｓ層４ｂの２５
ペアの多層膜構造として、それぞれ、形成されている。
【０００４】積層体のうちｐ−ＤＢＲミラー４、ＩｎＧ
ａＡｓ量子井戸活性層３、ｎ−ＤＢＲミラー２の２ペア
分の中央部は、平面的に見て、周りが円筒状のポリイミ
ド層５により外側から電気的に分離された、直径約３０
μm の円柱状エアポスト７１として形成されている。円
柱状エアポスト７１のポリイミド層５に面するＡｌＡs
層の側面には、図９（ｂ）に示すように、ＡｌｘＯｙ膜
１０が形成されていて、これにより、電流注入領域とし
て機能するエアポストの径は、エアポスト７１自体の径
である約３０μm より小さい約２０μｍになっている。
エアポスト７１の外側のｐ−ＤＢＲミラー４及びポリイ
ミド層５上には、絶縁膜兼保護膜としてＳｉＮｘ膜６が
成膜されている。また、リング状のｎ側電極８がｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１の裏面に、ＳｉＮｘ膜６上及びエアポスト
７１上にｐ側電極７が形成され、光取り出し用のＡＲ
（無反射）膜９がｎ側電極８の内側に形成されている。
ａＡｓ量子井戸活性層３、ｎ−ＤＢＲミラー２の２ペア
分の中央部は、平面的に見て、周りが円筒状のポリイミ
ド層５により外側から電気的に分離された、直径約３０
μm の円柱状エアポスト７１として形成されている。円
柱状エアポスト７１のポリイミド層５に面するＡｌＡs
層の側面には、図９（ｂ）に示すように、ＡｌｘＯｙ膜
１０が形成されていて、これにより、電流注入領域とし
て機能するエアポストの径は、エアポスト７１自体の径
である約３０μm より小さい約２０μｍになっている。
エアポスト７１の外側のｐ−ＤＢＲミラー４及びポリイ
ミド層５上には、絶縁膜兼保護膜としてＳｉＮｘ膜６が
成膜されている。また、リング状のｎ側電極８がｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１の裏面に、ＳｉＮｘ膜６上及びエアポスト
７１上にｐ側電極７が形成され、光取り出し用のＡＲ
（無反射）膜９がｎ側電極８の内側に形成されている。
【０００５】次に、図１０（ａ）及び（ｂ）を参照し
て、従来の面発光型半導体レーザ素子７０の製作方法を
説明する。図１０（ａ）及び（ｂ）は従来の面発光型半
導体レーザ素子を製作する際の各工程の層構造を示す断
面図である。先ず、図１０（ａ）に示すように、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１上に、ＭＢＥ法により、ｎ−ＤＢＲミラー
２、ＩｎＧａＡｓからなる量子井戸活性層３、及びｐ−
ＤＢＲミラー４を、順次、積層する。次に、図１０
（ｂ）に示すように、ＲＩＢＥ法等を使ったドライエッ
チング法により、ｐ−ＤＢＲミラー４、ＩｎＧａＡｓ量
子井戸活性層３、及びｎ−ＤＢＲミラー２の２ペア分を
リング状にエッチングして、リング状の溝７２を形成す
ると共にリング状の溝７２により直径３０μｍの円柱状
エアポスト７１を区画する。
て、従来の面発光型半導体レーザ素子７０の製作方法を
説明する。図１０（ａ）及び（ｂ）は従来の面発光型半
導体レーザ素子を製作する際の各工程の層構造を示す断
面図である。先ず、図１０（ａ）に示すように、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１上に、ＭＢＥ法により、ｎ−ＤＢＲミラー
２、ＩｎＧａＡｓからなる量子井戸活性層３、及びｐ−
ＤＢＲミラー４を、順次、積層する。次に、図１０
（ｂ）に示すように、ＲＩＢＥ法等を使ったドライエッ
チング法により、ｐ−ＤＢＲミラー４、ＩｎＧａＡｓ量
子井戸活性層３、及びｎ−ＤＢＲミラー２の２ペア分を
リング状にエッチングして、リング状の溝７２を形成す
ると共にリング状の溝７２により直径３０μｍの円柱状
エアポスト７１を区画する。
【０００６】次いで、窒素をキャリアガスとして使って
水分を熱処理炉に導入し、水蒸気雰囲気中にて約４２０
℃の温度で約２分間の熱処理を施す。これにより、露出
しているＡｌＡｓ層は酸化され、図９（ｂ）に示すよう
に、ＡｌｘＯｙ膜１０が形成される。通常の条件で、Ａ
ｌＡｓの酸化速度は約２μｍ／分なので、約２分間熱処
理を行うことで、電流注入領域の径を元の３０μｍから
約２０μｍに狭めることができる。次に、リング状の溝
７２をポリイミドで埋め、ｐ−ＤＢＲミラー４の上面を
平坦化する。続いて、図９（ａ）に示すように、エアポ
スト７１上部を除く領域に絶縁膜のＳｉＮｘ膜６を成膜
し、エアポスト７１上部を電流注入領域として機能させ
る。次いで、ｎ−ＧａＡｓ基板１を約１００μｍ程度の
厚さに研磨した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１の研磨面にリン
グ状のｎ側電極８を形成し、また、ＳｉＮｘ膜６上及び
エアポスト７１上にｐ側電極７を形成する。最後に、光
取り出し用のＡＲ（無反射）膜９をｎ側電極８の内側に
形成すると、従来の面発光型半導体レーザ素子７０を得
ることができる。
水分を熱処理炉に導入し、水蒸気雰囲気中にて約４２０
℃の温度で約２分間の熱処理を施す。これにより、露出
しているＡｌＡｓ層は酸化され、図９（ｂ）に示すよう
に、ＡｌｘＯｙ膜１０が形成される。通常の条件で、Ａ
ｌＡｓの酸化速度は約２μｍ／分なので、約２分間熱処
理を行うことで、電流注入領域の径を元の３０μｍから
約２０μｍに狭めることができる。次に、リング状の溝
７２をポリイミドで埋め、ｐ−ＤＢＲミラー４の上面を
平坦化する。続いて、図９（ａ）に示すように、エアポ
スト７１上部を除く領域に絶縁膜のＳｉＮｘ膜６を成膜
し、エアポスト７１上部を電流注入領域として機能させ
る。次いで、ｎ−ＧａＡｓ基板１を約１００μｍ程度の
厚さに研磨した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１の研磨面にリン
グ状のｎ側電極８を形成し、また、ＳｉＮｘ膜６上及び
エアポスト７１上にｐ側電極７を形成する。最後に、光
取り出し用のＡＲ（無反射）膜９をｎ側電極８の内側に
形成すると、従来の面発光型半導体レーザ素子７０を得
ることができる。
【０００７】従来の面発光型半導体レーザ素子７０で
は、発光領域がエアポスト状に形成され、エアポストの
側面に形成されたＡｌ酸化膜が電気絶縁性であることか
ら、エアポスト側面での非発光再結合を抑制することが
できるので、しきい値電流の低減及び量子効率の増大等
のレーザ素子特性の改善が報告されている。また、Ａｌ
酸化膜の形成により、発光領域の電流注入領域を小さく
することができ、これにより、更に、しきい値電流を低
減することができる。
は、発光領域がエアポスト状に形成され、エアポストの
側面に形成されたＡｌ酸化膜が電気絶縁性であることか
ら、エアポスト側面での非発光再結合を抑制することが
できるので、しきい値電流の低減及び量子効率の増大等
のレーザ素子特性の改善が報告されている。また、Ａｌ
酸化膜の形成により、発光領域の電流注入領域を小さく
することができ、これにより、更に、しきい値電流を低
減することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＡｌＡｓの酸
化工程では、酸化速度がＡｌ酸化膜の膜厚等に依存し、
また、温度、酸化時間等のプロセス条件のパラメータも
多いことから、ＡｌＡsの酸化速度の制御が難しく、エ
アポストの中心方向の厚さ（又は幅）が均質なＡｌa Ｏ
b 膜を形成することが難しかった。このために、レーザ
素子特性がバラツキ勝ちで、一様なレーザ特性を有する
面発光型半導体レーザ素子を大量に製作することが困難
で、従って、製品歩留りの向上が課題となっていた。
化工程では、酸化速度がＡｌ酸化膜の膜厚等に依存し、
また、温度、酸化時間等のプロセス条件のパラメータも
多いことから、ＡｌＡsの酸化速度の制御が難しく、エ
アポストの中心方向の厚さ（又は幅）が均質なＡｌa Ｏ
b 膜を形成することが難しかった。このために、レーザ
素子特性がバラツキ勝ちで、一様なレーザ特性を有する
面発光型半導体レーザ素子を大量に製作することが困難
で、従って、製品歩留りの向上が課題となっていた。
【０００９】本発明の目的は、高Ａｌ組成半導体層の酸
化制御性が良好で、レーザ特性に優れ、かつ素子同士の
レーザ特性のバラツキがない構成を有する面発光型半導
体レーザ及びその製作方法を提供することである。
化制御性が良好で、レーザ特性に優れ、かつ素子同士の
レーザ特性のバラツキがない構成を有する面発光型半導
体レーザ及びその製作方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る面発光型半導体レーザ（以下、第１の
発明と言う）は、高Ａｌ組成半導体層と、低Ａｌ組成半
導体層とを交互に積層した多層膜を反射鏡とするエアポ
スト状の半導体積層構造を発光部に有し、エアポスト側
面で反射鏡の高Ａｌ組成半導体層の少なくともＡｌ元素
が酸化されて酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転化し、これによ
り電流狭窄されている面発光型半導体レーザ素子におい
て、反射鏡を構成する多層膜の高Ａｌ組成半導体層の少
なくとも一層及びその高Ａｌ組成半導体層と対をなす低
Ａｌ組成半導体層の双方の中央部が、混晶化され、かつ
高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側領域では少なくと
もＡｌ元素が酸化され、酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転化し
ていることを特徴としている。
に、本発明に係る面発光型半導体レーザ（以下、第１の
発明と言う）は、高Ａｌ組成半導体層と、低Ａｌ組成半
導体層とを交互に積層した多層膜を反射鏡とするエアポ
スト状の半導体積層構造を発光部に有し、エアポスト側
面で反射鏡の高Ａｌ組成半導体層の少なくともＡｌ元素
が酸化されて酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転化し、これによ
り電流狭窄されている面発光型半導体レーザ素子におい
て、反射鏡を構成する多層膜の高Ａｌ組成半導体層の少
なくとも一層及びその高Ａｌ組成半導体層と対をなす低
Ａｌ組成半導体層の双方の中央部が、混晶化され、かつ
高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側領域では少なくと
もＡｌ元素が酸化され、酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転化し
ていることを特徴としている。
【００１１】第１の発明に係る面発光型半導体レーザの
製作方法は、反射鏡の少なくとも一層の高Ａｌ組成半導
体層、及びその高Ａｌ組成半導体層と対をなす低Ａｌ組
成半導体層の双方の所望領域を混晶化する工程と、混晶
化した高Ａｌ組成半導体層を含む反射鏡の高Ａｌ組成半
導体層のエアポスト側面を酸化する工程とを備えている
ことを特徴としている。
製作方法は、反射鏡の少なくとも一層の高Ａｌ組成半導
体層、及びその高Ａｌ組成半導体層と対をなす低Ａｌ組
成半導体層の双方の所望領域を混晶化する工程と、混晶
化した高Ａｌ組成半導体層を含む反射鏡の高Ａｌ組成半
導体層のエアポスト側面を酸化する工程とを備えている
ことを特徴としている。
【００１２】また、本発明に係る別の面発光型半導体レ
ーザ（以下、第２の発明と言う）は、高Ａｌ組成半導体
層と、低Ａｌ組成半導体層とを交互に積層した多層膜を
反射鏡とするエアポスト状の半導体積層構造を発光部に
有し、エアポスト側面で反射鏡の高Ａｌ組成半導体層の
少なくともＡｌ元素が酸化されて酸化物（Ａｌa Ｏb）
に転化している面発光型半導体レーザ素子において、高
Ａｌ組成半導体層と低Ａｌ組成半導体層とを積層してな
る別の多層膜は、Ａｌ元素が酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転
化している反射鏡の高Ａｌ組成半導体層に接して積層さ
れ、別の多層膜の中央部は、混晶化され、かつ、別の多
層膜の高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側領域では少
なくともＡｌ元素が酸化され、酸化物（Ａｌa Ｏb）に
転化し、これにより電流狭窄されていることを特徴とし
ている。
ーザ（以下、第２の発明と言う）は、高Ａｌ組成半導体
層と、低Ａｌ組成半導体層とを交互に積層した多層膜を
反射鏡とするエアポスト状の半導体積層構造を発光部に
有し、エアポスト側面で反射鏡の高Ａｌ組成半導体層の
少なくともＡｌ元素が酸化されて酸化物（Ａｌa Ｏb）
に転化している面発光型半導体レーザ素子において、高
Ａｌ組成半導体層と低Ａｌ組成半導体層とを積層してな
る別の多層膜は、Ａｌ元素が酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転
化している反射鏡の高Ａｌ組成半導体層に接して積層さ
れ、別の多層膜の中央部は、混晶化され、かつ、別の多
層膜の高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側領域では少
なくともＡｌ元素が酸化され、酸化物（Ａｌa Ｏb）に
転化し、これにより電流狭窄されていることを特徴とし
ている。
【００１３】第２の発明に係る面発光型半導体レーザの
製作方法は、エアポスト状の半導体積層構造を形成する
際に、高Ａｌ組成半導体層と低Ａｌ組成半導体層とを交
互に積層して、反射鏡とは別の多層膜を反射鏡に接して
形成する工程と、別の多層膜の所望領域を混晶化する工
程とを有し、反射鏡の高Ａｌ組成半導体層を酸化する際
に、反射鏡の高Ａｌ組成半導体層のエアポスト側面と共
に、別の多層膜の高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側
領域を酸化し、これにより電流狭窄する工程を有するこ
とを特徴としている。
製作方法は、エアポスト状の半導体積層構造を形成する
際に、高Ａｌ組成半導体層と低Ａｌ組成半導体層とを交
互に積層して、反射鏡とは別の多層膜を反射鏡に接して
形成する工程と、別の多層膜の所望領域を混晶化する工
程とを有し、反射鏡の高Ａｌ組成半導体層を酸化する際
に、反射鏡の高Ａｌ組成半導体層のエアポスト側面と共
に、別の多層膜の高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側
領域を酸化し、これにより電流狭窄する工程を有するこ
とを特徴としている。
【００１４】本発明の高Ａｌ組成半導体層とは、半導体
層を構成する元素の一つがＡｌであるようなIII −Ｖ族
化合物半導体層であって、例えばＡｌＧａＩｎＰ、Ａｌ
ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＡs 、
ＡｌＩｎＡs 等の化合物半導体層を言う。また、本発明
の低Ａｌ組成半導体層とは、上記高Ａｌ組成半導体層よ
りＡｌ組成の小さいものを言う。更に、低Ａｌ組成半導
体層はＡｌ元素を含まないＡｌ不含半導体層であっても
良い。第１の発明では、具体的には、反射鏡を形成する
高Ａｌ組成半導体層及び低Ａｌ組成半導体層が、それぞ
れ、ＡｌX Ｇa1-XＡs （Ｘ＝０．８〜１．０）層及びＡ
ｌY Ｇa1-YＡs （Ｘ＞Ｙ＝０．０〜０．７）層であっ
て、混晶化された中央部が、ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａs （Ｘ＞
Ｚ）混晶層である。第２の発明では、具体的には、別の
多層膜を形成する高Ａｌ組成半導体層及び低Ａｌ組成半
導体層が、それぞれ、ＡｌX Ｇa1-XＡs 層及びＡｌY Ｇ
a1-YＡs （Ｘ＞Ｙ）層であって、混晶化された中央部
が、ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａs （Ｘ＞Ｚ）層であり、反射鏡を
形成する高Ａｌ組成半導体層がＡｌW Ｇa1-WＡs （Ｘ＞
Ｗ）層である。第１及び第２の発明で、電流狭窄を行う
高Ａｌ組成半導体層の中央部のＡｌ組成を混晶化によっ
て小さくすることにより、高Ａｌ組成半導体層が酸化さ
れ難いので、混晶領域によりＡｌ酸化膜の制御が更に一
層良好になる。
層を構成する元素の一つがＡｌであるようなIII −Ｖ族
化合物半導体層であって、例えばＡｌＧａＩｎＰ、Ａｌ
ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＡs 、
ＡｌＩｎＡs 等の化合物半導体層を言う。また、本発明
の低Ａｌ組成半導体層とは、上記高Ａｌ組成半導体層よ
りＡｌ組成の小さいものを言う。更に、低Ａｌ組成半導
体層はＡｌ元素を含まないＡｌ不含半導体層であっても
良い。第１の発明では、具体的には、反射鏡を形成する
高Ａｌ組成半導体層及び低Ａｌ組成半導体層が、それぞ
れ、ＡｌX Ｇa1-XＡs （Ｘ＝０．８〜１．０）層及びＡ
ｌY Ｇa1-YＡs （Ｘ＞Ｙ＝０．０〜０．７）層であっ
て、混晶化された中央部が、ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａs （Ｘ＞
Ｚ）混晶層である。第２の発明では、具体的には、別の
多層膜を形成する高Ａｌ組成半導体層及び低Ａｌ組成半
導体層が、それぞれ、ＡｌX Ｇa1-XＡs 層及びＡｌY Ｇ
a1-YＡs （Ｘ＞Ｙ）層であって、混晶化された中央部
が、ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａs （Ｘ＞Ｚ）層であり、反射鏡を
形成する高Ａｌ組成半導体層がＡｌW Ｇa1-WＡs （Ｘ＞
Ｗ）層である。第１及び第２の発明で、電流狭窄を行う
高Ａｌ組成半導体層の中央部のＡｌ組成を混晶化によっ
て小さくすることにより、高Ａｌ組成半導体層が酸化さ
れ難いので、混晶領域によりＡｌ酸化膜の制御が更に一
層良好になる。
【００１５】ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａs （Ｘ＞Ｚ）混晶層の形
成方法は、様々な方法があり、例えばＳｉをイオン注入
し、熱処理を施すことにより容易に高Ａｌ組成半導体
層、例えばＡｌX Ｇa1-XＡs （Ｘ＝０．８〜１．０）層
と低Ａｌ組成半導体層、例えばＡｌY Ｇa1-YＡs （Ｘ＞
Ｙ＝０．０〜０．７）層との混晶化を行うことができ
る。また、Ｓｉに代えて、Ｚｎを拡散して熱処理を行っ
ても、混晶化できる。本発明では、反射鏡の一部半導体
層又は反射鏡に接した半導体層の中央の所望域に混晶領
域を形成し、その混晶領域の断面径、即ち外縁によりＡ
ｌ酸化膜のエアポスト中心方向厚さを規制して、電流注
入領域の径を確実に制御できるので、面発光型半導体レ
ーザ素子間でばらつかない一様なレーザ特性を実現でき
る。混晶領域を形成する半導体層の厚さは、通常、５０
０ｎｍ以内である。本発明で、エアポストの断面形状に
制約はないが、通常は、円形である。
成方法は、様々な方法があり、例えばＳｉをイオン注入
し、熱処理を施すことにより容易に高Ａｌ組成半導体
層、例えばＡｌX Ｇa1-XＡs （Ｘ＝０．８〜１．０）層
と低Ａｌ組成半導体層、例えばＡｌY Ｇa1-YＡs （Ｘ＞
Ｙ＝０．０〜０．７）層との混晶化を行うことができ
る。また、Ｓｉに代えて、Ｚｎを拡散して熱処理を行っ
ても、混晶化できる。本発明では、反射鏡の一部半導体
層又は反射鏡に接した半導体層の中央の所望域に混晶領
域を形成し、その混晶領域の断面径、即ち外縁によりＡ
ｌ酸化膜のエアポスト中心方向厚さを規制して、電流注
入領域の径を確実に制御できるので、面発光型半導体レ
ーザ素子間でばらつかない一様なレーザ特性を実現でき
る。混晶領域を形成する半導体層の厚さは、通常、５０
０ｎｍ以内である。本発明で、エアポストの断面形状に
制約はないが、通常は、円形である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、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。実施形態例１ 本実施形態例は、第１の発明に係る面発光型半導体レー
ザ素子の実施形態の一例であって、図１（ａ）は本実施
形態例の面発光型半導体レーザ素子の層構造を示す断面
図、図１（ｂ）は発光領域の層構造の詳細図である。本
実施形態例の面発光型半導体レーザ素子３０（以下、半
導体レーザ素子３０と言う）は、Ａｌ酸化膜による電流
狭窄構造を備えた面発光型半導体レーザ素子であって、
図１（ａ）に示すように、約１００μｍ程度の厚さのｎ
−ＧａＡｓ基板１１と、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に形成
された、ｎ−ＤＢＲミラー１２、ＩｎＧａＡｓからなる
量子井戸活性層１３、及びｐ−ＤＢＲミラー１４とから
なる積層体とを備えている。図１（ｂ）に示すように、
ｎ−ＤＢＲミラー１２はｎ−ＧａＡｓ層１２ａとｎ−Ａ
ｌＡｓ層１２ｂの２４ペアからなる多層膜構造として、
ｐ−ＤＢＲミラー１４はｐ−ＧａＡｓ層１４ａとｐ−Ａ
ｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層１４ｂの２５ペアからなる多層膜
構造として、それぞれ、形成されている。
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。実施形態例１ 本実施形態例は、第１の発明に係る面発光型半導体レー
ザ素子の実施形態の一例であって、図１（ａ）は本実施
形態例の面発光型半導体レーザ素子の層構造を示す断面
図、図１（ｂ）は発光領域の層構造の詳細図である。本
実施形態例の面発光型半導体レーザ素子３０（以下、半
導体レーザ素子３０と言う）は、Ａｌ酸化膜による電流
狭窄構造を備えた面発光型半導体レーザ素子であって、
図１（ａ）に示すように、約１００μｍ程度の厚さのｎ
−ＧａＡｓ基板１１と、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に形成
された、ｎ−ＤＢＲミラー１２、ＩｎＧａＡｓからなる
量子井戸活性層１３、及びｐ−ＤＢＲミラー１４とから
なる積層体とを備えている。図１（ｂ）に示すように、
ｎ−ＤＢＲミラー１２はｎ−ＧａＡｓ層１２ａとｎ−Ａ
ｌＡｓ層１２ｂの２４ペアからなる多層膜構造として、
ｐ−ＤＢＲミラー１４はｐ−ＧａＡｓ層１４ａとｐ−Ａ
ｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層１４ｂの２５ペアからなる多層膜
構造として、それぞれ、形成されている。
【００１７】積層体のうちｐ−ＤＢＲミラー１４、Ｉｎ
ＧａＡｓ量子井戸活性層１３、ｎ−ＤＢＲミラー１２の
２ペア分の積層構造の中央部は、周りが円筒状のポリイ
ミド層１５で区画されて、直径約３０μm の円柱状エア
ポスト２３として形成されている。ｎ−ＤＢＲミラー１
２の２ペア分に相当する、円柱状エアポスト２３の下部
では、図１（ｂ）に示すように、ほぼＡｌ0.5 Ｇａ0.5
Ａｓの組成からなるＡｌＧａＡｓ混晶領域２１がその中
央に形成され、混晶領域２１の外側のＡｌＡs 層１２ｂ
は、酸化されてＡｌa Ｏb 層２０となっている。また、
混晶領域２１の外側のＧa Ａs 層１２ａはそのままＧa
Ａs 層として存在している。円柱状エアポスト２３のｐ
−ＤＢＲミラー１４部分のｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層
１４ｂのポリイミド層１５に面する領域は、酸化されて
Ａｌa Ｏb 層２０となっている。Ａｌa Ｏb 層２０の組
成は、例えばＡｌ2 Ｏ3 である。本実施形態例では、Ａ
ｌa Ｏb 層２０のエアポスト中心方向厚さが混晶領域２
１の外縁により規制されるので、Ａｌa Ｏb 層２０の厚
さは、確実に制御され、半導体レーザ素子間でレーザ特
性が一様になる。
ＧａＡｓ量子井戸活性層１３、ｎ−ＤＢＲミラー１２の
２ペア分の積層構造の中央部は、周りが円筒状のポリイ
ミド層１５で区画されて、直径約３０μm の円柱状エア
ポスト２３として形成されている。ｎ−ＤＢＲミラー１
２の２ペア分に相当する、円柱状エアポスト２３の下部
では、図１（ｂ）に示すように、ほぼＡｌ0.5 Ｇａ0.5
Ａｓの組成からなるＡｌＧａＡｓ混晶領域２１がその中
央に形成され、混晶領域２１の外側のＡｌＡs 層１２ｂ
は、酸化されてＡｌa Ｏb 層２０となっている。また、
混晶領域２１の外側のＧa Ａs 層１２ａはそのままＧa
Ａs 層として存在している。円柱状エアポスト２３のｐ
−ＤＢＲミラー１４部分のｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層
１４ｂのポリイミド層１５に面する領域は、酸化されて
Ａｌa Ｏb 層２０となっている。Ａｌa Ｏb 層２０の組
成は、例えばＡｌ2 Ｏ3 である。本実施形態例では、Ａ
ｌa Ｏb 層２０のエアポスト中心方向厚さが混晶領域２
１の外縁により規制されるので、Ａｌa Ｏb 層２０の厚
さは、確実に制御され、半導体レーザ素子間でレーザ特
性が一様になる。
【００１８】エアポスト２３を除くｐ−ＤＢＲミラー１
４上、及びポリイミド層１５上には、絶縁膜兼保護膜と
してＳｉＮｘ膜１６が成膜されている。また、リング状
のｎ側電極１８がｎ−ＧａＡｓ基板１１の裏面に、Ｓｉ
Ｎｘ膜１６上及びエアポスト２３上にｐ側電極１７が形
成され、光取り出し用のＡＲ（無反射）膜１９がｎ側電
極１８の内側に形成されている。
４上、及びポリイミド層１５上には、絶縁膜兼保護膜と
してＳｉＮｘ膜１６が成膜されている。また、リング状
のｎ側電極１８がｎ−ＧａＡｓ基板１１の裏面に、Ｓｉ
Ｎｘ膜１６上及びエアポスト２３上にｐ側電極１７が形
成され、光取り出し用のＡＲ（無反射）膜１９がｎ側電
極１８の内側に形成されている。
【００１９】実施形態例１の面発光型半導体レーザの製
作方法 以下に、図２及び図３を参照して、本実施形態例の半導
体レーザ素子の製作方法３０を説明する。図２（ａ）か
ら（ｃ）及び図３（ｄ）と（ｅ）は本実施形態例の半導
体レーザ素子を製作する際の工程毎の層構造を示す断面
図である。先ず、図２（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡ
ｓ基板１１上に、例えばＭＢＥ法を用いて、ｎ−ＧａＡ
ｓとｎ−ＡｌＡｓの２４ペアからなるｎ−ＤＢＲミラー
１２を積層する。続いて、図２（ｂ）に示すように、直
径が２０μｍ程度で深さがＧａＡｓとＡｌＡｓの２ペア
分のＡｌＧａＡｓ混晶領域２１をｎ−ＤＢＲミラー１２
の上部中央に形成する。ＡｌＧａＡｓ混晶領域２１は、
ほぼＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓの組成になっている。ＧａＡ
ｓとＡｌＡｓの混晶領域の形成方法は、様々な方法があ
り、例えばＳｉをイオン注入し、熱処理を施すことによ
り容易にＧａＡｓとＡｌＡｓとの混晶化を行うことがで
きる。また、また、ｐ型のＤＢＲに混晶領域を形成する
場合には、Ｓｉに代えて、Ｚｎを拡散して熱処理を行っ
ても、混晶化が可能である。本実施形態例では、ｎ側半
導体層に混晶領域を形成しているので、Ｓｉを用いてい
る。
作方法 以下に、図２及び図３を参照して、本実施形態例の半導
体レーザ素子の製作方法３０を説明する。図２（ａ）か
ら（ｃ）及び図３（ｄ）と（ｅ）は本実施形態例の半導
体レーザ素子を製作する際の工程毎の層構造を示す断面
図である。先ず、図２（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡ
ｓ基板１１上に、例えばＭＢＥ法を用いて、ｎ−ＧａＡ
ｓとｎ−ＡｌＡｓの２４ペアからなるｎ−ＤＢＲミラー
１２を積層する。続いて、図２（ｂ）に示すように、直
径が２０μｍ程度で深さがＧａＡｓとＡｌＡｓの２ペア
分のＡｌＧａＡｓ混晶領域２１をｎ−ＤＢＲミラー１２
の上部中央に形成する。ＡｌＧａＡｓ混晶領域２１は、
ほぼＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓの組成になっている。ＧａＡ
ｓとＡｌＡｓの混晶領域の形成方法は、様々な方法があ
り、例えばＳｉをイオン注入し、熱処理を施すことによ
り容易にＧａＡｓとＡｌＡｓとの混晶化を行うことがで
きる。また、また、ｐ型のＤＢＲに混晶領域を形成する
場合には、Ｓｉに代えて、Ｚｎを拡散して熱処理を行っ
ても、混晶化が可能である。本実施形態例では、ｎ側半
導体層に混晶領域を形成しているので、Ｓｉを用いてい
る。
【００２０】次いで、ｎ−ＤＢＲミラー１２上に、例え
ばＭＢＥ法により、ＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層１３、
及びｐ−ＧａＡｓとｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓの２５ペ
アからなるｐ−ＤＢＲミラー１４を順次積層する。続い
て、ＲＩＢＥ法等を使ったドライエッチング法により、
図２（ｃ）に示すように、ｐ−ＤＢＲミラー１４、Ｉｎ
ＧａＡｓ量子井戸活性層１３、及びｎ−ＤＢＲミラー１
２の２ペア分をリング状にエッチングして、基板平面で
見てリング状の溝２２を形成すると共に、リング状の溝
２２により直径３０μｍの円柱状エアポスト２３を先に
形成した混晶領域２１上に区画する。
ばＭＢＥ法により、ＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層１３、
及びｐ−ＧａＡｓとｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓの２５ペ
アからなるｐ−ＤＢＲミラー１４を順次積層する。続い
て、ＲＩＢＥ法等を使ったドライエッチング法により、
図２（ｃ）に示すように、ｐ−ＤＢＲミラー１４、Ｉｎ
ＧａＡｓ量子井戸活性層１３、及びｎ−ＤＢＲミラー１
２の２ペア分をリング状にエッチングして、基板平面で
見てリング状の溝２２を形成すると共に、リング状の溝
２２により直径３０μｍの円柱状エアポスト２３を先に
形成した混晶領域２１上に区画する。
【００２１】次いで、窒素をキャリアガスに使って水分
を導入して水蒸気雰囲気にした熱処理炉に基板を送入し
て、約４２０℃の温度で約３分間の熱処理を基板に施
す。エアポスト２３の露出しているｎ−ＤＢＲミラー１
２のＡｌＡs 層及びｐ−ＤＢＲミラー１４のＡｌＧa Ａ
s 層は、水蒸気雰囲気下での熱処理により酸化され、図
３（ｄ）に示すように、Ａｌa Ｏb 膜２０が形成され
る。通常、ＡｌＡｓの酸化速度は約２μｍ／分なので、
約３分間熱処理を行うことで、電流注入領域の径を元の
エアポストの３０μｍから約２０μｍに確実に狭めるこ
とができる。一方、混晶化領域２１では、ほぼＡｌ0.5
Ｇａ0.5 Ａｓの組成からなるＡｌＧａＡｓ混晶が形成さ
れ、Ａｌ組成が小さくなっているために、酸化がほとん
ど進まず、この領域にて酸化を自動的に停止させること
ができる。即ち、酸化層の幅（エアポスト中心方向への
厚さ）は混晶領域の大きさにより制御できる。従って、
電流注入領域の径が混晶領域の大きさ、即ち混晶領域の
外縁によって確実に制御可能となる。また、ｐ−ＤＢＲ
ミラー１４のｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層では、Ａｌ
（Ｇａ）Ａｓの酸化速度が、Ａｌの組成に大きく依存す
ることを利用しているので、ＡｌＡｓに比べて酸化速度
が約２桁程度遅いことから、酸化はほとんど進まないの
で、Ａｌa Ｏb 膜２０の幅は小さい。従って、Ａｌa Ｏ
b 膜２０のエアポスト中心方向厚さ（電流注入の開口
幅）は、混晶領域２１の外縁により確実に規制される。
を導入して水蒸気雰囲気にした熱処理炉に基板を送入し
て、約４２０℃の温度で約３分間の熱処理を基板に施
す。エアポスト２３の露出しているｎ−ＤＢＲミラー１
２のＡｌＡs 層及びｐ−ＤＢＲミラー１４のＡｌＧa Ａ
s 層は、水蒸気雰囲気下での熱処理により酸化され、図
３（ｄ）に示すように、Ａｌa Ｏb 膜２０が形成され
る。通常、ＡｌＡｓの酸化速度は約２μｍ／分なので、
約３分間熱処理を行うことで、電流注入領域の径を元の
エアポストの３０μｍから約２０μｍに確実に狭めるこ
とができる。一方、混晶化領域２１では、ほぼＡｌ0.5
Ｇａ0.5 Ａｓの組成からなるＡｌＧａＡｓ混晶が形成さ
れ、Ａｌ組成が小さくなっているために、酸化がほとん
ど進まず、この領域にて酸化を自動的に停止させること
ができる。即ち、酸化層の幅（エアポスト中心方向への
厚さ）は混晶領域の大きさにより制御できる。従って、
電流注入領域の径が混晶領域の大きさ、即ち混晶領域の
外縁によって確実に制御可能となる。また、ｐ−ＤＢＲ
ミラー１４のｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層では、Ａｌ
（Ｇａ）Ａｓの酸化速度が、Ａｌの組成に大きく依存す
ることを利用しているので、ＡｌＡｓに比べて酸化速度
が約２桁程度遅いことから、酸化はほとんど進まないの
で、Ａｌa Ｏb 膜２０の幅は小さい。従って、Ａｌa Ｏ
b 膜２０のエアポスト中心方向厚さ（電流注入の開口
幅）は、混晶領域２１の外縁により確実に規制される。
【００２２】次に、図３（ｅ）に示すように、ポリイミ
ド１５によりリング状の溝２２を埋め、表面を平坦化す
る。続いて、エアポスト２３上部を除く部分にＳｉＮｘ
膜１６を成膜し、エアポスト２３上部を電流注入領域と
して機能させる。更に、ｎ−ＧａＡｓ基板１１を約１０
０μｍ程度の厚さに研磨した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１１
の研磨面にリング状のｎ側電極１８を形成し、また、Ｓ
ｉＮｘ膜１６上及びエアポスト２３上にｐ側電極１７を
形成する。最後に、光取り出し用のＡＲ（無反射）膜１
９をｎ側電極１８の内側に形成すると、図１に示す本実
施形態例の半導体レーザ素子３０を得ることができる。
ド１５によりリング状の溝２２を埋め、表面を平坦化す
る。続いて、エアポスト２３上部を除く部分にＳｉＮｘ
膜１６を成膜し、エアポスト２３上部を電流注入領域と
して機能させる。更に、ｎ−ＧａＡｓ基板１１を約１０
０μｍ程度の厚さに研磨した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１１
の研磨面にリング状のｎ側電極１８を形成し、また、Ｓ
ｉＮｘ膜１６上及びエアポスト２３上にｐ側電極１７を
形成する。最後に、光取り出し用のＡＲ（無反射）膜１
９をｎ側電極１８の内側に形成すると、図１に示す本実
施形態例の半導体レーザ素子３０を得ることができる。
【００２３】なお、Ｇa Ａs ／ＡｌＡs の多層膜構造の
ｎ−ＤＢＲミラー１２の混晶化に際し、ＧａＡｓ層の厚
さが約７０ｎｍ、ＡｌＡｓ層の厚さが約８５ｎｍと、膜
厚がかなり厚いので、全層を混晶化すると、熱処理の時
間が長くなってしまう。酸化速度は、膜厚が薄くなると
酸化速度が遅くなるという膜厚依存性があって、Ａｌ
（Ｇａ）Ａｓの膜厚にも依存する。そこで、図３（ａ）
に示したように層全体にわたって混晶化しなくとも、Ａ
ｌＡｓ層の膜厚を薄くし、ＧａＡｓ層１２ａとＡｌＡｓ
層１２ｂの界面近傍を混晶化させて、ＡｌＡs 層の酸化
速度を低下させることにより、Ａｌ酸化膜幅を一層厳密
に制御することもできる。
ｎ−ＤＢＲミラー１２の混晶化に際し、ＧａＡｓ層の厚
さが約７０ｎｍ、ＡｌＡｓ層の厚さが約８５ｎｍと、膜
厚がかなり厚いので、全層を混晶化すると、熱処理の時
間が長くなってしまう。酸化速度は、膜厚が薄くなると
酸化速度が遅くなるという膜厚依存性があって、Ａｌ
（Ｇａ）Ａｓの膜厚にも依存する。そこで、図３（ａ）
に示したように層全体にわたって混晶化しなくとも、Ａ
ｌＡｓ層の膜厚を薄くし、ＧａＡｓ層１２ａとＡｌＡｓ
層１２ｂの界面近傍を混晶化させて、ＡｌＡs 層の酸化
速度を低下させることにより、Ａｌ酸化膜幅を一層厳密
に制御することもできる。
【００２４】このように製作された半導体レーザ素子で
は、混晶領域の外縁により電流注入領域の経を確実に制
御できることから、ウエハ内及びロット間でレーザ特性
のバラツキを低減することができる。
は、混晶領域の外縁により電流注入領域の経を確実に制
御できることから、ウエハ内及びロット間でレーザ特性
のバラツキを低減することができる。
【００２５】尚、本実施形態例では、ｎ型基板上に形成
する半導体レーザ素子について説明を行ったが、ｐ型基
板を用いても同様の効果が得られる。また、ｐ及びｎ−
ＤＢＲミラーのペア数、組成等は、使用用途に応じて適
宜最適化できることは言うまでもない。
する半導体レーザ素子について説明を行ったが、ｐ型基
板を用いても同様の効果が得られる。また、ｐ及びｎ−
ＤＢＲミラーのペア数、組成等は、使用用途に応じて適
宜最適化できることは言うまでもない。
【００２６】実施形態例２ 本実施形態例は、第２の発明に係る面発光型半導体レー
ザ素子の実施形態の一例であって、図４（ａ）は本実施
形態例の面発光型半導体レーザ素子の層構造を示す断面
図、図４（ｂ）は発光領域の層構造の詳細図である。本
実施形態例の面発光型半導体レーザ素子６０は、Ａｌ酸
化膜による電流狭窄構造を備えた面発光型半導体レーザ
素子であって、図４（ａ）に示すように、約１００μｍ
程度の厚さのｎ−ＧａＡｓ基板３１と、ｎ−ＧａＡｓ基
板３１上に形成された、ｎ−ＤＢＲミラー３２、ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層３３、量子井戸活性層３４、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層３５、４層膜３７、及びｐ−ＤＢＲミラー３
６からなる積層体とを備えている。図４（ｂ）に示すよ
うに、ｐ−ＤＢＲミラー３６は、ｐ−ＧａＡｓ層３６ａ
とｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層３６ｂの２８ペアからな
る多層膜として構成され、４層膜３７は、ｐ−ＧａＡｓ
層３７ａとｐ−ＡｌＡｓ層３７ｂの２ペアからなる４層
膜である。また、ｎ−ＤＢＲミラー３２は、ｎ−ＧａＡ
ｓ層とｎ−ＡｌＡｓ層の２８ペアからなる多層膜構造と
して形成されている。
ザ素子の実施形態の一例であって、図４（ａ）は本実施
形態例の面発光型半導体レーザ素子の層構造を示す断面
図、図４（ｂ）は発光領域の層構造の詳細図である。本
実施形態例の面発光型半導体レーザ素子６０は、Ａｌ酸
化膜による電流狭窄構造を備えた面発光型半導体レーザ
素子であって、図４（ａ）に示すように、約１００μｍ
程度の厚さのｎ−ＧａＡｓ基板３１と、ｎ−ＧａＡｓ基
板３１上に形成された、ｎ−ＤＢＲミラー３２、ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層３３、量子井戸活性層３４、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層３５、４層膜３７、及びｐ−ＤＢＲミラー３
６からなる積層体とを備えている。図４（ｂ）に示すよ
うに、ｐ−ＤＢＲミラー３６は、ｐ−ＧａＡｓ層３６ａ
とｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層３６ｂの２８ペアからな
る多層膜として構成され、４層膜３７は、ｐ−ＧａＡｓ
層３７ａとｐ−ＡｌＡｓ層３７ｂの２ペアからなる４層
膜である。また、ｎ−ＤＢＲミラー３２は、ｎ−ＧａＡ
ｓ層とｎ−ＡｌＡｓ層の２８ペアからなる多層膜構造と
して形成されている。
【００２７】積層体のうちｐ−ＤＢＲミラー３６、及び
４層膜３７の積層構造の中央部は、周りが円筒状のポリ
イミド層５１で区画されて、直径約３０μm の円柱状エ
アポスト５２として形成されている。円柱状エアポスト
５２の下部、４層膜３７は、図４（ｂ）に示すように、
ほぼＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓの組成からなるＡｌＧａＡｓ
混晶領域４２がその中央に形成され、混晶領域４２とポ
リイミド層５１との間のＡｌＡs 層３７ｂは、酸化され
てＡｌa Ｏb 層４３となっている。また、混晶領域４２
の外側のＧa Ａs 層３７ａはそのままＧa Ａs 層として
存在している。円柱状エアポスト５２のｐ−ＤＢＲミラ
ー３６部分のｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層３６ｂのポリ
イミド層５１に面する領域は、酸化されてＡｌa Ｏb 層
４３となっている。Ａｌa Ｏb 層４３の組成は、例えば
Ａｌ2 Ｏ3 である。本実施形態例では、Ａｌa Ｏb 層４
３のエアポスト中心方向厚さが混晶領域４２の外縁によ
り規制されるので、Ａｌa Ｏb 層４３の厚さが、確実に
制御され、半導体レーザ素子間でレーザ特性が一様にな
る。
４層膜３７の積層構造の中央部は、周りが円筒状のポリ
イミド層５１で区画されて、直径約３０μm の円柱状エ
アポスト５２として形成されている。円柱状エアポスト
５２の下部、４層膜３７は、図４（ｂ）に示すように、
ほぼＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓの組成からなるＡｌＧａＡｓ
混晶領域４２がその中央に形成され、混晶領域４２とポ
リイミド層５１との間のＡｌＡs 層３７ｂは、酸化され
てＡｌa Ｏb 層４３となっている。また、混晶領域４２
の外側のＧa Ａs 層３７ａはそのままＧa Ａs 層として
存在している。円柱状エアポスト５２のｐ−ＤＢＲミラ
ー３６部分のｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層３６ｂのポリ
イミド層５１に面する領域は、酸化されてＡｌa Ｏb 層
４３となっている。Ａｌa Ｏb 層４３の組成は、例えば
Ａｌ2 Ｏ3 である。本実施形態例では、Ａｌa Ｏb 層４
３のエアポスト中心方向厚さが混晶領域４２の外縁によ
り規制されるので、Ａｌa Ｏb 層４３の厚さが、確実に
制御され、半導体レーザ素子間でレーザ特性が一様にな
る。
【００２８】エアポスト５２を除くｐ−ＤＢＲミラー３
６上、及びポリイミド層５１上には、絶縁膜兼保護膜と
してＳｉＮｘ膜５３が成膜されている。また、リング状
のｎ側電極５５がｎ−ＧａＡｓ基板３１の裏面に、Ｓｉ
Ｎｘ膜５３上及びエアポスト５２上にｐ側電極５４が形
成され、光取り出し用のＡＲ（無反射）膜５６がｎ側電
極５５の内側に形成されている。
６上、及びポリイミド層５１上には、絶縁膜兼保護膜と
してＳｉＮｘ膜５３が成膜されている。また、リング状
のｎ側電極５５がｎ−ＧａＡｓ基板３１の裏面に、Ｓｉ
Ｎｘ膜５３上及びエアポスト５２上にｐ側電極５４が形
成され、光取り出し用のＡＲ（無反射）膜５６がｎ側電
極５５の内側に形成されている。
【００２９】実施形態例２の面発光型半導体レーザの製
作方法 図５から図８を参照して、実施形態例２の長波長帯面発
光型半導体レーザ素子６０の製作方法を説明する。図５
（ａ）から（ｃ）、図６（ｄ）から（ｆ）、図７（ｇ）
から（ｉ）及び図８（ｊ）から（ｋ）は、それぞれ、実
施形態例２の面発光型半導体レーザを製作する際の各工
程での層構造を示す断面図である。先ず、図５（ａ）に
示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板３１上に、例えばＭＢＥ
法を用いて、ｎ−ＧａＡｓ層とｎ−ＡｌＡｓ層の２８ペ
アの多層膜からなるｎ−ＤＢＲミラー３２を積層する。
また、図５（ｂ）に示すように、ＩｎＰ基板４５上に、
例えばＭＯＣＶＤ法により、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）エッチ
ング停止層４６、ｐ−ＩｎＰクラッド層３５、量子井戸
活性層３４、及びｎ−ＩｎＰクラッド層３３を、順次、
積層する。更に、図５（ｃ）に示すように、ＧａＡｓ基
板４７上に、例えばＭＢＥ法により、ＡｌＡｓエッチン
グ停止層４８、ｐ−ＧａＡｓ層３６ａとｐ−Ａｌ0.8 Ｇ
ａ 0.2 Ａｓ層３６ｂの２８ペアの多層膜からなるｐ−Ｄ
ＢＲミラー３６、及びｐ−ＧａＡｓ層３７ａとｐ−Ａｌ
Ａｓ層３７ｂの２ペアからなる４層膜３７を、順次、積
層する。
作方法 図５から図８を参照して、実施形態例２の長波長帯面発
光型半導体レーザ素子６０の製作方法を説明する。図５
（ａ）から（ｃ）、図６（ｄ）から（ｆ）、図７（ｇ）
から（ｉ）及び図８（ｊ）から（ｋ）は、それぞれ、実
施形態例２の面発光型半導体レーザを製作する際の各工
程での層構造を示す断面図である。先ず、図５（ａ）に
示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板３１上に、例えばＭＢＥ
法を用いて、ｎ−ＧａＡｓ層とｎ−ＡｌＡｓ層の２８ペ
アの多層膜からなるｎ−ＤＢＲミラー３２を積層する。
また、図５（ｂ）に示すように、ＩｎＰ基板４５上に、
例えばＭＯＣＶＤ法により、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）エッチ
ング停止層４６、ｐ−ＩｎＰクラッド層３５、量子井戸
活性層３４、及びｎ−ＩｎＰクラッド層３３を、順次、
積層する。更に、図５（ｃ）に示すように、ＧａＡｓ基
板４７上に、例えばＭＢＥ法により、ＡｌＡｓエッチン
グ停止層４８、ｐ−ＧａＡｓ層３６ａとｐ−Ａｌ0.8 Ｇ
ａ 0.2 Ａｓ層３６ｂの２８ペアの多層膜からなるｐ−Ｄ
ＢＲミラー３６、及びｐ−ＧａＡｓ層３７ａとｐ−Ａｌ
Ａｓ層３７ｂの２ペアからなる４層膜３７を、順次、積
層する。
【００３０】次いで、ｎ−ＧａＡｓ基板３１上のｎ−Ｄ
ＢＲミラー３２の表面、及び、ＩｎＰ基板４５上のｎ−
ＩｎＰクラッド層３３の表面をそれぞれ洗浄した後、劈
開面を合わせて、大気中、室温で密着させ、続いて、水
素雰囲気中にて約５００〜６５０℃の温度で３０分間程
度の熱処理を施す。これにより、ｎ−ＤＢＲミラー３２
と、ｎ−ＩｎＰクラッド層３３は、図６（ｄ）に示すよ
うに、相互の間で強固に接着して貼り合わせ体４９を形
成する。次に、貼り合わせ体４９のＩｎＰ基板４５を塩
酸にて、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）エッチング停止層４６を硫
酸系のエッチング液にて、それぞれ、エッチング除去し
て、図６（ｅ）に示すように、ｐ−ＩｎＰクラッド層３
５を露出させる。
ＢＲミラー３２の表面、及び、ＩｎＰ基板４５上のｎ−
ＩｎＰクラッド層３３の表面をそれぞれ洗浄した後、劈
開面を合わせて、大気中、室温で密着させ、続いて、水
素雰囲気中にて約５００〜６５０℃の温度で３０分間程
度の熱処理を施す。これにより、ｎ−ＤＢＲミラー３２
と、ｎ−ＩｎＰクラッド層３３は、図６（ｄ）に示すよ
うに、相互の間で強固に接着して貼り合わせ体４９を形
成する。次に、貼り合わせ体４９のＩｎＰ基板４５を塩
酸にて、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）エッチング停止層４６を硫
酸系のエッチング液にて、それぞれ、エッチング除去し
て、図６（ｅ）に示すように、ｐ−ＩｎＰクラッド層３
５を露出させる。
【００３１】一方、ＧａＡｓ基板４７上に積層したｐ−
ＧａＡｓ層３７ａとｐ−ＡｌＡｓ層３７ｂの２ペアの４
層膜３７の中央に、図６（ｆ）に示すように、ほぼＡｌ
0.5Ｇａ0.5 Ａｓの組成からなる直径１０μｍ程度のＡ
ｌＧａＡｓ混晶領域４２を形成する。尚、ＧａＡｓとＡ
ｌＡｓの混晶には様々な方法があり、例えばＺｎを拡散
し熱処理を施すことにより容易に混晶化できる。
ＧａＡｓ層３７ａとｐ−ＡｌＡｓ層３７ｂの２ペアの４
層膜３７の中央に、図６（ｆ）に示すように、ほぼＡｌ
0.5Ｇａ0.5 Ａｓの組成からなる直径１０μｍ程度のＡ
ｌＧａＡｓ混晶領域４２を形成する。尚、ＧａＡｓとＡ
ｌＡｓの混晶には様々な方法があり、例えばＺｎを拡散
し熱処理を施すことにより容易に混晶化できる。
【００３２】次に、露出させたｐ−ＩｎＰクラッド層３
５の表面、及び、ＧａＡｓ基板４７上の４層膜３７の表
面を洗浄した後、劈開面を合わせて、大気中、室温で密
着させた後、再び約５００〜６５０℃の温度で３０分間
程度の熱処理を施す。これにより、ｐ−ＩｎＰクラッド
層３５と４層膜３７とは、図７（ｇ）に示すように、相
互の間で強固に接着して貼り合わせ体５０を形成する。
次に、貼り合わせ体５０のＧａＡｓ基板４７をアンモニ
ア系のエッチング液で、ＡｌＡｓエッチング停止層４８
をフッ酸にて、それぞれ、エッチング除去して、図７
（ｈ）に示すように、ｐ−ＤＢＲミラー３６を露出させ
る。次に、ＲＩＢＥ等のドライエッチング法により、ｐ
−ＤＢＲミラー３６、４層膜３７をエッチングして、リ
ング状の溝５１を形成しつつ、先に形成した混晶領域４
２にエアポスト５２の位置を合わせて、直径２０μｍの
円柱状エアポスト５２を形成する。
５の表面、及び、ＧａＡｓ基板４７上の４層膜３７の表
面を洗浄した後、劈開面を合わせて、大気中、室温で密
着させた後、再び約５００〜６５０℃の温度で３０分間
程度の熱処理を施す。これにより、ｐ−ＩｎＰクラッド
層３５と４層膜３７とは、図７（ｇ）に示すように、相
互の間で強固に接着して貼り合わせ体５０を形成する。
次に、貼り合わせ体５０のＧａＡｓ基板４７をアンモニ
ア系のエッチング液で、ＡｌＡｓエッチング停止層４８
をフッ酸にて、それぞれ、エッチング除去して、図７
（ｈ）に示すように、ｐ−ＤＢＲミラー３６を露出させ
る。次に、ＲＩＢＥ等のドライエッチング法により、ｐ
−ＤＢＲミラー３６、４層膜３７をエッチングして、リ
ング状の溝５１を形成しつつ、先に形成した混晶領域４
２にエアポスト５２の位置を合わせて、直径２０μｍの
円柱状エアポスト５２を形成する。
【００３３】次いで、窒素をキャリアガスとして水分を
導入し、水蒸気雰囲気にした熱処理炉内に基板を送入
し、約４２０℃の温度で約３分間熱処理を施す。これに
より、図８（ｊ）に示すように、溝５１に露出している
ＡｌＡs 層３７ｂ及びＡｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層３６ｂ
は、酸化され、Ａｌa Ｏb 膜４３が形成される。一方、
混晶化領域４２では、ほぼＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓの組成
からなるＡｌＧａＡｓ混晶が形成され、Ａｌ組成が小さ
くなっているために、酸化がほとんど進まず、この領域
の外縁で酸化反応を自動的に停止させることができる。
通常条件で、ＡｌＡｓの酸化速度は約２μｍ／分なの
で、約３分間熱処理を行うことで、電流注入領域の経を
確実に１０μｍ（２０μｍから）に狭めることができ
る。また、ｐ−ＤＢＲミラー３６のｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ
0.2 Ａｓ層３６ｂは、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓの酸化速度が、
Ａｌの組成に大きく依存することを利用しており、Ａｌ
Ａｓに比べて酸化速度が約２桁程度遅いことから、酸化
はほとんど進まないので、Ａｌa Ｏb 膜４３の幅は小さ
い。従って、Ａｌa Ｏb 膜４３の幅（エアポスト中心方
向厚さ）、電流注入領域の径が、混晶領域の大きさ、即
ち外縁によって確実に制御可能となる。
導入し、水蒸気雰囲気にした熱処理炉内に基板を送入
し、約４２０℃の温度で約３分間熱処理を施す。これに
より、図８（ｊ）に示すように、溝５１に露出している
ＡｌＡs 層３７ｂ及びＡｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ層３６ｂ
は、酸化され、Ａｌa Ｏb 膜４３が形成される。一方、
混晶化領域４２では、ほぼＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓの組成
からなるＡｌＧａＡｓ混晶が形成され、Ａｌ組成が小さ
くなっているために、酸化がほとんど進まず、この領域
の外縁で酸化反応を自動的に停止させることができる。
通常条件で、ＡｌＡｓの酸化速度は約２μｍ／分なの
で、約３分間熱処理を行うことで、電流注入領域の経を
確実に１０μｍ（２０μｍから）に狭めることができ
る。また、ｐ−ＤＢＲミラー３６のｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ
0.2 Ａｓ層３６ｂは、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓの酸化速度が、
Ａｌの組成に大きく依存することを利用しており、Ａｌ
Ａｓに比べて酸化速度が約２桁程度遅いことから、酸化
はほとんど進まないので、Ａｌa Ｏb 膜４３の幅は小さ
い。従って、Ａｌa Ｏb 膜４３の幅（エアポスト中心方
向厚さ）、電流注入領域の径が、混晶領域の大きさ、即
ち外縁によって確実に制御可能となる。
【００３４】その後、ＳｉＮｘ膜５３によりエアポスト
上部を除く上面を保護した後、ｎ−ＧａＡｓ基板３１を
約１００μｍ程度の厚さに研磨する。更に、ｐ側電極５
４、及びリング状のｎ側電極５５を形成し、最後に光取
り出し用のＡＲ（無反射）膜５６を形成すると、図４に
示す半導体レーザ素子６０を得ることができる。
上部を除く上面を保護した後、ｎ−ＧａＡｓ基板３１を
約１００μｍ程度の厚さに研磨する。更に、ｐ側電極５
４、及びリング状のｎ側電極５５を形成し、最後に光取
り出し用のＡＲ（無反射）膜５６を形成すると、図４に
示す半導体レーザ素子６０を得ることができる。
【００３５】本実施形態例においても、実施形態例１と
同様に、混晶領域の外縁により電流注入領域の経を確実
に制御できることから、ウエハ内及びロット間でレーザ
特性のバラツキを低減することができる。
同様に、混晶領域の外縁により電流注入領域の経を確実
に制御できることから、ウエハ内及びロット間でレーザ
特性のバラツキを低減することができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、エアポスト側面に面す
るＡｌ元素酸化膜の内側に混晶領域を設け、Ａｌ元素酸
化膜の幅（エアポスト中心方向厚さ）を混晶領域の外
縁、即ち混晶領域の大きさで規制することにより、電流
注入領域の経を確実に制御できる。従って、本発明に係
る面発光型半導体レーザ及びその製作方法によれば、従
来のように、ウエハ内及びロット間でレーザ特性がバラ
ツクことがなく、一様なレーザ特性を有する面発光型半
導体レーザを歩留り良く製作することができる。
るＡｌ元素酸化膜の内側に混晶領域を設け、Ａｌ元素酸
化膜の幅（エアポスト中心方向厚さ）を混晶領域の外
縁、即ち混晶領域の大きさで規制することにより、電流
注入領域の経を確実に制御できる。従って、本発明に係
る面発光型半導体レーザ及びその製作方法によれば、従
来のように、ウエハ内及びロット間でレーザ特性がバラ
ツクことがなく、一様なレーザ特性を有する面発光型半
導体レーザを歩留り良く製作することができる。
【図１】図１（ａ）は実施形態例１の面発光型半導体レ
ーザ素子の層構造を示す断面図、図１（ｂ）は発光領域
の層構造の詳細図である。
ーザ素子の層構造を示す断面図、図１（ｂ）は発光領域
の層構造の詳細図である。
【図２】図２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態
例１の面発光型半導体レーザ素子を製作する際の工程毎
の層構造を示す断面図である。
例１の面発光型半導体レーザ素子を製作する際の工程毎
の層構造を示す断面図である。
【図３】図３（ｄ）と（ｅ）は、それぞれ、図２（ｃ）
に続く、実施形態例１の面発光型半導体レーザ素子を製
作する際の工程毎の層構造を示す断面図である。
に続く、実施形態例１の面発光型半導体レーザ素子を製
作する際の工程毎の層構造を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）は実施形態例２の面発光型半導体レ
ーザ素子の層構造を示す断面図、図４（ｂ）は発光領域
の層構造の詳細図である。
ーザ素子の層構造を示す断面図、図４（ｂ）は発光領域
の層構造の詳細図である。
【図５】図５（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態
例２の面発光型半導体レーザ素子を製作する際の工程毎
の層構造を示す断面図である。
例２の面発光型半導体レーザ素子を製作する際の工程毎
の層構造を示す断面図である。
【図６】図６（ｄ）から（ｆ）は、それぞれ、図５
（ｃ）に続く、実施形態例２の面発光型半導体レーザ素
子を製作する際の工程毎の層構造を示す断面図である。
（ｃ）に続く、実施形態例２の面発光型半導体レーザ素
子を製作する際の工程毎の層構造を示す断面図である。
【図７】図７（ｇ）から（ｉ）は、それぞれ、図６
（ｆ）に続く、実施形態例２の面発光型半導体レーザ素
子を製作する際の工程毎の層構造を示す断面図である。
（ｆ）に続く、実施形態例２の面発光型半導体レーザ素
子を製作する際の工程毎の層構造を示す断面図である。
【図８】図８（ｊ）と（ｋ）は、それぞれ、図７（ｉ）
に続く、実施形態例２の面発光型半導体レーザ素子を製
作する際の工程毎の層構造を示す断面図である。
に続く、実施形態例２の面発光型半導体レーザ素子を製
作する際の工程毎の層構造を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）は従来の面発光型半導体レーザ素子
の層構造を示す断面図、図９（ｂ）は発光領域の層構造
の詳細図である。
の層構造を示す断面図、図９（ｂ）は発光領域の層構造
の詳細図である。
【図１０】図１０（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、従来の
面発光型半導体レーザ素子を製作する際の工程毎の層構
造を示す断面図である。
面発光型半導体レーザ素子を製作する際の工程毎の層構
造を示す断面図である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ｎ−ＧａＡｓ層２ａとｎ−ＡｌＡｓ層２ｂとの２
２．５ペアのｎ−ＤＢＲミラー ３ ＩｎＧａＡｓからなる量子井戸活性層 ４ ｐ−ＧａＡｓ層４ａとｐ−ＡｌＡｓ層４ｂとの２５
ペアのｐ−ＤＢＲミラー ５ ポリイミド層 ６ ＳｉＮｘ膜 ７ ｐ側電極 ８ ｎ側電極 ９ ＡＲ（無反射）膜 １０ Ａｌa Ｏb 膜 １１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １２ ｎ−ＧａＡｓ層１２ａとｎ−ＡｌＡｓ層１２ｂと
の２４ペアのｎ−ＤＢＲミラー １３ ＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層 １４ ｐ−ＧａＡｓ層１４ａとｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａ
ｓ層１４ｂの２５ペアからなるｐ−ＤＢＲミラー １５ ポリイミド層 １６ ＳｉＮｘ膜 １７ ｐ側電極 １８ ｎ側電極 １９ 反射膜 ２０ Ａｌa Ｏb 層 ２１ ＡｌＧａＡｓ混晶領域 ２３ エアポスト ３０ 実施形態例１の面発光型半導体レーザ ３１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ３２ ｎ−ＧａＡｓ層とｎ−ＡｌＡｓ層との２８ペアの
ｎ−ＤＢＲミラー 、３３ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３４ 量子井戸活性層 ３５ ｐ−ＩｎＰクラッド層３５ ３６ ｐ−ＧａＡｓ層３６ａとｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａ
ｓ層３６ｂとの２８ペアのｐ−ＤＢＲミラー ３７ ｐ−ＧａＡｓ層３７ａとｐ−ＡｌＡｓ層３７ｂと
の２ペアの４層膜 ４２ 混晶領域 ４３ Ａｌa Ｏb 層 ５１ ポリイミド層 ５２ 円柱状エアポスト ５３ ＳｉＮｘ膜 ５４ ｐ側電極 ５５ ｎ側電極 ５６ ＡＲ（無反射）膜 ６０ 実施形態例２の面発光型半導体レーザ素子 ７０ 従来の面発光型半導体レーザ素子 ７１ 円柱状エアポスト ７２ 溝
２．５ペアのｎ−ＤＢＲミラー ３ ＩｎＧａＡｓからなる量子井戸活性層 ４ ｐ−ＧａＡｓ層４ａとｐ−ＡｌＡｓ層４ｂとの２５
ペアのｐ−ＤＢＲミラー ５ ポリイミド層 ６ ＳｉＮｘ膜 ７ ｐ側電極 ８ ｎ側電極 ９ ＡＲ（無反射）膜 １０ Ａｌa Ｏb 膜 １１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １２ ｎ−ＧａＡｓ層１２ａとｎ−ＡｌＡｓ層１２ｂと
の２４ペアのｎ−ＤＢＲミラー １３ ＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層 １４ ｐ−ＧａＡｓ層１４ａとｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａ
ｓ層１４ｂの２５ペアからなるｐ−ＤＢＲミラー １５ ポリイミド層 １６ ＳｉＮｘ膜 １７ ｐ側電極 １８ ｎ側電極 １９ 反射膜 ２０ Ａｌa Ｏb 層 ２１ ＡｌＧａＡｓ混晶領域 ２３ エアポスト ３０ 実施形態例１の面発光型半導体レーザ ３１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ３２ ｎ−ＧａＡｓ層とｎ−ＡｌＡｓ層との２８ペアの
ｎ−ＤＢＲミラー 、３３ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３４ 量子井戸活性層 ３５ ｐ−ＩｎＰクラッド層３５ ３６ ｐ−ＧａＡｓ層３６ａとｐ−Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 Ａ
ｓ層３６ｂとの２８ペアのｐ−ＤＢＲミラー ３７ ｐ−ＧａＡｓ層３７ａとｐ−ＡｌＡｓ層３７ｂと
の２ペアの４層膜 ４２ 混晶領域 ４３ Ａｌa Ｏb 層 ５１ ポリイミド層 ５２ 円柱状エアポスト ５３ ＳｉＮｘ膜 ５４ ｐ側電極 ５５ ｎ側電極 ５６ ＡＲ（無反射）膜 ６０ 実施形態例２の面発光型半導体レーザ素子 ７０ 従来の面発光型半導体レーザ素子 ７１ 円柱状エアポスト ７２ 溝
Claims (6)
- 【請求項１】 高Ａｌ組成半導体層と、低Ａｌ組成半導
体層とを交互に積層した多層膜を反射鏡とするエアポス
ト状の半導体積層構造を発光部に有し、エアポスト側面
で反射鏡の高Ａｌ組成半導体層の少なくともＡｌ元素が
酸化されて酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転化し、これにより
電流狭窄されている面発光型半導体レーザ素子におい
て、 反射鏡を構成する多層膜の高Ａｌ組成半導体層の少なく
とも一層及びその高Ａｌ組成半導体層と対をなす低Ａｌ
組成半導体層の双方の中央部が、混晶化され、かつ高Ａ
ｌ組成半導体層の混晶領域の外側領域では少なくともＡ
ｌ元素が酸化され、酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転化してい
ることを特徴とする面発光型半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 反射鏡を構成する多層膜の高Ａｌ組成半
導体層及び低Ａｌ組成半導体層が、それぞれ、ＡｌX Ｇ
a1-XＡs （Ｘ＝０．８〜１．０）層及びＡｌ Y Ｇa1-YＡ
s （Ｘ＞Ｙ＝０．０〜０．７）層であって、 混晶化された中央部が、ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａs （Ｘ＞Ｚ）
混晶層であることを特徴とする請求項１に記載の面発光
型半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 高Ａｌ組成半導体層と、低Ａｌ組成半導
体層とを交互に積層した多層膜を反射鏡とするエアポス
ト状の半導体積層構造を発光部に有し、エアポスト側面
で反射鏡の高Ａｌ組成半導体層の少なくともＡｌ元素が
酸化されて酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転化している面発光
型半導体レーザ素子において、 高Ａｌ組成半導体層と低Ａｌ組成半導体層とを積層して
なる別の多層膜は、Ａｌ元素が酸化物（Ａｌa Ｏb ）に
転化している反射鏡の高Ａｌ組成半導体層に接して積層
され、 別の多層膜の中央部は、混晶化され、かつ、別の多層膜
の高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側領域では少なく
ともＡｌ元素が酸化され、酸化物（Ａｌa Ｏb）に転化
し、これにより電流狭窄されていることを特徴とする面
発光型半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 別の多層膜を形成する高Ａｌ組成半導体
層及び低Ａｌ組成半導体層が、それぞれ、ＡｌX Ｇa1-X
Ａs 層及びＡｌY Ｇa1-YＡs （Ｘ＞Ｙ）層であって、混
晶化された中央部が、ＡｌZ Ｇａ1-Z Ａs （Ｘ＞Ｚ）層
であり、 反射鏡を形成する高Ａｌ組成半導体層がＡｌW Ｇa1-WＡ
s （Ｘ＞Ｗ）層であることを特徴とする請求項３に記載
の面発光型半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 高Ａｌ組成半導体層と、低Ａｌ組成半導
体層とを交互に積層した多層膜を反射鏡とするエアポス
ト状の半導体積層構造を発光部に有し、エアポスト側面
で反射鏡の高Ａｌ組成半導体層の少なくともＡｌ元素が
酸化されて酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転化し、これにより
電流狭窄されている面発光型半導体レーザ素子の製作方
法であって、 反射鏡の少なくとも一層の高Ａｌ組成半導体層、及びそ
の高Ａｌ組成半導体層と対をなす低Ａｌ組成半導体層の
双方の所望領域を混晶化する工程と、 混晶化した高Ａｌ組成半導体層を含む反射鏡の高Ａｌ組
成半導体層のエアポスト側面を酸化する工程とを備えて
いることを特徴とする面発光型半導体レーザ素子の作製
方法。 - 【請求項６】 高Ａｌ組成半導体層と、低Ａｌ組成半導
体層とを交互に積層した多層膜を反射鏡とするエアポス
ト状の半導体積層構造を発光部に有し、エアポスト側面
で反射鏡の高Ａｌ組成半導体層の少なくともＡｌ元素が
酸化されて酸化物（Ａｌa Ｏb ）に転化している半導体
レーザ素子の製作方法であって、 エアポスト状の半導体積層構造を形成する際に、高Ａｌ
組成半導体層と低Ａｌ組成半導体層とを交互に積層し
て、反射鏡とは別の多層膜を反射鏡に接して形成する工
程と、別の多層膜の所望領域を混晶化する工程とを有
し、 反射鏡の高Ａｌ組成半導体層を酸化する際に、反射鏡の
高Ａｌ組成半導体層のエアポスト側面と共に、別の多層
膜の高Ａｌ組成半導体層の混晶領域の外側領域を酸化
し、これにより電流狭窄する工程を有することを特徴と
する面発光型半導体レーザ素子の製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17588998A JP4205208B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 面発光型半導体レーザ及びその作製方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17588998A JP4205208B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 面発光型半導体レーザ及びその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012962A true JP2000012962A (ja) | 2000-01-14 |
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ID=16004003
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17588998A Expired - Fee Related JP4205208B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 面発光型半導体レーザ及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4205208B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002037630A2 (en) * | 2000-11-02 | 2002-05-10 | U-L-M Photonics Gmbh | Vertical cavity surface emitting laser with reduced parasitic capacitance |
| JP2002280666A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-09-27 | Ricoh Co Ltd | 面発光型半導体レーザ |
| JP2006269664A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 発光デバイス、光通信システム、および発光デバイスの製造方法 |
| JP2006339247A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Seiko Epson Corp | 光素子 |
| JP2007173353A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Kyoto Univ | フォトニック結晶発光ダイオード及びその製造方法 |
| JP2008283053A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、光学装置、光照射装置、情報処理装置、光送信装置、光空間伝送装置および光伝送システム。 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106785908A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 北京工业大学 | 一种基于二次外延技术的非选择氧化垂直腔面发射激光器 |
-
1998
- 1998-06-23 JP JP17588998A patent/JP4205208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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