JP2006294811A - トンネル接合型面発光半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電流狭窄および光閉じ込めに短周期超格子層を選択的に酸化した層を用いることで、電気光学特性に優れた長波長ＶＣＳＥＬを再現性良く作製する方法を提供する。
【解決手段】 ＶＣＳＥＬ１は、ＧａＡｓ基板１０上に、下部反射膜１１、第２のコンタクト層１２、ハイドープ層１３、スペーサ層１４ａ、１４ｂ、スペーサ層の中央部に配置された活性層１５、第１のコンタクト層１６、上部反射膜１７の各層が形成され、ハイドープ層１３の少なくとも一部は短周期超格子層からなり、さらにその外周部は選択酸化領域１３ａを有し、全体として高濃度の不純物がドーピングされ、隣り合う第２のコンタクト層１２との間でトンネル接合Ｔを形成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光情報処理あるいは高速光通信の光源として利用されるトンネル接合型面発光半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。

近年、光通信や光記録等の技術分野において、表面発光型半導体レーザ（垂直共振器型面発光レーザ；Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser diode 以下ＶＣＳＥＬと呼ぶ）への関心が高まっている。

ＶＣＳＥＬは、しきい値電流が低く消費電力が小さい、円形の光スポットが容易に得られる、ウエハ状態での評価や光源の二次元アレイ化が可能であるといった、従来用いられてきた端面発光型半導体レーザにはない優れた特長を有する。これらの特長を生かし、通信分野におけるローエンドの光源としての需要がとりわけ期待されている。

光ファイバを用いた光通信は、これまで主に中長距離（数キロから数十キロメーター）のデータ伝送に用いられてきた。ここでは石英を材料とするシングルモード型光ファイバと、１．３１μｍ、あるいは１．５５μｍといった長波長帯に発振ピークを有する分布帰還型（ＤＦＢ）レーザが用いられる。この波長域のレーザは「ファイバ中の分散が少ない、あるいは伝送損失が極めて小さい」といった優れた特徴を示すが、波長の厳密な制御のため、素子の温度制御を必要としたり、小型化が難しいなどの課題も多い。主に通信事業者が利用者となる関係で、一般消費者向け商品に比べ生産量が少ないこともあいまって、高価な素子として理解されている。

昨今、一般家庭でも非対称デジタル加入者線（ＡＤＳＬ）やケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）の普及により、従来に比べ十から百倍にも達する大容量のデータ伝送が実現され、インターネットの利用は今後ますます増大するものと予想される。それに伴いさらに高速、大容量のデータ伝送に対する要求が高まり、いずれ多くの家庭に光ファイバが引き込まれる時代が到来することは間違いない。

しかし、短距離（数から数百メーター）の通信にとって、シングルモード型光ファイバとＤＦＢレーザの組み合わせは高価に過ぎ、マルチモード型シリカファイバ、あるいはプラスティック・オプティカル・ファイバ（ＰＯＦ）といった、コストの安い光ファイバと、これらとの組み合わせで性能を発揮する短波長（０．８５μｍ）帯のレーザを使用するのが経済的と思われる。ＶＣＳＥＬはこうした用途で普及の兆しを見せ始めている。

一方、中長距離の通信には依然シングルモード型光ファイバとＤＦＢレーザの組み合わせが用いられている。しかし、いずれ低コスト化の波は中長距離の通信分野にも押し寄せ、この時コスト対応力の高い長波長（１．３１μｍ、あるいは１．５５μｍ）帯のレーザが求められることは明白である。そこで工数が多く、歩留りの低い端面発光型半導体レーザに代わり、再びＶＣＳＥＬへの関心が高まっている。

しかし、短波長帯に比べ長波長帯のＶＣＳＥＬには課題が多く、端面発光型半導体レーザを代替するまでには至っていない。

発振波長が１μｍを超える長波長ＶＣＳＥＬについては、ＧａＡｓ基板と格子整合するＧａＩｎＮＡｓ系材料を用いた構造、あるいは、ＩｎＰ基板と格子整合するＩｎＧａＡｓＰ系材料を用いた上、さらに他の材料系からなる半導体多層膜あるいは誘電体多層膜をミラーとして利用したハイブリッド構造、等が提案されている。

特許文献１に開示されるＧａＩｎＮＡｓ系材料を用いた構造の場合、活性層を構成する量子井戸層の材料にＧａＩｎＮＡｓを用いる以外は、短波長帯で実績のあるＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料が、反射ミラーを構成する多層膜、あるいはスペーサ層、コンタクト層等に利用される。したがってＧａＡｓ基板上に半導体エピタキシャル成長を行った後、電流狭窄部や電極を形成するといった比較的手間の少ないプロセスで済み、要するに既存の短波長帯ＶＣＳＥＬの量子井戸層の材料をＧａＡｓからＧａＩｎＮＡｓに入れ替えただけ、という簡便さがある。そのため、これまでにも多くの実験的検討がなされており、長波長ＶＣＳＥＬとしては最も実用化に近い構造である。

一方、量子井戸層にＩｎＧａＡｓＰ系材料を用いた長波長帯半導体レーザを作製する場合、通常はこの材料に格子整合するＩｎＰ基板が用いられる。しかし、ＩｎＧａＡｓＰ系材料でＶＣＳＥＬを作製するには、ミラー反射率を稼ぐため片側だけで５０周期を超える厚い多層膜とする必要がある。これはＩｎＧａＡｓＰ系材料の屈折率が、ＡｌＧａＡｓ系材料のように、組成比に対して大きく変化する性質を持たないことに起因する。このような周期数の多い膜は、素子抵抗を増大させ、熱放散もよくないから、信頼性の観点から好ましくない。つまりＩｎＧａＡｓＰ系の長波長ＶＣＳＥＬにおいては、必要とされる反射率９９％を超えるミラーを、ＩｎＰ基板を出発点とする格子整合系の半導体エピタキシャル成長で形成するのは難しいとされている。

この困難を回避するため、特許文献２に開示されるＩｎＧａＡｓＰ系材料を用いたハイブリッド構造では、活性層周辺部と反射ミラーとを別個に作製し、後で貼り合わせる。これは基板融着法と呼ばれ、格子整合しない半導体基板同士の接着も可能である点、汎用性が高い。

しかし、ハイブリッド構造においては、電流注入を行うべき活性層と、反射ミラーとの間に、結晶成長界面の急峻性に比べかなり劣った不連続界面が形成される。この界面にキャリアを通過させようとしても、界面に形成された準位にトラップされ、多くの場合、熱に変化する非発光再結合を遂げる。したがって反射ミラーが電流注入に用いられる例は少ない。

そこで通常はイントラキャビティ型と呼ばれる、反射ミラーを迂回した電流経路を設ける構造が用いられる。しかし、その場合でも電流狭窄は別途必要だから、選択性エッチングやトンネル接合といった手法が組み合わされる。

特許文献３および特許文献４は、上下の半導体ブラッグミラーの間にトンネル接合部を直列に配置したＶＣＳＥＬを開示している。これにより、光の吸収率や抵抗の高いｐ型の半導体ブラッグミラーを用いることなく、上下の半導体ブラッグミラーをｎ型とし、しきい値電流等を低減させている。さらに特許文献５でも、窒素ベースのＶＣＳＥＬにおいて、上下のミラー間にトンネル接合部を介在させた構造を開示している。

また、非特許文献１は、選択性エッチングとトンネル接合を組み合わせた長波長ＶＣＳＥＬを開示しており、ＩｎＰをベースとした材料系のＶＣＳＥＬにおいて、選択性エッチングを用いることで横方向の電流閉じ込め、並びに光閉じ込めを図っている。非特許文献２は、超格子層を選択的に酸化する方法を開示しており、ＩｎＰ上のＡｌＡｓ並びにＩｎＡｓからなる短周期超格子の酸化速度について言及している。

特開平１０−３０３５１５号 米国特許５８３５５２１号 特開平１０−３２１９５２号 特開２００２−１３４８３５号 米国特許６５１５３０８Ｂ１ M. H. M. Reddy 等, Selectively Etched Tunnel Junction for Lateral Current and Optical Confinement in InP-Based Vertical Cavity Lasers, Journal of Electronic Materials, Vol.33, 118頁, 2004年 E. Hall等, Increased Lateral Oxidation Rates of AlInAs on InP Using Short-Period Superlattices, Journal of Electronic Materials, Vol.29, 1100頁, 2000年

しかしながら、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を用いた構造では、量子井戸活性層の材料とその厚みを可能な限り制御しても、信頼性や電気・光学特性を犠牲にすることなく、光ファイバの分散がゼロである１．３１μｍまで発振波長を引き上げるのが困難であるという欠点がある。また、ｐ型ＤＢＲ層のキャリア濃度を上げると光吸収が増え、発光効率が低下する、という課題もかかえており、実用化までには課題も多い。

一方、ハイブリッド構造では、トンネル接合部を電気的に周囲領域から分離し、電流注入領域を画定する必要があり、この目的のため選択性エッチング、選択酸化、あるいは結晶再成長等が用いられる。従って、この領域の品質がレーザの特性を左右することになる。

しかしながら、選択性エッチングの場合、素子の一部にいわゆる鬆（す）が入った状態となり、研究用途は別として、信頼性的に好ましくない。選択酸化については、酸化に適したＩｎＧａＡｓＰ系の被酸化材料、すなわちＩｎＰに格子整合する材料が限られ、例えばＩｎＡｌＡｓを用いた場合には、高温でかつ長時間の熱処理を要し、実現性に乏しい。また結晶再成長を用いた埋め込み構造は、最もよく利用されているものの、この技術は基板最表面の結晶性に素子の特性が大きく左右され、特性バラツキを生じやすい。

このように、長波長ＶＣＳＥＬについては構造的、あるいは製造方法的な面で、十分な特性を示すものが依然として得られておらず、量産性に優れ、かつまた製造工程の容易な素子が望まれている。

そこで本発明の目的は、結晶再成長や加工手段に手間のかかる工程を経ることなく、量産性に優れた長波長ＶＣＳＥＬを得るための構造、およびその製造方法を提供することにある。

本発明に係るトンネル接合型面発光型半導体レーザ素子は、基板上に、第１の反射鏡、第２の反射鏡、第１および第２の反射鏡の間に直列に配置された活性領域およびトンネル接合領域を有し、さらにトンネル接合領域は、少なくとも一部にアルミニウムを含む超格子層からなる第１導電型の第１の半導体層と、第１の半導体層と接合する第２導電型の第２の半導体層とを含み、アルミニウムを含む超格子層の一部が酸化されているものである。

好ましくは、アルミニウムを含む超格子層は、少なくとも一組のアルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）層とインジウム砒素（ＩｎＡｓ）層を交互に積層した多層構造からなる。第１の半導体層はさらに、第１導電型の不純物が高濃度にドープされた高不純物半導体層を含む。高不純物半導体層は、例えば、ＡｌＩｎＡｓ層を含む。活性領域は、例えば第１の実施例でいえば、上下のスペーサ層１４ａ、１４ｂとその間の活性層１５を含み、第２の実施例でいえば、上下のスペーサ層２３ａ、２３ｂとその間の活性層２４を含むものである。

好ましくは活性領域は、量子井戸構造を含み、量子井戸構造は、少なくともＩｎＧａＡｓＰからなる活性層を含み、長波長のレーザ光を発生させる。また、第１および第２の反射鏡は、半導体多層膜または誘電体多層膜のいずれかを含む。
例えば、第１の反射鏡が半導体多層膜であり、第２の反射鏡が誘電体多層膜であってもよいし、その反対の組み合わせであってもよいし、第１の反射鏡と第２の反射鏡の双方が、半導体多層膜または誘電体多層膜であってもよい。半導体多層膜は、高反射率を有するＧａＡｓ系（ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ）の半導体多層膜から構成することができる。

好ましくは、アルミニウムを含む超格子層は、基板上に形成されたポスト内に形成され、超格子層は、露出されたポスト側面から選択的に酸化されている。これにより、トンネル接合領域を流れるトンネル電流が狭窄される。

さらに本発明に係るトンネル接合型面発光型半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に、第１の反射鏡、第２の反射鏡、第１および第２の反射鏡の間に直列に配置された活性領域およびトンネル接合領域を有し、以下のステップを含む。すなわち、半導体基板上に、量子井戸構造を含む活性領域をエピタキシャル成長させ、その後に超格子層を含むトンネル接合部をエピタキシャル成長させるステップを含む。超格子層を含むトンネル接合部を先に形成すると、活性領域の結晶性が悪くなる。このため、活性領域をトンネル接合部よりも先に形成することで、活性領域の結晶性を保持している。

好ましくは活性領域およびトンネル接合領域がエピタキシャル成長されたインジウム燐（ＩｎＰ）からなる半導体基板と、第１の反射鏡として半導体多層膜がエピタキシャル成長されたガリウム砒素（ＧａＡｓ）からなる半導体基板とを融着するステップを含む。格子定数が整合しない材料系の半導体層を融着させることで、長波長のレーザ光を生成させ、かつ、高反射率のＧａＡｓ系の半導体多層膜を利用することができる。

さらに本発明に係るトンネル接合型面発光型半導体レーザ素子の製造方法は、少なくとも活性層およびトンネル接合部を含む半導体層が積層された第１の基板を用意し、かつ少なくとも第１の多層反射膜が積層された第２の基板を用意するステップと、第１の多層反射膜と半導体層が接合されるように第１の基板と第２の基板を融着させるステップと、第１の基板を除去するステップと、半導体層上に第２の多層反射膜を形成するステップとを含む。

製造方法はさらに、第１の基板を除去した後に、少なくともトンネル接合部の側面が露出するように半導体層をエッチングし第２の基板上にポストを形成するステップと、ポスト側面からトンネル接合部のＡｌを含む超格子層の一部を酸化するステップと、トンネル接合部に電荷を注入するための電極を形成するステップとを含む。電極は、ポスト底部に形成される第１の電極と、ポスト頂部に形成される第２の電極を含む、いわゆるイントラキャビティコンタクトとすることが望ましい。

本発明によれば、トンネル接合領域またはトンネル接合部を構成する第１の半導体層の一部がＡｌ（アルミニウム）を含む超格子層を含み、この層の中でＡｌ組成比の高い層の一部が酸化され、埋め込み部（電流狭窄部）として機能することで、トンネル電流を閉じ込め、低しきい値電流でレーザ発振を生じさせることができる。さらに、結晶性の保持が難しく、かつ界面準位を形成しやすいエピタキシャル再成長による埋め込み工程を用いることなく電流狭窄部を形成することができるから、再現性の高い良好な特性を得ることができる。

また、ＩｎＰ基板に格子整合する材料には、酸化速度を勘案した場合、デバイスプロセスに適したバルク材料が少ないが、短周期超格子を用いることで選択肢が広がり、効率の良い電流および光閉じ込めが可能となる。

また本発明によれば、エピタキシャル成長による積層の順序を、量子井戸構造を含む活性領域、トンネル接合部の順とすることで、トンネル接合部を構成する半導体膜に格子不整合による歪み応力が生じても、活性領域がその影響を受けることはない。万一、この両者の積層の順序が逆になると、トンネル接合部のエピタキシャル成長に起因する歪み応力が、その後に積層される量子井戸構造を含む活性領域におよび、積層膜の結晶性や平坦性に問題を生じやすい。

さらに本発明によれば、量子井戸構造を含む活性領域、並びにトンネル接合部を挟む上下の多層反射膜は、半導体多層膜、あるいは誘電体多層膜の少なくともいずれか一方からなる。双方とも半導体多層膜でも良いし、誘電体多層膜でも良い。あるいは半導体多層膜と誘電体多層膜の組み合わせでも良い。

さらに、ＩｎＧａＡｓＰ系の長波長ＶＣＳＥＬにおいて、反射ミラーとなる多層膜をＩｎＰ基板上に半導体エピタキシャル成長で積層することは可能だが、困難を伴う。従って、格子整合系でない半導体多層膜を別途形成し、基板融着法を用いて貼り合わせるか、あるいは誘電体多層膜を堆積することで容易に高反射率のミラーを形成することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態に係る面発光半導体レーザ素子は、好ましくは半導体基板上にポストを形成し、ポストの頂部からレーザ光を出射するものである。なお、明細書中の「メサ」は、「ポスト」と同義であり、また、「膜」または「層」も同義なものとして使用している。

図１は、本発明の第１の実施例に係るＶＣＳＥＬの構造断面図である。図１に示すとおり第１の実施例に係るＶＣＳＥＬ１は、ＧａＡｓからなる半導体基板１０上に、図面の下側から順にＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの半導体多層膜からなるアンドープの下部反射膜１１、ｎ型の高不純物濃度を有する第２のコンタクト層１２、ｐ型の高不純物濃度を有するハイドープ層１３、スペーサ層１４ａ、１４ｂ、スペーサ層１４ａ、１４ｂの中央部に配置された活性層１５、ｎ型の不純物濃度を有する第１のコンタクト層１６、ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２の誘電体多層膜からなる上部反射膜１７の各層が形成されている。下部反射膜１１および上部反射膜１７は、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector:分布ブラッグ型反射鏡）として機能する。

第１のコンタクト層１６および第２のコンタクト層１２には、各々電気的接触が確保された環状の第１の電極１８および第２の電極１９が形成され、イントラキャビティコンタクトを構成し、第１の電極１８および第２の電極１９からレーザ発振に必要な電流が注入される。また、本実施例のＶＣＳＥＬ1は、後述するように、基板融着法によって２つの基板上に積層された半導体層を接合して形成されている。図中のＤで示す部分が、基板融着法により接合された基板融着部である。

本実施例において特徴的な構成は、ｐ型のハイドープ層１３から第１のコンタクト層１６に至るまで、第２のコンタクト層１２上に円柱状のポストＰが形成され、ポストＰ内のハイドープ層１３の少なくとも一部は、アルミニウムを含む短周期超格子層からなり、そのアルミニウムを含む短周期超格子層の外周部に選択酸化領域１３ａが形成されている。酸化されずに中央に残った導電性領域である開口部（酸化アパーチャ）１３ｂは、活性層１５から出射されるレーザ光の発光領域を画定するとともに電流狭窄部として機能する。

短周期超格子層を構成する材料の少なくとも一層は、高濃度のアルミニウムを含む半導体膜である。そしてハイドープ層１３は、全体として高濃度のｐ型不純物がドーピングされ、隣り合うｎ型の第２のコンタクト層１２との間でトンネル接合Ｔを形成する。

第１の電極１８を負極、第２の電極１９を正極として電圧が印加されると、トンネル接合Ｔにおいてトンネル電流が流れる。このとき、トンネル電流は、選択酸化領域１３ａによって横方向に閉じ込められるため、密度の高いトンネル電流が活性層１４に注入される。

図２は、本発明の第２の実施例に係るＶＣＳＥＬの構造断面図である。第２の実施例に係るＶＣＳＥＬ２は、ＧａＡｓからなる半導体基板２０上に、図面の下側から順にＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの半導体多層膜からなるアンドープの下部反射膜２１、ｎ型の不純物濃度を有する第２のコンタクト層２２、スペーサ層２３ａ、２３ｂ、スペーサ層２３ａ、２３ｂの中央部に配置された活性層２４、ｐ型の高不純物濃度を有するハイドープ層２５、ｎ型の高不純物濃度を有する第１のコンタクト層２６、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰの半導体多層反射膜からなるｎ型の上部反射膜２７の各層が形成されている。下部反射膜２１および上部反射膜２７は、ＤＢＲとして機能する。

スペーサ層２３ａから上部反射鏡２７に至るまで、第２のコンタクト層２２には円柱状のポストＰが形成されている。ポストＰの頂部である上部反射鏡２１上には、円環状の第１の電極２８が形成され、ポストＰの底部である第２のコンタクト層２６には、円環状の第２の電極２９が形成されている。第１および第２の電極２８、２９は、上部反射鏡２７および第２のコンタクト層２２と各々電気的接触が確保されている。第２の実施例に係るＶＣＳＥＬ２では、第１の実施例に係るＶＣＳＥＬとは異なり、上部反射膜２７を電流経路として利用している。

ポストＰ内のハイドープ層２５は、すべてが短周期超格子層からなり、２種類の異なる組成を有する半導体膜が交互に積み重ねられている。ただし、この内の１種類の半導体膜は、高濃度のアルミニウムを含む材料からなる。そして、外周部には選択酸化された酸化領域２５ａが形成され、その中央部に酸化されずに残った開口部２５ｂが形成される。そして、ハイドープ層２５は全体として高濃度のｐ型不純物がドーピングされ、隣り合うｎ型の第１のコンタクト層２６との間でトンネル接合Ｔを形成する。

第１の電極２８を正極、第２の電極２９を負極として電圧が印加されると、トンネル接合Ｔにおいてトンネル電流が流れる。このとき、トンネル電流は、ハイドープ層２５の酸化領域２５ａによって横方向に閉じ込められるため、密度の高いトンネル電流が活性層２４に注入される。

本発明の第１、第２の実施例に係るＶＣＳＥＬについて、さらに詳しく説明する。なお、以下の説明では材料名の表記を化学記号（元素記号、若しくは化学式）に改める。

図３ないし図５は、第１の実施例に係るＶＣＳＥＬの構成およびその製造工程を説明するための工程断面図である。初めに図３Ａに示すように、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によりアンドープのＩｎＰ基板４１上に、ｎ型のＩｎＰ層よりなる第１のコンタクト層１６と、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層よりなるスペーサ層１４ｂと、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層よりなる活性層１５と、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層よりなるスペーサ層１４ａと、ｐ型のＡｌＡｓ／ＩｎＡｓ短周期超格子層とｐ^＋＋型のＡｌ_0.48Ｉｎ_0.52Ａｓ層との積層体よりなるハイドープ層１３と、ｎ^＋＋型のＩｎＰ層よりなる第２のコンタクト層１２とを、順次積層する。ここでｐ^＋＋型のＡｌ_0.48Ｉｎ_0.52Ａｓ層のキャリア密度は、３×１０¹⁹ｃｍ^-3、ｎ^＋＋型のＩｎＰ層のキャリア密度も同じく３×１０¹⁹ｃｍ^-3とした。また、短周期超格子層はＡｌＡｓ／ＩｎＡｓを５周期積層した。

続いて図３Ｂに示すように、やはりＭＢＥ法によりアンドープのＧａＡｓ基板１０上に、アンドープのＧａＡｓ層とアンドープのＡｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層との複数層積層体よりなる半導体多層膜１１を３５．５周期積層する。ここで半導体多層膜（下部反射鏡）１１を構成する各層の厚さは、λ／４ｎ_ｒ（但し、λは発振波長、ｎ_ｒは媒質中の光学屈折率）に相当する。

活性層１５は、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層（λ_ｇ＝１．３１μｍ）よりなる量子井戸層とアンドープのＩｎＧａＡｓＰ層（λ_ｇ＝１．２μｍ）よりなる障壁層とを交互に積層した（但し、外層は障壁層）ものが、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層（λ_ｇ＝１．１μｍ）よりなるスペーサ層１４ａ、１４ｂの中央部に配置され、この量子井戸層と障壁層とを含むスペーサ層１４ａ、１４ｂの膜厚がλ／ｎ_ｒの整数倍となるよう設計されている。

続いて図３Ｃに示すように、先にＩｎＰ基板４１上に積層した多層膜１２〜１６と、アンドープのＧａＡｓ基板１０上に積層した多層膜１１とを重ね合わせ、水素雰囲気下で６００乃至６５０℃の熱処理を約1時間行う。これにより第２のコンタクト層１２と半導体多層膜１１の間Ｄが熱融着され、図４Ａに示すような、ＩｎＰ基板４１とＧａＡｓ基板１０によって挟まれた、熱融着法によるＶＣＳＥＬ基板が作製される。

ここで図４Ｂに示すように、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層１５を積層する際、支持基板として利用したＩｎＰ基板４１をエッチング除去する。なお図示はしないがアンドープのＩｎＰ基板４１とｎ型のＩｎＰ層よりなる第１のコンタクト層１６との間には、エッチングを行う際、エッチングストップ層として利用する極薄いｎ型のＩｎＧａＡｓＰ層を挿入することができる。

次に図４Ｃに示すように、第１のコンタクト層１６、活性層１５を含むスペーサ層１４ａ、１４ｂ、ハイドープ層１３の各層を、第２のコンタクト層１２をエッチングストップ層として選択性エッチングを行い、直径５０μｍ程度の円柱（ポスト）状に加工する。エッチングストップ層によってエッチングの深さは一意的に決まり、ハイドープ層１３に含まれるＡｌＡｓ／ＩｎＡｓからなる短周期超格子層がポストＰの側面に露出する。

続いてレーザ基板を、窒素をキャリアガス（流量：２リットル／分）とする３４０℃の水蒸気雰囲気に６０分間晒す。この時点でポストＰの側面に露出している各層の内、短周期超格子層を構成するＡｌＡｓ層は、他の層に比べ著しく酸化速度が速い。したがって図５Ａに示すように、ポストＰ内の活性層１５の直下部分に、ポスト外周形状を反映した略円形の非酸化領域１３ｂが形成されることになる。酸化領域１３ａは、導電性が低下して電流狭窄部となり、同時に周囲の半導体層に比べ光学屈折率が半分程度（〜１．６）である関係から、光閉じ込め部としても機能する。酸化されずに残った非酸化領域（導電性領域）１３ｂは、電流注入部となる。

続いて図５Ｂに示すように、第１のコンタクト層１６と電気的な接触を得るようポスト頂部に、さらに第２のコンタクト層１２と電気的な接触を得るようポスト底部に、チタンと金の２層構造（Ｔｉ／Ａｕ）からなる環状のコンタクト電極１８、１９を各々形成する。第１の電極１８については特に、ポスト上面よりレーザ光を出射させるため、中央部に内径２０μｍの開口を有する円環状とした。また、図示はしないがコンタクト電極１８、１９には、ステム等への実装を容易にするため各々引き出し線を設けても良い。

続いて図５Ｃに示すように、ポスト頂部にＴｉＯ₂とＳｉＯ₂層との複数層積層体よりなる誘電体多層膜を堆積させ、さらにリフトオフ法を用いて円環状の第１の電極１８の中央部に形成された開口を部分的に覆うように加工して、上部反射膜１７を形成して、図１に示す第１の実施例のＶＣＳＥＬ１を得る。

以上説明したように本実施例によれば、ｎ型のＩｎＰ層よりなる第１のコンタクト層１６とｎ^＋＋型のＩｎＰ層よりなる第２のコンタクト層１２との間に、ｐ^＋＋型のＡｌ_0.48Ｉｎ_0.52Ａｓ層とｐ型のＡｌＡｓ／ＩｎＡｓ短周期超格子層との積層体よりなるハイドープ層１３が挟まれ、ハイドープ層１３と第２のコンタクト層１２との界面は、トンネル接合Ｔを形成しているから、第１のコンタクト層１６を正極、第２のコンタクト層１９を負極とする電圧を印加すると両者間に電圧値に応じたトンネル電流が流れる。

この時、トンネル接合Ｔの片側を構成するハイドープ層１３の一部は、短周期超格子層からなり、その一方の半導体層であるＡｌＡｓ層が熱処理により周囲から酸化された酸化領域１３ａを含み、高抵抗領域を形成しているから、トンネル電流は狭窄作用を被る。また、酸化領域１３ａは屈折率が低下しているから、発光領域に対して光閉じ込め作用も生ずる。このように、トンネル接合と選択酸化の組み合わせにより、低しきい値電流、高効率、かつまた応答特性の良好な長波長ＶＣＳＥＬ素子を、高い再現性で安定的に得ることができる。

次に、本発明の第２の実施例に係るＶＣＳＥＬの構成を説明する。多くの部分は本発明の第１の実施例に係るＶＣＳＥＬと共通するため、異なる部分を中心に説明する。ｎ型のＩｎＰ基板上に、ｎ型のＩｎＰ層とｎ型のＩｎＧａＡｓＰ層との複数層積層体よりなる半導体多層膜２７と、ｎ^＋＋型のＩｎＰ層からなる第１のコンタクト層２６と、ｐ^＋＋型のＡｌＡｓ／ＩｎＡｓ短周期超格子層よりなるハイドープ層２５と、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層よりなるスペーサ層２３ｂと、その積層方向中央にアンドープのＩｎＧａＡｓＰ層よりなる活性層２４と、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層よりなるスペーサ層２３ａと、ｎ型のＩｎＰ層よりなる第２のコンタクト層２２とを順次積層する。ここで、ｎ^＋＋型のＩｎＰ層のキャリア密度は、３×１０¹⁹ｃｍ^-3、ｐ^＋＋型のＡｌＡｓ／ＩｎＡｓ短周期超格子層のキャリア密度も同じく３×１０¹⁹ｃｍ^-3とした。なお、短周期超格子層はＡｌＡｓ／ＩｎＡｓを１０周期積層した。

続いてアンドープのＧａＡｓ基板２０上に、アンドープのＧａＡｓ層とアンドープのＡｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層との複数層積層体よりなる半導体多層膜２１を積層する。半導体多層膜２１、２７を構成する各層の厚さは、λ／４ｎ_ｒであり、組成の異なる２層を交互に積層してある。

続いて第１の実施例のときと同様に、第２のコンタクト層２２と、半導体多層膜２１が相対するように２つの基板を重ね合わせ、基板間の熱融着を行う。この後のエッチング、酸化の各工程は、第１の実施例のときと同様である。

続いて半導体多層膜２７と電気的な接触を得るようポスト頂部に、さらに第２のコンタクト層２２と電気的な接触を得るようポスト底部に、チタンと金の２層構造（Ｔｉ／Ａｕ）からなる環状のコンタクト電極２８、２９を各々形成する。

以上説明したように本実施例によれば、ｎ型のＩｎＰ層よりなる第１のコンタクト層２６とｎ^＋＋型のＩｎＰ層よりなる第２のコンタクト層２２との間に、ｐ^＋＋型のＡｌＡｓ／ＩｎＡｓ短周期超格子層からなるハイドープ層２５が挟まれ、第１のコンタクト層２６とハイドープ層２５との界面はトンネル接合Ｔを形成している。第１のコンタクト層２６の上方に配置された半導体多層膜２７を正極、第２のコンタクト層２２を負極とする電圧を印加すると、両者間に電圧値に応じたトンネル電流が流れる。

この時、トンネル接合Ｔの片側を構成するハイドープ層２５の一部は、短周期超格子層からなり、その一方の半導体層であるＡｌＡｓ層が熱処理により周囲から酸化された酸化領域２５ａを含み、高抵抗領域を形成しているから、トンネル電流は狭窄作用を被る。また、酸化領域２５ａは屈折率が低下しているから、発光領域に対して光閉じ込め作用も生ずる。このように、トンネル接合と選択酸化の組み合わせにより、低しきい値電流、高効率、かつまた応答特性の良好な長波長ＶＣＳＥＬ素子を、高い再現性で安定的に得ることができる。

第1の実施例においては円柱状のポストＰを形成し、その後の酸化工程、あるいは電極形成工程を経たが、形状自体は本発明の本質と無関係だから、発明の動作原理を逸脱しない範囲で角柱状としても良いし、任意形状としても良い。

また第２の実施例では、誘電体多層膜を構成する材料として、ＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂の組み合わせを用いたが、本発明はこの材料に限定されるものではなく、例えばＺｎＯ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃等、あるいは半導体だがＳｉといった材料を用いることも可能である。

さらに第１、第２の実施例に係るＶＣＳＥＬは、ＩｎＧａＡｓＰ系の化合物半導体レーザを示したが、これ以外にも窒化ガリウム系やインジウムガリウム砒素系を用いた半導体レーザであってもよいし、これに応じて発振する波長も適宜変更が可能である。

また第１の実施例では、２つの上下反射膜の内、一方が半導体多層膜、他方が誘電体多層膜とし、第２の実施例では双方が半導体多層膜とする例を示したが、これに限定されることなく、双方とも誘電体多層膜にすることも可能である。

なお、誘電体多層膜の場合、この反射膜を電流経路とすることはできないが、第２の実施例において上部反射膜を半導体多層膜として、電流経路とする例を示した。下部反射膜も半導体多層膜とした場合、上下双方とも電流経路とすることは可能だが、ＩｎＧａＡｓＰ系の活性層を用いた場合、実施例中にも述べた通りＩｎＰ基板に対して格子整合系材料で高反射率を得るのは難しい。したがって上下双方の反射膜を半導体多層膜とした場合でも、これらを必ずしも電流経路とする必要はない。

あるいは、格子整合系材料ではない半導体多層膜を基板融着法によって貼り付けた場合、その界面に効率良くキャリアを通過させるのは容易ではないが、原理的にはこの界面を電流経路とすることも不可能ではない。

本発明において、トンネル接合Ｔおよび選択酸化の鍵を握るハイドープ層の構成について、第１の実施例では図６Ａに示すようにｐ^＋＋型のＡｌ_0.48Ｉｎ_0.52Ａｓ層５３とｐ型のＡｌＡｓ短周期超格子層５１およびＩｎＡｓ短周期超格子層５２との積層体、第２の実施例においては図６Ｂに示すようにｐ^＋＋型のＡｌＡｓ短周期超格子層５１とＩｎＡｓ短周期超格子層５２からなるものとした。なお、第1の実施例においてハイドープ層１３は、ｐ型のＡｌＡｓ／ＩｎＡｓ短周期超格子層（５１および５２）、ｐ^＋＋型のＡｌ_0.48Ｉｎ_0.52Ａｓ層５３の順に積層したが、これに限定されることなく、ｐ^＋＋型のＡｌ_0.48Ｉｎ_0.52Ａｓ層５３、ｐ型のＡｌＡｓ／ＩｎＡｓ短周期超格子層５１、５２の順としても良い。

ハイドープ層の少なくとも一部に、ＡｌＡｓ層を含む短周期超格子層が挿入されていることが肝要で、上部反射膜の種類が誘電体多層膜、あるいは半導体多層膜であることと対（組み合わせ）になるものではなく、適宜変更が入れ替えも可能である。

トンネル接合部Ｔの挿入位置については、第１の実施例では第２のコンタクト層１２とハイドープ層１３との界面、第２の実施例では第１のコンタクト層２６とのハイドープ層２５との界面としたが、前者の場合、活性領域１４ａ、１４ｂ、１５の積層後に短周期超格子層の積層が行われ、後者の場合、活性領域２３ａ、２３ｂ、２４の積層前に短周期超格子層の積層が行われるという違いがある。実施例中でも述べたように、この違いによって活性領域の結晶性に差が生ずる恐れがあり、前者の方がより好ましい。しかしそれを除けば動作原理的な差はなく、どちらの構造を採用しても構わない。

最後に、上記したいずれの実施例は例示的なものであり、これによって本発明の範囲が限定的に解釈されるべきものではなく、本発明の構成要件を満足する範囲内で他の方法によっても実現可能であることは言うまでもない。

次に、本発明に係るＶＣＳＥＬを光源に適用した例を説明する。ＶＣＳＥＬは、単一のレーザ素子光源として用いることも可能であるが、基板上に複数のレーザ素子を形成することで並列光源としても用いることができる。

図７は、ＶＣＳＥＬが形成された半導体チップをパッケージ化（モジュール化）した概略断面を示す図である。図７に示すように、パッケージ３００は、ＶＣＳＥＬを含むチップ３１０を、導電性接着剤３２０を介して円盤状の金属ステム３３０上に固定する。導電性のリード３４０、３４２は、ステム３３０に形成された貫通孔（図示省略）内に挿入され、一方のリード３４０は、チップ３１０の裏面に形成された第１の電極に電気的に接続され、他方のリード３４２は、チップ３１０の表面に形成された第２の電極にボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。

チップ３１０を含むステム３３０上に矩形状の中空のキャップ３５０が固定され、キャップ３５０の中央の開口内にボールレンズ３６０が固定されている。ボールレンズ３６０の光軸は、チップ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。リード３４０、３４２間に順方向の電圧が印加されると、チップ３１０の各メサからレーザ光が出射される。チップ３１０とボールレンズ３６０との距離は、チップ３１０からのレーザ光の放射角度θ内にボールレンズ３６０が含まれるように調整する。なお、キャップ内に、ＶＣＳＥＬの発光状態をモニターするための受光素子を含ませるようにしてもよい。

図８は、図７に示すパッケージまたはモジュールを光送信装置に適用したときの構成を示す断面図である。光送信装置４００は、ステム３３０に固定された円筒状の筐体４１０と、筐体４１０の端面に一体に形成されたスリーブ４２０と、スリーブ４２０の開口４２２内に保持されるフェルール４３０と、フェルール４３０によって保持される光ファイバ４４０とを含んで構成される。

ステム３３０の円周方向に形成されたフランジ３３２には、筐体４１０の端部が固定される。フェルール４３０は、スリーブ４２０の開口４２２に正確に位置決めされ、光ファイバ４４０の光軸がボールレンズ３６０の光軸に整合される。フェルール４３０の貫通孔４３２内に光ファイバ４４０の芯線が保持されている。

チップ３１０の表面から出射されたレーザ光は、ボールレンズ３６０によって集光され、集光された光は、光ファイバ４４０の芯線に入射され、送信される。上記例ではボールレンズ３６０を用いているが、これ以外にも両凸レンズや平凸レンズ等の他のレンズを用いることができる。さらに、光送信装置４００は、リード３４０、３４２に電気信号を印加するための駆動回路を含むものであってもよい。さらに、光送信装置４００は、光ファイバ４４０を介して光信号を受信するための受信機能を含むものであってもよい。

図９は、図７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３００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。空間伝送システム５００では、パッケージ３００に用いられたボールレンズ３６０を用いる代わりに、集光レンズ５１０を用いている。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。空間伝送の光源の場合には、マルチスポット型のＶＣＳＥＬを用い、高出力を得るようにしてもよい。

図１０は、ＶＣＳＥＬを光源に利用した光伝送システムの一構成例を示す図である。光伝送システム６００は、ＶＣＳＥＬが形成されたチップ３１０を含む光源６１０と、光源６１０から放出されたレーザ光の集光などを行う光学系６２０と、光学系６２０から出力されたレーザ光を受光する受光部６３０と、光源６１０の駆動を制御する制御部６４０とを有する。制御部６４０は、ＶＣＳＥＬを駆動するための駆動パルス信号を光源６１０に供給する。光源６１０から放出された光は、光学系６２０を介し、光ファイバや空間伝送用の反射ミラーなどにより受光部６３０へ伝送される。受光部６３０は、受光した光をフォトディテクターなどによって検出する。受光部６３０は、制御信号６５０により制御部６４０の動作（例えば光伝送の開始タイミング）を制御することができる。

次に、光伝送システムに利用される光伝送装置の構成について説明する。図１１は、光伝送装置の外観構成を示す図であり、図１２はその内部構成を模式的に示す図である。光伝送装置７００は、ケース７１０、光信号送信／受信コネクタ接合部７２０、発光／受光素子７３０、電気信号ケーブル接合部７４０、電源入力部７５０、動作中を示すＬＥＤ７６０、異常発生を示すＬＥＤ７７０、ＤＶＩコネクタ７８０、送信回路基板／受信回路基板７９０を有している。

光伝送装置７００を用いた映像伝送システムを図１３および図１４に示す。これらの図において、映像伝送システム８００は、映像信号発生装置８１０で発生された映像信号を、液晶ディスプレイなどの画像表示装置８２０に伝送するため、図８に示す光伝送装置を利用している。すなわち、映像伝送システム８００は、映像信号発生装置８１０、画像表示装置８２０、ＤＶＩ用電気ケーブル８３０、送信モジュール８４０、受信モジュール８５０、映像信号伝送光信号用コネクタ８６０、光ファイバ８７０、映像信号伝送用電気ケーブルコネクタ８８０、電源アダプタ８９０、ＤＶＩ用電気ケーブル９００を含んでいる。

上記映像伝送システムでは、映像信号発生装置８１０と送信モジュール８４０、および受信モジュール８５０と画像表示装置８２０の間を電気ケーブル８３０、９００による電気信号の伝送としたが、これらの間の伝送を光信号により行うことも可能である。例えば、電気−光変換回路および光−電気変換回路をコネクタに含む信号送信用ケーブルを電気ケーブル８３０、９００の代わりに用いるようにしてもよい。

本発明に係るトンネル接合型面発光半導体レーザ素子は、半導体基板上に単一もしくは二次元アレイ上に配列され、光情報処理や等高速データ通信の分野で利用することができる。

本発明の第１の実施例に係る面発光半導体レーザの断面図である。 本発明の第２の実施例に係る面発光半導体レーザの断面図である。 図３Ａないし３Ｃは、第１の実施例に係る面発光半導体レーザ素子の製造工程を示す工程断面図である。 図４Ａないし図４Ｃは、第１の実施例に係る面発光半導体レーザ素子の製造工程を示す工程断面図である。 図５Ａないし５Ｃは、第１の実施例に係る面発光半導体レーザ素子の製造工程を示す工程断面図である。 図６Ａおよび６Ｂは、第１の実施例および第２の実施例に係る面発光半導体レーザ素子のハイドープ層の構成を表す断面図である。 ＶＣＳＥＬが形成された半導体チップを実装したパッケージの構成を示す概略断面図である。 図７に示すパッケージを用いた光送信装置の構成を示す断面図である。 図７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。 光伝送システムの構成を示すブロック図である。 光伝送装置の外観構成を示す図である。 光伝送装置の内部構成を示し、図１２Ａは上面を切り取ったときの内部構造を示し、図１２Ｂは側面を切り取ったときの内部構造を示している。 図８の光伝送装置を利用した映像伝送システムを示す図である。 図１３の映像伝送システムを裏側から示した図である。

符号の説明

１０、２０：半導体基板
１１、２１：下部反射鏡
１２、２２：第２のコンタクト層
１３、２５：ハイドープ層
１３ａ、２５ａ：酸化領域
１３ｂ：２５ｂ：開口部(酸化アパーチャ)
１４ａ、１４ｂ、２３ａ、２３ｂ：スペーサ層
１５、２４：活性層
１６、２６：第１のコンタクト層
１７、２７：上部反射鏡
１８、２８：第１の電極
１９、２９：第２の電極
４１：ＩｎＰ基板
５１：ＡｌＡｓ層（短周期超格子層の一部）
５２：ＩｎＡｓ層（短周期超格子層の一部）
５３：ＡｌＩｎＡｓ層（ハイドープ層の一部）
Ｔ：トンネル接合
Ｄ：基板融着部
Ｐ：ポスト

Claims (24)

1. 基板上に、第１の反射鏡、第２の反射鏡、第１および第２の反射鏡の間に直列に配置された活性領域およびトンネル接合領域を有するトンネル接合型面発光半導体レーザ素子において、
   トンネル接合領域は、少なくとも一部にアルミニウムを含む超格子層からなる第１導電型の第１の半導体層と、第１の半導体層と接合する第２導電型の第２の半導体層とを含み、アルミニウムを含む超格子層の一部が酸化されている、
   トンネル接合型面発光型半導体レーザ素子。
2. アルミニウムを含む超格子層は、少なくとも一組のアルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）層とインジウム砒素（ＩｎＡｓ）層を交互に積層した多層構造からなる、請求項１に記載のトンネル接合型面発光半導体レーザ素子。
3. 第１の半導体層はさらに、第１導電型の不純物が高濃度にドープされた高不純物半導体層を含む、請求項１に記載のトンネル接合型面発光型半導体レーザ素子。
4. 高不純物半導体層は、ＡｌＩｎＡｓ層を含む、請求項２または３に記載のトンネル接合型面発光半導体レーザ素子。
5. 活性領域は、量子井戸構造を含み、量子井戸構造は、少なくともＩｎ、Ｇａ、Ａｓ、Ｐからなる活性層を含む、請求項１に記載のトンネル接合型面発光型半導体レーザ素子。
6. 第１の反射鏡は、半導体多層膜または誘電体多層膜のいずれかを含み、第２の反射鏡は、半導体多層膜または誘電体多層膜のいずれかを含む、請求項１に記載のトンネル接合型面発光半導体レーザ素子。
7. 第１または第２の反射鏡の少なくとも一方は、ＧａＡｓ系の半導体多層膜から構成される、請求項６に記載のトンネル接合型面発光型半導体レーザ素子。
8. トンネル接合型面発光型半導体レー素子はさらに、基板上にポストを含み、ポスト内にアルミニウムを含む超格子層が形成され、アルミニウムを含む超格子層は、露出されたポスト側面から選択的に酸化された酸化領域を有する、請求項１に記載のトンネル接合型面発光型半導体レーザ素子。
9. トンネル接合型面発光型半導体レー素子はさらに、ポスト頂部に第１の電極を含み、ポスト底部に第２の電極を含み、第１および第２の電極に電圧が印加されたとき、トンネル接合領域によりトンネル電流が流れる、請求項１に記載のトンネル接合型面発光型半導体レーザ素子。
10. 請求項１ないし９いずれか１つに記載のトンネル接合型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モジュール。
11. 請求項１０に記載されたモジュールと、モジュールから発せられたレーザ光を送信する送信手段とを備えた、光送信装置。
12. 請求項１０に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を空間伝送する伝送手段とを備えた、光空間伝送装置。
13. 請求項１０に記載されたモジュールと、モジュールから発せられたレーザ光を送信する送信手段とを備えた、光送信システム。
14. 請求項１０に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を空間伝送する伝送手段とを備えた、光空間伝送システム。
15. 基板上に、第１の反射鏡、第２の反射鏡、第１および第２の反射鏡の間に直列に配置された活性領域およびトンネル接合領域を有するトンネル接合型面発光半導体レーザ素子の製造方法であって、
    半導体基板上に、量子井戸構造を含む活性領域をエピタキシャル成長させ、その後に、超格子層を含むトンネル接合領域をエピタキシャル成長させるステップを含む、製造方法。
16. 製造方法はさらに、活性領域およびトンネル接合領域がエピタキシャル成長された第１の半導体基板と、第１の反射鏡がエピタキシャル成長された第２の半導体基板とを融着するステップを含む、請求項１５に記載の製造方法。
17. 第１の半導体基板は、インジウム燐（ＩｎＰ）からなり、第２の半導体基板は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）なる、請求項１６に記載の製造方法。
18. トンネル接合領域は、少なくとも一部にアルミニウムを含む超格子層からなる第１導電型の第１の半導体層と、第１の半導体層と接合する第２導電型の第２の半導体層とを含む、請求項１５に記載の製造方法。
19. 製造方法はさらに、アルミニウムを含む超格子層の一部を酸化するステップを含む、請求項１５に記載の製造方法。
20. 少なくとも活性層およびトンネル接合部を含む半導体層が積層された第１の基板を用意し、かつ少なくとも第１の多層反射膜が積層された第２の基板を用意するステップと、
    第１の多層反射膜と半導体層が接合されるように第１の基板と第２の基板を融着させるステップと、
    第１の基板を除去するステップと、
    半導体層上に第２の多層反射膜を形成するステップと、
    を含む、トンネル接合型面発光型半導体レーザ素子の製造方法。
21. 製造方法はさらに、第１の基板を除去した後に、少なくともトンネル接合部の側面が露出するように半導体層をエッチングし第２の基板上にポストを形成するステップと、ポスト側面からトンネル接合部のＡｌを含む超格子層の一部を酸化するステップと、トンネル接合部に電荷を注入するための電極を形成するステップとを含む、請求項２０に記載の製造方法。
22. 電極は、ポスト底部に形成される第１の電極と、ポスト頂部に形成される第２の電極を含む、請求項２１に記載の製造方法。
23. 第１の基板は、インジウム燐（ＩｎＰ）からなる半導体基板であり、第２の基板はガリウム砒素（ＧａＡｓ）からなる半導体基板である、請求項２０に記載の製造方法。
24. 第１および第２の多層反射膜は、半導体多層膜あるいは誘電体多層膜のいずれか一方からなる、請求項２０に記載の製造方法。

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