JP2018073853A - 反射鏡、垂直共振器型発光装置及びその製造方法 - Google Patents

反射鏡、垂直共振器型発光装置及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高品質な半導体膜からなる反射鏡、当該反射鏡を有する高性能な垂直共振器型発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】六方晶系の結晶構造を有する半導体基板１１と、半導体基板のｃ面上において、少なくとも［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向のいずれかに沿って線状に延びるラインマスク１２と、半導体基板のｃ面におけるラインマスクから露出した露出領域上に形成され、高屈折率半導体膜と高屈折率半導体膜よりも小さな屈折率を有する低屈折率半導体膜とが交互に積層されてなる第１の反射鏡１３と、第１の反射鏡上に形成された発光構造層１４と、発光構造層上において第１の反射鏡に対向して配置された第２の反射鏡１６と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体多層膜からなる反射鏡、垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL：vertical cavity surface emitting laser）などの垂直共振器型発光装置及びその製造方法に関する。
垂直共振器型面発光レーザは、反射鏡を用いて基板面に対して垂直に光を共振させ、当該基板面に垂直な方向に光を出射させる構造を有する半導体レーザである。例えば、特許文献１には、窒化物半導体基板及び窒化物半導体基板上に形成された窒化物半導体層を有する面発光型レーザダイオードチップが開示されている。
特開2007-254258号公報
例えば、垂直共振器型発光装置は、発光層を挟んで互いに対向する反射鏡を有する。この互いに対向する反射鏡は、発光層からの放出光を共振させる共振器を構成する。また、当該反射鏡は、例えば、互いに屈折率が異なる２つの薄膜を交互に複数回積層して多層膜を形成することで作製することができる。
例えば、反射鏡での光の反射率は、多層膜を構成する薄膜の屈折率及び積層数によって定まる。少ない積層数で所望の反射率を得るためには、互いに大きな屈折率差を有する薄膜を用いること、また、各薄膜の膜品質を高めることが好ましい。
例えば、複数の半導体膜を用いて多層膜を形成する場合、各半導体膜の組成を調節することで屈折率差を得ることができるが、組成が異なる半導体膜を成長すると半導体膜間に歪が生ずる。従って、多層膜すなわち反射鏡にクラックが発生し、設計上の反射率を得られない場合がある。また、半導体膜の積層数を増やすことは製造時間の増加などの生産性の悪化につながる。
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、高品質な半導体膜からなる反射鏡、当該反射鏡を有する高性能な垂直共振器型発光装置及びその製造方法を提供することを目的としている。
本発明による垂直共振器型発光装置は、六方晶系の結晶構造を有する半導体基板と、半導体基板のｃ面上において、少なくとも［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向のいずれかに沿って線状に延びるラインマスクと、半導体基板のｃ面におけるラインマスクから露出した露出領域上に形成され、高屈折率半導体膜と高屈折率半導体膜よりも小さな屈折率を有する低屈折率半導体膜とが交互に積層されてなる第１の反射鏡と、第１の反射鏡上に形成された発光構造層と、発光構造層上において第１の反射鏡に対向して配置された第２の反射鏡と、を有することを特徴としている。
また、本発明による反射鏡は、六方晶系の結晶構造を有する半導体基板と、半導体基板のｃ面上において、少なくとも［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向のいずれかに沿って線状に延びるラインマスクと、半導体基板のｃ面におけるラインマスクから露出した露出領域上に成長され、高屈折率半導体膜と高屈折率半導体膜よりも小さな屈折率を有する低屈折率半導体膜とが交互に積層された半導体多層膜と、を有することを特徴としている。
また、本発明による垂直共振器型発光装置の製造方法は、六方晶系の結晶構造を有する半導体基板のｃ面上に、少なくとも［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向のいずれかに沿って線状に延びるラインマスクを形成するステップと、半導体基板のｃ面におけるラインマスクから露出した露出領域上に、高屈折率半導体膜と高屈折率半導体膜よりも小さな屈折率を有する低屈折率半導体膜とを交互に成長して第１の反射鏡を形成するステップと、第１の反射鏡上に発光構造層を成長するステップと、発光構造層上の第１の反射鏡に対向する位置に第２の反射鏡を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
（ａ）は、実施例１に係る反射鏡を含む垂直共振器型発光装置の断面図であり、（ｂ）は、実施例１に係る垂直共振器型発光装置の上面図である。 実施例１に係る垂直共振器型発光装置の断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施例１に係る垂直共振器型発光装置の製造過程を示す図である。 （ａ）は、実施例１に係る垂直共振器型発光装置の製造過程を示す図であり、（ｂ）は、比較例に係る発光装置の反射鏡の表面に形成されたクラックのスケッチである。 （ａ）〜（ｃ）は、実施例１に係る垂直共振器型発光装置の製造過程を示す図である。 （ａ）は、実施例２に係る反射鏡を含む垂直共振器型発光装置の上面図であり、（ｂ）は、実施例２に係る垂直共振器型発光装置の製造過程を示す図である。
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
図１（ａ）は、実施例１に係る垂直共振器型発光装置（以下、単に発光装置と称する）１０の断面図である。図１（ｂ）は、発光装置１０の上面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。本実施例においては、発光装置１０は、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。
発光装置１０は、六方晶系の結晶構造を有する半導体基板１１を有する。半導体基板１１は、例えばＧａＮ基板である。また、発光装置１０は、半導体基板１１のｃ面（（０００１）面）において半導体基板１１の少なくともａ軸方向に沿って線状に形成され、半導体基板１１のｃ面を部分的に覆うラインマスク１２を有する。半導体基板１１のａ軸方向とは、例えば［１１−２０］方向及びこれに等価な方向をいう。ラインマスク１２は、例えばＳｉＯ2やＳｉＮなどの絶縁材料からなる。
図１（ｂ）に示すように、本実施例においては、ラインマスク１２は、半導体基板１１のｃ面上において［１１−２０］方向に沿って互いに平行に延びる一対のライン部１２Ａと、［１−１００］方向に沿って互いに平行に延びる一対のライン部１２Ｂとからなる。なお、ラインマスク１２においては、ライン部１２Ａはａ軸方向に沿って延びる部分であり、ライン部１２Ｂはａ軸方向に垂直な方向（ｍ軸方向）に沿って延びる部分である。また、本実施例においては、ラインマスク１２は、全体として半導体基板１１のｃ面の外周を取り囲むように枠状に形成されている。
また、発光装置１０は、半導体基板１１の表面におけるラインマスク１２から露出した露出領域１１Ａ上に、第１の反射鏡１３、発光構造層１４及び第２の反射鏡１６が形成された構造を有する。第２の反射鏡１６は、発光構造層１４上において第１の反射鏡１３に対向して配置されている。第１及び第２の反射鏡１３及び１６は、発光構造層１４と共に、半導体基板１１に垂直な方向を共振器長方向とする垂直共振器を構成する。
なお、本実施例においては、半導体基板１１の露出領域１１Ａは閉じた領域である。すなわち、ラインマスク１２は、半導体基板１１のｃ面上において露出領域１１Ａを取り囲むように環状に形成されている。
本実施例においては、第１の反射鏡１３は、互いに屈折率が異なる半導体膜が交互に複数回積層された半導体多層膜からなる。第２の反射鏡１６は、互いに屈折率が異なる誘電体膜が交互に複数回積層された誘電体多層膜からなる。すなわち、第１の反射鏡１３は半導体材料からなる分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）を構成する。また、第２の反射鏡１６は誘電体材料からなる分布ブラッグ反射器を構成する。
発光構造層１４は、ｎ型半導体層（第１の半導体層）１４Ａ、活性層１４Ｂ及びｐ型半導体層（第２の半導体層、第１の半導体層とは反対の導電型を有する半導体層）１４Ｃからなる。発光構造層１４は、第１の反射鏡１３上に、ｎ型半導体層１４Ａ、活性層及びｐ型半導体層１４Ｃがこの順で順次積層された構造を有する。例えば、ｎ型半導体層１４Ａ、活性層１４Ｂ及びｐ型半導体層１４Ｃは、Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａ1-x1-y1Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）の組成を有する。また、本実施例においては、活性層１４Ｂは多重量子井戸構造を有する。
本実施例においては、発光構造層１４は、複数（本実施例においては４つ）の発光セグメントを有する。なお、４つの発光セグメントは互いに同様の構成を有し、図１（ａ）にはそのうちの２つの発光セグメントＳ１及びＳ２を示している。
本実施例においては、発光構造層１４にはｐ型半導体層１４Ｃからｐ型半導体層１４Ｃ及び活性層１４Ｂを貫通してｎ型半導体層１４Ａに至る凹部が設けられ、この凹部によって発光構造層１４が発光セグメントＳ１及びＳ２に分離（区画）されている。従って、ｎ型半導体層１４Ａは発光セグメントＳ１及びＳ２に共通であり、活性層１４Ｂ及びｐ型半導体層１４Ｃは発光セグメントＳ１及びＳ２毎に分離されている。
なお、本実施例においては発光セグメントＳ１及びＳ２の各々が第１及び第２の反射鏡１３及び１６に挟まれて共振器を構成する。従って、本実施例においては、発光装置１０は４つの垂直共振器を有するＶＣＳＥＬアレイである。また、発光装置１０は、発光セグメントＳ１及びＳ２の各々から放出されて共振器内で共振状態に至った光を第２の反射鏡１６側から外部に取り出す。
また、発光装置１０は、発光構造層１４（発光セグメントＳ１及びＳ２の各々）のｎ型半導体層１４Ａに接続されたｎ電極（第１の電極）１７と、ｐ型半導体層１４Ｃに接続されたｐ電極（第２の電極）１８とを有する。ｎ電極１７はｎ型半導体層１４Ａ上に形成されている。一方、ｐ型半導体層１４Ｃ上には電流狭窄部として開口部１５Ａを有する電流狭窄層１５が設けられ、ｐ電極１８は電流狭窄層１５上に形成され、開口部１５Ａからｐ型半導体層１４Ｃに接続（接触）されている。
電流狭窄層１５は、例えばＳｉＯ2やＳｉＮなどの絶縁材料からなる絶縁層である。ｐ電極１８は、例えばＩＴＯやＩＺＯなど、発光構造層１４からの放出光に対して透光性を有する金属酸化膜である。
また、ｐ電極１８上には電流狭窄層１５の開口部１５Ａ上の領域を除いて接続電極１９が形成されている。第２の反射鏡１６は、ｐ電極１８における電流狭窄層１５の開口部１５Ａ上の領域上に形成されている。
また、本実施例においては、発光装置１０は、ｎ電極１７に接続されたｎ側パッド（第１のパッド）Ｐ１と、接続電極１９に接続されたｐ側パッド（第２のパッド）Ｐ２とを有する。本実施例においては、第２の反射鏡１６は、ｎ電極１７、発光構造層１４、ｐ電極１８及び接続電極１９上の領域のほぼ全体を覆うように形成され、ｎ電極１７の一部の領域上及び接続電極１９の一部の領域上に貫通孔を有する。ｎ側パッドＰ１及びｐ側パッドＰ２は、第２の反射鏡１６上に形成され、それぞれ当該貫通孔を介してｎ電極１７及び接続電極１９に接続されている。
図２は、発光装置１０の拡大断面図である。図２は、図１（ａ）の破線で囲まれた部分を拡大して示す断面図である。図２を用いて、第１及び第２の反射鏡１３及び１６の構成について説明する。
第１の反射鏡１３は、高屈折率半導体膜（第１の半導体膜）Ｈ１と、高屈折率半導体膜Ｈ１よりも小さな屈折率を有する低屈折率半導体膜（第２の半導体膜）Ｌ１とが交互に積層された半導体多層膜からなる。高屈折率半導体膜Ｈ１及び低屈折率半導体膜Ｌ１は、半導体基板１１の表面におけるラインマスク１２から露出した露出領域１１Ａ上に成長された半導体膜である。
高屈折率半導体膜Ｈ１及び低屈折率半導体膜Ｌ１は、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａ1-x2-y2Ｎ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｘ２＋ｙ２≦１）の組成を有する。本実施例においては、高屈折率半導体膜Ｈ１はＧａＮの組成を有する（ｘ２＝ｙ２＝０）。低屈折率半導体膜Ｌ１はＡｌＩｎＮの組成を有する（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、ｘ２＋ｙ２＝１）。また、本実施例においては、低屈折率半導体膜Ｌ１におけるＩｎ組成は１８％よりも小さい（ｙ２＜０．１８）。
第２の反射鏡１６は、高屈折率誘電体膜（第１の誘電体膜）Ｈ２と、高屈折率誘電体膜Ｈ２よりも小さな屈折率を有する低屈折誘電体膜（第２の誘電体膜）Ｌ２とが交互に積層された構造を有する。例えば、高屈折率誘電体膜Ｈ２はＺｒＯ2からなり、低屈折率誘電体膜Ｌ２はＳｉＯ2からなる。
［発光装置１０の製造方法］
図３〜図５を用いて、発光装置１０の製造方法について説明する。図３〜図５は、発光装置１０の製造過程を示す図である。図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４（ａ）は、半導体基板１１となる半導体ウェハ一部の領域であって発光装置１０の領域及びその周辺領域を示す上面図又は断面図である。また、図５（ａ）〜（ｃ）は、当該半導体ウェハの発光領域１０の領域を示す断面図である。
［ラインマスク１２の形成］
図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれラインマスク１２が形成された半導体基板１１を示す上面図及び断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図３（ａ）においては、図の明確さのため、ラインマスク１２の領域にハッチングを施している。まず、六方晶系の結晶構造を有する半導体基板１１のｃ面上に、半導体基板１１の少なくともａ軸方向に沿って線状に延びるラインマスク１２を形成する。ラインマスク１２としては、例えばＳｉＯ2などの絶縁膜を用いることができる。
本実施例においては、半導体基板１１としてのＧａＮ基板の（０００１）面上に、ラインマスク１２として、［１１−２０］方向（ａ軸方向）に沿って延びかつ互いに等間隔に配置された複数のライン部１２Ａと、［１−１００］方向に沿って延びかつ互いに等間隔に配置された複数のライン部１２Ｂとを形成した。
図３（ａ）に示すように、［１１−２０］方向及び［１−１００］方向は互いに直交する方向である。従って、本実施例においては、半導体基板１１のｃ面上には、ラインマスク１２として四角格子状にパターニングされたマスクが形成される。
また、図３（ｂ）に示すように、ラインマスク１２を形成することで、半導体基板１１の表面上には、ラインマスク１２から露出した露出領域１１Ａと、ラインマスク１２に被覆された被覆領域１１Ｂとが形成される。この露出領域１１Ａは半導体基板１１における結晶成長領域として機能し、被覆領域１１Ｂは非結晶成長領域として機能する。
また、本実施例においては、半導体基板１１上には複数の矩形の形状の露出領域１１Ａが設けられる。例えば、露出領域１１Ａの長さＤ１及びＤ２、すなわち隣接するライン部１２Ａ間の間隔及びライン部１２Ｂ間の間隔は、１〜３ｍｍの範囲内で設定する。また、ラインマスク１２のライン幅Ｗ、すなわちライン部１２Ａ及び１２Ｂの各々の幅は、例えば１〜３０μｍの範囲内で設定する。
［第１の反射鏡１３及び発光構造層１４の形成］
図４（ａ）は、第１の反射鏡１３及び発光構造層１４が形成された半導体基板１１を示す断面図である。次に、半導体基板１１のラインマスク１２から露出した露出領域１１Ａ上に、互いに屈折率が異なる複数の半導体膜を交互に成長させて第１の反射鏡１３を形成する。本実施例においては、露出領域１１Ａ上に高屈折率半導体膜Ｈ１及び低屈折率半導体膜Ｌ１（図２参照）を交互に複数回成長させて半導体多層膜を形成することで、第１の反射鏡１３を形成する。
本実施例においては、第１の反射鏡１３の半導体膜Ｈ１及びＬ１は、半導体基板１１のラインマスク１２からの露出領域１１Ａのみから成長される。すなわち、ラインマスク１２に被覆された被覆領域１１Ｂからは半導体膜Ｈ１及びＬ１が成長されない。従って、図４（ａ）に示すように、第１の多層膜１３は、ラインマスク１２の被覆領域１１Ｂで分離される。
ここで、第１の反射鏡１３について説明する。本実施例においては、高屈折率半導体膜Ｈ１としてＧａＮを用い、低屈折率半導体膜Ｌ１としてＡｌＩｎＮを用いる。本願の発明者らは、このＧａＮ及びＡｌＩｎＮをＧａＮ基板のｃ面上に成長させて半導体多層膜を形成する場合、ａ軸方向に沿ってクラックが生じやすいことに着目した。
具体的には、ＧａＮとＡｌＩｎＮとは、ａ軸方向における格子定数の差が他の方向における格子定数の差よりも大きい。従って、ＧａＮ膜及びＡｌＩｎＮ膜を成長する際にはａ軸方向に他の方向よりも大きな内部歪が生じ、これがａ軸方向に沿って多くクラックが生じ得る要因となる。
図４（ｂ）は、ラインマスク１２を形成することなく第１の反射鏡１３と同様の半導体多層膜反射鏡を形成した発光装置（比較例）の当該反射鏡の表面に発生したクラックのスケッチである。図４（ｂ）に示すように、ほとんどのクラックがａ軸方向すなわち［１１−２０］方向、［−１２−１０］方向及び［２−１−１０］方向に沿って発生していることがわかる。
これに対し、本実施例においては、ａ軸方向の１つである［１１−２０］方向に沿ったラインマスク１２を形成し、半導体基板１１におけるラインマスク１２の被覆領域１１Ｂからは半導体膜が成長しないようにする。これによって、ＧａＮ膜及びＡｌＩｎＮ膜内においてａ軸方向に生じた内部歪の伝搬をラインマスク１２の被覆領域１１Ｂで途切れさせることができる。従って、第１の反射鏡１３は、クラックの少ない高品質な半導体膜からなる多層膜反射鏡となる。
なお、本実施例においては、低屈折率半導体膜Ｌ１として用いるＡｌＩｎＮ膜においては、Ｉｎ組成が１８％未満であることが好ましい。具体的には、ＧａＮとＡｌＩｎＮとは、Ｉｎ組成が１８％の場合に両者の格子定数が同程度となる。従って、格子整合を優先すると、高屈折率半導体膜Ｈ１としてＧａＮ膜を、低屈折率半導体膜Ｌ１としてＡｌ0.82Ｉｎ0.18Ｎ膜を用いて多層膜反射鏡を形成すると、格子不整合による歪の発生は抑制される。一方、両者の屈折率差を大きくする、すなわち少ない積層数で所望の反射率を得ることを考慮すると、Ｉｎ組成は小さくする方が好ましい。
本実施例においては、ラインマスク１２を形成することで、格子不整合の関係であるＩｎ組成が１８％未満のＡｌＩｎＮとＧａＮとを用いて反射鏡を形成した場合でも、クラックの発生を抑制することができる。従って、高い膜品質の半導体膜からなり少ない層数で高い反射率な反射鏡（ＤＢＲ）１３を形成することができる。
次に、図４（ａ）に示すように、第１の反射鏡１３上にｎ型半導体層１４Ａ、活性層１４Ｂ及びｐ型半導体層１４Ｃを成長させて発光構造層１４を形成する。本実施例においては、ｎ型半導体層１４Ａとしてｎ−ＧａＮ層を成長した。また、活性層１４Ｂとして、ＧａＮ層及びＩｎＧａＮ層からなる多重量子井戸構造の活性層を成長した。また、ｐ型半導体層１４Ｃとしてｐ−ＧａＮ層を成長した。
ここで、第１の反射鏡１３及び発光構造層１４の成長領域について説明する。図４（ａ）に示すように、第１の反射鏡１３及び発光構造層１４は、ラインマスク１２から露出した半導体基板１１の表面の露出領域１１Ａを底面とした錐状領域Ｒ内に形成される。
錐状領域Ｒは、ラインマスク１２を通る（１１−２２）面及び（１１−２２）面に等価な面によって囲まれた領域である。具体的には、例えば図４（ａ）に示すように、錐状領域Ｒは、一対のライン部１２Ａの各々の側辺をそれぞれ含む（１１−２２）面及び（１１−２２）面に等価な面によって囲まれた領域（空間）である。
なお、本実施例においては、錐状領域Ｒを構成するライン部１２Ａの側辺とは、隣接するライン部１２Ａにおける内側の側辺であって、例えば一方のライン部１２Ａの［１１−２０］方向に延びる側辺のうちの他方のライン部１２Ａ側の側辺である。
また、本実施例において、露出領域１１Ａは、半導体基板１１の表面における隣接する２つのライン部１２Ａ及び２つのライン部１２Ｂに囲まれた矩形の領域である。また、錐状領域Ｒは、この露出領域１１Ａを底面とする四角錐状の領域である。なお、例えば、錐状領域Ｒの底面の幅及び長さ（露出領域１１Ａの長さＤ１及びＤ２）は１〜３ｍｍの範囲内であり、錐状領域Ｒの高さＨは０．８〜２．４ｍｍの範囲内である。
ラインマスク１２によって半導体基板１１上に設けられた錐状領域Ｒは、半導体の成長を行う際の低クラック領域となる。従って、この錐状領域Ｒ内に成長（形成）された第１の反射鏡１３及び発光構造層１４は、クラックが少ない高品質な半導体膜（半導体層）からなる。なお、本実施例においては、第１の反射鏡１３及び発光構造層１４は、この錐状領域Ｒ内において錐台形状をなして形成される。
［発光構造層１４の区画及び電流狭窄層１５の形成］
図５（ａ）は、発光セグメントＳ１及びＳ２毎に発光構造層１４が区画された半導体基板１１を示す図である。なお、図５（ａ）〜（ｃ）は、発光装置１０となる領域のみを示している。本実施例においては、発光構造層１４を成長した後、発光構造層１４に凹部ＲＣを形成し、発光構造層１４を、発光セグメントＳ１及びＳ２を含む複数の発光セグメントに区画する。
本実施例においては、ｐ型半導体層１４Ｃの表面からｐ型半導体層１４Ｃ及び活性層１４Ｂを貫通してｎ型半導体層１４Ａに至る凹部ＲＣを形成し、ｐ型半導体層１４Ｃ及び活性層１４Ｂを発光セグメントＳ１及びＳ２毎に分離した。また、本実施例においては、円錐台状の発光セグメントＳ１及びＳ２を形成した。
次に、図５（ｂ）に示すように、区画された複数の発光セグメントＳ１及びＳ２の各々に、電流狭窄部１５Ａとして開口部を有する電流狭窄層１５を形成する。本実施例においては、電流狭窄層１５としてＳｉＯ2からなる絶縁層を、発光セグメントＳ１及びＳ２毎に発光セグメントＳ１及びＳ２としての活性層１４Ｂ及びｐ型半導体層１４Ｃの側面及びｎ型半導体層１４Ａの凹部ＲＣの底面の一部に形成した。また、ｐ型半導体層１４Ｃの上面に電流狭窄部１５Ａとして円形の開口部を形成した。
［第２の反射鏡１６、電極及びパッドの形成、個片化］
図５（ｃ）は、第２の反射鏡１６及び電極などが形成され、発光装置１０毎に個片化された半導体基板１１を示す図である。次に、本実施例においては、電流狭窄層１５上にｐ電極１８を、ｎ型半導体層１４Ａ上にｎ電極１７を形成する。本実施例においては、電流狭窄部１５Ａとしての開口部を埋め込むように電流狭窄層１５上にｐ電極１８形成した。また、電流狭窄層１５から露出したｎ型半導体層１４Ａの表面上にｎ電極１７を形成した。
次に、電流狭窄部１５Ａ上の領域を除くｐ電極１８上の領域に接続電極１９を形成する。本実施例においては、上面視において電流狭窄部１５Ａを囲むようにｐ電極１８上に接続電極を形成した。
続いて、発光構造層１４の第１の反射鏡１３に対向する位置に第２の反射鏡１６を形成する。本実施例においては、ｐ電極１８の表面上に第２の反射鏡１６を形成した。また、本実施例においては、発光構造層１４、ｎ電極１７、ｐ電極１８及び接続電極１９のほぼ全体を覆うように高屈折率誘電体膜Ｈ２及び低屈折率誘電体膜Ｌ２を交互に積層し、第２の反射鏡１６を形成した。
次に、ｎ電極１７に接続されたｎ側パッドＰ１及び接続電極１９に接続されたｐ側パッドＰ２を形成する。本実施例においては、接続電極１９上の第２の反射鏡１６の領域に接続電極１９に至る貫通孔を形成し、当該貫通孔から接続電極１９に接続されたｐ側パッドＰ２を形成した。また、ｎ電極１７上の第２の反射鏡１６の一部を除去してｎ電極１７を露出させ、露出したｎ電極１７を覆うようにｎ側パッドＰ１を形成した。
なお、本実施例においては、ｎ側パッドＰ１及びｐ側パッドＰ２の各々は、それぞれ発光セグメントＳ１及びＳ２に共通とした。
その後、半導体基板１１をラインマスク１２上で切断し、半導体基板１１を発光装置１０毎に個片化した。そして、実装基板上に半導体基板１１を固定し、ｎ側パッドＰ１及びｐ側パッドＰ２にワイヤボンディングを行い、封止を行って発光装置１０を得る。
上記したように、本実施例においては、半導体基板１１のｃ面上においてａ軸方向に沿って延びるラインマスク１２を形成し、半導体基板１１のラインマスク１２から露出した露出領域１１上に第１の反射鏡１３及び発光構造層１４を成長させる。従って、他に複雑な条件設定を行うことなく第１の反射鏡１３の成長時におけるクラックの発生を抑え、高品質な半導体膜からなる高反射率の半導体多層膜を形成することができる。
また、発光装置１０のように複数の発光セグメントを有する場合、第１の反射鏡１３が高品質で形成されることで、各セグメント毎の発光強度のばらつきなどが抑えられ、生産性が向上する。
図６（ａ）は、実施例２に係る発光装置３０の上面図である。発光装置３０は、ラインマスク３１の構成を除いては発光装置１０と同様の構成を有する。本実施例においては、ラインマスク３１は、半導体基板１１のｃ面上において、ａ軸方向の全て、すなわち［１１−２０］方向、［−１２−１０］方向及び［２−１−１０］方向に線状に延び、全体として六角形の辺を形成するように配置されている。
具体的には、ラインマスク３１は、［１１−２０］方向に沿って延びる一対のライン部３１Ａと、［−１２−１０］方向に沿って延びる一対のライン部３１Ｂと、［２−１−１０］方向に沿って延びる一対のライン部３１Ｃとからなり、半導体基板１１のｃ面上に六角形状の閉じた露出領域１１Ａを形成するように配置されている。
図６（ｂ）を用いて、発光装置３０の製造方法について説明する。図６（ｂ）は、ラインマスク３１が形成された半導体基板１１の上面図である。図の明確さのため、ラインマスク３１の領域にハッチングを施している。発光装置３０は、例えば、半導体基板１１のｃ面上において、［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向の各々に沿って線状に延びるラインマスク３１を形成した後、その露出領域１１Ａに第１の反射鏡１３及び発光構造層１４などを成長させることで作製することができる。なお、図６（ｂ）に発光装置３０の領域として個片化される領域を破線で示している。
本実施例においては、発光装置３０は、半導体基板１１のａ軸方向の各々に沿って延びるラインマスク３１を有する。すなわち、クラックの発生しやすい方向の全てにおいてクラックの発生を抑制するラインマスク３１が設けられている。従って、第１の反射鏡１３の成長時にクラックの発生が抑制され、高い膜品質な半導体膜からなる半導体多層膜が形成される。そして、第１の反射鏡１３は高反射率な反射鏡となる。従って、少ない積層数で所望の反射率の半導体多層膜反射鏡を有する発光装置３０を提供することができる。
なお、上記においては、発光装置１０及び３０が第２の反射鏡１６側から光を取り出す場合について説明したが、光の取り出し方向は第１の反射鏡１３側であってもよい。すなわち、発光装置１０又は３０は、第１の反射鏡１３側から半導体基板１１を介して光を取り出す構成を有していてもよい。この場合、第２の反射鏡１６側（ｐ側パッドＰ２側）からフリップチップ実装によって実装基板に発光装置１０又は３０を実装すればよい。
また、上記した実施例においては、ラインマスク１２及び３１が半導体基板１１上に閉じた露出領域１１Ａを形成するように配置される場合について説明したが、ラインマスク１２及び３１の構成はこれに限定されない。例えば、ラインマスク１２は断続的に形成されていてもよい。例えば、ラインマスク１２は、六方晶系の結晶構造を有する半導体基板１１のｃ面上において、少なくとも［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向のいずれかに沿って線状に延びていればよい。
また、上記した実施例においては、本発明が発光装置１０又は３０及びその製造方法として実現される場合について説明した。しかし、本発明は、発光構造層１４、第２の反射鏡１６及び電極などを含まず、半導体基板１１と、ラインマスク１２又は３１と、第１の反射鏡１３とを含む反射鏡（分布ブラッグ反射器）としても実現されることができる。
すなわち、本発明による反射鏡の構成例としては、半導体基板１１と、ラインマスク１２又は３１と、高屈折率半導体膜Ｈ１及び低屈折率半導体膜Ｌ１が交互に積層された半導体多層膜と、が挙げられる。例えばラインマスク１２から露出した半導体基板１１のｃ面上の領域に形成された高屈折率半導体膜Ｈ１及び低屈折率半導体膜Ｌ１は、クラックの少ない高品質な半導体膜であり、面発光レーザの反射鏡のみならず、種々の用途に用いられる高反射率な反射鏡となる。
１０、３０ 垂直共振器型発光装置
１２、３１ ラインマスク
１３ 半導体多層膜反射鏡（第１の反射鏡）
１４ 発光構造層
１６ 誘電体多層膜反射鏡（第２の反射鏡）
１２Ａ、１２Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ ライン部

Claims (11)

  1. 六方晶系の結晶構造を有する半導体基板と、
    前記半導体基板のｃ面上において、少なくとも［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向のいずれかに沿って線状に延びるラインマスクと、
    前記半導体基板の前記ｃ面における前記ラインマスクから露出した露出領域上に形成され、高屈折率半導体膜と前記高屈折率半導体膜よりも小さな屈折率を有する低屈折率半導体膜とが交互に積層されてなる第１の反射鏡と、
    前記第１の反射鏡上に形成された発光構造層と、
    前記発光構造層上において前記第１の反射鏡に対向して配置された第２の反射鏡と、を有することを特徴とする垂直共振器型発光装置。
  2. 前記ラインマスクは、前記［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向のいずれかに沿って互いに平行に延びる一対のライン部を有し、
    前記第１の反射鏡は、前記一対のライン部間における前記半導体基板の前記露出領域上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の垂直共振器型発光装置。
  3. 前記第１の反射鏡及び前記発光構造層は、前記一対のライン部の各々の側辺を含む（１１−２２）面及び（１１−２２）面に等価な面によって囲まれた領域内に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の垂直共振器型発光装置。
  4. 前記ラインマスクは、前記半導体基板の前記ｃ面上において前記露出領域を取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の垂直共振器型発光装置。
  5. 前記ラインマスクは、前記半導体基板の前記ｃ面上において、［１１−２０］方向、［−１２−１０］方向及び［２−１−１０］方向に線状に延びていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の垂直共振器型発光装置。
  6. 前記半導体基板はＧａＮ基板であり、
    前記高屈折率半導体膜はＧａＮ膜であり、前記低屈折率半導体膜はＡｌＩｎＮ膜であり、
    前記ＡｌＩｎＮ膜のＩｎ組成は１８％未満であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の垂直共振器型発光装置。
  7. 六方晶系の結晶構造を有する半導体基板と、
    前記半導体基板のｃ面上において、少なくとも［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向のいずれかに沿って線状に延びるラインマスクと、
    前記半導体基板の前記ｃ面における前記ラインマスクから露出した露出領域上に成長され、高屈折率半導体膜と前記高屈折率半導体膜よりも小さな屈折率を有する低屈折率半導体膜とが交互に積層された半導体多層膜と、を有することを特徴とする反射鏡。
  8. 六方晶系の結晶構造を有する半導体基板のｃ面上に、少なくとも［１１−２０］方向及び［１１−２０］方向に等価な方向のいずれかに沿って線状に延びるラインマスクを形成するステップと、
    前記半導体基板の前記ｃ面における前記ラインマスクから露出した露出領域上に、高屈折率半導体膜と前記高屈折率半導体膜よりも小さな屈折率を有する低屈折率半導体膜とを交互に成長して第１の反射鏡を形成するステップと、
    前記第１の反射鏡上に発光構造層を形成するステップと、
    前記発光構造層上の前記第１の反射鏡に対向する位置に第２の反射鏡を形成する工程と、を含むことを特徴とする垂直共振器型発光装置の製造方法。
  9. 前記ラインマスクを形成するステップにおいて、前記半導体基板のｃ面上に、［１１−２０］方向に線状に延びかつ互いに等間隔に配置された前記ラインマスクを形成することを特徴とする請求項８に記載の垂直共振器型発光装置の製造方法。
  10. 前記第１の反射鏡を形成する工程において、前記第１の反射鏡を、前記ラインマスクを通る（１１−２２）面及び（１１−２２）面に等価な面によって囲まれた領域内に成長することを特徴とする請求項９に記載の垂直共振器型発光装置の製造方法。
  11. 前記発光構造層を形成する工程において、前記発光構造層を複数の発光セグメントに区画する凹部を形成することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の垂直共振器型発光装置の製造方法。
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