JP3162333B2 - 表面発光レーザ及びその製造方法 - Google Patents

表面発光レーザ及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に半導体レーザ
に関する。より詳細には、本発明により、非常にコンパ
クト且つ良好に画定された縦型キャビティ表面発光レー
ザを形成することができる。
【０００２】
【従来の技術】固体半導体レーザは、光電子通信システ
ムや高速印刷システム等の用途において重要な装置であ
る。現在はエッジ発光（edge emitting ）レーザがこれ
らの用途において大多数使用されているが、近年、縦型
キャビティ表面発光レーザ（vertical cavity surface
emitting laser, ”ＶＣＳＥＬ”）に対する関心が高ま
ってきた。ＶＣＳＥＬに関心が高まった理由は、エッジ
発光レーザはビームの開きが大きいので発射されたビー
ムを集束させるのが難しいことである。更に、エッジ発
光レーザはウェハが別々の装置（そのエッジは各装置の
ミラーファセットを形成する）にへき開されるまでテス
トすることができない。一方、ＶＣＳＥＬのビームはビ
ームの開きが小さいだけでなく、ＶＣＳＥＬはウェハの
表面に垂直な光を発光する。更に、ＶＣＳＥＬには設計
上ミラーが一体化して組み込まれており、これらのミラ
ーによってウェハのテスト及び１次元又は２次元レーザ
アレイの製造が可能となる。
【０００３】ＶＣＳＥＬを製造する既知の技術は側面酸
化プロセスによるものであり、図１及び図２に図示され
ている。この方法では、複数の層を含むレーザ構造体が
基板１０の上に形成される。これらの層は、活性層１２
及びアルミニウム含量の高いＡｌＧａＡｓ層１４を含
む。ＡｌＧａＡｓ層１４は、レーザ構造の活性層の上又
は下のどちらかに配置される。次に、この層状構造はマ
スキングされ、選択的にエッチングされてメサ構造２２
（図２に図示）が形成される。エッチングした結果、活
性層１２に隣接するアルミニウム含量の高いＡｌＧａＡ
ｓ層１４はメサ構造２２のエッジにさらされる。レイジ
ング放射領域即ち”アパーチャ”を形成するために、こ
のＡｌＧａＡｓ層は、矢印Ａで表されたようにメサ構造
の中心に向かってエッジから横方向に酸化される。この
構造体の中の他の層は、アルミニウム含量がＡｌＧａＡ
ｓ層より低いので、本質的には酸化されないまま残る。
従って、これらの酸化率もまた実質的に低い。従って、
アルミニウム含量の高いＡｌＧａＡｓ層のみが酸化され
る。高アルミニウム含有層の酸化された部分は、酸化処
理の結果電気的に非導電性となる。ＡｌＧａＡｓ層の中
の残った酸化されていない領域（導電性）はいわゆる”
アパーチャ（開口）”を形成し、このアパーチャはレー
ザ構造の中の電流パスを定める領域であって、これによ
り、レーザー発光領域が決まる。このような技術により
形成されたＶＣＳＥＬは、”電力交換効率が５０％であ
る選択的に酸化された縦型キャビティ表面発光レーザ
（Selectively Oxidized Vertical Cavity Surface Emi
tting Lasers With 50% Power Conversion Efficiency
）”Electronics Letters, Vol.31, pp.208-209 (199
5)に記載されている。
【０００４】現在の側面酸化方法は、メサ構造が大きい
ことや、酸化領域が大きいこと、及びアパーチャサイズ
の制御に乏しいこと等の幾つかの欠点を有する。この方
法の主な欠点は、酸化量の制御が難しいことである。一
般に、好ましい装置アパーチャは１〜１０ミクロン（μ
ｍ）のオーダーであり、これはもっと大きなメサの側面
から酸化して装置を製造するためには一般に数十ミクロ
ン（一般には５０〜１００ミクロンの大きさでなければ
ならない）の側面酸化が必要であることを意味する。こ
の結果、アパーチャのサイズが側面酸化領域の範囲に較
べて小さくなるので、ウェハによって及び１つの特定の
ウェハの中でも酸化率が一定でない結果、形成された装
置は一般にはアパーチャサイズに大きなばらつきを有す
る。ＡｌＧａＡｓの酸化率は、そのアルミニウム成分に
大きく依存する。あらゆる成分の非均一性は酸化率の変
化によって反映され、これにより酸化量に不確実性が生
じる。このプロセスはまた、温度に比較的敏感でもあ
る。酸化率がまちまちであるため、レーザ構造体を酸化
する程度を確実にすることが難しく、これにより装置の
パフォーマンスの再現性が低減する。つまり、このよう
なプロセスは、様々な製造問題及び生産問題を生じる。
【０００５】伝統的な側面酸化方法により形成されたＶ
ＣＳＥＬの他の欠点は、高密度レーザアレイを形成する
際に生じる問題である。アルミニウム含量の高い埋込層
を酸化するために、メサを残してエッチングプロセスが
行われる。このメサのエッチングのあと、側面酸化を行
って酸化された領域によって特定サイズのレーザアパー
チャを画定する。部分的にメサ構造を使用して１つのア
レイの中の２つのレーザ間の最小スペースを制限する。
このメサのステップの高さは、厚い上部ＤＢＲミラーを
通してエッチングする必要があるため、一般的には数ミ
クロンである。更に、メサの頂面もまた、レイジングア
パーチャを塞がずにこのメサ上に金属接合部を形成でき
るように、比較的大きくする必要がある。典型的には、
電気接点の最小サイズは約５０×５０μｍ2 である。従
って、メサのステップの高さ及びその表面上への電気接
点の配置により、非常にコンパクトな又は高密度のレー
ザアレイを形成することが難しくなっている。
【０００６】典型的なメサ構造に関する問題の幾つかに
対する解決策は、浅いメサを使用することである。浅い
メサを使用するために、エピタキシャル処理によって上
部ミラーは形成されない。その代わり、上部ミラーは付
着された複数層の誘電体物質によって形成され、これに
より光を反射する。電気接点は活性領域の上部の上に直
接作成される。この方法によって形成された装置は、約
１２ミクロンの幅を有するメサ上に製造された。しか
し、誘電体物質を付着させ、リフトオフ（liftoff ）プ
ロセスを用いて接点を画定するという更なる複雑性によ
って、装置の低閾値電流及び高い効率性を最適化するこ
とが難しくなっている。
【０００７】最後に、伝統的な側面酸化方法によって形
成されたＶＣＳＥＬはしばしば機械的完全性又は構造的
一体性が乏しいことがある。酸化されていないＧａＡｓ
又はＡｌＧａＡｓへの酸化層の接着が一般に弱いため、
パッキング（実装）プロセス中に加えられた上方向への
圧力によりメサ全体の積層を崩す場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザ構造
のレイジングアパーチャを画定するために使用すること
ができる、その酸化領域が適切に画定及び制御された非
常にコンパクトなＶＣＳＥＬ構造を提供する。これらの
酸化領域は、レーザ構造の中に所定のパターンに配置さ
れた複数のキャビティを使用して形成される。レイジン
グアパーチャは、これらのキャビティを中心とするこれ
らの酸化領域によって囲まれた、酸化されていない領域
である。酸化プロセスの間、半導体構造の中に埋め込ま
れたアルミニウム含量の高いＡｌＧａＡｓ層は、これら
のキャビティの各々から外側に向けて放射方向へと、２
つの隣接するキャビティの間の酸化領域がオーバーラッ
プするまで酸化される。酸化領域及びアパーチャ部を形
成するためのアルミニウム含量の高いＡｌＧａＡｓ層
は、しばしば”酸化層”と呼ばれる。
【０００９】本発明の利点は、レイジングアパーチャを
画定する酸化領域の大きさが、レイジングアパーチャ自
体の大きさと同じくらいであることである。一般に、Ａ
ｌＧａＡｓの酸化率は物質成分及び処理パラメータに依
存し、これらは非常に不均一である。これらの不均一性
は、（酸化領域のサイズ）：（最終レーザアパーチャの
サイズ）の比率が小さくなるにつれ、インパクトが小さ
くなる。換言すると、レイジングアパーチャを形成する
のに必要な酸化量を大幅に削減すると、アパーチャサイ
ズは物質及びプロセスの変化にあまり影響を受けなくな
る。これにより、アパーチャの適切な画定及び制御が可
能となる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様は、
発光表面を有する表面発光レーザであって、前記レーザ
が、基板を含み、前記基板上に形成された複数の半導体
層を含み、前記半導体層のうちの１つが中に活性領域を
有する活性層を含み、前記活性層の一方の側に位置され
た第一リフレクタと、前記活性層の反対側に位置された
第二リフレクタとを含み、前記リフレクタの内の少なく
とも１つを通して光エネルギーを一部透過させ、前記半
導体層のうちの１つが電流制御層であり、前記電流制御
層が複数のキャビティにより貫通されており、前記電流
制御層の中に前記活性層を通る電流を制御するアパーチ
ャ領域を有し、前記アパーチャ領域は前記電流制御層の
中の複数の非導電性領域によって境界付けられた前記電
流制御層の中の導電性領域として画定されており、前記
非導電性領域の各々は前記複数のキャビティの少なくと
も１つを囲み、及び、前記レーザの両側にそれぞれ第一
及び第二の電極を含み、これらの電極が前記活性領域の
バイアスを可能にする。
【００１１】本発明の第二の態様は、前記電流制御層が
酸化層であり、前記導電性領域が前記酸化層の酸化され
ていない部分であり、前記非導電性領域が前記酸化層の
酸化された部分である、第一の態様に記載した表面発光
レーザである。
【００１２】本発明の第三の態様は、発光表面を有する
表面発光レーザの製造方法であって、基板を形成するス
テップを含み、前記基板上に複数の半導体層を形成する
ステップを含み、前記半導体層のうちの１つの層が活性
層を含み、前記半導体層の他の１つの層が電流制御層を
含み、境界をなすパターンに配置され、前記発光表面か
ら前記電流制御層の中へと延びる複数のキャビティを形
成するステップを含み、前記複数のキャビティを通して
前記電流制御層の複数の部分を酸化環境にさらすステッ
プを含み、前記複数のキャビティの周りの前記電流制御
層の複数の領域を、前記複数の領域が広がって互いに近
づくのに十分な時間だけ、酸化して、これらの領域の間
に中央非導電性領域を形成するステップを含み、及び、
前記レーザ装置の両側にそれぞれ第一及び第二の電極を
形成するステップを含み、これらの電極により前記活性
領域のバイアスを可能にする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図３は、本発明の好適な実施の形
態を形成するのに使用される半導体構造を表す。図示さ
れた構造は幾つもの半導体層を含み、これらは縦型キャ
ビティ表面発光レーザを形成するために使用される。見
て分かる通り、これらの層は略図として表されているだ
けであり、それぞれの相対的な厚みは一切関係ない。図
３に表されたように、約２００ナノメーターのｎ型−Ｇ
ａＡｓバッファ層１０２が有機金属化学蒸着（”ＭＯＣ
ＶＤ”）として知られるエピタキシャル蒸着処理を用い
てｎ型−ＧａＡｓ基板１００上で成長させられる。ｎ型
−ＧａＡｓ基板及びＧａＡｓバッファのドーピングレベ
ルはこれらの層に於ける抵抗が適度に低くなるように、
一般的には３×１０18ｃｍ-3〜７×１０18ｃｍ-3ぐらい
である。これらの半導体層はまた、液相エピタキシャル
成長（”ＬＰＥ”）、分子線結晶成長（”ＭＢＥ”）、
又は他の既知の結晶成長プロセスによって基板上に付着
されることもできる。
【００１４】ＧａＡｓバッファ層１０２の上には下部分
散ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ、Distributed Bragg re
flector ）１０４を形成する超格子構造があり、ＶＣＳ
ＥＬ構造において必要な内部反射を提供する。下部ＤＢ
Ｒ１０４は典型的にはアルミニウムの含量の高いＡｌＧ
ａＡｓ層及びアルミニウムの含有率の低い他のＡｌＧａ
Ａｓ層からなる複数の対により形成される。層の対の数
を増やした後、アルミニウム含量の高い最終ＡｌＧａＡ
ｓ層が付着され、その後、光学キャビティの第一クラッ
ディング層１０６を成長させる。８２０ナノメーターの
レーザ発光のためには、各層の対の典型的な厚みは約１
２０ナノメータである。各層の対の全体的な厚みは、レ
ーザ動作の意図された波長における光波長の半分に等し
くなるように設計される。最後の高アルミニウム含有層
の厚みは、レーザ動作の意図された波長における光波長
の四分の一に等しくなるように設計される。アルミニウ
ム含量の高いこのＡｌＧａＡｓ層は、アルミニウムを約
８６％含む。アルミニウム含量の高いＡｌＧａＡｓ層の
アルミニウム含量は、低屈折率を提供するに十分高い
が、簡単に酸化する程は高くない。アルミニウム含量の
低いＡｌＧａＡｓ層は約１６％のアルミニウム含量を有
する。アルミニウム含量の低いＡｌＧａＡｓ層の成分
は、一般的には、そのレイジング波長で非吸収性である
ぐらい十分な量のアルミニウムを含む。
【００１５】この実施の形態では、半導体サンプルの頂
面を介して光が外部結合するので、内部反射を高くする
ためには、下部ＤＢＲ１０４の反射率はできるだけ１０
０％に近くするべきである。一般に内部反射率が高いと
レーザーの閾値電流が低減する。下部ＤＢＲ１０４の反
射率が一般には超格子の２つのＡｌＧａＡｓ層の屈折率
の差とその構造における層の対の数との関数であること
は良く知られている。この屈折率の差が大きければ、所
与の反射率を得るのに必要な対の数は少なくて済む。下
部ＤＢＲ構造１０４を形成するには一般的には３０〜４
０対のＡｌＧａＡｓ層が使用される。
【００１６】下部ＤＢＲ構造１０４をエピタキシャル処
理により付着した後、ＡｌＧａＡｓクラッディング層１
０６を付着する。この下部ＡｌＧａＡｓクラッディング
層１０６のアルミニウム含量は約５８％であり、ドーピ
ングレベル１×１０18ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3のｎ型
である。この層の厚みは約１００ナノメーターである。
このＡｌＧａＡｓクラッディング層１０６の上にはレー
ザ構造の活性層１０８があり、５〜１０ナノメーターの
厚みを有する４つの量子井戸を含み、これらの量子井戸
は２〜８ナノメーターの厚みを有する３つのバリアによ
って仕切られている。レーザ構造の所望の出力波長に依
って、純粋なＧａＡｓ又はアルミニウム含量の低いＡｌ
ＧａＡｓを使用して量子井戸構造が形成される。この実
施の形態では、これらの量子井戸は典型的には約７％の
アルミニウム含量を有するドーピングされていないＡｌ
ＧａＡｓによって形成される。本発明において、活性層
１０８を形成するのに単一の量子井戸又は他の複数量子
井戸（”ＭＱＷ”）構造の使用を妨げない。
【００１７】活性層１０８の上は上部ＡｌＧａＡｓクラ
ッディング層１１０であり、このクラッディング層１１
０はそのドープ剤の極性を除けば下部ＡｌＧａＡｓクラ
ッディング層１０６と構造的に似ている。この上部クラ
ッディング層１１０は約５８％のアルミニウム含量を有
するが、１×１０18ｃｍ-3〜４×１０18ｃｍ-3のドーピ
ングレベルを有するｐ型である。下部ＡｌＧａＡｓクラ
ッディング層１０６と同様に、一番上のクラッディング
層１１０の厚みも約１００ナノメーターである。これら
の２つのＡｌＧａＡｓクラッディング層１０６及び１１
０は、活性層１０８とともに光学キャビティをおおむね
形成し、このキャビティの中において所望の光学ゲイン
が得られる。層１０６、１０８及び１１０のトータルの
厚みは、レーザ動作の意図する波長の整数倍に等しく調
節される。
【００１８】上部ＡｌＧａＡｓクラッディング層１１０
の上は酸化層１１２であり、レーザアパーチャを形成す
るのに使用される。このレーザアパーチャは電流の流れ
を制御し、これにより活性層１０８の中のレイジング位
置を制御する。この実施の形態では、この酸化層１１２
は上部ＡｌＧａＡｓクラッディング層１１０の上にあ
る。本発明において、この酸化層１１２を他の位置（活
性層１０８のもっと上か又は下）に置き換えることを妨
げない。典型的には、この酸化層１１２は約９５％のア
ルミニウム含量及び約７０ナノメーターの厚みを有す
る。典型的には、この酸化層１１２は上部ＤＢＲミラー
の第一層を構成し、ｐ型−ドープ剤を含む。
【００１９】酸化層１１２が形成された後、ｐ型−ドー
プ剤を含む残りの上部ＤＢＲミラー１１４を付着する。
上部ＤＢＲミラー１１５はそのドープ剤の極性を除けば
下部ＤＢＲミラー１０４と構造的に似ている。更に、活
性領域の各側に最も近いミラー層は一般にアルミニウム
含量が高い。この実施の形態において、この高アルミニ
ウム含有層もまた酸化層１１２である。この実施の形態
では、上部ＤＢＲ１１４の反射率は、半導体サンプルの
表面を介して光が外部結合するので、典型的には９８％
〜９９％である。この上部ＤＢＲミラー１１４を形成す
るには一般に２０〜２５対の交互ＡｌＧａＡｓ層が使用
される。
【００２０】図４は、本発明のもとで図３に表された半
導体構造に適用され得るマスクの一部の平面図である。
まず、従来と同様、窒化シリコンの均一層を半導体サン
プル全体に付着させる。次に、フォトレジスト層１１８
をこの窒化シリコン層上に付着させ、フォトリソグラフ
ィーによって４つの丸い領域１２０からフォトレジスト
材料を取り除き、図４のようなマスクを形成させる。こ
れらの丸い領域１２０は予め決められた境界パターンを
形成し、これは後にレーザ構造の最終的なアパーチャを
画定するのに使用される。
【００２１】図５に表されたように、このサンプルにエ
ッチング処理を施し、この間にエッチング処理にさらさ
れた４つの露出された丸い領域１２０を通って半導体構
造の中に円筒形キャビティ１２６が形成される。エッチ
ングは反応性イオンエッチング等の処理によって行わ
れ、縦型側壁を有する深い窪みが形成される。各円筒形
キャビティの深さは少なくとも酸化層１１２にまで達す
る（図５に図示）。円筒形キャビティが形成されて表面
上のフォトレジストが全て取り除かれた後、この半導体
サンプルに酸化処理を行う。このサンプルは典型的には
３５０°Ｃを超える高温で窒素環境の中、水蒸気を用い
て酸化される。この酸化処理の間、酸化層１１２は各円
筒形キャビティを介して周囲にさらされる（矢印Ｂで図
示）。こうして、アルミニウム含量の高いＡｌＧａＡｓ
からなる酸化層１１２は、一般には各キャビティを取り
巻く酸化領域１２４が互いに近づいてオーバーラップす
るまで（図６に図示）、各キャビティ１２６から外側に
向かって放射方向に酸化される。しかし、電界及び光学
フィールド（optical field ）が適度に制限される範囲
であれば、酸化領域間の非酸化ギャップは小さくても良
い。各キャビティの断面は円筒形であるものとして記載
してきたが、いかなる適切な断面を使用してもよい。
【００２２】酸化プロセスの間、構造中の他の層はアル
ミニウム含量が低いため、殆ど酸化されないまま残る。
一定温度では、ＡｌＧａＡｓの酸化率はアルミニウム含
量が増えるとともに、おおむね指数関数的に高くなる。
酸化処理の時間は酸化層１１２のアルミニウム含量及び
酸化温度によって決まる。好ましい制御可能な酸化時間
は数十分である。従って、酸化されている層は９５％に
近いアルミニウム含量を有するＡｌＧａＡｓである。Ａ
ｌＧａＡｓ層の酸化されないまま残る部分は、活性層１
０８を通る電流パスを制御する。
【００２３】図６は、図３に表された酸化層１１２の拡
大略平面図であり、この層の上の全ての層を取り除いた
ところを想定している。影付きの部分１２２は酸化層１
１２の中のレーザアパーチャを表し、このアパーチャは
活性層１０８によるレーザ発光の領域を定める。このア
パーチャは本発明の酸化プロセスにより形成される。酸
化プロセスの間、酸化前線（oxidation front ）は４つ
のキャビティ１２６からなるパターンから酸化層を通っ
て進み、影付きの部分１２２は酸化領域１２４の境界線
の交点により形成される。円筒形キャビティ１２６から
発した酸化前線もまたほぼ円筒形であり、オーバーラッ
プした酸化領域１２４になる。オーバーラップ領域１２
４の中央は酸化されないまま残る。この酸化されない領
域は影付きの領域１２２を形成し、これがレーザ構造の
アパーチャである。酸化プロセスの後、イオン注入プロ
セス（以下に記載する）を使用して絶縁領域１３０を形
成し、レーザ構造をその周りのものから隔離する。
【００２４】酸化プロセスの後、領域１２４は酸化さ
れ、酸化されない部分１２２は活性層１０８を通る電流
パスを制御するアパーチャを形成する。アパーチャ１２
２の下にある活性層１０８の当該部分を通る電流の流れ
は、ｐ型及びｎ型キャリヤの注入濃度（injected densi
ty）になり、光が増幅される。電流の流れが十分に高い
場合、この光の増幅は、ＤＢＲミラー１０４及び１１４
からのフィードバックと相まって、酸化層１１２の中の
アパーチャ１２２によって画定される領域内において活
性層からレーザ発振及び発光が生じる。
【００２５】イオン注入絶縁（隔絶）プロセスを用いて
形成される絶縁領域１３０（図６、図７及び図８に図
示）は抵抗が高い。このようなプロセスに使用される典
型的な注入エネルギーは５０ＫｅＶ、１００ＫｅＶ及び
２００ＫｅＶである。線量は一般には各エネルギーレベ
ルで３×１０15ｃｍ-2である。絶縁領域４０２を形成す
るのに使用されるイオンは水素である。
【００２６】絶縁プロセスの後、半導体構造の頂面及び
底面にそれぞれレーザをバイアスするための金属接点１
３２及び１４４が形成される（図７、図８及び図９に図
示）。これらの接点を形成するのに使用される典型的な
金属は、チタニウム／金の２層フィルムである。
【００２７】図９は、一般的な金属被覆法プロセスによ
り頂面接点１３２を形成した後、本発明に従って形成さ
れたＶＣＳＥＬ構造の平面図を表す。この図のライン７
−７及び８−８で切り取った断面図は図７及び図８に表
されている。頂部接点１３２はほぼ鍵穴型であり、環状
部分１３４及び延長部分１３６を含む。環状部分はキャ
ビティ１２６の内側（inboard ）にあり、レーザアパー
チャ１２２の上にかぶさっている。これは透明ではない
ので（非透過性なので）、中央アパーチャを介してレー
ザからの光が結合され得るように、これは環状に作られ
る。環状部分１３４の幅”Ｗ”は通常、使用される処理
技術のもとで達成可能な最小ライン幅によって制限さ
れ、これにより、隣接するＶＣＳＥＬ構造同士間のピッ
チの下限を設定する。従って、２つの隣接するＶＣＳＥ
Ｌアパーチャ１２２の中心の間の典型的なピッチは、”
４Ｗ”である。しかし、透明なコンダクタを使用する場
合、頂面接点がレーザアパーチャ１２２の上に被さって
も良いので、隣接するＶＣＳＥＬ構造間のピッチは更に
縮小することができる。従って、このピッチは図１０に
表されたように”２Ｗ”のオーダーまで縮小してもよ
い。典型的なコンダクタは酸化インジウム錫であり、こ
れはスパッタリングプロセスにより付着させてもよい。
頂面接点の他の実施の形態が図１０に表されており、番
号１３８で表されている。これは、透明な導電性接触フ
ィンガ１４０及び接触パッド１４２を含み、接触フィン
ガ１４０はレーザアパーチャ１２２の上にかぶさってい
る。頂面上に電気接点を形成した後、基板１００の底面
に金属を付着させてボトム電極１４４が形成される。
【００２８】図１１と図１２、及び図１３と図１４と図
１５、並びに図１６と図１７と図１８は、本発明の方法
により形成されるレーザアレイを形成するための他のパ
ック（実装）配列を表す。図１１のレーザ装置及び図１
２に表されたこのような装置の配列において、各レーザ
構造は酸化領域２２４によって画定されたアパーチャ２
２２を含み、これらの酸化領域２２４は正三角形の頂点
に位置する３つの円筒形キャビティ２２６の境界パター
ンを囲んでいる。２つのキャビティの中心と中心の間の
スペースは全て”Ｓ”である。先に述べたように、酸化
プロセスのあいだ、アルミニウム含量の高い埋め込まれ
たＡｌＧａＡｓ層は、酸化領域２２４がオーバーラップ
して酸化されていないレーザアパーチャ２２２が形成さ
れるまで、円筒形キャビティ２２６から外側に向かって
放射方向に酸化される。図１１に表されたパック配列を
繰り返して、図１２に表されたようなレーザアレイを形
成することができる。２つの円筒形キャビティの中心と
中心の間の間隔を”Ｓ”とすると、２つのレーザアパー
チャの間の典型的な直線間隔（linear spacing、図１２
の配列が延出する方向の成分距離）は約”Ｓ／２”であ
る。
【００２９】図１３のレーザ装置及び図１４及び図１５
の配列において、円筒形キャビティ１２６からなる四角
い境界パターンが表されている。酸化領域１２４はオー
バーラップし、酸化されていないレーザアパーチャ１２
２を形成する。図１３に表されたパック配列を繰り返し
て図１４及び図１５に表されたようなレーザアレイを形
成することができる。図１４のようなパック配列を使用
する場合、２つの隣接する円筒形キャビティの中心と中
心の間の間隔を”Ｓ”とすると、２つのレーザアパーチ
ャの間の典型的な直線間隔”Ｌ”はほぼ”Ｓ”である。
図１５のような配列を使用する場合、２つの隣接する円
筒形窪みの中心と中心の間の間隔を”Ｓ”とすると、２
つのレーザアパーチャの間の典型的な直線間隔”Ｌ”は
だいたい
【数１】 である。
【００３０】図１６のレーザ装置及び図１７及び図１８
の配列では、円筒形キャビティからなる六角形の境界パ
ターンが表されている。キャビティ３２６は他の多角形
の頂点に配置されてもよいことは明らかである。先述の
実施の形態のところでも述べたように、レーザアパーチ
ャは酸化された領域３２４によって画定された酸化され
ていない領域３２２によって形成される。図１６に表さ
れたパック配列を繰り返して図１７及び図１８に表され
たようなレーザアレイを形成してもよい。図１７のよう
な配列を使用する場合、２つの隣接する円筒形キャビテ
ィの中心と中心の間の間隔を”Ｓ”とすると、２つのレ
ーザアパーチャの間の典型的な直線間隔”Ｌ”はほぼ”
１．５Ｓ”である。図１８のような配列を使用する場
合、２つのレーザアパーチャの間の典型的な直線間隔”
Ｌ”はだいたい
【数２】 である。
【００３１】先に挙げた組成物、ドープ剤、ドーピング
レベル、及び寸法は例示的なものであって、これらのパ
ラメータをいろいろ変えてもよい。更に、図に表した層
に他の層を加えてもよい。温度や時間等の実験条件を変
えてもよい。最後に、ＧａＡｓ及びＧａＡｌＡｓの代わ
りにＧａＡｌＳｂ、ＩｎＡｌＧａＰ、又は他の第III-V
族合金等の他の半導体材料を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＶＣＳＥＬ構造の中にレーザアパーチャを形成
する従来技術を表す。
【図２】ＶＣＳＥＬ構造の中にレーザアパーチャを形成
する従来技術を表す。
【図３】本発明の好適な実施の形態を形成するのに使用
される半導体構造の側断面図である。
【図４】本発明のもとで図１に表された半導体構造に付
着されるマスクの一部の正面図である。
【図５】中にキャビティがエッチングされた図１の半導
体構造の部分側断面図である。
【図６】上にある層が取り除かれた、酸化層の一部の簡
略平面図である。
【図７】図６及び図９の中のライン７−７に沿って実質
的に切り取った断面図である。
【図８】図６及び図９の中のライン８−８に沿って実質
的に切り取った断面図である。
【図９】不透明な頂面接点を表す２つの隣接したＶＣＳ
ＥＬ構造の平面図である。
【図１０】透明な頂面接点を表す２つの隣接したＶＣＳ
ＥＬ構造の平面図である。
【図１１】キャビティのパターンを囲む三角形により画
定されたアパーチャを有するレーザ構造を表す。
【図１２】図１１に表された三角形の境界パターンによ
って画定されたアパーチャを有するレーザ構造を表す。
【図１３】四角形に配置された４つのキャビティの境界
パターンによって画定されたアパーチャを有するレーザ
構造を表す。
【図１４】図１３に表された四角形境界パターンを繰り
返して形成されるレーザアレイを表す。
【図１５】図１３に表された四角形境界パターンを繰り
返して形成される他のレーザアレイを表す。
【図１６】六角形に配置された６つのキャビティの境界
パターンによって画定されたアパーチャを有するレーザ
構造を表す。
【図１７】図１６に表された六角形境界パターンを繰り
返して形成されるレーザアレイを表す。
【図１８】図１６に表された六角形境界パターンを繰り
返して形成されるもう１つのレーザアレイを表す。
【符号の説明】
１０、１００ 基板 １２、１０８ 活性層 １０４、１１４ リフレクタ １１２ 酸化層（電流制御層） １２２、２２２、３２２ レイジングアパーチャ １２６、２２６、３２６ 円筒形キャビティ １３２、１４４ 金属接点（電極）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−125999（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−65266（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−223841（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−51075（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−116228（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−162483（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−186400（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−144682（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発光表面を有する表面発光レーザであっ
    て、前記レーザが、 基板を含み、 前記基板上に形成された複数の半導体層を含み、 前記半導体層のうちの１つが中に活性領域を有する活性
    層を含み、 前記活性層の一方の側に位置された第一リフレクタと、
    前記活性層の反対側に位置された第二リフレクタとを含
    み、前記リフレクタの内の少なくとも１つを通して光エ
    ネルギーを一部透過させ、 前記半導体層のうちの１つが電流制御層であり、前記電
    流制御層が複数のキャビティにより貫通されており、 前記電流制御層の中に前記活性層を通る電流を制御する
    アパーチャ領域を有し、前記アパーチャ領域は前記電流
    制御層の中の複数の非導電性領域によって境界付けられ
    た前記電流制御層の中の導電性領域として画定されてお
    り、前記非導電性領域の各々は前記複数のキャビティの
    少なくとも１つを囲み、及び、 前記レーザの両側にそれぞれ第一及び第二の電極を含
    み、これらの電極が前記活性領域のバイアスを可能にす
    る、 表面発光レーザ。
  2. 【請求項２】 前記電流制御層が酸化層であり、前記導
    電性領域が前記酸化層の酸化されていない部分であり、
    前記非導電性領域が前記酸化層の酸化された部分であ
    る、請求項１に記載の表面発光レーザ。
  3. 【請求項３】 発光表面を有する表面発光レーザの製造
    方法であって、 基板を形成するステップを含み、 前記基板上に複数の半導体層を形成するステップを含
    み、前記半導体層のうちの１つの層が活性層を含み、前
    記半導体層の他の１つの層が電流制御層を含み、 境界をなすパターンに配置され、前記発光表面から前記
    電流制御層の中へと延びる複数のキャビティを形成する
    ステップを含み、 前記複数のキャビティを通して前記電流制御層の複数の
    部分を酸化環境にさらすステップを含み、 前記複数のキャビティの周りの前記電流制御層の複数の
    領域を、前記複数の領域が広がって互いに近づくのに十
    分な時間だけ、酸化して、これらの領域の間に中央導電
    性領域を形成するステップを含み、及び、 前記レーザ装置の両側にそれぞれ第一及び第二の電極を
    形成するステップを含み、これらの電極により前記活性
    領域のバイアスを可能にする、 表面発光レーザの製造方法。
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