JP3293221B2 - Surface emitting semiconductor laser and method of manufacturing the same - Google Patents

Surface emitting semiconductor laser and method of manufacturing the same

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JP3293221B2
JP3293221B2 JP04455793A JP4455793A JP3293221B2 JP 3293221 B2 JP3293221 B2 JP 3293221B2 JP 04455793 A JP04455793 A JP 04455793A JP 4455793 A JP4455793 A JP 4455793A JP 3293221 B2 JP3293221 B2 JP 3293221B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板の垂直方向にレー
ザ光を発振する面発光型半導体レーザおよびその製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser which oscillates a laser beam in a direction perpendicular to a substrate and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】本願出願人は、特願平2-242000号におい
て、II−VI族化合物半導体で光共振器を埋め込んだ
面発光型の半導体レーザを提案している。
2. Description of the Related Art The applicant of the present invention has proposed in Japanese Patent Application No. 2-242000 a surface-emitting type semiconductor laser in which an optical resonator is embedded with a II-VI compound semiconductor.

【0003】この面発光型半導体レーザにおいては、図
13に示したように、先ず、(702)n型GaAs基板に
(703) n型GaAsバッファ層、(704) 分布反射型多層
膜ミラー、(705) n型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド
層、(706) p型GaAs活性層、(707)p型Al0.4
0.6 Asクラッド層および(708) p型Al0.1 Ga
0.9 Asコンタクト層を順次成長させ、その後、(707)
p型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層および(708) p型
Al0.1 Ga0.9 Asコンタクト層を円柱状の領域を残
して垂直にエッチングし、さらに、この円柱状領域の周
囲に(709) ZnS0.06Se0.94を形成して埋め込み、し
かる後に、(708) p型Al0.1 Ga0.9 Asコンタクト
層の上面の、円柱径よりもやや小さい領域に(711) 誘電
体多層膜ミラーを蒸着し、最後に(710) p型オーミック
電極、(701) n型オーミック電極を形成することにより
構成されている。埋め込み層に用いた(709) ZnS0.06
Se0.94層は高抵抗かつ低屈折率であるため、電流およ
び光の閉じ込めが効率よく行われ、高性能な面発光型半
導体レーザとなる。
In this surface emitting semiconductor laser, first, as shown in FIG. 13, a (702) n-type GaAs substrate is
(703) n-type GaAs buffer layer, (704) distributed-reflection multilayer mirror, (705) n-type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer, (706) p-type GaAs active layer, (707) p-type Al 0.4 G
a 0.6 As clad layer and (708) p-type Al 0.1 Ga
A 0.9 As contact layer is grown sequentially, and then (707)
The p-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer and the (708) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer are vertically etched except for the columnar region, and (709) ZnS 0.06 Se is formed around the columnar region. 0.94 is formed and buried, and thereafter, (711) a dielectric multilayer mirror is deposited on the upper surface of the (708) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer in a region slightly smaller than the cylindrical diameter, and finally (710) ) A p-type ohmic electrode and (701) an n-type ohmic electrode are formed. (709) ZnS used for the buried layer 0.06
Since the Se 0.94 layer has a high resistance and a low refractive index, current and light are efficiently confined, and a high-performance surface emitting semiconductor laser is obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】さて、この従来技術で
は、図13に示すように、電流を活性層に注入するため
のp型オーミック電極が光共振器の上にリング状に形成
される。そして、このリング状の(710) p型オーミック
電極の存在により、以下のような2つの問題が生じるこ
とが判明した。
In this prior art, as shown in FIG. 13, a p-type ohmic electrode for injecting current into the active layer is formed in a ring shape on the optical resonator. It has been found that the following two problems occur due to the presence of the ring-shaped (710) p-type ohmic electrode.

【0005】まず、この(710) p型オーミック電極の反
射率は、光が出射する側の(711) 誘電体多層膜ミラーの
反射率よりも小さい。従って、(710) p型オーミック電
極下での光共振器内部では光の多重反射の効率が下がっ
てしまうという事態が生じる。そして、かかる事態を解
決するためには、(708) p型Al0.1 Ga0.9 Asコン
タクト層と(710) p型オーミック電極とが接触する部分
の面積を小さくする必要がある。ところが、この部分の
接触面積を小さくすると、今度は、接触不良等を原因と
して(710) p型オーミック電極と(708) p型Al0.1
0.9 Asコンタクト層との間の接触抵抗が極めて高く
なり、この部分の抵抗により発生する熱が極めて大きな
ものとなってしまう。この結果、供給される電力がこの
部分で消費されてしまい、光共振器内での効率の低下、
入力電流対光出力特性の更なる向上が図れない等の新た
な問題が生じた。更に、かかる熱の発生は信頼性の上で
も好ましいものではない。
First, the reflectance of the (710) p-type ohmic electrode is smaller than the reflectance of the (711) dielectric multilayer mirror on the side from which light is emitted. Accordingly, a situation occurs in which the efficiency of multiple reflection of light is reduced inside the optical resonator below the (710) p-type ohmic electrode. In order to solve such a situation, it is necessary to reduce the area of a portion where the (708) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer and the (710) p-type ohmic electrode are in contact. However, when the contact area of this portion is reduced, the (710) p-type ohmic electrode and (708) p-type Al 0.1 G
The contact resistance with the a 0.9 As contact layer becomes extremely high, and the heat generated by the resistance in this portion becomes extremely large. As a result, the supplied power is consumed in this portion, and the efficiency in the optical resonator decreases,
A new problem has arisen, such as that the input current-optical output characteristics cannot be further improved. Further, such generation of heat is not preferable in terms of reliability.

【0006】次に、このリング状の(710) p型電極の存
在により、図14に示すような複数の定在波の発生を原
因とする効率の低下という問題も生じた。
Next, due to the presence of the ring-shaped (710) p-type electrode, there is also a problem that the efficiency is reduced due to generation of a plurality of standing waves as shown in FIG.

【0007】通常、面発光型半導体レーザでは光共振器
長が小さいため、1つの波長の定在波しか作り出すこと
しかできない。そのため素子の体積を全て有効にレーザ
共振器として機能させるには光共振器内での定在波の波
長が一様である必要がある。
In general, a surface emitting semiconductor laser has a small optical resonator length, and can only produce a standing wave of one wavelength. Therefore, the wavelength of the standing wave in the optical resonator needs to be uniform in order for the entire volume of the element to function effectively as a laser resonator.

【0008】ところが、図14(a)に示すように(10)
誘電体と(14)半導体の界面、(12)金属と(14)半導体の界
面とでは光の境界条件が異なる。これは、境界面での反
射光の位相のずれ方の違いによる。半導体中を進行して
きた光が屈折率の小さい誘電体界面で反射するとき、界
面での反射波の位相が入射波の位相と同じになるため、
定在波の腹は境界面に形成されることになる。一方、金
属界面で反射するときは、反射波の位相が変化(0〜π
の間のある値)するので、疑似的に金属内部で光が反射
したように見える(仮想反射面)。その結果、定在波の
腹は境界面部にできないことになる。
[0008] However, as shown in FIG.
The boundary condition of light is different between the interface between the dielectric and the (14) semiconductor and between the interface between the (12) metal and the (14) semiconductor. This is due to the difference in the phase shift of the reflected light at the boundary surface. When light traveling through a semiconductor is reflected at a dielectric interface having a small refractive index, the phase of the reflected wave at the interface becomes the same as the phase of the incident wave.
The antinode of the standing wave will be formed at the boundary surface. On the other hand, when reflected at a metal interface, the phase of the reflected wave changes (0 to π).
), So that the light appears to be reflected inside the metal in a pseudo manner (virtual reflection surface). As a result, the antinode of the standing wave cannot be formed at the boundary.

【0009】そのため、図14(b)に示す面発光型半
導体レーザのように、リング状の(710) p型オーミック
電極を用いた構造では、電極下に生じる定在波と(711)
誘電体多層膜ミラーの下に生じる定在波ではその状態が
異なるので共振波長が一致しない。よって共振器の体積
のうちリング状の(710) p型オーミック電極の下にある
部分は、図14(c)に示すように、レーザ共振器とし
て役立っていないことになる。これは大きな無効電流を
発生させ、また発熱源ともなり、しきい値電流上昇、光
共振器内での効率の低下、温度特性悪化を引き起こして
いる。
For this reason, in a structure using a ring-shaped (710) p-type ohmic electrode as in the surface-emitting type semiconductor laser shown in FIG.
The standing wavelengths generated below the dielectric multilayer mirror have different resonance wavelengths because the states are different. Therefore, the portion under the ring-shaped (710) p-type ohmic electrode in the volume of the resonator does not serve as a laser resonator as shown in FIG. This generates a large reactive current and also acts as a heat source, causing an increase in threshold current, a decrease in efficiency in the optical resonator, and a deterioration in temperature characteristics.

【0010】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、この目的とするところは、高効率かつ信頼性の高
い面発光型半導体レーザおよびこれを簡単な工程で作製
できる製造方法を提供するものである。
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a highly efficient and highly reliable surface emitting semiconductor laser and a method of manufacturing the same by a simple process. Things.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するため、請求項1の発明は、基板に垂直な方向に光を
出射する面発光型半導体レーザにおいて、一対の反射ミ
ラーとそれらの間の複数層の半導体層とを有し、前記半
導体層のうちの少なくとも1層が1本または複数本の柱
状に形成されている光共振器と、柱状の前記半導体層の
周囲に埋め込まれたと、を含み、前記反射ミラーのう
ちの光出射側反射ミラーは、半導体からなる第1の層
と、該第1の層と屈折率の異なる半導体からなる第2の
層とを交互に積層し、該第2の層上に光出射口を設けた
金属電極を形成し、かつ該光出射口上に誘電体からなる
第3の層と、該第3の層と屈折率の異なる誘電体からな
る第4の層とを交互に積層して構成される複合型多層膜
反射ミラーであり、 前記第1の層と前記第2の層とを交
互に積層した反射ミラーは、前記基板に垂直な方向から
みて、前記柱状の前記半導体層と同じ大きさを有し、か
つ、 前記光出射口は、前記基板に垂直な方向からみて、
前記柱状の前記半導体層より小さい、ことを特徴とす
る。
In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is a surface emitting type semiconductor laser which emits light in a direction perpendicular to a substrate. An optical resonator in which at least one of the semiconductor layers is formed in one or more columns, and embedded around the columnar semiconductor layer. includes a layer, a light emission side reflecting mirror of said reflecting mirror, laminated a first layer of semiconductor, and a second layer of a different semiconductor having a refractive index as the first layer alternately Forming a metal electrode provided with a light emission port on the second layer; and forming a third layer made of a dielectric on the light emission port, and a dielectric having a different refractive index from the third layer. the fourth composite multilayer reflection mirror der constituted a layer are laminated alternately made is, Wherein the serial first layer and the second layer and the exchange
The reflection mirrors stacked on each other are arranged in a direction perpendicular to the substrate.
It has the same size as the columnar semiconductor layer,
One, the light emitting port is viewed from a direction perpendicular to the substrate,
The semiconductor device is smaller than the columnar semiconductor layer .

【0012】また、請求項4の発明は、基板に垂直な方
向に光を出射する面発光型半導体レーザの製造方法にお
いて、半導体もしくは誘電体からなる基板上に、光共振
器を構成する一対の反射ミラーおよびそれらの間の少な
くとも1層の半導体層を有機金属気相成長法もしくは分
子線エピタキシャル成長法により形成する工程と、前記
半導体層上にフォトレジストマスクを形成し、前記半導
体層のうちの少なくとも1層を前記フォトレジストマス
クを用いてエッチングして、1本または複数本の柱状に
形成する工程と、前記柱状の半導体層の周囲に埋め込み
を形成する工程と、を含み、前記反射ミラーのうちの
光出射側反射ミラーは、基板から連続的に、半導体から
なる第1の層と、該第1の層と屈折率の異なる半導体か
らなる第2の層を交互に積層成長させたのち、該第2の
層上に光出射口を設けた金属電極を形成し、かつ該光出
射口上に誘電体からなる第3の層と、該第3の層と屈折
率の異なる誘電体からなる第4の層とを交互に積層さ
せ、前記第1の層と前記第2の層とを交互に積層した反
射ミラーは、前記基板に垂直な方向からみて、前記柱状
の前記半導体層と同じ大きさを有するように形成され、
かつ、 前記光出射口は、前記基板に垂直な方向からみ
て、前記柱状の前記半導体層より小さく形成される、
とを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser for emitting light in a direction perpendicular to a substrate, wherein a pair of optical resonators constituting an optical resonator are formed on a substrate made of a semiconductor or a dielectric. Forming a reflecting mirror and at least one semiconductor layer between them by metal organic chemical vapor deposition or molecular beam epitaxy, forming a photoresist mask on the semiconductor layer, and forming at least one of the semiconductor layers Etching one layer using the photoresist mask to form one or more columns, and burying the periphery of the columnar semiconductor layer
Forming a layer , wherein the light-emitting-side reflection mirror of the reflection mirror is formed from a first layer made of a semiconductor and a semiconductor having a different refractive index from the first layer continuously from the substrate. Forming a metal electrode provided with a light emission port on the second layer, and a third layer made of a dielectric material on the light emission port; A third layer and a fourth layer made of a dielectric material having a different refractive index are alternately stacked, and the first layer and the second layer are alternately stacked.
The projection mirror has a columnar shape when viewed from a direction perpendicular to the substrate.
Formed to have the same size as the semiconductor layer of
The light exit port is viewed from a direction perpendicular to the substrate.
The semiconductor device is characterized in that it is formed smaller than the columnar semiconductor layer .

【0013】また、この場合、前記半導体エピタキシャ
ル層は、II族有機化合物およびVI族有機化合物から
なる付加体と、VI族水素化合物とを原料として有機金
属化学気相成長法により形成されることが望ましい。
In this case, the semiconductor epitaxial layer is formed by metal organic chemical vapor deposition using an adduct composed of a group II organic compound and a group VI organic compound and a group VI hydrogen compound as raw materials. Preferably, it is formed.

【0014】また、請求項の発明は、基板に垂直な方
向に光を出射する面発光型半導体レーザにおいて、一対
の反射ミラーとそれらの間の複数層の半導体層とを有
し、前記半導体層のうちの少なくとも1層が1本または
複数本の柱状に形成されている光共振器と、柱状の前記
半導体層の周囲に埋め込まれた半導体エピタキシャル層
と、前記半導体層上に形成され光出射口を有する金属電
極と、少なくとも前記光出射口内に設けられた位相シフ
ト層と、を含み、前記位相シフト層の材質は、発振周波
数に対する吸収係数が少なく、位相シフト層との境界に
接する前記半導体層と略等しい屈折率をもつ材質である
ことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a surface emitting type semiconductor laser which emits light in a direction perpendicular to a substrate, the semiconductor laser comprising a pair of reflecting mirrors and a plurality of semiconductor layers therebetween. An optical resonator in which at least one of the layers is formed in one or more columns, a semiconductor epitaxial layer embedded around the columnar semiconductor layer, and a light emission formed on the semiconductor layer A metal electrode having a port, and at least a phase shift layer provided in the light exit port, wherein the material of the phase shift layer has a small absorption coefficient with respect to an oscillation frequency and is in contact with a boundary with the phase shift layer. It is characterized by being a material having a refractive index substantially equal to that of the layer.

【0015】また、請求項10の発明は、基板に垂直な
方向に光を出射する面発光型半導体レーザにおいて、一
対の反射ミラーとそれらの間の複数層の半導体層とを有
し、前記半導体層のうちの少なくとも1層が1本または
複数本の柱状に形成されている光共振器と、柱状の前記
半導体層の周囲に埋め込まれた半導体エピタキシャル層
と、前記半導体層上に形成され光出射口を有する金属電
極と、少なくとも前記光出射口内に設けられた位相シフ
ト層と、を含み、前記位相シフト層の膜厚は、前記光出
射口の下において発生する定在波の波長を前記金属電極
の下において発生する定在波の波長と略等しくなる厚さ
に設定されていることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a surface-emitting type semiconductor laser which emits light in a direction perpendicular to a substrate, the semiconductor laser comprising a pair of reflecting mirrors and a plurality of semiconductor layers therebetween. An optical resonator in which at least one of the layers is formed in one or more columns, a semiconductor epitaxial layer embedded around the columnar semiconductor layer, and a light emission formed on the semiconductor layer A metal electrode having a port, and at least a phase shift layer provided in the light exit port, wherein the film thickness of the phase shift layer determines the wavelength of a standing wave generated under the light exit port by the metal. The thickness is set to be substantially equal to the wavelength of the standing wave generated under the electrode.

【0016】この場合、前記位相シフト層の材質は、こ
の位相シフト層に連続的に誘電体材料からなる光出射側
の反射ミラーを形成できる誘電体材料であることが好ま
しい。
In this case, it is preferable that the material of the phase shift layer is a dielectric material capable of continuously forming a light emitting side reflection mirror made of a dielectric material on the phase shift layer.

【0017】また、前記位相シフト層の材質は、前記半
導体層を連続的に再成長させて形成できる前記半導体層
と同一材料であってもよい。
Further, the material of the phase shift layer may be the same as the material of the semiconductor layer that can be formed by continuously regrowing the semiconductor layer.

【0018】また、前記位相シフト層の材質は、前記光
共振器の表面の少なくとも光出射口内に塗布形成できる
有機材料であってもよい。
Further, the material of the phase shift layer may be an organic material which can be applied and formed at least in the light emission port on the surface of the optical resonator.

【0019】[0019]

【作用】請求項1の発明に係る面発光型半導体レーザに
よれば、光出射側の反射ミラーを光共振器径と同じ大き
さの半導体多層膜と金属電極、および光出射口を覆う誘
電体多層膜ミラーで構成することにより、電極下に半導
体多層膜ミラーが存在するため、電極下の光共振器の反
射率を増加させることが可能となり、これにより光共振
器内の効率が落ちないので、高効率な面発光型半導体レ
ーザを提供することができる。
According to the surface emitting type semiconductor laser of the first aspect of the present invention, the reflecting mirror on the light emitting side is made of a semiconductor multilayer film and a metal electrode having the same size as the optical resonator diameter, and a dielectric covering the light emitting opening. By using a multilayer mirror, the reflectance of the optical resonator under the electrode can be increased because the semiconductor multilayer mirror exists below the electrode, and the efficiency in the optical resonator does not decrease. A highly efficient surface-emitting type semiconductor laser can be provided.

【0020】また、請求項の発明に係る製造方法にお
いては、光出射側の反射ミラーのうち、半導体多層膜ミ
ラーは、光共振器を構成する活性層などといっしょに基
板から連続して結晶成長可能であることから、作製が極
めて簡単であり、非常に安定に、再現性よく上記の面発
光型半導体レーザを実施できる製造方法である。
In the manufacturing method according to the fourth aspect of the present invention, among the reflection mirrors on the light emission side, the semiconductor multilayer mirror is a crystal continuous with the active layer constituting the optical resonator from the substrate. Since it can be grown, the manufacturing method is extremely simple, and it is possible to implement the above-described surface-emitting type semiconductor laser very stably and with good reproducibility.

【0021】また、請求項8、10の発明に係る面発光
型半導体レーザによれば、金属電極の光出射口内には位
相シフト層が設けられており、これにより、金属電極の
下と光出射口の下に発生する定在波の波長を略等しくで
きる。従って、光共振器内に発生する定在波を一様にで
き、光共振器内の全ての領域を有効なレーザ共振器とし
て機能させることができるため、高効率な面発光型半導
体レーザを提供することができる。
Further, according to the surface emitting semiconductor laser according to the eighth and tenth aspects of the present invention, the phase shift layer is provided in the light emission port of the metal electrode, whereby the light emission between the metal electrode and the metal electrode can be prevented. The wavelength of the standing wave generated under the mouth can be made substantially equal. Therefore, a standing wave generated in the optical resonator can be made uniform, and all the regions in the optical resonator can function as an effective laser resonator, so that a highly efficient surface emitting semiconductor laser is provided. can do.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。 (1)実施例1〜3 実施例1〜3は、光出射側の反射ミラーを、半導体多層
膜と金属電極、および光出射口を覆う誘電体多層膜ミラ
ーで構成した場合の実施例である。これらの実施例で
は、p型オーミック電極の下に、分布反射型多層膜ミラ
ーが配置されるため、電極下の光共振器の反射率を増加
させることが可能となり、高効率な面発光型半導体レー
ザを提供することができる。 (a)実施例1 図1は本発明の第1の実施例における(100) 半導体レー
ザの発光部の断面を示す斜視図であり、また、図2
(a)〜(f)は当該実施例における半導体レーザの製
造工程を示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (1) Embodiments 1 to 3 Embodiments 1 to 3 are embodiments in which the reflection mirror on the light emission side is configured by a semiconductor multilayer film, a metal electrode, and a dielectric multilayer film mirror covering the light emission port. . In these embodiments, since the distributed reflection type multilayer mirror is arranged below the p-type ohmic electrode, it is possible to increase the reflectivity of the optical resonator below the electrode, and to obtain a highly efficient surface-emitting type semiconductor. A laser can be provided. (A) Embodiment 1 FIG. 1 is a perspective view showing a cross section of a light emitting portion of a (100) semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.
7A to 7F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the embodiment.

【0023】以下、本実施例に係わる(100) 半導体レー
ザの構成および製造工程について、図2(a)〜(f)
に従って説明する。
The structure and manufacturing process of the (100) semiconductor laser according to this embodiment will be described below with reference to FIGS.
It will be described according to.

【0024】まず、(102) n型GaAs基板上に、(1
03) n型GaAsバッファ層を形成し、さらに、n型A
0.7 Ga0.3 As層とn型Al0.1 Ga0.9 As層か
らなり波長870nm付近の光に対し98%以上の反射
率を持つ30ペアの(104) 分布反射型多層膜ミラーを形
成する。
First, (1) is placed on an (102) n-type GaAs substrate.
03) An n-type GaAs buffer layer is formed,
30 pairs of (104) distributed reflection type multi-layer mirrors, each comprising l 0.7 Ga 0.3 As layer and n-type Al 0.1 Ga 0.9 As layer, having a reflectance of 98% or more with respect to light near a wavelength of 870 nm are formed.

【0025】続いて、(105) n型Al0.4 Ga0.6 As
クラッド層、(106) p型GaAs活性層、(107) p型A
0.4 Ga0.6 Asクラッド層、そして、p型Al0.7
Ga0.3 As層とp型Al0.1 Ga0.9 As層からなり
波長870nm付近の光に対し75%以上の反射率を持
つ5ペアの(114) 分布反射型多層膜ミラーと(108) p型
Al0.1 Ga0.9 Asコンタクト層を、順次、MOCV
D法でエピタキシャル成長させる(図2(a))。この
とき、本実施例では、成長温度を700℃とし、成長圧
力を150Torrとし、III族原料としてはTMG
a(トリメチルガリウム)およびTMAI(トリメチル
アルミニウム)の有機金属を、V族原料としてはAsH
3 を、n型ドーパントとしてはH2 Seを、p型ドーパ
ントとしてはDEZn(ジエチルジンク)を、それぞれ
用いる。
Subsequently, (105) n-type Al 0.4 Ga 0.6 As
Cladding layer, (106) p-type GaAs active layer, (107) p-type A
l 0.4 Ga 0.6 As cladding layer and p-type Al 0.7
Five pairs of (114) distributed reflection type multilayer mirrors comprising a Ga 0.3 As layer and a p-type Al 0.1 Ga 0.9 As layer and having a reflectance of 75% or more with respect to light near a wavelength of 870 nm, and a (108) p-type Al 0.1 A Ga 0.9 As contact layer is sequentially formed on the MOCV
The epitaxial growth is performed by the method D (FIG. 2A). At this time, in this example, the growth temperature was set to 700 ° C., the growth pressure was set to 150 Torr, and the group III raw material was TMG.
a (trimethylgallium) and TMAI (trimethylaluminum) as organometallics.
3 , H 2 Se is used as the n-type dopant, and DEZn (diethyl zinc) is used as the p-type dopant.

【0026】上記エピタキシャル成長後、熱CVD法
によって、表面に(112) SiO2 層を形成し、さらに、
反応性イオンビームエッチング法(以下、「RIBE
法」と記す)により、(113) レジストで覆われた柱状の
発光部を残して、(107) p型Al0.4 Ga0.6 Asクラ
ッド層の途中まで、エッチングを行う(図2
((b))。この際、本実施例では、エッチングガスと
しては塩素とアルゴンの混合ガスを用いることとし、ガ
ス圧を1×10-3Torrとし、引出し電圧を400V
とする。ここで、(107) p型Al0.4 Ga0.6 Asクラ
ッド層の途中までしかエッチングしないのは、活性層の
水平方向の注入キャリアと光を閉じ込めるための構造
を、リブ導波路型の屈折率導波構造とするためである。
After the above-mentioned epitaxial growth, a (112) SiO 2 layer is formed on the surface by a thermal CVD method.
Reactive ion beam etching (hereinafter "RIBE")
Etching is performed halfway through the (107) p-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer, leaving a columnar light emitting portion covered with the (113) resist (FIG. 2).
((B)). At this time, in this embodiment, a mixed gas of chlorine and argon is used as the etching gas, the gas pressure is 1 × 10 −3 Torr, and the extraction voltage is 400 V
And Here, the reason for etching only the middle of the (107) p-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer is that the structure for confining the injected carriers and light in the horizontal direction of the active layer is a rib waveguide type refractive index waveguide. This is because of the structure.

【0027】次に、この(107) p型Al0.4 Ga0.6
Asクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず、(113) レジストを取り除き、
次に、MBE法域はMOCVD法などにより、(109) Z
nS0.06Se0.94層を埋め込み成長させる(図2
(c))。
Next, the (107) p-type Al 0.4 Ga 0.6
A buried layer is formed on the As clad layer. For this purpose, in this embodiment, first, the (113) resist is removed,
Next, the MBE method area is set to (109) Z by MOCVD method or the like.
The nS 0.06 Se 0.94 layer is buried and grown (FIG. 2)
(C)).

【0028】例えば、DMZn−DMSeの付加体(ジ
メチル亜鉛とジメチルセレンの付加体)とH2 Se(セ
レン化水素)を原料に用いたMOCVD法で成長温度2
75℃、成長圧力70Torrで埋め込み成長を行っ
た。
For example, an MOCVD method using an adduct of DMZn-DMSe (an adduct of dimethylzinc and dimethylselenium) and H 2 Se (hydrogen selenide) as raw materials has a growth temperature of 2 ° C.
Buried growth was performed at 75 ° C. and a growth pressure of 70 Torr.

【0029】更に、(112) SiO2 層を除去し、続い
て、(108) コンタクト層の表面に発光部の径よりもやや
小さい領域を(113) レジストで形成する(図2
(d))。
Further, the (112) SiO 2 layer is removed, and subsequently, a region slightly smaller than the diameter of the light emitting portion is formed on the surface of the (108) contact layer with the (113) resist (FIG. 2).
(D)).

【0030】その後、この表面に(110) p型オーミッ
ク電極を蒸着し、リフトオフ法を用いて、発光部表面に
出射口を開ける(図2(e))。
Thereafter, a (110) p-type ohmic electrode is vapor-deposited on the surface, and an emission port is opened on the surface of the light emitting portion by using a lift-off method (FIG. 2E).

【0031】しかる後に、(110) p型オーミック電極
のない発光部の上を覆うように2ペアの(111) SiO2
/a−Si誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着により
形成し、さらに(102) n型GaAs基板側に(101) n型
オーミック電極を蒸着する(図2(f))。そして、最
後に、N2 雰囲気中で、400℃のアロイングを行う。
Thereafter, two pairs of (111) SiO 2 are coated so as to cover the light emitting portion without the (110) p-type ohmic electrode.
An / a-Si dielectric multilayer mirror is formed by electron beam evaporation, and a (101) n-type ohmic electrode is further deposited on the (102) n-type GaAs substrate side (FIG. 2 (f)). Finally, alloying at 400 ° C. is performed in an N 2 atmosphere.

【0032】このように作成した本実施例の(100) 面発
光型半導体レーザは、埋め込みに用いたZnS0.06Se
0.94層がIGΩ以上の抵抗を有し、(109) 埋め込み層へ
の注入電流の漏れが起こらないため、極めて有効な電流
狭窄が達成される。また、(109) 埋め込み層は多層構造
にする必要が無いため容易に成長させることができ、バ
ッチ間の再現性も高い。
The (100) surface-emitting type semiconductor laser of this embodiment fabricated in this way is the ZnS 0.06 Se used for embedding.
Since the 0.94 layer has a resistance of IGΩ or more and the leakage of the injection current into the (109) buried layer does not occur, extremely effective current confinement is achieved. Further, since the (109) buried layer does not need to have a multilayer structure, it can be easily grown and has high batch-to-batch reproducibility.

【0033】また、この面発光半導体レーザはリブ導波
路構造となるので、ZnS0.06Se0.94層の下方の活性
層と共振器部の活性層の屈折率差が大きくなり、有効な
光閉じ込めも同時に達成される。
Further, since the surface emitting semiconductor laser has a rib waveguide structure, the difference in the refractive index between the active layer below the ZnS 0.06 Se 0.94 layer and the active layer in the resonator section becomes large, and effective light confinement is simultaneously performed. Achieved.

【0034】また、埋め込み層としてのII−VI族化
合物半導体がII族有機化合物およびVI族有機化合物
からなる付加体とVI族水素化物とを原料とすることに
より、従来と比較して非常に低い温度で埋め込み層を形
成することが可能となる。したがって、埋め込み層を形
成する際の熱によって共振器を形成する各層の結晶性が
悪化することを防止でき、同時に、結晶性に優れ、十分
な均一性を有する埋め込み層を得ることができる。II
族原料とVI族原料とを使用して一般の手法でMOCV
D法を実施すると、埋め込み層を形成する際の温度が非
常に高温(600℃以上)となる。このため、このとき
の熱によって、共振器を形成する各層に転移や欠陥が生
じて結晶性が悪化すること、これらの各層と埋め込み層
との界面で相互拡散が生じてしまうこと、また、埋め込
み層自体の結晶性が悪く、十分な均一性を得ることがで
きないことなどの幾つかの問題があった。しかし、前記
付加体およびVI族水素化物を用いることにより、MO
CVDにおける温度を500℃以下、好ましくは300
℃以下と低くすることができ、これらの問題を解消する
ことができた。
Further, since the II-VI compound semiconductor as the buried layer is made of an adduct composed of a group II organic compound and a group VI organic compound and a group VI hydride as raw materials, it is much lower than the conventional one. It becomes possible to form the buried layer at a temperature. Therefore, it is possible to prevent the crystallinity of each layer forming the resonator from deteriorating due to heat generated when the buried layer is formed, and at the same time, it is possible to obtain a buried layer having excellent crystallinity and sufficient uniformity. II
MOCV by a general method using a group IV raw material and a group VI raw material
When the method D is performed, the temperature at which the buried layer is formed becomes extremely high (600 ° C. or higher). For this reason, the heat at this time causes transitions and defects in the layers forming the resonator, deteriorating the crystallinity, causing mutual diffusion at the interface between each of these layers and the buried layer, There were several problems, such as poor crystallinity of the layer itself, making it impossible to obtain sufficient uniformity. However, by using the adduct and the group VI hydride, the MO
The temperature in CVD is 500 ° C. or less, preferably 300 ° C.
° C or less, and these problems could be solved.

【0035】また、本実施例では、図2(f)に示すよ
うに、光出射側の反射ミラーは、(110) p型オーミック
電極の下に半導体多層膜ミラーからなる(114) 分布反射
型多層膜ミラーが配置されるような構成となっている。
従って、電極下の光共振器の反射率を増加させることが
可能となり、高効率な面発光型半導体レーザを提供する
ことができる。そして、これにより、(110) p型オーミ
ック電極と半導体層との接触面積を大きくすることが可
能となるため、この部分での抵抗を少なくすることがで
きる。この結果、この部分での熱の発生を抑えることが
でき、半導体レーザの高効率化、信頼性の向上を図るこ
とができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2F, the reflecting mirror on the light emitting side is composed of a semiconductor multilayer mirror under a (110) p-type ohmic electrode. The configuration is such that a multilayer mirror is arranged.
Therefore, the reflectivity of the optical resonator below the electrode can be increased, and a highly efficient surface-emitting semiconductor laser can be provided. Then, since the contact area between the (110) p-type ohmic electrode and the semiconductor layer can be increased, the resistance at this portion can be reduced. As a result, the generation of heat in this portion can be suppressed, and the efficiency and reliability of the semiconductor laser can be improved.

【0036】また、本実施例に係る製造方法では、光出
射側の反射ミラーのうち、(114) 分布反射型多層膜ミラ
ーは、光共振器を構成する活性層などといっしょに基板
から連続して結晶成長可能である。従って、作製が極め
て簡単であり、非常に安定に、再現性よく面発光型半導
体レーザを提供でき、信頼性、歩留まり等を向上させる
ことができる。
Further, in the manufacturing method according to the present embodiment, among the reflection mirrors on the light emission side, the (114) distributed reflection type multilayer mirror is continuous from the substrate together with the active layer and the like constituting the optical resonator. Crystal growth. Accordingly, a surface-emitting type semiconductor laser which is extremely simple to manufacture, can be provided very stably, and has high reproducibility can be provided, and reliability, yield, and the like can be improved.

【0037】なお、本実施例では、発光部上の反射ミラ
ーの反射率は、半導体多層膜ミラーからなる(114) 分布
反射型多層膜ミラーと(111) 誘電体多層膜ミラーが合わ
さることにより、発振波長870nmで96%以上とす
ることができる。
In the present embodiment, the reflectivity of the reflection mirror on the light emitting section is determined by combining the (114) distributed reflection type multilayer mirror composed of a semiconductor multilayer mirror and the (111) dielectric multilayer mirror. It can be 96% or more at an oscillation wavelength of 870 nm.

【0038】また、出射口側の反射ミラーを半導体多層
膜ミラーからなる(114) 分布反射型多層膜ミラーと、(1
11) 誘電体多層膜ミラーで構成したのは、すべて半導体
多層膜ミラーにすると96%以上の反射率を得るために
は40層以上の半導体層を制御よく形成する必要があ
り、また、40層以上の半導体層の垂直方向の電気抵抗
は非常に大きくなり、面発光半導体レーザ自体の素子抵
抗を大きくしてしまう問題が発生したためである。 (b)実施例2 図3は本発明の第2の実施例における半導体レーザ(20
0) の発光部の断面を示す斜視図であり、また、図4
(a)〜(f)は当該実施例における半導体レーザ(20
0) の製造工程を示す断面図である。
Further, the reflection mirror on the exit side is made of a (114) distributed reflection type multilayer mirror made of a semiconductor multilayer mirror, and (1)
11) The reason why the dielectric multilayer mirror is used is that if all the semiconductor multilayer mirrors are used, it is necessary to form 40 or more semiconductor layers with good control in order to obtain a reflectance of 96% or more. This is because the electric resistance in the vertical direction of the semiconductor layer described above becomes extremely large, causing a problem of increasing the element resistance of the surface emitting semiconductor laser itself. (B) Embodiment 2 FIG. 3 shows a semiconductor laser (20) according to a second embodiment of the present invention.
0) is a perspective view showing a cross section of the light emitting portion, and FIG.
(A) to (f) show the semiconductor laser (20) in this embodiment.
0) is a cross-sectional view showing the manufacturing process.

【0039】本実施例の半導体レーザ(200) は、発光部
を(208) p型Al0.1 Ga0.9 Asコンタクト層から(2
05) n型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層の一部までを
柱状に形成した点で、上述の実施例1と異なる。
In the semiconductor laser (200) of this embodiment, the light emitting portion is formed from the (208) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer (2).
05) This is different from the first embodiment in that a part of the n-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer is formed in a columnar shape.

【0040】以下、本実施例の構成および製造工程につ
いて、図4(a)〜(f)にしたがって説明する。
Hereinafter, the structure and manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0041】まず、(202) n型GaAs基板上に、(2
03) n型GaAsバッファ層を形成し、さらに、n型A
lAs層とn型Al0.1 Ga0.9 As層からなり波長8
70nm付近の光に対し98%以上の反射率を持つ30
ペアの(204) 分布半導体多層膜ミラーを形成する。続い
て、(205) n型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層、(20
6) p型GaAs活性層、(207) p型Al0.4 Ga0.6
Asクラッド層と成長させ、さらに、p型AlAs層と
p型Al0.1 Ga0.9 As層からなり波長870nm付
近の光に対し75%以上の反射率を持つ5ペアの(214)
分布反射型多層膜ミラーを形成し、その上に(208) p型
Al0.1 Ga0.9 Asコンタクト層を、順次、MOCV
D法でエピタキシャル成長させる(図4(a))。この
とき、本実施例では、成長温度を700℃とし、成長圧
力を150Torrとし、III族原料としてはTMG
a(トリメチルガリウム)およびTMAI(トリメチル
アルミニウム)の有機金属を、V族原料としてはAsH
3 を、n型ドーパントとしてはH2 Seを、p型ドーパ
ントとしてはDEZn(ジエチルジンク)を、それぞれ
用いる。
First, on the (202) n-type GaAs substrate, (2)
03) An n-type GaAs buffer layer is formed,
and an n-type Al 0.1 Ga 0.9 As layer.
30 that has a reflectance of 98% or more for light near 70 nm
Form a pair of (204) distributed semiconductor multilayer mirrors. Subsequently, a (205) n-type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer, (20
6) p-type GaAs active layer, (207) p-type Al 0.4 Ga 0.6
An As clad layer is grown, and a pair of (214) consisting of a p-type AlAs layer and a p-type Al 0.1 Ga 0.9 As layer having a reflectance of 75% or more with respect to light near a wavelength of 870 nm.
A distributed reflection type multilayer mirror is formed, and a (208) p-type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer is successively formed on the mirror by MOCV.
The epitaxial growth is performed by the method D (FIG. 4A). At this time, in this example, the growth temperature was set to 700 ° C., the growth pressure was set to 150 Torr, and the group III raw material was TMG.
a (trimethylgallium) and TMAI (trimethylaluminum) as organometallics.
3 , H 2 Se is used as the n-type dopant, and DEZn (diethyl zinc) is used as the p-type dopant.

【0042】前記、(204) および(214) 分布反射型多層
膜ミラーの形成においては、層形成中に(204) 分布反射
型多層膜ミラーではH2 Se供給量を、また(214) 分布
反射型多層膜ミラーではDEZn供給量を制御すること
により、層の界面近傍のドーパント濃度を高める。
In the formation of the (204) and (214) distributed reflection type multilayer mirrors, the supply amount of H 2 Se in the (204) distributed reflection type multilayer mirror and (214) the distributed reflection type In the multi-layer mirror, the dopant concentration near the interface of the layers is increased by controlling the DEZn supply amount.

【0043】次にRIBE法により、(213) レジスト
で覆われた柱状の発光部を残して、(205) n型Al0.4.
Ga0.6 Asクラッド層の途中まで、エッチングを行う
(図4(b))。この際、本実施例では、エッチングガ
スとしては塩素とアルゴンの混合ガスを用いることと
し、ガス圧を1×10-3Torrとし、引出し電圧を40
0Vとする。
Next, the (205) n-type Al 0.4.
Etching is performed halfway through the Ga 0.6 As cladding layer (FIG. 4B). At this time, in this embodiment, a mixed gas of chlorine and argon is used as the etching gas, the gas pressure is 1 × 10 −3 Torr, and the extraction voltage is 40.
0V.

【0044】次に、このエッチング領域上に、埋め込
み層を形成する。このために、本実施例では、まず、(2
13) レジストを取り除き、次に、MBE法或はMOCV
D法などにより、(209) ZnS0.06Se0.94層を埋め込
み成長させる(図4(c))。
Next, a buried layer is formed on the etched region. For this reason, in the present embodiment, first, (2
13) Remove resist and then use MBE or MOCV
The (209) ZnS 0.06 Se 0.94 layer is buried and grown by the D method or the like (FIG. 4C).

【0045】更に、(212) SiO2 層を除去し、続い
て、(208) コンタクト層の表面に発光部の径よりもやや
小さい領域をレジストで形成する(図4(d))。
Further, the (212) SiO 2 layer is removed, and subsequently, a region slightly smaller than the diameter of the light emitting portion is formed on the surface of the (208) contact layer with a resist (FIG. 4D).

【0046】しかる後に、この表面に(210) p型オー
ミック電極を蒸着し、リフトオフ法を用いて、発光部表
面に出射口を開ける(図4(e))。
Thereafter, a (210) p-type ohmic electrode is vapor-deposited on the surface, and an emission port is opened on the surface of the light emitting portion by using a lift-off method (FIG. 4E).

【0047】その後、出射口の上を覆うように2ペア
の(211) SiO2 /a−Si誘電体多層膜ミラーを電子
ビーム蒸着により形成する。さらに(202) n型GaAs
基板側に(201) n型オーミック電極を蒸着する(図4
(f))。そして、最後に、N2 雰囲気中で、400℃
のアロイングを行う。
After that, two pairs of (211) SiO 2 / a-Si dielectric multilayer mirrors are formed by electron beam evaporation so as to cover the exit. (202) n-type GaAs
A (201) n-type ohmic electrode is deposited on the substrate side (Fig. 4
(F)). Finally, in an N 2 atmosphere, at 400 ° C.
Performing alloying.

【0048】以上の工程により、図3に示したような、
埋め込み構造を持つ(200) 面発光半導体レーザを得るこ
とができる。
By the above steps, as shown in FIG.
A (200) surface emitting semiconductor laser having a buried structure can be obtained.

【0049】このように作成した本実施例の(200) 面発
光半導体レーザにおいても、埋め込みに用いたZnS
0.06Se0.94層がIGΩ以上の抵抗を有し、(209) 埋め
込み層への注入電流の漏れが起こらないため、極めて有
効な電流狭窄が達成される。また、(209) 埋め込み層は
多層構造にする必要が無いため容易に成長させることが
でき、バッチ間の再現性も高い。さらに、GaAsに比
べ屈折率が十分に小さいZnS0.06Se0.94層を用い、
(206) 活性層を埋め込んだ埋め込み型の屈折率導波路構
造により、より効果的な光の閉じ込めが実現される。
In the thus fabricated (200) surface emitting semiconductor laser of this embodiment, the ZnS
Since the 0.06 Se 0.94 layer has a resistance of IGΩ or more and the leakage of the injection current into the (209) buried layer does not occur, extremely effective current confinement is achieved. Further, since the (209) buried layer does not need to have a multilayer structure, it can be easily grown, and the reproducibility between batches is high. Further, using a ZnS 0.06 Se 0.94 layer having a sufficiently smaller refractive index than GaAs,
(206) More effective light confinement is realized by the embedded type refractive index waveguide structure in which the active layer is embedded.

【0050】また(204) および(214) 分布反射型多層膜
ミラーを構成する層の界面近傍のキャリア濃度を高めて
いるため、伝導帯の障壁が薄くなり、電子がトンネル伝
導しやすくなり、また価電子帯のバンド急峻性もなだら
かになるため、正孔も電導しやすくなるため、多層膜に
垂直な方向の電気抵抗が小さい。
Further, since the carrier concentration near the interface between the layers constituting the distributed reflection type multilayer mirror (204) and (214) is increased, the barrier of the conduction band becomes thinner, and electrons are more likely to tunnel through. The band steepness of the valence band becomes gentle, and holes are easily conducted, so that the electric resistance in the direction perpendicular to the multilayer film is small.

【0051】また、ここでドーピングによってキャリア
濃度を高めているのは層の界面近傍のみであることか
ら、高濃度ドーピングによる膜質の悪化はない。 (c)実施例3 図5は本発明の第3の実施例における半導体レーザ(30
0) の発光部の断面を示す斜視図であり、図6(a)〜
(f)は当該実施例における半導体レーザ(300)の製造
工程を示す断面図である。
Further, since the carrier concentration is increased only by the doping in the vicinity of the interface between the layers, the film quality is not deteriorated by the high concentration doping. (C) Third Embodiment FIG. 5 shows a semiconductor laser (30) according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6A is a perspective view showing a cross section of the light emitting unit of FIG.
(F) is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser (300) in the example.

【0052】本実施例の半導体レーザ(300) は、(307)
p型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層を、互いに分離溝
で分離された複数の柱状部で発光部を形成した点で、上
述の実施例1および実施例2と異なる。
The semiconductor laser (300) according to the present embodiment is composed of (307)
This embodiment differs from the first and second embodiments in that the p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer has a light emitting portion formed by a plurality of columnar portions separated from each other by separation grooves.

【0053】以下、本実施例の構成および製造工程につ
いて図6(a)〜(f)にしたがって説明する。
Hereinafter, the structure and manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0054】まず、(302) n型GaAs基板上に、(3
03) n型GaAsバッファ層を形成し、さらに、n型A
0.9 Ga0.1 As層とn型Al0.2 Ga0.8 As層か
らなり波長780nmを中心に±30nmの光に対して
98%以上の反射率を持つ25ペアの(304) 半導体多層
膜ミラーを形成する。続いて、(305) n型Al0.5 Ga
0.5 Asクラッド層、(306) p型Al0.13Ga0.87As
活性層、(307) p型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層、
そして、p型Al0.9 Ga0.1 As層とp型Al0.2
0.8 As層からなり波長780nm付近の光に対し7
5%以上の反射率を持つ5ペアの(315) 分布反射型多層
膜ミラーと(308) p型Al0.15Ga0.85Asコンタクト
層を順次MOCVD法でエピタキシャル成長させる(図
6(a))。本実施例では、このときの成長条件を、成
長温度を720℃、成長圧力150Torrとするとと
もに、III族原料にはTMGa(トリメチルガリウ
ム)およびTMAI(トリメチルアルミニウム)の有機
金属を、V族原料にはAsH3 、n型ドーパントにTM
Si(テトラメチルシラン)、p型ドーパントにDEZ
n(ジエチルジンク)を、それぞれ用いる。
First, (3) is placed on a (302) n-type GaAs substrate.
03) An n-type GaAs buffer layer is formed,
25 pairs of (304) semiconductor multilayer mirrors comprising a l 0.9 Ga 0.1 As layer and an n-type Al 0.2 Ga 0.8 As layer and having a reflectivity of 98% or more with respect to light of ± 30 nm centering on a wavelength of 780 nm are formed. . Subsequently, (305) n-type Al 0.5 Ga
0.5 As cladding layer, (306) p-type Al 0.13 Ga 0.87 As
Active layer, (307) p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer,
The p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer and the p-type Al 0.2 G
a 0.8 As layer made of 7
Five pairs of (315) distributed reflection type multilayer mirrors having a reflectivity of 5% or more and (308) p-type Al 0.15 Ga 0.85 As contact layers are sequentially epitaxially grown by MOCVD (FIG. 6A). In the present embodiment, the growth conditions at this time are a growth temperature of 720 ° C., a growth pressure of 150 Torr, an organic metal such as TMGa (trimethylgallium) and TMAI (trimethylaluminum) as a group III source, and a group V source as a group V source. Is TM for AsH 3 , n-type dopant
Si (tetramethylsilane), p-type dopant DEZ
n (diethyl zinc) is used.

【0055】また、(304) 半導体多層膜ミラー成長時
に、成長表面に紫外光を断続的に照射し、ミラーを形成
しているn型Al0.9 Ga0.1 As層とn型Al0.2
0.8As層の界面近傍のキャリア濃度を上げて、(304)
半導体多層膜ミラーの抵抗を低減している。
Further, during the growth of the (304) semiconductor multilayer mirror, the growth surface is intermittently irradiated with ultraviolet light to form the n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer and the n-type Al 0.2 G forming the mirror.
a Increase the carrier concentration near the interface of the 0.8 As layer to obtain (304)
The resistance of the semiconductor multilayer mirror is reduced.

【0056】次に、表面に常圧熱CVD法により(31
2) SiO2 層を形成し、さらにその上にフォトレジス
トを塗布、フォトリソグラフィー工程を施し、必要なパ
ターンを作製する。その際、レジストパターンの側面が
基板面に対して、垂直になるようなパターン作製条件で
行ない、作製後は、側面のだれの原因となる温度加熱を
行なわない。
Next, the surface was subjected to normal pressure thermal CVD (31
2) An SiO 2 layer is formed, a photoresist is applied thereon, and a photolithography process is performed to produce a required pattern. At that time, the resist pattern is formed under pattern forming conditions such that the side surface is perpendicular to the substrate surface. After the formation, the temperature heating which causes drooping of the side surface is not performed.

【0057】その後、このパターンをマスクにして、
CF4 ガスをエッチングガスにした反応性イオンエッチ
ング(RIE)を行い(312) SiO2 層を除去する。以
上のようにして、必要なパターン形状を持ちながら、更
に基板に対して垂直な側面を持った(313) レジストと(3
12) SiO2 層によるパターンが作成できる(図6
(b))。
Then, using this pattern as a mask,
Reactive ion etching (RIE) using CF 4 gas as an etching gas is performed (312) to remove the SiO 2 layer. As described above, while having the required pattern shape, the (313) resist and the (3)
12) A pattern with the SiO 2 layer can be created (Fig. 6
(B)).

【0058】続いて、この垂直な側面を持った(313)
レジストをマスクにして、RIBE法を用いて、柱状の
発光部を残してエッチングを行う。この時、発光部を形
成する複数の柱状部の間は(307) p型Al0.5 Ga0.5
As クラッド層の途中まで、エッチングを行う(図6
(c))。この際、本実施例では、エッチングガスには
塩素とアルゴンの混合ガスを用い、ガス圧力5×10-4
Torr、プラズマ引出し電圧400V、エッチング試
料上でのイオン電流密度400μA/cm2 、試料温度
を20℃に保って行うこととする。
Subsequently, with this vertical side (313)
Using the resist as a mask, etching is performed using a RIBE method while leaving a columnar light-emitting portion. At this time, (307) p-type Al 0.5 Ga 0.5 is provided between the plurality of columnar portions forming the light emitting portion.
Etching is performed halfway through the As cladding layer (FIG. 6).
(C)). At this time, in this embodiment, a mixed gas of chlorine and argon is used as the etching gas, and the gas pressure is 5 × 10 −4.
Torr, a plasma extraction voltage of 400 V, an ion current density of 400 μA / cm 2 on the etching sample, and a sample temperature of 20 ° C.

【0059】ここで、発光部を(307) p型Al0.5 Ga
0.5 Asクラッド層の途中までしかエッチングしないの
は、活性層の水平方向の注入キャリアと光の閉じ込め
を、屈折率導波型のリブ導波路構造にして、活性層内の
光の一部を活性層水平方向に伝達できるようにするため
である。
Here, the light emitting portion is made of (307) p-type Al 0.5 Ga
The reason why etching is performed only halfway through the 0.5 As clad layer is that the injection of carriers and light confined in the horizontal direction of the active layer is made a refractive index waveguide type rib waveguide structure, and a part of the light in the active layer is activated. This is to enable transmission in the layer horizontal direction.

【0060】また、レジストとして垂直な側面を持った
(313) レジストを使用し、さらに、エッチング方法とし
てエッチング試料に対して垂直にイオンをビーム状に照
射してエッチングを行なうRIBE法を用いることによ
り、近接した(320) 発光部を、基板に垂直な(314) 分離
溝で分離させることができるとともに、面発光型半導体
レーザの特性向上に必要な垂直光発振器を作製すること
が可能となっている。
The resist has vertical side surfaces.
(313) Using a resist, and further using an RIBE method of irradiating ions in a beam shape perpendicularly to the etching sample as an etching method, by using a RIBE method for performing etching, the light emitting portion close to (320) is vertically (314) In addition to being able to be separated by the separation groove, it is possible to manufacture a vertical optical oscillator necessary for improving the characteristics of the surface emitting semiconductor laser.

【0061】次に、この(307) p型Al0.5 Ga0.5
Asクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず(313) レジストを取り除き、次
に、MBE法あるいはMOCVD法などにより、(309)
ZnS0.06Se0.94層を埋め込み成長させる(図6
(d))。
Next, the (307) p-type Al 0.5 Ga 0.5
A buried layer is formed on the As clad layer. For this purpose, in this embodiment, the (313) resist is first removed, and then the (309) resist is removed by MBE or MOCVD.
A ZnS 0.06 Se 0.94 layer is embedded and grown (FIG. 6).
(D)).

【0062】さらに、(312) Sio2 層とその上にで
きた多結晶状のZnSSeを除去し、続いて、(303) コ
ンタクト層の表面に発光部の径よりやや小さい領域をレ
ジストで形成する。この表面に(310) p型オーミック電
極を蒸着し、リフトオフ法を用いて、発光部表面に出射
口を開ける(図6(e))。ここで、出射側の(310)p
型オーミック電極は、各(320) 発光部の各(308) コンタ
クト層に導通するように形成される。
Further, the (312) SiO 2 layer and the polycrystalline ZnSSe formed thereon are removed, and subsequently, a region slightly smaller than the diameter of the light emitting portion is formed on the surface of the (303) contact layer with a resist. . A (310) p-type ohmic electrode is vapor-deposited on this surface, and an emission port is opened on the surface of the light emitting portion by using a lift-off method (FIG. 6E). Here, (310) p
The type ohmic electrode is formed so as to be electrically connected to each (308) contact layer of each (320) light emitting portion.

【0063】その後、出射口の上を覆うように2ペア
の(311) SiO2 /a−Si誘電体多層膜ミラーを電子
ビーム蒸着により形成する。さらに(302) n型GaAs
基板側に(301) n型オーミック電極を蒸着する(図6
(f))。そして、最後に、N2 雰囲気中で、400℃
のアロイングを行う。
After that, two pairs of (311) SiO 2 / a-Si dielectric multilayer mirrors are formed by electron beam evaporation so as to cover the top of the emission port. (302) n-type GaAs
A (301) n-type ohmic electrode is deposited on the substrate side (see FIG. 6).
(F)). Finally, in an N2 atmosphere, at 400 ° C.
Performing alloying.

【0064】ここで、本実施例の(300) 半導体レーザで
はZnS0.06Se0.94で埋め込んだ(314) 分離溝上にも
(311) 誘電体多層膜ミラーを作製することとしたので、
発光部に挾まれた領域にも垂直共振器構造が形成され、
したがって、(314) 分離溝にもれた光も有効にレーザ発
振に寄与し、また、漏れた光を利用するので、(320)発
光部の位相に同期した発光となる。
Here, in the (300) semiconductor laser of the present embodiment, the (314) separation groove buried with ZnS 0.06 Se 0.94 is also used.
(311) Since we decided to make a dielectric multilayer mirror,
A vertical resonator structure is also formed in the area sandwiched by the light emitting parts,
Therefore, the light leaked to the (314) separation groove also effectively contributes to laser oscillation, and the leaked light is used, so that (320) light emission is synchronized with the phase of the light emitting unit.

【0065】以上のように、図5に示したような(320)
発光部を持った(300) 面発光型半導体レーザを得ること
ができる。
As described above, (320) shown in FIG.
A (300) surface-emitting type semiconductor laser having a light emitting portion can be obtained.

【0066】このように作成した本実施例の(300) 面発
光半導体レーザにおいても、埋め込みに用いたZnS
0.06Se0.94層がIGΩ以上の抵抗を有し、(309) 埋め
込み層への注入電流の漏れが起こらないため、極めて有
効な電流狭窄が達成される。また、(209) 埋め込み層は
多層構造にする必要がないため容易に成長させることが
でき、バッチ間の再現性も高い。また、この面発光半導
体レーザはリブ導波路構造となるので、ZnS0.06Se
0.94層の下方の活性層と共振器部の活性層の屈折率差が
大きくなり、有効な光閉じ込めも同時に達成される。
In the thus fabricated (300) surface emitting semiconductor laser of this embodiment, the ZnS
Since the 0.06 Se 0.94 layer has a resistance of IGΩ or more and the leakage of the injection current into the (309) buried layer does not occur, extremely effective current confinement is achieved. Further, since the (209) buried layer does not need to have a multilayer structure, it can be easily grown, and the reproducibility between batches is high. Since this surface emitting semiconductor laser has a rib waveguide structure, ZnS 0.06 Se
The difference in the refractive index between the active layer below the 0.94 layer and the active layer in the resonator section is increased, and effective light confinement is achieved at the same time.

【0067】また、本実施例の(300) 面発光半導体レー
ザではZnS0.06Se0.94で埋め込んだ(314) 分離溝上
にも(311) 誘電体多層膜ミラーを作成することとしたの
で、発光部に挾まれた領域にも垂直共振器構造が形成さ
れ、従って、(314) 分離溝に漏れた光も有効にレーザ発
振に寄与し、また漏れた光を利用するので(320) 発光部
の位相が同期した発光となる。 (2)実施例4〜6 実施例4〜6は、図7(a)に示すように、(431) 光出
射口に(430) 位相シフト層を設けた実施例である。
Further, in the (300) surface emitting semiconductor laser of this embodiment, since the (314) dielectric multilayer mirror is formed also on the (314) separation groove embedded with ZnS 0.06 Se 0.94 , The vertical cavity structure is also formed in the sandwiched region, and therefore, the light leaked to the (314) separation groove effectively contributes to the laser oscillation. Light emission is synchronized. (2) Embodiments 4 to 6 Embodiments 4 to 6 are embodiments in which a (430) phase shift layer is provided at a (431) light exit as shown in FIG. 7A.

【0068】具体的には、(431) 光出射口に適当な厚さ
の(430) 位相シフト層を設け、その上に(411) 誘電体多
層膜ミラーを形成することにより、(431) 光出射口の下
に発生する定在波の実効共振器長を変化させ、(411) 誘
電体多層膜ミラーの反射面を、(410) p型オーミック電
極の内部の(16)仮想反射面と同じ位置にする。
Specifically, a (431) phase shift layer having an appropriate thickness is provided at the (431) light emitting port, and a (411) dielectric multilayer mirror is formed thereon, whereby the (431) light By changing the effective resonator length of the standing wave generated below the emission port, the reflection surface of the (411) dielectric multilayer mirror is the same as the (16) virtual reflection surface inside the (410) p-type ohmic electrode. Position.

【0069】これにより、図7(b)に示すように、(4
31) 光出射口の下に発生する定在波の波長λ1 と、(41
0) p型オーミック電極の下に発生する定在波の波長λ
2 が等しくなるため、波光共振器内に生じる定在波を素
子内で一様にすることができ、素子体積の全てを有効に
レーザ共振器として機能させることが可能となる。
As a result, as shown in FIG.
31) the wavelength lambda 1 of the standing wave generated under the light exit opening (41
0) The wavelength λ of the standing wave generated below the p-type ohmic electrode
Since 2 is equal, the standing wave generated in the optical waveguide resonator can be made uniform in the element, and the entire element volume can effectively function as a laser resonator.

【0070】このような位相シフト層の材質の条件とし
ては、発振波長に対してほぼ透明であること、屈折率が
半導体に近い材質であることが必要である。半導体界面
との境界面での反射の影響を無視できることが望ましい
からである。
The phase shift layer needs to be made of a material that is substantially transparent to the oscillation wavelength and that has a refractive index close to that of a semiconductor. This is because it is desirable that the influence of reflection at the interface with the semiconductor interface can be ignored.

【0071】更に、より性能が良く、信頼性の高い半導
体レーザを提供するためには、(430)位相シフト層の作製
の際に半導体表面にダメージを与えないような形成方法
を用いることが好ましい。このためには、200℃以下
の低温で位相シフト層を形成でき、レジストを用いたリ
フトオフ法を用いることができるプロセスが望まれる。 (a)実施例4 本実施例は、位相シフト層の材質として、誘電体材料、
例えばアモルファスシリコン(以下、a−Siと称す
る)を用いた場合の実施例であり、図8(a)〜(e)
には、本実施例に係る半導体レーザの製造工程の断面図
が示される。
Further, in order to provide a semiconductor laser having better performance and higher reliability, it is preferable to use a formation method which does not damage the semiconductor surface when manufacturing the (430) phase shift layer. . For this purpose, a process is desired in which a phase shift layer can be formed at a low temperature of 200 ° C. or lower and a lift-off method using a resist can be used. (A) Example 4 In this example, a dielectric material,
For example, this is an example in which amorphous silicon (hereinafter, referred to as a-Si) is used, and FIGS.
1 shows a cross-sectional view of a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【0072】なお、本実施例は、実施例2において、半
導体多層膜ミラーからなる(204) 分布反射型多層膜ミラ
ーを設ける代わりに、位相シフト層を設けて、リング状
のp型オーミック電極の存在により生じる問題点を解決
するものである。従って、図8には、図4(e)に示す
p型オーミック電極を蒸着し光出射口を開けた後の工程
のみが示されており、その前の工程は省略している。
In this embodiment, a phase shift layer is provided instead of the (204) distributed reflection type multi-layer mirror composed of a semiconductor multi-layer mirror in the second embodiment, and a ring-shaped p-type ohmic electrode is formed. It solves problems caused by existence. Therefore, FIG. 8 shows only the step after the p-type ohmic electrode is deposited as shown in FIG. 4E and the light emission port is opened, and the steps before that are omitted.

【0073】以下、本実施例の構成および製造工程につ
いて、図8(a)〜(e)にしたがって説明する。
Hereinafter, the structure and manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 8 (e).

【0074】まず、(410) p形オーミック電極を形成
し(431) 光出射口を開けた後(図8(a))、(433) レ
ジストで、位相シフト層を形成する以外の部分に、(43
1) 光出射口が露出するようにパターンを形成する(図
8(b))。
First, after forming a (410) p-type ohmic electrode and (431) opening a light emitting port (FIG. 8A), (433) resist is applied to portions other than the phase shift layer. (43
1) A pattern is formed so that the light emission port is exposed (FIG. 8B).

【0075】次に、(430) 位相シフト層となるa−S
iを、所定の膜厚dの厚さにEB蒸着法等を用いて蒸着
する(図8(c))。即ち、この後に形成する(411) 誘
電体多層膜ミラーの反射面が、(410) p型オーミック電
極の内部の仮想反射面と同じ位置になるような膜厚の(4
30) 位相シフト層を形成する。この場合、同図に示すよ
うに、半導体層およびp型オーミック電極の上のみなら
ず、(433) レジストの上にもa−Siが蒸着されること
となる。
Next, (430) aS to be a phase shift layer
i is deposited to a predetermined thickness d using an EB deposition method or the like (FIG. 8C). In other words, the thickness of (4) is such that the reflection surface of the (411) dielectric multilayer mirror to be formed thereafter is located at the same position as the virtual reflection surface inside the (410) p-type ohmic electrode.
30) Form a phase shift layer. In this case, as shown in the figure, a-Si is deposited not only on the semiconductor layer and the p-type ohmic electrode, but also on the (433) resist.

【0076】次に、このまま、即ち、同じ炉内で連続
的に4ペアの(411) SiO2 /a−Si誘電体多層膜ミ
ラーを蒸着する(図8(d))。このように本実施例で
は、位相シフト層と誘電体多層膜ミラーを同じ炉内で連
続して形成できるため、レーザー特性、プロセスの歩留
まり、信頼性の向上等を図ることができる。
Next, as it is, that is, four pairs of (411) SiO 2 / a-Si dielectric multilayer mirrors are successively deposited in the same furnace (FIG. 8D). As described above, in this embodiment, since the phase shift layer and the dielectric multilayer mirror can be continuously formed in the same furnace, it is possible to improve laser characteristics, process yield, reliability, and the like.

【0077】次に、これをアセトン液に入れ超音波振
動を加えてリフトオフする。即ち、(433) レジストおよ
び、このレジストの上に堆積された(430) 位相シフト
層、(411) 誘電体多層膜ミラーをリフトオフにより除去
し、その後、(402) n型GaAs基板側に(401) n型オ
ーミック電極を蒸着する(図8(e))。最後に、N2
雰囲気下で、400℃のアロイングを行う。
Next, this is put into an acetone solution, and ultrasonic vibration is applied to lift off. That is, the (433) resist, the (430) phase shift layer deposited on this resist, and the (411) dielectric multilayer mirror are removed by lift-off, and then the (402) n-type GaAs substrate side has (401) ) An n-type ohmic electrode is deposited (FIG. 8E). Finally, N 2
Alloying at 400 ° C. is performed in an atmosphere.

【0078】以上の工程により、図8(e)に示すよう
に、(431) 光出射口の上に、(430)位相シフト層と(411)
誘電体多層膜ミラーとがサンドウイッチされた構造の
上部反射ミラーを形成することができる。なお、この場
合、(430) 位相シフト層は、少なくとも(431) 光出射口
内にあればよく、同図に示すように、(410) p型オーミ
ック電極を覆うような構造であってもよいし、覆わずに
(431) 光出射口内にのみ存在する構造であってもよい。
By the above steps, as shown in FIG. 8E, the (430) phase shift layer and the (411)
An upper reflection mirror having a structure in which the dielectric multilayer mirror is sandwiched can be formed. In this case, the (430) phase shift layer only needs to be at least in the (431) light emitting port, and may have a structure that covers the (410) p-type ohmic electrode as shown in FIG. , Without covering
(431) The structure may be present only in the light exit.

【0079】さて、本実施例では、(430) 位相シフト層
の材質として、a−Siを使用している。a−Siの屈
折率は、(430) 位相シフト層の下に形成される(408) p
型Al0.15Ga0.85Asコンタクト層の屈折率と比較的
近い。また、a−Siは、780nm付近で光吸収が少
し存在するが、それ以外の領域、例えば870nm付近
での光吸収係数が少ない。従って、この領域での発振周
波数をもつ半導体レーザに使用される位相シフト層の材
質として好適なものとなる。
In this embodiment, a-Si is used as the material of the phase shift layer (430). The index of refraction of a-Si is (408) p formed below the (430) phase shift layer.
It is relatively close to the refractive index of the type Al 0.15 Ga 0.85 As contact layer. A-Si has a small amount of light absorption around 780 nm, but has a small light absorption coefficient in other regions, for example, around 870 nm. Therefore, it becomes suitable as a material of the phase shift layer used for the semiconductor laser having the oscillation frequency in this region.

【0080】また、a−Si等の誘電体材料を用いるこ
とで、前記したように、(430) 位相シフト層の形成に連
続して、同じ炉内で(411) 誘電体多層膜ミラーを形成で
きるので、プロセスが複雑にならず工程が少なく、簡易
な製造方法を得ることができ、また、信頼性、レーザ特
性の向上等を図ることができる。
Further, by using a dielectric material such as a-Si, as described above, a (411) dielectric multilayer mirror is formed in the same furnace following the formation of the (430) phase shift layer. Therefore, the process is not complicated, the number of steps is small, a simple manufacturing method can be obtained, and the reliability and the laser characteristics can be improved.

【0081】更に、a−Siを使用した(430) 位相シフ
ト層は、室温で形成できるため、レジストマスクを用い
たリフトオフ法によるパターニングが可能となる。従っ
て、ドライエッチング等の手法を用いてパターニングす
る場合に比べて、半導体レーザの表面がエッチング中に
ダメージを受けにくく、また、工程を簡易にすることが
できる等の有利点がある。
Further, since the (430) phase shift layer using a-Si can be formed at room temperature, it can be patterned by a lift-off method using a resist mask. Therefore, as compared with the case of patterning using a method such as dry etching, there are advantages that the surface of the semiconductor laser is less likely to be damaged during etching and that the process can be simplified.

【0082】なお、本実施例の位相シフト層に使用され
る誘電体材料としては、a−Siに限らず、SixN
y、TiO2 、 CeO2 、ZnSSe、GaAs、C
dS等の各種の誘電体材料を使用することができる。
The dielectric material used for the phase shift layer of this embodiment is not limited to a-Si, but may be SixN.
y, TiO 2 , CeO 2 , ZnSSe, GaAs, C
Various dielectric materials such as dS can be used.

【0083】例えば、SixNy、TiO2 、 CeO
2 は、前記したa−Siと同様に、幅広い範囲で光吸収
係数が少なく、また、位相シフト層の下に形成される(4
08)p型Al0.15Ga0.85Asコンタクト層と屈折率が
比較的近い。従って、本実施例の位相シフト層として好
適なものとなる。また、200℃以下の温度にて成長さ
せることが可能であるため、前記したリフトオフ法を用
いてパターニングすることができ、半導体レーザの表面
がダメージを受けにくいという有利点をもっている。
For example, SixNy, TiO 2 , CeO
2 has a low light absorption coefficient in a wide range similarly to the above-described a-Si, and is formed under the phase shift layer (4).
08) The refractive index is relatively close to that of the p-type Al 0.15 Ga 0.85 As contact layer. Therefore, it becomes suitable as the phase shift layer of this embodiment. Further, since the growth can be performed at a temperature of 200 ° C. or less, patterning can be performed by using the lift-off method described above, and there is an advantage that the surface of the semiconductor laser is hardly damaged.

【0084】これに対し、ZnSSe、GaAs、Cd
Sは、200℃以下の温度にて成長させることが難し
い。従って、成長の際に(433) レジストが変形してしま
い、リフトオフ法を用いてパターニングすることは困難
である。しかし、これらの誘電体材料は前記のa−Si
に比べて、より幅広い範囲で光吸収係数が少なく、例え
ば780nmにおいての光吸収がほとんどない点で有利
点をもつ。
On the other hand, ZnSSe, GaAs, Cd
S is difficult to grow at a temperature of 200 ° C. or less. Therefore, the (433) resist is deformed during the growth, and it is difficult to perform patterning using the lift-off method. However, these dielectric materials are a-Si
Has an advantage in that the light absorption coefficient is small in a wider range, for example, there is almost no light absorption at 780 nm.

【0085】このように、位相シフト層のパターニング
に際して、リフトオフ法を用いることができない誘電体
材料に対しては、図9(a)〜(e)に示す製造工程に
より、ドライエッチング法を用いて所望のパターニング
を行う。
As described above, for a dielectric material for which the lift-off method cannot be used for patterning the phase shift layer, the dry etching method is used in the manufacturing steps shown in FIGS. 9A to 9E. Perform desired patterning.

【0086】まず、(410) p形オーミック電極を形成
し(431) 光出射口を開けた後(図9(a))、MOCV
D法、MBE法を用いて、ZnSSe、GaAs等から
なる(430) 位相シフト層を、所定の膜厚dの厚さになる
ように半導体レーザの表面の全面に形成する(図9
(b))。
First, (410) a p-type ohmic electrode is formed, and (431) a light emission port is opened (FIG. 9A).
A phase shift layer (430) made of ZnSSe, GaAs, or the like is formed on the entire surface of the semiconductor laser to have a predetermined thickness d by using the D method and the MBE method (FIG. 9).
(B)).

【0087】次に、エッチングを行いたい部分以外の
領域に、(435) レジストを形成する(図9(c))。
Next, a resist (435) is formed in a region other than a portion where etching is desired (FIG. 9C).

【0088】次に、ドライエッチング法を用いて、(4
30) 位相シフト層をエッチングする(図9(d))。
Next, (4)
30) Etch the phase shift layer (FIG. 9D).

【0089】次に、(433) レジストを形成し、その
後、半導体レーザの全面に4ペアの(411) SiO2 /a
−Si誘電体多層膜ミラーを蒸着する(図9(e))。
Next, a (433) resist is formed, and then four pairs of (411) SiO 2 / a are formed on the entire surface of the semiconductor laser.
-Deposit a Si dielectric multilayer mirror (FIG. 9E).

【0090】次に、これをアセトン液に入れ超音波振
動を加えてリフトオフし、その後、(402) n型GaAs
基板側に(401) n型オーミック電極を蒸着する(図9
(f))。最後に、N2 雰囲気下で、400℃のアロイ
ングを行う。 (b)実施例5 本実施例は、MBE法、MOCVD法等を用いて、半導
体層を再成長させて位相シフト層を形成した場合の実施
例であり、図10(a)〜(c)には、本実施例に係る
半導体レーザの製造工程の断面図が示される。
Next, this was put in an acetone solution and lifted off by applying ultrasonic vibration, and then (402) n-type GaAs
A (401) n-type ohmic electrode is deposited on the substrate side (see FIG. 9).
(F)). Finally, alloying at 400 ° C. is performed in an N 2 atmosphere. (B) Example 5 This example is an example in which a semiconductor layer is regrown to form a phase shift layer by using the MBE method, the MOCVD method, or the like, and FIGS. 10A to 10C are used. 1 shows a cross-sectional view of a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【0091】なお、前記の実施例4と同様に、図10に
は、p型オーミック電極を蒸着し光出射口を開けた後の
工程のみが示されており、その前の工程は省略されてい
る。
As in the case of the fourth embodiment, FIG. 10 shows only the steps after the deposition of the p-type ohmic electrode and the opening of the light exit, and the steps before that are omitted. I have.

【0092】以下、本実施例の構成および製造方法につ
いて説明する。
Hereinafter, the configuration and the manufacturing method of this embodiment will be described.

【0093】まず、本実施例では、(510) p形オーミ
ック電極を形成し、(531) 光出射口を開けた後(図10
(a))、MBE法、MOCVD法などを用いて半導体
層を再成長させ、所望の膜厚dになるように(530) 位相
シフト層を形成する(図10(b))。即ち、比較的低
温、例えば400℃以下で半導体層が成長可能な結晶方
法を用いて、光共振器表面に、(508) p型Al0.15Ga
0.85Asコンタクト層と同じ組成の半導体層を形成し、
これを(530) 位相シフト層とする。
First, in this embodiment, a (510) p-type ohmic electrode is formed, and (531) after opening a light emission port (FIG. 10)
(A)), the semiconductor layer is regrown by using the MBE method, the MOCVD method or the like, and a (530) phase shift layer is formed so as to have a desired film thickness d (FIG. 10B). That is, by using a crystal method capable of growing a semiconductor layer at a relatively low temperature, for example, 400 ° C. or lower, (508) p-type Al 0.15 Ga
Forming a semiconductor layer having the same composition as the 0.85 As contact layer,
This is designated as (530) phase shift layer.

【0094】その後、(531) 光出射口の上を覆うよう
に、2ペアの(511) SiO2 /a−Si誘電体多層膜ミ
ラーを電子ビーム蒸着により形成する。さらに(502) n
型GaAs基板側に(501) n型オーミック電極を蒸着す
る(図10(c))。そして、最後に、N2 雰囲気中
で、400℃のアロイングを行う。
Thereafter, two pairs of (511) SiO 2 / a-Si dielectric multilayer mirrors are formed by electron beam evaporation to cover the (531) light exit. Further (502) n
A (501) n-type ohmic electrode is deposited on the type GaAs substrate side (FIG. 10C). Finally, alloying at 400 ° C. is performed in an N 2 atmosphere.

【0095】本実施例によれば、(530) 位相シフト層
は、その下にある(508) p型Al0.15Ga0.85Asコン
タクト層を再成長させることにより形成でき、これらを
同一材料で形成することができることとなる。従って、
(530) 位相シフト層と(508) p型Al0.15Ga0.85As
コンタクト層との境界における光の界面反射、光吸収な
ど光に関する問題を無視することができる。この結果、
(530) 位相シフト層を挿入したことによるレーザー特性
の悪化をほとんど無視することができ、優れた性能の半
導体レーザを提供できることとなる。
According to this embodiment, the (530) phase shift layer can be formed by re-growing the (508) p-type Al 0.15 Ga 0.85 As contact layer thereunder, and these are formed of the same material. You can do it. Therefore,
(530) Phase shift layer and (508) p-type Al 0.15 Ga 0.85 As
Light-related problems such as interface reflection and light absorption of light at the boundary with the contact layer can be neglected. As a result,
(530) The deterioration of the laser characteristics due to the insertion of the phase shift layer can be almost ignored, and a semiconductor laser with excellent performance can be provided.

【0096】また、この半導体層の再成長を行う工程
は、下にあるクラッド層、活性層等の半導体層と同様の
プロセスにより行うことができ、このプロセスでは、通
常、MBE法、MOCVD法を用いて、数オングストロ
ーム単位で膜厚dを制御できる。従って、(531) 光出射
口の下と(510) p型オーミック電極の下とに発生する定
在波の波長λ1 、λ2 がほとんど等しくなるように、膜
厚dを制御することが可能となる。この結果、光共振器
内に生じる定在波を素子内で一様にすることができ、レ
ーザ特性を大幅に向上させることが可能となる。 (c)実施例6 本実施例は、p型オーミック電極を形成後、ポリイミ
ド、PMMA等の有機材料を、半導体レーザの表面上に
スピンコート等の塗布方法を用いて位相シフト層を形成
した実施例であり、図11(a)〜(e)には、本実施
例に係る半導体レーザの製造工程の断面図が示される。
The step of regrowth of the semiconductor layer can be performed by the same process as that of the underlying semiconductor layer such as the cladding layer and the active layer. In this process, the MBE method and the MOCVD method are usually used. The thickness d can be controlled in units of several angstroms. Therefore, it is possible to control the film thickness d so that the wavelengths λ 1 and λ 2 of the standing waves generated below the (531) light emission port and below the (510) p-type ohmic electrode are almost equal. Becomes As a result, the standing wave generated in the optical resonator can be made uniform in the element, and the laser characteristics can be greatly improved. (C) Example 6 In this example, after forming a p-type ohmic electrode, an organic material such as polyimide or PMMA was formed on the surface of a semiconductor laser by using a coating method such as spin coating to form a phase shift layer. For example, FIGS. 11A to 11E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【0097】なお、前記の実施例4、5と同様に、図1
1には、p型オーミック電極を蒸着し光出射口を開けた
後の工程のみが示されており、その前の工程は省略され
ている。
As in the case of the fourth and fifth embodiments, FIG.
In FIG. 1, only the steps after vapor deposition of a p-type ohmic electrode and opening of a light exit port are shown, and steps before that are omitted.

【0098】以下、本実施例の構成および製造方法につ
いて説明する。
Hereinafter, the configuration and the manufacturing method of this embodiment will be described.

【0099】まず、本実施例では、(610) p形オーミ
ック電極を形成し(631) 光出射口を開けた後(図11
(a))、スピンコート等の塗布方法により、所望の膜
厚dになるように、ポリイミド、PMMA等の有機材料
からなる(630) 位相シフト層を、半導体レーザの全面に
形成する(図11(b))。
First, in this embodiment, after forming a (610) p-type ohmic electrode and (631) opening a light emitting port (FIG. 11)
(A)) A phase shift layer made of an organic material such as polyimide or PMMA (630) is formed on the entire surface of the semiconductor laser by a coating method such as spin coating so as to have a desired film thickness d (FIG. 11). (B)).

【0100】次に、(610) p型オーミック電極上の(6
30) 位相シフト層を、ウエットエッチングまたはドライ
エッチングによりエッチングして、(630) 位相シフト層
のパターニングを行う(図11(c))。
Next, (6) on the (610) p-type ohmic electrode
30) The phase shift layer is etched by wet etching or dry etching to perform (630) patterning of the phase shift layer (FIG. 11C).

【0101】次に、(633) レジストを形成し、その
後、半導体レーザの全面に4ペアの(611) SiO2 /a
−Si誘電体多層膜ミラーを蒸着する(図11
(e))。
Next, a (633) resist is formed, and then four pairs of (611) SiO 2 / a are formed on the entire surface of the semiconductor laser.
-Deposit a Si dielectric multilayer mirror (FIG. 11)
(E)).

【0102】次に、これをアセトン液に入れ超音波振
動を加えてリフトオフし、その後、(602) n型GaAs
基板側に(601) n型オーミック電極を蒸着する(図11
( f) )。最後に、N2 雰囲気下で、400℃のアロイ
ングを行う。
Next, this was put into an acetone solution, and ultrasonic vibration was applied to lift off it. Thereafter, (602) n-type GaAs
A (601) n-type ohmic electrode is deposited on the substrate side (FIG. 11).
(f)). Finally, alloying at 400 ° C. is performed in an N 2 atmosphere.

【0103】本実施例によれば、(630) 位相シフト層
を、スピンコート等の塗布工程により形成できるため
に、製造方法を非常に簡易なものとすることができる。
According to the present embodiment, the (630) phase shift layer can be formed by a coating process such as spin coating, so that the manufacturing method can be extremely simplified.

【0104】また、ここに挙げたポリイミド、PMMA
などの有機材料は、幅広い範囲で光吸収係数が少なく、
例えば870nmにおいての光吸収がほとんどない。ま
た、屈折率も、下にある半導体層と比較的近い。従っ
て、本実施例における位相シフト層の材質として好適な
ものとなる。但し、上記したポリイミド、PMMA以外
の有機材料であっても、少なくとも、(1) 発振波長に対
して透明であること、(2) 屈折率が下にある半導体層と
比較的近いこと、という2つの条件を満たせば、本実施
例における位相シフト層の材質として使用することがで
きる。 (d)位相シフト層の膜厚dの制御 金属と半導体の界面における反射波の位相変化は、金属
の材質や膜厚によって変動するものである。従って、位
相シフト層の膜厚dは、例えば、以下に述べる手法によ
りこれを求めて制御することが好ましい。以下、この手
法を図12(a)、(b)を用いて説明する。なお、図
12では、設計波数がm=1(1/2)の場合について
示されている。
The polyimides and PMMAs mentioned here
Organic materials such as have a low light absorption coefficient in a wide range,
For example, there is almost no light absorption at 870 nm. Also, the refractive index is relatively close to the underlying semiconductor layer. Therefore, it is suitable as a material of the phase shift layer in the present embodiment. However, even if an organic material other than the above-mentioned polyimide and PMMA is used, at least (1) the material should be transparent to the oscillation wavelength, and (2) the refractive index should be relatively close to the underlying semiconductor layer. If these conditions are satisfied, it can be used as the material of the phase shift layer in this embodiment. (D) Control of the thickness d of the phase shift layer The phase change of the reflected wave at the interface between the metal and the semiconductor varies depending on the material and thickness of the metal. Therefore, it is preferable to control the thickness d of the phase shift layer by obtaining the thickness d by, for example, a method described below. Hereinafter, this method will be described with reference to FIGS. FIG. 12 shows a case where the design wave number is m = 1 (1/2).

【0105】まず、上部反射膜、位相シフト層のない半
導体レーザを作製し、そのLEDスペクトルを測定す
る。図12(a)には、この測定結果の一例が示されて
おり、同図に示すように、光出射口の下に生じる定在波
の波長のピークλ1 とp型オーミック電極の下の定在波
の波長のピークλ2 が測定できる。
First, a semiconductor laser without an upper reflection film and a phase shift layer is manufactured, and its LED spectrum is measured. FIG. 12A shows an example of this measurement result. As shown in FIG. 12A, the peak λ 1 of the wavelength of the standing wave generated below the light exit and the portion below the p-type ohmic electrode are shown. The peak λ 2 of the wavelength of the standing wave can be measured.

【0106】次に、図12(b)に示すように、設計波
数mに、この測定されたλ1 を乗算することにより実効
共振器長L1 が求められる。
Next, as shown in FIG. 12B, the effective resonator length L 1 is obtained by multiplying the design wave number m by the measured λ 1 .

【0107】L1 =m×λ1 また、同図に示されるように、設計波数mに、この測定
されたλ2 を乗算することにより最終的に必要な実効共
振器長L2 が求められる。
L 1 = m × λ 1 Further , as shown in the figure, the required effective resonator length L 2 is finally obtained by multiplying the design wave number m by the measured λ 2. .

【0108】L2 =m×λ2 そして、このL1 とL2 の差ΔLが実効共振器長の変化
分となる。
[0108] L 2 = m × λ 2 Then, the difference ΔL of the L 1 and L 2 is a variation of the effective cavity length.

【0109】ΔL=L2 ーL1 最後に、このΔLを、位相シフト層を形成する材質の屈
折率nで除算することにより、形成すべき位相シフト層
の膜厚dが求まることとなる。
ΔL = L 2 −L 1 Finally, by dividing this ΔL by the refractive index n of the material forming the phase shift layer, the thickness d of the phase shift layer to be formed is obtained.

【0110】d=ΔL/n 位相シフト層を形成する際には、位相シフト層の膜厚
が、以上のようにして求められた膜厚dとなるように、
プロセスの制御を行うこととなる。
D = ΔL / n When forming the phase shift layer, the thickness of the phase shift layer is adjusted so as to become the film thickness d obtained as described above.
It will control the process.

【0111】なお、位相シフト層の膜厚dを安定して制
御できない場合、あるいは、より高精度に膜厚dの制御
を行いたい場合は、以下のような手法により膜厚dの制
御を行う。
If the thickness d of the phase shift layer cannot be controlled stably, or if it is desired to control the thickness d with higher accuracy, the thickness d is controlled by the following method. .

【0112】即ち、所定の膜厚をもつ位相シフト層を設
けた半導体レーザを作製し、上記した手法と同様に、L
EDスペクトルにより波長λ1 、λ2 を測定する。そし
て、下記に示す式により、設定すべき膜厚との差Δd
(λ1 とλ2 が等しくするためのΔd)を求める。
That is, a semiconductor laser provided with a phase shift layer having a predetermined thickness is manufactured, and L
The wavelengths λ 1 and λ 2 are measured by the ED spectrum. Then, the difference Δd from the film thickness to be set is calculated by the following equation.
(Δd for equalizing λ 1 and λ 2 ) is obtained.

【0113】Δd=m×(λ2 ーλ1 )/n そして、このΔdを逐次プロセスにフィードバックし
て、このΔdが0となるように、膜厚dのプロセス条件
を変化させる。これにより、膜厚dを安定して制御する
ことができ、より高精度に膜厚dを制御することが可能
となる。
[0113] Δd = m × (λ 2 over lambda 1) / n Then, feeding back the [Delta] d sequential process, so that the [Delta] d becomes zero, varying the process conditions the film thickness d. Thus, the film thickness d can be controlled stably, and the film thickness d can be controlled with higher accuracy.

【0114】なお、金属−半導体界面での反射波の位相
シフトφを、外部からレーザ光を与えるなどの方法によ
り直接に測定し、この測定値より、実効共振器長の変化
分ΔL、および位相シフト層の膜厚dを近似して、膜厚
dの制御を行うことも可能である。
The phase shift φ of the reflected wave at the metal-semiconductor interface is directly measured by a method such as externally applying a laser beam, and the measured value is used to determine the change ΔL of the effective resonator length and the phase shift φ. It is also possible to control the film thickness d by approximating the film thickness d of the shift layer.

【0115】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

【0116】例えば、上述の各実施例では、GaAlA
s系面発光型半導体レーザについて説明したが、本発明
はこれに限らず、その他のIII−V族系の面発光型半
導体レーザにも好適に適用でき、特に活性層はAlの組
成を替えることで発振波長を変更することもできる。
For example, in each of the above embodiments, GaAlA
Although an s-based surface emitting semiconductor laser has been described, the present invention is not limited to this, and can be suitably applied to other group III-V based surface emitting semiconductor lasers. Can be used to change the oscillation wavelength.

【0117】また、埋め込み層もZnSSe混晶に限ら
ずZnS−ZnSe超格子、他のII−VI族化合物半
導体、例えばZnSeやZnSやCdTeおよびその結
晶またはこれらの材料系による超格子を埋め込み層に選
んでも同様な効果が得られる。
The buried layer is not limited to the ZnSSe mixed crystal, but may be a ZnS—ZnSe superlattice, another II-VI group compound semiconductor such as ZnSe, ZnS, CdTe, or a crystal thereof or a superlattice of these materials. The same effect can be obtained by choosing.

【0118】また、実施例1において、有機金属付加体
としてジメチル亜鉛−ジメチルセレンを、水素化合物と
してH2 S(セレン化水素)を用いた場合について説明
したが、本発明はこれに限らず、例えば表1に示す組み
合わせにより、それぞれの埋め込み層を形成することも
できる。
In the first embodiment, the case where dimethylzinc-dimethylselenium is used as the organometallic adduct and H 2 S (hydrogen selenide) is used as the hydrogen compound has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the respective buried layers can be formed by the combinations shown in Table 1.

【0119】また、位相シフト層も、a−Siなどの単
体のみならず、混晶でもよい。
The phase shift layer may be made of a single crystal such as a-Si or a mixed crystal.

【0120】また、基板もGaAsにとらわれず、Si
やInPなどの半導体基板やサファイヤのような誘電体
基板でも同様な効果が得られた。
Further, the substrate is not limited to GaAs,
Similar effects were obtained with a semiconductor substrate such as InP or InP or a dielectric substrate such as sapphire.

【0121】また、実施例4〜6は、実施例2に対応し
た埋め込み型の屈折率導波路構造の半導体レーザを例に
とり説明したが、本発明はこれに限らず、例えば実施例
1に対応したリブ導波路構造の半導体レーザや、実施例
3に対応した複数の柱状の半導体層を有する面発光型半
導体レーザにも当然に適用できる。第3実施例に示すよ
うな複数の柱状の半導体層を有する位相同期型レーザ
に、位相シフト層を形成する場合には、複数の柱状の半
導体層の表面および各柱状半導体層間の埋め込み層と対
向する領域にわたって、位相シフト層を設けることがで
きる。
In the fourth to sixth embodiments, the semiconductor laser having a buried type refractive index waveguide structure corresponding to the second embodiment has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and corresponds to, for example, the first embodiment. Naturally, the present invention can be applied to a semiconductor laser having a rib waveguide structure described above and a surface emitting semiconductor laser having a plurality of columnar semiconductor layers corresponding to the third embodiment. When a phase shift layer is formed in a phase-locked laser having a plurality of columnar semiconductor layers as shown in the third embodiment, the phase shift layer is formed by opposing the surface of the plurality of columnar semiconductor layers and the buried layer between the columnar semiconductor layers. A phase shift layer can be provided over the region where the phase shift occurs.

【0122】また、本発明を構成する光共振器は複数層
の半導体層を有するが、ここにおける”複数層”の意味
は、違う極性の層が複数あるという意味である。即ち、
本発明を構成する光共振器は、少なくともp型の半導体
層とn型の半導体層を有していればよく、例えば、半導
体層を全て同じ材質のGaAs(極性だけ異なる)によ
り形成する構造とすることも可能である。
Further, the optical resonator constituting the present invention has a plurality of semiconductor layers, but the meaning of the “plurality of layers” here means that there are a plurality of layers having different polarities. That is,
The optical resonator according to the present invention may have at least a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer. For example, the optical resonator may have a structure in which all the semiconductor layers are formed of the same material GaAs (different in polarity). It is also possible.

【0123】また、本発明を構成する一対の反射ミラー
としては、前述した実施例のように、光共振器と対向す
る両側の位置に、それぞれ一枚の反射ミラーを設けたも
のに限らない。例えば、光共振器と対向する位置に設け
た出射側のミラーを複数枚のミラーで構成するもの、入
射側のミラーを複数枚のミラーで構成するもの、出射
側、入射側のミラーを共に複数枚のミラーで構成するも
のも含まれる。
Further, the pair of reflection mirrors constituting the present invention is not limited to the one provided with one reflection mirror at each of the positions on both sides facing the optical resonator as in the above-described embodiment. For example, an output-side mirror provided at a position facing the optical resonator includes a plurality of mirrors, an input-side mirror includes a plurality of mirrors, and an output-side and input-side mirror includes a plurality of mirrors. A mirror constituted by one mirror is also included.

【0124】また、本発明の面発光型半導体レーザの応
用範囲は、プリンタ、複写機などの印刷装置のみなら
ず、ファクシミリ、ディスプレイ、通信機器にても全く
同様な効果を有することは言うまでもない。
Further, it goes without saying that the surface emitting semiconductor laser of the present invention can be applied to not only printing apparatuses such as printers and copiers but also facsimile machines, displays and communication equipment.

【0125】[0125]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1の
発明に係る面発光型半導体レーザによれば、光出射側の
反射ミラーを共振器径と同じ大きさの半導体多層膜とリ
ング状電極、および光出射口を覆う誘電体多層膜ミラー
で構成することにより、電極下に半導体多層膜ミラーが
存在するため、電極下の共振器の反射率を増加させるこ
とが可能となりこれにより共振器内の効率が落ちないの
で、高効率な面発光型半導体レーザを提供することがで
きる。
As described above in detail, according to the surface emitting type semiconductor laser of the first aspect of the present invention, the reflection mirror on the light emitting side is formed in a ring shape with the semiconductor multilayer film having the same size as the resonator diameter. By configuring the electrode and the dielectric multilayer mirror that covers the light exit port, since the semiconductor multilayer mirror exists under the electrode, it is possible to increase the reflectance of the resonator under the electrode. Since the inside efficiency does not decrease, a highly efficient surface emitting semiconductor laser can be provided.

【0126】また、請求項2の発明に係る製造方法にお
いては、光出射側の反射ミラーのうち、半導体多層膜ミ
ラーは、共振器を構成する活性層などといっしょに基板
から連続して結晶成長可能であるため、非常に安定に、
再現性よく面発光半導体レーザを作成できる製造方法で
ある。
Further, in the manufacturing method according to the second aspect of the present invention, among the reflecting mirrors on the light emitting side, the semiconductor multilayer mirror continuously grows crystal from the substrate together with the active layer constituting the resonator. Very stable because it is possible,
This is a manufacturing method capable of producing a surface emitting semiconductor laser with good reproducibility.

【0127】また、請求項4、5の発明に係る面発光型
半導体レーザによれば、金属電極の下と光出射口の下に
発生する定在波の波長を略等しくでき、光共振器内に発
生する定在波を一様にできるため、高効率な面発光型半
導体レーザを提供することができる。
According to the surface emitting type semiconductor laser of the fourth and fifth aspects of the present invention, the wavelength of the standing wave generated under the metal electrode and under the light exit can be made substantially equal. Since the standing wave generated in the semiconductor laser can be made uniform, a highly efficient surface-emitting type semiconductor laser can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1に関わる半導体レーザの断面を示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a cross section of a semiconductor laser according to a first embodiment.

【図2】(a)〜(f)ともに、実施例1に関わる半導
体レーザの製造工程を示す断面図である。
FIGS. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例における半導体レーザの
断面を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a cross section of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図4】(a)〜(f)ともに、実施例2に関わる半導
体レーザの製造工程を示す断面図である。
FIGS. 4A to 4F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the second embodiment.

【図5】本発明の第3の実施例における半導体レーザの
断面を示す斜視図である。.
FIG. 5 is a perspective view showing a cross section of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention. .

【図6】(a)〜(f)ともに、実施例3に関わる半導
体レーザの製造工程を示す断面図である。
FIGS. 6A to 6F are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a semiconductor laser according to a third embodiment.

【図7】(a)、(b)は、位相シフト層を用いた実効
共振器長の延長を説明する概略説明図である。
FIGS. 7A and 7B are schematic explanatory diagrams illustrating extension of an effective resonator length using a phase shift layer. FIGS.

【図8】(a)〜(e)ともに、実施例4に関わる半導
体レーザの製造工程を示す断面図である。
FIGS. 8A to 8E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the fourth embodiment.

【図9】(a)〜(f)ともに、位相シフト層のパター
ンニングにドライエッチングを用いた場合の実施例4に
関わる半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
FIGS. 9A to 9F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the fourth embodiment when dry etching is used for patterning the phase shift layer.

【図10】(a)〜(c)ともに、実施例5に関わる半
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the fifth embodiment.

【図11】(a)〜(e)ともに、実施例6に関わる半
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
FIGS. 11A to 11E are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a semiconductor laser according to a sixth embodiment.

【図12】(a)、(b)ともに、位相シフト層の膜厚
制御を行う手法について説明する概略説明図である。
FIGS. 12A and 12B are schematic explanatory diagrams illustrating a technique for controlling the thickness of a phase shift layer.

【図13】改良前の半導体レーザの断面を示す斜視図で
ある。
FIG. 13 is a perspective view showing a cross section of a semiconductor laser before improvement.

【図14】(a)〜(c)ともに、リング状のp型オー
ミック電極の存在により発生する定在波の波長の一様性
の問題について説明する概略説明図である。
FIGS. 14A to 14C are schematic explanatory diagrams illustrating a problem of wavelength uniformity of a standing wave generated by the presence of a ring-shaped p-type ohmic electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、301、401、501、601、7
01 n型オーミック電極 102、202、302、402、502、602、7
02 n型GaAs基板 103、203、303、403、503、603、7
03 n型GaAsバッファ層 104、114、204、214、304、315、4
04、504、604、704 分布反射型多層 膜ミ
ラー 105、205、405、505、605、705 n
型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層 106、206、406、506、606、706 p
型GaAs活性層 107、207、407、507、607、707 p
型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層 108、208、408、508、608、708 p
型Al0.1 Ga0.9 Asコンタクト層 109、209、309、409、509、609、7
09 ZnS0.06Se0.94埋め込み層 110、210、310、410、510、610、7
10 p型オーミック電極 111、311、411、511、611、711 誘
電体多層膜ミラー 112、212、312 SiO2 層 113、213、313 レジスト 305 n型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層 306 p型Al0.13Ga0.87As活性層 307 p型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層 308 p型Al0.15Ga0.85Asコンタクト層 314 分離溝 430、530、630、730 位相シフト層 431、531、631、731 光出射口 433、533、633、733 レジスト 435 レジスト 120、220、320 発光部
101, 201, 301, 401, 501, 601, 7
01 n-type ohmic electrode 102, 202, 302, 402, 502, 602, 7
02 n-type GaAs substrate 103, 203, 303, 403, 503, 603, 7
03 n-type GaAs buffer layer 104, 114, 204, 214, 304, 315, 4
04, 504, 604, 704 Distributed reflection multilayer mirror 105, 205, 405, 505, 605, 705 n
Type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer 106, 206, 406, 506, 606, 706p
Type GaAs active layer 107, 207, 407, 507, 607, 707p
Type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer 108, 208, 408, 508, 608, 708p
Type Al 0.1 Ga 0.9 As contact layer 109, 209, 309, 409, 509, 609, 7
09 ZnS 0.06 Se 0.94 buried layer 110, 210, 310, 410, 510, 610, 7
10 p-type ohmic electrode 111, 311, 411, 511, 611, 711 dielectric multilayer mirror 112, 212, 312 SiO 2 layer 113, 213, 313 resist 305 n-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 306 p-type Al 0.13 Ga 0.87 As active layer 307 p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 308 p-type Al 0.15 Ga 0.85 As contact layer 314 separation groove 430, 530, 630, 730 phase shift layer 431, 531, 631, 731 light emission port 433, 533, 633, 733 Resist 435 Resist 120, 220, 320 Light emitting unit

【表1】 [Table 1]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−130690(JP,A) 特開 平4−263482(JP,A) 国際公開91/16748(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/327 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-130690 (JP, A) JP-A-4-263482 (JP, A) WO 91/16748 (WO, A1) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/327

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板に垂直な方向に光を出射する面発光
型半導体レーザの製造方法において、 半導体もしくは誘電体からなる基板上に、光共振器を構
成する一対の反射ミラーおよびそれらの間の少なくとも
1層の半導体層を有機金属気相成長法もしくは分子線エ
ピタキシャル成長法により形成する工程と、 前記半導体層上にフォトレジストマスクを形成し、前記
半導体層のうちの少なくとも1層を前記フォトレジスト
マスクを用いてエッチングして、1本または複数本の柱
状に形成する工程と、 前記柱状の半導体層の周囲に埋め込み層を形成する工程
と、を含み、 前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーは、基板か
ら連続的に、半導体からなる第1の層と、該第1の層と
屈折率の異なる半導体からなる第2の層を交互に積層成
長させたのち、該第2の層上に光出射口を設けた金属電
極を形成し、かつ該光出射口上に誘電体からなる第3の
層と、該第3の層と屈折率の異なる誘電体からなる第4
の層とを交互に積層させ、 前記第1の層と前記第2の層とを交互に積層した反射ミ
ラーは、前記基板に垂直な方向からみて、前記柱状の前
記半導体層と同じ大きさを有するように形成され、か
つ、 前記光出射口は、前記基板に垂直な方向からみて、前記
柱状の前記半導体層より小さく形成され、 前記埋め込み層は、II−VI族化合物半導体のエピタ
キシャル層からなることを特徴とする面発光型半導体レ
ーザの製造方法。
1. A surface emitting device that emits light in a direction perpendicular to a substrate.
In a method of manufacturing a semiconductor laser , an optical resonator is formed on a substrate made of a semiconductor or a dielectric.
Forming a pair of reflecting mirrors and at least
One semiconductor layer is formed by metal organic chemical vapor deposition or molecular beam deposition.
Forming by a epitaxial growth method and forming a photoresist mask on the semiconductor layer;
At least one of the semiconductor layers is formed of the photoresist;
Etching using a mask, one or more pillars
Forming a buried layer around the columnar semiconductor layer
And wherein the light-emitting-side reflection mirror of the reflection mirror is a substrate
Continuously, a first layer made of a semiconductor, and the first layer
The second layers made of semiconductors having different refractive indexes are alternately laminated.
After lengthening, a metal electrode having a light exit port on the second layer
A third pole formed of a dielectric on the light exit;
A fourth layer made of a dielectric material having a different refractive index from the third layer.
Layers are alternately stacked, and the reflection layer is formed by alternately stacking the first layer and the second layer.
When viewed from a direction perpendicular to the substrate,
Formed to have the same size as the semiconductor layer,
One, the light exit port is viewed from a direction perpendicular to the substrate,
A method of manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser , wherein the semiconductor layer is formed smaller than the columnar semiconductor layer, and the buried layer is formed of an epitaxial layer of a II-VI compound semiconductor.
【請求項2】 請求項1において、 前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーにおいて、
前記第1の層はIII−V族化合物半導体であり、前記
第2の層は該第1の層と屈折率の異なるIII−V族化
合物半導体からなる層であることを特徴とする面発光型
半導体レーザの製造方法。
2. The light-emitting-side reflection mirror of the reflection mirror according to claim 1,
The first layer is a group III-V compound semiconductor, and the second layer is a layer made of a group III-V compound semiconductor having a different refractive index from the first layer. A method for manufacturing a semiconductor laser.
【請求項3】 請求項1または2において、 前記埋込み層は、II族有機化合物およびVI族有機化
合物からなる付加体と、VI族水素化合物とを原料とし
て、有機金属化学気相成長法により形成されることを特
徴とする面発光型半導体レーザの製造方法。
3. The buried layer according to claim 1, wherein the buried layer is formed by an organometallic chemical vapor deposition method using an adduct composed of a group II organic compound and a group VI organic compound and a group VI hydrogen compound as raw materials. A method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser.
【請求項4】 基板に垂直な方向に光を出射する面発光
型半導体レーザの製造方法において、 半導体もしくは誘電体からなる基板上に、光共振器を構
成する一対の反射ミラーおよびそれらの間の少なくとも
1層の半導体層を有機金属気相成長法もしくは分子線エ
ピタキシャル成長法により形成する工程と、 前記半導体層上にフォトレジストマスクを形成し、前記
半導体層のうちの少なくとも1層を前記フォトレジスト
マスクを用いてエッチングして、1本または複数本の柱
状に形成する工程と、 前記柱状の半導体層の周囲に埋め込み層を形成する工程
と、を含み、 前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーは、基板か
ら連続的に、半導体からなる第1の層と、該第1の層と
屈折率の異なる半導体からなる第2の層を交互に積層成
長させたのち、該第2の層上に光出射口を設けた金属電
極を形成し、かつ該光出射口上に誘電体からなる第3の
層と、該第3の層と屈折率の異なる誘電体からなる第4
の層とを交互に積層させ、 前記第1の層と前記第2の層とを交互に積層した反射ミ
ラーは、前記基板に垂直な方向からみて、前記柱状の前
記半導体層と同じ大きさを有するように形成され、か
つ、 前記光出射口は、前記基板に垂直な方向からみて、前記
柱状の前記半導体層より小さく形成され、 前記埋込み層は、II族有機化合物およびVI族有機化
合物からなる付加体と、VI族水素化合物とを原料とし
て、有機金属化学気相成長法により形成されることを特
徴とする面発光型半導体レーザの製造方法。
4. A surface emitting device that emits light in a direction perpendicular to a substrate.
In a method of manufacturing a semiconductor laser , an optical resonator is formed on a substrate made of a semiconductor or a dielectric.
Forming a pair of reflecting mirrors and at least
One semiconductor layer is formed by metal organic chemical vapor deposition or molecular beam deposition.
Forming by a epitaxial growth method and forming a photoresist mask on the semiconductor layer;
At least one of the semiconductor layers is formed of the photoresist;
Etching using a mask, one or more pillars
Forming a buried layer around the columnar semiconductor layer
And wherein the light-emitting-side reflection mirror of the reflection mirror is a substrate
Continuously, a first layer made of a semiconductor, and the first layer
The second layers made of semiconductors having different refractive indexes are alternately laminated.
After lengthening, a metal electrode having a light exit port on the second layer
A third pole formed of a dielectric on the light exit;
A fourth layer made of a dielectric material having a different refractive index from the third layer.
Layers are alternately stacked, and the reflection layer is formed by alternately stacking the first layer and the second layer.
When viewed from a direction perpendicular to the substrate,
Formed to have the same size as the semiconductor layer,
One, the light exit port is viewed from a direction perpendicular to the substrate,
The buried layer is formed smaller than the columnar semiconductor layer, and the buried layer is formed by metalorganic chemical vapor deposition using an adduct composed of a group II organic compound and a group VI organic compound and a group VI hydrogen compound as raw materials. A method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser.
【請求項5】 基板に垂直な方向に光を出射する面発光
型半導体レーザにおいて、 一対の反射ミラーとそれらの間の複数層の半導体層とを
有し、前記半導体層のうちの少なくとも1層が1本また
は複数本の柱状に形成されている光共振器と、柱状の前
記半導体層の周囲に埋め込まれた層と、 前記半導体層上に形成され光出射口を有する金属電極
と、 少なくとも前記光出射口内に設けられた位相シフト層
と、を含み、 前記位相シフト層の材質は、発振周波数に対する吸収係
数が少なく、位相シフト層との境界に接する前記半導体
層と略等しい屈折率をもつ材質であることを特徴とする
面発光型半導体レーザ。
5. A surface-emitting type semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to a substrate, comprising: a pair of reflecting mirrors; and a plurality of semiconductor layers between them, and at least one of the semiconductor layers. An optical resonator in which one or a plurality of columns are formed, a layer embedded around the columnar semiconductor layer, a metal electrode formed on the semiconductor layer and having a light emission port, A phase shift layer provided in the light exit port, wherein the material of the phase shift layer has a small absorption coefficient with respect to the oscillation frequency and has a refractive index substantially equal to that of the semiconductor layer in contact with the boundary with the phase shift layer. A surface emitting semiconductor laser characterized by the following.
【請求項6】 請求項5において、 前記埋め込まれた層は、II−VI族化合物半導体のエ
ピタキシャル層からなることを特徴とする面発光型半導
体レーザ。
6. The surface emitting semiconductor laser according to claim 5, wherein the buried layer comprises an epitaxial layer of a II-VI compound semiconductor.
【請求項7】 基板に垂直な方向に光を出射する面発光
型半導体レーザにおいて、 一対の反射ミラーとそれらの間の複数層の半導体層とを
有し、前記半導体層のうちの少なくとも1層が1本また
は複数本の柱状に形成されている光共振器と、 柱状の前記半導体層の周囲に埋め込まれた層と、 前記半導体層上に形成され光出射口を有する金属電極
と、 少なくとも前記光出射口内に設けられた位相シフト層
と、を含み、 前記位相シフト層の膜厚は、前記光出射口の下において
発生する定在波の波長を前記金属電極の下において発生
する定在波の波長と略等しくなる厚さに設定されている
ことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
7. A surface-emitting type semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to a substrate, comprising: a pair of reflecting mirrors; and a plurality of semiconductor layers between them, and at least one of the semiconductor layers An optical resonator in which one or a plurality of columns are formed; a layer embedded around the columnar semiconductor layer; a metal electrode formed on the semiconductor layer and having a light exit port; A phase shift layer provided in the light exit, and wherein the thickness of the phase shift layer is such that the wavelength of the standing wave generated below the light exit is generated under the metal electrode. Characterized in that the thickness is set to be substantially equal to the wavelength of the surface emitting semiconductor laser.
【請求項8】 請求項7において、 前記埋め込まれた層は、II−VI族化合物半導体のエ
ピタキシャル層からなることを特徴とする面発光型半導
体レーザ。
8. The surface emitting semiconductor laser according to claim 7, wherein the buried layer comprises an epitaxial layer of a II-VI compound semiconductor.
【請求項9】 請求項5〜8のいずれかにおいて、 前記位相シフト層の材質は、この位相シフト層に連続的
に誘電体材料からなる光出射側の反射ミラーを形成でき
る誘電体材料であることを特徴とする面発光型半導体レ
ーザ。
9. The phase shift layer according to claim 5, wherein the phase shift layer is made of a dielectric material capable of continuously forming a light emitting side reflection mirror made of a dielectric material on the phase shift layer. A surface-emitting type semiconductor laser characterized by the above-mentioned.
【請求項10】 請求項5〜8のいずれかにおいて、 前記位相シフト層の材質は、前記半導体層を連続的に再
成長させて形成できる前記半導体層と同一材料であるこ
とを特徴とする面発光型半導体レーザ。
10. The surface according to claim 5, wherein a material of the phase shift layer is the same as a material of the semiconductor layer that can be formed by continuously regrowing the semiconductor layer. Emission type semiconductor laser.
【請求項11】 請求項5〜8のいずれかにおいて、 前記位相シフト層の材質は、前記光共振器の表面の少な
くとも光出射口内に塗布形成できる有機材料であること
を特徴とする面発光型半導体レーザ。
11. The surface-emitting type according to claim 5, wherein a material of the phase shift layer is an organic material that can be applied and formed at least in a light emission port on a surface of the optical resonator. Semiconductor laser.
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