JP3780665B2

JP3780665B2 - 面発光型半導体レーザの製造方法

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Publication number: JP3780665B2
Application number: JP30516697A
Authority: JP
Inventors: 健北谷; 正彦近藤; 宏治中原; ラルソンマイク
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JPH11145560A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面発光半導体レーザ技術に係り、特に、簡単な素子作製工程で作製でき、低しきい値電流でレーザ発信することが可能な面発光半導体レーザおよびそれを用いた光送信モジュールならびにシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、面発光型の半導体レーザは、半導体基板の表面から垂直な方向にレーザ光を放射するので２次元集積化に適しており、また、光ファイバとの結合や、ウエハ単位の素子検査が容易であるといった優れた特徴を有している。
面発光半導体レーザは、一般に、光を発生する活性層と当該活性層を上下に挟んで配置された上部の反射鏡と下部の反射鏡とからなる光共振器をもって形成されている。面発光半導体レーザの光共振器の長さは著しく短いため、レーザ発振を起こすためには活性層を上下に挟む反射鏡の反射率を極めて高い値（９９％以上）に設定する必要がある。
【０００３】
面発光半導体レーザでは、通常、２種類の屈折率の異なる半導体を４分の１波長の周期で交互に積み重ねることにより形成した多層膜反射鏡が主として使用されている。多層膜反射鏡に用いられる２種類の半導体材料には、少ない積層数で高反射率を得るため、両者の屈折率差ができるだけ大きいこと、また材料が半導体結晶の場合、格子不整合転位の抑制のため、基板材料と格子整合していることが好ましい。現状では、基板材料としてガリウム砒素（ＧａＡｓ）、上述した２種類の屈折率の異なる半導体のうち、低屈折率半導体層としてアルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）、高屈折率半導体層としてＧａＡｓを用いる組み合わせが上記条件を満たす最も良好な組み合わせと考えられており、既に面発光半導体レーザとして実用化されている。
【０００４】
今後、面発光半導体レーザを大規模な２次元並列レーザアレイ等に応用していくには、消費電力のさらなる低減が必要不可欠であるが、そのためにはレーザ発振が開始する電流（しきい値電流）の低減が必要である。面発光半導体レーザのしきい値電流は活性層の体積に比例する。よって、いかに微小な領域に電流を狭窄できるかが低しきい値電流化への鍵となっている。ところが、従来の半導体作製プロセスを利用した微細加工技術では、素子直径１０μｍ以下の領域において素子側面での光損失の影響が大きくなり、しきい値電流の低減は限界に達していることがわかってきた。
【０００５】
エレクトロニクスレター１９９４年第３１巻第１９４６頁に、面発光半導体レーザ構造にＡｌＡｓ層を導入し、素子分離後にＡｌＡｓ層を素子側面部から選択的に酸化し、ＡｌｘＯｙ絶縁層に変化させることで、中央に残った微小なＡｌＡｓ領域に電流を狭窄し、低しきい値電流でのレーザ発振に成功したことが報告されている。本ＡｌＡｓ層は電流狭窄層と呼ばれる。その後、この選択酸化技術を応用し、活性層にガリウムインジウム砒素（ＧａＩｎＡｓ）／ＧａＡｓを用いた面発光半導体レーザにおいて、１０〜２０μＡという非常に低いしきい値電流でのレーザ発振が報告されるに至っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにＡｌＡｓ層の選択酸化による電流狭窄は、面発光半導体レーザの低しきい値電流化に向けて最も有望な技術であり、これにより面発光半導体レーザのしきい値電流をｎＡ台に低減することが期待されている。選択酸化構造を有する面発光半導体レーザ素子の作製は、通常、以下のような工程で行われている。
【０００７】
まず最初に、電流狭窄層用のＡｌＡｓ層直上のＧａＡｓ層までエッチングする。次に、ＳｉＯ₂マスクにより上部反射鏡側面を保護し、該ＡｌＡｓ層下まで再エッチングして素子分離する。続いて該ＡｌＡｓ層を両側から選択酸化を行ってＡｌＡｓ電流狭窄層を形成し、最後に上部反射鏡を保護しているＳｉＯ₂マスクを除去する。ここで、上部反射鏡をＳｉＯ₂マスクにより保護するのは、上部反射鏡の低屈折率半導体層に用いられているＡｌＡｓ層の酸化による特性劣化を抑制するためである。
【０００８】
上記工程の最初のエッチング処理では、電流狭窄層となるＡｌＡｓ層直上のＧａＡｓ層で正確に停止させなければならない。しかしながら、これは、エッチング深さ数μｍに対し、±０．０５μｍ以内という非常に高いエッチング精度を必要とするため、素子の歩留まりが低くなるという問題があった。その対策として、上記ＧａＡｓ層を厚めに設計すればよいと考えられるが、その場合には活性層における光学的設計が最適値からずれ、良好な素子特性が期待できなくなる。
このように、従来技術では、電流狭窄層をＡｌＡｓ層あるいは微小なＧａ組成を有するＡｌＧａＡｓ層の選択酸化技術を使用して作製する場合、上部反射鏡の低屈折率半導体層としてＡｌＡｓあるいは微小なＧａ組成を有するＡｌＧａＡｓを用いた場合に素子構造を大きく変化させることなく、電流狭窄層のみを歩留まりよく酸化させることはできなかった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、電流狭窄層をＡｌＡｓ層あるいは微小なＧａ組成を有するＡｌＧａＡｓ層の選択酸化技術を使用して作製する場合、上部反射鏡の低屈折率半導体層としてＡｌＡｓあるいは微小なＧａ組成を有するＡｌＧａＡｓを用いた場合にも、電流狭窄層直上で精度よくエッチングを停止させ、歩留まりを向上することが可能な、低しきい値電流でレーザ発振する構造を有する面発光半導体レーザおよびそれを用いた光送信モジュールならびにシステムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の面発光半導体レーザは、上部反射鏡と電流狭窄層との間にエッチング停止層を導入したことを特徴としている。エッチング停止層としては、上部反射鏡を形成する材料とは異なる半導体材料または該半導体材料を含む半導体多層膜構造を採用する。
【００１１】
具体的には、結晶基板がＧａＡｓ基板、上部反射鏡の低屈折率半導体層がＡｌＡｓあるいは微小なＧａ組成を有するＡｌＧａＡｓ、高屈折率半導体層がＧａＡｓあるいは微小なＡｌ組成のＡｌＧａＡｓ、そして電流狭窄層がＡｌＡｓあるいは微小なＧａ組成のＡｌＧａＡｓから構成される面発光半導体レーザにおいて、上部反射鏡と電流狭窄層との間に、エッチング停止層として燐（Ｐ）系の化合物半導体材料であるガリウムインジウム燐（ＧａＩｎＰ）、あるいはアルミニウムインジウム燐（ＡｌＩｎＰ）、あるいはアルミニウムガリウムインジウム燐（ＡｌＧａＩｎＰ）の単層、あるいはそれらの層を少なくとも１層含む半導体多層膜を導入する。
【００１２】
また、本発明の光送信モジュールは、上記構成の面発光半導体レーザを例えば２次元アレイ状に並べて光源として用いて構成したことを特徴としている。さらに、本発明のシステムは、上記構成の面発光半導体レーザを光源とし例えば光ファイバを介して通信するようにした通信システム、または、上記構成の面発光半導体レーザ（光送信モジュール）を用いて複数の情報処理装置を接続した情報処理システム（例えば上記構成の光送信モジュールを用いて複数のコンピュータを接続して並列処理を可能にした情報処理システム）であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明構造を用いた面発光半導体レーザの作製工程の概略を示す図である。
本発明における具体的な面発光半導体レーザ素子の構造は、図１（第１の実施例）および図２（第２の実施例）に示す如きものであり、図３はその両方を作製する場合の作製工程を示している。詳細は後述するが、図１（第１の実施例）は、エッチング停止層としてＧａＩｎＰ単層膜を導入し、上部反射鏡直上に電極を形成したトップ電極による電流注入構造の例であり、図２（第２の実施例）は、エッチング停止層としてＧａＩｎＰ単層膜を導入し、リング状電極を形成したリング電極による電流注入構造の例である。
【００１４】
基板１上に、下部多層膜反射鏡２，障壁層４，井戸層５，障壁層４，電流狭窄層７，スペーサ１１，エッチング停止層１２，スペーサ１１，上部多層膜反射鏡１０を結晶成長させる（形成順序は第１の実施例と第２の実施例で異なる）。
結晶成長の後（ａ）、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）マスクにより選択エッチングを施す（ｂ）。エッチング液として、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）：過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）：水（Ｈ₂Ｏ）を混合した液を用いれば、上部多層膜反射鏡１０のみエッチングし、エッチング停止層として働くＧａＩｎＰ層でエッチングを停止させることが可能である。
【００１５】
このようにして形成されたメサ構造に、上部反射鏡側面も保護されるようにＳｉＯ₂マスクを施し、本マスクによるメサエッチングを行い（ｃ）、その後選択酸化を行う（ｄ）。このとき、上部反射鏡側面はＳｉＯ₂マスクより完全に保護されているため、低屈折率半導体層として用いられているＡｌＡｓあるいは微小なＧａ組成を有するＡｌＧａＡｓの酸化は全く進行しない。また、エッチング停止層として用いたＧａＩｎＰはほとんど酸化されない材料である。よって、電流狭窄層（ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓからなる）７の両側のみを酸化することができ、従来より簡単な作製工程で、かつ、高歩留まりでの素子作製が可能となる。
【００１６】
その後は、通常の面発光半導体レーザの作製工程と同様に、ＳｉＯ₂保護層３、ポリイミド１３の順に形成する。この後、トップ電極形成の場合（第１の実施例）には、ポリイミドを上部反射鏡上部のＳｉＯ₂が露出するまでエッチングして平坦化しＳｉＯ₂マスクを除去した後（ｅ）トップ電極９を形成する（ｆ）。また、リング状電極形成の場合（第２の実施例）には、ポリイミド１３を上部反射鏡下部までエッチングして平坦化し（ｇ）、リング状電極９を形成する。なお、図３では両方の電極形成工程を説明する便宜上、コンタクト層の描写は割愛してある。
【００１７】
本発明の面発光半導体レーザは、光ファイバー通信に適合した発振波長の活性層材料を用いることで、その光源として利用することが可能である。また、２次元に集積してアレイ素子とし、同素子を用いて光送信モジュールを形成することが可能である。また、その光送信モジュールを用いてコンピューター間を結び、並列情報処理装置を構成することが可能である。
【００１８】
以下、第１の実施例および第２の実施例の面発光半導体レーザ素子の具体的構成、該面発光半導体レーザを光送信モジュールに用いた第３の実施例、さらにこの光送信モジュールを情報処理装置に適用した第４の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施例）
第１の実施例は、本発明の構造をトップ電極による電流注入型面発光半導体レーザに応用した例である。
図１は、本発明の第１の実施例の面発光半導体レーザの素子構造を示す図である。本実施例における活性層はガリウムインジウム窒素砒素（Ｇａ(0.7)Ｉｎ(0.3)Ｎ(0.01)Ａｓ(0.99)）／ＧａＡｓ量子井戸構造とした。本素子構造の作製には、精密な膜厚制御や材料の瞬時の切り替えが必要であること、また、Ｇａ(0.7)Ｉｎ(0.3)Ｎ(0.01)Ａｓ(0.99)における窒素（Ｎ）の導入には、非平衡状態での成長法が適しているという点でＭＢＥ（Ｍolecular Ｂeam Ｅpitaxy：分子線エピタキシー）法やＭＯＣＶＤ（Ｍetal Ｏrganic Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition：有機金属化学気相成長）法等が適している。
【００２０】
ここでは成長方法をガスソースＭＢＥ（Ｇas Ｓource−Ｍolecular Ｂeam Ｅpitaxy）法とする。本実施例ではIII族元素の供給源として、金属Ｇａ、金属インジウム（Ｉｎ）、金属アルミニウム（Ａｌ）を用い、Ｖ族元素の供給源として、砒素（Ａｓ）に関してはアルシン（ＡｓＨ₃）、燐（Ｐ）に関してはフォスフィン（ＰＨ₃）を用いた。また、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）、ｐ型不純物として四臭化炭素（ＣＢｒ₄）を用いた。なお、ｐ型不純物としてベリリウム（Ｂｅ）を用いてもよい。ＮについてはＮ₂ガスをＲＦプラズマ励起したＮラジカル（活性種）を使用した。なお、窒素プラズマの励起は、その他にＥＣＲ（Ｅlectron Ｃyclotron Ｒesonance：電子サイクロトロン共鳴）プラズマを用いても行うことができる。
【００２１】
作製する半導体基板はｎ型のＧａＡｓ基板１（ｎ型不純物濃度＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）を用いる。ＡｓＨ₃供給下のＡｓ雰囲気において、基板を昇温した後、基板上にｎ型ＡｌＡｓ／ｎ型ＧａＡｓ（ｎ型不純物濃度＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）による下部多層膜反射鏡２を２５周期積層した。その膜厚は、それぞれ半導体中で１／４波長厚になるようにした。その後、ノンドープＧａＡｓ障壁層４を成長する。次に、ＮラジカルとＡｓＨ₃を供給しながらＧａとＩｎを供給し、膜厚７ｎｍのノンドープＧａ(0.3)Ｉｎ(0.7)Ｎ(0.01)Ａｓ(0.99)井戸層５を形成する。続いて、Ｎラジカルの供給を止め、ノンドープＧａＡｓ障壁層４、ｐ型ＡｌＡｓ電流狭窄層７（ｐ型不純物濃度＝５×１０¹⁷ｃｍ^-3）の順に形成する。
【００２２】
ここで、量子井戸活性層と電流狭窄層の厚みをそれぞれ１波長および４分の１波長とした。下部ｐ型ＧａＡｓスペーサー層１１（ｐ型不純物濃度＝５×１０¹⁷ｃｍ^-3）を形成した後、ＡｓＨ₃からＰＨ₃へのガス切り替えを行い、厚さ１０ｎｍのｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１２（ｐ型不純物濃度＝５×１０¹⁷ｃｍ^-3）を形成する。終了後、今度はＰＨ₃からＡｓＨ₃へのガス切り替えを行い、上部ｐ型ＧａＡｓスペーサー層１１（ｐ型不純物濃度＝５×１０¹⁷ｃｍ^-3）を形成した。これら下部ｐ型ＧａＡｓスペーサー層、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１２、上部ｐ型ＧａＡｓスペーサー層１１の合計の厚みは４分の１波長に調節した。
【００２３】
続いて、ｐ型ＡｌＡｓ／ｐ型ＧａＡｓ（ｐ型不純物濃度＝５×１０¹⁷ｃｍ^-3）による上部多層膜反射鏡１０を１５周期積層した。その膜厚は、それぞれ半導体中で１／４波長厚になるようにした。
【００２４】
最後にｐ型ＧａＡｓコンタクト層８（ｐ型不純物濃度＝５×１０¹⁹ｃｍ^-3）を成長した。このようにして作製された膜に、図３の工程を施し面発光半導体レーザを作製する。最初に、ＳｉＯ₂マスクにより選択エッチングを行う。エッチング液としては、Ｈ₂ＳＯ₄：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏを混合した液を用いる。形成されたメサ構造に、上部反射鏡側面も保護されるようにＳｉＯ₂マスクを施す。次に、本マスクによるメサエッチング、そして選択酸化を行う。ＡｌＡｓ層電流狭窄層７はこの工程により、側面部分がＡｌｘＯｙ絶縁層６に変化する。その後は、ＳｉＯ₂保護層３、ポリイミド１３の順に形成する。
【００２５】
この後、ポリイミド１３を、ＲＩＥ（Ｒeactive Ｉon Ｅtching：反応性イオンエッチング）法により上部反射鏡上部のＳｉＯ₂が露出するまでエッチングして平坦化した。最後に、ＳｉＯ₂マスクを除去してｐ側表面電極９、ｎ側裏面電極１４を形成し、素子として完成した。作製した素子は、電流が流れるＡｌＡｓ電流狭窄層の未酸化の領域が直径約５μｍの場合に、閾値電流が０．１ｍＡで室温において連続発振した。その発振波長は１．３μｍであった。
【００２６】
本面発光半導体レーザ素子の波長は、光ファイバー通信で用いられる波長帯と一致する。従って、本面発光半導体レーザ素子単体を光ファイバ通信の光源として用いることにより、簡単な工程で製作でき、低いしきい値電流（従って低消費電力）で発振するレーザ光源の光通信システムを実現できる。
【００２７】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施例は、本発明の構造をリング状電極による電流注入型面発光半導体レーザに応用した例である。
図２は、本発明の第２の実施例の面発光半導体レーザの素子構造を示す図である。本実施例では電流狭窄層は活性層の下部に配置している。活性層はＧａ(0.8)Ｉｎ(0.2)Ａｓ／ＧａＡｓ歪量子井戸構造である。本素子構造の作製にはＭＯＣＶＤ（Ｍetal Ｏrganic Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition：有機金属気相成長）法を用いる。本形態例ではIII族元素であるＧａ、Ｉｎ、Ａｌの供給源として、それぞれ有機金属のトリメチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）そしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用い、Ｖ族元素の供給源として、ＡｓＨ₃、ＰＨ₃を用いた。また、ｎ型不純物としてシラン（ＳｉＨ₄）、ｐ型不純物としてジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を用いた。
【００２８】
作製する半導体基板はｎ型のＧａＡｓ基板１（ｎ型不純物濃度＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）を用いる。ＡｓＨ₃供給下のＡｓ雰囲気において、基板を昇温した後、基板上にｎ型ＡｌＡｓ／ｎ型ＧａＡｓ（ｎ型不純物濃度＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）による下部多層膜反射鏡２兼電流狭窄層７を２５周期積層した。その膜厚は、それぞれ半導体中で１／４波長厚になるようにした。その後、ノンドープＧａＡｓスペーサー層１１、厚さ１０ｎｍのノンドープＧａＩｎＰエッチング停止層１２の順に形成した。それらの層の厚みの合計は半導体中で１／４波長厚になるようにした。
【００２９】
続いて、下部ノンドープＧａＡｓ障壁層４、膜厚７ｎｍのノンドープＧａ(0.8)Ｉｎ(0.2)Ａｓ井戸層５、上部ノンドープＧａＡｓ障壁層４の順に形成した。これら量子井戸活性層の合計の膜厚は、１波長とした。その後、１／４波長厚のｐ型ＧａＡｓコンタクト層８（ｐ型不純物濃度＝２×１０¹⁸ｃｍ^-3）を形成した。引き続いて、ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓによる上部多層膜反射鏡１０を１５周期積層した。
【００３０】
このようにして作製された膜に、ＳｉＯ₂及びレジストをマスクに用いたＲＩＥ（Ｒeactive Ｉon Ｅtching：反応性イオンエッチング）法によるドライエッチングと、Ｈ₂ＳＯ₄：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏを混合した液を用いたウエットエッチングとを組み合わせて、エッチング停止層１２までエッチングを施した。ドライエッチングとウエットエッチングとの組合せにより、より円柱に近い形状のメサ構造を作製できた。形成されたメサ構造に、上部多層膜反射鏡１０と活性層側面が保護されるようにＳｉＯ₂マスクを施す。
【００３１】
次に、本マスクを用いて下部多層膜反射鏡２の上部をメサエッチングし、続いて選択酸化を行った。下部多層膜反射鏡２上部におけるＡｌＡｓ層は、この工程により、側面部がＡｌｘＯｙ絶縁層６に変化する。この場合、酸化される領域は２〜３周期程度なので、それによる素子特性の劣化はほとんど無視できる。その後は、ＳｉＯ₂保護層３、ポリイミド１３の順に形成する。この後、ポリイミドをＲＩＥ（Ｒeactive Ｉon Ｅtching：反応性イオンエッチング）法により上部反射鏡下部までエッチングして平坦化し、リング状のｐ側電極９とｎ側裏面電極１４を形成し、素子として完成した。試作した素子は波長０．９８μｍで室温連続発振した。
【００３２】
上記第１の実施例および第２の実施例では、電流狭窄層７としてＡｌＡｓを用いた例を示したが、微小なＧａ組成を有するＡｌＧａＡｓの場合にも本発明の効果が得られる。
【００３３】
（第３の実施例）
図４は、本発明の第３の実施例を説明するための図である。
前述したように、今後、面発光半導体レーザを大規模な２次元並列レーザアレイ等に応用していくには、消費電力のさらなる低減が必要不可欠であるが、本発明の構造の面発光半導体レーザにおいては、微小な領域に電流を狭窄できる電流狭窄層を簡単な工程で形成することができるため、低しきい値電流化（従って低消費電力化）が達成でき、これを２次元アレイ状に配列して光源とした光送信モジュールを構成するのに好適である。
【００３４】
本発明の第３の実施例は、本発明の面発光半導体レーザを用いた光送信モジュールを提案するものであり、図４に示すように、上述した面発光半導体レーザを２次元的に並列集積化したアレイ素子と、各面発光半導体レーザを駆動する回路を集積したチップ２３と光ファイバー束（１６本）２４とを組み合わせて光送信モジュールを形成したものである。図４において、２１は面発光型半導体レーザ、２２はレーザアレイ素子、２３は駆動回路、２４は光ファイバー束、２５は光コネクタを示す。各面発光型半導体レーザは２００Ｍｂ／秒の信号を伝送する。よって、モジュール全体では２００Ｍｂ／秒×１６＝３．２Ｇｂ／秒の信号を伝送することができる。
【００３５】
（第４の実施例）
図５は、本発明の第４の実施例を説明するための図である。
本発明の第４の実施例は、図５に示すように、上述した光送信モジュールを複数用いて複数のコンピュータを接続した並列情報処理システムである。図５は２つのコンピュータ３５および４５を光ファイバ束３６で接続して相互に通信可能にし、２つのコンピュータで並列的に情報処理を可能にした並列情報処理システムを示している。
【００３６】
本実施例において、コンピュータ３５および４５はそれぞれ、自コンピュータで生成された電気信号を光信号に変換して他コンピュータに送出する送信モジュール３１および４１を有する送信ボード３３および４３、他コンピュータから受信した光信号を電気信号に変換する受信モジュール３２および４２を有する受信ボード３４および４４を具備している。本実施例においては、送信モジュール３１および４１として図４に示す如き光送信モジュールが用いられる。本実施例によると、両コンピュータ間で、３．２Ｇｂ／秒×６＝１９．２Ｇｂ／秒の信号を伝送することができる。
【００３７】
次に、上記各実施例の変形例について検討しておく。
上述した本発明のエッチング停止効果は、エッチング停止層として、上述したＧａＩｎＰ単層の他に、ＡｌＩｎＰ層、あるいはＡｌＧａＩｎＰ層の単層、さらにはこれらの層を含む半導体多層膜（例えば、上記各材料とＧａＡｓの１周期以上の積層）を用いた場合にも得られる。
また、本発明に用いる電流狭窄層は、活性層と上部反射鏡との間に形成されても、活性層と基板の間に形成されても、さらには、活性層を挟んで両側に形成されても有効である。
【００３８】
本発明の面発光半導体レーザにおいては、活性領域における量子井戸層として、ガリウムインジウム砒素（ＧａＩｎＡｓ）、あるいはガリウムインジウム窒素砒素（ＧａＩｎＮＡｓ）等の、ＧａＡｓ基板上にスードモルフィックに形成可能な材料を用いることができる。ここでいうスードモルフィックとは、ＧａＡｓ基板との格子不整合転位の発生を抑制可能な程度の薄い膜厚の場合を意味する。
【００３９】
本発明の面発光半導体レーザの半導体多層膜反射鏡は、基板上に安定して結晶成長させることが可能であるため、ＣＢＥ（Ｃhemical Ｂeam Ｅpitaxy：化学線エピタキシー）法、ＭＢＥ（Ｍolecular Ｂeam Ｅpitaxy：分子線エピタキシー）法またはＭＯＣＶＤ（Ｍetal Ｏrganic Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition：有機金属化学気相成長）法のいずれの手法を用いても作製することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、電流狭窄層をＡｌＡｓ層あるいは微小なＧａ組成を有するＡｌＧａＡｓ層の選択酸化技術を使用して作製する場合、上部反射鏡の低屈折率半導体層としてＡｌＡｓあるいは微小なＧａ組成を有するＡｌＧａＡｓを用いた場合にも、上部反射鏡と電流狭窄層との間にエッチング停止層として燐系の化合物半導体層、あるいは該化合物半導体を少なくとも１層を含む多層膜層を導入することにより、電流狭窄層直上で精度よくエッチングを停止させ、歩留まりを向上することが可能な、また、低しきい値電流（低電力消費）でレーザ発振する構造を有する面発光半導体レーザおよびそれを用いた光送信モジュールならびにシステムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の面発光半導体レーザの素子構造を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例の面発光半導体レーザの素子構造を示す図である。
【図３】本発明の構造を用いた面発光半導体レーザの作製工程の概略を示す図である。
【図４】本発明の面発光半導体レーザ素子構造を用いた本発明の第３の実施例の光送信モジュールを示す図である。
【図５】本発明の第４の実施例の並列情報処理システムを説明するための図である。
【符号の説明】
１：半導体基板、２：下部多層膜反射鏡、３：ＳｉＯ₂保護層、４：障壁層、５：井戸層、６：ＡｌｘＯｙ絶縁層、７：電流狭窄層、８：高濃度コンタクト層、９：表面電極、１０：上部多層膜反射鏡、１１：スペーサー層、１２：エッチング停止層、１３：ポリイミド、１４：裏面電極、２１：面発光型半導体レーザ、２２：レーザアレイ素子、２３：駆動回路、２４：光ファイバー束、２５：光コネクタ、３１，４１：光送信モジュール、３２，４２：受信モジュール、３３，４３：送信ボード、３４，４４：受信ボード、３５，４５：コンピューター、３６：光ファイバー束。

Claims

次の工程を有する面発光型半導体レーザの製造方法。
（Ａ）基板上に下部多層膜反射鏡層、活性層、電流狭窄層、エッチング停止層および上部多層膜反射鏡層を形成する工程、
（Ｂ）前記上部多層膜反射鏡層の一部に第１のマスクを設け、前記第１のマスクをマスクとしてエッチングを行い、前記エッチング停止層で前記エッチングを停止させることによりメサ構造の上部多層膜反射鏡を形成する工程、
（Ｃ）前記メサ構造の上部多層膜反射鏡の側面に第２のマスクを設け、前記第１および第２のマスクでマスクされた前記上部多層膜反射鏡をマスクとして前記電流狭窄層よりも上部の層から前記電流狭窄層まで、前記前記電流狭窄層側面が露出するようにメサエッチングを行う工程、
（Ｄ）前記メサ構造の上部多層膜反射鏡に前記第１および第２のマスクをした状態で、前記電流狭窄層の中心部は酸化させずに周辺部を選択的に酸化を行うことにより電流狭窄構造を形成する工程。
次の工程を有する面発光型半導体レーザの製造方法。
（Ａ）基板上に下部多層膜反射鏡層、活性層、Al材料を含む電流狭窄層、エッチング停止層およびAl材料を含む上部多層膜反射鏡層を形成する工程、
（Ｂ）前記上部多層膜反射鏡層の一部に第１のマスクを設け、前記第１のマスクをマスクとしてエッチングを行い、前記エッチング停止層で前記エッチングを停止させることによりメサ構造の上部多層膜反射鏡を形成する工程、
（Ｃ）前記メサ構造の上部多層膜反射鏡の側面に第２のマスクを設け、前記第１および第２のマスクでマスクされた前記上部多層膜反射鏡をマスクとして前記電流狭窄層よりも上部の層から前記電流狭窄層まで、前記前記電流狭窄層側面が露出するようにメサエッチングを行う工程、
（Ｄ）前記メサ構造の上部多層膜反射鏡に前記第１および第２のマスクをした状態で、前記電流狭窄層の側面から酸化を進行させることにより、前記電流狭窄層の中心部は酸化させずに周辺部を選択的に酸化を行って電流狭窄構造を形成する工程。
前記Al材料を含む電流狭窄層の材料はアルミニウム砒素又はアルミニウムガリウム砒素であることを特徴請求項２記載の面発光型半導体レーザの製造方法。
前記基板材料はGaAsであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の面発光型半導体レーザの製造方法。
前記エッチング停止層に燐系の化合物半導体材料を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の面発光型半導体レーザの製造方法。