JP3800852B2

JP3800852B2 - 面発光型半導体レーザ及びその製造方法

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Publication number: JP3800852B2
Application number: JP06311199A
Authority: JP
Inventors: 伸明植木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2019-03-10
Also published as: JP2000261095A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光型半導体レーザに関し、特に、光情報処理や光通信、あるいは光を用いた画像形成装置の光源として利用される偏波面制御型の面発光型半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
面発光型半導体レーザは、発光スポットを円形にできるところに特徴を持ち、２次元集積が可能な光源としての利便性が近年とみに注目されている。この面発光型半導体レーザは、発光面に対して垂直な方向に等方的な物理形状を有する（軸対称性が高い）ため、発光面に対して水平な平面内における直交する２つの軸方向（以後、２軸方向と称す。）に関して特性の差異がない。そのため、偏波面は２軸方向に対して等しい確率で向くことが知られている。
【０００３】
偏波面が２軸方向に対して等しい確率で向く状態であると、特殊なコーティングを施していないレンズや偏光ビームスプリッタといった偏波依存性のある光学素子を使用することができず、また、多数個の素子を同一の光学系を用いて使用する場合などにおいては、素子間の偏波面のばらつきが反映され、光量ばらつきなど支障をきたすため、従来、偏波面を一方向に安定化させる工夫がなされている。
【０００４】
その一つとして、特開平５−２１８９０号公報が挙げられる。これは、図９に示すように、ＧａＡｓ基板５０上に、ＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層との交互積層の多層膜より構成されｎ型不純物がドープされた第１の反射ミラー層５２と、２つのＡｌＧａＡｓ層５４、５８によりＩｎＧａＡｓ層５６を挟んでＩｎＧａＡｓ層５６を量子井戸とした構成の活性層７０と、ＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層との交互積層の多層膜と金属電極層より構成されｐ型不純物がドープされた第２の反射ミラー層６４と、を形成した後、メサエッチングにより第２の反射ミラー層６４と活性層７０とを四角柱状のポスト部６０として垂直共振器構造を構成し、ポスト部６０のメサ側面の一部分に金属膜８０ａ、８０ｂを設けることで、共振器損失に差を生じさせ、特定の偏光方向で発振させ、偏波面を一方向にさせるものである。
【０００５】
また、別の構成のものとして特公平７−７３１３９号公報が挙げられる。これは、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５０上に、ｎ型ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ分布ブラッグ反射鏡（以後、ＤＢＲと称す。）５２と、ｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ層５４と、Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ活性層５６と、ｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ層５８と、ｐ型ＡｌＡｓ／ＧａＡｓＤＢＲ６４と、を順に形成した後、メサエッチングによりｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ層５４と、Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ活性層５６と、ｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ層５８と、ｐ型ＡｌＡｓ／ＧａＡｓＤＢＲ６４とを四角柱状にエッチングしてポスト部６０とすることで垂直共振器構造を構成し、ポスト部６０のメサ側面にＳｉＮ膜７２を形成する際に、対向する一対の側面では３００℃、対向する他の一対の側面では１００℃の温度雰囲気としている。
【０００６】
これにより室温に戻ったときにポスト部６０にかかる引張応力が前記２軸方向で変わるため、発光面に対して水平な活性層面内の２軸方向のそれぞれに与えられるストレスが異なり、２軸方向の一方の偏光モードが発振しにくくなって偏波面が一方向に安定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成の面発光型半導体レーザはエアポスト構造であるので、しきい値電流を小さくするためにポスト径を小さくすると、光出力も小さくなって好ましくなく、また、所望の光出力を得るためにポスト径を大きくすると、しきい値電流の増大と共に横モードが不安定になるなどと言うように、所望のしきい値電流が得られる面発光型半導体レーザとするのが難しい。
【０００８】
また、半導体基板面に対してほぼ垂直な面であるメサ側面に金属膜８０ａ、８０ｂやＳｉＮ膜７２を形成させており、半導体基板面に対してほぼ垂直な面に再現性の高い均一な膜を形成するのは容易ではなく、特殊で高度な技術を要するため素子を精度良く製造する等の信頼性の点から好ましくない。
【０００９】
以上のことから、本発明は、レーザ光の偏波面を一定方向に制御でき、さらには低しきい値電流が得られる面発光型半導体レーザを提供することを第１の目的とする。また、比較的簡単な工程で、レーザ光の偏波面を一定方向に制御でき、素子特性を向上できる面発光型半導体レーザの製造方法を提供することを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、下記手段により上記課題が解決されることを見出した。
すなわち、請求項１記載の本発明の面発光型半導体レーザは、半導体基板の主面に形成された第１反射ミラー層と、前記第１反射ミラー層上に積層され、かつ、量子井戸が形成された活性層と、前記第１反射ミラー層と共に共振器構造を構成する柱状の第２反射ミラー層を備えたポスト部と、前記第１反射ミラー層と前記第２反射ミラー層との間に形成され、選択酸化により周縁部が高抵抗化された周縁高抵抗化層と、を備えた面発光型半導体レーザであって、該周縁高抵抗化層の少なくとも１つの膜は、前記半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる膜厚分布を有することを特徴とする。
【００１１】
高抵抗された領域は殆ど電流を通さないため、半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる膜厚分布の周縁高抵抗化層を設けたことにより、半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる割合で電流狭窄及び光の閉じ込めがなされる。このように、直交する２軸方向で異なる反射率分布と異なるストレスが活性層に与えられ、発振しきい値利得に異方性が生じ、しきい値利得の小さい軸方向のモードだけが選択的に得られ、レーザ光の偏波面を一定方向に固定化することができる。
また、周縁を高抵抗化することにより屈折率導波路が形成されるため、低しきい値電流の良好な素子特性が得られる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の面発光型半導体レーザにおいて、前記周縁高抵抗化層の少なくとも１つの膜は、その非高抵抗化領域の前記半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向の長さが異なることを特徴とする。
【００１３】
周縁高抵抗化層に、半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向の長さが異なる形状の非高抵抗化領域を設けたことにより、直交する２軸方向で異なる反射率分布と異なるストレスが活性層に与えられ、発振しきい値利得に異方性が生じ、しきい値利得の小さい軸方向のモードだけが選択的に得られ、レーザ光の偏波面を一定方向に固定化することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１に記載の面発光型半導体レーザにおいて、前記周縁高抵抗化層が複数の膜からなり、各膜の非高抵抗化の割合が異なることを特徴とする。
【００１５】
各膜の非高抵抗化の割合が異なる複数の膜からなる周縁高抵抗化層を設けたことにより、直交する２軸方向で異なる反射率分布と異なるストレスが活性層に与えられ、発振しきい値利得に異方性が生じ、しきい値利得の小さい軸方向のモードだけが選択的に得られ、レーザ光の偏波面を一定方向に固定化することができる。
なお、ここでいう高抵抗化の割合とは側面部からの高抵抗化の到達距離の深さ、あるいは高抵抗化された膜の厚み、高抵抗化された膜の化学組成等を意味し、活性層に印加されるストレスに影響を与える因子全般を指している。
【００１６】
また、複数の膜は、すべての膜が前記直交する２軸方向に異なる割合で周縁部が高抵抗化された膜であっても良いし、前記直交する２軸方向に異なる割合で周縁部が高抵抗化された膜と直交する２軸方向に同じ割合で周縁部が高抵抗化された膜との組み合わせであっても良い。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１から３までのいずれか1項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、前記周縁高抵抗化層が、Ａｌ組成比が第１及び第２反射ミラー層のＡｌ組成比より高い半導体層を選択酸化することによって形成されたことを特徴とする。
【００１８】
Ａｌを含有層は水蒸気雰囲気下の高温熱処理で酸化されるが、Ａｌ組成の違いによって酸化速度に大きな差が生ずることが知られており、Ａｌ組成の差を設けることによって、所望の層のみを選択的に酸化することができる。
【００１９】
請求項５に記載の本発明の面発光型半導体レーザの製造方法は、半導体基板の主面上に、第１反射ミラー層、量子井戸が形成された活性層、及び前記第１反射ミラー層と共に共振器構造を構成する第２反射ミラー層を順に設けると共に、前記第１反射ミラー層、前記活性層、及び前記第２反射ミラー層を順に設ける際に、前記第１反射ミラー層と前記第２反射ミラー層との間に、選択酸化により高抵抗化することが可能であり、前記半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる膜厚を有する挿入層を設ける積層工程と、少なくとも該挿入層の表面または側面が露出するまでエッチングして凸部を形成するエッチング工程と、該凸部の表面または側面に露出した前記挿入層を選択酸化して高抵抗化する選択高抵抗化工程と、を含んでいる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、１回のエッチング工程と１回の選択高抵抗化工程で、請求項１〜４で説明したような半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる膜厚を有する周縁高抵抗化層を備えた面発光型半導体レーザの製造工程を簡略化することができる。
【００２１】
特に、Ａｌ組成の高い層は膜厚が薄いほど酸化速度が低下することが知られており、周縁高抵抗化層をＡｌ組成の高い半導体層を選択酸化することによって形成する場合には、特別な加工手段を用いることなく直交する２軸方向で側面からの酸化距離に差をつけることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図８を参照して説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１〜図７を参照して第１の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザの概略構成を示しており、図２〜図７は、第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザの製造工程の概略を示している。
【００２４】
図１（ａ）の平面図に示すように、第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザは、上面に光を射出させるための開口部２０ａが形成された四角柱状のポスト部２０を備えた素子であり、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、裏面にｎ側電極２８が設けられたｎ型ＧａＡｓ基板１０に、詳細には図示しないが、厚さλ／（４ｎ_r）（λ：発振波長、ｎ_r：媒質の屈折率）のｎ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ膜と厚さλ／（４ｎ_r）のｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ膜とを交互に４０．５周期程度積層して、ｎ型不純物であるＳｉをドーピングすることによりキャリア濃度を２×１０¹⁸ｃｍ^-3としたｎ型第１反射ミラー層１２が設けられている。
【００２５】
ｎ型第１反射ミラー層１２の上層には、ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなる第１スペーサ層１４が設けられ、さらにこの第１スペーサ層１４の上層には、４層の膜厚５ｎｍのアンドープＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ障壁膜と３層の膜厚８ｎｍのアンドープＡｌ_0.11Ｇａ_0.89Ａｓ膜とが交互に積層された構成の量子井戸層を含む量子井戸活性層１６設けられている。さらにこの量子井戸活性層１６の上層にはｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなる第２スペーサ層１８が設けられ、上記第１スペーサ層１４と上記第２スペーサ層１８とで量子井戸活性層１６を挟みこんで活性層３０を形成している。
【００２６】
この活性層３０の膜厚はλ／ｎ_rの整数倍とされ、定在波がたつように調整されている。そのため、面発光型半導体レーザとして働いたときに光強度の最も強いいわゆる「腹」の部分が量子井戸活性層１６の位置となる。
【００２７】
第２スペーサ層１８の上面には、略四角柱状のポスト部２０が設けられている。ポスト部２０は、周縁部がｎ型ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる膜厚を有するＡｌＡｓ周縁高抵抗化層２２と、詳細には図示しないが厚さλ／（４ｎ_r）のｐ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ膜と厚さλ／（４ｎ_r）のｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ膜とを前記２つの膜の中間のＡｌ組成比を有する中間層を介して交互に３０周期積層してＣをドーピングすることにより３×１０¹⁸ｃｍ^-3のキャリア濃度としたｐ型第２反射ミラー層２４と、Ｃをドーピングすることにより１×１０²⁰ｃｍ^-3のキャリア濃度とした膜厚１０ｎｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層２６とから構成されている。
【００２８】
ＡｌＡｓ周縁高抵抗化層２２は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、その膜厚が中央部で薄く、周辺部で厚くなるように形成されている。また、ＡｌＡｓ周縁高抵抗化層２２のＡｌ組成が反射ミラー層を構成するＡｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ膜とＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ膜よりも高く設定されており、水蒸気雰囲気下での熱処理によって酸化を受けやすく調整されている。このＡｌＡｓ周縁高抵抗化層２２の周縁部には高抵抗化領域２１が設けられている。
【００２９】
また、ｐ型第２反射ミラー層２４は、前述したｎ型第１反射ミラー層１２よりも周期数（層数）が少なく設けられて、光学反射率がｎ型第１反射ミラー層１２よりも小さくされている。この反射率の差により出射光がポスト部２０上面から取り出されることとなる。なお、図示はされていないがｐ型第２反射ミラー層２４を構成するｐ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ膜とｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ膜との間に設けた中間層は、素子の直列抵抗を下げる働きをしている。さらに、最上層に設けられたｐ型ＧａＡｓコンタクト層２６は、絶縁膜２７を介して設けられたｐ側電極２９とのコンタクトを取るために形成されている。
【００３０】
以下、上記構成の面発光型半導体レーザの製造工程を図２〜図８を参照して説明する。
【００３１】
図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０に、Ｓｉをドーピングしたｎ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ膜（図示せず）とｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ膜（図示せず）とを交互に積層して構成したｎ型第１反射ミラー層１２と、ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなる第１スペーサ層１４とｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなる第２スペーサ層１８とにより量子井戸活性層１６を挟みこんだ構成の活性層３０とを、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などの半導体結晶成長技術を用いて順次積層形成する。次段階でマスクＭＢＥ法による成膜を行う関係上、この段階で半導体基板を大気中に取り出すことを避ける意味でＭＢＥ法を使って成膜することが望ましい。
【００３２】
つぎに、周縁高抵抗化層２２となるＡｌＡｓ層を積層する。ＡｌＡｓ層の積層にはマスクＭＢＥ法という結晶成長技術を用いる。マスクＭＢＥ法については、例えば特開平１０−１７８２３５号公報に詳細が記載されている。
図３に示すように、ＡｌＡｓ層は、厚さλ／（４ｎ_r）だけ成長した後、積層体の上方に５〜１０μm径のワイヤー状のマスク４０を配置して、この状態でさらにＡｌＡｓ層を成膜する。ワイヤー状のマスク４０によってマスクされた部分にはこれ以上ＡｌＡｓ層が形成されないため、同一層内で異なる膜厚を有する周縁高抵抗化層２２となるＡｌＡｓ層が形成される。
【００３３】
つづいて、図４に示すように、Ｃをドーピングしたｐ型Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ膜とｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ膜とを中間層を介して交互に積層した構成のｐ型第２反射ミラー層２４と、Ｃを高濃度にドーピングしたｐ型ＧａＡｓコンタクト層２６とを、順次積層する（積層工程）。
【００３４】
次に、図５に示すように、上記の層を積層した積層体上の全面にシリコン系絶縁膜を堆積した後、フォトリソグラフィ技術を使って最終的にポスト部２０の上面となる領域にフォトレジストを形成する。これをマスクとして反応性イオンエッチングにより周縁高抵抗化層２２となるＡｌＡｓ膜の表面または側面が露出するまでエッチングして、図５に示すようにメサ構造となる四角柱状のポスト部２０を形成する。これにより、ポスト部２０の周囲には、周縁高抵抗化層２２となるＡｌＡｓ膜の端部が露出することとなる（エッチング工程）。
【００３５】
その後、水蒸気を充満させた石英管内において３８０℃、５〜１０分間の加熱を行うことにより、周縁高抵抗化層２２となるＡｌＡｓ膜を選択的に酸化して高抵抗化する（高抵抗化工程）。
【００３６】
これにより、図６に示すように、ポスト部２０の４側面に露出した周縁高抵抗化層２２となるＡｌＡｓ膜が外周部から内部に向かって徐々に酸化され、高抵抗化領域２１が形成される。
周縁高抵抗化層２２となるＡｌＡｓ膜については、図７（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内において膜厚の分布があり、幅５から１０μmのストライプ状に膜厚の薄い部分がある。この部分では酸化の進行速度が遅く、いわゆる酸化深さの異方性を生ずる。このため、図７（ｂ）に示すように、ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内において直交する２軸方向の長さが異なる非高抵抗化領域２３が形成される。
【００３７】
その後、フォトリソグラフィ技術を使って、ＧａＡｓ基板１０の表面側にはポスト部２０の上面に光を射出させるための開口部２０ａを形成したｐ側電極２９を絶縁膜２７を介して形成し、ＧａＡｓ基板１０の裏面側には全面にｎ側電極２８を形成して、図１に示す構成のλ〜７８０ｎｍの発振波長を備えた面発光型半導体レーザを得る。
【００３８】
この製造方法によれば、ＡｌＡｓ膜の膜厚分布により酸化速度に異方性を与えるという単純な構成で所望の周縁高抵抗化層２２を形成できるため、マスクＭＢＥ法という工程が結晶成長時に１つ増えるが、エッチング工程および高抵抗化工程を各々１回にできることから、プロセスがより容易化されている。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザの周縁高抵抗化層２２を、第１のＡｌＡｓ膜２２ａと第２のＡｌＡｓ膜２２ｂとに分けて、活性層３０の上面と下面とにそれぞれ設けたものである。
第１のＡｌＡｓ膜２２ａは、ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる膜厚を有し、前記直交する２軸方向に異なる割合で周縁部が高抵抗化されたＡｌＡｓ膜であり、図８（ａ）に示すように、出射方向から見た非高抵抗化領域の形状は矩形となる。一方、第２のＡｌＡｓ膜２２ｂは、均一な膜厚を有し、前記直交する２軸方向に同じ割合で周縁部が高抵抗化されたＡｌＡｓ膜であり、出射方向から見た非高抵抗化領域の形状は正方形となる。
【００４０】
活性層３０の上面と下面とに、周縁部が高抵抗化された第１のＡｌＡｓ膜２２ａと第２のＡｌＡｓ膜２２ｂとを備えることにより、活性性層３０に与えるストレスを第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザよりも大きくできる。このため、より効果的に発振しきい値利得に異方性が与えられるので、より効果的にしきい値利得の小さい軸方向のモードだけを選択的に得ることができると共に、より効果的にＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる割合で電流狭窄及び光の閉じ込めを行えるので、偏波方向が一定に制御されることになる。
【００４１】
なお、その他の構成部分は第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザと同様であるため説明を省略する。
【００４２】
また、第２の実施形態に係る面発光型半導体レーザーの製造工程は、第２の実施形態に係る面発光型半導体レーザーの製造工程と比べて、挿入層である第２のＡｌＡｓ膜２２ｂを活性層３０を積層する前に積層する点と、ポスト部２０を形成する際に、第２のＡｌＡｓ膜２２ｂの表面または側面が露出するまでエッチングを行う点とが異なるだけで、その他の点は同様であるため説明を省略する。
【００４３】
以上説明した第１及び第２の実施形態においては、周縁高抵抗化層２２を構成するＡｌＡｓ膜２２、２２ａ、２２ｂは、第１の反射ミラー層１２と第２の反射ミラー層２４とを構成するＡｌ組成比の異なる２種類の膜（Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ膜とＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ膜）よりもＡｌの組成を高く調整したＡｌＡｓ層としているが、前記２種類の膜のうち、Ａｌ組成比の高い方（ここでは９０％のＡｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ膜）と熱処理を行う際の酸化速度に差が生じれば良いことから、周縁高抵抗化層２２を構成するＡｌＡｓ膜としては、Ａｌ組成比が９５％以上、望ましくは９８％以上のものであればよい。
【００４４】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、周縁高抵抗化層２２を構成する膜の組成を同一のＡｌＡｓとしたが、もちろんこれに限らず、例えばＡｌＡｓとＡｌＧａＡｓの組み合わせであったり、ＡｌＡｓとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせなど、周囲の半導体層に比べて酸化されやすいＡｌ組成比の高い他の材料系からなる、材料の異なる組み合わせの層とすることもできる。
【００４５】
なお、一般にｐ型層はｎ型層に比べバンド不連続に起因する素子抵抗の増大の懸念があるため、このことを考慮して、上記第１及び第２の実施形態においては、対向して設けられる第１の反射ミラー層１２と第２の反射ミラー層２４のうち層数の少ない射出側の第２の反射ミラー層２４の導電型をｐ型としているが、これに限定されることなく導電型を反対にすることも可能である。
【００４６】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、出射光をポスト部２０が形成された表面側から取り出す構成としたが、ＧａＡｓ基板１０裏面から取り出す構成とすることもできる。この場合ＧａＡｓ基板１０側に形成する反射ミラー層の導電型をｐ型とし、ポスト部２０に形成する反射ミラー層の導電型をｎ型とするとよい。
【００４７】
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、量子井戸活性層１６を構成する材料としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体を用いたが、これに限定されることなく、例えば量子井戸活性層１６にＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系、あるいはＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系半導体を用いることも可能である。これらの量子井戸層からの発光波長はＧａＡｓ基板に対して透過であり、半導体基板裏面から出射光を取り出すのが容易となって、プロセス上の手間が省ける。
【００４８】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、ポスト部２０の形状を上面が正方形の柱状としたが、もちろんこれに限らず、上面形状が長方形や、菱形や、円形や、楕円形の柱状とすることもできる。上面形状を長方形や、菱形または、楕円形などの長軸と短軸とを有する形状とする場合、長軸方向と短軸方向のそれぞれと前記直交する２軸方向とが対応しするように構成すると、偏波面をより一層安定化させることができ好ましい。
なお、ここで述べる柱状とは、上面と下面の寸法が同じ物に限らず、上面の方が下面よりも小さいまたは大きい寸法の柱状のものも含んでいる。
【００４９】
また、周縁高抵抗化層２２を形成させるための選択酸化の加熱温度を３８０℃としたが、これに限定されることなく、最終的な電流通路の大きさが所望の値となるよう制御できる条件であれば良い。温度を上げると酸化速度が増し、短時間で所望の高抵抗化領域を形成することができるが、４００℃前後が酸化距離を最も制御し易く好ましい。
【００５０】
また、上記第２の実施形態においては、周縁高抵抗化層２２を構成する膜の数を２つとしているが、これに限定されることなく、３膜以上とすることもできる。
【００５１】
さらに、上記第２の実施形態においては、ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内において直交する２軸方向でに膜厚分布を持たせる層を活性層より上方の第１のＡｌＡｓ膜２２ａとしたが、もちろんこれに限らず、第２のＡｌＡｓ層に膜厚分布を持たせても同様な効果が得られる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の面発光型半導体レーザは、半導体基板の主面に水平な面内において直交する２軸方向に膜厚分布を有し、高抵抗化の進行が異なる周縁高抵抗化層を備えるため、活性層に対して前記直交する２つの方向で異なる大きさのストレスが与えられるので、発振しきい値利得に異方性が与えられ、しきい値利得の小さい軸方向のモードだけが選択的に得られる。従って、レーザ光の偏波面が一定方向に制御された面発光型半導体レーザとすることができる、という効果を達成する。また、周縁高抵抗化層の高抵抗化領域により屈折率導波路が形成されるので、低しきい値電流の良好な素子特性を備えた面発光型半導体レーザとすることができる、という効果を達成する。
【００５３】
また、本発明の面発光型半導体レーザの製造方法では、膜厚分布により高抵抗化速度に異方性を与えるという単純な構成で所望の周縁高抵抗化層を形成できることとしたため、製造工程を簡略化することができ、半導体基板と水平な面内において直交する２軸方向に膜厚分布を有し、高抵抗化の進行が異なる周縁高抵抗化層を備えた面発光型半導体レーザを比較的容易に製造することができる、という効果を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の面発光型半導体レーザの概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ-Ｂ矢視断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＡ-Ａ矢視断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザの製造方法における積層工程の中間段階の状態を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザの製造方法における積層工程の中間段階の状態を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザの製造方法における積層工程終了後の状態を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザの製造方法におけるポスト部形成工程終了後の状態を示す概略図である。
【図６】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザの製造方法における高抵抗化工程終了後の状態を示す概略図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザの製造方法における図５に示す高抵抗化前の周縁高抵抗化層の状態を示す平面図であり、（ｂ）は、図６に示す高抵抗化工程終了後の周縁高抵抗化層の状態を示す平面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第２の実施形態の面発光型半導体レーザの出射方向から見た周縁高抵抗化層の状態を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の面発光型半導体レーザのＢ-Ｂ矢視断面図であり、（ｃ）は（ａ）の面発光型半導体レーザのＡ-Ａ矢視断面図である。
【図９】従来の面発光型半導体レーザの一部破断斜視図である。
【図１０】（ａ）は、従来の別の構成の面発光型半導体レーザの上面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ-Ａ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ-Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
１０ｎ型ＧａＡｓ基板
１２ｎ型第１反射ミラー層
１４第１スペーサ層
１６量子井戸活性層
１８第２スペーサ層
２０ポスト部
２０ａ開口部
２１，２１ａ，２１ｂ高抵抗化領域
２２，２２ａ，２２ｂ周縁高抵抗化層
２４ｐ型第２反射ミラー層
２６ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
２７絶縁膜
２８ｎ側電極
２９ｐ側電極
３０活性層
４０ＭＢＥマスク

Claims

半導体基板の主面に形成された第１反射ミラー層と、
前記第１反射ミラー層上に積層され、かつ、量子井戸が形成された活性層と、
前記第１反射ミラー層と共に共振器構造を構成する柱状の第２反射ミラー層を備えたポスト部と、
前記第１反射ミラー層と前記第２反射ミラー層との間に形成され、選択酸化により周縁部が高抵抗化された周縁高抵抗化層と、を備えた面発光型半導体レーザであって、
該周縁高抵抗化層の少なくとも１つの膜は、前記半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる膜厚分布を有することを特徴とする面発光型半導体レーザ。
前記周縁高抵抗化層の少なくとも１つの膜は、その非高抵抗化領域の前記半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向の長さが異なることを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
前記周縁高抵抗化層が複数の膜からなり、各膜の非高抵抗化の割合が異なることを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
前記周縁高抵抗化層は、Ａｌ組成比が第１及び第２反射ミラー層のＡｌ組成比より高い半導体層を選択酸化することによって形成されたことを特徴とする請求項１から３までのいずれか1項に記載の面発光型半導体レーザ。
半導体基板の主面上に、第１反射ミラー層、量子井戸が形成された活性層、及び前記第１反射ミラー層と共に共振器構造を構成する第２反射ミラー層を順に設けると共に、前記第１反射ミラー層、前記活性層、及び前記第２反射ミラー層を順に設ける際に、前記第１反射ミラー層と前記第２反射ミラー層との間に、選択酸化により高抵抗化することが可能であり、前記半導体基板の主面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる膜厚を有する挿入層を設ける積層工程と、
少なくとも該挿入層の表面または側面が露出するまでエッチングして凸部を形成するエッチング工程と、
該凸部の表面または側面に露出した前記挿入層を選択酸化して高抵抗化する高抵抗化工程と、
を含む面発光型半導体レーザの製造方法。