JPH06181364A - 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
面発光型半導体レーザおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH06181364A JPH06181364A JP4455793A JP4455793A JPH06181364A JP H06181364 A JPH06181364 A JP H06181364A JP 4455793 A JP4455793 A JP 4455793A JP 4455793 A JP4455793 A JP 4455793A JP H06181364 A JPH06181364 A JP H06181364A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- phase shift
- semiconductor laser
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 面発光半導体レーザは共振器の一部がＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層で埋め込まれ、光
出射側反射ミラーが、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からな
る第１の層と、該第１の層と屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体からなる第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リング状金属電極を形成
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ミラーから構成
されている。 【効果】 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光の多重反射の効率
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。
ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層で埋め込まれ、光
出射側反射ミラーが、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からな
る第１の層と、該第１の層と屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体からなる第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リング状金属電極を形成
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ミラーから構成
されている。 【効果】 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光の多重反射の効率
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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 Ｇ
ａ0.6 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。
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 Ｇ
ａ0.6 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。
【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。
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。
【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 Ｇ
ａ0.9 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。
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 Ｇ
ａ0.9 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキ
シャル層と、を含み、前記反射ミラーのうちの光出射側
反射ミラーは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１
の層と、該第１の層と屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体からなる第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ることを特徴と
する。
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ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキ
シャル層と、を含み、前記反射ミラーのうちの光出射側
反射ミラーは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１
の層と、該第１の層と屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体からなる第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ることを特徴と
する。
【００１２】また、請求項２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ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体をエピタキシャル成長させて埋め込み
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ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなる第１の層と、該第１の層と屈折率
の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第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ることを特徴とす
る。
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ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体をエピタキシャル成長させて埋め込み
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ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなる第１の層と、該第１の層と屈折率
の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第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ることを特徴とす
る。
【００１３】また、この場合、前記ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体エピタキシャル層は、ＩＩ族有機化合物およびＶ
Ｉ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。
半導体エピタキシャル層は、ＩＩ族有機化合物およびＶ
Ｉ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。
【００１４】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ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
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。
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ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
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。
【００１５】また、請求項５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ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
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。
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ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００２０】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、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。
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。
【００２１】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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
ｌ0.7 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。
03) ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型Ａ
ｌ0.7 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。
【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
ｌ0.4 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。
クラッド層、(106) ｐ型ＧａＡｓ活性層、(107) ｐ型Ａ
ｌ0.4 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。
【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。
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。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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））。
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））。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
いて、図４（ａ）〜（ｆ）にしたがって説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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））。
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））。
【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））。
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））。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
いて図６（ａ）〜（ｆ）にしたがって説明する。
【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
ｌ0.9 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 Ｇ
ａ0.8 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。
03) ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型Ａ
ｌ0.9 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 Ｇ
ａ0.8 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。
【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 Ｇ
ａ0.8Ａｓ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。
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 Ｇ
ａ0.8Ａｓ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。
【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。
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。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
(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。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
いて、図８（ａ）〜（ｅ）にしたがって説明する。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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））。
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））。
【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））。
領域に、(435) レジストを形成する（図９（ｃ））。
【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））。
30) 位相シフト層をエッチングする（図９（ｄ））。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
いて説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
いて説明する。
【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））。
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））。
【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））。
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））。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
分となる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
体のみならず、混晶でもよい。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
視図である。
【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。
体レーザの製造工程を示す断面図である。
【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。
断面を示す斜視図である。
【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。
体レーザの製造工程を示す断面図である。
【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。．
断面を示す斜視図である。．
【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。
体レーザの製造工程を示す断面図である。
【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。
共振器長の延長を説明する概略説明図である。
【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。
体レーザの製造工程を示す断面図である。
【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。
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。
【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。
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【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。
導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【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。
制御を行う手法について説明する概略説明図である。
【図１３】改良前の半導体レーザの断面を示す斜視図で
ある。
ある。
【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。
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。
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
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
【表１】
Claims (8)
- 【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ＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体エピタキシャル層と、を含み、 前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーは、ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体からなる第１の層と、該第１の層と
屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第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
膜反射ミラーであることを特徴とする面発光型半導体レ
ーザ。 - 【請求項２】 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ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
をエピタキシャル成長させて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ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１の層
と、該第１の層と屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半
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
層させることを特徴とする面発光型半導体レーザの製造
方法。 - 【請求項３】 請求項２において、 前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層は、Ｉ
Ｉ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。 - 【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ＩＩ−ＶＩ族
化合物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
面発光型半導体レーザ。 - 【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ＩＩ−ＶＩ族
化合物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
ことを特徴とする面発光型半導体レーザ。 - 【請求項６】 請求項４または５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。 - 【請求項７】 請求項４または５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。 - 【請求項８】 請求項４または５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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04455793A JP3293221B2 (ja) | 1992-10-15 | 1993-02-09 | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27729792 | 1992-10-15 | ||
| JP4-277297 | 1992-10-15 | ||
| JP04455793A JP3293221B2 (ja) | 1992-10-15 | 1993-02-09 | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001345103A Division JP3666444B2 (ja) | 1992-10-15 | 2001-11-09 | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181364A true JPH06181364A (ja) | 1994-06-28 |
| JP3293221B2 JP3293221B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=26384500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04455793A Expired - Lifetime JP3293221B2 (ja) | 1992-10-15 | 1993-02-09 | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293221B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001020734A1 (fr) * | 1999-09-13 | 2001-03-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser a semi-conducteur a emission par la surface |
| WO2003100872A1 (fr) * | 2002-05-27 | 2003-12-04 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent a semi-conducteur |
| JP2003347671A (ja) * | 2002-05-28 | 2003-12-05 | Ricoh Co Ltd | 面発光半導体レーザおよび光伝送モジュールおよび光交換装置および光伝送システム |
| KR100447745B1 (ko) * | 2002-04-04 | 2004-09-08 | 주식회사 옵토웰 | 단일모드 수직공진 표면발광 레이저 다이오드 및 그제조방법 |
| JP2010251458A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Sony Corp | 半導体層およびその製造方法ならびに半導体レーザおよびその製造方法 |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP04455793A patent/JP3293221B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001020734A1 (fr) * | 1999-09-13 | 2001-03-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser a semi-conducteur a emission par la surface |
| KR100447745B1 (ko) * | 2002-04-04 | 2004-09-08 | 주식회사 옵토웰 | 단일모드 수직공진 표면발광 레이저 다이오드 및 그제조방법 |
| WO2003100872A1 (fr) * | 2002-05-27 | 2003-12-04 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent a semi-conducteur |
| US7042012B2 (en) | 2002-05-27 | 2006-05-09 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device |
| JP2003347671A (ja) * | 2002-05-28 | 2003-12-05 | Ricoh Co Ltd | 面発光半導体レーザおよび光伝送モジュールおよび光交換装置および光伝送システム |
| JP2010251458A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Sony Corp | 半導体層およびその製造方法ならびに半導体レーザおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3293221B2 (ja) | 2002-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100210290B1 (ko) | 면발광형 반도체 레이저 및 그 제조방법 | |
| US5621750A (en) | Surface emission type semiconductor laser, method and apparatus for producing the same | |
| US5587335A (en) | Method of making surface emission type semiconductor laser | |
| US5295148A (en) | Surface emission type semiconductor laser | |
| JPH08125251A (ja) | 六方晶半導体リング共振器 | |
| US5317584A (en) | Surface emission type semiconductor laser | |
| JP3395194B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| US5404369A (en) | Surface emission type semiconductor laser | |
| JP3448939B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| WO1992017925A1 (en) | Surface emitting type semiconductor laser and its manufacturing method | |
| JPH05299779A (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| US5625637A (en) | Surface emitting semiconductor laser and its manufacturing process | |
| JP3666444B2 (ja) | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH11121864A (ja) | 面発光レーザ及びその製造方法 | |
| US5436922A (en) | Surface emission type semiconductor laser | |
| JP3293221B2 (ja) | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP3240636B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| JP3358197B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP3245960B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP3467593B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| JP3468236B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH10209565A (ja) | 横方向電流注入型面発光半導体レーザ装置、その製造方法および半導体レーザアレイ | |
| JPH0513880A (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JPH0349286A (ja) | 半導体レーザ装置の製造方法 | |
| Choi et al. | Selective growth and regrowth of high Al content AlGaAs for use in BH lasers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010911 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020305 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080405 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090405 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090405 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100405 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110405 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110405 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120405 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130405 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |