JPH0722689A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の水平共振器構造の半導体レーザ素子製
造技術を用いて垂直共振器構造の面発光レーザ素子を得
ることを目的とする。 【構成】 ｎ型ＧａＡｓ基板１５の上に、高反射絶縁膜
１６を形成した後、高反射絶縁膜１６を選択成長マスク
としてｎ型ＧａＡｓ基板１５上に垂直方向にｎ型ＧａＡ
ｓ層１７を結晶成長させる。ｎ型ＧａＡｓ層１７の左右
側面に垂直な方向に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、
ＡｌＧａＡｓ活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１９を順に結晶成長さ
せ、その上に低反射絶縁膜２０を形成し、ｐ側電極２
１、ｎ側電極２２を形成して面発光レーザ素子が完成す
る。 【効果】 従来の水平共振器構造の半導体レーザ素子製
造技術を用いて垂直共振構造の面発光レーザ素子を得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ素子および
その製造方法に関し、特に面発光レーザ素子に適した半
導体レーザ素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６〜図１９は垂直共振器構造の面発
光レーザ素子の製造における従来の工程を順に示した断
面図である。図１６〜図１９を参照しつつ製造工程を順
に説明する。

【０００３】まず図１６に示す工程において、素子を構
築する基板となるｎ型ＧａＡｓ基板１の上にｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３ａ、ｐ
型ＧａＡｓ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５
ａ、ｐ型ＡｌＧａＡｓキャップ層６をＭＯＣＶＤ法によ
り順に連続結晶成長させる。次に図１７に示す工程にお
いて、ｐ型ＡｌＧａＡｓキャップ層６を除去した後、ｐ
型ＡｌＧａＡｓクラッド層５の上にＳｉＮ_X あるいはＳ
ｉＯ₂ 等により円形の絶縁膜７を形成し、これをマスク
としてｐ型ＧａＡｓ活性層４を露出させない程度にｐ型
ＡｌＧａＡｓクラッド層５の一部をエッチングにより除
去する。続いて絶縁膜７をマスクとしてＭＯＣＶＤ法に
よる選択成長を行い、ｎ型電流狭窄層８およびｐ型電流
狭窄層９を順次成長させて円形メサの埋め込みを行う。
次に図１８に示す工程において、光出射側のｎ型ＧａＡ
ｓ基板１の一部をエッチングにより除去して短共振器構
造を形成する。続いて、ボンディング側の円形メサの埋
め込み部分を中心として、同心円形状のＡｕ／ＳｉＯ₂
／ＴｉＯ₂ ／ＳｉＯ₂ 多層膜１０をＥＢ蒸着法で形成す
る。次に図１９に示す工程において、光出射側のｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１を除去した部分に５対のＴｉＯ₂ ／ＳｉＯ
₂ 誘電体多層膜１１をＥＢ蒸着法で形成する。続いて、
ボンデイング側にｐ型電極１２を、光出射側にｎ型電極
１３をＥＢ蒸着法で形成して面発光レーザ素子が完成す
る。

【０００４】次に動作について説明する。ｐ型電極１２
とｎ型電極１３との間に電流を流すことにより、Ａｕ／
ＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ₂ ／ＳｉＯ₂ 多層膜１０とＴｉＯ₂ ／
ＳｉＯ₂ 誘電体多層膜１１が各々反射膜となり、該２つ
の多層膜の間でファブリ・ペロー共振器となって、ｎ型
ＧａＡｓ基板１と垂直方向に発振して、図１９の矢印で
示す方向にレーザ光が出射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の面発光レーザ素
子の製造方法は以上のように構成されているので、垂直
共振器構造を形成するために、円形メサの埋め込み技術
およびそれに伴うリング電極形成技術の開発、さらに、
レーザ反射鏡の高反射率化を図るためＴｉＯ₂ ／ＳｉＯ
₂ 誘電体多層膜１１およびＡｕ／ＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ₂ ／
ＳｉＯ₂ 多層膜１０の形成技術の開発など、水平共振器
構造の半導体レーザ素子製造技術とは全く異なる新規な
技術の開発を要するという問題があった。

【０００６】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたもので、従来の水平共振器構造の半導体レー
ザ素子製造技術を用いて垂直共振器構造の面発光レーザ
素子を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体レー
ザ素子の第１の態様は、化合物半導体基板上に形成さ
れ、平面輪郭が左右対称な直線成分で構成された開口部
を有する高反射絶縁膜と、前記化合物半導体基板上に前
記高反射絶縁膜をマスクとして形成された化合物半導体
層と、前記化合物半導体層の左右側面に平行に、前記高
反射絶縁膜に対して垂直に形成された活性層を含む垂直
多層半導体層と、前記垂直多層半導体層の上面全域に形
成された低反射絶縁膜と、前記垂直多層半導体層の左右
側面に沿って形成された第１の電位を与える第１電極
と、前記化合物半導体層の上面に沿って形成された第２
の電位を与える第２電極とを備えている。

【０００８】本発明に係る半導体レーザ素子の第２の態
様は、前記高反射絶縁膜の開口部が、左右対称な凹状あ
るいは凸状のパターンが交互に繰り返す平面輪郭形状を
有している。

【０００９】本発明に係る半導体レーザ素子の第３の態
様は、前記垂直多層半導体層の前記活性層上部の端面を
最表面として、前記垂直多層半導体層所定の領域に形成
された拡散領域をさらに備えている。

【００１０】本発明に係る半導体レーザ素子の第４の態
様は、前記垂直多層半導体層の上面と前記低反射絶縁膜
との間に形成された半導体層をさらに備えている。

【００１１】本発明に係る半導体レーザ素子の第５の態
様は、前記化合物半導体基板上面を最表面として、前記
化合物半導体基板内部の前記高反射絶縁膜に対応した所
定の領域に形成された半導体領域と、前記半導体領域に
密接して形成され、前記半導体領域に第１の電位を与え
る第３電極と、前記化合物半導体基板に密接して形成さ
れ、前記半導体領域に第２の電位を与える第４電極とを
さらに備えている。

【００１２】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第１の態様は、第１導電型の化合物半導体基板上に高
反射絶縁膜を形成する工程と、前記高反射絶縁膜に平面
輪郭が直線状の開口部を形成する工程と、前記開口部
に、前記化合物半導体基板表面の結晶面方位に沿って第
１導電型の化合物半導体層を形成する工程と、前記化合
物半導体層の左右側面のラテラル方向の結晶面方位に沿
って、前記高反射絶縁膜に対して垂直に、第１導電型の
化合物半導体クラッド層、および活性層、および第２導
電型の化合物半導体クラッド層、および第２導電型の化
合物半導体コンタクト層を順に形成して垂直多層半導体
層を形成する工程と、前記左右の垂直多層半導体層の上
面に低反射絶縁膜を形成する工程と、前記化合物半導体
層の上面に第１の電極を形成する工程と、前記左右の化
合物半導体コンタクト層の側面に第２の電極を形成する
工程とを備えている。

【００１３】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第２の態様は、第１導電型の化合物半導体基板上に高
反射絶縁膜を形成する工程と、前記高反射絶縁膜に左右
対称な凹状あるいは凸状のパターンが交互に繰り返す平
面輪郭形状の開口部を形成する工程と、前記開口部に、
前記化合物半導体基板表面の結晶面方位に沿って第１導
電型の化合物半導体層を形成する工程と、前記化合物半
導体層の凹部あるいは凸部側面のラテラル方向の結晶面
方位に沿って、前記高反射絶縁膜に対して垂直に、第１
導電型の化合物半導体クラッド層、および活性層、およ
び第２導電型の化合物半導体クラッド層、および第２導
電型の化合物半導体コンタクト層を順に形成して垂直多
層半導体層を形成する工程と、前記左右の垂直多層半導
体層および前記化合物半導体層の上面に低反射絶縁膜を
形成する工程と、前記化合物半導体層の上面に第１の電
極を形成する工程と、前記左右の化合物半導体コンタク
ト層の側面に第２の電極を形成する工程とを備えてい
る。

【００１４】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第３の態様は、前記低反射絶縁膜を形成する工程の前
に、前記左右の垂直多層半導体層の上面に、前記活性層
に対応した部分に開口部を有する拡散マスク層を形成す
る工程と、前記拡散マスク層の上面全域に不純物層を形
成する工程と、熱拡散法により前記不純物層の不純物
を、前記開口部を通して拡散し、前記垂直多層半導体層
内に拡散領域を形成する工程と、前記拡散領域形成後
に、前記拡散マスク層および不純物層を除去する工程と
をさらに備えている。

【００１５】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第４の態様は、前記低反射絶縁膜を形成する工程の前
に、前記左右の垂直多層半導体層の上面に、前記活性層
に対応した所定部分に開口部を有するイオン注入マスク
層を形成する工程と、イオン注入法により、前記開口部
を通してイオン注入し、前記垂直多層半導体層の所定領
域に半導体領域を形成する工程と、前記半導体領域形成
後に、前記イオン注入マスク層を除去する工程とをさら
に備えている。

【００１６】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第５の態様は、前記低反射絶縁膜を形成する工程の前
に、前記化合物半導体層の上面に選択成長マスク層を形
成する工程と、前記左右の垂直多層半導体層の上面に、
半導体層を形成する工程と、前記半導体層形成後に、前
記選択成長マスク層を除去する工程とをさらに備えてい
る。

【００１７】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第６の態様は、前記高反射絶縁膜を形成する工程の前
に、前記化合物半導体基板上面の前記垂直多層半導体層
に対応する所定部分に選択的に不純物を拡散して、前記
化合物半導体基板内に拡散領域を形成する工程とをさら
に備え、前記第２の電極を形成する工程に続いて、前記
拡散領域に密接して形成され、前記拡散領域に第１の電
位を与える第３電極を形成する工程と、前記化合物半導
体基板上に密接して形成され、前記拡散領域に第２の電
位を与える第４電極を形成する工程とをさらに備えてい
る。

【００１８】

【作用】本発明に係る半導体レーザ素子の第１の態様に
よれば、化合物半導体基板に対して垂直に形成された活
性層を含む垂直多層半導体層と該半導体層の上面および
下面に各々形成された高反射絶縁膜および低反射絶縁膜
とにより、レーザ光を化合物半導体基板に対して垂直に
取り出すことができる。

【００１９】本発明に係る半導体レーザ素子の第２の態
様によれば、高反射絶縁膜の開口部を、左右対称に凹あ
るいは凸のパターンが交互に繰り返して前後に連なった
平面輪郭形状とすることにより、化合物半導体層も凹あ
るいは凸のパターンが交互に繰り返す平面輪郭形状とな
り、凹部あるいは凸部の側面ごとにラテラル方向の結晶
面方位に沿って活性層を含む半導体層を形成することが
できる。よって、該半導体層の上面および下面に各々高
反射絶縁膜および低反射絶縁膜を形成することにより、
少なくとも２以上のレーザ発光点が得られる。

【００２０】本発明に係る半導体レーザ素子の第３の態
様によれば、垂直多層半導体層の活性層上部を含む領域
に拡散領域を形成することにより、量子井戸構造を持つ
活性層においては該活性層が無秩序化され、レーザ光の
吸収が少ない窓構造となる。よって、レーザ光の高出力
化を図ることができる。

【００２１】本発明に係る半導体レーザ素子の第４の態
様によれば、垂直多層半導体層の上面に半導体層を形成
することにより、窓構造が形成される。よって、レーザ
光の高出力化を図ることができる。

【００２２】本発明に係る半導体レーザ素子の第５の態
様によれば、化合物半導体基板内部の高反射絶縁膜に対
応した領域に半導体領域を形成し、該半導体領域に電位
を与える電極を形成することで、該半導体領域を受光素
子とすることができ、高反射絶縁膜を透過するレーザ光
を受けて半導体レーザ素子の出力特性を調べることがで
きる。

【００２３】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第１の態様によれば、化合物半導体基板表面の結晶面
方位に沿って形成された化合物半導体層の、左右側面の
ラテラル方向の結晶面方位に沿って活性層を含む半導体
層を形成することにより、化合物半導体基板に垂直な垂
直多層半導体層を形成することができ、該半導体層の上
面および下面に各々低反射絶縁膜および高反射絶縁膜と
を形成することにより、垂直共振器構造の半導体レーザ
素子を得ることができる。

【００２４】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第２の態様によれば、高反射絶縁膜に、左右対称に凹
状あるいは凸状のパターンが交互に繰り返す平面輪郭形
状の開口部を形成することにより、左右対称な凹部ある
いは凸部を有した化合物半導体層が形成され、個々の凹
部あるいは凸部の側面ごとにラテラル方向に活性層を含
む半導体層を形成することにより、少なくとも２つ以上
の化合物半導体基板に垂直な垂直多層半導体層を形成す
ることができ、該半導体層の上面および下面に各々低反
射絶縁膜および高反射絶縁膜とを形成することにより、
少なくとも２つ以上の垂直共振器構造の半導体レーザ素
子を得ることができる。

【００２５】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第３の態様によれば、左右の垂直多層半導体層の上面
に形成した拡散マスク層の開口部から熱拡散法により不
純物を拡散することで、垂直多層半導体層に与えるダメ
ージを抑制して半導体領域を形成することができ、レー
ザ光の吸収が少ない窓構造を得ることができる。

【００２６】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第４の態様によれば、左右の垂直多層半導体層の上面
に形成したイオン注入マスク層の開口部からイオン注入
法により不純物を注入することで、垂直多層半導体層の
所望の領域に制御性良く半導体領域を形成することがで
き、レーザ光の吸収が少ない窓構造を得ることができ
る。

【００２７】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第５の態様によれば、左右の垂直多層半導体層と低反
射絶縁膜との間に半導体層を形成することができ、窓構
造を得ることができる。

【００２８】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
の第６の態様によれば、化合物半導体基板内に高反射絶
縁膜に対応して受光素子を形成することができ、高反射
絶縁膜を透過するレーザ光を受けて半導体レーザ素子の
出力特性を調べることができる。

【００２９】

【実施例】図１〜図４は本発明に係る面発光レーザ素子
の製造方法の第１の実施例を工程順に示した図である。
以下図１〜図４を参照しつつ本発明に係る面発光レーザ
素子の製造方法の第１の実施例を説明する。図１に示す
工程では、表面の結晶面方位が（−１−１−１）Ｂ面で
あるｎ型ＧａＡｓ基板１５の上に、スパッタ成膜法ある
いはプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ₂ 等の高反射絶縁膜
１６を形成した後、該絶縁膜の一部を削除して開口部を
形成する。次に図２に示す工程では、高反射絶縁膜１６
を選択成長マスクとしてＭＯＣＶＤ法により高温（例え
ば８００℃）条件下で、露出したｎ型ＧａＡｓ基板１５
上に垂直方向にｎ型ＧａＡｓ層１７を結晶成長させる。
この場合ｎ型ＧａＡｓ層１７は、高反射絶縁膜１６の開
口部に合わせて成長し、左右側面（図２に示す断面に対
して左右面を左右側面と呼称）の結晶面方位が（−１１
０）となる。次に図３に示す工程では、ＭＯＣＶＤ法に
より低温（例えば６５０℃）条件下で、ｎ型ＧａＡｓ層
１７の左右側面に垂直な方向、いわゆるラテラル方向
に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、ＡｌＧａＡｓ活性
層１８、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１９を順に結晶成長させる。これは、ＭＯ
ＣＶＤ法により選択的に結晶成長を行う場合、成長温度
により結晶面ごとに結晶成長速度が異なるという特性を
利用したもので、本実施例では、高温条件下では（−１
−１−１）方向の成長速度が非常に速く、低温条件下で
は（−１１０）方向の成長速度が非常に速いということ
になる。詳しくは文献 Appl.Phys.Lett.57(12),17 Semp
1990 P1209-P1211 を参照。

【００３０】最後に図４に示す工程では、ｎ型ＧａＡｓ
層１７を除く半導体多層膜の上面に、ＳｉＯ₂ とＴｉの
酸化膜とを組み合わせた低反射絶縁膜２０を形成し、ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層１９の側面に密接してｐ側電極
２１を形成し、また、ｎ型ＧａＡｓ層１７の上面にｎ側
電極２２を形成して面発光レーザ素子が完成する。ｐ側
電極２１およびｎ側電極２２の材質には各々Ｃｒ／Ａｒ
およびＡｕ・Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕなどを使用する。次に動
作について説明する。ｐ側電極２１とｎ側電極２２との
間に電流を流すことにより、低反射絶縁膜２０と高反射
絶縁膜１６との間で垂直方向にレーザ発振が起きて反射
率の低い低反射絶縁膜２０側にレーザ光が出射される。
本実施例ではｎ型ＧａＡｓ層１７の左右にＡｌＧａＡｓ
活性層１８が存在するので、同時に２つのレーザ発光点
を得ることになる。

【００３１】図５および図６は本発明に係る面発光レー
ザ素子の製造方法の第２の実施例を工程順に示した斜視
図である。以下図５および図６を参照しつつ本発明に係
る面発光レーザ素子の製造方法の第２の実施例を説明す
る。図５に示す工程では、表面の結晶面方位が（−１−
１−１）Ｂ面であるｎ型ＧａＡｓ基板１５の上に、Ｓｉ
Ｏ₂ 等により高反射絶縁膜２３を形成する。該絶縁膜の
開口部は、平面輪郭が左右対称に凹状あるいは凸状のパ
ターンが交互に繰り返す形状に加工される。次に、第１
の実施例の図２の工程で説明したように、高反射絶縁膜
２３を選択成長マスクとしてＭＯＣＶＤ法により高温条
件下で、露出したｎ型ＧａＡｓ基板１５の上にｎ型Ｇａ
Ａｓ層１７を形成する。続いて第１の実施例の図３およ
び図４で説明した工程を経て、ｎ型ＧａＡｓ層１７の左
右側面に沿ってｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、ＡｌＧ
ａＡｓ活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層１９が順に形成される。次にｐ
型ＧａＡｓコンタクト層１９の左右側面に沿って密接し
てｐ側電極２１を形成し、また、ｎ型ＧａＡｓ層１７の
上面にｎ側電極２２を形成して図６に示されるように凹
状あるいは凸状に入り組んだ形状の面発光レーザ素子が
完成する。

【００３２】動作は第１の実施例と同様に、ｐ側電極２
１とｎ側電極２２との間に電流を流すことにより低反射
絶縁膜２０側にレーザ光が出射される。本実施例によれ
ば、ｎ型ＧａＡｓ層１７の両側にレーザ発振を起こす多
層構造が交互に多数形成されることになるので、同時に
多数のレーザ発光を得ることができる。

【００３３】図７および図８は本発明に係る面発光レー
ザ素子の製造方法の第３の実施例を工程順に示した断面
図である。以下図７および図８を参照しつつ本発明に係
る面発光レーザ素子の製造方法の第３の実施例を説明す
る。第１の実施例の図１〜図３で説明した工程を経て、
ｎ型ＧａＡｓ層１７の左右側面にｎ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層３、量子井戸構造を有する活性層１８ａ、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１
９が順に形成される。次に図７に示す工程ではｎ型Ｇａ
Ａｓ層１７を含む半導体多層膜の上面に、量子井戸構造
を有する活性層１８ａの上部が露出するような拡散マス
ク２４をパターニングして形成する。該マスクにはＳｉ
Ｎ_X 膜やＡｌ₂ Ｏ₃ 膜等が使用される。その後拡散マス
ク２４の上面全域にＺｎとＡｓを含むｐ型拡散源２５を
形成し、熱処理を行うことにより量子井戸構造を有する
活性層１８ａの上部開口部からｐ型不純物が熱拡散し
て、レーザ光出射側端面部にｐ型拡散領域２６が形成さ
れる。次に、図８に示す工程ではｐ型拡散源２５および
拡散マスク２４を除去した後、図４で説明した第１の実
施例の工程と同様にｎ型ＧａＡｓ層１７を除く半導体多
層膜の上面に低反射絶縁膜２０を形成し、ｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１９の側面に密接してｐ側電極２１を形成
し、また、ｎ型ＧａＡｓ層１７の上面にｎ側電極２２を
形成して面発光レーザ素子が完成する。

【００３４】動作は第１の実施例と同様に、ｐ側電極２
１とｎ側電極２２との間に電流を流すことにより低反射
絶縁膜２０側にレーザ光が出射される。本実施例によれ
ば、レーザ光出射側端面部にｐ型拡散領域２６が形成さ
れ、活性層１８ａの量子井戸構造が無秩序な状態になっ
て、いわゆる窓構造を有することになるので、高出力の
レーザ光を得ることができる。

【００３５】図９および図１０は本発明に係る面発光レ
ーザ素子の製造方法の第４の実施例を工程順に示した断
面図である。以下図９および図１０を参照しつつ本発明
に係る面発光レーザ素子の製造方法の第４の実施例を説
明する。第１の実施例の図１〜図３に説明した工程を経
て、ｎ型ＧａＡｓ層１７の左右側面にｎ型ＡｌＧａＡｓ
クラッド層３、量子井戸構造を有する活性層１８ａ、ｐ
型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト
層１９が順に形成される。次に図９に示す工程ではｎ型
ＧａＡｓ層１７を含む半導体多層膜の上面に、量子井戸
構造を有する活性層１８ａの上部が露出するようなイオ
ン注入マスク２７をパターニングにより形成する。その
後、イオン注入マスク２７の上部からｐ型不純物となる
イオン２８を注入することにより、イオン注入マスク２
７の開口部からｐ型不純物が注入され、レーザ光出射側
端面部にｐ型半導体領域２９が形成される。次に、図１
０に示す工程ではイオン注入マスク２７を除去した後、
第１の実施例の図４で説明した工程と同様にｎ型ＧａＡ
ｓ層１７の左右に形成された半導体多層膜の上面全域に
低反射絶縁膜２０を形成し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１９の側面に密接してｐ側電極２１を形成し、また、ｎ
型ＧａＡｓ層１７の上面にｎ側電極２２を形成して面発
光レーザ素子が完成する。

【００３６】動作は第１の実施例と同様に、ｐ側電極２
１とｎ側電極２２との間に電流を流すことにより低反射
絶縁膜２０側にレーザ光が出射される。本実施例によれ
ば、レーザ光出射側端面部にｐ型半導体領域２９が形成
され、活性層１８ａの量子井戸構造が無秩序な状態にな
って、いわゆる窓構造を有することになるので、高出力
のレーザ光を得ることができる。

【００３７】図１１および図１２は本発明に係る面発光
レーザ素子の製造方法の第５の実施例を工程順に示した
断面図である。以下図１１および図１２を参照しつつ本
発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第５の実施例
を説明する。第１の実施例の図１〜図３に説明した工程
を経て、ｎ型ＧａＡｓ層１７の左右側面にｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層３、ＡｌＧａＡｓ活性層１８、ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１９
が順に形成される。次に図１１に示す工程では、ｎ型Ｇ
ａＡｓ層１７の上面全域を覆うように選択成長マスク３
０をパターニングにより形成し、続いてｎ型ＧａＡｓ層
１７の左右に形成された半導体多層膜の上面全域にＡｌ
ＧａＡｓ層３１を結晶成長させる。次に図１２に示す工
程では、選択成長マスク３０を除去した後、ＡｌＧａＡ
ｓ層３１の上面に低反射絶縁膜２０を形成し、ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層１９の側面に密接してｐ側電極２１を
形成し、また、ｎ型ＧａＡｓ層１７の上面にｎ側電極２
２を形成して面発光レーザ素子が完成する。動作は第１
の実施例と同様に、ｐ側電極２１とｎ側電極２２との間
に電流を流すことにより低反射絶縁膜２０側にレーザ光
が出射される。本実施例によれば、レーザ光出射側の半
導体多層膜の上にＡｌＧａＡｓ層３１が形成され、窓構
造を有することになるので、高出力のレーザ光を得るこ
とができる。

【００３８】図１３〜図１５は本発明に係る面発光レー
ザ素子の製造方法の第６の実施例を工程順に示した断面
図である。以下図１３〜図１５を参照しつつ本発明に係
る面発光レーザ素子の製造方法の第６の実施例を説明す
る。図１３に示す工程において、ｎ型ＧａＡｓ基板１５
の上に２つの開口部を有する拡散マスク２４ａをパター
ニングにより形成する。続いて拡散マスク２４ａの上面
全域にｐ型拡散源２５ａを形成し、熱処理を行うことに
より拡散マスク２４ａの開口部からｎ型ＧａＡｓ基板１
５の中にｐ型不純物が熱拡散して、２つのフォトダイオ
ード用ｐ型拡散領域３２が形成される。次に図１４に示
す工程において、ｎ型ＧａＡｓ基板１５上面のフォトダ
イオード用ｐ型拡散領域３２に対応する部分に高反射絶
縁膜１６を形成した後、２つのフォトダイオード用ｐ型
拡散領域３２の中間の未拡散部分に対応する該絶縁膜を
除去する。続いて第１の実施例の図２および図３に説明
した工程を経て、ｎ型ＧａＡｓ層１７の左右側面にｎ型
ＡｌＧａＡｓクラッド層３、ＡｌＧａＡｓ活性層１８、
ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層１９が順に形成される。次に図１５に示す工程にお
いて、ｎ型ＧａＡｓ層１７の左右に形成された半導体多
層膜の上面に低反射絶縁膜２０を形成し、ｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１９の左右側面に密接してｐ側電極２１を
形成し、また、ｎ型ＧａＡｓ層１７の上面にｎ側電極２
２を形成する。続いてフォトダイオード用のｐ型拡散領
域３２の領域外のｎ型ＧａＡｓ基板１５上にフォトダイ
オード用ｐ側電極３３を形成し、左右のｐ側電極２１の
外側に沿って、フォトダイオード用ｐ型拡散領域３２の
上部にフォトダイオード用ｎ側電極３４を形成してフォ
トダイオードを有する面発光レーザ素子が完成する。

【００３９】動作は第１の実施例と同様に、ｐ側電極２
１とｎ側電極２２との間に電流を流すことにより低反射
絶縁膜２０側にレーザ光が出射される。本実施例によれ
ば、素子分割前のウェハ上にてレーザ発振を行い、高反
射絶縁膜１６を透過するレーザ光をフォトダイオードで
検出することでレーザ特性の測定が可能となる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の半導体レーザ素子によれ
ば、レーザ光を化合物半導体基板に対して垂直に取り出
す垂直共振構造の極低しきい値を持つ面発光レーザ素子
を得ることができる。

【００４１】請求項２記載の半導体レーザ素子によれ
ば、同一基板上に少なくとも２つ以上の発光点を有する
面発光レーザ素子を得ることができるので、レーザアレ
イなどの実装密度の向上を図ることができる。

【００４２】請求項３記載の半導体レーザ素子によれ
ば、レーザ光の吸収が少ない窓構造を有することになる
ので、高出力な面発光レーザ素子を得ることができる。

【００４３】請求項４記載の半導体レーザ素子によれ
ば、レーザ光の吸収が少ない窓構造を有することになる
ので、高出力な面発光レーザ素子を得ることができる。

【００４４】請求項５記載の半導体レーザ素子によれ
ば、受光素子を備えた面発光レーザ素子を得ることがで
きるので、素子分割前にウェハ上で特性試験を行うこと
ができる。

【００４５】請求項６記載の半導体レーザ素子の製造方
法によれば、従来の水平共振器構造の半導体レーザ素子
の製造技術を利用して垂直共振器構造の面発光レーザ素
子を得ることができる。

【００４６】請求項７記載の半導体レーザ素子の製造方
法によれば、従来の水平共振器構造の半導体レーザ素子
の製造技術を利用して、同一基板上に少なくとも２つ以
上の垂直共振器構造の面発光レーザ素子を得ることがで
きる。

【００４７】請求項８記載の半導体レーザ素子の製造方
法によれば、熱拡散法により不純物を拡散するので、垂
直多層半導体層に与えるダメージが抑制でき、ダメージ
による特性劣化を低減した窓構造を有する面発光レーザ
素子を得ることができる。

【００４８】請求項９記載の半導体レーザ素子の製造方
法によれば、イオン注入法により不純物を注入するの
で、垂直多層半導体層の所望の領域に制御性良く拡散領
域を形成でき、不要な部分への不純物拡散による特性劣
化を低減した窓構造を有する面発光レーザ素子を得るこ
とができる。

【００４９】請求項１０記載の半導体レーザ素子の製造
方法によれば、垂直多層半導体層と低反射絶縁膜との間
に半導体層を形成することで垂直多層半導体層にダメー
ジを与えることなく容易に、窓構造を有する面発光レー
ザ素子を得ることができる。

【００５０】請求項１１記載の半導体レーザ素子の製造
方法によれば、化合物半導体基板内に受光素子を備えた
面発光レーザ素子を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第
１の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図２】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第
１の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図３】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第
１の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図４】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第
１の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図５】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第
２の実施例の製造工程を示す斜視図である。

【図６】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第
２の実施例の製造工程を示す斜視図である。

【図７】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第
３の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図８】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第
３の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図９】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の第
４の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図１０】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の
第４の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図１１】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の
第５の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図１２】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の
第５の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図１３】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の
第６の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図１４】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の
第６の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図１５】本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法の
第６の実施例の製造工程を示す断面図である。

【図１６】従来の面発光レーザ素子の製造工程を示す断
面図である。

【図１７】従来の面発光レーザ素子の製造工程を示す断
面図である。

【図１８】従来の面発光レーザ素子の製造工程を示す断
面図である。

【図１９】従来の面発光レーザ素子の製造工程を示す断
面図である。

【符号の説明】

３ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 ５ ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 １５ ｎ型ＧａＡｓ基板 １６、２３ 高反射絶縁膜 １７ ｎ型ＧａＡｓ層 １８ ＡｌＧａＡｓ活性層 １８ａ 活性層 １９ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ２０ 低反射絶縁膜 ２１ ｐ側電極 ２２ ｎ側電極 ２４ 拡散マスク ２５、２９ ｐ型拡散源 ２６ ｐ型拡散領域 ２７ イオン注入マスク ２８ イオン ３０ 選択成長マスク ３１ ＡｌＧａＡｓ層 ３２ ｐ型拡散領域 ３３ フォトダイオード用ｐ側電極 ３４ フォトダイオード用ｎ側電極

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化合物半導体基板上に形成され、平面輪
   郭が左右対称な直線成分で構成された開口部を有する高
   反射絶縁膜と、 前記化合物半導体基板上に前記高反射絶縁膜をマスクと
   して形成された化合物半導体層と、 前記化合物半導体層の左右側面に平行に、前記高反射絶
   縁膜に対して垂直に形成された活性層を含む垂直多層半
   導体層と、 前記垂直多層半導体層の上面全域に形成された低反射絶
   縁膜と、 前記垂直多層半導体層の左右側面に沿って形成された第
   １の電位を与える第１電極と、 前記化合物半導体層の上面に沿って形成された第２の電
   位を与える第２電極とを備える半導体レーザ素子。
2. 【請求項２】 前記高反射絶縁膜の開口部は、左右対称
   な凹状あるいは凸状のパターンが交互に繰り返す平面輪
   郭形状であることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
   ーザ素子。
3. 【請求項３】前記垂直多層半導体層の前記活性層上部の
   端面を最表面として、前記垂直多層半導体層所定の領域
   に形成された拡散領域をさらに備える、請求項１記載の
   半導体レーザ素子。
4. 【請求項４】前記垂直多層半導体層の上面と前記低反射
   絶縁膜との間に形成された半導体層をさらに備える、請
   求項１記載の半導体レーザ素子。
5. 【請求項５】前記化合物半導体基板上面を最表面とし
   て、前記化合物半導体基板内部の前記高反射絶縁膜に対
   応した所定の領域に形成された半導体領域と、 前記半導体領域に密接して形成され、前記半導体領域に
   第１の電位を与える第３電極と、 前記化合物半導体基板に密接して形成され、前記半導体
   領域に第２の電位を与える第４電極とをさらに備える、
   請求項１記載の半導体レーザ素子。
6. 【請求項６】 第１導電型の化合物半導体基板上に高反
   射絶縁膜を形成する工程と、 前記高反射絶縁膜に平面輪郭が直線状の開口部を形成す
   る工程と、 前記開口部に、前記化合物半導体基板表面の結晶面方位
   に沿って第１導電型の化合物半導体層を形成する工程
   と、 前記化合物半導体層の左右側面のラテラル方向の結晶面
   方位に沿って、前記高反射絶縁膜に対して垂直に、第１
   導電型の化合物半導体クラッド層、および活性層、およ
   び第２導電型の化合物半導体クラッド層、および第２導
   電型の化合物半導体コンタクト層を順に形成して垂直多
   層半導体層を形成する工程と、 前記左右の垂直多層半導体層の上面に低反射絶縁膜を形
   成する工程と、 前記化合物半導体層の上面に第１の電極を形成する工程
   と、 前記左右の化合物半導体コンタクト層の側面に第２の電
   極を形成する工程とを備える半導体レーザ素子の製造方
   法。
7. 【請求項７】 第１導電型の化合物半導体基板上に高反
   射絶縁膜を形成する工程と、 前記高反射絶縁膜に左右対称な凹状あるいは凸状のパタ
   ーンが交互に繰り返す平面輪郭形状の開口部を形成する
   工程と、 前記開口部に、前記化合物半導体基板表面の結晶面方位
   に沿って第１導電型の化合物半導体層を形成する工程
   と、 前記化合物半導体層の凹部あるいは凸部側面のラテラル
   方向の結晶面方位に沿って、前記高反射絶縁膜に対して
   垂直に、第１導電型の化合物半導体クラッド層、および
   活性層、および第２導電型の化合物半導体クラッド層、
   および第２導電型の化合物半導体コンタクト層を順に形
   成して垂直多層半導体層を形成する工程と、 前記左右の垂直多層半導体層および前記化合物半導体層
   の上面に低反射絶縁膜を形成する工程と、 前記化合物半導体層の上面に第１の電極を形成する工程
   と、 前記左右の化合物半導体コンタクト層の側面に第２の電
   極を形成する工程とを備える半導体レーザ素子の製造方
   法。
8. 【請求項８】前記低反射絶縁膜を形成する工程の前に、
   前記左右の垂直多層半導体層の上面に、前記活性層に対
   応した部分に開口部を有する拡散マスク層を形成する工
   程と、 前記拡散マスク層の上面全域に不純物層を形成する工程
   と、 熱拡散法により前記不純物層の不純物を、前記開口部を
   通して拡散し、前記垂直多層半導体層内に拡散領域を形
   成する工程と、 前記拡散領域形成後に、前記拡散マスク層および不純物
   層を除去する工程とをさらに備える請求項６記載の半導
   体レーザ素子の製造方法。
9. 【請求項９】前記低反射絶縁膜を形成する工程の前に、
   前記左右の垂直多層半導体層の上面に、前記活性層に対
   応した所定部分に開口部を有するイオン注入マスク層を
   形成する工程と、 イオン注入法により、前記開口部を通してイオン注入
   し、前記垂直多層半導体層の所定領域に半導体領域を形
   成する工程と、 前記半導体領域形成後に、前記イオン注入マスク層を除
   去する工程とをさらに備える請求項６記載の半導体レー
   ザ素子の製造方法。
10. 【請求項１０】前記低反射絶縁膜を形成する工程の前
    に、前記化合物半導体層の上面に選択成長マスク層を形
    成する工程と、 前記左右の垂直多層半導体層の上面に、半導体層を形成
    する工程と、 前記半導体層形成後に、前記選択成長マスク層を除去す
    る工程とをさらに備える請求項６記載の半導体レーザ素
    子の製造方法。
11. 【請求項１１】前記高反射絶縁膜を形成する工程の前
    に、前記化合物半導体基板上面の前記垂直多層半導体層
    に対応する所定部分に選択的に不純物を拡散して、前記
    化合物半導体基板内に拡散領域を形成する工程とをさら
    に備え、 前記第２の電極を形成する工程に続いて、前記拡散領域
    に密接して形成され、前記拡散領域に第１の電位を与え
    る第３電極を形成する工程と、 前記化合物半導体基板上に密接して形成され、前記拡散
    領域に第２の電位を与える第４電極を形成する工程とを
    さらに備える、請求項６記載の半導体レーザ素子の製造
    方法。