JPH09237936A - 面発光半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
面発光半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH09237936A JPH09237936A JP8346354A JP34635496A JPH09237936A JP H09237936 A JPH09237936 A JP H09237936A JP 8346354 A JP8346354 A JP 8346354A JP 34635496 A JP34635496 A JP 34635496A JP H09237936 A JPH09237936 A JP H09237936A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 長波長帯（１．３〜１．５５μｍ帯）の面発
光半導体レーザおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 面発光半導体レーザは、Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓ層（０≦ｘ１≦１）およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層
（０≦ｘ２≦１）からなる第１半導体多層膜；Ｉｎx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓy3Ｐ1-y3層（０≦ｘ３，ｙ３≦１）およびＩ
ｎx4Ｇａ1-x4Ａｓy4Ｐ1-y4層（０≦ｘ４，ｙ４≦１）か
らなる第２の半導体多層膜；Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓy5Ｐ
1-y5層（０≦ｘ５，ｙ５≦１）からなる活性層；Ｉｎx6
Ｇａ1-6xＡｓy6Ｐ1-y6層（０≦ｘ６，ｙ６≦１）および
Ｉｎx7Ｇａ1-x7Ａｓy7Ｐ1-y7層（０≦ｘ７，ｙ７≦１）
からなる第３の半導体多層膜；およびＡｌx8Ｇａ1-x8Ａ
ｓ層（０≦ｘ８≦１）およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層（０
≦ｘ９≦１）を交互に積層した第４半導体多層膜をＧａ
Ａｓ基板上に順次積層してなるもので、各多層膜を構成
する層は発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等し
い厚さをそれぞれ有する。
光半導体レーザおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 面発光半導体レーザは、Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓ層（０≦ｘ１≦１）およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層
（０≦ｘ２≦１）からなる第１半導体多層膜；Ｉｎx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓy3Ｐ1-y3層（０≦ｘ３，ｙ３≦１）およびＩ
ｎx4Ｇａ1-x4Ａｓy4Ｐ1-y4層（０≦ｘ４，ｙ４≦１）か
らなる第２の半導体多層膜；Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓy5Ｐ
1-y5層（０≦ｘ５，ｙ５≦１）からなる活性層；Ｉｎx6
Ｇａ1-6xＡｓy6Ｐ1-y6層（０≦ｘ６，ｙ６≦１）および
Ｉｎx7Ｇａ1-x7Ａｓy7Ｐ1-y7層（０≦ｘ７，ｙ７≦１）
からなる第３の半導体多層膜；およびＡｌx8Ｇａ1-x8Ａ
ｓ層（０≦ｘ８≦１）およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層（０
≦ｘ９≦１）を交互に積層した第４半導体多層膜をＧａ
Ａｓ基板上に順次積層してなるもので、各多層膜を構成
する層は発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等し
い厚さをそれぞれ有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光情報通信分野お
よび光情報処理分野において、例えば光インターコネク
ション用光源、光情報処理用光源、および通信用光源と
して利用可能な長波長帯（１．３〜１．５５μｍ帯）の
面発光半導体レーザおよびその製造方法に関する。
よび光情報処理分野において、例えば光インターコネク
ション用光源、光情報処理用光源、および通信用光源と
して利用可能な長波長帯（１．３〜１．５５μｍ帯）の
面発光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】半導体多層膜からなる反射層を構成要素
とし、石英ファイバの低損失波長帯である１〜２μｍの
長波長帯の光を発光する面発光半導体レーザは、二次元
高密度集積化が可能であることから、光信号処理や光情
報処理用の光源としてその開発が進められている。
とし、石英ファイバの低損失波長帯である１〜２μｍの
長波長帯の光を発光する面発光半導体レーザは、二次元
高密度集積化が可能であることから、光信号処理や光情
報処理用の光源としてその開発が進められている。
【０００３】従来の長波長帯の面発光半導体の一例を図
１を参照しながら説明する。この図に示した面発光半導
体レーザは、D. I. Babic et al. Appl. Phys. Lett.,
vol.66(9), 1030-1032(1995)に記載されたものである。
この面発光半導体レーザは、ＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層と
が交互に積層されてなるＡｌＡｓ／ＧａＡｓ反射層１，
２と、ＩｎＰクラッド層３，４および活性層５からなる
発光領域とを有する。図に示すように、発光領域は、２
つの反射層１，２に挟まれ、かつこれらの層に直接、貼
り合わせられている。すなわち、活性層５の両面に設け
られたＩｎＰクラッド層３，４とＡｌＡｓ／ＧａＡｓ反
射層１，２とがそれぞれ直接接着されている。このよう
なＧａＡｓ系の半導体層とＩｎＰ系の半導体層というよ
うな異種半導体間の直接接着は、特開昭７−３３５９６
７号にも開示されている。
１を参照しながら説明する。この図に示した面発光半導
体レーザは、D. I. Babic et al. Appl. Phys. Lett.,
vol.66(9), 1030-1032(1995)に記載されたものである。
この面発光半導体レーザは、ＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層と
が交互に積層されてなるＡｌＡｓ／ＧａＡｓ反射層１，
２と、ＩｎＰクラッド層３，４および活性層５からなる
発光領域とを有する。図に示すように、発光領域は、２
つの反射層１，２に挟まれ、かつこれらの層に直接、貼
り合わせられている。すなわち、活性層５の両面に設け
られたＩｎＰクラッド層３，４とＡｌＡｓ／ＧａＡｓ反
射層１，２とがそれぞれ直接接着されている。このよう
なＧａＡｓ系の半導体層とＩｎＰ系の半導体層というよ
うな異種半導体間の直接接着は、特開昭７−３３５９６
７号にも開示されている。
【０００４】以上のように長波長帯面発光半導体レーザ
の製造に、異種半導体の直接接着を用いる理由は、以下
の通りである。長波長帯で発光するＩｎＰ系半導体で反
射層を形成すると、反射層を構成する半導体各層（例え
ばＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰ）の屈折率の相違が小さいた
め、十分な反射率を得ることが困難である。このため、
屈折率差の大きなＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ反射層を用い
る必要があるが、ＧａＡｓ系半導体の上にＩｎＰ系半導
体層を成長すること（またはその逆）は容易ではなく、
しかも例えば成長したとしても転位等の結晶欠陥が長い
距離に渡って成長界面から成長膜中に延びていく。
の製造に、異種半導体の直接接着を用いる理由は、以下
の通りである。長波長帯で発光するＩｎＰ系半導体で反
射層を形成すると、反射層を構成する半導体各層（例え
ばＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰ）の屈折率の相違が小さいた
め、十分な反射率を得ることが困難である。このため、
屈折率差の大きなＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ反射層を用い
る必要があるが、ＧａＡｓ系半導体の上にＩｎＰ系半導
体層を成長すること（またはその逆）は容易ではなく、
しかも例えば成長したとしても転位等の結晶欠陥が長い
距離に渡って成長界面から成長膜中に延びていく。
【０００５】これに対して、直接接着では接着界面に発
生した結晶欠陥は界面に平行に延びて、接着層の内部に
は侵入しないので、接着層には悪影響が及びにくい。こ
のため、ＩｎＰ系半導体で発光層を形成し、これに反射
率の高いＧａＡｓ系反射層を接着した構造が用いられて
いる。
生した結晶欠陥は界面に平行に延びて、接着層の内部に
は侵入しないので、接着層には悪影響が及びにくい。こ
のため、ＩｎＰ系半導体で発光層を形成し、これに反射
率の高いＧａＡｓ系反射層を接着した構造が用いられて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記面発光半
導体レーザの活性層５には転位等の巨視的結晶欠陥は観
察されないが、点欠陥によると思われる活性層５の発光
効率の低下が認められる。したがって、従来の面発光半
導体レーザの構造は以下のような問題を有する。
導体レーザの活性層５には転位等の巨視的結晶欠陥は観
察されないが、点欠陥によると思われる活性層５の発光
効率の低下が認められる。したがって、従来の面発光半
導体レーザの構造は以下のような問題を有する。
【０００７】（ｉ）上記従来の面発光半導体レーザで
は、クラッド層３，４を薄くして接着界面と活性層５と
の距離を短くすると活性層に点欠陥によると考えられる
再結合中心が発生し、このためレーザ特性（例えば閾
値）が劣化する。一方、これを防ぐ目的でクラッド層
３，４を厚くするとクラッド層での光損失が大きくなる
ので、レーザ発信のための閾値電流密度が高くなる。す
なわち、クラッド層３，４の厚さをどのように調節して
も、閾値が高くなるという問題がある。
は、クラッド層３，４を薄くして接着界面と活性層５と
の距離を短くすると活性層に点欠陥によると考えられる
再結合中心が発生し、このためレーザ特性（例えば閾
値）が劣化する。一方、これを防ぐ目的でクラッド層
３，４を厚くするとクラッド層での光損失が大きくなる
ので、レーザ発信のための閾値電流密度が高くなる。す
なわち、クラッド層３，４の厚さをどのように調節して
も、閾値が高くなるという問題がある。
【０００８】（ii）また、上記構成からなる従来の面発
光半導体レーザの製造工程において、異種基板同士を直
接接着する前に、発振波長を知得することは困難であ
る。このため、発光層または反射層１，２の成長後ただ
ちに発振波長を知得し、これに基づいて成長条件を調整
する工程を適宜繰り返して、発振波長が所望の値に一致
させることはできない。すなわち、従来の面発光レーザ
では発振波長の精密な制御が困難であるという問題もあ
る。
光半導体レーザの製造工程において、異種基板同士を直
接接着する前に、発振波長を知得することは困難であ
る。このため、発光層または反射層１，２の成長後ただ
ちに発振波長を知得し、これに基づいて成長条件を調整
する工程を適宜繰り返して、発振波長が所望の値に一致
させることはできない。すなわち、従来の面発光レーザ
では発振波長の精密な制御が困難であるという問題もあ
る。
【０００９】面発光レーザの発光波長は、活性層の利得
の波長分布は広いので、導波型の分布反射型レーザと同
様に、反射層１，２での位相変化を考慮した共振器一往
復当たりの光の位相変化によって決まる。すなわち、反
射層１の入出力光の位相差と、反射層２の入出力光の位
相差と、反射層１，２に挟まれた発光領域を光が往復す
る間に生じる位相変化との和が２πの整数倍に等しくな
る波長（共振器モード）で、面発光レーザは発振する。
の波長分布は広いので、導波型の分布反射型レーザと同
様に、反射層１，２での位相変化を考慮した共振器一往
復当たりの光の位相変化によって決まる。すなわち、反
射層１の入出力光の位相差と、反射層２の入出力光の位
相差と、反射層１，２に挟まれた発光領域を光が往復す
る間に生じる位相変化との和が２πの整数倍に等しくな
る波長（共振器モード）で、面発光レーザは発振する。
【００１０】このため、図１に示すような反射層１，２
を発光層領域に貼り合わせる面発光レーザでは、貼り合
わせ工程の後に発振波長が確定する。したがって、従来
の面発光半導体レーザでは貼り合わせ前に発振波長を知
得することは困難である。
を発光層領域に貼り合わせる面発光レーザでは、貼り合
わせ工程の後に発振波長が確定する。したがって、従来
の面発光半導体レーザでは貼り合わせ前に発振波長を知
得することは困難である。
【００１１】（iii ）さらに、活性層５への電流閉じ込
めと横モード単一レーザ発振を同時に達成するために半
導体埋め込み構造を作製する場合、埋め込み前に活性層
５の下側にあるＩｎＰクラッド層４の途中までエッチン
グする必要があるにもかかわらず、エッチングの深さを
均一に制御することが困難である。その結果、埋め込み
層の構造を設計通り形成することが困難となり不適切な
埋め込み構造によってリーク電流が大きくなるなどの問
題や、さらには歩留りが低下するという問題も生ずる。
めと横モード単一レーザ発振を同時に達成するために半
導体埋め込み構造を作製する場合、埋め込み前に活性層
５の下側にあるＩｎＰクラッド層４の途中までエッチン
グする必要があるにもかかわらず、エッチングの深さを
均一に制御することが困難である。その結果、埋め込み
層の構造を設計通り形成することが困難となり不適切な
埋め込み構造によってリーク電流が大きくなるなどの問
題や、さらには歩留りが低下するという問題も生ずる。
【００１２】したがって、このような問題点を有する従
来の面発光半導体レーザは、低閾値電流（低消費電流）
を要求する光インターコネクション用光源および光情報
処理用光源、さらに精密制御された長波長を要求する通
信用光源として利用するのには不適当である。このよう
に、低閾値直流で駆動し、かつ通信波長帯である長波長
帯の所定の波長に精密制御された面発光半導体レーザが
求められているにもかかわらず、以上述べた通り、素子
構造に起因する困難な点が多く、当業者は何ら解決手段
を見出すことができなかった。
来の面発光半導体レーザは、低閾値電流（低消費電流）
を要求する光インターコネクション用光源および光情報
処理用光源、さらに精密制御された長波長を要求する通
信用光源として利用するのには不適当である。このよう
に、低閾値直流で駆動し、かつ通信波長帯である長波長
帯の所定の波長に精密制御された面発光半導体レーザが
求められているにもかかわらず、以上述べた通り、素子
構造に起因する困難な点が多く、当業者は何ら解決手段
を見出すことができなかった。
【００１３】本発明の第１の目的は、接着界面と活性層
５との距離を大きくしても、クラッド層での光損失が大
きくならない、面発光半導体レーザおよびその製造方法
を提供することである。
５との距離を大きくしても、クラッド層での光損失が大
きくならない、面発光半導体レーザおよびその製造方法
を提供することである。
【００１４】このような面発光半導体レーザによれば、
接着界面と活性層５との距離を十分に大きくとれるの
で、接着界面で発生する結晶欠陥が活性層まで延びるこ
とがなく、その結果活性層の結晶が良好で、しかも光損
失が大きくならないので、閾値の低い面発光半導体レー
ザが得られる。
接着界面と活性層５との距離を十分に大きくとれるの
で、接着界面で発生する結晶欠陥が活性層まで延びるこ
とがなく、その結果活性層の結晶が良好で、しかも光損
失が大きくならないので、閾値の低い面発光半導体レー
ザが得られる。
【００１５】本発明の第２の目的は、反射層と発光領域
とを接着する前に発振波長を測定することにより、波長
の精密制御が可能な面発光半導体レーザおよびその製造
方法を提供することである。
とを接着する前に発振波長を測定することにより、波長
の精密制御が可能な面発光半導体レーザおよびその製造
方法を提供することである。
【００１６】本発明の第３の目的は、設計通りの埋め込
み構造の形成を可能とする面発光半導体レーザおよびそ
の製造方法を提供することである。
み構造の形成を可能とする面発光半導体レーザおよびそ
の製造方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづく面発光半導体レーザは、発光波長
を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれぞれ
有するＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層（０≦ｘ１≦１）およびＡ
ｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）を交互に積層した
第１半導体多層膜と、発光波長を屈折率ならびに４で除
した値に等しい厚さをそれぞれ有するＩｎx3Ｇａ1-x3Ａ
ｓy3Ｐ1-y3層（０≦ｘ３，ｙ３≦１）およびＩｎx4Ｇａ
1-x4Ａｓy4Ｐ1-y4層（０≦ｘ４，ｙ４≦１）を交互に積
層した第２の半導体多層膜と、Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓy5Ｐ
1-y5層（０≦ｘ５，ｙ５≦１）を有する活性層と、発光
波長を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれ
ぞれ有するＩｎx6Ｇａ1-x6Ａｓy6Ｐ1-y6層（０≦ｘ６，
ｙ６≦１）およびＩｎx7Ｇａ1-x7Ａｓy7Ｐ1-y7層（０≦
ｘ７，ｙ７≦１）を交互に積層した第３の半導体多層膜
と、発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚
さをそれぞれ有するＡｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層（０≦ｘ８≦
１）およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層（０≦ｘ９≦１）を交
互に積層した第４半導体多層膜とをＧａＡｓ基板上に順
次積層した構造を有することを特徴とする。
に、本発明にもとづく面発光半導体レーザは、発光波長
を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれぞれ
有するＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層（０≦ｘ１≦１）およびＡ
ｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）を交互に積層した
第１半導体多層膜と、発光波長を屈折率ならびに４で除
した値に等しい厚さをそれぞれ有するＩｎx3Ｇａ1-x3Ａ
ｓy3Ｐ1-y3層（０≦ｘ３，ｙ３≦１）およびＩｎx4Ｇａ
1-x4Ａｓy4Ｐ1-y4層（０≦ｘ４，ｙ４≦１）を交互に積
層した第２の半導体多層膜と、Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓy5Ｐ
1-y5層（０≦ｘ５，ｙ５≦１）を有する活性層と、発光
波長を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれ
ぞれ有するＩｎx6Ｇａ1-x6Ａｓy6Ｐ1-y6層（０≦ｘ６，
ｙ６≦１）およびＩｎx7Ｇａ1-x7Ａｓy7Ｐ1-y7層（０≦
ｘ７，ｙ７≦１）を交互に積層した第３の半導体多層膜
と、発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚
さをそれぞれ有するＡｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層（０≦ｘ８≦
１）およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層（０≦ｘ９≦１）を交
互に積層した第４半導体多層膜とをＧａＡｓ基板上に順
次積層した構造を有することを特徴とする。
【００１８】好ましくは、前記活性層は多重量子井戸で
ある。
ある。
【００１９】好ましくは 前記第１の半導体多層膜は、
各Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層およびＡｌ x2Ｇａ1-x2Ａｓ層間
に、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層
よりも薄いＡｌx10 Ｇａ1-x10 Ａｓ層（０≦ｘ１０≦
１）を積層してなる。
各Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層およびＡｌ x2Ｇａ1-x2Ａｓ層間
に、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層
よりも薄いＡｌx10 Ｇａ1-x10 Ａｓ層（０≦ｘ１０≦
１）を積層してなる。
【００２０】好ましくは、前記第４の半導体多層膜は、
各Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層間
に、Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層
よりも薄いＡｌx11 Ｇａ1-x11 Ａｓ層（０≦ｘ１１≦
１）を積層してなる。
各Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層間
に、Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層
よりも薄いＡｌx11 Ｇａ1-x11 Ａｓ層（０≦ｘ１１≦
１）を積層してなる。
【００２１】好ましくは、前記第３半導体多層膜は、イ
オン注入によって形成された、絶縁層としての少なくと
も一つの高抵抗部位を有する。
オン注入によって形成された、絶縁層としての少なくと
も一つの高抵抗部位を有する。
【００２２】好ましくは、前記第２半導体多層膜および
前記第３半導体多層膜は、イオン注入によって形成され
た、導電層としての少なくとも一つの導電部位を有す
る。
前記第３半導体多層膜は、イオン注入によって形成され
た、導電層としての少なくとも一つの導電部位を有す
る。
【００２３】好ましくは、前記第４半導体多層膜から前
記第２半導体多層膜の所定の位置までエッチングするこ
とによって形成されたメサ構造と、該メサ構造に形成さ
れた埋め込み構造とを有し、さらに、前記埋め込み構造
はＩｎＰまたはＩｎＰと格子整合する他の半導体を成長
させてなる。
記第２半導体多層膜の所定の位置までエッチングするこ
とによって形成されたメサ構造と、該メサ構造に形成さ
れた埋め込み構造とを有し、さらに、前記埋め込み構造
はＩｎＰまたはＩｎＰと格子整合する他の半導体を成長
させてなる。
【００２４】好ましくは、Ｉｎx12 Ａｌx13 Ｇａ
1-x13-x12 Ａｓ層（０≦ｘ１２，ｘ１３≦１）が前記第
４半導体多層膜ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰおよび
前記第３半導体多層膜ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
に設けられ、かつ前記ＩｎＡｌＧａＡｓ層が酸化されて
なる。
1-x13-x12 Ａｓ層（０≦ｘ１２，ｘ１３≦１）が前記第
４半導体多層膜ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰおよび
前記第３半導体多層膜ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
に設けられ、かつ前記ＩｎＡｌＧａＡｓ層が酸化されて
なる。
【００２５】好ましくは、前記活性層と前記第２半導体
多層膜との間、前記活性層と前記第３半導体多層膜との
間、あるいは前記活性層と前記第２半導体多層膜との間
および前記活性層と前記第３半導体多層膜との間に、Ｉ
ｎx14 Ｇａ1-x14 Ａｓ1-y14Ｐy14 （０≦ｘ１４，ｙ１
４≦１）からなるクラッド層が設けられている。
多層膜との間、前記活性層と前記第３半導体多層膜との
間、あるいは前記活性層と前記第２半導体多層膜との間
および前記活性層と前記第３半導体多層膜との間に、Ｉ
ｎx14 Ｇａ1-x14 Ａｓ1-y14Ｐy14 （０≦ｘ１４，ｙ１
４≦１）からなるクラッド層が設けられている。
【００２６】好ましくは、前記第４の半導体多層膜に代
えて、誘電体多層膜を用いてなる。
えて、誘電体多層膜を用いてなる。
【００２７】つぎに、本発明にもとづく面発光半導体レ
ーザの製造方法は、第１のＧａＡｓ基板上に、発光波長
を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれぞれ
有するＡｌx1Ｇａ1-x2Ａｓ層（０≦ｘ１≦１）およびＡ
ｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）を交互に積層した
第１の半導体多層膜を成長する工程と、ＩｎＰ基板上に
上から、発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等し
い厚さをそれぞれ有するＩｎx3Ｇａ1-x3Ａｓy3Ｐ1-x3層
（０≦ｘ３，ｙ３≦１）およびＩｎx4Ｇａ1-x4Ａｓy4Ｐ
1-x4層（０≦４，ｙ４≦１）を交互に積層した第２の半
導体多層膜と、少なくともＩｎx5Ｇａ1-x5Ａｓy5Ｐ1-x5
層（０≦５，ｙ５≦１）を有する活性層と、発光波長を
屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれぞれ有
するＩｎx6Ｇａ1-x6Ａｓy6Ｐ1-y6層（０≦６，ｙ６≦
１）およびＩｎx7Ｇａ1-x7Ａｓy7Ｐ1-x7層（０≦７，ｙ
７≦１）を交互に積層した第３の半導体多層膜とを順次
成長する工程と、第２のＧａＡｓ基板上に、発光波長を
屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれぞれ有
するＡｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層（０≦ｘ８≦１）およびＡｌ
x9Ｇａ1-x9Ａｓ層（０≦ｘ９≦１）を交互に積層した第
４の半導体多層膜を成長する工程と、前記第１の半導体
多層膜と第２の半導体多層膜とを高温で加圧しながら貼
り合わせ、その後、前記ＩｎＰ基板を除去する工程と、
前記第３の半導体多層膜と前記第４の半導体多層膜とを
高温で加圧しながら貼り合わせ、その後、第２のＧａＡ
ｓ基板を除去する工程とを有することを特徴とする。
ーザの製造方法は、第１のＧａＡｓ基板上に、発光波長
を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれぞれ
有するＡｌx1Ｇａ1-x2Ａｓ層（０≦ｘ１≦１）およびＡ
ｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）を交互に積層した
第１の半導体多層膜を成長する工程と、ＩｎＰ基板上に
上から、発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等し
い厚さをそれぞれ有するＩｎx3Ｇａ1-x3Ａｓy3Ｐ1-x3層
（０≦ｘ３，ｙ３≦１）およびＩｎx4Ｇａ1-x4Ａｓy4Ｐ
1-x4層（０≦４，ｙ４≦１）を交互に積層した第２の半
導体多層膜と、少なくともＩｎx5Ｇａ1-x5Ａｓy5Ｐ1-x5
層（０≦５，ｙ５≦１）を有する活性層と、発光波長を
屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれぞれ有
するＩｎx6Ｇａ1-x6Ａｓy6Ｐ1-y6層（０≦６，ｙ６≦
１）およびＩｎx7Ｇａ1-x7Ａｓy7Ｐ1-x7層（０≦７，ｙ
７≦１）を交互に積層した第３の半導体多層膜とを順次
成長する工程と、第２のＧａＡｓ基板上に、発光波長を
屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれぞれ有
するＡｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層（０≦ｘ８≦１）およびＡｌ
x9Ｇａ1-x9Ａｓ層（０≦ｘ９≦１）を交互に積層した第
４の半導体多層膜を成長する工程と、前記第１の半導体
多層膜と第２の半導体多層膜とを高温で加圧しながら貼
り合わせ、その後、前記ＩｎＰ基板を除去する工程と、
前記第３の半導体多層膜と前記第４の半導体多層膜とを
高温で加圧しながら貼り合わせ、その後、第２のＧａＡ
ｓ基板を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００２８】好ましくは、前記第１の半導体多層膜を成
長する工程は、さらに、各Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層とＡｌ
x2Ｇａ1-x2Ａｓ層との間に、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層およ
びＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層よりも薄いＡｌx10 Ｇａ1-x10
Ａｓ層（０≦ｘ１０≦１）を積層する段階を含む。
長する工程は、さらに、各Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層とＡｌ
x2Ｇａ1-x2Ａｓ層との間に、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層およ
びＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層よりも薄いＡｌx10 Ｇａ1-x10
Ａｓ層（０≦ｘ１０≦１）を積層する段階を含む。
【００２９】好ましくは、前記第４の半導体多層膜を成
長する工程は、さらに、各Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層とＡｌ
x9Ｇａ1-x9Ａｓ層との間に、Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層およ
びＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層よりも薄いＡｌx11 Ｇａ1-x11
Ａｓ層（０≦ｘ１１≦１）を積層する段階を含む。
長する工程は、さらに、各Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層とＡｌ
x9Ｇａ1-x9Ａｓ層との間に、Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層およ
びＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層よりも薄いＡｌx11 Ｇａ1-x11
Ａｓ層（０≦ｘ１１≦１）を積層する段階を含む。
【００３０】好ましくは、前記ＩｎＰ基板を除去する工
程に先立って、前記第３半導体多層膜にイオン注入する
ことによって、絶縁層としての少なくとも一つの高抵抗
部位を形成する。
程に先立って、前記第３半導体多層膜にイオン注入する
ことによって、絶縁層としての少なくとも一つの高抵抗
部位を形成する。
【００３１】好ましくは、前記第３の半導体多層膜と前
記第４の半導体多層膜とを高温で加圧しながら貼り合わ
せるのに先立って、前記第２半導体多層膜および前記第
３半導体多層膜にイオン注入することによって、導電層
としての少なくとも一つの導電部位を形成する。
記第４の半導体多層膜とを高温で加圧しながら貼り合わ
せるのに先立って、前記第２半導体多層膜および前記第
３半導体多層膜にイオン注入することによって、導電層
としての少なくとも一つの導電部位を形成する。
【００３２】好ましくは、前記第２のＧａＡｓ基板を除
去する工程に先立って、前記第４半導体多層膜から前記
第２半導体多層膜の所定の位置までエッチングすること
によってメサ構造を形成し、該メサ構造に対してＩｎＰ
またはＩｎＰと格子整合する他の半導体を成長させて埋
め込み構造を設ける。
去する工程に先立って、前記第４半導体多層膜から前記
第２半導体多層膜の所定の位置までエッチングすること
によってメサ構造を形成し、該メサ構造に対してＩｎＰ
またはＩｎＰと格子整合する他の半導体を成長させて埋
め込み構造を設ける。
【００３３】好ましくは、前記ＩｎＰ基板を除去する工
程に先立って、第１のＩｎx12 Ａｌx13 Ｇａ1-x13-x12
Ａｓ層（０≦ｘ１２，ｘ１３≦１）を前記第２半導体多
層膜と前記活性層との間に形成し、また第２のＩｎx12
Ａｌx13 Ｇａ1-x13-x12 Ａｓ層（０≦ｘ１２，ｘ１３≦
１）を前記第３の半導体多層膜と前記活性層との間に形
成し、さらに、メサ構造を形成した後に、前記第1 およ
び第２Ｉｎx12 Ａｌx13 Ｇａ1-x13-x12 Ａｓ層（０≦ｘ
１２，ｘ１３≦１）に酸化部位を形成する。
程に先立って、第１のＩｎx12 Ａｌx13 Ｇａ1-x13-x12
Ａｓ層（０≦ｘ１２，ｘ１３≦１）を前記第２半導体多
層膜と前記活性層との間に形成し、また第２のＩｎx12
Ａｌx13 Ｇａ1-x13-x12 Ａｓ層（０≦ｘ１２，ｘ１３≦
１）を前記第３の半導体多層膜と前記活性層との間に形
成し、さらに、メサ構造を形成した後に、前記第1 およ
び第２Ｉｎx12 Ａｌx13 Ｇａ1-x13-x12 Ａｓ層（０≦ｘ
１２，ｘ１３≦１）に酸化部位を形成する。
【００３４】好ましくは、前記活性層と前記第１半導体
多層膜との間、前記活性層と前記第２半導体多層膜との
間、あるいは前記活性層と前記第１半導体多層膜との間
および前記活性層と前記第２半導体多層膜との間に、Ｉ
ｎx14 Ｇａ1-x14 Ａｓ1-y14Ｐy14 （０≦ｘ１４，ｙ１
４≦１）からなるクラッド層が設けられる。
多層膜との間、前記活性層と前記第２半導体多層膜との
間、あるいは前記活性層と前記第１半導体多層膜との間
および前記活性層と前記第２半導体多層膜との間に、Ｉ
ｎx14 Ｇａ1-x14 Ａｓ1-y14Ｐy14 （０≦ｘ１４，ｙ１
４≦１）からなるクラッド層が設けられる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に基づく面発光半導
体レーザおよびその製造方法の好ましい実施形態を具体
的に説明する。
体レーザおよびその製造方法の好ましい実施形態を具体
的に説明する。
【００３６】＜実施形態１＞図２は、本発明に基づく面
発光半導体レーザの一実施形態を示す模式的断面図であ
る。
発光半導体レーザの一実施形態を示す模式的断面図であ
る。
【００３７】面発光半導体レーザは、ＧａＡｓ基板１６
上に複数の層が形成されてなる。すなわち、ＧａＡｓ基
板１６の一面（下面）に電極１８と反射防止膜１９とが
設けられ、他方の面（上面）には第１半導体層（ＡｌＧ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射層）１１、第２半導体層（Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層）１３、活性層１
５、第３半導体層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反
射層）１４、および第４半導体層（ＡｌＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ反射層）１２が、その順番で積層されている。
また、最上層であるＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射層
１２からＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層１３の
途中に至るまでエッチング処理されてメサ構造が形成さ
れている。さらに、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射層
１２の上面に電極１７が設けられている。
上に複数の層が形成されてなる。すなわち、ＧａＡｓ基
板１６の一面（下面）に電極１８と反射防止膜１９とが
設けられ、他方の面（上面）には第１半導体層（ＡｌＧ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射層）１１、第２半導体層（Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層）１３、活性層１
５、第３半導体層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反
射層）１４、および第４半導体層（ＡｌＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ反射層）１２が、その順番で積層されている。
また、最上層であるＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射層
１２からＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層１３の
途中に至るまでエッチング処理されてメサ構造が形成さ
れている。さらに、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射層
１２の上面に電極１７が設けられている。
【００３８】上記の構成において、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ反射層１３および１４は活性層１５ととも
に発光領域を構成する。これらの反射層１３，１４およ
び活性層１５はＩｎＰ基板上に成長できるため、ＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層１３とＡｌＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ反射層１１との間、およびＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＧａＡｓＰ反射層１４とＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ反射層１２との間に、それぞれ接着界面を配置する
ことができる。これによって、共振器を長くすることな
く、接着界面と活性層１５との良好な距離を大きくとる
ことが可能となり、閾値電流を大きくすることなく活性
層１５の結晶性の確保が可能となる。
ｎＧａＡｓＰ反射層１３および１４は活性層１５ととも
に発光領域を構成する。これらの反射層１３，１４およ
び活性層１５はＩｎＰ基板上に成長できるため、ＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層１３とＡｌＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ反射層１１との間、およびＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＧａＡｓＰ反射層１４とＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ反射層１２との間に、それぞれ接着界面を配置する
ことができる。これによって、共振器を長くすることな
く、接着界面と活性層１５との良好な距離を大きくとる
ことが可能となり、閾値電流を大きくすることなく活性
層１５の結晶性の確保が可能となる。
【００３９】また、既に述べたように、活性層１５はＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層１３および１４と
ともに同一基板上に成長できるため、発光領域をＡｌＧ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射層１１または１２を成長させ
た基板と接着させる前に、その発振波長を測定すること
が可能となる。ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層
だけは、面発光半導体レーザの要求する９９％以上の反
射率を達成することが困難であるけれども、共振器モー
ドは ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層が上下に
形成された段階で確定する。さらに、上記構成では活性
層１５の下部にＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層
１３を設けたことにより、埋め込み構造を作製する際の
エッチングの深さのマージンを大きくできるとともに、
選択化学エッチング法を併用することが可能となる。そ
の結果、エッチングの深さを均一に制御することが容易
となり、埋め込み構造を形成する際にはその歩留りを飛
躍的に向上させることが可能となる。
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層１３および１４と
ともに同一基板上に成長できるため、発光領域をＡｌＧ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射層１１または１２を成長させ
た基板と接着させる前に、その発振波長を測定すること
が可能となる。ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層
だけは、面発光半導体レーザの要求する９９％以上の反
射率を達成することが困難であるけれども、共振器モー
ドは ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層が上下に
形成された段階で確定する。さらに、上記構成では活性
層１５の下部にＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層
１３を設けたことにより、埋め込み構造を作製する際の
エッチングの深さのマージンを大きくできるとともに、
選択化学エッチング法を併用することが可能となる。そ
の結果、エッチングの深さを均一に制御することが容易
となり、埋め込み構造を形成する際にはその歩留りを飛
躍的に向上させることが可能となる。
【００４０】次に、上記構成からなる面発光半導体レー
ザの製造方法について説明する。
ザの製造方法について説明する。
【００４１】図３（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）に本発
明の面発光レーザを製造するための３種類のエピタキシ
ャル構造を示す。また、図４（Ａ）および（Ｂ）に製造
工程の一部を説明するための模式的断面図を示す。
明の面発光レーザを製造するための３種類のエピタキシ
ャル構造を示す。また、図４（Ａ）および（Ｂ）に製造
工程の一部を説明するための模式的断面図を示す。
【００４２】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板３０に１．５５μ
ｍの光学長の１／４の厚さで、ｎ−ＡｌＡｓ層とｎ−Ｇ
ａＡｓ層とを交互に２７対積層した反射層３１をエピタ
キシャル成長する。また、ｐ型ＩｎＰ基板上３５に１．
５５μｍ光学長の１／４の厚さでｐ−ＩｎＧａＡｓＰと
ｐ−ＩｎＰとを１０対積層した反射層３３、光学長で１
波長（１．５５μｍ）の厚さで１．５５μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰバルク活性層３４、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰとｎ−Ｉ
ｎＰとを１０．５対積層した反射層３２成長する。Ｇａ
Ａｓ基板３０上のエピタキシャル層の表面をHF水溶液、
ＩｎＰ基板上のエピタキシャル層の表面をＨ2 ＳＯ4 ：
Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）溶液とＨＦ水溶液で表
面の自然酸化膜を取り除く処理を施した後、図４（Ａ）
に示すように、両面を密着させて、水素雰囲気中で荷重
をかけて６００℃、1 時間アニールする。その後、Ｉｎ
Ｐ基板３５をＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4 （３：１）溶液でＩｎ
ＧａＡｓＰの表面がでるまでエッチングする。その後、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰをＨ2ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ
（３：１：１）溶液でｐ−ＩｎＰの表面が現れるまでエ
ッチングする。つぎに、ｐ−ＧａＡｓ基板上にＣドープ
したＡｌＡｓとＧａＡｓとを交互に積層した反射層３６
を１．５５μｍの光学長の１／４厚さでエピタキシャル
成長する。前述と同様に表面処理を施した後、ｐ型Ｇａ
Ａｓ基板上にエピタキシャル層の最上部であるｐ−Ｇａ
Ａｓとｐ−ＩｎＰ層とを密着させ、水素雰囲気中で６０
０℃、１時間アニールする。ｐ型ＧａＡｓ基板37をアン
モニア水と過酸化水素水の溶液で取り除き、その後露出
した反射層３６の上に直径５μｍの円形パターンをフォ
トリソグラフィで形成する。Ｃｌ2 系ガスを用いたＲＩ
ＢＥで引き出し電圧４００Ｖで、活性層の下のＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＰ反射層３３までエッチングし、ＩｎＧａ
ＡｓＰの選択エッチング液であるＨＣｌ：Ｈ3 Ｏ
4（３：1 ）溶液で表面を洗浄し、ＩｎＰ層を表面露出
させる。上面にＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ４１、下面にＡｕＧ
ｅＮｉ／Ａｕ４３を蒸着した後、出射部である下面には
ＡＲコート４２を施す（図４（Ｂ））。
ｍの光学長の１／４の厚さで、ｎ−ＡｌＡｓ層とｎ−Ｇ
ａＡｓ層とを交互に２７対積層した反射層３１をエピタ
キシャル成長する。また、ｐ型ＩｎＰ基板上３５に１．
５５μｍ光学長の１／４の厚さでｐ−ＩｎＧａＡｓＰと
ｐ−ＩｎＰとを１０対積層した反射層３３、光学長で１
波長（１．５５μｍ）の厚さで１．５５μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰバルク活性層３４、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰとｎ−Ｉ
ｎＰとを１０．５対積層した反射層３２成長する。Ｇａ
Ａｓ基板３０上のエピタキシャル層の表面をHF水溶液、
ＩｎＰ基板上のエピタキシャル層の表面をＨ2 ＳＯ4 ：
Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）溶液とＨＦ水溶液で表
面の自然酸化膜を取り除く処理を施した後、図４（Ａ）
に示すように、両面を密着させて、水素雰囲気中で荷重
をかけて６００℃、1 時間アニールする。その後、Ｉｎ
Ｐ基板３５をＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4 （３：１）溶液でＩｎ
ＧａＡｓＰの表面がでるまでエッチングする。その後、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰをＨ2ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ
（３：１：１）溶液でｐ−ＩｎＰの表面が現れるまでエ
ッチングする。つぎに、ｐ−ＧａＡｓ基板上にＣドープ
したＡｌＡｓとＧａＡｓとを交互に積層した反射層３６
を１．５５μｍの光学長の１／４厚さでエピタキシャル
成長する。前述と同様に表面処理を施した後、ｐ型Ｇａ
Ａｓ基板上にエピタキシャル層の最上部であるｐ−Ｇａ
Ａｓとｐ−ＩｎＰ層とを密着させ、水素雰囲気中で６０
０℃、１時間アニールする。ｐ型ＧａＡｓ基板37をアン
モニア水と過酸化水素水の溶液で取り除き、その後露出
した反射層３６の上に直径５μｍの円形パターンをフォ
トリソグラフィで形成する。Ｃｌ2 系ガスを用いたＲＩ
ＢＥで引き出し電圧４００Ｖで、活性層の下のＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＰ反射層３３までエッチングし、ＩｎＧａ
ＡｓＰの選択エッチング液であるＨＣｌ：Ｈ3 Ｏ
4（３：1 ）溶液で表面を洗浄し、ＩｎＰ層を表面露出
させる。上面にＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ４１、下面にＡｕＧ
ｅＮｉ／Ａｕ４３を蒸着した後、出射部である下面には
ＡＲコート４２を施す（図４（Ｂ））。
【００４３】なお、上記の構成では反射層としてＡｌＡ
ｓ／ＧａＡｓ半導体多層膜を用いたが、どちらか一方に
誘電体多層膜を使用してもよい。
ｓ／ＧａＡｓ半導体多層膜を用いたが、どちらか一方に
誘電体多層膜を使用してもよい。
【００４４】この際の電極の形成方法は、従来の誘電体
多層膜を用いた面発光レーザと同様に行えばよい。
多層膜を用いた面発光レーザと同様に行えばよい。
【００４５】＜実施形態２＞図５は、本実施形態に基づ
く面発光半導体レーザの模式的断面図である。
く面発光半導体レーザの模式的断面図である。
【００４６】実施形態１と以下の点を除いて同一構造を
有する。すなわち、Ｐ型の第４半導体層（ＡｌＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ反射層）１２は組成の異なる２種類のＡ
ｌＧａＡｓ層によって構成されるが、この２種類のＡｌ
ＧａＡｓの間の組成を持つ極めて薄いＡｌＧａＡｓ層１
００を、上記２種類のＡｌＧａＡｓ層の間に新たに設け
た。
有する。すなわち、Ｐ型の第４半導体層（ＡｌＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ反射層）１２は組成の異なる２種類のＡ
ｌＧａＡｓ層によって構成されるが、この２種類のＡｌ
ＧａＡｓの間の組成を持つ極めて薄いＡｌＧａＡｓ層１
００を、上記２種類のＡｌＧａＡｓ層の間に新たに設け
た。
【００４７】２種類のＡｌＧａＡｓ層の内Ａｌの組成が
小さくバンドギャップの小さいＡｌＧａＡｓは、両側を
バンドギャップの大きいＡｌＧａＡｓによって挟まれて
いる。以上に述べた極めて薄く中間の組成をとるＡｌＧ
ａＡｓ層は、この両側にあるＡｌＧａＡｓの内、活性層
に近いものとの間に形成するだけでも良い。
小さくバンドギャップの小さいＡｌＧａＡｓは、両側を
バンドギャップの大きいＡｌＧａＡｓによって挟まれて
いる。以上に述べた極めて薄く中間の組成をとるＡｌＧ
ａＡｓ層は、この両側にあるＡｌＧａＡｓの内、活性層
に近いものとの間に形成するだけでも良い。
【００４８】この中間の組成をとるＡｌＧａＡｓ層は、
高濃度にドーピングしても価電子帯端に集中しやすいホ
ールが、価電子帯のバンド不連続を乗り越えて、バンド
ギャップの大きなＡｌＧａＡｓに乗り上げたことを助
け、これによってホールの伝導を容易にする。また、こ
の層が極めて薄いことは、新たな層の挿入により、反射
膜の光学的特性が変化することを防止する。
高濃度にドーピングしても価電子帯端に集中しやすいホ
ールが、価電子帯のバンド不連続を乗り越えて、バンド
ギャップの大きなＡｌＧａＡｓに乗り上げたことを助
け、これによってホールの伝導を容易にする。また、こ
の層が極めて薄いことは、新たな層の挿入により、反射
膜の光学的特性が変化することを防止する。
【００４９】すなわち、高濃度にドーピングしても抵抗
が高くなりやすいｐ型の多層膜（本発明では反射膜とし
て利用する。）の抵抗が、上述のように新たに中間組成
の極めて薄いＡｌＧａＡｓ層を設けることによって低く
なる。この際の多層膜の光学的特性の変化は無視できる
程度のものである。
が高くなりやすいｐ型の多層膜（本発明では反射膜とし
て利用する。）の抵抗が、上述のように新たに中間組成
の極めて薄いＡｌＧａＡｓ層を設けることによって低く
なる。この際の多層膜の光学的特性の変化は無視できる
程度のものである。
【００５０】次に、上記構成からなる面発光半導体レー
ザの製造方法について説明する。
ザの製造方法について説明する。
【００５１】図６（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）に本発
明の面発光レーザを製造するための３種類のエピタキシ
ャル構造を示す。また、図７（Ａ）および（Ｂ）に製造
工程の一部を説明するための模式的断面図を示す。ま
た、以下に述べる製造方法の説明ではＡｌＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ反射層は典型的なものとして２元半導体層に
よって構成されるものを示した。また、ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＧａＡｓＰ反射鏡としては、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ反射鏡を示した。
明の面発光レーザを製造するための３種類のエピタキシ
ャル構造を示す。また、図７（Ａ）および（Ｂ）に製造
工程の一部を説明するための模式的断面図を示す。ま
た、以下に述べる製造方法の説明ではＡｌＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ反射層は典型的なものとして２元半導体層に
よって構成されるものを示した。また、ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＧａＡｓＰ反射鏡としては、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ反射鏡を示した。
【００５２】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板上６０に１．５５
μｍの光学長の１／４の厚さで、ｎ−ＡｌＡｓとｎ−Ｇ
ａＡｓとを交互に２７対積層した反射層６１をエピタキ
シャル成長する。また、ｐ型ＩｎＰ基板上６５に１．５
５μｍの光学長の１／４の厚さでｐ−ＩｎＧａＡｓＰと
ｐ−ＩｎＰとを１０対積層した反射層６３、光学長で１
波長（１．５５μｍ）の厚さのＩｎＧａＡｓＰバルク活
性層６４、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰとｎ−ＩｎＰとを１０．
５対積層した反射層６２成長する。ＧａＡｓ基板上のエ
ピタキシャル層の表面をHF水溶液、ＩｎＰ基板上のエピ
タキシャル層の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ
（３：１：１）溶液とＨＦ水溶液で表面の自然酸化膜を
取り除く処理を施した後、図７（Ａ）に示すように、両
面を密着させて、水素雰囲気中で荷重をかけて６００、
1 時間アニールする。その後、ＩｎＰ基板６５をＨＣ
ｌ：Ｈ3 ＰＯ4 （３：１）溶液でＩｎＧａＡｓＰの表面
がでるまでエッチングする。その後、ｐ−ＩｎＧａＡｓ
ＰをＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）溶液
でｐ−ＩｎＰの表面が現れるまでエッチングする。つぎ
に、ｐ−ＧａＡｓ基板上にＣドープした１．５５μｍの
光学長の１／４の厚さを有するＡｌＡｓと同じ厚さのＧ
ａＡｓと、厚さ１０ｎｍのＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓとを、
この順に繰り返して２７対積層し、反射膜66を形成す
る。前述と同様に表面処理を施した後、ｐ型ＧａＡｓ基
板上にエピタキシャル層の最上部であるｐ−ＧａＡｓと
ｐ−ＩｎＰ層とを密着させ、水素雰囲気中で６００℃、
１時間アニールする。ｐ型ＧａＡｓ基板６７をアンモニ
ア水と過酸化水素水の溶液で取り除き、その後露出した
反射層６６の上に直径５μｍの円形パターンをフォトリ
ソグラフィで形成する。Ｃｌ2 系ガスを用いたＲＩＢＥ
で引き出し電圧４００Ｖで、活性層の下のＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ反射層６２までエッチングし、ＩｎＧａＡｓ
Ｐの選択エッチング液であるＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4 （３：
１）溶液で表面を洗浄し、ＩｎＰ層を表面露出させる。
上面にＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ７１、下面にＡｕＧｅＮｉ／
Ａｕ７３を蒸着した後、出射部である下面にはＡＲコー
ト７２を施す。
μｍの光学長の１／４の厚さで、ｎ−ＡｌＡｓとｎ−Ｇ
ａＡｓとを交互に２７対積層した反射層６１をエピタキ
シャル成長する。また、ｐ型ＩｎＰ基板上６５に１．５
５μｍの光学長の１／４の厚さでｐ−ＩｎＧａＡｓＰと
ｐ−ＩｎＰとを１０対積層した反射層６３、光学長で１
波長（１．５５μｍ）の厚さのＩｎＧａＡｓＰバルク活
性層６４、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰとｎ−ＩｎＰとを１０．
５対積層した反射層６２成長する。ＧａＡｓ基板上のエ
ピタキシャル層の表面をHF水溶液、ＩｎＰ基板上のエピ
タキシャル層の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ
（３：１：１）溶液とＨＦ水溶液で表面の自然酸化膜を
取り除く処理を施した後、図７（Ａ）に示すように、両
面を密着させて、水素雰囲気中で荷重をかけて６００、
1 時間アニールする。その後、ＩｎＰ基板６５をＨＣ
ｌ：Ｈ3 ＰＯ4 （３：１）溶液でＩｎＧａＡｓＰの表面
がでるまでエッチングする。その後、ｐ−ＩｎＧａＡｓ
ＰをＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）溶液
でｐ−ＩｎＰの表面が現れるまでエッチングする。つぎ
に、ｐ−ＧａＡｓ基板上にＣドープした１．５５μｍの
光学長の１／４の厚さを有するＡｌＡｓと同じ厚さのＧ
ａＡｓと、厚さ１０ｎｍのＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓとを、
この順に繰り返して２７対積層し、反射膜66を形成す
る。前述と同様に表面処理を施した後、ｐ型ＧａＡｓ基
板上にエピタキシャル層の最上部であるｐ−ＧａＡｓと
ｐ−ＩｎＰ層とを密着させ、水素雰囲気中で６００℃、
１時間アニールする。ｐ型ＧａＡｓ基板６７をアンモニ
ア水と過酸化水素水の溶液で取り除き、その後露出した
反射層６６の上に直径５μｍの円形パターンをフォトリ
ソグラフィで形成する。Ｃｌ2 系ガスを用いたＲＩＢＥ
で引き出し電圧４００Ｖで、活性層の下のＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ反射層６２までエッチングし、ＩｎＧａＡｓ
Ｐの選択エッチング液であるＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4 （３：
１）溶液で表面を洗浄し、ＩｎＰ層を表面露出させる。
上面にＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ７１、下面にＡｕＧｅＮｉ／
Ａｕ７３を蒸着した後、出射部である下面にはＡＲコー
ト７２を施す。
【００５３】なお、上記の構成では反射層としてＡｌＡ
ｓ／ＧａＡｓ半導体多層膜を用いたが、どちらか一方に
誘電体多層膜を使用してもよい。この際の電極の形成方
法は、従来の誘電体多層膜を用いた面発光レーザと同様
に行えばよい。
ｓ／ＧａＡｓ半導体多層膜を用いたが、どちらか一方に
誘電体多層膜を使用してもよい。この際の電極の形成方
法は、従来の誘電体多層膜を用いた面発光レーザと同様
に行えばよい。
【００５４】＜実施形態３＞図８は、本実施形態に基づ
く面発光半導体レーザの模式的断面図である。
く面発光半導体レーザの模式的断面図である。
【００５５】実施形態２と以下の点を除いて同一構造を
有する。すなわち、ｎ型の第１半導体層（ＡｌＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ反射層）１１は組成の異なる２種類のＡ
ｌＧａＡｓ層によって構成されるが、この２種類のＡｌ
ＧａＡｓの間の組成を持つ極めて薄いＡｌＧａＡｓ層１
００を、上記２種類のＡｌＧａＡｓ層の間に新たに設け
た。ｎ型の多層膜はｐ型の多層膜に比べて抵抗は低くな
りやすいが、以上のように中間組成の薄いＡｌＧａＡｓ
層を挿入することにより、抵抗をさらに下げることが可
能となる。
有する。すなわち、ｎ型の第１半導体層（ＡｌＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ反射層）１１は組成の異なる２種類のＡ
ｌＧａＡｓ層によって構成されるが、この２種類のＡｌ
ＧａＡｓの間の組成を持つ極めて薄いＡｌＧａＡｓ層１
００を、上記２種類のＡｌＧａＡｓ層の間に新たに設け
た。ｎ型の多層膜はｐ型の多層膜に比べて抵抗は低くな
りやすいが、以上のように中間組成の薄いＡｌＧａＡｓ
層を挿入することにより、抵抗をさらに下げることが可
能となる。
【００５６】次に、上記組成からなる面発光半導体レー
ザの製造方法について説明する。
ザの製造方法について説明する。
【００５７】図９（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）に本発
明の面発光レーザを製造するための３種類のエピタキシ
ャル構造を示す。また、図１０（Ａ）および（Ｂ）に製
造工程の一部を説明するための模式的断面図を示す。
明の面発光レーザを製造するための３種類のエピタキシ
ャル構造を示す。また、図１０（Ａ）および（Ｂ）に製
造工程の一部を説明するための模式的断面図を示す。
【００５８】まず、ｎ型にドーピングした１．５５μｍ
の光学長の１／４の厚さを有するＡｌＡｓと、同じ厚さ
のＧａＡｓと、厚さ１０ｎｍのＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓと
を、この順に繰り返して２７対積層し、反射膜91を形成
する。また、ｐ型ＩｎＰ基板上９５に１．５５μｍ光学
長の１／４の厚さでｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−ＩｎＰと
を１０対積層した反射層９３、光学波長で１波長（１．
５５μｍ）の厚さのＩｎＧａＡｓＰバルク活性層９４、
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰとｎ−ＩｎＰとを１０．５対積層し
た反射層９２成長する。ＧａＡｓ基板９０上のエピタキ
シャル層の表面をHF、ＩｎＰ基板上のエピタキシャル層
の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）
溶液とＨＦで表面の自然酸化膜を取り除く処理を施した
後、図１０（Ａ）に示すように、両面を密着させて、水
素雰囲気中で荷重をかけて６００℃、1 時間アニールす
る。その後、ＩｎＰ基板９５をＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4
（３：１）溶液でＩｎＧａＡｓＰの表面がでるまでエッ
チングする。その後、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰをＨ2 ＳＯ
4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）溶液でｐ−ＩｎＰ
の表面が現れるまでエッチングする。つぎに、ｐ−Ｇａ
Ａｓ基板上にＣドープしたＡｌＡｓとＧａＡｓとＡｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ａｓとを交互に積層した反射層９６を１．
５５μｍの光学長の１／４の厚さでエピタキシャル成長
する。前述と同様に表面処理を施した後、ｐ型ＧａＡｓ
基板上にエピタキシャル層の最上部であるｐ−ＧａＡｓ
とｐ−ＩｎＰ層とを密着させ、水素雰囲気中で６００
℃、１時間アニールする。ｐ型ＧａＡｓ基板９７をアン
モニア水と過酸化水素水の溶液で取り除き、その後露出
した反射層９６の上に直径５μｍの円形パターンをフォ
トリソグラフィで形成する。Ｃｌ2 系ガスを用いたＲＩ
ＢＥで引き出し電圧４００Ｖで、活性層の下のＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＰ反射層92までエッチングし、ＩｎＧａＡ
ｓＰの選択エッチング液であるＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4
（３：１）溶液で表面を洗浄し、ＩｎＰ層を表面露出さ
せる。上面にＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ９０１、下面にＡｕＧ
ｅＮｉ／Ａｕ９０３を蒸着した後、出射部である下面に
はＡＲコート９０２を施す（図１０（Ｂ））。
の光学長の１／４の厚さを有するＡｌＡｓと、同じ厚さ
のＧａＡｓと、厚さ１０ｎｍのＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓと
を、この順に繰り返して２７対積層し、反射膜91を形成
する。また、ｐ型ＩｎＰ基板上９５に１．５５μｍ光学
長の１／４の厚さでｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−ＩｎＰと
を１０対積層した反射層９３、光学波長で１波長（１．
５５μｍ）の厚さのＩｎＧａＡｓＰバルク活性層９４、
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰとｎ−ＩｎＰとを１０．５対積層し
た反射層９２成長する。ＧａＡｓ基板９０上のエピタキ
シャル層の表面をHF、ＩｎＰ基板上のエピタキシャル層
の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）
溶液とＨＦで表面の自然酸化膜を取り除く処理を施した
後、図１０（Ａ）に示すように、両面を密着させて、水
素雰囲気中で荷重をかけて６００℃、1 時間アニールす
る。その後、ＩｎＰ基板９５をＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4
（３：１）溶液でＩｎＧａＡｓＰの表面がでるまでエッ
チングする。その後、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰをＨ2 ＳＯ
4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）溶液でｐ−ＩｎＰ
の表面が現れるまでエッチングする。つぎに、ｐ−Ｇａ
Ａｓ基板上にＣドープしたＡｌＡｓとＧａＡｓとＡｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ａｓとを交互に積層した反射層９６を１．
５５μｍの光学長の１／４の厚さでエピタキシャル成長
する。前述と同様に表面処理を施した後、ｐ型ＧａＡｓ
基板上にエピタキシャル層の最上部であるｐ−ＧａＡｓ
とｐ−ＩｎＰ層とを密着させ、水素雰囲気中で６００
℃、１時間アニールする。ｐ型ＧａＡｓ基板９７をアン
モニア水と過酸化水素水の溶液で取り除き、その後露出
した反射層９６の上に直径５μｍの円形パターンをフォ
トリソグラフィで形成する。Ｃｌ2 系ガスを用いたＲＩ
ＢＥで引き出し電圧４００Ｖで、活性層の下のＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＰ反射層92までエッチングし、ＩｎＧａＡ
ｓＰの選択エッチング液であるＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4
（３：１）溶液で表面を洗浄し、ＩｎＰ層を表面露出さ
せる。上面にＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ９０１、下面にＡｕＧ
ｅＮｉ／Ａｕ９０３を蒸着した後、出射部である下面に
はＡＲコート９０２を施す（図１０（Ｂ））。
【００５９】なお、上記の構成では反射層としてＡｌＡ
ｓ／ＧａＡｓ半導体多層膜を用いたが、どちらか一方に
誘電体多層膜を使用してもよい。この際の電極の形成方
法は、従来の誘電体多層膜を用いた面発光レーザと同様
に行えばよい。
ｓ／ＧａＡｓ半導体多層膜を用いたが、どちらか一方に
誘電体多層膜を使用してもよい。この際の電極の形成方
法は、従来の誘電体多層膜を用いた面発光レーザと同様
に行えばよい。
【００６０】＜実施形態４＞図１１は、本実施形態に基
づく面発光半導体レーザの模式的断面図である。
づく面発光半導体レーザの模式的断面図である。
【００６１】実施形態２と以下の点を除いて同一構造を
有する。すなわち、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反
射層１４にイオン注入することによって絶縁層１０１を
形成する。
有する。すなわち、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反
射層１４にイオン注入することによって絶縁層１０１を
形成する。
【００６２】次に、上記構成からなる面発光半導体レー
ザの製造方法について説明する。
ザの製造方法について説明する。
【００６３】図１２および図１３に本発明の長波長面発
光レーザの製造方法の各工程を説明するための断面図を
示す。
光レーザの製造方法の各工程を説明するための断面図を
示す。
【００６４】まず、図１２に示すように、第１反射層11
1 としてｎ−ＧａＡｓ基板上１１３にｎ型で３×１０18
ｃｍ-3ドープしたＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とを交互に光
学波長で１／４波長の膜厚で交互に２５対エピタキシャ
ル成長する。また、第４反射層１２０としてｐ−ＧａＡ
ｓ基板上にｐ型ドープしたＧａＡｓ層、Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓ中間層、およびＡｌＡｓ層を交互に光学長で１
／４波長の厚さの膜厚で交互に３０対エピタキシャル成
長させる。
1 としてｎ−ＧａＡｓ基板上１１３にｎ型で３×１０18
ｃｍ-3ドープしたＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とを交互に光
学波長で１／４波長の膜厚で交互に２５対エピタキシャ
ル成長する。また、第４反射層１２０としてｐ−ＧａＡ
ｓ基板上にｐ型ドープしたＧａＡｓ層、Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓ中間層、およびＡｌＡｓ層を交互に光学長で１
／４波長の厚さの膜厚で交互に３０対エピタキシャル成
長させる。
【００６５】つぎに、ｐ型ＩｎＰ基板１１９上に光学長
で１／４波長の厚さのｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−ＩｎＰ
とが５．５対積層してなる反射層１１６、光学長で１波
長（１．５５μｍ）の厚さのＩｎＧａＡｓＰバルク活性
層１１４、およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−ＩｎＰとが
５．５対積層してなる反射層１１８を成長する。つぎ
に、ＩｎＰ基板上の成長膜上にレジストで直径１０μｍ
のパターンを形成した後、加速電圧８０ｋｅＶドース量
２×１０14ｃｍ-3で酸素のイオン注入を行う（参照符号
１１２に示す部分）。その後、レジストを除去し、水素
雰囲気下、４５０℃でアニールする。
で１／４波長の厚さのｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−ＩｎＰ
とが５．５対積層してなる反射層１１６、光学長で１波
長（１．５５μｍ）の厚さのＩｎＧａＡｓＰバルク活性
層１１４、およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−ＩｎＰとが
５．５対積層してなる反射層１１８を成長する。つぎ
に、ＩｎＰ基板上の成長膜上にレジストで直径１０μｍ
のパターンを形成した後、加速電圧８０ｋｅＶドース量
２×１０14ｃｍ-3で酸素のイオン注入を行う（参照符号
１１２に示す部分）。その後、レジストを除去し、水素
雰囲気下、４５０℃でアニールする。
【００６６】ＩｎＰ基板１１９上の成長膜の表面酸化膜
をＨＦで取り除いた後、第１反射層１１１をｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ／ｐ−ＩｎＰ反射層１１８上に重ね水素雰囲気
中で６００℃でアニールし、直接接着する（図１３
（Ａ））。つぎに、ＩｎＰ基板をＨＣｌおよびＨ3 ＰＯ
4 によるエッチングによって取り除く。
をＨＦで取り除いた後、第１反射層１１１をｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ／ｐ−ＩｎＰ反射層１１８上に重ね水素雰囲気
中で６００℃でアニールし、直接接着する（図１３
（Ａ））。つぎに、ＩｎＰ基板をＨＣｌおよびＨ3 ＰＯ
4 によるエッチングによって取り除く。
【００６７】つぎに、ｐ−ＧａＡｓ基板の第４反射層１
２０の表面酸化膜をＨＦで取り除いた後、ｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ／ｐ−ＩｎＰ反射層１１８上に水素雰囲気中で６
００℃でアニールし、直接接着する。その後、アンモニ
ア水と過酸化水素水との混合溶液でｐ型ＧａＡｓ基板を
取り除く。そして、該ＧａＡｓ基板１２１のエッチング
によって表面が露出されたＡｌＡｓ層を、ＨＦ水溶液で
エッチングする。その後、素子間の電気的な分離のた
め、ＲＩＢＥでエッチングを行う。
２０の表面酸化膜をＨＦで取り除いた後、ｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ／ｐ−ＩｎＰ反射層１１８上に水素雰囲気中で６
００℃でアニールし、直接接着する。その後、アンモニ
ア水と過酸化水素水との混合溶液でｐ型ＧａＡｓ基板を
取り除く。そして、該ＧａＡｓ基板１２１のエッチング
によって表面が露出されたＡｌＡｓ層を、ＨＦ水溶液で
エッチングする。その後、素子間の電気的な分離のた
め、ＲＩＢＥでエッチングを行う。
【００６８】最後に上面にＡｕＺｎＮｉのｐ型電極１３
１をパターン形成し、基板側に戻り光を少なくするため
のＡＲコート１３２を蒸着させた後、パターニングを行
いＡｕＧｅＮｉ１３３を蒸着する（図１３（Ｂ））。
１をパターン形成し、基板側に戻り光を少なくするため
のＡＲコート１３２を蒸着させた後、パターニングを行
いＡｕＧｅＮｉ１３３を蒸着する（図１３（Ｂ））。
【００６９】上記のようにして構成された長波長面発光
レーザにおいて電流−光出力特性を測定したところ、閾
値電流４ｍＡで発振波長１．５５μｍのレーザ発振が確
認された。また、電流狭窄が抵抗の高いＰ型のＡｌＡｓ
／ＧａＡｓ反射層にないため、素子抵抗が閾値電流近傍
で２０Ωと小さくなった。
レーザにおいて電流−光出力特性を測定したところ、閾
値電流４ｍＡで発振波長１．５５μｍのレーザ発振が確
認された。また、電流狭窄が抵抗の高いＰ型のＡｌＡｓ
／ＧａＡｓ反射層にないため、素子抵抗が閾値電流近傍
で２０Ωと小さくなった。
【００７０】さらに、本実施形態例では反射層として半
導体多層膜を用いたが、どちらか一方を誘電体多層膜に
しても良い。この場合、誘電体多層膜を用いた側の電極
は、従来からある誘電体多層膜を用いた面発光半導体レ
ーザと同様にして形成すればよい。また、電流狭窄層と
して酸素のイオン注入を用いたが、他の元素を使用して
も同様な効果が得られることは言うまでもない。
導体多層膜を用いたが、どちらか一方を誘電体多層膜に
しても良い。この場合、誘電体多層膜を用いた側の電極
は、従来からある誘電体多層膜を用いた面発光半導体レ
ーザと同様にして形成すればよい。また、電流狭窄層と
して酸素のイオン注入を用いたが、他の元素を使用して
も同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００７１】＜実施形態５＞図１４は、本実施形態に基
づく面発光半導体レーザの模式的断面図である。
づく面発光半導体レーザの模式的断面図である。
【００７２】実施形態２と以下の点を除いて同一構造を
有する。すなわち、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反
射層（第２反射層）１３およびＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ反射層（第３反射層）１４と活性層１５との間
にノンドープ層をそれぞれ設け、それぞれにイオン注入
することによって導電層１０２を形成する。これによっ
て、電流を狭窄して活性層に注入できるので、閾値電流
を小さくすることができる。
有する。すなわち、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反
射層（第２反射層）１３およびＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ反射層（第３反射層）１４と活性層１５との間
にノンドープ層をそれぞれ設け、それぞれにイオン注入
することによって導電層１０２を形成する。これによっ
て、電流を狭窄して活性層に注入できるので、閾値電流
を小さくすることができる。
【００７３】次に、上記構成からなる面発光半導体レー
ザの製造方法について、図１４および図１５を参照しな
がら説明する。
ザの製造方法について、図１４および図１５を参照しな
がら説明する。
【００７４】まず、図１５に示すように、第１反射層１
４１としてｎ−ＧａＡｓ基板上１４３ｎ型ＧａＡｓ層と
ＡｌＡｓ層とを交互に光学長で１／４波長の膜厚で交互
に２５対エピタキシャル成長する（図１５（Ａ））。ま
た、第２反射層１４１２としてｐ−ＧａＡｓ基板１４１
０上にｐ型ドープしたＧａＡｓ層、Ａｌ0.5 Ｇａ０．５
Ａｓ中間層、およびＡｌＡｓ層を交互に光学長で１／４
波長の厚さの膜厚で交互に３０対エピタキシャル成長さ
せる（図１５（Ｃ））。
４１としてｎ−ＧａＡｓ基板上１４３ｎ型ＧａＡｓ層と
ＡｌＡｓ層とを交互に光学長で１／４波長の膜厚で交互
に２５対エピタキシャル成長する（図１５（Ａ））。ま
た、第２反射層１４１２としてｐ−ＧａＡｓ基板１４１
０上にｐ型ドープしたＧａＡｓ層、Ａｌ0.5 Ｇａ０．５
Ａｓ中間層、およびＡｌＡｓ層を交互に光学長で１／４
波長の厚さの膜厚で交互に３０対エピタキシャル成長さ
せる（図１５（Ｃ））。
【００７５】つぎに、ｐ型ＩｎＰ基板１４９上に光学波
長で１／４波長の厚さのｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−Ｉｎ
Ｐとが５．５対積層してなる反射層１４６、ノンドープ
ＩｎＰクラッド層１４７、光学長で１波長の厚さのＩｎ
ＧａＡｓＰ（１．３μｍ組成）とＩｎＧａＡｓとを交互
に５．５対積層してなるＭＱＷ活性層１４４、ノンドー
プＩｎＰクラッド層１４５、光学長で１／４波長のｎ−
ＩｎＧａＡｓＰとｎ−ＩｎＰとを５．５対積層してなる
反射層１４８を成長する。
長で１／４波長の厚さのｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−Ｉｎ
Ｐとが５．５対積層してなる反射層１４６、ノンドープ
ＩｎＰクラッド層１４７、光学長で１波長の厚さのＩｎ
ＧａＡｓＰ（１．３μｍ組成）とＩｎＧａＡｓとを交互
に５．５対積層してなるＭＱＷ活性層１４４、ノンドー
プＩｎＰクラッド層１４５、光学長で１／４波長のｎ−
ＩｎＧａＡｓＰとｎ−ＩｎＰとを５．５対積層してなる
反射層１４８を成長する。
【００７６】つぎに、ＩｎＰ基板上の成長膜上にレジス
トで直径１０μｍのパターンを形成した後、加速電圧１
００ｋｅＶ、ドース量２×１０16ｃｍ-3でＳｉのイオン
注入を行う（参照符号１４２に示す部分）。その後、レ
ジストを除去し、水素雰囲気下、４５０℃でアニールす
る。
トで直径１０μｍのパターンを形成した後、加速電圧１
００ｋｅＶ、ドース量２×１０16ｃｍ-3でＳｉのイオン
注入を行う（参照符号１４２に示す部分）。その後、レ
ジストを除去し、水素雰囲気下、４５０℃でアニールす
る。
【００７７】ｎ−ＧａＡｓ基板およびｐ−ＩｎＰ基板の
エピタキシャル成長膜の表面酸化膜をＨＦ水溶液で取り
除いた後、水素雰囲気中で６００℃でアニールし、直接
接着する（図１６（Ａ））。続いて、ＩｎＰ基板をＨＣ
ｌおよびＨ3 ＰＯ4 によるエッチングによって取り除く
（図１６（Ｂ））。
エピタキシャル成長膜の表面酸化膜をＨＦ水溶液で取り
除いた後、水素雰囲気中で６００℃でアニールし、直接
接着する（図１６（Ａ））。続いて、ＩｎＰ基板をＨＣ
ｌおよびＨ3 ＰＯ4 によるエッチングによって取り除く
（図１６（Ｂ））。
【００７８】ｐ−ＧａＡｓ基板のエピタキシャル成長膜
の表面酸化膜をＨＦで取り除いた後、ｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ｐ−ＩｎＰ反射層上に重ね水素雰囲気中で６００℃
でアニールし、直接接着する。その後、アンモニア水と
過酸化水素水との混合溶液でｐ型ＧａＡｓ基板を取り除
く。そして、該ＧａＡｓ基板１４１０のエッチングによ
って表面が露出されたＡｌＡｓ層を、ＨＦ水溶液でエッ
チングする。
の表面酸化膜をＨＦで取り除いた後、ｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ｐ−ＩｎＰ反射層上に重ね水素雰囲気中で６００℃
でアニールし、直接接着する。その後、アンモニア水と
過酸化水素水との混合溶液でｐ型ＧａＡｓ基板を取り除
く。そして、該ＧａＡｓ基板１４１０のエッチングによ
って表面が露出されたＡｌＡｓ層を、ＨＦ水溶液でエッ
チングする。
【００７９】最後に上面にＡｕＺｎＮｉのｐ型電極１５
４をパターン形成し、基板側に戻り光を少なくするため
のＡＲコート１５２を蒸着させた後、パターニングを行
いＡｕＧｅＮｉ１５３を蒸着する。最後に、素子間の電
気的な分離のため、ＲＩＢＥでＤＢＲ層のエッチングを
行う。
４をパターン形成し、基板側に戻り光を少なくするため
のＡＲコート１５２を蒸着させた後、パターニングを行
いＡｕＧｅＮｉ１５３を蒸着する。最後に、素子間の電
気的な分離のため、ＲＩＢＥでＤＢＲ層のエッチングを
行う。
【００８０】上記のようにして構成された長波長面発光
レーザにおいて電流−光出力特性を測定したところ、閾
値電流６ｍＡでレーザ発振が確認された。
レーザにおいて電流−光出力特性を測定したところ、閾
値電流６ｍＡでレーザ発振が確認された。
【００８１】さらに、本実施形態例では反射層として半
導体多層膜を用いたが、どちらか一方を誘電体多層膜に
しても良い。この場合、誘電体多層膜を用いた側の電極
は、従来からある誘電体多層膜を用いた面発光半導体レ
ーザと同様にして形成すればよい。また、電流狭窄層と
してＳｉのイオン注入を用いたが、半導体多層膜である
反射層の一部をノンドープにしてその領域にイオン注入
をしても同様な効果が得られることは言うまでもない。
導体多層膜を用いたが、どちらか一方を誘電体多層膜に
しても良い。この場合、誘電体多層膜を用いた側の電極
は、従来からある誘電体多層膜を用いた面発光半導体レ
ーザと同様にして形成すればよい。また、電流狭窄層と
してＳｉのイオン注入を用いたが、半導体多層膜である
反射層の一部をノンドープにしてその領域にイオン注入
をしても同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００８２】＜実施形態６＞図１７は、本発明に基づく
面発光半導体レーザの第６の実施態様を説明するための
ものである。この図に示すように、本実施形態の面発光
半導体レーザは、埋め込み構造を有する。
面発光半導体レーザの第６の実施態様を説明するための
ものである。この図に示すように、本実施形態の面発光
半導体レーザは、埋め込み構造を有する。
【００８３】すなわち、ｎ型ＧａＡｓ基板７２１と一面
（下面）にＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ電極７５３とＡＲコート
膜７５４とが設けられ、他方の面（上面）にはｎ型Ａｌ
Ａｓ／ＧａＡｓ反射層７２２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ反射層７３２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層７３３、ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層７３４、およびｐ型Ａｌ
Ａｓ／Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ／ＧａＡｓ反射層７４２
が、その順番で積層されている。また、最上層であるｐ
型ＡｌＡｓ／Ａｌ0.5 ＧａＡｓ／ＧａＡｓ反射層７４２
からｎ型ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層７２２の途中に
至るまでエッチング処理されてメサ構造が形成され、さ
らにｎ−ＩｎＰ／ｐ−ＩｎＰ／ｎ−ＩｎＰ／ｐ−ＩｎＰ
埋め込み層７５１が設けられている。なお、ｐ型ＡｌＡ
ｓ／Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ／ＧａＡｓ反射層７４２の上
面にはＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ電極７５２が設けられてい
る。
（下面）にＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ電極７５３とＡＲコート
膜７５４とが設けられ、他方の面（上面）にはｎ型Ａｌ
Ａｓ／ＧａＡｓ反射層７２２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ反射層７３２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層７３３、ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層７３４、およびｐ型Ａｌ
Ａｓ／Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ／ＧａＡｓ反射層７４２
が、その順番で積層されている。また、最上層であるｐ
型ＡｌＡｓ／Ａｌ0.5 ＧａＡｓ／ＧａＡｓ反射層７４２
からｎ型ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層７２２の途中に
至るまでエッチング処理されてメサ構造が形成され、さ
らにｎ−ＩｎＰ／ｐ−ＩｎＰ／ｎ−ＩｎＰ／ｐ−ＩｎＰ
埋め込み層７５１が設けられている。なお、ｐ型ＡｌＡ
ｓ／Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ／ＧａＡｓ反射層７４２の上
面にはＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ電極７５２が設けられてい
る。
【００８４】次に、このような構成からなる面発光半導
体レーザの製造方法の一例を説明する。
体レーザの製造方法の一例を説明する。
【００８５】図１８（Ａ）ないし（ｄ）は、上記構成か
らなる埋め込み層を有する面発光半導体レーザの製造方
法の各工程を説明するための断面図である。
らなる埋め込み層を有する面発光半導体レーザの製造方
法の各工程を説明するための断面図である。
【００８６】まず、図１８（Ａ）に示すように、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板７２１上に発光波長を屈折率ならびに４で叙
した値に等しい厚さ、すなわち１．５５μｍの光学長の
１／４の厚さで、ＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層とを交互に２
７対、エピタキシャル成長させてｎ型ＡｌＡｓ／ＧａＡ
ｓ反射層７２２を形成する。
ａＡｓ基板７２１上に発光波長を屈折率ならびに４で叙
した値に等しい厚さ、すなわち１．５５μｍの光学長の
１／４の厚さで、ＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層とを交互に２
７対、エピタキシャル成長させてｎ型ＡｌＡｓ／ＧａＡ
ｓ反射層７２２を形成する。
【００８７】また、図１８（Ｂ）に示すように、ｐ型Ｉ
ｎＰ基板７３１上に、下から１．５５μｍの光学長の１
／４の厚さで、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層とｐ−ＩｎＰ層と
を１０．５対、エピタキシャル成長してｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＰ反射層７３４を形成し、１．５５μｍの光
学長の１波長の厚さでＩｎＧａＡｓＰ（バルク）活性層
７３３をエピタキシャル成長し、１．５５μｍの光学長
の１／４の厚さでｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層とｎ−ＩｎＰ層
とを交互に１０対、エピタキシャル成長してｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層７３２を形成する。
ｎＰ基板７３１上に、下から１．５５μｍの光学長の１
／４の厚さで、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層とｐ−ＩｎＰ層と
を１０．５対、エピタキシャル成長してｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＰ反射層７３４を形成し、１．５５μｍの光
学長の１波長の厚さでＩｎＧａＡｓＰ（バルク）活性層
７３３をエピタキシャル成長し、１．５５μｍの光学長
の１／４の厚さでｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層とｎ−ＩｎＰ層
とを交互に１０対、エピタキシャル成長してｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層７３２を形成する。
【００８８】ＧａＡｓ基板７２１上のエピタキシャル層
７２２の表面をＨＦ水溶液、ＩｎＰ基板７３１の上のエ
ピタキシャル層７３２の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：
Ｈ2Ｏ（３：１：１）溶液およびＨＦ水溶液で、表面の
自然酸化膜を取り除く処理をした後、図１８（Ｃ）に示
すようにして両面を密着させ、水素雰囲気中で荷重をか
け、６００℃で１時間アニールする。
７２２の表面をＨＦ水溶液、ＩｎＰ基板７３１の上のエ
ピタキシャル層７３２の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：
Ｈ2Ｏ（３：１：１）溶液およびＨＦ水溶液で、表面の
自然酸化膜を取り除く処理をした後、図１８（Ｃ）に示
すようにして両面を密着させ、水素雰囲気中で荷重をか
け、６００℃で１時間アニールする。
【００８９】その後、ＩｎＰ基板７３１をＨＣｌ：Ｈ3
ＰＯ4 （３：１）溶液でｐ型ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反
射層７３４中のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層の表面が現れるま
でエッチングする。また、その後、前記ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ層をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ 2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）
溶液でｐ−ＩｎＰ層の表面が現れるまでエッチングす
る。
ＰＯ4 （３：１）溶液でｐ型ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反
射層７３４中のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層の表面が現れるま
でエッチングする。また、その後、前記ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ層をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ 2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１：１）
溶液でｐ−ＩｎＰ層の表面が現れるまでエッチングす
る。
【００９０】また、図１８（ｄ）に示すように、ｐ型Ｇ
ａＡｓ基板741 上にＣドープしたｐ−ＡｌＡｓ層とｐ−
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ層とｐ−ＧａＡｓ層とを、ｐ−Ａ
ｌＡｓ層およびｐ−ＧａＡｓ層を１．５５μｍの光学長
の１／４の厚さで、また、ｐ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ層
を極く薄い厚さで繰り返しエピタキシャル成長し、ｐ型
ＡｌＡｓ／Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ／ＧａＡｓ反射層７４
２を形成する。
ａＡｓ基板741 上にＣドープしたｐ−ＡｌＡｓ層とｐ−
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ層とｐ−ＧａＡｓ層とを、ｐ−Ａ
ｌＡｓ層およびｐ−ＧａＡｓ層を１．５５μｍの光学長
の１／４の厚さで、また、ｐ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ層
を極く薄い厚さで繰り返しエピタキシャル成長し、ｐ型
ＡｌＡｓ／Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ／ＧａＡｓ反射層７４
２を形成する。
【００９１】次に、前述と同様に表面処理を施した後、
ｐ型ＧａＡｓ基板７４１のエポタキシャル層７４２の最
上部であるｐ−ＧａＡｓ層と、エピタキシャル層７３４
の最上部であるｐ−ＩｎＰ層とを密着させ、水素雰囲気
中で荷重をかけ、６００℃で１時間アニールする。
ｐ型ＧａＡｓ基板７４１のエポタキシャル層７４２の最
上部であるｐ−ＧａＡｓ層と、エピタキシャル層７３４
の最上部であるｐ−ＩｎＰ層とを密着させ、水素雰囲気
中で荷重をかけ、６００℃で１時間アニールする。
【００９２】次に、ｐ型ＧａＡｓ基板７４１をアンモニ
ア水と過酸化水素水の溶液で取り除き、直径５μｍの円
形パターンをフォトリソグラフィで形成する。さらに、
Ｃｌ2 系ガスを用いたＲＩＢＥで引き出し電圧４００Ｖ
で活性層７３３の下のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射
層の途中までエッチングし、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰの選択
エッチング液であるＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4 （３：１）溶液
で表面を洗浄し、メサ構造を形成する。
ア水と過酸化水素水の溶液で取り除き、直径５μｍの円
形パターンをフォトリソグラフィで形成する。さらに、
Ｃｌ2 系ガスを用いたＲＩＢＥで引き出し電圧４００Ｖ
で活性層７３３の下のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射
層の途中までエッチングし、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰの選択
エッチング液であるＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4 （３：１）溶液
で表面を洗浄し、メサ構造を形成する。
【００９３】その後、ＭＯＣＶＤ成長法によりｎ−Ｉｎ
Ｐ，ｐ−ＩｎＰ，ｎ−ＩｎＰ，ｐ−ＩｎＰを順次埋め込
み成長し、ｎ−ＩｎＰ／ｐ−ＩｎＰ／ｎ−ＩｎＰ／ｐ−
ＩｎＰ埋め込み層７５１を形成する。最後に、上面にＡ
ｕＺｎＮｉ／Ａｕ電極７５２、下面にＡｕＧｅＮｉ／Ａ
ｕ電極７５３を蒸着した後、出射部である下面にＡＲコ
ート膜７５４を施した。
Ｐ，ｐ−ＩｎＰ，ｎ−ＩｎＰ，ｐ−ＩｎＰを順次埋め込
み成長し、ｎ−ＩｎＰ／ｐ−ＩｎＰ／ｎ−ＩｎＰ／ｐ−
ＩｎＰ埋め込み層７５１を形成する。最後に、上面にＡ
ｕＺｎＮｉ／Ａｕ電極７５２、下面にＡｕＧｅＮｉ／Ａ
ｕ電極７５３を蒸着した後、出射部である下面にＡＲコ
ート膜７５４を施した。
【００９４】以上のようにして得られた面発光半導体レ
ーザの電流−光出力特性において、閾値電流０．９ｍＡ
でレーザ発振が確認され、また１０ｍＡまで横モードが
単一な素子が得られた。
ーザの電流−光出力特性において、閾値電流０．９ｍＡ
でレーザ発振が確認され、また１０ｍＡまで横モードが
単一な素子が得られた。
【００９５】なお、以上の実施の形態では活性層にＩｎ
ＧａＡｓＰバルクを用いたが、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰのＭＱＷ活性層、歪み活性層を用いても同様の
効果があることは言うまでもない。また、第４の半導体
多層膜として、３種類のＡｌＧａＡｓ系材料からなる層
を繰り返し積層したｐ型ＡｌＡｓ／Ａｌ0.5 Ｇａ0.5Ａ
ｓ／ＧａＡｓ反射層を用いたが、３種類の層を交互に積
層したものを用いても良い。また、第１の半導体多層膜
として、２種類のＡｌＧａＡｓ系材料からなる層を交互
に積層したｎ型ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ反射層を用いたが、
３種類の層を繰り返し積層したものを用いても良い。さ
らにまた、反射層として半導体多層膜を用いたが、どち
らか一方に誘電体多層膜（ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 ，Ｓｉ／
Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ／ＳｉＯ2 等を使用しても良い。
ＧａＡｓＰバルクを用いたが、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰのＭＱＷ活性層、歪み活性層を用いても同様の
効果があることは言うまでもない。また、第４の半導体
多層膜として、３種類のＡｌＧａＡｓ系材料からなる層
を繰り返し積層したｐ型ＡｌＡｓ／Ａｌ0.5 Ｇａ0.5Ａ
ｓ／ＧａＡｓ反射層を用いたが、３種類の層を交互に積
層したものを用いても良い。また、第１の半導体多層膜
として、２種類のＡｌＧａＡｓ系材料からなる層を交互
に積層したｎ型ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ反射層を用いたが、
３種類の層を繰り返し積層したものを用いても良い。さ
らにまた、反射層として半導体多層膜を用いたが、どち
らか一方に誘電体多層膜（ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 ，Ｓｉ／
Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ／ＳｉＯ2 等を使用しても良い。
【００９６】＜実施形態７＞図１９は、本発明に基づく
面発光半導体レーザの第７の実施形態を示す模式的断面
図である。図中、参照符号８５１はｐ−ＧａＡｓ／Ａｌ
Ａｓ反射層、８５２はｐ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射
層、８５３はｎ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層、８５
４は活性層、８５５はｎ−ＩｎＰ埋め込み層、８５６は
ＦｅドープＩｎＰ埋め込み層、８５７はＳｉＯ2 ／Ｔｉ
Ｏ2 誘電体多層膜反射層、８５８はｐ型電極、８５９は
ＡＲコート膜、さらに８６０はｎ型電極である。
面発光半導体レーザの第７の実施形態を示す模式的断面
図である。図中、参照符号８５１はｐ−ＧａＡｓ／Ａｌ
Ａｓ反射層、８５２はｐ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射
層、８５３はｎ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層、８５
４は活性層、８５５はｎ−ＩｎＰ埋め込み層、８５６は
ＦｅドープＩｎＰ埋め込み層、８５７はＳｉＯ2 ／Ｔｉ
Ｏ2 誘電体多層膜反射層、８５８はｐ型電極、８５９は
ＡＲコート膜、さらに８６０はｎ型電極である。
【００９７】この面発光半導体レーザは以下のようにし
て製造される。すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板上に光学長
で１／４波長の厚さでＡｌＡｓとＧａＡｓとを交互に２
５対エピタキシャル成長させて、ｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＡ
ｓ反射層８５１を設ける。また、ＩｎＰ基板上に光学長
で１／４波長の厚さで、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰとｎ−Ｉｎ
Ｐとを１０．５対エピタキシャル成長させて、ｎ−Ｉｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層８５３を設ける。続いて、光
学長で１波長の厚さのＩｎＧａＡｓＰバルク活性層８５
４を設け、さらにｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−ＩｎＰとを
１０．５対エピタキシャル成長させて、ｐ−ＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ反射層８５２を設ける。
て製造される。すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板上に光学長
で１／４波長の厚さでＡｌＡｓとＧａＡｓとを交互に２
５対エピタキシャル成長させて、ｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＡ
ｓ反射層８５１を設ける。また、ＩｎＰ基板上に光学長
で１／４波長の厚さで、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰとｎ−Ｉｎ
Ｐとを１０．５対エピタキシャル成長させて、ｎ−Ｉｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層８５３を設ける。続いて、光
学長で１波長の厚さのＩｎＧａＡｓＰバルク活性層８５
４を設け、さらにｐ−ＩｎＧａＡｓＰとｐ−ＩｎＰとを
１０．５対エピタキシャル成長させて、ｐ−ＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ反射層８５２を設ける。
【００９８】次に、ＧａＡｓ基板上のエピタキシャル層
の表面をＨＦ水溶液で、またＩｎＰ基板上のエピタキシ
ャル層の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：
１）溶液とＨＦ水溶液で表面の自然酸化膜を取り除く処
理を施す。その後、ＧａＡｓ基板上のエピタキシャル層
の表面とＩｎＰ基板上のエピタキシャル層表面とを密着
させ、水素雰囲気中で荷重をかけて６００℃、１時間ア
ニーリングする。その後、ＩｎＰ基板をＨＣｌ：Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 （３：１）溶液で取り除く。さらに、フォトリソグ
ラフィの技術を用いて直径５μｍの円形パターンのＳｉ
Ｏ2 を形成し、活性層の下ＩｎＰ層までエタンと水素の
混合ガスを用いてＲＩＥエッチングを施し、ＩｎＰ層を
ＨＣｌでエッチングし、次にＩｎＧａＡｓＰ層を硫酸系
エッチャントでＩｎＰの表面ができるまでエッチングす
る。その後、鉄ドープＩｎＰ層８５６ｎ型ＩｎＰ層８５
５を順次成長する。ＳｉＯ2 マスクをＢＨＦで取り除い
た後、ｎ型電極８６０を形成し、１／４波長の厚さのＳ
ｉＯ2 ／ＴｉＯ2 誘電体多層膜を蒸着する。ＧａＡｓ基
板の裏面にｐ型電極８５８を形成し、光の出射の窓とし
てＡＲコート５９を施す。
の表面をＨＦ水溶液で、またＩｎＰ基板上のエピタキシ
ャル層の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：
１）溶液とＨＦ水溶液で表面の自然酸化膜を取り除く処
理を施す。その後、ＧａＡｓ基板上のエピタキシャル層
の表面とＩｎＰ基板上のエピタキシャル層表面とを密着
させ、水素雰囲気中で荷重をかけて６００℃、１時間ア
ニーリングする。その後、ＩｎＰ基板をＨＣｌ：Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 （３：１）溶液で取り除く。さらに、フォトリソグ
ラフィの技術を用いて直径５μｍの円形パターンのＳｉ
Ｏ2 を形成し、活性層の下ＩｎＰ層までエタンと水素の
混合ガスを用いてＲＩＥエッチングを施し、ＩｎＰ層を
ＨＣｌでエッチングし、次にＩｎＧａＡｓＰ層を硫酸系
エッチャントでＩｎＰの表面ができるまでエッチングす
る。その後、鉄ドープＩｎＰ層８５６ｎ型ＩｎＰ層８５
５を順次成長する。ＳｉＯ2 マスクをＢＨＦで取り除い
た後、ｎ型電極８６０を形成し、１／４波長の厚さのＳ
ｉＯ2 ／ＴｉＯ2 誘電体多層膜を蒸着する。ＧａＡｓ基
板の裏面にｐ型電極８５８を形成し、光の出射の窓とし
てＡＲコート５９を施す。
【００９９】以上のようにして得られた素子の電流−光
出力特性において、閾値電流０．９ｍＡでレーザ発振が
確認され、また１０ｍＡまで横モードが単一な素子が得
られた。
出力特性において、閾値電流０．９ｍＡでレーザ発振が
確認され、また１０ｍＡまで横モードが単一な素子が得
られた。
【０１００】さらに、本実施形態では活性層にＩｎＧａ
ＡｓＰバルクを用いたが、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
ＰのＭＱＷ活性層または歪み活性層を用いても同様の効
果が得られることは言うまでもない。
ＡｓＰバルクを用いたが、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
ＰのＭＱＷ活性層または歪み活性層を用いても同様の効
果が得られることは言うまでもない。
【０１０１】また、反射層として誘電体多層膜を用いた
が、半導体多層膜を使用してもよい。
が、半導体多層膜を使用してもよい。
【０１０２】＜実施形態８＞図２０は、本発明に基づく
面発光半導体レーザの第８の実施形態を示す模式的断面
図である。この図において、参照符号９７１はｐ−Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＡｓ反射層、９７２はｐ−ＩｎＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ反射層、９７３はｎ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反
射層、９７４はＩｎＡｌＡｓ層、９７５はｎ−ＧａＡｓ
／ＡｌＡｓ層、９７６はＩｎＡｌＡｓ酸化層、９７７は
ｎ型電極、９７８はｐ型電極、そして９７９はＡＲコー
ト膜である。
面発光半導体レーザの第８の実施形態を示す模式的断面
図である。この図において、参照符号９７１はｐ−Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＡｓ反射層、９７２はｐ−ＩｎＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ反射層、９７３はｎ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反
射層、９７４はＩｎＡｌＡｓ層、９７５はｎ−ＧａＡｓ
／ＡｌＡｓ層、９７６はＩｎＡｌＡｓ酸化層、９７７は
ｎ型電極、９７８はｐ型電極、そして９７９はＡＲコー
ト膜である。
【０１０３】この面発光半導体レーザは以下のようにし
て製造される。すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板上に１．５
５μｍの光学長で１／４波長の厚さでＡｌＡｓとＧａＡ
ｓとを交互に２５対エピタキシャル成長させて、ｐ−Ｇ
ａＡｓ／ＡｌＡｓ反射層971設ける。また、ＩｎＰ基板
上に１．５５μｍの光学長で１／４波長の厚さで、ｎ−
ＩｎＧａＡｓＰとｎ−ＩｎＰとを９対エピタキシャル成
長させて、ｎ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層９７３を
設ける。続いて、光学長で１波長の厚さで１．５５μｍ
のＩｎＧａＡｓＰバルク活性層を設け、またｐ−ＩｎＡ
ｌＡｓとｐ−ＩｎＧａＡｓＰとを１対エピタキシャル成
長させて、ＩｎＡｌＡｓ層９７４を設け、さらにｐ−Ｉ
ｎＰとｐ−ＩｎＧａＡｓＰとを９．５対エピタキシャル
成長させて、ｐ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層９７２
を設ける。
て製造される。すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板上に１．５
５μｍの光学長で１／４波長の厚さでＡｌＡｓとＧａＡ
ｓとを交互に２５対エピタキシャル成長させて、ｐ−Ｇ
ａＡｓ／ＡｌＡｓ反射層971設ける。また、ＩｎＰ基板
上に１．５５μｍの光学長で１／４波長の厚さで、ｎ−
ＩｎＧａＡｓＰとｎ−ＩｎＰとを９対エピタキシャル成
長させて、ｎ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層９７３を
設ける。続いて、光学長で１波長の厚さで１．５５μｍ
のＩｎＧａＡｓＰバルク活性層を設け、またｐ−ＩｎＡ
ｌＡｓとｐ−ＩｎＧａＡｓＰとを１対エピタキシャル成
長させて、ＩｎＡｌＡｓ層９７４を設け、さらにｐ−Ｉ
ｎＰとｐ−ＩｎＧａＡｓＰとを９．５対エピタキシャル
成長させて、ｐ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ反射層９７２
を設ける。
【０１０４】次に、ＧａＡｓ基板上のエピタキシャル層
の表面をＨＦで、またＩｎＰ基板上のエピタキシャル層
の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１）溶液
とＨＦで水溶液表面の自然酸化膜を取り除く処理を施
す。その後、ＧａＡｓ基板上のエピタキシャル層の表面
とＩｎＰ基板上のエピタキシャル層表面とを密着させ、
水素雰囲気中で荷重をかけて６００℃、１時間アニーリ
ングする。その後、ＩｎＰ基板をＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4
（３：１）溶液で取り除く。
の表面をＨＦで、またＩｎＰ基板上のエピタキシャル層
の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：１）溶液
とＨＦで水溶液表面の自然酸化膜を取り除く処理を施
す。その後、ＧａＡｓ基板上のエピタキシャル層の表面
とＩｎＰ基板上のエピタキシャル層表面とを密着させ、
水素雰囲気中で荷重をかけて６００℃、１時間アニーリ
ングする。その後、ＩｎＰ基板をＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4
（３：１）溶液で取り除く。
【０１０５】さらに、ストップエッチ層であるＩｎＧａ
ＡｓＰ層を硫酸系エッチャントで選択エッチングする。
ＧａＡｓ基板上に１．５５μｍの光学長で１／４波長の
厚さでＡｌＡｓ層を設ける。ＧａＡｓ基板上のエピタキ
シャル層の表面をＨＦで、またＩｎＰ基板上のエピタキ
シャル層の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：
１）溶液とＨＦで表面の自然酸化膜を取り除く処理を施
す。その後、ＧａＡｓ基板上のエピタキシャル層の表面
とＩｎＰ基板上のエピタキシャル層表面とを密着させ、
水素雰囲気中で荷重をかけて６００℃、１時間アニーリ
ングする。その後、ＧａＡｓ基板をＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4
（３：１）溶液で取り除く。
ＡｓＰ層を硫酸系エッチャントで選択エッチングする。
ＧａＡｓ基板上に１．５５μｍの光学長で１／４波長の
厚さでＡｌＡｓ層を設ける。ＧａＡｓ基板上のエピタキ
シャル層の表面をＨＦで、またＩｎＰ基板上のエピタキ
シャル層の表面をＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ（３：
１）溶液とＨＦで表面の自然酸化膜を取り除く処理を施
す。その後、ＧａＡｓ基板上のエピタキシャル層の表面
とＩｎＰ基板上のエピタキシャル層表面とを密着させ、
水素雰囲気中で荷重をかけて６００℃、１時間アニーリ
ングする。その後、ＧａＡｓ基板をＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4
（３：１）溶液で取り除く。
【０１０６】さらに、フォトリソグラフィの技術を用い
て直径５μｍの円形パターンのＳｉＯ2 を形成し、活性
層の下のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層の途中まで塩素
とアルゴンとの混合ガスを用いてＲＩＥエッチングを施
す。水蒸気中５２５℃でＩｎＡｌＡｓ層を熱酸化をして
電流狭窄層（ＩｎＡｌＡｓ酸化層）９７６を形成する。
ＳｉＯ2 マスクをＢＨＦで取り除いた後、ｎ型電極977
を形成する。ＧａＡｓ基板の裏面にｐ型電極９２５を形
成し、光の出射の窓としてＡＲコート９７９を施す。
て直径５μｍの円形パターンのＳｉＯ2 を形成し、活性
層の下のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層の途中まで塩素
とアルゴンとの混合ガスを用いてＲＩＥエッチングを施
す。水蒸気中５２５℃でＩｎＡｌＡｓ層を熱酸化をして
電流狭窄層（ＩｎＡｌＡｓ酸化層）９７６を形成する。
ＳｉＯ2 マスクをＢＨＦで取り除いた後、ｎ型電極977
を形成する。ＧａＡｓ基板の裏面にｐ型電極９２５を形
成し、光の出射の窓としてＡＲコート９７９を施す。
【０１０７】以上のようにして得られた素子の電流−光
出力特性において、閾値電流０．６ｍＡでレーザ発振が
確認された。
出力特性において、閾値電流０．６ｍＡでレーザ発振が
確認された。
【０１０８】なお、以上の実施形態において活性層とそ
の両側のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層の間に、適当な
厚さのＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰからなる薄いクラッ
ド層を挿入しても良い。
の両側のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射層の間に、適当な
厚さのＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰからなる薄いクラッ
ド層を挿入しても良い。
【０１０９】なお、以上の実施形態では、活性層として
ＩｎＧａＡｓＰバルクを用いたものがあるが、このバル
クの活性層に代えて、ＩｎＧａＡｓＰからなる歪または
無歪の多重量子井戸を用いても良いことはいうまでもな
い。
ＩｎＧａＡｓＰバルクを用いたものがあるが、このバル
クの活性層に代えて、ＩｎＧａＡｓＰからなる歪または
無歪の多重量子井戸を用いても良いことはいうまでもな
い。
【０１１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
活性層の上下に配置した第２および第３の半導体多層膜
による反射層と第１および第４の半導体多層膜による反
射層との間を接着界面とすることができ、これによっ
て、接着界面と活性層との距離を大きくしてもクラッド
層による光学損失が大きくなることがないので、閾値電
流を大きくすることなく活性層の良好な結晶性を確保す
ることが可能となる。また、前記活性層と第２および第
３の半導体多層膜とを同一基板上に成長できるため、第
１または第４の半導体多層膜を成長した基板との接着前
に、その発振波長を測定することが可能となる。さらに
また、活性層の下部のＩｎＧａＡｓＰ系材料の半導体多
層膜により、埋め込み構造を作製する際のエッチングの
深さのマージンを大きくすることができるとともに、選
択化学エッチング法を併用することが可能となる。した
がって、エッチングの深さを均一に制御することが容易
となり、歩留りを飛躍的に向上させることが可能となる
とともに、高注入キャリア密度状態での単一横モード動
作が可能となる。
活性層の上下に配置した第２および第３の半導体多層膜
による反射層と第１および第４の半導体多層膜による反
射層との間を接着界面とすることができ、これによっ
て、接着界面と活性層との距離を大きくしてもクラッド
層による光学損失が大きくなることがないので、閾値電
流を大きくすることなく活性層の良好な結晶性を確保す
ることが可能となる。また、前記活性層と第２および第
３の半導体多層膜とを同一基板上に成長できるため、第
１または第４の半導体多層膜を成長した基板との接着前
に、その発振波長を測定することが可能となる。さらに
また、活性層の下部のＩｎＧａＡｓＰ系材料の半導体多
層膜により、埋め込み構造を作製する際のエッチングの
深さのマージンを大きくすることができるとともに、選
択化学エッチング法を併用することが可能となる。した
がって、エッチングの深さを均一に制御することが容易
となり、歩留りを飛躍的に向上させることが可能となる
とともに、高注入キャリア密度状態での単一横モード動
作が可能となる。
【図１】従来の面発光半導体レーザの断面図である。
【図２】本発明にもとづく面発光半導体レーザの断面図
である（第１の実施形態例）。
である（第１の実施形態例）。
【図３】第１の実施形態例にもとづく面発光半導体レー
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である
【図４】第１の実施形態例にもとづく面発光半導体レー
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）および
（Ｂ）は半導体多層膜構造間の接合を示す断面図であ
る。
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）および
（Ｂ）は半導体多層膜構造間の接合を示す断面図であ
る。
【図５】本発明にもとづく面発光半導体レーザの断面図
である（第２の実施形態例）。
である（第２の実施形態例）。
【図６】第２の実施形態例にもとづく面発光半導体レー
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である。
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である。
【図７】第２の実施形態例にもとづく面発光半導体レー
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）および
（Ｂ）は半導体多層膜構造間の接合を示す断面図であ
る。
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）および
（Ｂ）は半導体多層膜構造間の接合を示す断面図であ
る。
【図８】本発明にもとづく面発光半導体レーザの断面図
である（第３の実施形態例）。
である（第３の実施形態例）。
【図９】第３の実施形態例にもとづく面発光半導体レー
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である
ザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である
【図１０】第３の実施形態例にもとづく面発光半導体レ
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）および
（Ｂ）は半導体多層膜構造間の接合を示す断面図であ
る。
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）および
（Ｂ）は半導体多層膜構造間の接合を示す断面図であ
る。
【図１１】本発明にもとづく面発光半導体レーザの断面
図である（第４の実施形態例）。
図である（第４の実施形態例）。
【図１２】第４の実施形態例にもとづく面発光半導体レ
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である。
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である。
【図１３】第４の実施形態例にもとづく面発光半導体レ
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）および
（Ｂ）は半導体多層膜構造間の接合を示す断面図であ
る。
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）および
（Ｂ）は半導体多層膜構造間の接合を示す断面図であ
る。
【図１４】本発明にもとづく面発光半導体レーザの断面
図である（第５の実施形態例）。
図である（第５の実施形態例）。
【図１５】第５の実施形態例にもとづく面発光半導体レ
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は各工程での半導体多層膜構造を
示す断面図である
【図１６】第５の実施形態例にもとづく面発光半導体レ
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は半導体多層膜構造間の接合を示
す断面図である。
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）は半導体多層膜構造間の接合を示
す断面図である。
【図１７】本発明にもとづく面発光半導体レーザの断面
図である（第６の実施形態例）。
図である（第６の実施形態例）。
【図１８】第６の実施形態例にもとづく面発光半導体レ
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、および（ｄ）は各工程での半導体多層
膜構造を示す断面図である
ーザの製造方法を説明するためのもので、（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、および（ｄ）は各工程での半導体多層
膜構造を示す断面図である
【図１９】本発明にもとづく面発光半導体レーザの断面
図である（第７の実施形態例）。
図である（第７の実施形態例）。
【図２０】本発明にもとづく面発光半導体レーザの断面
図である（第８の実施形態例）。
図である（第８の実施形態例）。
１１ 第１半導体層（ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射
層） １２ 第４半導体層（ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射
層） １３ 第２半導体層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
反射層） １４ 第３半導体層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
反射層） １５ 活性層 １６ ＧａＡｓ基板 １７ 電極 １８ 電極 １９ 反射防止膜
層） １２ 第４半導体層（ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ反射
層） １３ 第２半導体層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
反射層） １４ 第３半導体層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
反射層） １５ 活性層 １６ ＧａＡｓ基板 １７ 電極 １８ 電極 １９ 反射防止膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小濱 剛孝 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 舘野 功太 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 竹ノ内 弘和 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 黒川 隆志 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (18)
- 【請求項１】 発光波長を屈折率ならびに４で除した値
に等しい厚さをそれぞれ有するＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層
（０≦ｘ１≦１）およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層（０≦ｘ
２≦１）を交互に積層した第１半導体多層膜と、 発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さを
それぞれ有するＩｎx3Ｇａ1-x3Ａｓy3Ｐ1-y3層（０≦ｘ
３，ｙ３≦１）およびＩｎx4Ｇａ1-x4Ａｓy4Ｐ1-y4層
（０≦ｘ４，ｙ４≦１）を交互に積層した第２の半導体
多層膜と、 Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓy5Ｐ1-y5層（０≦ｘ５，ｙ５≦１）
を有する活性層と、 発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さを
それぞれ有するＩｎx6Ｇａ1-x6Ａｓy6Ｐ1-y6層（０≦ｘ
６，ｙ６≦１）およびＩｎx7Ｇａ1-x7Ａｓy7Ｐ1-y7層
（０≦ｘ７，ｙ７≦１）を交互に積層した第３の半導体
多層膜と、 発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さを
それぞれ有するＡｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層（０≦ｘ８≦１）
およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層（０≦ｘ９≦１）を交互に
積層した第４半導体多層膜とをＧａＡｓ基板上に順次積
層した構造を有することを特徴とする面発光半導体レー
ザ。 - 【請求項２】 前記活性層が多重量子井戸であることを
特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記第１の半導体多層膜は、 各Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層間
に、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層
よりも薄いＡｌx10 Ｇａ1-x10 Ａｓ層（０≦ｘ１０≦
１）を積層したことを特徴とする請求項１または２に記
載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項４】 前記第４の半導体多層膜は、 各Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層間
に、Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層
よりも薄いＡｌx11 Ｇａ1-x11 Ａｓ層（０≦ｘ１１≦
１）を積層したことを特徴とする請求項１または２に記
載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項５】 前記第３半導体多層膜は、イオン注入に
よって形成された、絶縁層としての少なくとも一つの高
抵抗部位を有することを特徴とする請求項１または２に
記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項６】 前記第２半導体多層膜および前記第３半
導体多層膜は、イオン注入によって形成された、導電層
としての少なくとも一つの導電部位を有することを特徴
とする請求項１に記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項７】 前記第４半導体多層膜から前記第２半導
体多層膜の所定の位置までエッチングすることによって
形成されたメサ構造と、該メサ構造に形成された埋め込
み構造とを有し、さらに、 前記埋め込み構造はＩｎＰまたはＩｎＰと格子整合する
他の半導体を成長させてなることを特徴とする請求項１
または２に記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項８】 Ｉｎx12 Ａｌx13 Ｇａ1-x13-x12 Ａｓ層
（０≦ｘ１２，ｘ１３≦１）が前記第４半導体多層膜Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰおよび前記第３半導体多
層膜ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰに設けられ、かつ
前記ＩｎＡｌＧａＡｓ層が酸化されたことを特徴とする
請求項１または２に記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項９】 前記活性層と前記第２半導体多層膜との
間、前記活性層と前記第３半導体多層膜との間、あるい
は前記活性層と前記第２半導体多層膜との間および前記
活性層と前記第３半導体多層膜との間に、Ｉｎx14 Ｇａ
1-x14 Ａｓ1-y14 Ｐy14 （０≦ｘ１４，ｙ１４≦１）か
らなるクラッド層が設けられたことを特徴とする請求項
１に記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項１０】 前記第４の半導体多層膜に代えて、誘
電体多層膜を用いたことを特徴とする請求項１〜９のい
ずれかに記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項１１】 第１のＧａＡｓ基板上に、発光波長を
屈折率ならびに４で除した値に等しい厚さをそれぞれ有
するＡｌx1Ｇａ1-x2Ａｓ層（０≦ｘ１≦１）およびＡｌ
x2Ｇａ1-x2Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）を交互に積層した第
１の半導体多層膜を成長する工程と、 ＩｎＰ基板上に上から、発光波長を屈折率ならびに４で
除した値に等しい厚さをそれぞれ有するＩｎx3Ｇａ1-x3
Ａｓy3Ｐ1-x3層（０≦ｘ３，ｙ３≦１）およびＩｎx4Ｇ
ａ1-x4Ａｓy4Ｐ1-x4層（０≦４，ｙ４≦１）を交互に積
層した第２の半導体多層膜と、少なくともＩｎx5Ｇａ
1-x5Ａｓy5Ｐ1-x5層（０≦５，ｙ５≦１）を有する活性
層と、発光波長を屈折率ならびに４で除した値に等しい
厚さをそれぞれ有するＩｎx6Ｇａ1-x6Ａｓy6Ｐ1-y6層
（０≦６，ｙ６≦１）およびＩｎx7Ｇａ1-x7Ａｓy7Ｐ
1-x7層（０≦７，ｙ７≦１）を交互に積層した第３の半
導体多層膜とを順次成長する工程と、 第２のＧａＡｓ基板上に、発光波長を屈折率ならびに４
で除した値に等しい厚さをそれぞれ有するＡｌx8Ｇａ
1-x8Ａｓ層（０≦ｘ８≦１）およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ
層（０≦ｘ９≦１）を交互に積層した第４の半導体多層
膜を成長する工程と、 前記第１の半導体多層膜と第２の半導体多層膜とを高温
で加圧しながら貼り合わせ、その後、前記ＩｎＰ基板を
除去する工程と、 前記第３の半導体多層膜と前記第４の半導体多層膜とを
高温で加圧しながら貼り合わせ、その後、第２のＧａＡ
ｓ基板を除去する工程とを有することを特徴とする面発
光半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１の半導体多層膜を成長する工
程は、さらに、 各Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層とＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層との間
に、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ層およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ層
よりも薄いＡｌx10 Ｇａ1-x10 Ａｓ層（０≦ｘ１０≦
１）を積層する段階を含むことを特徴とする請求項１１
に記載の面発光半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１３】 前記第４の半導体多層膜を成長する工
程は、さらに、 各Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層とＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層との間
に、Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ層およびＡｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ層
よりも薄いＡｌx11 Ｇａ1-x11 Ａｓ層（０≦ｘ１１≦
１）を積層する段階を含むことを特徴とする請求項１１
に記載の面発光半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１４】 前記ＩｎＰ基板を除去する工程に先立
って、前記第３半導体多層膜にイオン注入することによ
って、絶縁層としての少なくとも一つの高抵抗部位を形
成することを特徴とする請求項１１に記載の面発光半導
体レーザの製造方法。 - 【請求項１５】 前記第３の半導体多層膜と前記第４の
半導体多層膜とを高温で加圧しながら貼り合わせるのに
先立って、前記第２半導体多層膜および前記第３半導体
多層膜にイオン注入することによって、導電層としての
少なくとも一つの導電部位を形成することを特徴とする
請求項１１に記載の面発光半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１６】 前記第２のＧａＡｓ基板を除去する工
程に先立って、前記第４半導体多層膜から前記第２半導
体多層膜の所定の位置までエッチングすることによって
メサ構造を形成し、該メサ構造に対してＩｎＰまたはＩ
ｎＰと格子整合する他の半導体を成長させて埋め込み構
造を設けることを特徴とする請求項１１に記載の面発光
半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１７】 前記ＩｎＰ基板を除去する工程に先立
って、 第１のＩｎx12 Ａｌx13 Ｇａ1-x13-x12 Ａｓ層（０≦ｘ
１２，ｘ１３≦１）を前記第２半導体多層膜と前記活性
層との間に形成し、また第２のＩｎx12 Ａｌx13 Ｇａ
1-x13-x12 Ａｓ層（０≦ｘ１２，ｘ１３≦１）を前記第
３の半導体多層膜と前記活性層との間に形成し、さら
に、 メサ構造を形成した後に、前記第1 および第２Ｉｎx12
Ａｌx13 Ｇａ1-x13-x12 Ａｓ層（０≦ｘ１２，ｘ１３≦
１）に酸化部位を形成することを特徴とする請求項１１
に記載の面発光半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１８】 前記活性層と前記第１半導体多層膜と
の間、前記活性層と前記第２半導体多層膜との間、ある
いは前記活性層と前記第１半導体多層膜との間および前
記活性層と前記第２半導体多層膜との間に、Ｉｎx14 Ｇ
ａ1-x14 Ａｓ1-y14 Ｐy14 （０≦ｘ１４，ｙ１４≦１）
からなるクラッド層が設けられたことを特徴とする請求
項１１に記載の面発光半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34635496A JP3440977B2 (ja) | 1995-12-26 | 1996-12-25 | 面発光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 |
|---|---|---|---|
| JP33856595 | 1995-12-26 | ||
| JP7-338565 | 1995-12-26 | ||
| JP34635496A JP3440977B2 (ja) | 1995-12-26 | 1996-12-25 | 面発光半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237936A true JPH09237936A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3440977B2 JP3440977B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=26576131
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34635496A Expired - Fee Related JP3440977B2 (ja) | 1995-12-26 | 1996-12-25 | 面発光半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3440977B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002185080A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-06-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR100641925B1 (ko) * | 1999-02-05 | 2006-11-02 | 필립스 루미리즈 라이팅 캄파니 엘엘씨 | 알루미늄 갈륨 인듐 질화물 구조 디바이스 및 그 제조 방법 |
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