JPH0983067A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高出力、低閾値且つ安定な基本横モード発振を
可能とした半導体レーザ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】この発明の半導体レーザは、ｎ−ＧａＡｓ
基板１と、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１上に積層されたｎ−
ＤＢＲ層２と、上記ｎ−ＤＢＲ層２上に積層され、その
発振領域の周辺部が該発振領域に対して導電性が異なる
か導電率が小さく且つ屈折率が小さい化合物半導体で構
成されたダブルヘテロ活性層３と、上記ダブルヘテロ活
性層３上に積層されるｐ−ＤＢＲ層６とで構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光インター
コネクションや光センシングに用いられる垂直共振器型
面発光半導体レーザやストライプ型の半導体レーザに係
り、特に高出力、低閾値且つ安定な基本横モード発振可
能な半導体レーザ及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、化合物半導体を用いた光デバイス
の一例としては半導体レーザ素子が知られており、既に
実用に供されている。かかる半導体レーザ素子のうち、
例えば垂直共振器型面発光半導体レーザは、一般に半導
体基板上に第１導電型分布ブラッグ反射鏡(DBR;Distrib
uted Bragg Reflector) 層、ダブルヘテロ構造を有する
活性層、第２導電型ＤＢＲ層が積層された構成となって
いる。

【０００３】例えば、文献「Journal of Vacuum Scienc
e Technology B12(2)",p.1258,Mar/Apr 1994」では、面
発光レーザの出射ビームを導波するために第２導電型Ｄ
ＢＲ層をエッチングにより出射部のメサ形状を残して除
去し、ポスト形状を形成することを特徴とする技術が開
示されている。

【０００４】この従来技術に係る垂直共振器型面発光半
導体レーザの基本構成は図６に示される通りである。同
図に示されるように、ｎ−ＧａＡｓ基板４１の上には、
ｎ−ＧａＡｓ／ＡｌＡｓＤＢＲ層４２（第１の導電型Ｄ
ＢＲ層に相当）と活性層４３、ｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ
ＤＢＲ層４４（第２の導電型ＤＢＲ層に相当）が順に積
層されており、これらの上に更にＡｌＧａＡｓ光閉じ込
め層４５が一部を開口されて積層されている。上記Ａｌ
ＧａＡｓ光閉じ込め層４５上には、ＳｉＮ絶縁層４６が
上記ＡｌＧａＡｓ光閉じ込め層４５と同様の開口を有し
て積層され、その上にはｐ−電極４７が積層されてい
る。

【０００５】このような構造では、ｐ−ＧａＡｓ／Ａｌ
ＡｓＤＢＲ層４４、活性層４３、ｎ−ＧａＡｓ／ＡｌＡ
ｓＤＢＲ層４４をポスト形状にエッチングし、また活性
層４３の側壁に活性層４３よりも実効的に屈折率の低い
材料を積層している。これにより、低閾値で低出力時に
おいて安全な基本横モード発振可能な垂直共振型面発光
レーザを実現している。

【０００６】しかしながら、上述した垂直共振型面発光
半導体レーザは、多層膜反射鏡を構成する多数のヘテロ
障壁を含み、さらに上記第２導電型ＤＢＲ層がポスト、
即ち円筒形状になっている為、素子のシリーズ抵抗が通
常のストライプ型半導体レーザに比して約１０倍以上高
い。従って、連続動作で高出力化を狙う場合には、素子
抵抗の増大、波長シフトが大きな障害となっていた。

【０００７】かかる問題を改善する技術は、例えば文献
「Journal of Vacuum Science Technology B,Vol.12
(6),p.3075,Nov/Dec 1994」に開示されている（以下、
これを従来技術１と称する）。

【０００８】この従来技術１に係る垂直共振型面発光半
導体レーザの基本構成は図７に示される通りである。同
図に示されるように、ｎ−ＧａＡｓ基板５１の下部には
ｎ−電極５７が設けられており、ｎ−ＧａＡｓ基板５１
の上部にはｎ−ＧａＡｓ／ＡｌＡｓＤＢＲ層５２が積層
されている。そして、当該ｎ−ＧａＡｓ／ＡｌＡｓＤＢ
Ｒ層５２の上部には、活性層５３、水素イオン注入によ
り形成された電流狭窄領域５５が設けられている。さら
に、これらの上には、ｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＡｓＤＢＲ層
５４が積層され、当該ｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＡｓＤＢＲ層
５４の上には、ｐ−電極５６が設けられている。

【０００９】このような構造で従来技術１では、活性層
の出射領域以外を水素イオン注入により高抵抗化して、
電流狭窄をしており、ｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＡｓＤＢＲ層
５４をエッチングする必要がない。従って、ｐ−ＧａＡ
ｓ／ＡｌＡｓＤＢＲ層５４上部全面に電極を形成でき、
素子抵抗の低い垂直共振器型面発光半導体レーザを実現
することができる。

【００１０】一方、低閾値、高効率のストライプ型半導
体レーザの電流狭窄層には、活性層を構成する材料より
も実効的に低い屈折率の材料を用いることが一般的にな
されており、その一例は、例えば文献「Applied Physic
s Letter 58(16),22,p.1765,April 1991」に開示されて
いる（以下、これを従来技術２と称する）。

【００１１】この従来技術２に係るストライプ型半導体
レーザの基本構成は図８に示される通りである。同図に
示されるように、ｎ−ＧａＡｓ基板６１の上部には、ｎ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層６２、活性層６３、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層６４、ｐ−コンタクト層６５が順に
積層されており、これらの上に電流狭窄兼閉じ込め層６
６が形成されている。

【００１２】このような構造の従来技術２では、活性層
６３よりも実効的に屈折率の低い組成のＡｌＧａＡｓを
電流狭窄兼光閉じ込め層６６に用いることにより、低閾
値のストライプ型半導体レーザを実現している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術１では、活性層５３を水素イオン注入によって電
流狭窄しているが、活性層５３内の発振領域と電流狭窄
領域５５に実効的屈折率の差がないため、発振光の一部
が吸収され出力の損失が生じていた。

【００１４】さらに、上記従来技術２では、活性層６３
の側壁が活性層６３に対して実効的に低屈折率材料で埋
め込まれていても自然放出光を吸収してしまい、効率よ
く発振できないといった問題があった。

【００１５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、高出力、低閾値且つ安定
な基本横モード発振を可能とする半導体レーザ及びその
製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様による半導体レーザは、半導体
基板と、上記半導体基板上に積層された第１導電型分布
ブラッグ反射鏡層と、上記第１導電型分布ブラッグ反射
鏡層上に積層され、その発振領域の周辺部が該発振領域
に対して導電性が異なるか導電率が小さく且つ屈折率が
小さい化合物半導体で構成されたダブルヘテロ構造を有
する活性層と、上記活性層上に積層される第２導電型分
布ブラッグ反射鏡層とを具備することを特徴とする。

【００１７】そして、第２の態様による半導体レーザの
製造方法は、半導体基板上に第１導電型分布ブラッグ反
射鏡層とダブルヘテロ構造を有する活性層とを順次積層
する第１の工程と、上記活性層の少なくとも一部をメサ
の形状を残してエッチングにより選択的に除去する第２
の工程と、この除去部分に上記第１導電型分布ブラッグ
反射鏡層及び第２導電型分布ブラッグ反射鏡層を少なく
とも１組或いは高抵抗の半導体のいずれかを積層する第
３の工程と、上記活性層上に第２導電型分布ブラッグ反
射鏡層を積層する第４の工程とを有することを特徴とす
る。

【００１８】さらに、第３の態様による半導体レーザ
は、半導体基板と、上記半導体基板上に積層された第１
導電型クラッド層と、上記第１導電型クラッド層の上に
積層された活性層と、上記活性層の上に積層された第２
導電型クラッド層と、少なくともその一部を上記活性層
の自然放出光の光波長に対して高反射となる分布ブラッ
グ反射鏡構造で構成する電流狭窄層とを具備することを
特徴とする。

【００１９】このような第１乃至第３の態様による作用
は以下の通りである。即ち、第１の態様による半導体レ
ーザでは、活性層の発振領域の周辺部が該発振領域に対
して導電性が異なるか導電率が小さく且つ屈折率が小さ
い化合物半導体で構成されている。

【００２０】そして、第２の態様による半導体レーザの
製造方法では、活性層の少なくとも一部がメサの形状を
残してエッチングにより選択的に除去され、当該除去部
分に第１導電型分布ブラッグ反射鏡層及び第２導電型分
布ブラッグ反射鏡層を少なくとも１組或いは高抵抗の半
導体のいずれかが積層されている。

【００２１】さらに、第３の態様による半導体レーザで
は、電流狭窄層の少なくとも一部が活性層の自然放出光
の光波長に対して高反射となる分布ブラッグ反射鏡構造
で構成されている。

【００２２】

【実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の実施の
形態について説明する。図１（ａ）乃至（ｇ）は、本発
明の第１の実施の形態に係る垂直共振器型面発光半導体
レーザの主な製造工程を示す図であり、各製造工程段階
での断面図を示している。特に、図１（ｇ）は本実施の
形態の垂直共振器型面発光半導体レーザの構成を示して
いる。この垂直共振器型面発光半導体レーザは、活性層
の発振領域の周辺部が当該活性層と異なる化合物半導体
で構成されている。

【００２３】以下、図１（ａ）乃至（ｇ）を参照して、
第１の実施の形態に係る垂直共振器型面発光半導体レー
ザの製造工程を説明する。先ずｎ−ＧａＡｓ基板１上
に、例えば有機金属気相成長(MOCVD;Metal OrganicChem
ical Vapor Deposition) により、ｎ−ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓからなるｎ−ＤＢＲ層２、ＩｎＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ等からなるダブルヘテロ活性層３を順次積層す
る（図１（ａ）参照）。上記ＭＯＣＶＤとは、気相成長
の一種であり、有機金属の熱分解を利用した化学反応で
エピタキシャル成長が行われる。

【００２４】続いて、ＳｉＯ2 エッチング兼選択成長マ
スク４を低圧気相成長(LPCVD;Low Pressure Chemical V
apor Deposition)による成膜、フォトリソグラフィ、Ｈ
Ｆ系エッチング液によるウェットエッチングにより形成
し、Ｈ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ；Ｈ2 Ｏ系のエッチング液に
よるウェットエッチングで活性層３を除去する（図１
（ｂ）参照）。尚、上記ＬＰＣＶＤは、低圧下で薄膜を
作るもので、低圧の為、ガス分子どうしの衝突が減る結
果、広い範囲にわたってガスの濃度が均一になり、その
結果、成長する膜の厚さが均一になる。

【００２５】次いで、再びＭＯＣＶＤによりｐ−ＧａＩ
ｎＰ／ｎ−ＧａＩｎＰからなる電流狭窄兼光閉じ込め層
５を活性層３の上部と略同じ高さとなるまで形成する
（図１（ｃ）参照）。そして、ＳｉＯ2 エッチング兼選
択成長マスク４を、ＨＦ系エッチング液によるウェット
エッチングにより除去する（図１（ｄ）参照）。上記ウ
ェットエッチングでは、液体の薬品につけて所望とする
部分を溶かす。

【００２６】続いて、再びＭＯＣＶＤにより、ｐ−Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓからなるｐ−ＤＢＲ層６を上記電流
狭窄兼光閉じ込め層５の上に積層し（図１（ｅ）参
照）、ｐ電極７を蒸留及びリフトオフにより形成し、基
板の裏面側を研磨する（図１（ｆ）参照）。こうして基
板の裏面側にｎ電極８をリフトオフ及び蒸留により形成
し、垂直共振器型面発光半導体レーザが完成される（図
１（ｆ）参照）。

【００２７】このように製造された垂直共振器型面発光
半導体レーザの動作を説明すると、高密度の電子と正孔
が発生されると、誘導放出という光の増幅現象が活性層
３で効率よく生じ、この活性層３に垂直に反射面となる
ＤＢＲ層２，６が設けられているので、光は折り返し往
復する間に増幅され、光の往復経路に含まれる損失に打
ち勝つようになり、レーザ発振が生じる。即ち、電流を
流すと光増幅の利得が増えて損失に打ち勝つようにな
り、レーザ発振が生じることになる。

【００２８】以上説明したように、第１の実施の形態で
は、第２導電型ＤＢＲをエッチングにより除去すること
なく、且つ活性層の出射領域と埋め込まれた電流狭窄領
域をエッチングにより完全に分離できる。また、電流狭
窄領域を活性層の材料に比して実効的に屈折率の低い材
料で埋め込むことができる。

【００２９】また、第１の実施の形態では、電流狭窄兼
光閉じ込め層５をｐ−ＧａＩｎＰ／ｎ−ＧａＩｎＰで構
成したが、活性層からの自然放出光に対して高反射とな
る、例えばＧａＩｎＰ／ＧａＡｓＤＢＲ層で構成する
と、自然放出光を再びレーザ発振に寄与させるフォトン
リサイクリングにより閾値電流の低い垂直共振器型面発
光半導体レーザを提供することができる。

【００３０】次に図２（ａ）乃至（ｅ）、図３（ａ），
（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る垂直共振器
型面発光半導体レーザの主な製造工程を示す図であり、
各製造工程段階での断面図を示している。特に、図３
（ｂ）は本実施の形態の垂直共振器型面発光半導体レー
ザの構成を示している。

【００３１】以下、図２（ａ）乃至（ｅ）、図３
（ａ），（ｂ）を参照して、第２の実施の形態に係る垂
直共振器型面発光半導体レーザの製造工程を説明する。
前述した図１（ａ）乃至（ｅ）の製造工程により図２
（ａ）が製造される。尚、図２（ａ）において、符号１
１はｎ−ＧａＡｓ基板、１２はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
からなるｎ−ＤＢＲ層、１３はＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ等からなるダブルヘテロ活性層、１４はＳｉＯ2 エ
ッチング兼選択成長マスク、１５はｐ−ＧａＩｎＰ／ｎ
−ＧａＩｎＰからなる電流狭窄兼光閉じ込め層、１６は
ｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓからなるｐ−ＤＢＲ層であ
る。

【００３２】次に、ＳｉＯ2 エッチングマスク１６をＬ
ＰＣＶＤによる成膜、フォトリソグラフィ、ＣＦ4 系反
応性イオンエッチング(RIE;Reactive Ion Etching)によ
り形成する（図２（ｂ）参照）。上記ＣＦ4 系ＲＩＥ
は、放電下でＣＦ4 がラジカル以外に陽イオンも生成す
ることに鑑み、陰極に試料を置き上記陽イオンを電界で
加速して試料表面を衝撃させて試料を変質することで、
早くエッチングされる変質層を生成し異方性エッチング
をするものである。

【００３３】続いて、リアクティブ・イオンビーム・エ
ッチング(RIBE;Reactive Ion BeamEtching)によりｐ−
ＤＢＲ層１４の出射領域の周辺部１６ａを活性層に達し
ない深さまで溝状にエッチングして溝部１７を形成する
（図２（ｃ）参照）。そして、ポリイミド膜１８を塗布
し、溝部１７を埋め（図２（ｄ）参照）、ポリイミド膜
１８を酸素プラズマアッシャにより、ＳｉＯ2 エッチン
グマスク１６が露出するまでエッチバックする（図２
（ｅ）参照）。

【００３４】次いで、ＳｉＯ2 エッチングマスク１６
を、ＨＦ系エッチング液によるウェットエッチングによ
り除去し、ｐ電極１９を蒸留及びリフトオフにより形成
し、基板１１の裏面側を研磨する（図３（ａ）参照）。
こうして、基板１１の裏面側にｎ電極２０を蒸着及びリ
フトオフにより形成し、垂直共振器型面発光半導体レー
ザが完成される（図３（ｂ）参照）。

【００３５】このように製造された本実施の形態の動作
は前述した第１の実施の形態と基本的には同様である
為、説明を省略する。以上説明したように、第２の実施
の形態では、第２導電型ＤＢＲ層の出射光の導波領域の
周辺部を垂直溝状に除去することにより、素子抵抗をほ
とんど増大させることなく、高出力、低閾値で安定な基
本横モード発振可能な垂直共振器型面発光半導体レーザ
を提供する。

【００３６】次に図４（ａ）乃至（ｇ）は、本発明の第
３の実施の形態に係る垂直共振器型面発光半導体レーザ
の主な製造工程を示す図であり、各製造工程段階での断
面図を示している。特に、図４（ｇ）は本実施の形態の
垂直共振器型面発光半導体レーザの構成を示している。

【００３７】以下、図４（ａ）乃至（ｇ）を参照して、
第３の実施の形態に係る垂直共振器型面発光半導体レー
ザの製造工程を説明する。先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板２１
上に、例えばＭＯＣＶＤによりｎ−ＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓからなるｎ−ＤＢＲ層２２、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓ等からなるダブルヘテロ活性層２３を順次積層す
る（図４（ａ）参照）。

【００３８】次いで、ＳｉＯ2 エッチング兼選択成長マ
スク２４をＬＰＣＶＤによる成膜、フォトリソグラフ
ィ、ＣＦ4 系ＲＩＥにより形成し、ＲＩＢＥで活性層２
３を側壁が垂直になるよう除去する（図４（ｂ）参
照）。上記ＬＰＣＶＤは、低圧下で薄膜を作るもので、
低圧の為、ガス分子どうしの衝突が減る結果、広範囲に
亘ってガスの濃度が均一になり、その結果、成長する膜
の厚さが均一になる。

【００３９】続いて、再びＭＯＣＶＤによりｐ−ＧａＩ
ｎＰ／ｎ−ＧａＩｎＰからなる電流狭窄兼光閉じ込め層
２５を活性層上部と略同じ高さになるまで形成する（図
４（ｃ）参照）。次いで、ＳｉＯ2 エッチング兼選択成
長マスク２４をＨＦ系エッチング液によるウェットエッ
チングにより除去する（図４（ｄ）参照）。

【００４０】次いで、再びＭＯＣＶＤにより、ｐ−Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓからなるｐ−ＤＢＲ層２６を積層し
（図４（ｅ）参照）、ｐ電極２７を蒸留及びリフトオフ
により形成し、基板２１の裏面側を研磨し（図４（ｆ）
参照）、基板２１の裏面側にｎ電極２８を蒸着及びリフ
トオフにより形成し、こうして垂直共振器型面発光半導
体レーザが完成される（図４（ｇ）参照）。

【００４１】このように製造された本実施の形態の動作
は前述した第１の実施の形態と基本的には同様である
為、説明を省略する。以上説明したように、第３の実施
の形態では、活性層の出射領域以外を垂直に除去するこ
とにより、工程中１回のエッチング加工で素子抵抗をほ
とんど増大させることなく、高出力、低閾値で安定な基
本横モード発振可能な垂直共振器型面発光半導体レーザ
を提供する。

【００４２】次に図５（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の第
４の実施の形態に係るストライプ型半導体レーザの主な
製造工程を示す図であり、各製造工程段階での断面図を
示している。特に、図５（ｆ）は本実施の形態のストラ
イプ型半導体レーザの構成を示している。この半導体レ
ーザは、活性層の側壁が活性層からの自然放出光の光波
長に対して高反射となるＤＢＲ構造で埋め込まれている
ことを特徴とする。

【００４３】以下、図５（ａ）乃至（ｆ）を参照して、
第４の実施の形態に係るストライプ型半導体レーザの製
造工程を説明する。先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板３１の上
に、例えばＭＯＣＶＤにより、ｎ−ＧａＡｓバッファ層
３２、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３３、ＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ等からなるダブルヘテロ活性層３４、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層３５、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
３６を順次積層する（図５（ａ）参照）。

【００４４】続いて、ＳｉＯ2 エッチング兼選択成長マ
スク３７をＬＰＣＶＤによる成膜、フォトリソグラフ
ィ、ＨＦ系エッチング液によるウェットエッチングによ
り形成する（図５（ｂ）参照）。

【００４５】次いで、Ｈ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ系
のエッチング液によるウェットエッチングでメサ形状を
残して、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層３６、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層３５、ダブルヘテロ活性層３４を除去
し、再びＭＯＣＶＤによりｐ−ＧａＩｎＰ／ｎ−ＧａＡ
ｓからなり活性層の光波長に対して高反射となるＤＢＲ
層３８ａで構成された電流狭窄兼光閉じ込め層３８をコ
ンタクト層３６と略同じ高さとなるまで形成する（図５
（ｃ）参照）。

【００４６】続いて、ＳｉＯ2 エッチング兼選択成長マ
スク３７を、ＨＦ系エッチング液によるウェットエッチ
ングにより除去する（図５（ｄ）参照）。そして、ｐ電
極３９を蒸着により形成し、基板３１の裏面側を研磨し
（図５（ｅ）参照）、基板３１の裏面側にｎ電極４０を
蒸着により形成し、こうしてストライプ型半導体レーザ
が完成される（図５（ｆ）参照）。

【００４７】以上説明したように、第４の実施の形態で
は、活性層の側壁が活性層からの自然放出光の光波長に
対して高反射となるＤＢＲ構造の化合物半導体で埋め込
まれている為、放熱特性が良好で自然放出光を再びレー
ザ発振に寄与させるフォトンリサイクリングにより、閾
値電流の低い半導体レーザを提供する。

【００４８】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を
逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは
勿論である。例えば、上記実施の形態では、発明の理解
を容易にするために、配置関係、材料その他について特
定条件を例示して説明したが、これら条件のみに限定さ
れるものではないことは勿論である。

【００４９】尚、本発明の要旨をまとめると以下のよう
になる。 （１）半導体基板と、上記半導体基板上に積層された第
１導電型分布ブラッグ反射鏡層と、上記第１導電型分布
ブラッグ反射鏡層上に積層され、その発振領域の周辺部
が該発振領域に対して導電性が異なるが導電率が小さく
且つ屈折率が小さい化合物半導体で構成されたダブルヘ
テロ構造を有する活性層と、上記活性層上に積層される
第２導電型分布ブラッグ反射鏡層とを具備することを特
徴とする垂直共振器型面発光半導体レーザ。

【００５０】この態様は、第１乃至第３の実施の形態に
対応するものであり、上述の活性層とは第１導電型分布
ブラッグ反射鏡層と第２導電型分布ブラッグ反射鏡層に
挟まれた層全体を指している。

【００５１】この態様によれば、活性層のみを選択的に
電流狭窄及び光閉じ込め可能な構造を採ることができる
為、素子抵抗が低く、高出力、低閾値の垂直共振器型面
発光半導体レーザを提供することができる。 （２）半導体基板上に第１導電型分布ブラッグ反射鏡層
とダブルヘテロ構造を有する活性層とを順次積層する第
１の工程と、上記活性層の少なくとも一部をメサの形状
を残してエッチングにより選択的に除去する第２の工程
と、この除去部分に上記第１導電型分布ブラッグ反射鏡
層及び第２導電型分布ブラッグ反射鏡層を少なくとも１
組或いは高抵抗の半導体のいずれかを積層する第３の工
程と、上記活性層上に第２導電型分布ブラッグ反射鏡層
を積層する第４の工程とを有することを特徴とする垂直
共振器型面発光半導体レーザの製造方法。

【００５２】この態様は、第１及び第２の実施の形態に
対応するものであり、上述した「エッチング」はドライ
エッチング、ウェットエッチングのいずれであってもよ
い。更に「上記第１導電型分布ブラッグ鏡層、活性層を
順次積層した後」とあるのは、「上記第１導電型分布ブ
ラッグ鏡層、活性層、第２導電型分布ブラッグ鏡層の一
部を順次積層した後」といった意味も含む。また、「活
性層の少なくとも一部」とあるのは、「活性層及び第１
導電型分布ブラッグ鏡層」なども含む。

【００５３】この態様によれば、第２導電型分布ブラッ
グ鏡層をエッチングにより除去することがなく、且つ、
活性層の出射領域と埋め込まれた電流狭窄領域をエッチ
ングにより完全に分離できる。また、電流狭窄領域を活
性層の材料に比して実効的に屈折率の低い材料で埋め込
むことができる為、高出力、低閾値の垂直共振器型面発
光半導体レーザを提供することができる。 （３）半導体基板と、第１導電型分布ブラッグ反射鏡層
と、ダブルヘテロ構造を有する活性層と、第２導電型分
布ブラッグ反射鏡層とを具備し、上記活性層の発振領域
の周辺部が、該活性層に対して導電型が異なるか導電率
が小さく、且つ活性層からの自然放出光の光波長に対し
て高反射となる分布ブラッグ反射鏡構造の化合物半導体
で構成され、上記活性層の発振領域とその周辺部の下面
及び上面には、上記第１導電型分布ブラッグ反射鏡層と
第２導電型分布ブラッグ反射鏡層とが配置されることを
特徴とする垂直共振器型面発光半導体レーザ。

【００５４】この態様は上記第１の実施の形態に対応す
るものであり、活性層の自然放出光の光波長に対して高
反射とあるのは、ＤＢＲ構造の化合物半導体の分光反射
率のピークが活性層の自然放出光の光波長に近接してい
ることを意味している。また、ＤＢＲ構造の化合物半導
体とは、その中に少なくとも一対以上のＤＢＲ構造を含
んでいればよい。

【００５５】この態様によれば、活性層の側壁は、活性
層からの自然放出光の光波長に対して高反射となるＤＢ
Ｒ構造で埋め込まれているため、自然放出光を再びレー
ザ発振に寄与させるフォトンリサイクリングにより閾値
電流の低い垂直共振器型面発光半導体レーザを提供する
ことができる。 （４）第２導電型分布ブラッグ反射鏡層を出射光の導波
領域の周辺部を活性層まで達しない深さまで、垂直溝状
に除去していることを特徴とする上記（１）又は（３）
に記載の垂直共振器型面発光半導体レーザ。

【００５６】この態様は、上記第２の実施の形態に対応
するものであり、上述のなかで、垂直溝状とあるのは、
少なくとも第２導電型ＤＢＲ層の出射光の導波領域の側
壁の一部が垂直であればよい。

【００５７】この態様によれば、第２導電型ＤＢＲ層の
出射光の導光領域の周辺部を垂直溝状に除去することに
より、素子抵抗をほとんど増大させることなく、高出
力、低閾値で安定な基本横モード発振可能な垂直共振器
型面発光半導体レーザを提供することができる。 （５）上記活性層の側壁の少なくとも一部が垂直なメサ
形状であることを特徴とする上記（１），（３），
（４）に記載の垂直共振器型面発光半導体レーザ。

【００５８】この態様は第３の実施の形態に対応するも
のであり、上述のなかで、「活性層の少なくとも一部」
とあるのは「活性層及び第１導電型ＤＢＲ層」なども含
む。この態様によれば、出射領域以外を垂直に除去する
ことにより、工程中１回のエッチング加工で素子抵抗を
ほとんど増大させることなく、高出力、低閾値で安定な
基本横モード発振可能な垂直共振器型面発光半導体レー
ザを提供することができる。 （６）半導体基板と、上記半導体基板上に積層された第
１導電型クラッド層と、上記第１導電型クラッド層の上
に積層された活性層と、上記活性層の上に積層された第
２導電型クラッド層と、少なくともその一部を上記活性
層の自然放出光の光波長に対して高反射となる分布ブラ
ッグ反射鏡構造で構成する電流狭窄層とを具備すること
を特徴とする半導体レーザ。

【００５９】この態様は、上記第４の実施の形態に対応
するものであり、上述の中で、活性層の自然放出光の光
波長に対して高反射とあるのは、ＤＢＲ構造の化合物半
導体の分光反射率のピークが、活性層の自然放出光の光
波長に近接していることを意味する。また、ＤＢＲ構造
の化合物半導体とは、その中に少なくとも一対以上のＤ
ＢＲ構造を含んでいればよい。また、半導体レーザには
端面出射型半導体レーザと垂直共振器型面発光半導体レ
ーザが含まれる。

【００６０】この態様によれば、活性層の側壁が、活性
層からの自然放出光の光波長に対して高反射となるＤＢ
Ｒ構造の化合物半導体で埋め込まれているため、放熱特
性が良好で自然放出光を再びレーザ発振に寄与させるフ
ォトンリサイクリングにより閾値電流の低い半導体レー
ザを提供することができる。 （７）半導体基板と、第１導電型クラッド層と、活性層
と、第２導電型クラッド層とを具備する半導体レーザの
製造方法であって、上記活性層の少なくとも一部をメサ
の形状を残してエッチングにより選択的に除去する工程
と、この除去した活性層の側壁に活性層の自然放出光の
光波長に対して高反射となる分布ブラッグ反射鏡層を積
層する工程とを有することを特徴とする半導体レーザの
製造方法。

【００６１】この態様は上記第４の実施の形態に対応す
るものであり、上述の中で「エッチング」とあるのは、
ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれであっ
ても良い。

【００６２】この態様によれば、活性層の側壁が活性層
からの自然放出光の光波長に対して高反射となるＤＢＲ
構造で埋め込まれているため、自然放出光を自然放出光
を再びレーザ発振に寄与させるフォトンリサイクリング
により閾値電流の低い半導体レーザを提供することがで
きる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高出力、低閾値且つ安全な基本横モード発振可能な半導
体レーザ及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る垂直共振器型
面発光半導体レーザの製造工程を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る垂直共振器型
面発光半導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の実施の形態に係る垂直共振器型
面発光半導体レーザの製造工程を示す断面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る垂直共振器型
面発光半導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４の実施の形態に係るストライプ型
半導体レーザの製造工程を示す断面図である。

【図６】従来技術に係る垂直共振器型面発光半導体レー
ザの製造工程を示す断面図である。

【図７】従来技術に係る垂直共振器型面発光半導体レー
ザの製造工程を示す断面図である。

【図８】従来技術に係るストライプ型半導体レーザの製
造工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１…ｎ−ＧａＡｓ基板、２，１２，
２２…ｎ−ＤＢＲ層、３，１３，２３，３４…ダブルヘ
テロ活性層、４，１４，２４，３７…ＳｉＯ2エッチン
グ兼選択成長マスク、５，１５，２５，３８…電流狭窄
兼光閉じ込め層、６，１６，２６…ｐ−ＤＢＲ層、７，
１９，２７，３９…ｐ電極、８，２０，２８，４０…ｎ
電極、１７…溝部、１８…ポリイミド膜、３２…ｎ−Ｇ
ａＡｓバッファ層、３３…ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層、３５…ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、３６…ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板と、 上記半導体基板上に積層された第１導電型分布ブラッグ
   反射鏡層と、 上記第１導電型分布ブラッグ反射鏡層上に積層され、そ
   の発振領域の周辺部が該発振領域に対して導電性が異な
   るか導電率が小さく且つ屈折率が小さい化合物半導体で
   構成されたダブルヘテロ構造を有する活性層と、 上記活性層上に積層される第２導電型分布ブラッグ反射
   鏡層と、を具備することを特徴とする半導体レーザ。
2. 【請求項２】 半導体基板上に第１導電型分布ブラッグ
   反射鏡層とダブルヘテロ構造を有する活性層とを順次積
   層する第１の工程と、 上記活性層の少なくとも一部をメサの形状を残してエッ
   チングにより選択的に除去する第２の工程と、 この除去部分に上記第１導電型分布ブラッグ反射鏡層及
   び第２導電型分布ブラッグ反射鏡層を少なくとも１組或
   いは高抵抗の半導体のいずれかを積層する第３の工程
   と、 上記活性層上に第２導電型分布ブラッグ反射鏡層を積層
   する第４の工程と、を有することを特徴とする半導体レ
   ーザの製造方法。
3. 【請求項３】 半導体基板と、 上記半導体基板上に積層された第１導電型クラッド層
   と、 上記第１導電型クラッド層の上に積層された活性層と、 上記活性層の上に積層された第２導電型クラッド層と、 少なくともその一部を上記活性層の自然放出光の光波長
   に対して高反射となる分布ブラッグ反射鏡構造で構成す
   る電流狭窄層と、を具備することを特徴とする半導体レ
   ーザ。