JPH10154850A

JPH10154850A - 垂直共振器型半導体発光素子、発光装置、光ディスク装置、記録装置、及びエッチング方法

Info

Publication number: JPH10154850A
Application number: JP4429697A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Yokogawa; 俊哉横川; Shigeo Yoshii; 重雄吉井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-06-09

Abstract

(57)【要約】【課題】低しきい値電流密度で発振する垂直共振器型
半導体発光素子を提供する。【解決手段】Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１１の上
に、Ｃｌドープｎ型ＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層１
２、ＺｎＣｄＳｅ井戸層及びＺｎＳＳｅバリア層からな
る多重量子井戸層１３、Ｎドープｐ型ＺｎＭｇＳＳｅエ
ピタキシャル層１４、Ｃｌドープｎ型ＺｎＳＳｅエピタ
キシャル層１５、Ｎドープｐ型ＺｎＳＳｅエピタキシャ
ル層１６、多結晶ＳｉＯ₂層及び多結晶ＴｉＯ₂層からな
るミラー１７ｎ及び１７ｐ、及びｐ型ＡｕＰｄ電極１８
を形成する。また、基板１１の裏面には、レーザ光を出
射するための窓１１ａを設けるとともに、ｎ型ＡｕＧｅ
ＮｉＰｄ電極１９を形成する。Ｃｌドープｎ型ＺｎＳＳ
ｅエピタキシャル層１５を電流ブロック層及び光閉じ込
め層として機能させることにより、低しきい値電流密度
及び長寿命が達成される。また、効果的な光閉じ込めが
実現されて、単一横モードレーザ発振が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面発光レーザなど
の垂直共振器型半導体発光素子、ならびにそれを利用し
た発光装置、光ディスク装置、及び記録装置に関する。
また、本発明は、例えば垂直共振器型半導体発光素子を
形成するために使用し得る、エッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＺｎＳｅ系II−VI族化合物半導体材料
は、直接遷移型で広いバンドギャップを持つことから、
青色半導体レーザの構成材料として有望である。従っ
て、これらの材料を用いた青色半導体レーザの開発が、
活発に行われている。

【０００３】一方、ＧａＡｓ系III−Ｖ族化合物半導体
材料を使用した垂直共振器型半導体レーザの開発も、行
われている。さらに最近では、ＺｎＳｅ系II−VI族化合
物半導体材料を用いて垂直共振器型青色半導体レーザを
構成した例も、報告されている。

【０００４】図１３は、ＺｎＳｅ系II−VI族化合物半導
体を用いて構成された従来の垂直共振器型青色面発光化
合物半導体レーザの構造の一例を示す断面図である。

【０００５】図１３に示される従来の垂直共振器型青色
面発光化合物半導体レーザ５００の構成では、Ｓｉドー
プｎ型ＧａＡｓ基板１７１の上に、Ｃｌドープｎ型Ｚｎ
Ｓｅエピタキシャルクラッド層１７２、ＺｎＣｄＳｅ井
戸層とＺｎＳｅバリア層とからなる多重量子井戸活性層
１７３、及びＮドープｐ型ＺｎＳｅエピタキシャルクラ
ッド層１７４が形成されている。このｐ型クラッド層１
７４の上には、開口部を有して電流ブロック層（電流狭
窄層）として機能する多結晶ＺｎＯ埋込み層１７５が形
成されており、その開口部の中に、多結晶ＳｉＯ₂層と
多結晶ＴｉＯ₂層の積層構造を有するｐ側ミラー１７７
ｐが設けられている。また、活性層１７３の下側に位置
する基板１７１に設けられた窓１７１ａの中には、同様
に多結晶ＳｉＯ₂層と多結晶ＴｉＯ₂層との積層構造を有
するｎ側ミラー１７７ｎが設けられている。さらに、ｐ
型ＡｕＰｄ電極１７６が、ｐ側ミラー１７７ｐやＺｎＯ
埋込み層１７５を覆うように形成され、一方、ｎ型Ａｕ
Ｇｅ電極１７８が、基板１７１の下面の窓１７１ａ以外
の箇所に形成されている。

【０００６】このような図１３の従来の垂直共振器型青
色面発光化合物半導体レーザ５００の構成において、活
性層１７３から発せられた光は、１対のｐ側ミラー１７
７ｐ及びｎ側ミラー１７７ｎで増幅された上で、基板１
７１の窓１７１ａから（図１３では下方向に）出射され
る。

【０００７】このような構造において、７７Ｋという低
温における電流注入型のレーザ発振が報告されている
（例えば、Applied Physics Letters, Vol.66, No.22,
pp.2929-2931（May-1995）を参照のこと）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１３に示す
従来の垂直共振器型青色面発光化合物半導体レーザ５０
０の構造では、ｐ型電極１７６から活性層１７３へ注入
される電流の経路は、ｐ側ミラー１７７ｐと電流ブロッ
ク層１７５との間の狭い隙間のみに限られる。このた
め、この注入電流に対する電気抵抗が大きくなる。しか
も、注入された電流は、基板１７１に形成されたｎ型電
極１７８に向けて、図１３で矢印によって示すように広
がって流れる。そのため、活性層１７３における発光
は、ｐ側ミラー１７７ｐとｎ側ミラー１７７ｎとで挟ま
れた領域だけではなく、実際には、それよりも外側の領
域でも生じる。従って、生じた光のうちで外側の部分は
共振せず、レーザ発振の利得として寄与しない。その結
果、発光効率の低下やしきい値電流密度の増大が招かれ
る。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、（１）低いしきい値
電流密度でレーザ発振する垂直共振器型半導体発光素子
を提供すること、（２）上記のような垂直共振器型半導
体発光素子を利用した発光装置、光ディスク装置、或い
は記録装置を提供すること、及び（３）上記のような垂
直共振器型半導体発光素子の製造プロセスで使用できる
エッチング方法を提供すること、である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の垂直共振器型半
導体発光素子は、II−VI族化合物半導体で形成された発
光層と、該発光層の内部に相当する位置に開口部を有す
る第１のII−VI族化合物半導体層と、該発光層を挟むよ
うに設けられた上部ミラー及び下部ミラーと、を備えて
おり、該開口部を通して該発光層に電流を注入する構成
になっており、そのことによって上記目的が達成され
る。

【００１１】ある実施形態では、前記第１のII−VI族化
合物半導体層を挟むように設けられた下部及び上部第２
II−VI族化合物半導体層をさらに備えており、前記第１
のII-VI族化合物半導体層が第１の導電型を有し、該下
部及び上部第２II−VI族化合物半導体層のそれぞれが第
２の導電型を有しており、該第１のII−VI族化合物半導
体層によって前記電流が狭窄されて前記発光層に注入さ
れる。

【００１２】好ましくは、前記第１のII−VI族化合物半
導体層の前記開口部の幅が、前記上部ミラーの直径より
も小さい。

【００１３】また、好ましくは、前記第１のII−VI族化
合物半導体層の前記開口部における端部が、テーパ状の
形状を有している。

【００１４】前記第１のII−VI族化合物半導体層が高抵
抗層であり得る。

【００１５】前記第１のII−VI族化合物半導体層が、Ｚ
ｎＳｅ層、ＺｎＳ層、ＺｎＳＳｅ層、ＺｎＳｅＴｅ層、
ＺｎＳＴｅ層、ＺｎＭｇＳＳｅ層、或いはＣｄＺｎＳＳ
ｅ層であり得る。

【００１６】ある実施形態では、前記第１のII−VI族化
合物半導体層の屈折率が、前記下部及び上部第２II−VI
族化合物半導体層の屈折率よりも低い。

【００１７】ある実施形態では、前記発光層の上部に相
当する位置に設けられた開口部を有するコンタクト層を
さらに備えている。前記コンタクト層は、ＺｎＴｅ層、
ＺｎＴｅ層を含む超格子層、或いはアモルファス半導体
層から構成され得る。

【００１８】ある実施形態では、前記第１のII−VI族化
合物半導体層は前記上部ミラーの直上或いは直下に位置
する。

【００１９】前記上部ミラー及び前記下部ミラーのそれ
ぞれがII−VI族化合物半導体材料で構成され得る。

【００２０】前記発光層の上部に相当する位置に開口部
を有する電極金属層をさらに備え得る。

【００２１】ある実施形態では、前記下部第２II−VI族
化合物半導体層がＺｎＭｇＳＳｅ層である。

【００２２】前記発光層がＺｎＳＳｅバリア層と複数の
ＺｎＣｄＳｅ井戸層とで構成される多重量子井戸層であ
り得る。このとき、前記下部第２II−VI族化合物半導体
層と前記発光層との間に配置され、該発光層の該バリア
層のバンドギャップ以上であって且つ該下部第２II−VI
族化合物半導体層のバンドギャップより小さいバンドギ
ャップを有する、II−VI族化合物半導体光閉じ込め層を
さらに備え得る。

【００２３】ある実施形態では、ＧａＡｓ基板の上にバ
ッファ層を介して形成されていて、該バッファ層がＺｎ
Ｓｅ層或いはＺｎＳＳｅ層である。

【００２４】ある実施形態では、ＧａＡｓ基板の上に形
成された電極をさらに備え、該電極が、ＡｕとＧｅとＮ
ｉとＰｄとを含む材料から構成されている。

【００２５】本発明の他の局面によれば、垂直共振器型
半導体が、発光層と、該発光層を挟むように設けられた
上部ミラー及び下部ミラーと、を備え、該上部ミラー及
び該下部ミラーのそれぞれがII−VI族化合物半導体材料
で構成されていて、そのことによって上記目的が達成さ
れる。

【００２６】本発明の他の局面によれば、垂直共振器型
半導体発光素子と光検出器とを備える発光装置が提供さ
れる。ここで、該垂直共振器型半導体発光素子と該光検
出器とが同一基板の上に形成されていて、該垂直共振器
型半導体発光素子が上記特徴を有しているものであり、
そのことによって上記目的が達成される。

【００２７】本発明の他の局面によれば、同一基板上に
アレイ状に集積的に形成された複数の垂直共振器型半導
体発光素子を備える発光装置が提供される。ここで、該
複数の垂直共振器型半導体発光素子のそれぞれが上記特
徴を有しているものであり、そのことによって上記目的
が達成される。

【００２８】本発明の他の局面によれば、垂直共振器型
半導体発光素子と、該垂直共振器型半導体発光素子から
出射したレーザ光を記録媒体に集光する集光光学系と、
該記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、を備え
る光ディスク装置が提供される。ここで、該複数の垂直
共振器型半導体発光素子は上記特徴を有しているもので
あり、そのことによって上記目的が達成される。好まし
くは、前記垂直共振器型半導体発光素子から出射した前
記レーザ光により、前記記録媒体に記録されている情報
を読み取る。

【００２９】本発明の他の局面によれば、記録用光源と
して垂直共振器型半導体発光素子を備える記録装置が提
供される。ここで、該垂直共振器型半導体発光素子は上
記特徴を有しているものであり、そのことによって上記
目的が達成される。

【００３０】本発明の他の局面によって提供されるエッ
チング方法は、II−VI族化合物半導体層を所定の混合ガ
スによってドライエッチングするステップを包含する。
該所定の混合ガスは、第１のガス成分と第２のガス成分
とを含み、該第１のガスは塩素ガスであり、該第２のガ
スは、水素ガス、窒素ガス、及び不活性ガスからなるグ
ループから選択されたガスであり、そのことによって上
記目的が達成される。

【００３１】本発明の他の局面によれば、ＧａＡｓ結晶
の上にII−VI族化合物半導体層が形成されている半導体
積層構造をエッチングする方法が提供される。該方法
は、該ＧａＡｓ結晶をＮＨ₄ＯＨとＨ₂Ｏ₂とＨ₂Ｏとの混
合溶液でウェットエッチングするステップを包含してお
り、そのことによって上記目的が達成される。好ましく
は、前記ＧａＡｓ結晶の上にＡｌＡｓ或いはＡｌＧａＡ
ｓからなるエッチングストップ層を形成するステップを
さらに包含する。

【００３２】以下に、本発明の作用を説明する。

【００３３】本発明の垂直共振器型半導体発光素子で
は、活性層を含む発光領域がII−VI族化合物半導体材料
で形成されており、活性層の上方には、開口部を有する
II−VI族化合物半導体層が埋め込まれている。そして、
その埋め込まれた層が、電流ブロック層（電流狭窄層）
として機能する。これにより、電流を、活性層（発光領
域）のうちで１対のミラーに挟まれた領域のみに有効に
注入されるように、狭窄できる。この結果、しきい値電
流密度が低く良好な特性を有する電流駆動型の垂直共振
器型半導体発光素子（例えば青色面発光半導体レーザ）
を実現することができる。

【００３４】また、活性層の上方に開口部を有したコン
タクト層（例えばＺｎＴｅ系コンタクト層）を設けるこ
とにより、コンタクト抵抗を小さくするとともに、生成
された光がコンタクト層で吸収されて外部に出射されな
いことによる光損失を抑制することができる。

【００３５】活性層（発光領域）を挟み込むように設け
られるミラーは、従来は、主にＳｉＯ₂などの絶縁性材
料（酸化物）の積層構造によって構成されている。この
とき、ミラー直下の活性層で発生した熱は、このような
絶縁層（酸化物層）の積層構造を通じて放散されなけれ
ばならないが、絶縁性材料の熱伝導率が比較的に小さい
ために、放熱が効果的に行えない。これに対して、本発
明では、ミラーをII−VI族化合物半導体材料の積層構造
により構成する。II−VI族化合物半導体材料は、従来の
構成材料である絶縁層よりも高い熱伝導率を有している
ので、ミラー直下の活性層で発生した熱が効率的に放散
される。この結果、面発光半導体レーザなどの発光素子
のより高温での動作が可能となる。

【００３６】さらに、ミラーが絶縁性材料の積層構造で
構成されていると、それを通じて電流を注入することは
できない。しかし、例えばＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャ
ル層及びＺｎＳＳｅエピタキシャル層などのII−VI族化
合物半導体材料の積層構造から構成されるミラーは、不
純物添加によって導電性を得ることができる。その結
果、ミラーを通じた電流注入が可能となり、効率的な電
流狭窄が実現されて、しきい値電流密度の低減が実現で
きる。

【００３７】一方、II−VI族化合物半導体エピタキシャ
ル層のエッチングにあたって、塩素ガスを第１のガス成
分、水素ガス、窒素ガス、或いは不活性ガスのいずれか
１つを第２のガス成分としてそれぞれ含む混合ガスを用
いてドライエッチングすれば、ダメージが少なく、高い
エッチングレートを有していて、且つ垂直性にすぐれた
エッチングが実現される。この結果、電流を有効に狭窄
する構造を形成することが可能になる。

【００３８】また、垂直共振器型半導体発光素子が形成
されるＧａＡｓ基板をエッチングして、生じた光を出射
させる窓を形成する際に、ＮＨ₄ＯＨとＨ₂Ｏ₂とＨ₂Ｏと
の混合溶液でＧａＡｓ基板をウェットエッチングすれ
ば、窓を容易に形成することができる。また、窓の形成
後に、例えばｎ型ＧａＡｓ基板に、ＰｄＮｉＧｅＡｕ電
極を低温で形成することが可能となる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態について、図面を用いて説明する。

【００４０】（第１の実施形態）図１（ａ）は、本発明
の垂直共振器型半導体発光素子の第１の実施形態とし
て、ＺｎＳｅ系II−VI族化合物半導体材料を用いて構成
される垂直共振器型青色面発光半導体レーザ１００の構
造を示す断面図であり、図１（ｂ）は、その上面図であ
る（但し、図１（ｂ）では、後述するｐ型電極は図示し
ていない）。また、図１（ｃ）は、青色面発光半導体レ
ーザ１００の活性層及びその近傍におけるエネルギーバ
ンドを模式的に示す図である。

【００４１】青色面発光半導体レーザ１００では、Ｓｉ
ドープｎ型ＧａＡｓ基板１１の上に、ＡｌＡｓ或いはＡ
ｌＧａＡｓからなる厚さ約０．１μｍのエッチングスト
ップ層２０を介して、Ｃｌドープｎ型ＺｎＭｇＳＳｅエ
ピタキシャルクラッド層１２、多重量子井戸活性層
（「発光層」とも称する）１３、Ｎドープｐ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅエピタキシャル第１クラッド層１４、Ｃｌドープ
ｎ型ＺｎＳＳｅエピタキシャル電流ブロック層１５、Ｎ
ドープｐ型ＺｎＳＳｅエピタキシャル第２クラッド層１
６が形成されている。電流ブロック層１５は開口部を有
しており、第２クラッド層１６は、その開口部を覆うよ
うに電流ブロック層１５の上に形成されている。

【００４２】第２クラッド層１６の上には、電流ブロッ
ク層１５の開口部に相当する位置に、多結晶ＳｉＯ₂層
及び多結晶ＴｉＯ₂層の積層構造を有するｐ側ミラー１
７ｐが形成されている。また、電流ブロック層１５の上
には、電流ブロック層１５と対応する開口部を有するＺ
ｎＴｅコンタクト層１８ｃが形成されている。そして、
ｐ側ミラー１７ｐ及びコンタクト層１８ｃを覆うよう
に、ｐ型ＡｕＰｄ電極１８が形成されている。

【００４３】基板１１には、レーザ光を取り出すための
窓１１ａが形成されている。その窓１１ａの底面に相当
する位置には、多結晶ＳｉＯ₂層及び多結晶ＴｉＯ₂層の
積層構造を有するｎ側ミラー１７ｎが形成されている。
また、基板１１の裏面であって窓１１ａ以外の領域に
は、ｎ型ＡｕＧｅＮｉＰｄ電極１９が形成されている。

【００４４】本実施形態の構成においては、活性層１３
は、図１（ｃ）のバンド図に示すように、ＺｎＣｄＳｅ
井戸層１３ｗ及びＺｎＳＳｅバリア層１３ｂからなる多
重量子井戸構造を有している。ＺｎＣｄＳｅ井戸層１３
ｗの厚さは約４ｎｍ、ＺｎＳＳｅバリア層１３ｂの厚さ
は約２０ｎｍであり、ＺｎＣｄＳｅ井戸層１３ｗの層数
は３層である。さらに、両端のＺｎＣｄＳｅ井戸層１３
ｗとクラッド層１２及び１４との間には、厚さ約２０ｎ
ｍのＺｎＳＳｅ光閉じ込め層１３ｎ及び１３ｐを、それ
ぞれ設けている。

【００４５】上記のような青色面発光半導体レーザ１０
０の構造では、ｐ側ミラー１７ｐが形成されている箇所
を除いたｐ型クラッド層１６の全面上に、ｐ型電極１８
が形成されている。このため、コンタクト層１８ｃを介
したｐ型電極１８とｐ型クラッド層１６との間のコンタ
クト面積を大きくとることができて、その間のコンタク
ト抵抗を低減することができる。

【００４６】さらに、コンタクト層１８ｃを構成するＺ
ｎＴｅ層は、ｐ型に高濃度にドーピングができ、且つｐ
型クラッド層１５よりも小さいバンドギャップを有す
る。これより、コンタクト層１８ｃとしてＺｎＴｅ層を
用いることは、低コンタクト抵抗化に適している。但
し、バンドギャップの小さいこのＺｎＴｅコンタクト層
１８ｃは、ｐ側ミラー１７ｐの周囲のみに形成してい
て、ｐ側ミラー１７ｐの直下には形成していない。これ
は、ＺｎＴｅがレーザ光を吸収するからである。

【００４７】或いは、格子定数が大きいＺｎＴｅの代わ
りに、ＺｎＳｅ及びＺｎＴｅの超格子構造でコンタクト
層１８ｃを構成してもよい。このときには、具体的に
は、ＺｎＳＳｅクラッド層１６の側からＺｎＳｅ層、Ｚ
ｎＴｅ層、ＺｎＳｅ層、ＺｎＴｅ層、……、の順に積層
して、最後にＺｎＴｅ層がｐ型電極１８と接触する構成
とすればよい。

【００４８】或いは、コンタクト層１８ｃを、Ｔｅなど
からなるアモルファス半導体層から構成してもよい。

【００４９】上記のように、コンタクト層１８ｃをエピ
タキシャル層で形成する場合、例えばコンタクト層１８
ｃの構成材料がｐ型ＺｎＴｅコンタクト層であるときに
は、ｐ型電極１８をＡｕで形成すれば、両者の間にオー
ミック接触が実現される。しかし、ＺｎＴｅコンタクト
層１８ｃがエピタキシャル結晶層であるため、その下地
層であるＺｎＳＳｅクラッド層１６との間で、格子定数
の不整合率が大きくなる。このため、ＺｎＴｅコンタク
ト層１８ｃの中にミスフィット転位が発生して、レーザ
特性が劣化する。

【００５０】これに対して、エピタキシャル層の上にＴ
ｅなどのアモルファス半導体層を形成してコンタクト層
１８ｃとすれば、アモルファス半導体層は本来規則的な
原子配列を有していないために、コンタクト層１８ｃに
おける格子不整合の問題を考慮する必要がない。従っ
て、格子不整合に起因した転位の発生や伝搬が生じず、
高品質のアモルファスコンタクト半導体層が形成でき
る。この結果、例えばコンタクト層内部の格子欠陥に起
因する電圧上昇の抑制や、コンタクト層の内部における
格子欠陥を通じたリークによる不均一な電流注入の抑制
などの効果が得られて、レーザの動作特性が劣化しない
とともに、その寿命が向上する。

【００５１】なお、コンタクト層１８ｃがアモルファス
半導体層で構成されていても、Ａｕなどの金属によって
ｐ型電極１８を形成すれば、良好なオーミック接触が実
現される。

【００５２】ｐ型電極１８から供給された電流は、電流
ブロック層１５により、ｐ側ミラー１７ｐの直下に位置
する活性層１３の中央部１３ａに集中して注入されて、
それにより、活性層１３の中央部１３ａで発光する。こ
のようにして、上下がｐ側ミラー１７ｐ及びｎ側ミラー
１７ｎに挟まれた活性層１３の中央部１３ａに有効に電
流が注入できて、その領域でのレーザ発振に必要な利得
が、比較的に低い電流量で得られる。その結果、発振す
るためのしきい値電流密度も小さくすることができる。

【００５３】電流ブロック層１５は、その開口部におけ
る端部が、テーパ状の形状を有していることが好まし
い。これによって、開口部を埋めるようにしてその上に
設けられるｐ型クラッド層１６を、望ましくない凹部の
形成を生じることなく平坦に形成することができる。ま
た、開口部の幅（図１（ａ）のＹ）を、ｐ側ミラー１７
ｐの直径（図１（ａ）のＸ）よりも小さくすることが好
ましい。これによって、活性層１３のうちでｐ側ミラー
１７ｐの直下に位置する領域１３ａに、より効率的に電
流を注入することが可能になる。

【００５４】なお、以上の説明では、電流ブロック層１
５としてｎ型ＺｎＳＳｅエピタキシャル層を用いている
が、その代わりに、ＺｎＳｅ層、ＺｎＳ層、ＺｎＳＳｅ
層、ＺｎＳｅＴｅ層、ＺｎＳＴｅ層、ＺｎＭｇＳＳｅ
層、或いはＣｄＺｎＳＳｅ層であってもよく、または、
それらの層から構成される超格子構造を用いてもよい。

【００５５】また、ここでは、電流ブロック層１５とし
てｎ型導電層を用いているが、高抵抗層となるアンドー
プII−VI族化合物半導体層も、同様に電流ブロック層１
５として用いることができる。或いは、II−VI族化合物
半導体層に酸素不純物を添加して高抵抗層として、電流
ブロック層１５として用いてもよい。

【００５６】電流ブロック層１５は、それに隣接するｐ
型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１４よりも小さい屈折率を
有するように形成する。例えば、図１（ａ）の構成で、
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１４の組成がＺｎ_0.9Ｍ
ｇ_0.1Ｓ_0.15Ｓｅ_0.85でその屈折率が２．６４である場
合には、ｎ型ＺｎＳＳｅ電流ブロック層１５の組成をＺ
ｎＳ_0.06Ｓｅ_0.94として、その屈折率を２．６０とす
る。或いは、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１４が上記
組成を有する場合に、電流ブロック層１５をＺｎＭｇＳ
Ｓｅ層で形成するには、電流ブロック層１５をｎ型或い
はアンドープとした上で、その組成をＺｎ_0.8Ｍｇ_0.2Ｓ
_0.35Ｓｅ_0.65としてその屈折率を２．５１とする。

【００５７】電流ブロック層１５としてｐ型ＺｎＳＳｅ
エピタキシャル層を用いるには、活性層１３より下部の
ｎ側構造の中に（例えば、ｎ型クラッド層１２の中
に）、電流ブロック層を備える必要がある。この場合に
は、ＧａＡｓ基板１１の上に、まずｎ型ＺｎＳＳｅバッ
ファ層、次にｐ型ＺｎＳＳｅ電流ブロック層を成長し、
その後に開口部の形成のために、電流ブロック層となる
ｐ型ＺｎＳＳｅ層をエッチングする。さらにそれから、
ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、多重量子井戸活性層、
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層からなるレーザ構造を成
長することにより、上記と同様の効果を発揮する電流狭
窄構造が得られる。

【００５８】次に、以上で説明した垂直共振器型青色面
発光半導体レーザ１００の製造方法について、図２
（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。

【００５９】本実施形態では、ＺｎＳｅ系II−VI族化合
物半導体材料の成長方法として、分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法を用いる。具体的には、まず、図２（ａ）
に示すように、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１１の上
に、ＭＢＥ法によってＡｌＡｓ或いはＡｌＧａＡｓエッ
チングストップ層２０を形成し、さらにその上に、Ｃｌ
ドープｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１２、ＺｎＣｄＳ
ｅ井戸層とＺｎＳＳｅバリア層と光閉じ込め層とからな
る多重量子井戸活性層（発光層）１３、Ｎドープｐ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅクラッド層１４、Ｃｌドープｎ型ＺｎＳＳ
ｅ電流ブロック層１５を、順次エピタキシャル成長す
る。なお、図２（ａ）〜（ｅ）では、図面の記載を簡潔
にするために、基板１１からｐ型クラッド層１４までの
各層を、一括して描いている。

【００６０】以上のプロセスでは、エッチングストップ
層２０を介してＧａＡｓ基板１１の上にＭＢＥ法で形成
する各層は、いずれもＧａＡｓ基板１１に格子整合する
II−VI族化合物半導体材料で構成されているので、高品
質のエピタキシャル層が得られる。すなわち、ｎ型クラ
ッド層１２、ｐ型クラッド層１４、ｎ型電流ブロック層
１５、ｐ型第２クラッド層１６を構成するＺｎＭｇＳＳ
ｅ層及びＺｎＳＳｅ層は、いずれもＧａＡｓ基板１１と
格子整合する組成を有している。これにより、結晶は、
欠陥が少ない高品質のものとなる。

【００６１】なお、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１１の
上へのII−VI族化合物半導体エピタキシャル層の成長に
先立って、結晶性の向上などを目的として、まず、Ｇａ
Ａｓに格子整合する材料、例えばＺｎＳｅやＺｎＳ_0.06
Ｓｅ_0.94からなるバッファ層を成長し、その後にII−VI
族化合物半導体エピタキシャル層を成長してもよい。

【００６２】次に、結晶成長後のプロセス工程として、
まず図２（ａ）に示すように、Ｃｌドープｎ型ＺｎＳＳ
ｅ電流ブロック層１５の上に、フォトリソグラフ法によ
って、直径約１６μｍの開口部２２ａを有するレジスト
パターン２２を形成する。そして、そのレジストパター
ン２２をマスクに用いて、Ｃｌドープｎ型ＺｎＳＳｅ電
流ブロック層１５をエッチングする。その後に、レジス
トパターン２２を除去することによって、図２（ｂ）に
示すように、電流ブロック層１５に開口部１５ａを形成
する。

【００６３】続いて、電流ブロック層１５の上に、その
開口部１５ａを含めて、Ｎドープｐ型ＺｎＳＳｅ第２ク
ラッド層１６を、ＭＢＥ法でエピタキシャル成長する。
また、その上には、コンタクト層１８ｃを堆積する。こ
れにより、図２（ｃ）に示すように、電流狭窄機能を奏
するｎ型ＺｎＳＳｅ電流ブロック層１５が内部に埋め込
まれた構造が形成される。

【００６４】次に、フォトリソグラフ法により、ｐ側ミ
ラー１７ｐの形成箇所になる窓（直径約１２μｍ）を形
成するためのレジストパターン（不図示）を形成し、そ
の上から、多結晶ＳｉＯ₂層及び多結晶ＴｉＯ₂層の積層
構造をスパッタリングによって蒸着する。その後にリフ
トオフを行い、図２（ｄ）に示すように、円筒形状（直
径約１２μｍ）のｐ側ミラー１７ｐを形成する。なお、
円柱状のｐ側ミラー１７ｐは、上記のようなリフトオフ
法に代えて、ｐ側ミラー１７ｐを構成することになる積
層構造をｐ型第２クラッド層１６の全面上に形成し、そ
の後にその上にマスクを形成して、ＣＦ₄ガスによるド
ライエッチングなどのエッチング手法を用いて円筒形状
に形成することもできる。

【００６５】次に、Ｎドープｐ型ＺｎＳＳｅ第２クラッ
ド層１６及びｐ側ミラー１７ｐの上に、ｐ型ＡｕＰｄ電
極１８を形成する。具体的には、ｐ型第２クラッド層１
６及びｐ側ミラー１７ｐの全面上に、まず厚さ約１０ｎ
ｍのＰｄ層を蒸着し、続いて厚さ約２００ｎｍのＡｕ層
を蒸着する。これによって、ＡｕＰｄ電極１８がコンタ
クト層１８ｃを介してｐ型ＺｎＳＳｅ第２クラッド層１
６に接触するｐ型電極構造が、形成される。

【００６６】なお、コンタクト層１８ｃの形成は、省略
することも可能である。しかし、コンタクト抵抗を低減
して素子の駆動電圧を低減するためには、以上で説明し
たように、ＺｎＴｅなどからなるコンタクト層１８ｃを
形成することが好ましい。但し、ＺｎＴｅコンタクト層
１８ｃによる光吸収による素子の内部損失の増加を防ぐ
ためには、ＺｎＴｅコンタクト層１８ｃのうちでｐ側ミ
ラー１７pを形成する領域に開口部を形成するのがよ
い。開口部を有するＺｎＴｅコンタクト層１８ｃの形成
にあたっては、まずｐ型第２クラッド層１６の全面上に
ＺｎＴｅ層を成長し、その上に所定のパターンを有する
レジストマスクを形成して、これをマスクにＺｎＴｅ層
をエッチングする。これによって、ｐ側ミラー１７ｐが
形成される領域を除いた領域に、ＺｎＴｅコンタクト層
が形成される。

【００６７】次に、基板１１の裏面側に対するプロセス
について説明する。

【００６８】まず、基板１１の裏面に対するフォトリソ
グラフ処理を行いやすくするために、Ｓｉドープｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１１を、Ｈ₂ＳＯ₄：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏの混合溶
液を用いて、約１４０μｍの厚さだけエッチングする。

【００６９】次に、ＧａＡｓ基板１１が青色波長域では
透明ではないことを考慮して、ＧａＡｓ基板１１の裏面
側のｎ側ミラー１７ｎの形成箇所におけるｎ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅクラッド層１２を露出させるために、ＧａＡｓ基
板１１をさらにエッチングして、直径約３０μｍの窓１
１ａを形成する。この窓１１ａは、フォトリソグラフ法
により適切なレジストパターンを形成した後に、ＮＨ₄
ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏの混合溶液を用いたウェットエッ
チングを行って、形成する。

【００７０】上記の混合溶液（エッチング液）に対する
ＧａＡｓのエッチングレートは、ＺｎＭｇＳＳｅのエッ
チングレートより、約２０倍以上も速い。従って、もし
エッチングストップ層２０を設けていなくても、ＧａＡ
ｓ基板１１が全てエッチングされて下地のＺｎＭｇＳＳ
ｅクラッド層１２が露出した時点で、エッチングは進ま
なくなる。これによって、極めて平坦なＺｎＭｇＳＳｅ
表面が露出できる。或いは、先に述べたように、ＡｌＡ
ｓ或いはＡｌＧａＡｓからなるエッチングストップ層２
０を設ければ、これらの材料とＧａＡｓとの間の上記エ
ッチャントに対するエッチング選択性は、ＧａＡｓとＺ
ｎＭｇＳＳｅとの間においてよりもさらに大きいので、
エッチングの制御がさらに容易且つ確実になる。

【００７１】上記エッチャントの混合比は、ＮＨ₄Ｏ
Ｈ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝２〜５：３０〜７０：１０〜４０
の範囲であればよく、例えば５：３５：３６とする。

【００７２】また、II−VI族化合物半導体エピタキシャ
ル層を成長する際に、結晶性の向上などを目的に、まず
ＧａＡｓ基板１１の上にＺｎＳｅやＺｎＳＳｅなどから
なるバッファ層を成長し、その後にII−VI族化合物半導
体エピタキシャル層を成長しても良いことはすでに述べ
ているが、この場合においても、ＧａＡｓ基板１１のエ
ッチングに上記エッチャントを使用することができる。

【００７３】ＧａＡｓ基板１１にエッチングにより窓１
１ａを設けた後に、ｎ側ミラー１７ｎの形成のために、
多結晶ＳｉＯ₂層及び多結晶ＴｉＯ₂層の積層構造をスパ
ッタリングによって蒸着する。その後にリフトオフを行
って、レーザ光の出射側のｎ側ミラー１７ｎを形成す
る。

【００７４】さらにその後に、フォトリソグラフ法によ
ってｎ側ミラー１７ｎをレジストパターンでカバーした
後に、窓１１ａ以外の箇所のＧａＡｓ基板１１の裏面
に、ｎ型電極１９を形成する。具体的には、厚さ約１０
ｎｍのＰｄ層、厚さ約１０ｎｍのＮｉ層、厚さ約３０ｎ
ｍのＧｅ層、及び厚さ約８０ｎｍのＡｕ層を、順次蒸着
する。その後にリフトオフを行って、ｎ型ＰｄＮｉＧｅ
Ａｕ電極１９を形成する。低抵抗なオーミックコンタク
トにするための熱処理温度は、例えば約２００℃とす
る。

【００７５】なお、Ｐｄ層、Ｎｉ層、Ｇｅ層及びＡｕ層
の積層構造に代えて、Ｐｄ層及びＮｉ層の上にＡｕＧｅ
合金層が蒸着された積層構造であっても、同様の効果が
得られる。但し、その場合には、第１層であるＰｄ層及
び第２層であるＮｉ層の厚さが、それぞれ約５ｎｍ〜約
２０ｎｍの範囲内であることが望ましい。

【００７６】以上に説明した構成を有する本実施形態の
青色面発光半導体レーザでは、室温において、約３ｍＡ
程度の極めて小さなしきい値電流でレーザ発振が得られ
る。ここで、得られるレーザ発振波長は約５１０ｎｍで
あって、且つ得られる放射角も約７度と極めて狭い値で
ある。また、本実施形態の構成では、ｎ型ＺｎＳＳｅ電
流ブロック層１５のエピタキシャル埋込み構造により、
多重量子井戸活性層１３のうちでｐ側ミラー１７ｐ及び
ｎ側ミラー１７ｎに挟まれた領域に、電流が狭窄され
る。これにより、ＡｕＰｄ電極（Ｐ型電極）１８から注
入された電流は円筒形状に流れて、多重量子井戸活性層
１３の中心部分１３ａに注入される。その結果、レーザ
ビームは円形状となり、且つその出射端の直径が約１２
μｍと比較的大きいことから、極めて小さな放射角が得
られる。

【００７７】前述のように直径約１６μｍの開口部を有
するレジストパターン２２をマスクとして、Ｎドープｎ
型ＺｎＳＳｅ電流ブロック層１５をエッチングする場
合、飽和臭素水と燐酸と水との混合液（例えば、混合比
は１：２：３）を用いてウェットエッチングを行う。し
かし、ウェットエッチングでは、しばしば、エッチング
による処理表面の荒れが生じたり、平滑なエッチング側
壁を得ることが困難であったりする。

【００７８】この点に関連して、最近、化合物半導体の
微細加工の手法として、塩素系ドライエッチングが注目
されている。また、これまでに、炭化水素系ガスを用い
たＺｎＳｅの反応性イオンエッチングについては、いく
つかの報告があるが、一般には、エッチングレートが遅
いなどの問題を有している（例えば、二階堂他：春季応
物(1995)、30p-ZN-15、或いは、Ohtsuka et al.：J. Ap
pl. Phys. 75 (1994)8231）。そこで本発明では、塩素
ガスと水素ガスとの混合ガスを導入した反応性イオンビ
ームエッチング（ＲＩＢＥ）を用いる。

【００７９】図３は、ＺｎＳｅ層及びＺｎＭｇＳＳｅ層
に対するエッチングレートの加速電圧依存性を示すグラ
フである。具体的には、図３において、黒い丸プロット
は、ＺｎＳｅ層に関するデータであり、黒い三角のプロ
ットは、ＺｎＭｇＳＳｅ層に関するデータである。具体
的には、基板温度Ｔ_sub＝約２０℃、エッチング圧力Ｐ
＝約１×１０^-3Ｔｏｒｒ、及びマイクロ波パワーＭ．
Ｗ．Ｐ．＝約２００Ｗとし、エッチングガスとして塩素
ガスを用いた場合（「Ｃｌ₂」と表示しているデー
タ）、塩素ガスと水素ガスとの混合ガスを用いた場合
（「Ｃｌ₂／Ｈ₂」と表示しているデータ）、及び塩素ガ
スとヘリウムガスとの混合ガスを用いた場合（「Ｃｌ₂
／Ｈｅ」と表示しているデータ）の３通りのそれぞれに
ついて、ＧａＡｓ基板上にＭＢＥ法で成長したＺｎＳｅ
層及びＺｎＭｇＳＳｅ層を有するテスト試料に対する測
定で得られた、両材料におけるエッチングレート（平均
値）の比較を示す。

【００８０】なお、図３には、上述の本実施形態の構成
で電流ブロック層１５の構成材料としているＺｎＳＳｅ
層に対するデータを示していないが、実際には、ＺｎＳ
Ｓｅ層に対するデータは、図３に示すＺｎＳｅ層に対す
るデータと同様である。

【００８１】図３からわかるように、ＺｎＳｅ及びＺｎ
ＭｇＳＳｅのそれぞれにおいて、加速電圧の増加にした
がってエッチングレートの急激な増加が認められ、最終
的には、ＺｎＳｅ及びＺｎＭｇＳＳｅのそれぞれにおい
て高いエッチングレートが得られている。ここで特徴的
なことは、塩素ガスと水素ガスとの混合ガスを用いる場
合（Ｃｌ₂／Ｈ₂）、及び塩素ガスとヘリウムガスとの混
合ガスを用いる場合（Ｃｌ₂／Ｈｅ）には、いずれもＺ
ｎＳｅ及びＺｎＭｇＳＳｅに対するエッチングレートが
お互いにほぼ等しくなる。従って、レーザ構造などに含
まれるＺｎＳｅとＺｎＭｇＳＳｅとのヘテロ接合構造の
エッチングにこれらの混合ガスを用いれば、両材料を実
質的に等速度でエッチングできる。これより、エッチン
グガスとして混合ガス（塩素ガスと水素ガスとの混合ガ
ス、或いは、塩素ガスとヘリウムガスとの混合ガス）を
用いれば、どちらも極めて平坦なエッチング面が得ら
れ、垂直方向には約８０度のエッチング角度で平滑なエ
ッチング側壁が得られるので有用である。

【００８２】図４（ａ）は、本発明に従った塩素ガス及
び水素ガスの混合ガスを用いるＺｎＳｅ或いはＺｎＭｇ
ＳＳｅのＲＩＢＥドライエッチングによって得られたリ
ッジ形状を模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、
従来技術に従った塩素ガスのみを用いるＺｎＳｅ或いは
ＺｎＭｇＳＳｅのＲＩＢＥドライエッチングによって得
られたリッジ形状を模式的に示す断面図である。

【００８３】これより、図４（ａ）に示す混合ガスによ
るエッチングでは、凹凸がない平坦な表面を有する側壁
が得られるとともに、サイドエッチングも生じない。一
方、図４（ｂ）に示す塩素ガスのみを用いるエッチング
では、側壁部分にサイドエッチングが入るとともに、表
面の荒れが大きくなる。

【００８４】図５は、塩素ガスと水素ガスとの混合ガス
によるＮドープｐ型ＺｎＳｅ層のエッチングの前後にお
ける、ＰＬスペクトル強度の変化を示す図である。な
お、図５のデータの測定にあたって、ＰＬスペクトル強
度の測定温度は約１２Ｋとし、エッチング対象であるＮ
ドープｐ型ＺｎＳｅ層のｐ型キャリア濃度ｐは、ｐ＝約
４×１０¹⁷ｃｍ^-3としている。

【００８５】この場合、エッチングの前後におけるＰＬ
強度の変化がほとんどない。これは、エッチングダメー
ジが極めて少ないことを意味している。

【００８６】なお、上記ではＺｎＳｅ及びＺｎＭｇＳＳ
ｅのエッチング特性を説明したが、ＺｎＳＳｅ或いはＣ
ｄＺｎＳｅについても、上記と同様のエッチングレート
及び平滑なエッチング面を得ることができる。

【００８７】なお、以上に説明した本実施形態におい
て、ガス流量は、典型的にはＣｌ₂及びＨ₂のそれぞれに
ついて、約５ｓｃｃｍとしている。或いは、Ｈ₂とＣｌ₂
との流量比が０．５＜（Ｈ₂／Ｃｌ₂）＜１．５の条件を
満たせば、上述のようなエッチング特性が期待できる。

【００８８】また、以上で説明した水素ガスと塩素ガス
との混合ガスに代えて、窒素ガス、ヘリウム、ネオン、
キセノンなどの不活性ガスと塩素ガスとの混合ガスを用
いても、同様の効果を得ることができる。

【００８９】以上に説明した本発明の第１の実施形態で
は、ＡｕＧｅＮｉＰｄの積層構造によってｐ型電極１８
を形成している。これは、ＺｎＳｅ系II−VI族化合物半
導体材料の成長温度が約３００℃以下と比較的に低いの
で、電極の形成に際して、すでに形成されているＺｎＳ
ｅ系II−VI族化合物半導体材料の積層構造に悪影響を与
えないように極力低いシンター温度でオーミック接触を
形成する必要があるためである。

【００９０】表１は、各種金属を用いてｐ型電極１８を
構成するために必要な熱処理温度と、その結果として得
られる接触抵抗値を、それぞれ示す。表１によれば、Ａ
ｕＧｅＮｉＰｄ積層構造を用いれば、約２００℃で約３
０分間の熱処理で、接触抵抗が約１．００×１０^-4Ω・
ｃｍ²と低い良好なオーミック接触が得られる。

【００９１】

【表１】

【００９２】（第２の実施形態）本発明の垂直共振器型
半導体発光素子の第２の実施形態として、ＺｎＳｅ系II
−VI族化合物半導体材料を用いた垂直共振器型青色面発
光半導体レーザ２００を、図６（ａ）及び（ｂ）を参照
して説明する。具体的には、本実施形態の青色面発光半
導体レーザ２００は、第１の実施形態における青色面発
光半導体レーザ１００に対して、ｐ側及びｎ側ミラーが
II−VI族化合物半導体材料の積層構造で構成されている
点が異なっている。

【００９３】図６（ａ）は、垂直共振器型青色面発光半
導体レーザ２００の構造を示す断面図であり、図１
（ｂ）は、その活性層及びその近傍におけるエネルギー
バンドを模式的に示す図である。

【００９４】具体的には、青色面発光半導体レーザ２０
０では、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板６１の上に、ｎ側
ミラー６５ｎ、発光層となる半導体活性領域６２、ｐ側
ミラー６５ｐ、所定の開口部を有するＣｌドープｎ型Ｚ
ｎＳＳｅ電流ブロック層６３、Ｎドープｐ型ＺｎＳＳｅ
クラッド層６４が、順にエピタキシャル成長されてい
る。

【００９５】本実施形態では、ｎ側ミラー６５ｎは、Ｃ
ｌドープＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層及びＣｌドー
プＺｎＳＳｅエピタキシャル層からなるｎ型積層構造に
よって構成されている。また、ｐ側ミラー６５ｐは、Ｎ
ドープＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層及びＮドープＺ
ｎＳＳｅエピタキシャル層からなるｐ型積層構造によっ
て構成されている。

【００９６】活性領域６２は、図６（ｂ）に示すよう
に、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層６２ｎ、ＺｎＳＳｅ
光閉じ込め層６２ａ、ＺｎＳＳｅ井戸層６２ｗ、ＺｎＳ
Ｓｅバリア層６２ｂ、ＺｎＳＳｅ光閉じ込め層６２ｃ、
及びｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層６２ｐから構成され
ている。このうち、ＺｎＳＳｅ井戸層６２ｗの厚さは約
４ｎｍ、及びＺｎＳＳｅバリア層６２ｂの厚さは約２０
ｎｍであり、ＺｎＣｄＳｅ井戸層６２ｗの層数は３層で
ある。両端のＺｎＣｄＳｅ井戸層６２ｗとクラッド層６
２ｎ及び６２ｐとの間には、厚さ約２０ｎｍのＺｎＳＳ
ｅ光閉じ込め層６２ａ及び６２ｃを、それぞれ設けてい
る。

【００９７】ｐ型クラッド層６４の上には、ＺｎＴｅコ
ンタクト層６６ｃを介して、ｐ型ＡｕＰｄ電極６６が形
成されている。ＺｎＴｅコンタクト層６６ｃは、ｐ型電
極６６とｐ型クラッド層６４との間のコンタクト抵抗を
低減するために形成されるが、レーザ光を吸収しないよ
うに、所定のパターンの開口部を有してｐ側ミラー６５
ｐの周辺部のみに形成されている。また、ＧａＡｓ基板
６１の裏面には、ｎ型ＡｕＧｅＮｉＰｄ電極６７が形成
されている。なお、ＧａＡｓ基板６１には窓６１ａが形
成され、レーザ光は、この窓６１ａを通して外部に放射
される。

【００９８】また、本実施形態の構成においても、第１
の実施形態で説明したように、ＧａＡｓ基板６１とその
上の半導体積層構造との間にエッチングストップ層を設
けてもよい。

【００９９】ここで、本実施形態でｐ側ミラー６５ｐ及
びｎ側ミラー６５ｎを半導体積層構造で構成している点
を、以下に説明する。

【０１００】一般に、半導体材料は絶縁性材料に比べて
熱伝導性が極めて良く、例えばII−VI族化合物半導体材
料の熱伝導率は、ＳｉＯ₂の熱伝導率の値の約３０倍で
ある。従って、本実施形態のようにＺｎＭｇＳＳｅエピ
タキシャル層及びＺｎＳＳｅエピタキシャル層の積層構
造からなるミラーを用いれば、ミラー直下の活性層で発
生した熱を、ＳｉＯ₂などの酸化物薄膜（絶縁膜）を通
さずに効率的に放散することができる。この結果、発光
素子のより高温での動作が可能となる。

【０１０１】さらに、ミラーが絶縁性材料の積層構造で
構成されていると、それを通じて電流を注入することは
できない。しかし、本実施形態のように、例えばＺｎＭ
ｇＳＳｅエピタキシャル層及びＺｎＳＳｅエピタキシャ
ル層などのII−VI族化合物半導体材料の積層構造から構
成されるミラーは、不純物添加によって導電性を得るこ
とができる。その結果、ミラーを通じた電流注入が可能
となり、効率的な電流狭窄が実現されて、しきい値電流
密度の低減が実現できる。

【０１０２】本実施形態においては、ＺｎＭｇＳＳｅエ
ピタキシャル層とＺｎＳＳｅエピタキシャル層とからな
る積層構造を有するｐ側ミラー６５ｐ及びｎ側ミラー６
５ｎを使用し、さらにこのミラー６５ｐ及び６５ｎにｐ
型或いはｎ型の不純物を添加して導電性をもたせてい
る。これにより、電流を狭窄して、この積層構造ミラー
の直下、すなわち発光層のうちで積層構造ミラーに挟ま
れた領域のみに、電流を注入することができる。この結
果、光共振器の中で高い光学利得を得ることが可能とな
り、低しきい値の電流駆動で、垂直共振器型半導体発光
素子（青色面発光半導体レーザ）の良好な動作特性を得
ることができる。

【０１０３】（第３の実施形態）本発明の垂直共振器型
半導体発光素子の第３の実施形態として、ＺｎＳｅ系II
−VI族化合物半導体材料を用いた垂直共振器型青色面発
光半導体レーザ３００を、図７を参照して説明する。

【０１０４】具体的には、本実施形態の青色面発光半導
体レーザ３００も、第２の実施形態における青色面発光
半導体レーザ２００と同様に、ｐ側及びｎ側ミラーとし
てＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層とＺｎＳＳｅエピタ
キシャル層とからなる積層構造を有するミラーを使用し
ている。さらに本実施形態では、ＭＢＥ成長で形成され
るII−VI族化合物半導体層に不純物を添加しない場合
（すなわちアンドープII−VI族化合物半導体層の場合）
に高抵抗層が得られることを利用して、このようにして
得られた高抵抗層を電流ブロック層として用いる。これ
によって、活性層の直上に電流ブロック層を形成するこ
とができて、電流狭窄機能をさらに有効に行うことが可
能となる。

【０１０５】図７は、青色面発光半導体レーザ３００の
構造を示す断面図である。

【０１０６】青色面発光半導体レーザ３００では、Ｓｉ
ドープｎ型ＧａＡｓ基板７１の上に、半導体積層構造か
ら構成されるｎ側ミラー７４ｎ、ＺｎＳＳｅ活性層７
２、電流狭窄機能を奏するアンドープ高抵抗ＺｎＳＳｅ
電流ブロック層（電流狭窄層）７３、及び半導体積層構
造から構成されるｐ側ミラー７４ｐを、順にエピタキシ
ャル成長させている。

【０１０７】電流ブロック層７３は、ｐ型電極７５から
注入される電流を、活性領域７２の中央部に集中させる
ように、開口部を有している。ｐ側ミラー７４ｐは、こ
の開口部を埋めるように、電流ブロック層７３の上に形
成されている。

【０１０８】ｎ側ミラー７４ｎは、ＣｌドープＺｎＭｇ
ＳＳｅエピタキシャル層とＺｎＳＳｅエピタキシャル層
とからなるｎ型積層構造を有している。一方、ｐ側ミラ
ー７４ｐは、ＮドープＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層
とＺｎＳＳｅエピタキシャル層とからなるｐ型積層構造
を有している。ｐ側ミラー７４ｐの上には、例えばＡｕ
Ｐｄからなるｐ型電極７５が全面に形成されている。ま
た、基板７１の裏面には、例えばＡｕＧｅＮｉＰｄから
なるｎ型電極７６が形成されている。

【０１０９】図７には図示していないが、青色面発光半
導体レーザ３００の構成で、ｐ側ミラー７４ｐとｐ型電
極７５との間の接触抵抗を低減するために、両者の間
に、第１の実施形態で説明したような材料から構成され
ているコンタクト層を設けてもよい。また、本実施形態
の構成においても、第１の実施形態で説明したように、
ＧａＡｓ基板７１とその上の半導体積層構造との間にエ
ッチングストップ層を設けてもよい。

【０１１０】青色半導体レーザ３００の活性領域７２
は、第２の実施形態における青色半導体レーザ２００の
場合と同様の構造を有している。すなわち、活性領域７
２には、ｎ側ミラー７４ｎに近い側から、ｎ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅクラッド層、ＺｎＳＳｅ光閉じ込め層、井戸層及
びバリア層の周期構造（多重量子井戸構造）、ＺｎＳＳ
ｅ光閉じ込め層、及びｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層が
設けられている。このうち、ＺｎＣｄＳｅ井戸層の厚さ
は約４ｎｍ、及びＺｎＳＳｅバリア層の厚さは約２０ｎ
ｍであり、ＺｎＣｄＳｅ井戸層の層数は３層である。さ
らに、両端のＺｎＣｄＳｅ井戸層とｎ型及びｐ型クラッ
ド層との間には、厚さ約２０ｎｍのＺｎＳＳｅ光閉じ込
め層を、それぞれ設けている。

【０１１１】本実施形態においても、ｐ側ミラー７４ｐ
及びｎ側ミラー７４ｎを、ｎ型或いはｐ型にドーピング
された半導体積層構造で構成している。その結果、ミラ
ーを通じた電流注入が可能となる。さらに、注入された
電流は、電流ブロック層７３により、活性領域７２のう
ちでｐ側ミラー７４ｐとｎ側ミラーと７４ｎに挟まれた
領域に注入される。これにより、ミラー７４ｐ及び７４
ｎで挟まれた発光領域のみに電流が効率的に狭窄され
て、光共振器の中で高い光学利得を得ることができ、そ
の結果として、低しきい値電流密度が実現できる。な
お、生成されたレーザ光は、ＧａＡｓ基板７１に形成さ
れた窓７１ａを通して、図７では下方向に出射される。

【０１１２】また、一般に、半導体材料は絶縁性材料に
比べて熱伝導性が極めて良いので、本実施形態のように
半導体材料（ＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層及びＺｎ
ＳＳｅエピタキシャル層）の積層構造からなるミラーを
用いれば、ミラー直下の活性層で発生した熱を、ＳｉＯ
₂などの酸化物薄膜（絶縁膜）を通さずに効率的に放散
することができる。この結果、より高温での動作が可能
となる。

【０１１３】（第４の実施形態）本発明の垂直共振器型
半導体発光素子の第４の実施形態として、ＺｎＳｅ系II
−VI族化合物半導体材料を用いた垂直共振器型青色面発
光半導体レーザ４００を、図８を参照して説明する。

【０１１４】具体的には、本実施形態の青色面発光半導
体レーザ４００も、第２或いは第３の実施形態における
青色面発光半導体レーザ２００或いは３００と同様に、
ｐ側及びｎ側ミラーとしてＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャ
ル層とＺｎＳＳｅエピタキシャル層とからなる積層構造
を有するミラーを使用している。但し、本実施形態で
は、生成したレーザ光を基板に設けた窓から図中で下方
向に出射させるのではなく、II−VI族化合物半導体層に
設けた開口部を通じて図中で上方向に出射させる。これ
より、基板（例えばＧａＡｓ基板）をエッチングしてレ
ーザ光出射用の窓を形成する必要がなく、製造プロセス
の簡略化が可能である。

【０１１５】図８は、垂直共振器型青色面発光半導体レ
ーザ４００の構造を示す断面図である。

【０１１６】青色面発光半導体レーザ４００では、Ｓｉ
ドープｎ型ＧａＡｓ基板８１の上に、半導体積層構造か
ら構成されるｎ側ミラー８５ｎ、量子井戸活性層８２、
及び半導体積層構造から構成されるｐ側ミラー８５ｐ
が、順に形成されている。ｐ側ミラー層８５ｐの上に
は、電流狭窄機能を奏するＣｌドープｎ型ＺｎＳＳｅ電
流ブロック層（電流狭窄層）８３が設けられている。電
流ブロック層８３は、ｐ型電極８６から注入される電流
を、活性領域８２の中央部に集中させるように、開口部
を有している。さらに、Ｎドープｐ型ＺｎＳＳｅクラッ
ド層８４が、この開口部を埋めるように、電流ブロック
層８３の上に形成されている。

【０１１７】青色面発光半導体レーザ４００の活性領域
８２は、第２或いは第３の実施形態における青色面発光
半導体レーザ２００或いは３００の場合と同様の構造を
有している。すなわち、活性領域８２には、ｎ側ミラー
８５ｎに近い側から、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、
ＺｎＳＳｅ光閉じ込め層、井戸層及びバリア層の周期構
造（多重量子井戸構造）、ＺｎＳＳｅ光閉じ込め層、及
びｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層が設けられている。

【０１１８】ｎ側ミラー８５ｎは、ＣｌドープＺｎＭｇ
ＳＳｅエピタキシャル層とＺｎＳＳｅエピタキシャル層
とからなるｎ型積層構造を有している。一方、ｐ側ミラ
ー８５ｐは、ＮドープＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層
とＺｎＳＳｅエピタキシャル層とからなるｐ型積層構造
を有している。ｐ側クラッド層８４の上には、例えばＡ
ｕＰｄからなるｐ型電極８６が全面に形成されている。
また、基板８１の裏面には、例えばＡｕＧｅＮｉＰｄか
らなるｎ型電極８７が形成されている。

【０１１９】図８には図示していないが、青色面発光半
導体レーザ４００の構成で、ｐ側ミラー８５ｐとｐ型電
極８６との間の接触抵抗を低減するために、両者の間
に、第１の実施形態で説明したような材料から構成され
ているコンタクト層を設けてもよい。

【０１２０】本実施形態の場合、生成されたレーザ光
は、基板８１の側ではなく、II−VI族化合物半導体材料
積層構造の側より取り出される。そのため、ｐ型電極８
６に開口部が設けられていて、レーザ光は、この開口部
を通して図８では上方向に出射される。

【０１２１】本実施形態においても、ｐ側ミラー８５ｐ
及びｎ側ミラー８５ｎを、ｎ型或いはｐ型にドーピング
された半導体積層構造で構成している。その結果、ミラ
ーを通じた電流注入が可能となる。さらに、注入された
電流は、電流ブロック層８３により、活性領域８２のう
ちでｐ側ミラー８５ｐとｎ側ミラー８５ｎに挟まれた領
域に注入される。これにより、ミラー８５ｐ及び８５ｎ
で挟まれた発光領域のみに電流が効率的に狭窄されて、
光共振器の中で高い光学利得を得ることができ、その結
果として、低しきい値電流密度が実現できる。

【０１２２】また、一般に、半導体材料は絶縁性材料に
比べて熱伝導性が極めて良いので、本実施形態のように
半導体材料（ＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層及びＺｎ
ＳＳｅエピタキシャル層）の積層構造からなるミラーを
用いれば、ミラー直下の活性層で発生した熱を、ＳｉＯ
₂などの酸化物薄膜（絶縁膜）を通さずに効率的に放散
することができる。この結果、より高温での動作が可能
となる。

【０１２３】（第５の実施形態）本発明の垂直共振器型
半導体発光素子の第５の実施形態として、ＺｎＳｅ系II
−VI族化合物半導体材料を用いた垂直共振器型青色面発
光半導体レーザ５００を、図９を参照して説明する。

【０１２４】具体的には、本実施形態の青色面発光半導
体レーザ５００も、第２〜第４の実施形態における青色
面発光半導体レーザ２００、３００及び４００と同様
に、ｐ側及びｎ側ミラーとしてＺｎＭｇＳＳｅエピタキ
シャル層とＺｎＳＳｅエピタキシャル層とからなる積層
構造を有するミラーを使用している。さらに本実施形態
では、第３の実施形態と同様に、ＭＢＥ成長で形成され
るII−VI族化合物半導体層に不純物を添加しない場合
（すなわちアンドープII−VI族化合物半導体層の場合）
に高抵抗層が得られることを利用して、このようにして
得られた高抵抗層を電流ブロック層として用いる。これ
によって、活性層の直上に電流ブロック層を形成するこ
とができて、電流狭窄機能をさらに有効に行うことが可
能となる。

【０１２５】但し、本実施形態では、生成したレーザ光
を基板に設けた窓からではなく、第４の実施形態と同様
にII−VI族化合物半導体層に設けた開口部を通じて出射
させる。これより、基板（例えばＧａＡｓ基板）をエッ
チングしてレーザ光出射用の窓を形成する必要がなく、
製造プロセスの簡略化が可能である。

【０１２６】図９は、垂直共振器型青色面発光半導体レ
ーザ５００の構造を示す断面図である。

【０１２７】青色面発光半導体レーザ５００では、Ｓｉ
ドープｎ型ＧａＡｓ基板９１の上に、半導体積層構造か
ら構成されるｎ側ミラー９４ｎ及び活性領域９２が形成
されている。活性領域９２の上には、電流狭窄機能を奏
するアンドープ高抵抗ＺｎＳＳｅ電流ブロック層（電流
狭窄層）９３が設けられている。電流ブロック層９３
は、ｐ型電極９５から注入される電流を、活性領域９２
の中央部に集中させるように、開口部を有している。さ
らに、半導体積層構造から構成されているｐ側ミラー９
４ｐが、この開口部を埋めるように、電流ブロック層９
３の上に形成されている。ｐ側ミラー層９４ｐの上に
は、例えばＡｕＰｄからなるｐ型電極９５が形成されて
いる。ｐ型電極９５には、電流ブロック層９３の開口部
に相当する位置に、同様に開口部が設けられている。レ
ーザ光は、この開口部を通して、図９では上方向に出射
される。

【０１２８】青色面発光半導体レーザ５００の活性領域
９２は、第２〜第４の実施形態における青色面発光半導
体レーザ２００、３００及び４００の場合と同様の構造
を有している。すなわち、活性領域９２には、ｎ側ミラ
ー９４ｎに近い側から、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド
層、ＺｎＳＳｅ光閉じ込め層、井戸層及びバリア層の周
期構造、ＺｎＳＳｅ光閉じ込め層、及びｐ型ＺｎＭｇＳ
Ｓｅクラッド層が設けられている。

【０１２９】ｎ側ミラー９４ｎは、ＣｌドープＺｎＭｇ
ＳＳｅエピタキシャル層とＺｎＳＳｅエピタキシャル層
とからなるｎ型積層構造を有している。一方、ｐ側ミラ
ー９４ｐは、ＮドープＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層
とＺｎＳＳｅエピタキシャル層とからなるｐ型積層構造
を有している。また、基板９１の裏面には、例えばＡｕ
ＧｅＮｉＰｄからなるｎ型電極９６が形成されている。

【０１３０】図９には図示していないが、青色面発光半
導体レーザ５００の構成で、ｐ側ミラー９４ｐとｐ型電
極９５との間の接触抵抗を低減するために、両者の間
に、第１の実施形態で説明したような材料から構成され
ているコンタクト層を設けてもよい。

【０１３１】本実施形態の場合も、生成されたレーザ光
は、基板９１の側ではなく、II−VI族化合物半導体材料
積層構造の側より取り出される。そのため、ｐ型電極９
６に開口部が設けられていて、レーザ光は、この開口部
を通して図９では上方向に出射される。これより、基板
（例えばＧａＡｓ基板）をエッチングしてレーザ光出射
用の窓を形成する必要がなく、製造プロセスの簡略化が
可能である。

【０１３２】本実施形態においても、ｐ側ミラー９４ｐ
及びｎ側ミラー９４ｎを、ｎ型或いはｐ型にドーピング
された半導体積層構造で構成している。その結果、ミラ
ーを通じた電流注入が可能となる。さらに、注入された
電流は、電流ブロック層９３により、活性領域９２のう
ちでｐ側ミラー９４ｐとｎ側ミラー９４ｎに挟まれた領
域に注入される。これにより、ミラー９４ｐ及び９４ｎ
で挟まれた発光領域のみに電流が効率的に狭窄されて、
光共振器の中で高い光学利得を得ることができ、その結
果として、低しきい値電流密度が実現できる。

【０１３３】また、一般に、半導体材料は絶縁性材料に
比べて熱伝導性が極めて良いので、本実施形態のように
半導体材料（ＺｎＭｇＳＳｅエピタキシャル層及びＺｎ
ＳＳｅエピタキシャル層）の積層構造からなるミラーを
用いれば、ミラー直下の活性層で発生した熱を、ＳｉＯ
₂などの酸化物薄膜（絶縁膜）を通さずに効率的に放散
することができる。この結果、より高温での動作が可能
となる。

【０１３４】先に第１の実施形態に関連して表１を参照
しながら説明したように、本実施形態の構成でｎ型電極
９６として用いたｎ型ＡｕＧｅＮｉＰｄ電極は、他の金
属電極に比べて、電極形成のための熱処理温度が最も高
いにもかかわらず、最も低い接触抵抗を示す。これよ
り、ＡｕＧｅＮｉＰｄは、電極の構成材料として適して
いる。

【０１３５】（第６の実施形態）次に、本発明の第６の
実施形態として、本発明に従った垂直共振器型半導体発
光素子（具体的には面発光半導体レーザ）を使用して構
成される光ディスク装置６００を、図１０を参照して説
明する。

【０１３６】具体的には、本実施形態の光ディスク装置
６００では、キャンにレーザチップが収納されているキ
ャンタイプの半導体レーザ１２１より、波長約４８０ｎ
ｍのレーザ光１２２が出射される。このレーザ光１２２
は、コリメータレンズ１２３で平行光にされた後に、回
折格子１２４で３ビームに分割される（但し、図１０で
は、簡略化のために単一のビームとして示している）。
その後に、光ビームはハーフプリズム１２５を通り、集
光レンズ１２６で集光されて、光ディスク１２７の上に
直径約１μｍのスポットを結ぶ。

【０１３７】光ディスク１２７からの反射光は、再び集
光レンズ１２６を通り、ハーフプリズム１２５で反射さ
れて、受光レンズ１２８に向かう。そして、受光レンズ
１２８で絞られた後にシリンドリカルレンズ１２９を通
過して、光検出器（ホトダイオード）１２１０に入射さ
れる。このホトダイオード１２１０は、検知した光信号
を電気信号に変換する。

【０１３８】ホトダイオード１２１０における光検知の
際に、分割された３ビームを用いて、光ディスク１２７
の上の光ビームスポットのディスク半径方向のずれ（ト
ラッキングエラー）を検出する。また、シリンドリカル
レンズ１２９により、光ビームスポットの焦点の光ディ
スク１２７の表面に垂直な方向における位置ずれ（フォ
ーカシングエラー）を検出する。検出されたこれらのず
れ（トラッキングエラー及びフォーカシングエラー）に
基づいて、光ディスク１２７の上における光ビームスポ
ットの位置が駆動系１３０によって微動調整され、ずれ
が修正される。具体的には、例えば駆動系１３０で集光
レンズ１２６の位置を微調整することによって、上記の
位置の修正が行われる。

【０１３９】このように、図１０の光ディスク装置６０
０は、半導体レーザ１２１と、半導体レーザ１２１から
のレーザ光１２２を光ディスク１２７に導く集光光学系
と、光ディスク１２７から反射した光を検出する光検出
器１２１０を備えていて、光ディスク１２７に記録され
ている情報信号の読み出し（再生）を行う。また、半導
体レーザ１２１からの光出力を大きくすることで、光デ
ィスク１２７への書き込み（記録）も行うことができ
る。すなわち、１台の半導体レーザ１２１を光源として
使用しながら読み出し及び書き込みの両機能を実施でき
る、簡単な構成で優れた特性を有する光ディスク装置６
００を実現することができる。

【０１４０】ここで、本発明の半導体レーザは面発光型
であり、光ディスク装置６００の構成の中の半導体レー
ザ１２１として適用すれば、もともと円形のレーザ光を
利用することができる。これによって、ビーム形状を整
形することなく、半導体レーザ１２１から出射した光ビ
ーム１２２をそのまま光ディスク１２７に照射すること
ができる。このため、半導体レーザ１２１から出射した
光ビーム１２２を無駄なく効率的に利用することができ
て、光ディスク装置６００における光の利用効率が向上
する。

【０１４１】また、面発光型半導体レーザは光ビームの
広がり角度が小さい（すなわち、狭出射角）という特徴
を有しているので、図１０の構成に本発明の半導体レー
ザを適用すれば、コリメータレンズ１２３を省略して
も、十分な機能を発揮することができる。

【０１４２】（第７の実施形態）図１１は、本発明の垂
直共振器型半導体発光素子（具体的には面発光レーザ）
を利用して形成される発光装置７００の構成を模式的に
示す断面図である。

【０１４３】具体的には、発光装置７００では、同一の
ＧａＡｓ基板１１３の上に、本発明による垂直共振器型
半導体発光素子（例えば面発光レーザ）１１１と受光素
子（光検出器）１１２とを並べて形成している。このよ
うに、同一の基板１１３の上に光検出器（受光素子）１
１２と面発光レーザ１１１とを集積的に形成した発光装
置では、両素子１１１及び１１２の光軸合わせ工程を簡
略化することができて、その製造コストが低減される。

【０１４４】また、本発明の半導体レーザは、プリンタ
ーなどの印刷製版における光源としても、適用すること
ができる。

【０１４５】（第８の実施形態）図１２（ａ）は、本発
明の垂直共振器型半導体発光素子（具体的には面発光レ
ーザ）を利用して形成される発光装置８００の構成を模
式的に示す斜視図である。

【０１４６】具体的には、発光装置８００では、同一の
ＧａＡｓ基板１７０の上に本発明による垂直共振器型半
導体発光素子（例えば面発光半導体レーザ）１７５をア
レイ状に複数個集積して形成されている。個々の面発光
半導体レーザ１７５は、本発明のいずれかの実施形態と
して説明した構成を有していればよい。例えば、図１２
（ｂ）の断面図に模式的に示すように、個々の面発光半
導体レーザ１７５からは、基板１７０に設けられた窓１
７０ａを通じてレーザ光１８０が出射される。或いは、
基板の上に形成された半導体積層構造に設けられた窓を
通じてレーザ光が出射される構成であってもよい。

【０１４７】面発光半導体レーザ１７５の集積化アレイ
を含む発光装置８００を光ディスク装置の光源として使
用して、アレイに含まれる個々の面発光半導体レーザ１
７５から出射したレーザ光１８０が、並列且つ同時に光
ディスク１９０に照射される。これによって、複数の信
号の読み出し或いは書き込みを並列且つ同時に行うこと
ができて、高速且つ高密度の情報の記録再生が可能にな
る。

【０１４８】或いは、上記のような構成を有する発光装
置では、レーザ光の出射のための窓の部分に光ファイバ
を挿入することで、複数のプラスチック光ファイバへの
接続（光結合）を容易に行うことができる。この結果、
並列光データ伝送が容易に実現され得るようになる。特
に、本発明の面発光半導体レーザは約４８０ｎｍの波長
の青色レーザ光を発するが、プラスチック光ファイバ
は、この約４８０ｎｍの波長の光に対しては、伝搬によ
る損失が少ない。従って、低損失の光源が実現される。

【０１４９】

【発明の効果】本発明の垂直共振器型半導体発光素子
（例えば、面発光半導体レーザ）では、電流ブロック層
が設けられていて、電流を、発光層のうちで積層構造を
有するミラーで挟まれた領域に、有効に注入することが
できる。これによって、低いしきい値電流密度が得られ
る。

【０１５０】また、ｐ側及びｎ側ミラーを熱伝導特性の
よい半導体材料の積層構造で構成することにより、ミラ
ー直下の活性層で発生した熱を、ミラーを通して効果的
に放散できる。これにより、垂直共振器型半導体発光素
子（面発光半導体レーザ）の高温でのレーザ動作が可能
となる。

【０１５１】さらに、II−VI族化合物半導体材料の積層
構造の側からレーザ光を取り出す構成とすれば、基板に
レーザ出射のための窓を形成する工程を行う必要がなく
なって、製造方法が容易になるとともに歩留まりが向上
する。

【０１５２】活性層において、井戸層及びバリア層の周
期構造（多重量子井戸構造）を設けるとともに、この周
期構造とクラッド層との間に、クラッド層よりもバンド
ギャップが小さく且つバリア層より大きなバンドギャッ
プを有する光閉じ込め層を設けるようにすれば、キャリ
アのオーバーフローを抑制して、しきい値電流密度を低
減することができる。

【０１５３】また、本発明によれば、活性層或いは活性
領域の量子井戸構造に含まれる井戸層を除いて、ＺｎＭ
ｇＳＳｅクラッド層やＺｎＳＳｅ電流ブロック層（電流
狭窄層）、さらには、ＺｎＭｇＳＳｅ層及びＺｎＳＳｅ
層の積層構造を有するミラーを含めて、ＧａＡｓ基板に
格子整合した積層構造を形成することができる。これに
よって、積層構造に含まれる各層を構成する結晶の欠陥
密度が低減されて、素子寿命が向上する。具体的には、
ＧａＡｓ基板に格子整合する組成は、例えば、Ｚｎ_0.9
Ｍｇ_0.1Ｓ_0.15Ｓｅ_0.85及びＺｎＳ_0.06Ｓｅ_0.94であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるＺ
ｎＳｅ系II−VI族化合物半導体材料を用いた垂直共振器
型青色面発光半導体レーザの構造を示す断面図であり、
（ｂ）は、（ａ）の面発光半導体レーザの上面図であ
り、（ｃ）は、（ａ）の面発光半導体レーザの活性層及
びその近傍におけるエネルギーバンド図である。

【図２】（ａ）〜（ｅ）は、図１に示す面発光半導体レ
ーザの製造工程を示す斜視図である。

【図３】エッチングレートの加速電圧依存特性を示す図
である。

【図４】（ａ）は、本発明に従った塩素ガス及び水素ガ
スの混合ガスを用いるドライエッチングによって得られ
るエッチングプロファイルを模式的に示す断面図であ
り、（ｂ）は、従来技術に従った塩素ガスを用いるドラ
イエッチングによって得られるエッチングプロファイル
を模式的に示す断面図である。

【図５】エッチング前後でのＰＬ強度スペクトルの変化
を示す図である。

【図６】（ａ）は、本発明の第２の実施形態におけるＺ
ｎＳｅ系II−VI族化合物半導体材料を用いた垂直共振器
型青色面発光半導体レーザの構造を示す断面図であり、
（ｂ）は、（ａ）の面発光半導体レーザの活性層及びそ
の近傍におけるエネルギーバンド図である。

【図７】本発明の第３の実施形態におけるＺｎＳｅ系II
−VI族化合物半導体材料を用いた垂直共振器型青色面発
光半導体レーザの構造を示す断面図である。

【図８】本発明の第４の実施形態におけるＺｎＳｅ系II
−VI族化合物半導体材料を用いた垂直共振器型青色面発
光半導体レーザの構造を示す断面図である。

【図９】本発明の第５の実施形態におけるＺｎＳｅ系II
−VI族化合物半導体材料を用いた垂直共振器型青色面発
光半導体レーザの構造を示す断面図である。

【図１０】光ディスク装置の構成図である。

【図１１】本発明のある実施形態における発光装置の構
成を模式的に示す断面図である。

【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態
における発光装置の構成を模式的に示す斜視図及び断面
図である。

【図１３】従来技術による垂直共振器型青色面発光半導
体レーザの構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１１基板１１ａ窓１２ｎ型クラッド層１３多重量子井戸活性層１３ｗ井戸層１３ｂバリア層１３ｐ、１３ｎ光閉じ込め層１４ｐ型クラッド層１５電流ブロック層（電流狭窄層）１６ｐ型クラッド層１７ｎｎ側ミラー１７ｐｐ側ミラー１８ｐ型電極１８ｃコンタクト層１９ｎ型電極２０エッチングストップ層２２レジスト６１基板６１ａ窓６２活性領域（発光層）６２ｗ井戸層６２ｂバリア層６２ｐ、６２ｎクラッド層６２ａ、６２ｃ光閉じ込め層６３電流ブロック層（電流狭窄層）６４ｐ型クラッド層６５ｎｎ側ミラー６５ｐｐ側ミラー６６ｐ型電極６７ｎ型電極７１基板７１ａ窓７２活性領域７３電流ブロック層（電流狭窄層）７４ｎｎ側ミラー７４ｐｐ側ミラー７５ｐ型電極７６ｎ型電極８１基板８２活性領域８３電流ブロック層８４ｐ型クラッド層８５ｎｎ側ミラー８５ｐｐ側ミラー８６ｐ型電極８７ｎ型電極９１基板９２活性領域９３電流ブロック層９４ｎｎ側ミラー９４ｐｐ側ミラー９５ｐ型電極９６ｎ型電極１１１発光素子１１２受光素子１１３基板１２１半導体レーザ１２２レーザ光１２３コリメータレンズ１２４回折格子１２５ハーフプリズム１２６集光レンズ１２７光ディスク１２８受光レンズ１２９シリンドリカルレンズ１３０駆動系１２１０光検出器（ホトダイオード）１７０基板１７０ａ窓１７５発光素子１８０レーザ光１９０光ディスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 II−VI族化合物半導体で形成された発光
層と、該発光層の内部に相当する位置に開口部を有する第１の
II−VI族化合物半導体層と、該発光層を挟むように設けられた上部ミラー及び下部ミ
ラーと、を備えており、該開口部を通して該発光層に電
流を注入する、垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項２】前記第１のII−VI族化合物半導体層を挟
むように設けられた下部及び上部第２II−VI族化合物半
導体層をさらに備えており、前記第１のII−VI族化合物半導体層が第１の導電型を有
し、該下部及び上部第２II−VI族化合物半導体層のそれ
ぞれが第２の導電型を有しており、該第１のII−VI族化合物半導体層によって前記電流が狭
窄されて前記発光層に注入される、請求項１に記載の垂
直共振器型半導体発光素子。
【請求項３】前記第１のII−VI族化合物半導体層の前
記開口部の幅が、前記上部ミラーの直径よりも小さい、
請求項１に記載の垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項４】前記第１のII−VI族化合物半導体層の前
記開口部における端部が、テーパ状の形状を有してい
る、請求項１に記載の垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項５】前記第１のII−VI族化合物半導体層が高
抵抗層である、請求項１に記載の垂直共振器型半導体発
光素子。
【請求項６】前記第１のII−VI族化合物半導体層が、
ＺｎＳｅ層、ＺｎＳ層、ＺｎＳＳｅ層、ＺｎＳｅＴｅ
層、ＺｎＳＴｅ層、ＺｎＭｇＳＳｅ層、或いはＣｄＺｎ
ＳＳｅ層である、請求項１に記載の垂直共振器型半導体
発光素子。
【請求項７】前記第１のII−VI族化合物半導体層の屈
折率が、前記下部及び上部第２II−VI族化合物半導体層
の屈折率よりも低い、請求項２に記載の垂直共振器型半
導体発光素子。
【請求項８】前記発光層の上部に相当する位置に開口
部を有するコンタクト層をさらに備えている、請求項１
に記載の垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項９】前記コンタクト層が、ＺｎＴｅ層、Ｚｎ
Ｔｅ層を含む超格子層、或いはアモルファス半導体層か
ら構成されている、請求項８に記載の垂直共振器型半導
体発光素子。
【請求項１０】前記第１のII−VI族化合物半導体層は
前記上部ミラーの直上或いは直下に位置する、請求項１
に記載の垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項１１】前記上部ミラー及び前記下部ミラーの
それぞれがII−VI族化合物半導体材料で構成されてい
る、請求項１に記載の垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項１２】前記発光層の上部に相当する位置に開
口部を有する電極金属層をさらに備えている、請求項１
に記載の垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項１３】前記下部第２II−VI族化合物半導体層
がＺｎＭｇＳＳｅ層である、請求項２に記載の垂直共振
器型半導体発光素子。
【請求項１４】前記発光層がＺｎＳＳｅバリア層と複
数のＺｎＣｄＳｅ井戸層とで構成される多重量子井戸層
からなる、請求項１に記載の垂直共振器型半導体発光素
子。
【請求項１５】前記発光層がＺｎＳＳｅバリア層と複
数のＺｎＣｄＳｅ井戸層とで構成される多重量子井戸層
からなる、請求項２に記載の垂直共振器型半導体発光素
子。
【請求項１６】前記下部第２II−VI族化合物半導体層
と前記発光層との間に配置され、該発光層の前記バリア
層のバンドギャップ以上であって且つ該下部第２II−VI
族化合物半導体層のバンドギャップより小さいバンドギ
ャップを有する、II−VI族化合物半導体光閉じ込め層を
さらに備える、請求項１５に記載の垂直共振器型半導体
発光素子。
【請求項１７】ＧａＡｓ基板の上にバッファ層を介し
て形成されていて、該バッファ層がＺｎＳｅ層或いはＺ
ｎＳＳｅ層である、請求項１に記載の垂直共振器型半導
体発光素子。
【請求項１８】ＧａＡｓ基板の上に形成された電極を
さらに備え、該電極が、ＡｕとＧｅとＮｉとＰｄとを含
む材料から構成されている、請求項１に記載の垂直共振
器型半導体発光素子。
【請求項１９】発光層と、該発光層を挟むように設けられた上部ミラー及び下部ミ
ラーと、を備え、該上部ミラー及び該下部ミラーのそれ
ぞれがII−VI族化合物半導体材料で構成されている、垂
直共振器型半導体発光素子。
【請求項２０】垂直共振器型半導体発光素子と光検出
器とを備える発光装置であって、該垂直共振器型半導体発光素子と該光検出器とが同一基
板の上に形成されていて、該垂直共振器型半導体発光素子が請求項１から１９のい
ずれかに記載のものである、発光装置。
【請求項２１】同一基板上にアレイ状に集積的に形成
された複数の垂直共振器型半導体発光素子を備える発光
装置であって、該複数の垂直共振器型半導体発光素子の
それぞれが、請求項１から１９のいずれかに記載のもの
である、発光装置。
【請求項２２】垂直共振器型半導体発光素子と、該垂直共振器型半導体発光素子から出射したレーザ光を
記録媒体に集光する集光光学系と、該記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、を備え
る光ディスク装置であって、該垂直共振器型半導体発光素子が請求項１から１９のい
ずれかに記載のものである、光ディスク装置。
【請求項２３】前記垂直共振器型半導体発光素子から
出射した前記レーザ光により、前記記録媒体に記録され
ている情報を読み取る、請求項２２に記載の光ディスク
装置。
【請求項２４】記録用光源として垂直共振器型半導体
発光素子を備える記録装置であって、該垂直共振器型半
導体発光素子が請求項１から１９のいずれかに記載のも
のである、記録装置。
【請求項２５】 II−VI族化合物半導体層を所定の混合
ガスによってドライエッチングするステップを包含し、該所定の混合ガスは、第１のガス成分と第２のガス成分
とを含み、該第１のガスは塩素ガスであり、該第２のガスは、水素ガス、窒素ガス、及び不活性ガス
からなるグループから選択されたガスである、エッチン
グ方法。
【請求項２６】ＧａＡｓ結晶の上にII−VI族化合物半
導体層が形成されている半導体積層構造をエッチングす
る方法であって、該ＧａＡｓ結晶をＮＨ₄ＯＨとＨ₂Ｏ₂
とＨ₂Ｏとの混合溶液でウェットエッチングするステッ
プを包含する、エッチング方法。
【請求項２７】前記ＧａＡｓ結晶の上にＡｌＡｓ或い
はＡｌＧａＡｓからなるエッチングストップ層を形成す
るステップをさらに包含する、請求項２６に記載のエッ
チング方法。