JPH10209565A

JPH10209565A - 横方向電流注入型面発光半導体レーザ装置、その製造方法および半導体レーザアレイ

Info

Publication number: JPH10209565A
Application number: JP1253997A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Ueki; 伸明植木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-01-27
Also published as: JP3700307B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易で再現性が高く、特性が良好でか
つ２次元アレイ化の容易な面発光型半導体レーザを提供
する。【解決手段】本発明の第１の特徴は、基板と垂直な方
向に光を放出するように構成された面発光型半導体レー
ザにおいて、半導体基板上で活性層が上部および下部の
半導体多層反射膜により挟まれた光共振器構造を有し、
少なくとも前記上部半導体多層反射膜の発光領域直上領
域を除く領域が除去されてなる柱状構造を有し、前記上
部半導体多層反射膜除去領域の一部に、第１導電型の第
１の不純物拡散領域を形成するとともに、前記上部半導
体多層反射膜除去領域の他の一部に、第２導電型の第２
の不純物拡散領域を形成し、これら第１および第２の不
純物拡散領域を介して電流の注入を行うようにしたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光記録装
置や、レーザプリンタなどの光源として使用される横方
向電流注入型面発光半導体レーザ装置、その製造方法お
よび半導体レーザアレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】光コンピューティングあるいは光インタ
ーコネクション用の光源として２次元集積の容易な面発
光レーザ装置が注目されている。この種の装置の１例と
して特公平２−５７７０８で垂直発振型レーザが提案さ
れている。

【０００３】この垂直発振型レーザでは、図１８（Ａ）
および（Ｂ）に示すように、半絶縁性基板１１０上にレ
ーザ活性機能と光共振機能とを具備した活性層兼光共振
器の構成層となる半導体ヘテロ多層膜１２１を形成す
る。次にこの半導体ヘテロ多層膜１２１に対し、平面的
な所定のパターニングを施し、適宜のエッチング技術に
よってｐ型クラッド層を埋め込み形成するための溝と、
ｎ型クラッド層を埋め込み形成するための溝を同時に、
または当初一方のみを形成する。この溝１２２の深さ
は、少なくとも基板１１０の表面を露出させる程度とす
る。続いて分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法、有機金
属系気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、液相成長（ＬＰＥ）法
など、適当な結晶成長技術を援用し、当該溝１２２にｐ
型クラッド層１１２を埋設的に成長させる。ついで同様
にしてｎ型クラッド層埋設用の溝１２３を、基板１１０
の表面を露出させる程度の深さまで形成し、この溝１２
３内に分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、有機金属系気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法、液相成長（ＬＰＥ）法などに
より、ｎ型クラッド層１１３を埋設的に成長させる。こ
のようにして面発光レーザ装置の基本構造を得ることが
可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な構造を有する面発光型レーザの製造に際しては、結晶
再成長を必要とするなど複雑で手間がかかり、特に２次
元アレイ化した際の特性の均一性や、素子の歩留まりへ
の影響が懸念されている。

【０００５】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、製造が容易で再現性が高く、特性が良好でかつ２次
元アレイ化の容易な面発光型半導体レーザを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の第１の特
徴は、基板と垂直な方向に光を放出するように構成され
た面発光型半導体レーザにおいて、半導体基板上で活性
層が上部および下部の半導体多層反射膜により挟まれた
光共振器構造を有し、少なくとも前記上部半導体多層反
射膜の発光領域直上を除く領域が除去されてなる柱状構
造を有し、前記上部半導体多層反射膜除去領域の一部
に、第１導電型の第１の不純物拡散領域を形成するとと
もに、前記上部半導体多層反射膜除去領域の他の一部
に、第２導電型の第２の不純物拡散領域を形成し、これ
ら第１および第２の不純物拡散領域を介して電流の注入
を行うようにしたことを特徴とする。

【０００７】また本発明の第２の特徴は、半導体基板上
に下部半導体多層反射膜、下部スぺーサ層、半導体活性
層、上部スぺーサ層、上部半導体多層反射膜を順次積層
形成刷る半導体層積層工程と、少なくとも前記上部半導
体多層反射膜の一部をエッチング除去して半導体柱状領
域を形成するエッチング工程と、前記上部多層半導体反
射膜の除去された領域の一部から上部スぺーサ層内に、
第１の不純物拡散領域を形成する第１の不純物拡散工程
と、前記上部半導体多層反射膜の除去された領域の内の
他の一部から上部スぺーサ層内に、第２の不純物拡散領
域を形成する第２の不純物拡散工程と、前記第１および
第２の不純物拡散領域にそれぞれ第１および第２の電極
を形成する電極形成工程とを含み、これら第１および第
２の電極から第１および第２の不純物拡散領域を介して
電流の注入を行うようにした面発光型半導体レーザを形
成するようにしたことを特徴とする。

【０００８】また本発明の第３の特徴は、基板と垂直な
方向に光を放出するように構成されたマトリックス配線
方式の２次元面発光型半導体レーザアレイにおいて、半
導体基板上で活性層が上部および下部の半導体多層反射
膜により挟まれた光共振器構造を有し、少なくとも前記
上部半導体多層反射膜の発光領域直上を除く領域が除去
されてなる柱状構造を有し、前記上部半導体多層反射膜
除去領域の一部に、側面から不純物拡散を行い第１導電
型の第１の不純物拡散領域を形成するとともに、前記上
部半導体多層反射膜除去領域の他の一部に、側面から不
純物拡散を行い第２導電型の第２の不純物拡散領域を形
成し、前記上部半導体多層反射膜除去領域に接続配線を
形成し、これら第１および第２の不純物拡散領域を介し
て電流の注入を行うことにより駆動するようにしたこと
を特徴とする。

【０００９】本発明によれば、比較的浅い不純物拡散技
術により、実質的に活性層を配線電極よりも下層に埋め
込んだ構造を得ることができ、プロセスが簡便で再現性
が高く、レーザ特性の良好な横方向電流注入型屈折率導
波面発光レーザを提供することが可能となる。なお、上
部スペーサ層および下部スペーサ層についてはアンドー
プとしてもよいし、また、第２または第１の導電型にド
ープしたものを用いてもよいが、いずれを用いるかに応
じて、適切な構造をとるように細部構造を調整する必要
がある。また、電流注入用の電極が半導体柱の頂面で
はなく、ｐ側もｎ側も基板平坦部に形成するため、２次
元アレイ化するに際し、電気的に分離された配線を基板
平坦部にのみ配置することができ、配線パターンの高精
度化をはかるとともに歩留まりの向上をはかることが可
能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しつつ説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施例の面発光型半
導体レーザ装置の断面図である。

【００１２】この面発光型半導体レーザ装置は、アンド
ープのガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板１上に形成された
アンドープのＡｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ／Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ
下部半導体多層反射膜２と、アンドープのＡｌ_0.6Ｇａ
_0.4Ａｓからなる下部スペーサ層３と、この下部スペー
サ層３上に形成されたアンドープのＡｌ_0.11Ｇａ_0.89量
子井戸層とアンドープのＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ障壁層とか
らなる量子井戸活性層４と、アンドープのＡｌ_0.6Ｇａ
_0.4Ａｓからなる上部スペーサ層５と、アンドープのＡ
ｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ／Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ上部半導体多層
反射膜６とが順次積層せしめられ、上部スペーサ層５が
露呈する深さまで、上部半導体多層反射膜６が発光領域
の上方を除いてエッチング除去され、角柱状の光制御領
域が形成されている。そしてこの上部半導体多層反射膜
６の除去領域の表面の一部から下部スペーサ層３に到達
する深さまでｎ型不純物拡散領域７が形成され、これに
対向する領域に同様に下部スペーサ層３に到達する深さ
までｐ型不純物拡散領域８が形成され、表面にそれぞれ
Ａｕ−Ｇｅ／Ａｕからなるｎ側電極９およびＣｒ／Ａｕ
からなるｐ側電極１０が形成されている。

【００１３】ここで下部半導体多層反射膜２は、Ａｌ
_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層とＡｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ層とをそれぞれ
膜厚λ／（４ｎ_r）（λ：発振波長，ｎ_r：屈折率）で約
４０．５周期積層することによって形成されたものであ
る。下部スペーサ層３は、アンドープのＡｌ_0.6Ｇａ_0.4
Ａｓ層から構成され、また、量子井戸活性層４は、ア
ンドープのＡｌ_0.11Ｇａ_0.89量子井戸層（膜厚８ｎｍ×
３）とアンドープのＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ障壁層（膜厚５
ｎｍ×４）との組み合わせ、上部スペーサ層５はアンド
ープＡｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓから構成されており、膜厚は全
体でλ／ｎ_rの整数倍とする。また、上部半導体多層反
射膜６は、Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層とＡｌ₀ _.7Ｇａ_0.3Ａ
ｓＧａＡｓ層とをそれぞれ膜厚 λ／（４ｎ_r）（λ：発
振波長，ｎ_r：屈折率）で交互に３０周期積層すること
によって形成されたものである。そして酸化防止のため
に最上層はＧａＡｓ層とした。最後にｎ型不純物拡散領
域７は、シリコン不純物濃度１×１０²⁰ｃｍ^ー3である。
ｐ型不純物拡散領域８は、亜鉛不純物濃度１×１０²⁰ｃ
ｍ^ー3である。上部半導体多層反射膜６の周期数を下部半
導体多層反射膜２の周期数よりも少なくしているのは、
反射率に差をつけて出射光を基板上面から取り出すため
である。ドーパントの種類についてはここで用いたもの
に限定されることなく、ｎ型であればシリコン、セレ
ン、ｐ型であれば亜鉛やマグネシウムなどを用いること
も可能である。不純物拡散領域は、表層のキャリア濃度
を増加し、電気的コンタクトを容易にとることができる
状態に変化させるとともに、周囲の半導体層との間で混
晶化を生じ、活性層付近ではこの領域のエネルギーバン
ドギャップが活性領域に比べて増大するという効果をも
有するため、発光領域での光閉じ込めが向上する。そし
て電流はｎ型不純物拡散領域７およびｐ型不純物拡散領
域８上に形成されたｎ側電極９およびｐ側電極１０の間
で量子井戸活性層４を経由して流れる。

【００１４】このようにして発振波長λ＝７８０ｎｍの
レーザ光を基板表面から取り出すことができる。

【００１５】かかる構成によれば、比較的容易なプロセ
スによって電流経路および光閉じ込めが可能となるた
め、再現性が高く生産性にとみ、レーザ特性の良好な屈
折率導波型面発光レーザ装置を提供することができる。
また、２次元アレイ化して素子数が多数個にわたる場合
でも高い歩留まりを得ることが可能となる。

【００１６】次に、この面発光型半導体レーザ装置の製
造工程について説明する。まず、図２に示すように、有
機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、アンドープの
ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）（１００）基板１上に、ア
ンドープＡｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ／Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ下部
半導体多層反射膜２と、アンドープのＡｌ₀ _.6Ｇａ_0.4Ａ
ｓからなる下部スペーサ層３と、アンドープのＡｌ
_0.11Ｇａ_0.89量子井戸層とアンドープのＡｌ_0.3Ｇａ_0.7
Ａｓ障壁層とからなる量子井戸活性層４と、アンドープ
のＡｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓからなる上部スペーサ層５と、ア
ンドープのＡｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ／Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ上
部半導体多層反射膜６とを順次積層する。そして基板を
成長室から取出し、酸化シリコン膜あるいは窒化シリコ
ン膜などの絶縁膜２１を形成した後フォトリソグラフィ
技術により、図３に示すように、レジストマスク２２を
形成し、絶縁膜２１を選択的に除去する。そしてさら
に、図４に示すように、この絶縁膜２１をマスクとし
て、ＳｉＣｌ₄ガスを用いた反応性イオンエッチングに
より、上部スペーサ層５付近の深さまで半導体層をエッ
チング除去する。

【００１７】続いて図５に示すように電子ビーム蒸着法
により拡散源となるシリコン（Ｓｉ）２３を基板上面に
約５ｎｍ堆積させ、この基板を石英アンプルに砒素粒と
共に封入し、８５０℃で２時間の熱処理を行う。これに
より拡散源の直下および側壁部の半導体多層反射膜６、
上部スペーサ層５、量子井戸活性層４の半導体膜間で不
純物の拡散により誘起された無秩序化を生じ、図６に示
すように、元の半導体多層膜を混ぜあわせて合金化した
ような中間的なアルミ組成比を有するｎ型混晶化領域７
となる。従ってこのｎ型混晶化領域７はエネルギーバン
ドギャップについても元の半導体多層膜を混ぜあわせて
合金化したような中間的な値、すなわち、周囲の領域に
対して高いエネルギーバンドをもつことになる。

【００１８】ここで再びフォトリソグラフィ技術により
絶縁膜２１を８μｍ径程度の円形に整形し、このマスク
を用いて再びＳｉＣｌ₄ガスを用いた反応性イオンエッ
チングにより、半導体層を上部スペーサ層５付近の深さ
までエッチング除去して、図７に垂直断面図を示すよう
に光制御領域となる円柱状のポスト形状を形成する。こ
の時Ｓｉを着膜した部分はこれがマスクとなって除去さ
れずに残る。

【００１９】続いて、図８に示すように、ＲＦスパッタ
リング法により拡散源となるＺｎ層２４を基板上面に約
５ｎｍ堆積させ、この基板を石英アンプルに砒素粒と共
に封入し、５７５℃で３０分間の熱処理を行う。これに
より図９に示すように、拡散源の直下および側壁部の半
導体多層反射膜６、上部スペーサ層５、量子井戸活性層
４の半導体膜間で不純物の拡散により誘起された無秩序
化を生じ、この部分の半導体多層膜が周囲の領域に対し
てエネルギーバンドギャップの低いｐ型混晶化領域８と
なる。すなわち、ここでも元の半導体多層膜を混ぜあわ
せて合金化したような中間的なアルミ組成比を有するｐ
型混晶化領域８となる。ここで石英アンプルに砒素粒を
封入するのは、熱処理により砒素が蒸発しやすいため、
基板から砒素が離脱するのを防ぐためである。

【００２０】このようにしてｎ型混晶化領域７およびｐ
型混晶化領域８により周囲を埋めこまれた発光領域は最
終的には３〜６μｍ程度の円柱形状となる。

【００２１】この後メサ構造上面の絶縁膜２１をバッフ
ァード弗酸により除去してから、底部の拡散源のＳｉお
よびＺｎの表層部をＣＦ₄プラズマによるドライエッチ
ングにより除去する。そして最後に、図１０に示すよう
に、ｎ型混晶化領域７およびｐ型混晶化領域８上面にそ
れぞれｎ側電極９およびｐ側電極１０を形成し、図１に
示した本発明にかかる第１の実施例の面発光型半導体レ
ーザ装置が完成する。なお、前記実施例では各半導体層
は有機金属気相成長法で形成したが、これに限定される
ことなく分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などによって
も良い。

【００２２】また、半導体柱形成および不純物拡散のた
めのマスクとして用いる絶縁膜についても、酸化シリコ
ン膜に限定されることなく窒化シリコン膜など他の材料
を用いても良い。

【００２３】このようにして作製された面発光型半導体
レーザ装置の動作は、以下に示すごとくである。ここ
で、ｐ側電極１０からｐ型混晶化領域８を介して上部半
導体多層反射膜６、量子井戸活性層４にキャリアが注入
され、上部半導体多層反射膜６を介してｎ型混晶化領域
７、ｎ側電極９へと電流が流れるようになっている。そ
して、量子井戸層に注入されたキャリアは電子−正孔再
結合により光を放出し、この光は上部と下部の半導体多
層反射膜によって反射され、利得が損失を上回ったとこ
ろでレーザ発振を生ずる。レーザ光は半導体柱表面から
出射される。

【００２４】次に本発明の第２の実施例の面発光型半導
体レーザ装置の製造方法について、図１１乃至図１３を
参照しつつ説明する。この方法は、ｐ型不純物拡散領域
の形成方法が前記第１の実施例と異なることを特徴とす
るもので、図７に示した第１の拡散工程および半導体柱
の形成工程までは、前記第１の実施例と同様に形成し、
第２の不純物拡散工程において拡散源としてのＺｎ層２
４からの拡散に代えて、図１３に示すように、ＺｎＡｓ
化合物（固体）を用い、気相状態にて拡散を行うように
したことを特徴とするものである。

【００２５】すなわち、この方法では、前記第１の実施
例における図７の工程まで実施し、ｎ型不純物拡散領域
（混晶化領域）を形成したのち、基板を石英アンプル内
にＺｎＡｓ化合物および砒素粒と共に封入し、５７５℃
で３０分間の熱処理を行う。これにより図１１に示すよ
うに絶縁膜２１および拡散源Ｓｉ膜２３で覆われた領域
以外の領域にＺｎが拡散し、この領域のエネルギーバン
ドギャップが元の半導体多層膜を混ぜあわせて合金化し
たような中間的なアルミニウム組成比を有するｐ型混晶
化領域２８となる。

【００２６】このようにしてｎ型混晶化領域２７および
ｐ型混晶化領域２８により周囲を埋めこまれた発光領域
は最終的には３〜６μｍ径程度となる。

【００２７】この後図１２に示すように、半導体柱頂部
の絶縁膜２１をバッファード弗酸によって除去した後、
同底部の拡散源ＳｉをＣＦ₄プラズマによるドライエッ
チングにより除去する。

【００２８】最後に図１３に示すように、ｎ型混晶化領
域２７およびｐ型混晶化領域２８に、それぞれ、ｎ側電
極２９およびｐ側電極３０を形成し、本発明実施例の面
発光型半導体レーザ装置が完成する。

【００２９】この方法によれば、図１３に示すように、
Ｚｎ拡散によるｐ型混晶化領域が半導体柱の底部とその
近傍のみならず、半導体柱側壁を取り囲むように形成さ
れる。ただし、既にＳｉ層２３下にあるＳｉ拡散領域で
はＳｉがマスクとなって働くため、Ｚｎ拡散は生じな
い。さらに、Ｓｉ層２３のないＳｉ拡散領域ではＺｎ拡
散が生じるものの比較的アルミニウムの組成比の高い領
域でｐｎ接合を形成するため、活性層付近でのポテンシ
ャル障壁に比べて電流が流れ難くレーザの動作に対して
は何等問題とならない。また、半導体柱を形成する半導
体多層膜柱にもｐｎ接合は形成されるが、活性層に比べ
て膜厚が厚くかつアンドープであるため抵抗率は高く、
有効なキャリアの注入は行われないことから発光層とは
なり得ない。この方法によれば、拡散源としてのＺｎ
を特定の領域に形成する必要はなく、工数の低減をはか
ることが可能となる。

【００３０】次に本発明の第３の実施例として、この横
方向電流注入型の半導体レーザを２次元の面発光レーザ
アレイ装置に適用した例について説明する。

【００３１】図１４および図１５に示すように、プロト
ン注入により下部半導体多層反射膜に到達する深さまで
プロトン注入を行うことにより、素子間を分離し、マト
リックス配線により各素子のうち特定のものを単独若し
くは複数個同時に発光させることができるようにしたも
のである。ここで図１５(a)は図１４のＡ−Ａ’断面
図、図１５(b)は図１４のＢ−Ｂ’断面図である。

【００３２】すなわち、この２次元面発光型半導体レー
ザアレイは、ＧａＡｓ基板表面に集積化して形成され、
基板表面に形成されたマトリックス配線による電流供給
により、基板表面から突出して形成された各半導体柱の
頂面から、基板と垂直な方向に光を放出するように構成
されたものである。この各半導体柱に形成される面発光
型半導体レーザは、半導体基板上で活性層が上部および
下部の半導体多層反射膜により挟まれた光共振器構造を
有し、少なくとも前記上部半導体多層反射膜の発光領域
直上領域を除く領域が除去されてなる柱状構造を有し、
前記上部半導体多層反射膜除去領域の一部に、側面から
不純物拡散を行い第１導電型の第１の不純物拡散領域を
形成するとともに、前記上部半導体多層反射膜除去領域
の他の一部に、側面から不純物拡散を行い第２導電型の
第２の不純物拡散領域を形成し、前記上部半導体多層反
射膜除去領域すなわち、基板平坦面に、接続配線を形成
し、これら第１および第２の不純物拡散領域を介して電
流の注入を行うように構成されている。

【００３３】かかる構造によれば配線は半導体柱底部で
のみ行われ得るため、段差のある領域でフォトリソグラ
フィを行う場合の段切れ等、素子の歩留まり低下の原因
となる工程が不要となるため、製造が容易で信頼性の高
いデバイスを得ることが可能となる。

【００３４】なお、前記実施例では、結晶成長装置とし
てＭＯＣＶＤ装置を用いる場合について説明したが、こ
れに限定されることなく、例えば分子線ビームエピタキ
シー（ＭＢＥ）装置、液相エピタキシー（ＬＰＥ）装置
等を用いてもよい。

【００３５】また前記実施例では第１導電型の不純物と
して、Ｓｉを用いたがこれに限定されることなく、例え
ばゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）等を用いてもよ
い。また前記第２導電型の不純物として、Ｚｎを用いた
がこれに限定されることなく、例えばカーボン（Ｃ）、
マグネシウム（Ｍｇ）等を用いてもよい。

【００３６】さらにまた、前記実施例では、量子井戸活
性層を構成する材料としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半
導体を用いたが、これに限定されることなく、例えば量
子井戸活性層にＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系あるいは、Ｉ
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系半導体を用いることも可能であ
る。これらの量子井戸層からの発光波長はＧａＡｓ基板
に対して透過であるから、この場合基板裏面から出射光
を取り出すのが容易であリ、プロセス上の手間を省く事
ができる。さらに、前記実施例では拡散源のＳｉおよび
Ｚｎを所望の領域に直接成膜して固相より拡散を行うよ
うにしたが、これに限定されることなく、例えばイオン
インプランテーション技術を用いて拡散源となるイオン
化原子を所望の領域に直接打ち込み、その後結晶性を回
復させるためのアニールを行うなどの方法も可能であ
る。

【００３７】加えて、前記実施例では図１６(Ａ)に示す
ように、下部スペーサ層および上部スペーサ層をアンド
ープとしたが、この構造では接合部での抵抗が高く電流
注入がしにくいという問題がある。そこで、図１６
（Ｂ）に示すように、片側の上部スペーサ層をｐ型、も
う下部スペーサ層をｎ型にドープしておくようにしても
よい。この構造ではスペーサ層の領域でｐｎ接合が形成
されるが、この部分のポテンシャル障壁は活性層脇のそ
れに比べて高いため、キャリアは活性層中に流れ込む。
この構造（図１６（Ｂ））の具体例を本発明の第４の実
施例として図１７に示す。ここで上部スペーサ層５がｐ
型の高濃度拡散領域であるため、ｎ型の高濃度拡散領域
との絶縁のために半導体柱の周り、特にｎ側電極の側は
絶縁膜２５で覆われている。

【００３８】ただし、この場合、活性層付近に比較的キ
ャリア濃度の高い領域がくることになるため、出射光が
フリーキャリアによる吸収を受け、発光効率が低下する
という問題を生じる可能性がある。この問題を解決する
ため、活性層から遠ざかるにつれて、半導体層のキャリ
ア濃度を段階的にあげるようにすることも有効である。
またキャリア濃度を連続的に変化させ組成傾斜層を形成
してもよい。

【００３９】加えて、前記実施例では第２導電型不純物
の拡散を活性層とスペーサ層との間で無秩序化を生じる
までにおこなったが、必ずしもこの深さまで拡散を行う
必要はない。この場合活性層に効率よくキャリアを注入
するため上部スペーサ層５をｐ型ドープしておく必要は
あるが、Ｚｎ拡散時の熱処理温度の低減や時間の短縮が
可能となり、プロセスの簡略化を図ることが可能であ
る。

【００４０】なお、本発明の構成要件を満足する範囲内
で他の方法によっても実現可能であることはいうまでも
ない。例えば実施例では電流経路を光出射側に設けた
が、その反対側に設けても、反射率に変化を与える事が
できるので同様の効果を得る事が可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、配線が容易で信頼性の高い面発光型半導体レーザを
得ることができる。特に集積化に際して極めて有効な構
造である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の面発光型半導体レーザ
装置を示す図

【図２】同半導体レーザ装置の製造工程図

【図３】同半導体レーザ装置の製造工程図

【図４】同半導体レーザ装置の製造工程図

【図５】同半導体レーザ装置の製造工程図

【図６】同半導体レーザ装置の製造工程図

【図７】同半導体レーザ装置の製造工程図

【図８】同半導体レーザ装置の製造工程図

【図９】同半導体レーザ装置の製造工程図

【図１０】同半導体レーザ装置の製造工程図

【図１１】本発明の第２の実施例の面発光型半導体レー
ザ装置の製造工程図

【図１２】本発明の第２の実施例の面発光型半導体レー
ザ装置の製造工程図

【図１３】本発明の第２の実施例の面発光型半導体レー
ザ装置の製造工程図

【図１４】本発明の第３の実施例の面発光型半導体レー
ザ装置を示す図

【図１５】本発明の第３の実施例の面発光型半導体レー
ザ装置を示す図

【図１６】本発明の面発光型半導体レーザ装置の動作説
明図

【図１７】本発明の第４の実施例の面発光型半導体レー
ザ装置を示す図

【図１８】従来例の半導体レーザ装置を示す図

【符号の説明】

１ｎ型ガリウムひ素（ＧａＡｓ）基板２ｎ型下部半導体多層反射膜３ｎ型下部スペーサ層４量子井戸活性層５ｐ型上部スぺーサ層６上部半導体多層反射膜７第１の不純物拡散領域８第２の不純物拡散領域９ｎ側電極１０ｐ側電極２１絶縁膜２２フォトレジスト２３第１導電型拡散源２４第２導電型の拡散源２５絶縁膜２７第１の不純物拡散領域２８第２の不純物拡散領域２９ｎ側電極３０ｐ側電極１１０半絶縁性基板１２１半導体ヘテロ多層膜１２２１２３溝１１２ｐ型クラッド層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上で活性層が上部および下部
の半導体多層反射膜により挟まれた光共振器構造を有
し、少なくとも前記上部半導体多層反射膜の発光領域直
上を除く領域が除去されてなる柱状構造を有し、前記上部半導体多層反射膜除去領域の一部に、第１導電
型の第１の不純物拡散領域を形成するとともに、前記上
部半導体多層反射膜除去領域の他の一部に、第２導電型
の第２の不純物拡散領域を形成し、これら第１および第
２の不純物拡散領域を介して電流の注入を行うようにし
たことを特徴とする横方向電流注入型面発光半導体レー
ザ装置。
【請求項２】半導体基板上に下部半導体多層反射膜、
下部スぺーサ層、半導体活性層、上部スぺーサ層、上部
半導体多層反射膜を順次積層形成する半導体層積層工程
と、少なくとも前記上部半導体多層反射膜の一部をエッチン
グ除去して半導体柱状領域を形成するエッチング工程
と、前記上部半導体多層反射膜の除去された領域の一部から
上部スぺーサ層内に、第１の不純物拡散領域を形成する
第１の不純物拡散工程と、前記上部半導体多層反射膜の除去された領域の内の他の
一部から上部スぺーサ層内に、第２の不純物拡散領域を
形成する第２の不純物拡散工程と、前記第１および第２の不純物拡散領域にそれぞれ第１お
よび第２の電極を形成する工程とを含み、これら第１および第２の電極からそれぞれ第１および第
２の不純物拡散領域を介して電流の注入を行うように構
成された面発光型半導体レーザを形成したことを特徴と
する横方向電流注入型面発光半導体レーザ装置の製造方
法。
【請求項３】基板と垂直な方向に光を放出するように
構成されたマトリックス配線方式の２次元面発光型半導
体レーザアレイにおいて、各レーザ素子が、半導体基板
上で活性層が上部および下部の半導体多層反射膜により
挟まれた光共振器構造を有し、少なくとも前記上部半導
体多層反射膜の発光領域直上を除く領域が除去されてな
る柱状構造を有し、前記上部半導体多層反射膜除去領域
の一部に、側面から不純物拡散を行い第１導電型の第１
の不純物拡散領域を形成するとともに、前記上部半導体
多層反射膜除去領域の他の一部に、側面から不純物拡散
を行い第２導電型の第２の不純物拡散領域を形成し、前
記上部半導体多層反射膜除去領域に接続配線を形成し、
これら第１および第２の不純物拡散領域を介して電流の
注入を行うことにより駆動するようにしたことを特徴と
する半導体レーザアレイ。