JPH104240A - 半導体光素子、ウエハ及びその製造方法 - Google Patents
半導体光素子、ウエハ及びその製造方法Info
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- JPH104240A JPH104240A JP8177022A JP17702296A JPH104240A JP H104240 A JPH104240 A JP H104240A JP 8177022 A JP8177022 A JP 8177022A JP 17702296 A JP17702296 A JP 17702296A JP H104240 A JPH104240 A JP H104240A
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- H01S5/32358—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers containing very small amounts, usually less than 1%, of an additional III or V compound to decrease the bandgap strongly in a non-linear way by the bowing effect
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い反射率を有する半導体積層ミラーを有す
る面発光型半導体レーザ装置、面型光共振器、及び、半
導体受光素子を提供する。 【解決手段】 ＧaＡsから成る第１の基板１上に、Ｇa
Ａs若しくはＩnＧaＡs薄膜とＩnＡlＰ薄膜の組合せから
成る半導体積層膜ミラー２を成長形成する。第２の化合
物半導体基板１０上に成長形成したレーザ活性層１３を
含む半導体積層１１〜１５と、前記半導体積層膜ミラー
２とを貼り合わせた後に、第２の化合物半導体基板１０
をエッチング除去することで、半導体ウエハを製造す
る。この半導体ウエハから、面発光型レーザ装置等を製
造する。半導体積層膜ミラー２が高い反射率を有するこ
との他に、半導体積層膜ミラー２を特定方位の面上に成
長することにより面内異方性を有するように形成できる
ので、特定の偏光を有するレーザが得られる。
る面発光型半導体レーザ装置、面型光共振器、及び、半
導体受光素子を提供する。 【解決手段】 ＧaＡsから成る第１の基板１上に、Ｇa
Ａs若しくはＩnＧaＡs薄膜とＩnＡlＰ薄膜の組合せから
成る半導体積層膜ミラー２を成長形成する。第２の化合
物半導体基板１０上に成長形成したレーザ活性層１３を
含む半導体積層１１〜１５と、前記半導体積層膜ミラー
２とを貼り合わせた後に、第２の化合物半導体基板１０
をエッチング除去することで、半導体ウエハを製造す
る。この半導体ウエハから、面発光型レーザ装置等を製
造する。半導体積層膜ミラー２が高い反射率を有するこ
との他に、半導体積層膜ミラー２を特定方位の面上に成
長することにより面内異方性を有するように形成できる
ので、特定の偏光を有するレーザが得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光素子及び
その製造方法に関し、特に、面発光レーザ装置、半導体
光共振器、又は、半導体受光素子に、高反射率及び／又
は面内屈折率異方性を持つ半導体多層膜ミラーを形成す
る技術に関する。
その製造方法に関し、特に、面発光レーザ装置、半導体
光共振器、又は、半導体受光素子に、高反射率及び／又
は面内屈折率異方性を持つ半導体多層膜ミラーを形成す
る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】面発光レーザ装置等では、半導体多層膜
ミラーが採用される。半導体多層膜ミラーを従来のエピ
タキシャル成長法で作製するには、この多層膜ミラーを
構成する２種類の薄膜を、レーザ活性層と格子整合する
材料から形成しなければならない。
ミラーが採用される。半導体多層膜ミラーを従来のエピ
タキシャル成長法で作製するには、この多層膜ミラーを
構成する２種類の薄膜を、レーザ活性層と格子整合する
材料から形成しなければならない。
【０００３】半導体多層膜ミラーにおいて、ミラーによ
る光吸収を防ぐには、少ない層数で高反射率を得る材料
を使用することが望ましい。この場合、多層膜ミラーを
構成する２種類の高屈折率半導体層及び低屈折率半導体
層の双方の屈折率の比である屈折率比を大きくとる必要
がある。
る光吸収を防ぐには、少ない層数で高反射率を得る材料
を使用することが望ましい。この場合、多層膜ミラーを
構成する２種類の高屈折率半導体層及び低屈折率半導体
層の双方の屈折率の比である屈折率比を大きくとる必要
がある。
【０００４】一方、面発光レーザ装置の偏光制御は、現
状の各光デバイスの偏光依存性を考慮すると、極めて重
要な課題である。このため、面発光レーザの偏光に異方
性を持たせるには、現在迄に、（ａ）異方性の光損失を
与える、（ｂ）楕円形の穴を形成して、異方性の応力を
与える、（ｃ）多層膜ミラー上に回折格子を形成する、
（ｄ）共振器の横構造自体を等方的にしない、（ｅ）歪
み量子井戸の異方性行列要素を利用する、等の方法が提
案されている。
状の各光デバイスの偏光依存性を考慮すると、極めて重
要な課題である。このため、面発光レーザの偏光に異方
性を持たせるには、現在迄に、（ａ）異方性の光損失を
与える、（ｂ）楕円形の穴を形成して、異方性の応力を
与える、（ｃ）多層膜ミラー上に回折格子を形成する、
（ｄ）共振器の横構造自体を等方的にしない、（ｅ）歪
み量子井戸の異方性行列要素を利用する、等の方法が提
案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案され
た方法には夫々、（ａ）〜（ｃ）による方法は作製方法
を複雑にすること、（ｄ）による方法は、面発光レーザ
に適用すると、光強度分布に異方性が生じてしまうこ
と、上記（ｅ）による方法は、レーザ活性層中の異方性
を利用するため、活性層の設計及び異方性の設計を独立
に行うことが出来ないこと、といった問題がある。
た方法には夫々、（ａ）〜（ｃ）による方法は作製方法
を複雑にすること、（ｄ）による方法は、面発光レーザ
に適用すると、光強度分布に異方性が生じてしまうこ
と、上記（ｅ）による方法は、レーザ活性層中の異方性
を利用するため、活性層の設計及び異方性の設計を独立
に行うことが出来ないこと、といった問題がある。
【０００６】一方、ＩnＰ基板と格子整合する材料中に
は、ＧaＡs基板と格子整合する材料中の材料の組合わせ
に比して、屈折率比を大きくとれる材料の組み合わせが
ない。そこで、１．３μm帯又は１．５５μm帯のレーザ
発生用の、ＩnＰ基板上に形成する面発光レーザ装置で
は、ＩnＰ基板上に成長形成した面発光レーザ用エピタ
キシャル成長ウエハを、ＧaＡs基板上に成長したＧaＡs
薄膜及びＡlＡs薄膜からなる高反射率半導体多層膜ミラ
ーに貼り付ける技術（ボンディング）が提案されてい
る。
は、ＧaＡs基板と格子整合する材料中の材料の組合わせ
に比して、屈折率比を大きくとれる材料の組み合わせが
ない。そこで、１．３μm帯又は１．５５μm帯のレーザ
発生用の、ＩnＰ基板上に形成する面発光レーザ装置で
は、ＩnＰ基板上に成長形成した面発光レーザ用エピタ
キシャル成長ウエハを、ＧaＡs基板上に成長したＧaＡs
薄膜及びＡlＡs薄膜からなる高反射率半導体多層膜ミラ
ーに貼り付ける技術（ボンディング）が提案されてい
る。
【０００７】しかし、ＧaＡs薄膜及びＡlＡs薄膜対の組
合せの半導体多層膜ミラーのみでは、半導体発光装置等
の設計に自由度が不足し、また、所望の更に高い屈折率
比は得られないので、より高反射率の半導体多層膜ミラ
ーを得ることが出来ない。
合せの半導体多層膜ミラーのみでは、半導体発光装置等
の設計に自由度が不足し、また、所望の更に高い屈折率
比は得られないので、より高反射率の半導体多層膜ミラ
ーを得ることが出来ない。
【０００８】上記に鑑み、本発明は、ＧaＡs／ＡlＡs薄
膜対からなる半導体多層膜ミラーと同程度以上の高反射
率を持つ半導体多層膜ミラーを反射鏡とした高性能の面
発光レーザ装置、半導体光共振器、又は、半導体受光素
子等の半導体光素子及びその製造方法を提供することを
目的とする。
膜対からなる半導体多層膜ミラーと同程度以上の高反射
率を持つ半導体多層膜ミラーを反射鏡とした高性能の面
発光レーザ装置、半導体光共振器、又は、半導体受光素
子等の半導体光素子及びその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００９】また、本発明は、上記半導体多層膜ミラー
を、面内に屈折率異方性がある高反射膜としてエピタキ
シャル成長法により形成し、これにより、面発光レーザ
装置などの共振器中の構造には影響を与えないで、偏光
レーザを発生することが出来る多層膜ミラーを形成する
ことをも目的とする。
を、面内に屈折率異方性がある高反射膜としてエピタキ
シャル成長法により形成し、これにより、面発光レーザ
装置などの共振器中の構造には影響を与えないで、偏光
レーザを発生することが出来る多層膜ミラーを形成する
ことをも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体光素子は、化合物半導体基板上に、
ＧaＡs若しくはＩnＧaＡsから成る薄膜とＩnＡlＰから
成る薄膜とから成る対を複数含む多層膜ミラーを備える
ことを特徴とする。
に、本発明の半導体光素子は、化合物半導体基板上に、
ＧaＡs若しくはＩnＧaＡsから成る薄膜とＩnＡlＰから
成る薄膜とから成る対を複数含む多層膜ミラーを備える
ことを特徴とする。
【００１１】また、本発明の半導体光素子の製造方法
は、ＧaＡsから成る第１の化合物半導体基板上に、Ｇa
Ａs若しくはＩnＧaＡsから成る薄膜とＩnＡlＰの薄膜と
から成る対を複数含む多層膜ミラーをエピタキシャル成
長するステップと、第２の化合物半導体基板上に半導体
活性層を含む半導体積層をエピタキシャル成長するステ
ップと、前記多層膜ミラーと前記半導体積層とを貼り合
わせるステップと、前記第２の化合物半導体基板を除去
するステップとにより構成される。
は、ＧaＡsから成る第１の化合物半導体基板上に、Ｇa
Ａs若しくはＩnＧaＡsから成る薄膜とＩnＡlＰの薄膜と
から成る対を複数含む多層膜ミラーをエピタキシャル成
長するステップと、第２の化合物半導体基板上に半導体
活性層を含む半導体積層をエピタキシャル成長するステ
ップと、前記多層膜ミラーと前記半導体積層とを貼り合
わせるステップと、前記第２の化合物半導体基板を除去
するステップとにより構成される。
【００１２】ＧaＡs以外の基板としては、ＧaＰ、Ｓi、
ＩnＰ基板が考えられる。
ＩnＰ基板が考えられる。
【００１３】ＧaＡsに格子整合するＩnＡlＰはＡlＡsよ
りも屈折率が小さいため、ＧaＡs／ＩnＡlＰ、若しく
は、ＩnＧaＡs／ＩnＡlＰの組合わせとして得られる半
導体多層膜ミラーは、構成半導体の屈折率比がＧaＡs／
ＡlＡsの組合わせの屈折率比よりも大きくなり、高い反
射率を得ることが出来る。
りも屈折率が小さいため、ＧaＡs／ＩnＡlＰ、若しく
は、ＩnＧaＡs／ＩnＡlＰの組合わせとして得られる半
導体多層膜ミラーは、構成半導体の屈折率比がＧaＡs／
ＡlＡsの組合わせの屈折率比よりも大きくなり、高い反
射率を得ることが出来る。
【００１４】本発明の半導体光素子の好ましい例では、
半導体多層膜ミラーはＧaＡs基板上にエピタキシャル成
長技術を用いて、ＩnＡlＰ薄膜、ＧaＡs薄膜若しくはＩ
nＧaＡs薄膜の順に両薄膜を交互に複数回成長し、更に
必要に応じＧaＡs薄膜若しくはＩnＧaＡs薄膜を成長し
て形成する。この多層膜ミラーは、例えばＩnＰ基板に
貼って使用することが出来る。
半導体多層膜ミラーはＧaＡs基板上にエピタキシャル成
長技術を用いて、ＩnＡlＰ薄膜、ＧaＡs薄膜若しくはＩ
nＧaＡs薄膜の順に両薄膜を交互に複数回成長し、更に
必要に応じＧaＡs薄膜若しくはＩnＧaＡs薄膜を成長し
て形成する。この多層膜ミラーは、例えばＩnＰ基板に
貼って使用することが出来る。
【００１５】半導体多層膜ミラーの反射率のピーク波長
を中心波長と定義し、この中心波長をλ0、ＩnＡlＰの
屈折率をｎ2、ＧaＡsの屈折率をｎ1とした場合、ＩnＡl
Ｐ薄膜の膜厚、及び、ＧaＡs薄膜の膜厚は、それぞれ、
λ0／（４ｎ2）、λ0／（４ｎ1）とすることが好まし
い。
を中心波長と定義し、この中心波長をλ0、ＩnＡlＰの
屈折率をｎ2、ＧaＡsの屈折率をｎ1とした場合、ＩnＡl
Ｐ薄膜の膜厚、及び、ＧaＡs薄膜の膜厚は、それぞれ、
λ0／（４ｎ2）、λ0／（４ｎ1）とすることが好まし
い。
【００１６】ここで、ＩnＡlＰ薄膜は、ＧaＡs基板に格
子整合している組成のものとし、或いは、ＧaＡs基板と
の格子整合条件から外れ、該格子整合条件におけるＡl
の含有量よりも多いＡlを含むとすることも出来る。
子整合している組成のものとし、或いは、ＧaＡs基板と
の格子整合条件から外れ、該格子整合条件におけるＡl
の含有量よりも多いＡlを含むとすることも出来る。
【００１７】半導体多層膜ミラーのＩnＡlＰ薄膜を、Ｇ
aＡs基板に格子整合させるには、ＩnＡlＰの組成は、例
えば、Ｉn0.5Ａl0.5Ｐとする。また、ＧaＡs基板に格子
整合させないためには、ＩnＡlＰの組成は、ｘ＞０．５
なるＩn1-xＡlxＰとする。
aＡs基板に格子整合させるには、ＩnＡlＰの組成は、例
えば、Ｉn0.5Ａl0.5Ｐとする。また、ＧaＡs基板に格子
整合させないためには、ＩnＡlＰの組成は、ｘ＞０．５
なるＩn1-xＡlxＰとする。
【００１８】ＧaＡsに格子整合しないｘ＞０．５の範囲
のＩn1-xＡlxＰは、ＧaＡsに格子整合するＩnＡlＰに比
して、バンドギャップが広い。一般的に、バンドギャッ
プの広い材料ほど屈折率は小さいため、ＧaＡsに格子整
合しないｘ＞０．５の範囲のＩn1-xＡlxＰの屈折率は、
ＧaＡsに格子整合するＩnＡlＰの屈折率よりも小さくな
る。従って、ＧaＡsに格子整合しないｘ＞０．５の範囲
のＩn1-xＡlxＰを低屈折率半導体として半導体多層膜ミ
ラーを構成すると、ＧaＡsに格子整合するＩnＡlＰ薄膜
を低屈折率半導体として採用する半導体多層膜ミラーに
比べ、高い反射率が得られる。
のＩn1-xＡlxＰは、ＧaＡsに格子整合するＩnＡlＰに比
して、バンドギャップが広い。一般的に、バンドギャッ
プの広い材料ほど屈折率は小さいため、ＧaＡsに格子整
合しないｘ＞０．５の範囲のＩn1-xＡlxＰの屈折率は、
ＧaＡsに格子整合するＩnＡlＰの屈折率よりも小さくな
る。従って、ＧaＡsに格子整合しないｘ＞０．５の範囲
のＩn1-xＡlxＰを低屈折率半導体として半導体多層膜ミ
ラーを構成すると、ＧaＡsに格子整合するＩnＡlＰ薄膜
を低屈折率半導体として採用する半導体多層膜ミラーに
比べ、高い反射率が得られる。
【００１９】ＧaＡsに格子整合したＩnＡlＰとＧaＡsの
組合わせにより得られる半導体多層膜ミラーは、ＧaＡs
基板と格子整合するため、格子不整合に伴う結晶欠陥の
問題が生じない。また、ＩnＡlＰのバンドギャップはＡ
lＡsよりも広く、また、Ｓbを含むIII−Ｖ族化合物半導
体よりも広いため、光吸収の影響を受けにくい。
組合わせにより得られる半導体多層膜ミラーは、ＧaＡs
基板と格子整合するため、格子不整合に伴う結晶欠陥の
問題が生じない。また、ＩnＡlＰのバンドギャップはＡ
lＡsよりも広く、また、Ｓbを含むIII−Ｖ族化合物半導
体よりも広いため、光吸収の影響を受けにくい。
【００２０】更に、前記ＧaＡsの基板の表面の面方位が
（００１）面であり、ＩnＡlＰから成る薄膜には、自然
超格子が形成されているものとすることが出来る。
（００１）面であり、ＩnＡlＰから成る薄膜には、自然
超格子が形成されているものとすることが出来る。
【００２１】ここで、自然超格子とは、一定条件下で３
元以上の化合物半導体を成長した際に自然に形成される
超格子であり、自然超格子の格子面は、
元以上の化合物半導体を成長した際に自然に形成される
超格子であり、自然超格子の格子面は、
【式１】 の何れかに形成されるのが通常である。
【００２２】自然超格子が形成されたＩnＡlＰを半導体
多層膜ミラーの構成材料にすることにより、エピタキシ
ャル成長層の構造中に（００１）面内における屈折率の
異方性が生じる。このため、これを面発光レーザ等の反
射鏡として用いることで、偏光制御が実現される。反射
鏡の構造中に異方性媒質が存在するので、作製方法が容
易になること、光強度分布にも異方性が生じにくく、ま
た、活性層の設計と独立に反射鏡の設計を行うことが出
来る。
多層膜ミラーの構成材料にすることにより、エピタキシ
ャル成長層の構造中に（００１）面内における屈折率の
異方性が生じる。このため、これを面発光レーザ等の反
射鏡として用いることで、偏光制御が実現される。反射
鏡の構造中に異方性媒質が存在するので、作製方法が容
易になること、光強度分布にも異方性が生じにくく、ま
た、活性層の設計と独立に反射鏡の設計を行うことが出
来る。
【００２３】更に、ＧaＡs基板の面方位が（００１）面
からいずれかの方向に１度以上のオフ角度を持つとする
ことも出来る。
からいずれかの方向に１度以上のオフ角度を持つとする
ことも出来る。
【００２４】上記半導体光素子から形成した面発光レー
ザ装置、面型光共振器、又は、受光素子では、高反射率
の半導体多層膜ミラーを有するので、装置を高性能化す
ることが出来る。
ザ装置、面型光共振器、又は、受光素子では、高反射率
の半導体多層膜ミラーを有するので、装置を高性能化す
ることが出来る。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態例について説明する。図１及び図２は、本発明の
第１の実施形態例の半導体光素子の作製手順を説明する
ための断面図であり、図１は半導体多層膜ミラーの構造
を、図２はエピタキシャル成長層と半導体多層膜ミラー
の貼り合わせの様子を夫々示している。
施形態例について説明する。図１及び図２は、本発明の
第１の実施形態例の半導体光素子の作製手順を説明する
ための断面図であり、図１は半導体多層膜ミラーの構造
を、図２はエピタキシャル成長層と半導体多層膜ミラー
の貼り合わせの様子を夫々示している。
【００２６】図１に示した半導体多層膜ミラーは、以下
のようにして得られる。まず、ＧaＡs基板１上に、ｘが
ｘ＝０．５または、ｘ＞０．５である組成のＩn1-xＡlx
Ｐ（２ａ）を所定の膜厚となるように成長し、更にその
上にＧaＡs（２ｂ）を所定の膜厚となるように成長す
る。ここで、ＧaＡs基板１とＩn1-xＡlxＰ（２ａ）との
間に、必要に応じエピタキシャル成長によりＧaＡsバッ
ファ層を成長することも出来る。
のようにして得られる。まず、ＧaＡs基板１上に、ｘが
ｘ＝０．５または、ｘ＞０．５である組成のＩn1-xＡlx
Ｐ（２ａ）を所定の膜厚となるように成長し、更にその
上にＧaＡs（２ｂ）を所定の膜厚となるように成長す
る。ここで、ＧaＡs基板１とＩn1-xＡlxＰ（２ａ）との
間に、必要に応じエピタキシャル成長によりＧaＡsバッ
ファ層を成長することも出来る。
【００２７】本実施形態例の半導体光素子から得られる
面発光レーザの組成中心波長λ0がλ0＝１．３μｍの場
合には、ＧaＡs基板１に整合する組成であるＩn0.5Ａl
0.5Ｐの膜厚を１１２nmとする。また、ＧaＡs基板１に
格子整合しない範囲であるｘ＞０．５の組成のＩn1-xＡ
lxＰの膜厚は、Ｉn1-xＡlxＰの屈折率をｎ2として、λ0
／（４ｎ2）とする。この場合、膜厚は、１１２nｍ以上
の値とする。また、多層膜ミラーの他方のＧaＡs膜の膜
厚は９４nmとする。
面発光レーザの組成中心波長λ0がλ0＝１．３μｍの場
合には、ＧaＡs基板１に整合する組成であるＩn0.5Ａl
0.5Ｐの膜厚を１１２nmとする。また、ＧaＡs基板１に
格子整合しない範囲であるｘ＞０．５の組成のＩn1-xＡ
lxＰの膜厚は、Ｉn1-xＡlxＰの屈折率をｎ2として、λ0
／（４ｎ2）とする。この場合、膜厚は、１１２nｍ以上
の値とする。また、多層膜ミラーの他方のＧaＡs膜の膜
厚は９４nmとする。
【００２８】ＩnＡlＰ薄膜２ａ及びＧaＡs薄膜２ｂを第
１のペア（対）２１として、同様な組合せの第２ペア２
２から第Ｎペア２Ｎ迄を、即ち、所望の反射率が得られ
るだけのＩnＡlＰ／ＧaＡs薄膜対２１〜２Ｎをエピタキ
シャル法により成長形成する。これにより、基板１にエ
ピタキシャル成長した半導体多層膜ミラー２を得る。こ
のエピタキシャル成長の際に、各薄膜２ａ、２ｂは全て
が同じ導電型となるようにドープする。
１のペア（対）２１として、同様な組合せの第２ペア２
２から第Ｎペア２Ｎ迄を、即ち、所望の反射率が得られ
るだけのＩnＡlＰ／ＧaＡs薄膜対２１〜２Ｎをエピタキ
シャル法により成長形成する。これにより、基板１にエ
ピタキシャル成長した半導体多層膜ミラー２を得る。こ
のエピタキシャル成長の際に、各薄膜２ａ、２ｂは全て
が同じ導電型となるようにドープする。
【００２９】ここで、ペア数Ｎの半導体多層膜ミラーの
反射率Ｒは次式で与えられる。 Ｒ＝（（１−ｎ1（ｎ1／ｎ2）2N）／（１＋ｎ1（ｎ1／
ｎ2）2N））
反射率Ｒは次式で与えられる。 Ｒ＝（（１−ｎ1（ｎ1／ｎ2）2N）／（１＋ｎ1（ｎ1／
ｎ2）2N））
【００３０】前記半導体多層膜ミラー２と貼り合わせる
べく、図２に示したレーザ活性層を含むエピタキシャル
成長層は、以下のようにして得られる。まず、ＩnＰ基
板１０上に、前記ＧaＡs基板と反対導電型にドープした
コンタクト層１１を成長し、コンタクト層１１と同一導
電型の共振器部１２及びノンドープの活性層１３を順次
に成長する。更に、コンタクト層１１と反対導電型の共
振器部１４を成長し、次いで、コンタクト層１１と反対
導電型のコンタクト層１５を成長する。
べく、図２に示したレーザ活性層を含むエピタキシャル
成長層は、以下のようにして得られる。まず、ＩnＰ基
板１０上に、前記ＧaＡs基板と反対導電型にドープした
コンタクト層１１を成長し、コンタクト層１１と同一導
電型の共振器部１２及びノンドープの活性層１３を順次
に成長する。更に、コンタクト層１１と反対導電型の共
振器部１４を成長し、次いで、コンタクト層１１と反対
導電型のコンタクト層１５を成長する。
【００３１】引き続き、基板貼り合わせ技術（ボンディ
ング）により、図２に示すように、半導体多層膜ミラー
２を形成したＧaＡs基板１と、エピタキシャル成長層１
１〜１５を形成したＩnＰ基板１０とを、それぞれのエ
ピタキシャル成長層表面を向かい合わせにして貼り合わ
せる。引き続き、ＩnＰ基板１０のみを選択エッチング
により除去し、高反射率半導体多層膜ミラー２をＧaＡs
基板１側に備えた面発光レーザ用半導体ウエハが形成さ
れる。
ング）により、図２に示すように、半導体多層膜ミラー
２を形成したＧaＡs基板１と、エピタキシャル成長層１
１〜１５を形成したＩnＰ基板１０とを、それぞれのエ
ピタキシャル成長層表面を向かい合わせにして貼り合わ
せる。引き続き、ＩnＰ基板１０のみを選択エッチング
により除去し、高反射率半導体多層膜ミラー２をＧaＡs
基板１側に備えた面発光レーザ用半導体ウエハが形成さ
れる。
【００３２】上記半導体光素子から、例えば、面発光レ
ーザ装置が製造される。その製造方法を、面発光レーザ
装置を斜視図として示す図３を参照して説明する。ここ
で、半導体多層膜ミラー３３を成長した半導体基板３２
は、
ーザ装置が製造される。その製造方法を、面発光レーザ
装置を斜視図として示す図３を参照して説明する。ここ
で、半導体多層膜ミラー３３を成長した半導体基板３２
は、
【式２】 を含む（１００）面が主面を成すように形成され、その
主面上に積層膜ミラー３３がエピタキシャル法で形成さ
れ、更に、その上面にエピタキシャル成長の半導体積層
がボンディングされている。
主面上に積層膜ミラー３３がエピタキシャル法で形成さ
れ、更に、その上面にエピタキシャル成長の半導体積層
がボンディングされている。
【００３３】ボンディングで得られた半導体ウエハのエ
ピタキシャル成長層の中心領域に、フォトリソグラフィ
法により、図示しない円形のＳiＮx膜を形成する。Ｓi
Ｎx膜をエッチングマスクとし、塩酸系エッチング液を
利用した湿式エッチングにより、マスクされた部分を残
して周囲のエピタキシャル成長層を除去する。これによ
り、レーザ活性層３４を主とする円柱メサを形成する。
ピタキシャル成長層の中心領域に、フォトリソグラフィ
法により、図示しない円形のＳiＮx膜を形成する。Ｓi
Ｎx膜をエッチングマスクとし、塩酸系エッチング液を
利用した湿式エッチングにより、マスクされた部分を残
して周囲のエピタキシャル成長層を除去する。これによ
り、レーザ活性層３４を主とする円柱メサを形成する。
【００３４】次いで、円柱メサの周囲に再成長により電
流ブロッキング層３５を形成し、円柱メサを埋め込む。
引き続き、全面にコンタクト層３６を形成した後に、誘
電体多層膜ミラー３７を蒸着技術により形成し、更に、
成長層の表面側及び基板裏面側に夫々電極３８及び３１
を形成する。その後、ＧaＡs基板３２の裏面側にレーザ
放出用の開口３９を形成して、該開口３９内に半導体多
層膜ミラー３３を露出させ、図３に示した構造の面発光
レーザ装置を得る。
流ブロッキング層３５を形成し、円柱メサを埋め込む。
引き続き、全面にコンタクト層３６を形成した後に、誘
電体多層膜ミラー３７を蒸着技術により形成し、更に、
成長層の表面側及び基板裏面側に夫々電極３８及び３１
を形成する。その後、ＧaＡs基板３２の裏面側にレーザ
放出用の開口３９を形成して、該開口３９内に半導体多
層膜ミラー３３を露出させ、図３に示した構造の面発光
レーザ装置を得る。
【００３５】上記により形成された面発光レーザ装置で
は、高い屈折率比が得られるＩnＡlＰ薄膜及びＧaＡs薄
膜の対で半導体多層膜ミラーを構成したことにより、半
導体多層膜ミラーが高反射率を有することから、高いレ
ーザ発光効率が得られる。
は、高い屈折率比が得られるＩnＡlＰ薄膜及びＧaＡs薄
膜の対で半導体多層膜ミラーを構成したことにより、半
導体多層膜ミラーが高反射率を有することから、高いレ
ーザ発光効率が得られる。
【００３６】本発明の第２の実施形態例の半導体光素子
は、上記第１の実施形態例の半導体光素子の変形例とし
て得られる。ＧaＡs基板は、（００１）面若しくは（０
０１）面から１度以上のオフ角度を付けた基板面を有す
るものを用意する。このＧaＡs基板上に、半導体多層膜
ミラー中のＩnＡlＰ薄膜を成長するにあたって、自然超
格子を形成させる。
は、上記第１の実施形態例の半導体光素子の変形例とし
て得られる。ＧaＡs基板は、（００１）面若しくは（０
０１）面から１度以上のオフ角度を付けた基板面を有す
るものを用意する。このＧaＡs基板上に、半導体多層膜
ミラー中のＩnＡlＰ薄膜を成長するにあたって、自然超
格子を形成させる。
【００３７】自然超格子は、（１１１）面に沿って形成
されるＩnＰ及びＡlＰの繰返し構造からなり、これによ
り、ＩnＡlＰ薄膜中に
されるＩnＰ及びＡlＰの繰返し構造からなり、これによ
り、ＩnＡlＰ薄膜中に
【式３】 とに屈折率の異方性が生じ、多層膜ミラーにはこれらの
方向に反射率異方性が生じる。この半導体ウエハから、
第１の実施形態例の半導体光素子と同様に、面発光レー
ザ装置を作製すると、上記の方向にレーザ共振の利得の
異方性が生じるので、常に一定の偏光方向でレーザー発
振する面発光レーザ装置が得られる。
方向に反射率異方性が生じる。この半導体ウエハから、
第１の実施形態例の半導体光素子と同様に、面発光レー
ザ装置を作製すると、上記の方向にレーザ共振の利得の
異方性が生じるので、常に一定の偏光方向でレーザー発
振する面発光レーザ装置が得られる。
【００３８】ここで、自然超格子は、少なくとも２゜オ
フのＧaＡs基板上に基板温度６７０℃の条件のときに形
成され、その他の条件、例えば１０゜オフのＧaＡs基板
上に基板温度７５０℃で形成した場合には、この自然超
格子は得られなかった。
フのＧaＡs基板上に基板温度６７０℃の条件のときに形
成され、その他の条件、例えば１０゜オフのＧaＡs基板
上に基板温度７５０℃で形成した場合には、この自然超
格子は得られなかった。
【００３９】第１の実施形態例における半導体多層膜ミ
ラーにおいて、ＧaＡs薄膜に代えてＩnＧaＡs薄膜を採
用することが出来る。ＩnＧaＡs薄膜は、ＧaＡs薄膜に
比して屈折率が高いので、形成される多層膜ミラーにお
いてより高い屈折率比が得られ、従って、より高い反射
率を持つ半導体多層膜ミラーが得られる。このとき、Ｉ
nＧaＡsの膜厚をＧaＡsの膜厚よりも薄くする。例え
ば、形成する面発光レーザ装置の中心波長λ0をλ0＝
１．３μｍとする場合には、ＩnＧaＡsの膜厚を９４nm
以下にする。
ラーにおいて、ＧaＡs薄膜に代えてＩnＧaＡs薄膜を採
用することが出来る。ＩnＧaＡs薄膜は、ＧaＡs薄膜に
比して屈折率が高いので、形成される多層膜ミラーにお
いてより高い屈折率比が得られ、従って、より高い反射
率を持つ半導体多層膜ミラーが得られる。このとき、Ｉ
nＧaＡsの膜厚をＧaＡsの膜厚よりも薄くする。例え
ば、形成する面発光レーザ装置の中心波長λ0をλ0＝
１．３μｍとする場合には、ＩnＧaＡsの膜厚を９４nm
以下にする。
【００４０】また、異方性を持つＩnＡlＰ薄膜とＩnＧa
Ａs薄膜との組み合わせからなる半導体多層膜ミラーを
形成することも出来る。この場合、
Ａs薄膜との組み合わせからなる半導体多層膜ミラーを
形成することも出来る。この場合、
【式４】 とに異方性を持ちながら、ＩnＡlＰ薄膜とＧaＡs薄膜と
の組合せからなる半導体多層膜ミラーよりも高い反射率
を持つ半導体多層膜ミラーが得られる。
の組合せからなる半導体多層膜ミラーよりも高い反射率
を持つ半導体多層膜ミラーが得られる。
【００４１】本発明の半導体光素子は、ＩnＰやＧaＡs
基板を用いたものは、面発光型レーザの他に、半導体受
光素子として構成することができ、また、Ｓi基板を用
いたものは、半導体受光素子として構成することが出来
る。
基板を用いたものは、面発光型レーザの他に、半導体受
光素子として構成することができ、また、Ｓi基板を用
いたものは、半導体受光素子として構成することが出来
る。
【００４２】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
光素子では、ＧaＡs若しくはＩnＧaＡs薄膜及びＩnＡl
Ｐ薄膜により半導体多層膜ミラーを構成したので、Ｇa
Ａs薄膜及びＡlＡs薄膜からなる半導体多層膜ミラーと
同程度若しくはそれ以上の高反射率を持つ半導体多層膜
ミラーを反射鏡とした高性能の面発光レーザ装置、半導
体光共振器、及び、半導体受光素子等の半導体光素子が
得られる。
光素子では、ＧaＡs若しくはＩnＧaＡs薄膜及びＩnＡl
Ｐ薄膜により半導体多層膜ミラーを構成したので、Ｇa
Ａs薄膜及びＡlＡs薄膜からなる半導体多層膜ミラーと
同程度若しくはそれ以上の高反射率を持つ半導体多層膜
ミラーを反射鏡とした高性能の面発光レーザ装置、半導
体光共振器、及び、半導体受光素子等の半導体光素子が
得られる。
【００４３】また、所定の方位を有す基板面上にエピタ
キシャル成長法でＩnＡlＰ薄膜を含む半導体多層膜ミラ
ーを形成することにより、面内に異方性があり、面発光
レーザ装置などの共振器中の構造には影響を与えない高
反射率半導体多層膜ミラーが得られる利点もある。
キシャル成長法でＩnＡlＰ薄膜を含む半導体多層膜ミラ
ーを形成することにより、面内に異方性があり、面発光
レーザ装置などの共振器中の構造には影響を与えない高
反射率半導体多層膜ミラーが得られる利点もある。
【図１】本発明の一実施形態例の半導体光素子を形成す
るための工程を示す図で、半導体多層膜ミラーを形成し
た段階の断面図。
るための工程を示す図で、半導体多層膜ミラーを形成し
た段階の断面図。
【図２】本発明の一実施形態例の半導体光素子を形成す
るための工程を示す図で、エピタキシャル成長層と半導
体多層膜ミラーとを貼り合わせる際の様子を示す断面
図。
るための工程を示す図で、エピタキシャル成長層と半導
体多層膜ミラーとを貼り合わせる際の様子を示す断面
図。
【図３】本発明の一実施形態例の半導体光素子から製造
される面発光レーザ装置の一部切欠き斜視図。
される面発光レーザ装置の一部切欠き斜視図。
１ ＧaＡs基板 ２ 半導体多層膜ミラー ２ａ Ｉn1-xＡlxＰ薄膜 ２ｂ ＧaＡs薄膜 ２１〜２Ｎ Ｉn1-xＡlxＰ薄膜／ＧaＡs薄膜対 １０ ＩnＰ基板 １１ コンタクト層 １２ 共振器層 １３ 活性層 １４ 共振器層 １５ コンタクト層 ３１ 電極 ３２ ＧaＡs基板 ３３ 半導体多層膜ミラー ３４ 活性層 ３５ 電流ブロッキング層 ３６ コンタクト層 ３７ 誘電体多層膜ミラー ３８ 電極
Claims (11)
- 【請求項１】 化合物半導体基板上に、ＧaＡs若しくは
ＩnＧaＡsから成る薄膜とＩnＡlＰから成る薄膜とから
成る対を複数含む多層膜ミラーを備えることを特徴とす
る半導体光素子。 - 【請求項２】 半導体活性層を含むと共にエピタキシャ
ル積層構造を有し、前記多層膜ミラーと貼り合わされた
半導体積層を更に備える、半導体光素子。 - 【請求項３】 前記化合物半導体基板がＧaＡs基板であ
り、前記ＩnＡlＰ薄膜が該ＧaＡs基板に実質的に格子整
合している、請求項１又は２に記載の半導体ウエハ。 - 【請求項４】 前記ＩnＡlＰ薄膜が、前記ＧaＡs基板と
の格子整合条件から外れ、該格子整合条件におけるＡl
の含有量よりも多いＡlを含む、請求項１又は２に記載
の半導体ウエハ。 - 【請求項５】 前記多層膜ミラーがＩnＧaＡsから成る
薄膜を含み、該ＩnＧaＡs薄膜が、前記ＧaＡs基板との
格子整合条件から外れた組成を有する、請求項１又は２
に記載の半導体ウエハ。 - 【請求項６】 前記ＧaＡs基板の表面の面方位が（００
１）面であり、前記ＩnＡlＰから成る薄膜には、自然超
格子が形成されている、請求項１又は２に記載の半導体
光素子。 - 【請求項７】 前記ＧaＡs基板の表面の面方位が（００
１）面からいずれかの方向に１度以上のオフ角度を持
つ、請求項１又は２に記載の半導体ウエハ。 - 【請求項８】 面発光レーザ装置として構成される、請
求項１乃至７の何れか一に記載の半導体光素子。 - 【請求項９】 面型光共振器として構成される、請求項
１乃至７の何れか１に記載の半導体光素子。 - 【請求項１０】 光入射側とは反対側に前記多層膜ミラ
ーを受光感度向上用の反射鏡として有する受光素子とし
て構成される、請求項１乃至７の何れか１に記載の半導
体光素子。 - 【請求項１１】 ＧaＡsから成る第１の化合物半導体基
板上に、ＧaＡs若しくはＩnＧaＡsから成る薄膜とＩnＡ
lＰの薄膜とから成る対を複数含む多層膜ミラーをエピ
タキシャル成長するステップと、 第２の化合物半導体基板上に、半導体活性層を含む半導
体積層をエピタキシャル成長するステップと、 前記多層膜ミラーと前記半導体積層とを貼り合わせるス
テップと、 前記第２の化合物半導体基板を除去するステップとを含
むことを特徴とする、半導体光素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8177022A JPH104240A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 半導体光素子、ウエハ及びその製造方法 |
| US08/877,768 US5929461A (en) | 1996-06-17 | 1997-06-17 | Optical semiconductor device having a semiconductor laminate mirror |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8177022A JPH104240A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 半導体光素子、ウエハ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104240A true JPH104240A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=16023793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8177022A Pending JPH104240A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 半導体光素子、ウエハ及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5929461A (ja) |
| JP (1) | JPH104240A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015394A (ja) * | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体デバイスの作製方法 |
| JP2011066457A (ja) * | 2002-07-31 | 2011-03-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 面発光半導体レーザチップおよびその製造方法 |
| JP2011151190A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置 |
| US11114822B2 (en) | 2019-08-27 | 2021-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical semiconductor element |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6901096B2 (en) * | 2002-12-20 | 2005-05-31 | Finisar Corporation | Material system for Bragg reflectors in long wavelength VCSELs |
| US20070019699A1 (en) * | 2005-07-22 | 2007-01-25 | Robbins Virginia M | Light emitting device and method of manufacture |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08288544A (ja) * | 1995-04-14 | 1996-11-01 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP8177022A patent/JPH104240A/ja active Pending
-
1997
- 1997-06-17 US US08/877,768 patent/US5929461A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015394A (ja) * | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体デバイスの作製方法 |
| JP2011066457A (ja) * | 2002-07-31 | 2011-03-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 面発光半導体レーザチップおよびその製造方法 |
| JP2011151190A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置 |
| US11114822B2 (en) | 2019-08-27 | 2021-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical semiconductor element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5929461A (en) | 1999-07-27 |
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