JPH11145555A

JPH11145555A - 面発光レーザ用ミラー構造およびその形成方法

Info

Publication number: JPH11145555A
Application number: JP31091497A
Authority: JP
Inventors: Keizo Takemasa; 敬三武政; Hiroshi Wada; 浩和田; Takeshi Takamori; 毅高森; Takeshi Kamijo; 健上條
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ＩｎＰ系面発光レーザ用ミラー構造を構成す
る半導体多層膜の１ペアあたりの反射率を向上させる。【解決手段】 III 族元素としてアルミニウムのみを含
むIII-Ｖ族化合物半導体としてのＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4
の酸化物を以て構成された第１膜と、このIII-Ｖ族化合
物半導体よりも酸化スピードの遅い半導体としてのＩｎ
_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26を以て構成された第２膜と
を交互に繰り返し積層した半導体多層膜を以てミラー構
造１２を構成してある。ＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 およびＩ
ｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26の格子定数は、それぞれ
ＩｎＰ基板の格子定数５．８６９Åに一致する。また、
第１膜３２のＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 の酸化物の屈折率
１．８は、第２膜のＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26の
屈折率３．４よりも１．６小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＩｎＰ系の材料
を用いた面発光レーザに用いて好適な、半導体多層膜で
構成されたミラー構造およびその形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】面発光レーザの一例が、文献１：「IEEE
Photonics Technology Letters,vol.7,no.6,pp.608-61
0,1995」に開示されている。この文献１に開示の面発光
レーザは、ＩｎＰ系の材料（すなわち、ＩｎＰ基板と格
子整合する材料）を用いた面発光レーザ（以下、「Ｉｎ
Ｐ系面発光レーザ」とも称する。）である。この面発光
レーザは、レーザ発振の閾値電流を下げるため、活性層
に平行な反射面を持つミラー構造を具えている。このミ
ラー構造は、互いに屈折率の異なる２種類の半導体膜を
交互に繰り返し積層した半導体多層膜を以って形成して
ある。この文献１に開示の例では、１種類目の半導体膜
としてＩｎＧａＡｓＰを用い、２種類目の半導体膜とし
てＩｎＰを用いている。ＩｎＧａＡｓＰの屈折率とＩｎ
Ｐとの屈折率との差は、０．１４と小さい。このため、
この文献１の例では、９９％以上の高反射率を得るた
め、１種類目と２種類目の半導体膜１層ずつを合わせて
１ペアとし、これを４５ペアも積層している。

【０００３】これに対して、文献２：「IEEE Photonics
Technology Letters,vol.7,no.3,pp.229-231,1995」に
は、半導体膜をわずか４ペアだけ積層した半導体多層膜
のミラー構造を具えた面発光レーザの例が開示されてい
る。この文献２に開示の面発光レーザは、ＧａＡｓ系の
材料（すなわち、ＧａＡｓ基板と格子整合する材料）を
用いた面発光レーザ（以下、「ＧａＡｓ系面発光レー
ザ」とも称する。）である。この文献２に開示の例で
は、半導体多層膜を構成する２種類の半導体膜のうちの
１種類目の半導体膜としてＧａＡｓを用い、２種類目の
半導体膜としてＡｌＡｓの酸化物を用いている。ＧａＡ
ｓ系面発光レーザの発振波長（９４０ｎｍ程度）でのＧ
ａＡｓの屈折率３．４５とＡｌＡｓの酸化物の屈折率
１．５５との差は１．９５と大きい。このため、この半
導体多層膜は、１ペアあたりの反射率を高くすることが
できる。その結果、この半導体多層膜では、わずか４ペ
アの積層数で高反射率を達成することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧａＡ
ｓ系面発光レーザの発振波長は９４０ｎｍ程度である。
このため、ＧａＡｓ系面発光レーザでは、光通信に用い
られる１．３３μｍおよび１．５５μｍの波長を発振さ
せることができない。１．３３μｍおよび１．５５μｍ
の波長を発振させるためには、レーザの発振波長はレー
ザの材料によって決まるので、例えば、ＩｎＰ系の材料
を用いる必要がある。

【０００５】ところが、上記の文献２に開示のミラー構
造において用いられたＧａＡｓおよびＡｌＡｓの酸化物
は、いずれもＩｎＰ基板と格子整合しない。従って、こ
れらの材料をＩｎＰ基板上に成長させることはできな
い。このため、ＩｎＰ系面発光レーザにおいては、ミラ
ー構造として１ペアあたりの反射率の高い半導体多層膜
が得られていない。その結果、ＩｎＰ系面発光レーザに
おいては、９９％以上の高反射率を得るために、上記の
文献１に開示の例のように、半導体多層膜を多数ペア
（例えば３０ペア以上）積層する必要があった。そし
て、半導体多層膜のペア数が多いと、下記のような種々
の問題点が生じる。

【０００６】多数ペアの半導体多層膜を形成するには、
長時間かかる。このため、この半導体多層膜のミラー構
造を具えた面発光レーザを製造するのにも長時間を要す
る。

【０００７】さらに、多数ペアの半導体多層膜を結晶成
長させるためには、半導体多層膜を形成中の積層体を成
長室に長時間置いておく必要がある。その結果、結晶が
成長室内の汚れを取り込んでしまう可能性が高くなり、
また、成長室内の温度をはじめとする成長条件が微妙に
変化する可能性が高くなる。このため、半導体膜を多数
ペア結晶成長させると、半導体多層膜の膜質の劣化（例
えば、格子欠陥の発生や表面モホロジーの劣化）が発生
する傾向がある。

【０００８】また、このミラー構造では、１ペアあたり
の反射率が低いため、このミラー構造に入射した光は、
ミラー構造の奥深くまで進入してから反射される。すな
わち、光の進入長が長くなる。進入長が長くなると、光
は多数ペアの半導体多層膜を通過することになる。その
結果、このミラー構造での光の損失が大きくなる。

【０００９】また、光が透過する半導体多層膜のペア数
が多くなると、半導体多層膜の波長選択性が高くなる。
その結果、ミラー構造のストップバンド幅（９９％以上
の高反射率が得られる波長域幅）が狭くなる。ところ
で、面発光レーザの発振スペクトルのピーク波長は、温
度が上昇すると、長波長側にシフトする。このため、ス
トップバンド幅が狭すぎると、このピーク波長が、この
ストップバンド幅の外へ出てしまう場合がある。その場
合、面発光レーザは発振しなくなる。

【００１０】また、ストップバンド幅が狭い場合、ミラ
ー構造の反射波長と発振スペクトルのピーク波長とを一
致させるために、半導体多層膜を構成する各膜の膜厚に
は高精度が要求される。

【００１１】このため、ＩｎＰ系面発光レーザに用いて
好適な、１ペアあたりの反射率の高い半導体多層膜から
なるミラー構造およびその形成方法の出現が望まれてい
た。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この出願にかかる発明者
は、種々の実験および検討を重ねた結果、ＩｎＰ系面発
光レーザにおいて、ＩｎＰ基板と格子整合する２種類の
材料を交互に積層し、２種類のうちの１種類の材料を選
択的に酸化させれば、互いの屈折率差が大きな２種類の
半導体膜からなる多層膜が得られることに想到した。

【００１３】（面発光レーザ用ミラー構造）そこで、こ
の発明の面発光レーザ用ミラー構造によれば、ＩｎＰ基
板上に形成された面発光レーザを構成するミラー構造で
あって、III 族元素としてアルミニウムのみを含むIII-
Ｖ族化合物半導体の酸化物を以て構成された第１膜と、
該III-Ｖ族化合物半導体よりも酸化スピードの遅い半導
体を以て構成された第２膜とを交互に繰り返し積層した
ミラー構造であって、このIII-Ｖ族化合物半導体および
この半導体は、それぞれＩｎＰ基板に格子整合する材料
からなることを特徴とする。

【００１４】この発明の構成によれば、酸化されて第１
膜となるIII-Ｖ族化合物半導体および第２膜を構成する
半導体を、それぞれＩｎＰ基板と格子整合する材料で構
成してある。このため、このIII-Ｖ族化合物半導体およ
びこの半導体を、それぞれＩｎＰ基板に形成された面発
光レーザ構造上に結晶成長させることができる。

【００１５】また、一般に、アルミニウムを含む化合物
半導体の酸化物の屈折率は、非酸化の半導体の屈折率よ
りも格段に小さい。このため、第１膜を構成するIII-Ｖ
族化合物半導体の酸化物の屈折率と、第２膜を構成する
半導体の屈折率との差は、非酸化の２種類の半導体同士
の屈折率差よりも大きい。従って、この発明のミラー構
造では、第１膜と第２膜とを交互に積層した半導体多層
膜の１ペアあたりの反射率を高くすることができる。

【００１６】また、III 族元素としてＡｌのみを含むII
I-Ｖ族化合物半導体の酸化スピードは、III 族元素とし
てＡｌを含まない化合物半導体の酸化スピードや、III
族元素としてＡｌおよびＡｌ以外の元素を含む化合物半
導体の酸化スピードよりも速い。このため、このIII-Ｖ
族化合物半導体で構成された第１予備膜と第２膜とを交
互に繰り返し積層しておいてから、積層体に酸化処理を
施せば、第１予備膜のみを選択的に酸化させることがで
きる。その結果、第１予備膜が酸化されて形成された第
１膜と、第２膜とを交互に積層した半導体多層膜のミラ
ー構造が得られる。

【００１７】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造において、好ましくは、酸化されて第１膜となるIII-
Ｖ族化合物半導体および第２膜を構成する半導体膜の格
子定数をそれぞれ５．８６９Å（０．５８６９ｎｍ）
（「Å」は、オングストロームを表す。）とするのが良
い。

【００１８】第１膜および第２膜が、それぞれＩｎＰ基
板と格子整合するためには、この第１膜となるIII-Ｖ族
化合物半導体の格子定数および第２膜を構成する半導体
の格子定数が、それぞれＩｎＰ基板の格子定数５．８６
９Åの格子定数と一致することが必要である。

【００１９】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造において、好ましくは、III-Ｖ族化合物半導体は、Ａ
ｌＡｓＳｂまたはＡｌＰＳｂからなるのが良い。

【００２０】ＡｌＡｓＳｂおよびＡｌＰＳｂは、いずれ
も、III 族元素としてＡｌのみを含むIII-Ｖ族化合物半
導体にあって、かつ、その格子定数をＩｎＰ基板の格子
定数に一致させることができる材料である。

【００２１】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造において、好ましくは、第２膜を構成する半導体は、
アルミニウム非含有のIII-Ｖ族化合物半導体からなるの
が良い。

【００２２】Ａｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体の酸化
スピードは、III 族元素としてＡｌのみを含むIII-Ｖ族
化合物半導体の酸化スピードよりも遅い。このため、第
２膜をこのＡｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体で構成す
れば、III 族元素としてＡｌのみを含むIII-Ｖ族化合物
半導体を選択的に酸化させて第１膜を容易に得ることが
できる。

【００２３】さらに、この発明の実施にあたり好ましく
は、Ａｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体として、第２膜
を構成する半導体は、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰから
なるのが良い。

【００２４】ＩｎＧａＡｓＰおよびＩｎＰは、いずれ
も、Ａｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体であって、か
つ、その格子定数をＩｎＰ基板の格子定数に容易に一致
させることができる材料である。

【００２５】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造において、好ましくは、半導体は、アルミニウムおよ
びアルミニウム以外の元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体
からなるのが良い。

【００２６】ＡｌおよびＡｌ以外の元素を含むIII-Ｖ族
化合物半導体の酸化スピードは、III 族元素としてＡｌ
のみを含むIII-Ｖ族化合物半導体の酸化スピードよりも
遅い。このため、第２膜をこのＡｌおよびＡｌ以外のII
I 族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体で構成すれば、II
I 族元素としてＡｌのみを含むIII-Ｖ族化合物半導体を
選択的に酸化させて第１膜を容易に得ることができる。

【００２７】さらに、この発明の実施にあたり好ましく
は、ＡｌおよびＡｌ以外のIII 族元素を含むIII-Ｖ族化
合物半導体として、第２膜を構成する半導体は、ＩｎＡ
ｌＡｓからなるのが良い。

【００２８】ＩｎＡｌＡｓは、ＡｌおよびＡｌ以外のII
I 族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体であって、かつ、
その格子定数をＩｎＰ基板の格子定数に容易に一致させ
ることができる材料である。

【００２９】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造において、好ましくは、ブラッグ反射条件を満たすた
め、第１膜の膜厚を、ミラー構造で反射させる光の四分
の一波長を当該第１膜の屈折率で除した値とし、第２膜
の膜厚を、四分の一波長を当該第２膜の屈折率で除した
値とするのが良い。

【００３０】（面発光レーザ用ミラー構造の形成方法）
また、この発明の面発光レーザ用ミラー構造の形成方法
によれば、ＩｎＰ基板上に形成された面発光レーザを構
成するミラー構造を形成するにあたり、第１予備膜を、
ＩｎＰ基板に格子整合し、かつ、III 族元素としてアル
ミニウムのみを含むIII-Ｖ族化合物半導体を以て構成
し、第２膜を、ＩｎＰ基板に格子整合し、かつ、第１予
備膜よりも酸化スピードの遅い半導体を以て構成し、Ｉ
ｎＰ基板を含む下地上に、第１予備膜と第２膜とを交互
に繰り返し積層して積層体を形成する工程と、積層体に
対してメサエッチングを行って、画成積層体を形成する
工程と、画成積層体の側面から、第１予備膜を選択的に
酸化して当該第１予備膜の酸化物からなる第１膜を形成
する工程とを含むことを特徴とする。

【００３１】この発明の形成方法によれば、第１予備膜
および第２膜をそれぞれＩｎＰ基板に格子整合する材料
で構成する。このため、第１予備膜および第２膜を、Ｉ
ｎＰ基板に形成された面発光レーザの構造上に結晶成長
させることができる。

【００３２】また、一般に、アルミニウムを含む化合物
半導体を酸化すると、その屈折率は、非酸化の半導体の
屈折率よりも小さくなる。このため、第１予備膜を酸化
して得られた第１膜の屈折率は、第１予備膜の屈折率お
よび第２膜の屈折率よりも格段に小さくなる。その結
果、第１膜の屈折率と第２膜の屈折率との差を、非酸化
の２種類の半導体同士の屈折率差よりも大きくすること
ができる。従って、この発明では、第１膜と第２膜とを
交互に積層した半導体多層膜の１ペアあたりの反射率を
高くすることができる。

【００３３】また、III 族元素としてＡｌのみを含むII
I-Ｖ族化合物半導体の酸化スピードは、III 族元素とし
てＡｌを含まない化合物半導体の酸化スピードおよびII
I 族元素としてＡｌおよびＡｌ以外の元素を含む化合物
半導体の酸化スピードよりも速い。このため、第１予備
膜と第２膜とを交互に繰り返し積層して得られた積層体
に対して酸化処理を施すと、第１予備膜のみを選択的に
酸化させることができる。その結果、第１予備膜が酸化
されて形成された第１膜と、第２膜とを交互に積層した
半導体多層膜のミラー構造が得られる。

【００３４】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造の形成方法において、好ましくは、第１予備膜を構成
するIII-Ｖ族および第２膜を構成する半導体膜の格子定
数をそれぞれ５．８６９Åとすると良い。

【００３５】第１予備膜および第２膜が、それぞれＩｎ
Ｐ基板と格子整合するためには、第１予備膜を構成する
III-Ｖ族の格子定数および第２膜を構成する半導体の格
子定数が、それぞれＩｎＰ基板の格子定数５．８６９Å
の格子常数と一致することが必要である。

【００３６】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造の形成方法において、好ましくは、III-Ｖ族化合物半
導体として、ＡｌＡｓＳｂまたはＡｌＰＳｂを用いると
良い。

【００３７】ＡｌＡｓＳｂおよびＡｌＰＳｂは、いずれ
も、III 族元素としてＡｌのみを含むIII-Ｖ族化合物半
導体であって、それらの格子定数をＩｎＰ基板の格子定
数に容易に一致させることができる材料である。

【００３８】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造の形成方法において、好ましくは、第２膜を構成する
半導体として、アルミニウム非含有のIII-Ｖ族化合物半
導体を用いると良い。

【００３９】Ａｌを含まないIII-Ｖ族化合物半導体の酸
化スピードは、III 族元素としてＡｌのみを含むIII-Ｖ
族化合物半導体の酸化スピードよりも遅い。このため、
第２膜をこのＡｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体で構成
した積層体に対して酸化処理を施せば、III 族元素とし
てＡｌのみを含む第１予備膜のIII-Ｖ族化合物半導体の
みを選択的に酸化させて第１膜を容易に得ることができ
る。

【００４０】さらに、この発明の実施にあたり、好まし
くは、Ａｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体として、第２
膜を構成する半導体としては、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ
またはＩｎＰを用いると良い。

【００４１】ＩｎＧａＡｓＰおよびＩｎＰは、いずれ
も、Ａｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体であって、か
つ、その格子定数をＩｎＰ基板の格子定数に容易に一致
させることができる材料である。

【００４２】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造の形成方法において、好ましくは、第２膜を構成する
半導体として、アルミニウムおよびアルミニウム以外の
III族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体を用いると良
い。

【００４３】ＡｌおよびＡｌ以外のIII 族元素を含むII
I-Ｖ族化合物半導体の酸化スピードは、III 族元素とし
てＡｌのみを含むIII-Ｖ族化合物半導体の酸化スピード
よりも遅い。このため、第２膜をこのＡｌおよびＡｌ以
外のIII 族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体で構成すれ
ば、III 族元素としてＡｌのみを含む第１予備膜のIII-
Ｖ族化合物半導体を選択的に酸化させて第１膜を容易に
得ることができる。

【００４４】また、ＡｌおよびＡｌ以外のIII 族元素を
含むIII-Ｖ族化合物半導体として、第２膜を構成する半
導体としては、例えば、ＩｎＡｌＡｓを用いると良い。

【００４５】ＩｎＡｌＡｓは、ＡｌおよびＡｌ以外のII
I 族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体であって、かつ、
その格子定数をＩｎＰ基板の格子定数に容易に一致させ
ることができる材料である。

【００４６】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造の形成方法において、好ましくは、第１予備膜および
第２膜をそれぞれＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical
Vapor Deposition ）法またはＭＢＥ（Molecular Beam
Epitaxy）法を用いて形成すると良い。

【００４７】また、この発明の面発光レーザ用ミラー構
造の形成方法において、好ましくは、第１予備膜の膜厚
を、当該第１予備膜を酸化して得られる第１膜の膜厚
が、ミラー構造の反射する光の四分の一波長を当該第１
膜の屈折率で除した値となる厚さとし、第２膜の膜厚
を、この四分の一波長を当該第２膜の屈折率で除した値
とすると良い。

【００４８】また、この発明の好適実施例では、第１予
備膜を選択的に酸化するにあたり、好ましくは、水蒸気
酸化法を用いると良い。

【００４９】また、ミラー構造の構成材料のバンドギャ
ップ波長は、面発光レーザの発振波長よりも短いことが
望ましい。このバンドギャップ波長をこの発振波長より
も短くすれば、ミラー構造の構成材料にレーザ光に吸収
されることを抑制することができる。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
面発光レーザ用ミラー構造およびその形成方法の実施の
形態について説明する。尚、参照する図は、この発明が
理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状および配置
関係を概略的に示してあるにすぎない。従って、この発
明は図示例にのみ限定されるものではない。

【００５１】尚、以下の説明においては、屈折率は、波
長１．５５μｍの光に対する値とする。

【００５２】（第１の実施の形態）図１を参照して、第
１の実施の形態におけるこの発明の面発光レーザ用ミラ
ー構造の一例について説明する。図１は、この実施の形
態の面発光レーザ用ミラー構造の説明に供する断面図で
ある。

【００５３】この発明のミラー構造は、ＩｎＰ基板上に
形成された面発光レーザを構成するミラー構造である。
ここでは、ミラー構造の詳細な説明に先立ち、面発光レ
ーザ１０のうちの、半導体多層膜のミラー構造１２を除
いた部分である、面発光レーザ構造１４について説明す
る。

【００５４】この面発光レーザ構造１４は、従来のＩｎ
Ｐ系面発光レーザの構造と同様の構造であって、ＩｎＰ
基板１６ａの主表面１６ｂ上に順次に積層された、ｐー
ＩｎＧａＡｓＰのエッチングストップ層１８、ｐーＩｎ
Ｐの第１クラッド層２０、活性層２２、ｎーＩｎＰの第
２クラッド層２４、およびｎ⁺ ーＩｎＧａＡｓのコンタ
クト層２６をそれぞれ具えている。

【００５５】また、この面発光レーザ構造１４は、コン
タクト層２６上の一部分に、円形の平面パタンのミラー
構造１２を具えている。また、コンタクト層２６上の、
ミラー構造１２の周囲には、リング状の平面パタンで配
置されたｎ側電極２８を設けてある。また、ＩｎＰ基板
１６ａのうちの、ミラー構造１２と対向する領域には、
主表面１６ｂの裏側の裏面１６ｃからエッチングストッ
プ層１８に達する開口部４２が設けてある。この開口部
４２には、活性層２２と平行に積層された誘電体多層膜
３６を設けてある。また、裏面１６ｃに、ｐ側電極３０
を設けてある。

【００５６】尚、この実施の形態においては、活性層２
４の第２クラッド層２６側にのみ、半導体多層膜のミラ
ー構造１２を設けているが、例えば、誘電体多層膜３６
を半導体多層膜のミラー構造としても良い。

【００５７】次に、ミラー構造１２について説明する。
この発明では、ミラー構造１２は、III 族元素としてア
ルミニウムのみを含むIII-Ｖ族化合物半導体の酸化物を
以て構成された第１膜と、該III-Ｖ族化合物半導体より
も酸化スピードの遅い半導体を以て構成された第２膜と
を交互に繰り返し積層した構成としてある。そして、こ
の発明では、第１膜を構成するIII-Ｖ族化合物半導体お
よび第２膜を構成する半導体は、それぞれＩｎＰ基板に
格子整合する材料からなる。

【００５８】そこで、この実施の形態では、第１膜３２
をＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 の酸化物で以て構成する。この
ＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 の格子定数は、ＩｎＰの格子定数
５．８６９Åと一致する。従って、このＡｌ_0.6 Ａｓ
_0.4 Ｓｂは、ＩｎＰ基板上に結晶成長させることができ
る。

【００５９】また、この実施の形態では、第２膜３４
を、Ａｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体であるＩｎ_0.65
Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26で構成する。このＩｎ_0.65Ｇａ
_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26の格子定数は、ＩｎＰの格子定数
５．８６９Åと一致する。従って、このＩｎ_0.65Ｇａ
_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26は、ＩｎＰ基板上に結晶成長させる
ことができる。また、Ｉｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26
のバンドギャップ波長は、約１．４４μｍである。この
バンドギャップ波長は、面発光レーザの発振波長（例え
ば１．５５μｍ）よりも短い。このため、面発光レーザ
の発振するレーザ光は、第２膜３４では吸収されない。
従って、このＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26は、Ｉｎ
Ｐ系面発光レーザを構成するミラー構造の材料として用
いて好適である。

【００６０】また、第２膜３４のＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ
_0.74Ｐ_0.26の屈折率は、３．４程度である。これに対し
て、第１膜３２のＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 の酸化物の屈折
率は、１．８程度である。従って、第１膜３２と第２膜
３４との屈折率差は、１．６程度となる。この値は、上
述の文献１の例における屈折率差０．１４に比べて１桁
大きな値である。このため、このミラー構造１２は、１
ペアあたりの反射率を高くすることができる。その結
果、この実施の形態では、ミラー構造１２は、わずか４
ペアの半導体多層膜を積層することで９９％以上の高反
射率を達成することができる。

【００６１】尚、図１に示すように、この実施の形態で
は、ミラー構造１２の最上面に、５層目の第２膜３４を
積層してある。５層目の第２膜３４を設けた理由は、ミ
ラー構造１２と空気との界面での屈折率差を大きくする
ことによって、反射率の向上を図るためである。

【００６２】このように、このミラー構造１２では、１
ペアあたりの反射率が高いので、従来文献１に開示のＩ
ｎＰ系面発光レーザにおけるミラー構造（以下、従来例
とも称する。）の場合に比べて、光の進入長を短くする
ことができる。このため、このミラー構造では、光の損
失の低減を図ることができる。

【００６３】また、このミラー構造１２では、光の進入
長が短いため、光の通過する半導体多層膜のペア数を少
なくすることができる。このため、半導体多層膜の波長
選択性を従来例の場合よりも低くすることができる。そ
の結果、このミラー構造１２では、ストップバンド幅
を、従来例のストップバンド幅よりも広くすることがで
きる。

【００６４】ここで、図２のグラフに、ストップバンド
幅の例として、この実施の形態のミラー構造１２および
比較例のミラー構造の反射特性の計算結果を示す。図２
のグラフの横軸は波長（μｍ）を表し、縦軸は反射率を
表す。また、図２のグラフ中の曲線Ｉは、このミラー構
造１２の反射特性を表す。また、図２のグラフ中の破線
IIは、比較例のミラー構造の反射特性を表す。比較例の
ミラー構造は、ＩｎＧａＡｓＰの半導体膜とＩｎＰの半
導体膜とを交互に３０ペア積層した構造である。この比
較例のミラー構造を構成する半導体膜の種類の組み合わ
せは、文献２に開示のミラー構造での組み合わせと同じ
である。従って、半導体多層膜の１ペアを構成する半導
体どうしの屈折率差は、０．１４と小さい。

【００６５】そして、この実施の形態のミラー構造１２
のストップバンド幅は、曲線Ｉに示すように、１．３５
μｍ付近から１．８０μｍ付近までの０．４５μｍ程度
の幅である。これに対して、比較例のストップバンド幅
は、破線IIに示すように、１．５０付近から１．５５付
近までの０．０５μｍ程度の幅である。従って、曲線Ｉ
と曲線IIとの比較から明らかなように、この実施の形態
のミラー構造１２では、ストップバンド幅を広くするこ
とができる。

【００６６】また、このミラー構造１２においては、レ
ーザの発振波長である１．５５μｍの波長の光を反射さ
せるために、第１膜３２および第２膜３４の膜厚をそれ
ぞれブラッグ反射条件を満たす値とする。すなわち、第
１膜３２の膜厚を、ミラー構造１２で反射させる光の四
分の一波長を当該第１膜の屈折率で除した値とする。ま
た、第２膜の膜厚を、この四分の一波長を当該第２膜の
屈折率で除した値とする。

【００６７】このブラッグ反射条件は、膜厚をＬ、波長
をλ、屈折率をｎとそれぞれ表すと、下記の（１）式で
表される。

【００６８】Ｌ＝λ／（４ｎ）・・・（１）第１膜３２の膜厚を求めるため、上記の（１）式に、λ
＝１．５５およびｎ＝１．８をそれぞれ代入すると、第
１膜３２の膜厚は、約０．２２μｍと求められる。

【００６９】また、第２膜３４の膜厚を求めるため、上
記の（１）式に、λ＝１．５５およびｎ＝３．５をそれ
ぞれ代入すると、第２膜３４の膜厚は、約０．１１μｍ
と求められる。

【００７０】尚、この第１の実施の形態のような半導体
積層構造は、後述の第５の実施の形態で詳細に説明する
ように、酸化されていないＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 とＩｎ
_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26とを交互に積層した後、こ
のＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 のみを選択的に酸化することに
よって得られる。

【００７１】（第２の実施の形態）第２の実施の形態の
ミラー構造は、第１膜をＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 の酸化物
の代わりにＡｌＰＳｂの酸化物で構成してある点を除い
ては、上述の第１の実施の形態のミラー構造と同一の構
造である。

【００７２】（第３の実施の形態）第３の実施の形態の
ミラー構造は、第２膜をＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ
_0.26の代わりに、Ａｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体で
あるＩｎＰで構成してある点を除いては、上述の第１の
実施の形態のミラー構造と同一の構成である。

【００７３】ただし、ＩｎＰの屈折率は、３．１７であ
る。従って、第３の実施の形態では、上記の（１）式か
ら、第２膜の膜厚を０．１２μｍとする。

【００７４】（第４の実施の形態）第４の実施の形態の
ミラー構造は、第２膜をＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ
_0.26の代わりに、ＡｌおよびＡｌ以外のIII 族元素を含
むIII-Ｖ族化合物半導体であるＩｎＡｌＡｓで構成して
ある点を除いては、上述の第１の実施の形態のミラー構
造と同一の構成である。

【００７５】ただし、ＩｎＡｌＡｓの屈折率は３．２２
である。従って、第４の実施の形態では、上記の（１）
式から、第２膜の膜厚を０．１２μｍとする。

【００７６】（第５の実施の形態）図３〜図５を参照し
て、第５の実施の形態におけるこの発明の面発光レーザ
用ミラー構造の形成方法の一例について説明する。図３
の（Ａ）および（Ｂ）は、第５の実施の形態のミラー構
造の形成方法の説明に供する工程図である。また、図４
の（Ａ）および（Ｂ）は、図３の（Ｂ）に続く、工程図
である。また、図５の（Ａ）および（Ｂ）は、図４の
（Ｂ）に続く、工程図である。

【００７７】この発明では、ＩｎＰ基板上に形成された
面発光レーザを構成するミラー構造を形成するにあた
り、第１予備膜を、ＩｎＰ基板に格子整合し、かつ、II
I 族元素としてアルミニウムのみを含むIII-Ｖ族化合物
半導体を以て構成する。

【００７８】そこで、第５の実施の形態では、第１予備
膜３８をＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 で以て構成する。このＡ
ｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 の格子定数は、ＩｎＰの格子定数
５．８６９Åと一致する。従って、このＡｌＡｓ_0.6 Ｓ
ｂ_0.4 は、ＩｎＰ基板上に結晶成長させることができ
る。ＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 の屈折率は、３．５程度であ
る。そして、このＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 を酸化して得ら
れる酸化物の屈折率は、１．８程度となる。

【００７９】また、この発明では、第２膜を、ＩｎＰ基
板に格子整合し、かつ、前記第１予備膜よりも酸化スピ
ードの遅い半導体を以て構成する。

【００８０】そこで、この実施の形態では、第２膜３４
を、Ａｌ非含有のIII-Ｖ族化合物半導体であるＩｎ_0.53
Ｇａ_0.47Ａｓで構成する。このＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ
_0.74Ｐ _0.26の格子定数は、ＩｎＰの格子定数５．８６９
Åと一致する。従って、このＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74
Ｐ_0.26は、ＩｎＰ基板上に結晶成長させることができ
る。すなわち、このＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ
_0.26は、ＩｎＰ系面発光レーザを構成するミラー構造の
材料として用いることができる。また、このＩｎ_0.65Ｇ
ａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26の屈折率は、３．４程度である。

【００８１】尚、第１膜および第２膜の酸化スピードに
ついては後述する。

【００８２】そして、この発明では、ＩｎＰ基板を含む
下地上に、第１予備膜と前記第２膜とを交互に繰り返し
積層して積層体を形成する。

【００８３】そこで、この実施の形態では、先ず、Ｉｎ
Ｐ基板を含む下地の形成方法について説明する。

【００８４】ここでは、ＩｎＰ基板１６の主表面１６ｂ
上に、ＭＯＶＰＥ法またはＭＢＥ法を用いて、ｐーＩｎ
ＧａＡｓＰのエッチングストップ層１８、ｐーＩｎＰの
第１クラッド層２０、活性層２２、ｎーＩｎＰの第２ク
ラッド層２４、およびｎ⁺ ーＩｎＧａＡｓのコンタクト
層２６を、順次に積層して、従来の面発光レーザの主要
部と同様の構造を下地１４ａとして形成する（図３の
（Ａ））。

【００８５】次に、この実施の形態では、第１予備膜３
８としてのＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 と、第２膜３４として
のＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26とを交互に繰り返し
積層して積層体を形成する。ここでは、第１予備膜３８
および第２膜３４ａを、ＭＯＣＶＤ法を用いてそれぞれ
結晶成長させる。具体的には、第１予備膜３８および第
２膜３４ａを、ＭＯＣＶＤ装置（図示せず）を用いて、
５９０℃〜６５０℃の温度条件下でそれぞれ結晶成長さ
せる。また、第１予備膜３８を結晶成長させる際には、
ＭＯＣＶＤ装置の結晶成長室へのＶ族元素の原料ガスの
導入量に対するIII 族元素の原料ガスの導入量の比（II
I ／Ｖ）を１よりも小さく設定する（図３の（Ｂ））。

【００８６】また、この実施の形態では、レーザの発振
波長である１．５５μｍの波長の光を反射させるため
に、第１膜および第２膜３４の膜厚をそれぞれブラッグ
反射条件を満たす値とする。

【００８７】すなわち、第１予備膜３８の膜厚を、当該
第１予備膜３８を酸化して得られる酸化物を以て構成さ
れる第１膜（図３では図示せず）の膜厚が、ミラー構造
の反射する光の四分の一波長を当該第１膜の屈折率で除
した値となる厚さとする。具体的には、ＡｌＡｓ_0.6 Ｓ
ｂ_0.4 ３８を酸化すると、その膜厚は１０％程度減少す
る。このため、この実施の形態では、第１予備膜３８の
膜厚の約９０％の膜厚がブラッグ反射条件を満たすよう
にする。

【００８８】そのために、第１の実施の形態で説明した
（１）式の条件において、λ＝１．５５、酸化物の屈折
率としてのｎ＝１．８をそれぞれ代入して、酸化物の第
１膜の膜厚をＬ＝０．２２μｍと求める。従って、この
実施の形態では、第１予備膜の厚さを、酸化物の第１膜
の膜厚の約１割増しの０．２４μｍとする。

【００８９】また、第２膜もブラッグ反射条件を満たす
ために、第２膜の膜厚を、この四分の一波長を当該第２
膜の屈折率で除した値とする。具体的には、上記の
（１）式に、λ＝１．５５およびｎ＝３．４をそれぞれ
代入して、第２膜３４の膜厚を約０．１１μｍと求め
る。

【００９０】次に、この発明では、積層体に対してメサ
エッチングを行って、画成積層体を形成する。

【００９１】そのために、この実施の形態では、先ず、
積層体１２ａ上に、ＳｉＯ₂ 膜（図示せず）を形成す
る。次に、ＳｉＯ₂ 膜からフォトリソグラフィ技術を用
いて、直径数μｍの円形のマスクパタン４０を形成す
る。次に、このマスクパタン４０をエッチングマスクと
して用いて、積層体１２ａに対してメサエッチングを行
う。メサエッチングにあたっては、塩素ガス（Ｃｌ₂ ）
およびアルゴンガス（Ａｒ）を用いてドライエッチング
を行う。そして、このメサエッチングの結果、円柱形状
の画成積層体１２ｂが形成される（図４の（Ａ））。

【００９２】次に、この発明では、画成積層体の側面か
ら、前記第１予備膜を選択的に酸化して当該第１予備膜
の酸化物からなる第１膜を形成する。

【００９３】そこで、この実施の形態では、画成積層体
１２ｂを水蒸気酸化炉（図示せず）に入れ、水蒸気酸化
法によってこの画成積層体１２ｂを酸化する。酸化にあ
たっては、水蒸気酸化炉内部の圧力を常圧（７６０Ｔｏ
ｒｒ）とする。そして、試料温度４５０℃とし、９０℃
の温度に設定された水に、キャリアガスとしての酸素
（Ｏ₂ ）またはアルゴン（Ａｒ）を吹き込んでバブリン
グする。ここでは、酸素ガスまたはアルゴンガスを標準
状態で毎分２Ｌ（リットル）吹き込む。

【００９４】ところで、III 族元素としてＡｌのみを含
むIII-Ｖ族化合物半導体の酸化スピードは、他の半導体
の酸化スピードよりも速い。例えば、第１予備膜３８を
構成するＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 の水蒸気酸化方法による
酸化スピードは、約１００μｍ／時間である。これに対
して、第２膜のＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26の酸化
スピードは、約０．０１μｍ／時間である。従って、画
成積層体１２ｂに対して酸化処理を施すと、第１予備膜
３８のみが選択的に円柱形状の側面から酸化される。
尚、酸化スピードは、一定以上の膜厚（例えば１５ｎｍ
程度以上の膜厚）ならば、膜の種類および酸化条件によ
り、膜厚によらずほぼ一定となる。そして、第１予備膜
３８が選択的に酸化されることにより、Ａｌ_0.6 Ａｓ
_0.4 Ｓｂの酸化物を以て構成された第１膜３２が形成さ
れる。その結果、第１膜３２および第２膜３４が交互に
積層された半導体多層膜を以て構成されたミラー構造１
２が形成される（図４の（Ｂ））。

【００９５】また、第２膜３４のＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ
_0.74Ｐ_0.26の屈折率は、前述のように３．４程度であ
る。これに対して、第１膜３２のＡｌＡｓ_0.6 Ｓｂ_0.4
の酸化物の屈折率は、前述のように１．８程度である。
従って、第１膜３２と第２膜３４との屈折率差は、１．
６程度となる。この値は、上述の文献１の例における屈
折率差０．１４に比べて１桁大きな値である。このた
め、このミラー構造１２は、１ペアあたりの反射率を高
くすることができる。その結果、この実施の形態では、
ミラー構造１２は、わずか４ペアの半導体多層膜を積層
することにより９９％以上の高反射率を達成することが
できる。

【００９６】次に、マスクパタン４０を、四フッ化炭素
（ＣＦ₄ ）を用いたドライエッチングにより除去する。

【００９７】次に、コンタクト層２６上の、ミラー構造
１２の周囲に、リング形状の平面パタンで配置されたｎ
側電極２８をリフトオフ法を用いて形成する（図５の
（Ａ））。

【００９８】次に、ＩｎＰ基板１６の裏面側を研磨し
て、ＩｎＰ基板１６の厚さを１００μｍ程度に薄くす
る。

【００９９】次に、ＩｎＰ基板１６の裏面１６ｃに、ミ
ラー構造１２と対向する領域の周囲を囲うように、リン
グ形状の平面パタンを有するｐ側電極３０をリフトオフ
法により形成する（図５の（Ａ））。

【０１００】次に、このｐ側電極３０をエッチングマス
クとして用いて、ＩｎＰ基板１６の裏面１６ｃ側からウ
エットエッチングを行って、エッチングストップ層１８
に達する開口部４２を形成する。この開口部４２は、Ｉ
ｎＰ基板１６ａのうちの、ミラー構造１２に対向する領
域に形成され、円形の平面パタンを有する（図５の
（Ｂ））。

【０１０１】次に、この開口部４２に、誘電体多層膜の
ミラー構造３６を蒸着により形成する。その結果、図１
に示す、前述の第１の実施の形態で説明したミラー構造
１２を具えた面発光レーザが得られる。

【０１０２】（第６の実施の形態）第６の実施の形態の
ミラー構造の形成方法は、第１予備膜として、ＡｌＡｓ
_0.6 Ｓｂ_0.4 の代わりにＡｌＰＳｂを用いる点を除いて
は、上述の第５の実施の形態のミラー構造の形成方法と
同一の形成方法である。

【０１０３】また、ＡｌＰＳｂの酸化スピードは、Ａｌ
Ａｓ_0.6 Ｓｂ_0.4 の酸化スピードと同程度の約１００μ
ｍ／時間である。

【０１０４】（第７の実施の形態）第７の実施の形態の
ミラー構造の形成方法は、第２膜として、Ｉｎ_0.65Ｇａ
_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26の代わりに、Ａｌ非含有のIII-Ｖ族
化合物半導体であるＩｎＰを用いる点を除いては、上述
の第５の実施の形態のミラー構造の形成方法と同一の形
成方法である。

【０１０５】ただし、ＩｎＰの屈折率は、３．１７であ
る。従って、第７の実施の形態では、上記の（１）式の
条件から、第２膜の膜厚を０．１２μｍとする。

【０１０６】また、ＩｎＰの酸化スピードは、Ｉｎ_0.65
Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26の酸化スピードと同程度の約
０．０１μｍ／時間である。

【０１０７】（第８の実施の形態）第８の実施の形態の
ミラー構造は、第２膜をＩｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ
_0.26の代わりに、ＡｌおよびＡｌ以外のIII 族元素を含
むIII-Ｖ族化合物半導体であるＩｎＡｌＡｓで構成して
ある点を除いては、上述の第５の実施の形態のミラー構
造と同一の構成である。

【０１０８】ただし、ＩｎＡｌＡｓの屈折率は、３．２
２である。従って、第８の実施の形態では、上記の
（１）式の条件から、第２膜の膜厚を０．１２μｍとす
る。

【０１０９】また、ＩｎＡｌＡｓの酸化スピードは、Ｉ
ｎ_0.65Ｇａ_0.35Ａｓ_0.74Ｐ_0.26の酸化スピードと同程度
の約０．０１μｍ／時間である。

【０１１０】上述した各実施の形態では、この発明を特
定の材料を用い、特定の条件で構成した例について説明
したが、この発明は多くの変更および変形を行うことが
できる。例えば、上述の実施の形態では、第１予備膜を
酸化して第１膜を形成するのに、水蒸気酸化法を用いた
が、この発明では、酸化方法は、これに限定されない。
例えば、プラズマ酸化法または熱酸化法を用いても良
い。

【０１１１】また、上述の実施の形態においては、面発
光レーザのミラー構造のうち、活性層の片側のミラー構
造を半導体多層膜で形成したが、この発明では、活性層
の両側のミラー構造を半導体多層膜で形成しても良い。

【０１１２】また、上述の実施の形態においては、ミラ
ー構造の第２膜をIII-Ｖ族化合物半導体で形成した例に
ついて説明したが、この発明では、第２膜をIII-Ｖ族化
合物半導体に限定する必要はない。例えば、第２膜をII
I-Ｖ族化合物半導体以外の半導体で形成しても良い。

【０１１３】

【発明の効果】この発明の面発光レーザ用ミラー構造お
よびその形成方法によれば、第１膜となるIII-Ｖ族化合
物半導体および第２膜を構成する半導体をそれぞれＩｎ
Ｐ基板に格子整合する材料で構成してある。このため、
このIII-Ｖ族化合物半導体およびこの半導体をＩｎＰ基
板に形成された面発光レーザの構造上に交互に結晶成長
させることができる。III 族元素としてＡｌのみを含む
III-Ｖ族化合物半導体を選択的に酸化して第１膜を形成
することにより、第１膜と第２膜との屈折率差を大きく
することができる。その結果、この発明では、ＩｎＰ系
面発光レーザに用いて好適な半導体多層膜の１ペアあた
りの反射率を向上させることができる。

【０１１４】このように１ペアあたりの反射率を向上さ
せることができるので、この発明のミラー構造は、従来
のＩｎＰ系面発光レーザ用ミラー構造の半導体多層膜の
ペア数よりも少ないペア数で９９％以上の高反射率を達
成することができる。

【０１１５】そして、半導体多層膜のペア数を従来のＩ
ｎＰ系面発光レーザ用ミラー構造でのペア数よりも少な
くできるので、以下の効果が得られる。

【０１１６】ミラー構造を構成する半導体多層膜のペア
数が少なくなるので、半導体多層膜を形成するのに要す
る時間を従来よりも短縮することができる。その結果、
このミラー構造を具えた面発光レーザを製造するのに要
する時間も従来よりも短縮する事ができる。

【０１１７】さらに、結晶成長させるペア数が少ないの
で、半導体多層膜を形成中の積層体を成長室に長時間置
いておく必要がない。その結果、結晶が成長室内の汚れ
を取り込んでしまう可能性が低くなり、また、成長室内
の温度をはじめとする成長条件が微妙に変化する可能性
が低くなる。このため、半導体多層膜の膜質の劣化を抑
制することができる。

【０１１８】また、このミラー構造では１ペアあたりの
反射率が高いため、このミラー構造に入射した光はミラ
ー構造の奥深くまで進入せずに反射される。すなわち、
光の進入長が短くなる。進入長が短くなると、光が通過
する半導体多層膜のペア数が少なくなる。その結果、こ
のミラー構造における光の損失を小さくすることができ
る。

【０１１９】また、この発明のミラー構造では、光が通
過する半導体多層膜のペア数が従来のＩｎＰ系面発光レ
ーザ用ミラー構造のペア数よりも少ない。このため、こ
の発明のミラー構造は、波長選択性が低い。その結果、
ミラー構造のストップバンド幅を広くすることができ
る。このため、面発光レーザの発振スペクトルのピーク
波長が、ストップバンド幅の外へ出るおそれが少ない。

【０１２０】また、この発明のミラー構造の形成方法で
は、ストップバンド幅が従来よりも広いため、半導体多
層膜を形成する際に、各膜の膜厚に要求される精度を緩
和することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の面発光レーザ用ミラー構造
の説明に供する断面図である。

【図２】ミラー構造の反射特性の説明に供するグラフで
ある。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、第５の実施の形態の面
発光レーザ用ミラー構造の形成方法の説明に供する工程
図である。

【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、図３の（Ｂ）に続く、
工程図である。

【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、図４の（Ｂ）に続く、
工程図である。

【符号の説明】

１０：面発光レーザ１２：ミラー構造１２ａ：積層体１２ｂ：画成積層体１４：面発光レーザ構造１６，１６ａ：ＩｎＰ基板１６ｂ：主表面１６ｃ：裏面１８：エッチングストップ層２０：第１クラッド層２２：活性層２４：第２クラッド層２６：コンタクト層２８：ｎ側電極３０：ｐ側電極３２：第１膜３４：第２膜３６：誘電体多層膜３８：第１予備膜４０：マスクパタン４２：開口部

フロントページの続き (72)発明者上條健東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩｎＰ基板上に形成された面発光レーザ
を構成するミラー構造において、 III 族元素としてアルミニウムのみを含むIII-Ｖ族化合
物半導体の酸化物を以て構成された第１膜と、該III-Ｖ
族化合物半導体よりも酸化スピードの遅い半導体を以て
構成された第２膜とを交互に繰り返し積層したミラー構
造であって、前記III-Ｖ族化合物半導体および前記半導体は、それぞ
れＩｎＰ基板に格子整合する材料からなることを特徴と
する面発光レーザ用ミラー構造。
【請求項２】請求項１に記載の面発光レーザ用ミラー
構造において、前記前記III-Ｖ族および前記半導体膜の格子定数を５．
８６９Åとすることを特徴とする面発光レーザ用ミラー
構造。
【請求項３】請求項１または２に記載の面発光レーザ
用ミラー構造において、前記III-Ｖ族化合物半導体は、ＡｌＡｓＳｂまたはＡｌ
ＰＳｂからなることを特徴とする面発光レーザ用ミラー
構造。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の面発光
レーザ用ミラー構造において、前記半導体は、アルミニウム非含有のIII-Ｖ族化合物半
導体からなることを特徴とする面発光レーザ用ミラー構
造。
【請求項５】請求項４に記載の面発光レーザ用ミラー
構造において、前記半導体は、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰからなるこ
とを特徴とする面発光レーザ用ミラー構造。
【請求項６】請求項１〜３のいずれかに記載の面発光
レーザ用ミラー構造において、前記半導体は、アルミニウムおよびアルミニウム以外の
III 族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体からなることを
特徴とする面発光レーザ用ミラー構造。
【請求項７】請求項６に記載の面発光レーザ用ミラー
構造において、前記半導体は、ＩｎＡｌＡｓからなることを特徴とする
面発光レーザ用ミラー構造。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の面発光
レーザ用ミラー構造において、前記第１膜の膜厚を、前記ミラー構造で反射させる光の
四分の一波長を当該第１膜の屈折率で除した値とし、前記第２膜の膜厚を、前記四分の一波長を当該第２膜の
屈折率で除した値とすることを特徴とする面発光レーザ
用ミラー構造。
【請求項９】ＩｎＰ基板上に形成された面発光レーザ
を構成するミラー構造を形成するにあたり、第１予備膜を、ＩｎＰ基板に格子整合し、かつ、III 族
元素としてアルミニウムのみを含むIII-Ｖ族化合物半導
体を以て構成し、および、第２膜を、ＩｎＰ基板に格子整合し、かつ、前記第１予
備膜よりも酸化スピードの遅い半導体を以て構成すると
き、前記ＩｎＰ基板を含む下地上に、前記第１予備膜と前記
第２膜とを交互に繰り返し積層して積層体を形成する工
程と、前記積層体に対してメサエッチングを行って、画成積層
体を形成する工程と、前記画成積層体の側面から、前記第１予備膜を選択的に
酸化して当該第１予備膜の酸化物からなる第１膜を形成
する工程とを含むことを特徴とする面発光レーザ用ミラ
ー構造の形成方法。
【請求項１０】請求項９に記載の面発光レーザ用ミラ
ー構造の形成方法において、前記前記III-Ｖ族および前記半導体膜の格子定数を５．
８６９Åとすることを特徴とする面発光レーザ用ミラー
構造の形成方法。
【請求項１１】請求項９または１０に記載の面発光レ
ーザ用ミラー構造の形成方法において、前記III-Ｖ族化合物半導体として、ＡｌＡｓＳｂまたは
ＡｌＰＳｂを用いることを特徴とする面発光レーザ用ミ
ラー構造の形成方法。
【請求項１２】請求項９〜１１のいずれかに記載の面
発光レーザ用ミラー構造の形成方法において、前記半導体として、アルミニウム非含有のIII-Ｖ族化合
物半導体を用いることを特徴とする面発光レーザ用ミラ
ー構造の形成方法。
【請求項１３】請求項１２に記載の面発光レーザ用ミ
ラー構造の形成方法において、前記半導体として、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰを用い
ることを特徴とする面発光レーザ用ミラー構造の形成方
法。
【請求項１４】請求項９〜１１のいずれかに記載の面
発光レーザ用ミラー構造において、前記半導体は、アルミニウムおよびアルミニウム以外の
III 族元素を含むIII-Ｖ族化合物半導体を用いることを
特徴とする面発光レーザ用ミラー構造の形成方法。
【請求項１５】請求項１４に記載の面発光レーザ用ミ
ラー構造の形成方法において、前記半導体として、ＩｎＡｌＡｓを用いることを特徴と
する面発光レーザ用ミラー構造の形成方法。
【請求項１６】請求項９〜１５のいずれかに記載の面
発光レーザ用ミラー構造の形成方法において、前記第１予備膜の膜厚を、当該第１予備膜を酸化して得
られる前記第１膜の膜厚が、前記ミラー構造の反射する
光の四分の一波長を当該第１膜の屈折率で除した値とな
る厚さとし、前記第２膜の膜厚を、前記四分の一波長を当該第２膜の
屈折率で除した値とすることを特徴とする面発光レーザ
用ミラー構造の形成方法。
【請求項１７】請求項９〜１６のいずれかに記載の面
発光レーザ用ミラー構造の形成方法において、前記第１予備膜および前記第２膜をそれぞれＭＯＣＶＤ
（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法また
はＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法を用いて形成す
ることを特徴とする面発光レーザ用ミラー構造の形成方
法。
【請求項１８】請求項９〜１７のいずれかに記載の面
発光レーザ用ミラー構造の形成方法において、前記第１
予備膜を選択的に酸化するにあたり、水蒸気酸化法を用いることを特徴とする面発光レーザ用
ミラー構造の形成方法。