JPH11307882A - 面発光型半導体レ―ザ、面発光型半導体レ―ザアレイ、及び面発光型半導体レ―ザの製造方法 - Google Patents

面発光型半導体レ―ザ、面発光型半導体レ―ザアレイ、及び面発光型半導体レ―ザの製造方法

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JPH11307882A
JPH11307882A JP11016197A JP1619799A JPH11307882A JP H11307882 A JPH11307882 A JP H11307882A JP 11016197 A JP11016197 A JP 11016197A JP 1619799 A JP1619799 A JP 1619799A JP H11307882 A JPH11307882 A JP H11307882A
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mirror layer
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Nobuaki Ueki
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ光の偏波面を一定方向に制御でき、低
しきい値電流が得られる面発光型半導体レーザ及び面発
光型半導体レーザアレイを提供する。 【解決手段】 半導体基板１０の主面に形成された第１
の導電型の第１反射ミラー層１２と、該第１反射ミラー
層１２上に積層され、かつ、量子井戸が形成された活性
層３０と、前記第１反射ミラー層１２と共に共振器構造
を構成する前記第１の導電型と異なる第２の導電型の柱
状の第２反射ミラー層２４とを備えたポスト部２０と、
前記第１反射ミラー層１２と前記第２反射ミラー層２４
との間に挿入され、その周縁部が高抵抗化された２以上
の周縁高抵抗化層２２とを備え、前記２以上の周縁高抵
抗化層２２は、高抵抗化の割合がそれぞれ異なるように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型半導体レ
ーザ、面発光型半導体レーザアレイ、及び面発光型半導
体レーザの製造方法に関し、特に、光情報処理や光通信
あるいは光を用いた画像形成装置の光源として利用され
る偏波面制御型の面発光型半導体レーザ、面発光型半導
体レーザアレイ、及び面発光型半導体レーザの製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ応用技術においては、しばしば発
光スポットの円形化が求められるが、面発光型半導体レ
ーザは、この発光スポットの円形化を容易に行うことが
できるという特徴を持ち、また、２次元集積が可能な光
源としての利便性が近年とみに注目されている。ところ
で、この面発光型半導体レーザは、発光面に対して垂直
な方向に等方的な物理形状を有する（軸対称性が高い）
場合が多く、このような形状では発光面に対して水平な
平面内における直交する２つの軸方向（以後、２軸方向
と称す。）に関して特性の差異がない。その結果、偏波
面は２軸方向に対して等しい確率で向くことが知られて
いる。
【０００３】偏波面が２軸方向に対して等しい確率に向
く状態であると、特殊なコーティングを施していないレ
ンズや偏光ビームスプリッタといった偏波依存性のある
光学素子をそのまま使用することができず、また、多数
個の素子を同一の光学系を用いて使用する場合などにお
いては、素子間の偏波面のばらつきが反映されて光量ば
らつきを生じるなどの支障をきたすため、従来、偏波面
を一方向に安定化させる工夫がなされている。
【０００４】その一つとして、特許第２７０１５９６号
公報が挙げられる。これは、図２５に示すように、Ｇａ
Ａｓ基板５０上に、ＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層との交互積
層の多層膜より構成されｎ型不純物がドープされた第１
の反射ミラー層５２と、２つのＡｌＧａＡｓ層５４、５
８によりＩｎＧａＡｓ層５６を挟んでＩｎＧａＡｓ層５
６を量子井戸とした構成の活性層７０と、ＧａＡｓ層と
ＡｌＡｓ層との交互積層の多層膜と金属電極層より構成
されｐ型不純物がドープされた第２の反射ミラー層６４
と、を形成した後、メサエッチングにより第２の反射ミ
ラー層６４と活性層７０とを四角柱状のポスト部６０と
して垂直共振器構造を構成し、ポスト部６０のメサ側面
の一部分に金属膜８０ａ、８０ｂを設けることで、共振
器損失に差を生じさせ、特定の偏光方向で発振させ、偏
波面を一方向にさせるものである。
【０００５】また、別の構成のものとして特公平７−７
３１３９号公報が挙げられる。これは、図２６（ｂ）及
び同（ｃ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５０上に、
ｎ型ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ分布ブラッグ反射鏡（以後、Ｄ
ＢＲと称す。）５２と、ｎ型Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ層５
４と、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ活性層５６と、ｐ型Ａｌ
0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ層５８と、ｐ型ＡｌＡｓ／ＧａＡｓＤ
ＢＲ６４と、を順に形成した後、メサエッチングにより
ｎ型Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ層５４と、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8
Ａｓ活性層５６と、ｐ型Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ層５８
と、ｐ型ＡｌＡｓ／ＧａＡｓＤＢＲ６４とを四角柱状に
エッチングしてポスト部６０とすることで垂直共振器構
造を構成し、ポスト部６０のメサ側面にＳｉＮ膜７２を
形成する際に、対向する一対の側面では３００℃、対向
する他の一対の側面では１００℃の温度雰囲気としてい
る。
【０００６】これにより室温に戻ったときにポスト部６
０にかかる引張応力が前記２軸方向で変わるため、発光
面に対して水平な活性層面内の２軸方向のそれぞれに与
えられるストレスが異なり、２軸方向の一方の偏光モー
ドが発振しにくくなって偏波面が一方向に安定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成の面発光型半導体レーザはエアポスト構造であるの
で、しきい値電流を小さくするためにポスト径を小さく
すると、光出力も小さくなって好ましくなく、また、所
望の光出力を得るためにポスト径を大きくすると、しき
い値電流の増大と共に横モードが不安定になるなどと言
うように、低しきい値電流が得られる面発光型半導体レ
ーザとするのが難しい。
【０００８】また、半導体基板面に対してほぼ垂直な面
であるメサ側面に金属膜８０ａ、８０ｂやＳｉＮ膜７２
を形成させており、半導体基板面に対してほぼ垂直な面
に再現性の高い均一な膜を形成するのは容易ではなく特
殊で高度な技術を要するため、素子を精度良く製造する
等の信頼性の点から好ましくない。
【０００９】以上のことから、本発明は、レーザ光の偏
波面を一定方向に制御でき、低しきい値電流が得られる
面発光型半導体レーザ及び面発光型半導体レーザアレイ
を提供することを第１の目的とする。また、比較的簡単
な工程で、レーザ光の偏波面を一定方向に制御でき、素
子特性を向上できる面発光型半導体レーザの製造方法を
提供することを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１記載の発明の面発光型半導体レーザ
は、半導体基板の主面に形成された第１の導電型の第１
反射ミラー層と、該第１反射ミラー層上に積層され、か
つ、量子井戸が形成された活性層と、前記第１反射ミラ
ー層と共に共振器構造を構成する前記第１の導電型と異
なる第２の導電型の柱状の第２反射ミラー層とを備えた
ポスト部と、前記第１反射ミラー層と前記第２反射ミラ
ー層との間に挿入され、その周縁部が高抵抗化された２
以上の周縁高抵抗化層とを備え、前記２以上の周縁高抵
抗化層の少なくとも２つの層は、高抵抗化の割合が異な
ることを特徴とする。
【００１１】請求項１のように、前記第１反射ミラー層
と前記第２反射ミラー層との間に挿入され、その周縁部
が高抵抗化された２以上の周縁高抵抗化層を設け、前記
２以上の周縁高抵抗化層の少なくとも２つの層は、高抵
抗化の割合が異なるように構成したことで、直交する２
軸方向で異なる反射率分布と強さの違うストレスが活性
層に与えられるので、結果として発振しきい値利得に異
方性が生じ、しきい値利得の小さい軸方向のモードだけ
が選択的に得られ、レーザ光の偏波面を一定方向に固定
化することができる。
【００１２】また、高抵抗化領域は殆ど電流を通さない
ため、半導体基板の主面に平行な面内において直交する
２軸方向に異なる割合で電流狭窄及び光の閉じ込めがな
される屈折率導波路が形成されるため、低しきい値電流
の良好な素子特性が得られる。
【００１３】なお、ここでいう高抵抗化の割合とは、高
抵抗化領域の深さまたは厚み、高抵抗化領域の化学組成
等によって決まる高抵抗化の割合を意味し、活性層に印
加されるストレスに影響を与える因子全般を指してい
る。
【００１４】請求項２の発明は、請求項１に記載の面発
光型半導体レーザにおいて、前記２以上の周縁高抵抗化
層の少なくとも２つの層の前記半導体基板の主面に平行
な面内における各非高抵抗化領域の形状が異なることを
特徴とする。
【００１５】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の面発光型半導体レーザにおいて、前記周縁高抵抗化
層は、酸化により高抵抗化されてなることを特徴とす
る。
【００１６】Ａｌ組成の高い層は水蒸気雰囲気下の高温
熱処理で酸化されやすく、他の層との間で酸化速度に大
きな差が生ずることが知られているから、所望の層のみ
を選択的に酸化することができる。これにより前記周縁
高抵抗化層を容易に形成することができる。
【００１７】請求項４の発明は、請求項１から３までの
いずれか１項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、
前記周縁高抵抗化層は、その少なくとも１つが、前記半
導体基板の主面に平行な面内において直交する任意の２
軸方向に異なる割合で周縁部が高抵抗化されてなること
を特徴とする。
【００１８】このような層を用いた場合、直交する２軸
方向で異なる反射率分布と強さの違うストレスが活性層
に容易に与えられるので、発振しきい値利得に異方性が
生じ、しきい値利得の小さい軸方向のモードだけが選択
的に得られ、レーザ光の偏波面を一定方向に固定化する
ことができる。
【００１９】請求項５の発明は、請求項１から４までの
いずれか１項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、
前記周縁高抵抗化層は、その少なくとも１つが、前記半
導体基板の主面に平行な面内における前記非高抵抗化領
域の形状が、正多角形あるいは正円形状であることを特
徴とする。
【００２０】このような層を用いた場合、活性領域への
注入電流の分布が均一化し、横モードの安定性を確保す
ることができる。
【００２１】前記２以上の周縁高抵抗化層は、その少な
くとも２つの層の高抵抗化の割合が異なるように構成さ
れていれば特に制限はなく、すべての層が、前記半導体
基板の主面に平行な面内において直交する任意の２軸方
向に異なる割合で周縁部が高抵抗化されてなる層であっ
ても良く、また、前記直交する任意の２軸方向に異なる
割合で周縁部が高抵抗化された層と、前記半導体基板の
主面に平行な面内における前記非高抵抗化領域の形状が
正多角形あるいは正円形状である層との組み合わせであ
っても良い。
【００２２】請求項６の発明は、請求項１から５までの
いずれか１項に記載の面発光型半導体レーザにおいて、
前記ポスト部は、前記半導体基板の主面に平行な面内に
おける形状が、正多角形あるいは正円形状であることを
特徴とする。
【００２３】本発明においては、ポスト部の半導体基板
の主面に平行な面内における形状を、正多角形あるいは
正円形状とした場合でも、前記第１反射ミラー層と前記
第２反射ミラー層との間に挿入され、その周縁部が高抵
抗化された２以上の周縁高抵抗化層を設け、前記２以上
の周縁高抵抗化層の少なくとも２つの層は、高抵抗化の
割合が異なるように構成したことで、直交する２軸方向
で異なる反射率分布と強さの違うストレスが活性層に与
えられるので、結果として発振しきい値利得に異方性が
生じ、しきい値利得の小さい軸方向のモードだけが選択
的に得られ、レーザ光の偏波面を一定方向に固定化する
ことができる。
【００２４】請求項７記載の面発光型半導体レーザアレ
イは、請求項１から６までのいずれか１項に記載の面発
光型半導体レーザを、同一の前記半導体基板上に複数配
列してなることを特徴とする。
【００２５】本発明の面発光型半導体レーザは、レーザ
光の偏波面を一定方向に固定化することができるため素
子間の偏波面のばらつきが少なく、面発光型半導体レー
ザアレイとした場合にも、光量ばらつきを生じることが
ない。
【００２６】上記第２の目的を達成するために、請求項
８の面発光型半導体レーザの製造方法は、半導体基板の
主面上に、第１の導電型の第１反射ミラー層、量子井戸
が形成された活性層、及び前記第１反射ミラー層と共に
共振器構造を構成する前記第１の導電型と異なる第２の
導電型の第２反射ミラー層を順に設けると共に、前記第
１反射ミラー層、前記活性層、及び前記第２反射ミラー
層を順に設ける際に、前記第１反射ミラー層と前記第２
反射ミラー層との間に他の層よりもＡｌ濃度の高い挿入
層を設け、積層体を形成する積層工程と、前記積層体の
一部を前記挿入層の表面または側面が露出するまでエッ
チングすることにより除去し、前記半導体基板の主面に
平行な面内において直交する任意の２軸方向で一方が長
軸となる形状を有する凸部を形成するエッチング工程
と、前記凸部の短軸側の側面に露出する前記挿入層を凸
部の該側面側から酸化して高抵抗化する第１選択酸化工
程と、前記凸部の一部を前記挿入層の表面または側面が
露出するまで長軸側の側面からエッチングすることによ
り除去し、柱状のポスト部を形成するポスト部形成工程
と、前記ポスト部の側面に露出する前記挿入層の未酸化
部分を側面側から酸化して高抵抗化する第２選択酸化工
程と、を含んでいる。
【００２７】請求項８の方法によれば、２回のエッチン
グ工程と２回の選択酸化工程によって、半導体基板の主
面に平行な面内において直交する２軸方向に異なる割合
で周縁部が高抵抗化された周縁高抵抗化領域を備えた面
発光型半導体レーザを比較的容易に作製できる。
【００２８】請求項９の面発光型半導体レーザの製造方
法は、半導体基板の主面上に、第１の導電型の第１反射
ミラー層、量子井戸が形成された活性層、及び前記第１
反射ミラー層と共に共振器構造を構成する前記第１の導
電型と異なる第２の導電型の第２反射ミラー層を順に設
けると共に、前記第１反射ミラー層、前記活性層、及び
前記第２反射ミラー層を順に設ける際に、前記第１反射
ミラー層と前記第２反射ミラー層との間に他の層よりも
Ａｌ濃度の高い挿入層を複数設け、積層体を形成する積
層工程と、前記積層体の一部を、前記複数の挿入層のう
ち一部の挿入層の表面または側面が露出するまでエッチ
ングすることにより除去し、前記半導体基板の主面に平
行な面内において直交する任意の２軸方向で一方が長軸
となる形状を有する凸部を形成するエッチング工程と、
前記凸部の短軸側の側面に露出する前記挿入層を凸部の
該側面側から酸化して高抵抗化する第１選択酸化工程
と、前記凸部の一部を、前記複数の挿入層のうち残りの
挿入層の表面または側面が露出するまで長軸側の側面か
らエッチングすることにより除去し、柱状のポスト部を
形成するポスト部形成工程と、前記ポスト部の側面に露
出する前記挿入層の未酸化部分を側面側から酸化して高
抵抗化する第２選択酸化工程と、を含んでいる。
【００２９】請求項９の方法によれば、２回のエッチン
グ工程と２回の選択酸化工程によって、請求項１から６
で説明したような、前記第１反射ミラー層と前記第２反
射ミラー層との間に挿入され、その周縁部が高抵抗化さ
れた２以上の周縁高抵抗化層を設け、前記２以上の周縁
高抵抗化層の少なくとも２つの層は、高抵抗化の割合が
異なるように構成された面発光型半導体レーザを容易に
作製できる。
【００３０】請求項１０の発明は、請求項８または９に
記載の面発光型半導体レーザの製造方法において、少な
くとも１つの前記周縁高抵抗化層の前記半導体基板の主
面に平行な面内における前記非高抵抗化領域の形状が、
正多角形あるいは正円形状となるように選択酸化を行う
ことを特徴とする。
【００３１】請求項１１の発明は、請求項８から１０ま
でのいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザの製造
方法の前記ポスト部形成工程において、前記ポスト部の
前記半導体基板の主面に平行な面内における形状が、正
多角形あるいは正円形状となるようにポスト部が形成さ
れることを特徴とする。
【００３２】請求項１２の発明は、請求項８から１１ま
でのいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザの製造
方法において、前記第１選択酸化工程と前記第２選択酸
化工程とで、酸化程度を変えることにより、前記挿入層
の周縁部を、前記半導体基板の主面に平行な面内におい
て直交する２軸方向で異なる割合で酸化することを特徴
とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図２４を参照して説明する。なお、総ての図におい
て、同一または相当する箇所には同一の符号を付して説
明する。
【００３４】（第１の実施形態）図１〜図８を参照して
第１の実施形態を説明する。図１は、本第１の実施形態
の面発光型半導体レーザの概略を示す上面図であり、図
２は本第１の実施形態の２軸方向の断面図を示し、図３
〜図９は本第１の実施形態の面発光型半導体レーザの製
造工程の概略を示している。
【００３５】図１に示すように、本第１の実施形態の面
発光型半導体レーザは、上面に光を出射させるための開
口部２０ａが形成された四角柱状のポスト部２０を備え
た素子であり、図２（ａ）及び同（ｂ）に示すように、
裏面にｎ側電極２８が設けられたｎ型ＧａＡｓ基板１０
に、詳細には図示しないがｎ型不純物であるＳｉ（シリ
コン）をドーピングした厚さλ／（４ｎr ）（λ：発振
波長、ｎr ：媒質の屈折率）のｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａ
ｓ膜と厚さλ／（４ｎr ）のｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ 0.7 Ａｓ
膜とを交互に４０．５周期程度積層してキャリア濃度２
×１０18ｃｍ-3を得たｎ型第１反射ミラー層１２が設け
られている。
【００３６】ｎ型第１反射ミラー層１２の上層には、ｎ
型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる第１スペーサ層１４が
設けられ、さらにこの第１スペーサ層１４の上層に４層
の膜厚５ｎｍのアンドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ障壁膜
と３層の膜厚８ｎｍのアンドープＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ
膜とが交互に積層された構成の量子井戸層１６が設けら
れている。さらに、量子井戸層１６の上層にはｐ型Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる第２スペーサ層１８が設けら
れ、上記第１スペーサ層１４と上記第２スペーサ層１８
とで量子井戸層１６を挟み込んで活性層３０を形成して
いる。
【００３７】この活性層３０の膜厚はλ／ｎr の整数倍
とされ、定在波がたつように調整されている。そのた
め、面発光型半導体レーザとして働いたときに光強度の
最も強い、いわゆる「腹」の部分が量子井戸層１６の位
置となる。
【００３８】活性層３０の上層には、詳細には図示しな
いが、Ｃ（カーボン）をドーピングした厚さλ／（４ｎ
r ）のｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜と厚さλ／（４
ｎr ）のｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを前記２つの膜
の中間のＡｌ組成比を有する中間層を介して交互に３０
周期積層して３×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度を得たｐ
型第２反射ミラー層２４と、Ｃ（カーボン）をドーピン
グしてキャリア濃度１×１０20ｃｍ-3を得た膜厚１０ｎ
ｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層２６とが形成されてい
る。
【００３９】このような層構成を有する基板を加工して
略四角柱状のポスト部２０が設けられている。ポスト部
２０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内にお
いて直交する２軸方向に異なる割合で周縁部が酸化され
たＡｌＡｓ周縁酸化領域２１ａおよび２１ｂを有する。
後に周縁酸化領域２１ａおよび２１ｂとなる層は、反射
ミラー層を構成するＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とＡｌ0.3
Ｇａ0.7 Ａｓ膜よりもＡｌの組成が高く設定されてお
り、水蒸気雰囲気下での熱処理によって酸化を受けやす
く調整されている。
【００４０】また、ｐ型第２反射ミラー層２４は、前述
したｎ型第１反射ミラー層１２よりも周期数（層数）が
少なく設けられて、 光学反射率がｎ型第１反射ミラー層
１２よりも小さくされている。この反射率の差により出
射光がポスト部２０上面から取り出されることとなる。
なお、図示はされていないがｐ型第２反射ミラー層２４
を構成するｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｐ型Ａｌ0.3
Ｇａ0.7 Ａｓ膜との間に設けた中間層は、素子の直列抵
抗を下げる働きをしている。さらに、最上層に設けられ
たｐ型ＧａＡｓコンタクト層２６は、絶縁保護膜２７を
介して設けられたｐ側電極２９とのコンタクトを取るた
めに形成されている。
【００４１】以下、上記構成の面発光型半導体レーザの
製造工程を図３〜図９を参照して説明する。
【００４２】図３に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０
に、Ｓｉ（シリコン）をドーピングしたｎ型Ａｌ0.9 Ｇ
ａ0.1 Ａｓ膜（図示せず）とｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ
膜（図示せず）とを交互に積層して構成したｎ型第１反
射ミラー層１２と、ｎ型第１反射ミラー層１２を構成す
るＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜（図示せず）とＡｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓ膜（図示せず）よりもＡｌ組成を高く調整した
第１のＡｌＡｓ層２２ａと、アンドープＡｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓからなるスペーサ層１４、１８の中央部に量子
井戸層１６を有する活性層３０と、後述するｐ型第２反
射ミラー層２４を構成するＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜（図
示せず）とＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜（図示せず）よりも
Ａｌ組成を高く調整した第２のＡｌＡｓ層２２ｂと、Ｃ
（カーボン）をドーピングしたｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａ
ｓ膜とｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを中間層を介して
交互に積層して構成したｐ型第２反射ミラー層２４と、
Ｃ（カーボン）を高濃度にドーピングしたｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２６とを、例えば、有機金属気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などの
半導体結晶成長技術を用いて順次積層形成する（積層工
程）。
【００４３】つぎに、上記の積層膜上の全面にシリコン
系絶縁膜２３を堆積した後、フォトリソグラフィ技術を
使って最終的にポスト部２０の上面となる領域を含む幅
２０〜５０μｍ程度のフォトレジストを形成し、図４に
示すようにエッチングによりシリコン系絶縁膜２３をス
トライプ状に加工して第１のマスク２３とした後、これ
をエッチングマスクに用いて反応性イオンエッチングに
より第２のＡｌＡｓ層２２ｂの表面または側面が露出す
るまでエッチングして、図５に示すように、畝状の凸部
を形成する（第１エッチング工程）。
【００４４】その後、水蒸気を充満させた石英管内で３
８０℃に加熱し、５〜１０分間の熱処理を行う。これに
より、図６に示すように、畝状の凸部の側面に露出した
ＡｌＡｓ層２２ｂが表面または側面から同じ速度で内部
に向かって徐々に酸化され、周縁酸化領域２１ｂが形成
される（第１選択酸化工程）。
【００４５】さらに、図７に示すように、フォトリソグ
ラフィ技術を使って凸部上面のシリコン系絶縁膜２３を
所望のポスト平面形状に加工する。
【００４６】つづいて図８に示すように、加工したシリ
コン系絶縁膜２３を第２のマスクとして、反応性イオン
エッチングにより第１のＡｌＡｓ層２２ａの表面または
側面が露出するまでエッチングして、メサ構造となった
四角柱状のポスト部２０が形成される（第２エッチング
工程）。
【００４７】ポスト部２０とする前の畝状の凸部の側面
には、ＧａＡｓ基板１０の主面と平行な線状に周縁酸化
領域２１ｂの端部が露出しているが、上記ポスト部形成
工程において、畝状の凸部の長手方向は周縁酸化領域２
１ｂごと削られてしまうため、ポスト部形成工程におい
て得られるポスト部２０の４側面のうち、一対の対向す
る２側面には、ＧａＡｓ基板１０の主面と平行な線状の
周縁酸化領域２１ｂ及び酸化を受けていない第１のＡｌ
Ａｓ層２２ａの端部が露出し、ポスト部２０の他の一対
の対向する２側面には、どちらも酸化を受けていない第
２のＡｌＡｓ層２２ｂ及び第１のＡｌＡｓ層２２ａの端
部が露出することとなる。
【００４８】その後、再び水蒸気を充満させた石英管内
において３８０℃、５〜１０分間の加熱を行うことによ
り第２のＡｌＡｓ層２２ｂ及び第１のＡｌＡｓ層２２ａ
を選択的に酸化する（第２選択酸化工程）。
【００４９】これにより、図９に示すように、ポスト部
２０の４側面に露出した第２のＡｌＡｓ層２２ｂ（周縁
酸化領域２１ｂ含む）及び第１のＡｌＡｓ層２２ａが側
面から内部に向かって徐々に酸化される。ポスト部２０
の一対の対向する２側面に露出するＧａＡｓ基板１０
の、主面と平行な線状の周縁酸化領域２１ｂが既に形成
されている側は、第２選択酸化工程により更に酸化され
てポスト部２０の中心部等に近い所まで周縁酸化領域２
１ｂが拡大する。また、ポスト部２０の４側面のうち、
ポスト部形成工程により新たに形成された対向する一対
の２側面には全く酸化されていない部分があるため、こ
の部分が新たに酸化されて周縁酸化領域が形成される。
この周縁酸化領域は他の一対の２側面側から形成された
周縁酸化領域の一方よりも酸化の深さが浅い領域とな
る。従って、第２のＡｌＡｓ層２２ｂ及び第１のＡｌＡ
ｓ層２２ａには、ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内
において直交する２軸方向に酸化の割合が異なる周縁酸
化領域２１ａ及び２１ｂが形成されることとなる。
【００５０】その後、フォトリソグラフィ技術を使っ
て、ＧａＡｓ基板１０の表面側にはポスト部２０の上面
に光を出射させるための開口部を形成したｐ側電極２９
を絶縁保護膜２７を介して形成し、ＧａＡｓ基板の裏面
側には全面にｎ側電極２８を形成して、図１および図２
に示す構成のλ〜７８０ｎｍの発振波長を備えた面発光
型半導体レーザを得る。
【００５１】（第２の実施形態）図１０〜図１６を参照
して第２の実施形態を説明する。本第２の実施形態は、
上述した第１の実施形態の変形例であり、第１の実施形
態の面発光型半導体レーザにおいて、最終的に周縁部が
酸化されて周縁酸化領域２１ｂ及び２１ａとなる第１の
ＡｌＡｓ層２２ｂおよび第２のＡｌＡｓ層２２ａが、図
１０（ａ）及び（ｂ）に示されるように、前記２つの膜
の中間のＡｌ組成比を有する図示しない中間層を挟んで
スペーサ層１４または１８の上側若しくは下側の一方に
積層された構成のものである。なお、第２の実施形態の
面発光型半導体レーザの上面図は、図１に示す第１の実
施形態の面発光型半導体レーザの上面図と同じである。
【００５２】これら第１のＡｌＡｓ層２２ａと第２のＡ
ｌＡｓ層２２ｂのうち、後者は周縁部にＧａＡｓ基板１
０の主面に平行な面内において、直交する２軸方向に異
なる割合で酸化領域２１ｂが形成されたＡｌＡｓ層であ
り、第１のＡｌＡｓ層２２ａは、周縁部にＧａＡｓ基板
１０の主面に平行な面内において直交する２軸方向に同
じ割合で酸化領域２１ａが形成されたＡｌＡｓ層であ
る。
【００５３】活性層３０の上側の一方に、周縁部に酸化
領域２１ａ、２１ｂが形成された２つのＡｌＡｓ層を含
む層を備えることにより、活性層に与えるストレスを上
記第１の実施形態の構成よりも大きくする効果が期待で
きる。そのため、より効果的に発振しきい値利得に異方
性が与えられるので、しきい値利得の小さい軸方向のモ
ードだけを選択的に得ることができると共に、より効果
的にＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内において直交
する２軸方向に異なる割合で電流狭窄及び光の閉じ込め
を行えるので、偏光方向が一定に制御されると共にしき
い値電流の低いレーザ素子が得られることとなる。な
お、その他の構成部分は第１の実施形態の面発光型半導
体レーザと同様である。
【００５４】以下、上記構成の面発光型半導体レーザの
製造工程を図１１〜図１６を参照して説明する。ｎ型第
１反射ミラー層１２と、活性層３０と、第２反射ミラー
層２４と、コンタクト層２６との構成、及び、２つのＡ
ｌＡｓ層（第１のＡｌＡｓ層２２ａ、第２のＡｌＡｓ層
２２ｂ）の選択酸化を受ける前の組成は第１の実施形態
で示したものと同一であるので説明は省略する。
【００５５】図１１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１
０に、ｎ型第１反射ミラー層１２と、活性層３０と、２
つのＡｌＡｓ層２２ａ、２２ｂと、ｐ型第２反射ミラー
層２４と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２６とを、例え
ば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法や分子線エピタ
キシー（ＭＢＥ）法などの半導体結晶成長技術を用いて
順次積層形成する（積層工程）。
【００５６】つぎに、図１２に示すように、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１０上に上記の層を積層形成した積層体の全面に
シリコン系絶縁膜を堆積した後、フォトリソグラフィ技
術を使って最終的にポスト部２０の上面となる領域を含
む幅２０〜５０μｍ程度の長方形状に加工し、第１のマ
スク２３とする。つづいて図１３に示すように、第１の
マスク２３を用いて、反応性イオンエッチングにより第
２のＡｌＡｓ層２２ｂの表面または側面が露出するまで
エッチングして、メサ構造となった畝状の凸部２５を形
成する（エッチング工程）。
【００５７】その後、水蒸気を充満させた石英管内で３
８０℃に加熱し、５〜１０分間の熱処理を行う。これに
より、図１４に示すように、畝状の凸部２５の側面に露
出した第２のＡｌＡｓ層２２ｂが内部に向かって徐々に
酸化され、外周部に周縁酸化領域２１ｂが形成される
（第１選択酸化工程）。
【００５８】さらにフォトリソグラフィ技術を使って畝
状の凸部２５上面のシリコン系絶縁膜を正方形に加工
し、これを第２のマスク２３として、反応性イオンエッ
チングにより、今度は第１のＡｌＡｓ層２２ａが表面ま
たは側面に露出するまで畝状の凸部２５をエッチングす
る。
【００５９】ポスト部２０とする前の畝状の凸部２５の
側面には、ＧａＡｓ基板１０の主面と平行な線状に周縁
酸化領域２１ｂの端部が露出した状態であるが、上記ポ
スト部形成工程においては、さらに第１のＡｌＡｓ層２
２ａが４側面に露出するようにエッチングが施されると
共に、畝状の凸部２５は４側面のうち一対の対向する２
側面側から周縁酸化領域２１ｂごと削られてしまう。こ
れによって図１５に示すように、メサ構造となった四角
柱状のポスト部２０を形成する（ポスト部形成工程）。
【００６０】そのため、ポスト部形成工程において得ら
れるポスト部２０の４側面のうち、一対の対向する２側
面には、第２のＡｌＡｓ層２２ｂの外周部に形成された
周縁酸化領域２１ｂの端部がＧａＡｓ基板１０の主面に
平行な線状に露出すると共に、全く酸化を受けていない
第１のＡｌＡｓ層２２ａの端部がＧａＡｓ基板１０の主
面に平行な線状に露出することとなる。また、ポスト部
２０の他の一対の対向する２側面には、全く酸化を受け
ていない第１のＡｌＡｓ層２２ａ及び第２のＡｌＡｓ層
２２ｂの端部が露出することとなる。
【００６１】その後、再び水蒸気を充満させた石英管内
において３８０℃、５〜１０分間の加熱を行うことによ
り４側面に露出する第１のＡｌＡｓ層２２ａと第２のＡ
ｌＡｓ層２２ｂとを選択酸化する（第２選択酸化工
程）。
【００６２】これにより、図１６に示すように、ポスト
部２０の４側面に露出した第１のＡｌＡｓ層２２ａと第
２のＡｌＡｓ層２２ｂとが側面から内部に向かって徐々
に酸化される。全く酸化を受けていない第１のＡｌＡｓ
層２２ａには、ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内に
おいて直交する２軸方向に酸化の深さが同じ周縁酸化領
域が形成される。
【００６３】また、すでに酸化を受けている第２のＡｌ
Ａｓ層２２ｂの４側面のうち、ポスト部２０の一対の対
向する２側面に露出する第２のＡｌＡｓ層２２ｂの端部
には、既に酸化領域が形成されているため、第２選択酸
化工程により更に酸化されてポスト部２０の中心部等に
近い所まで酸化領域が拡大する。また、第２のＡｌＡｓ
層２２ｂの４側面のうち、ポスト部形成工程により新た
に形成された第２のＡｌＡｓ層２２ｂの対向する一対の
２側面に露出する端部には、全く酸化されていない部分
があるため、この部分が新たに酸化されて酸化領域が形
成される。この酸化領域は前述の拡大した酸化領域より
も浅い領域のものとなる。従って、第２のＡｌＡｓ層２
２ｂには、ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内におい
て直交する２軸方向に酸化の割合が異なる周縁酸化領域
が形成されることとなる。
【００６４】その後、フォトリソグラフィ技術を使っ
て、ＧａＡｓ基板１０の表面側にはポスト部２０の上面
に光を出射させるための開口部２０ａを形成したｐ側電
極２９を絶縁保護膜２７を介して形成し、ＧａＡｓ基板
１０の裏面側には全面にｎ側電極２８を形成して、図１
０に示す構成のλ〜７８０ｎｍの発振波長を備えた面発
光型半導体レーザを得る。
【００６５】以上説明した第１の実施形態および第２の
実施形態においては、周縁酸化領域を形成するためのＡ
ｌＡｓ層（以下、挿入層という場合がある）は第１の反
射ミラー層と第２の反射ミラー層とを構成するＡｌ組成
比の異なる２種類の膜（Ａｌ 0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とＡｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜）よりもＡｌの組成を高く調整した
ＡｌＡｓ層としているが、前記２種類の膜のうち、Ａｌ
組成比の高い方（ここでは９０％のＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａ
ｓ膜）と熱処理を行う際の酸化速度に差が生じれば良い
ことから、周縁酸化領域を構成するＡｌＡｓ層として
は、Ａｌ組成比が９５％以上、望ましくは９８％以上の
ものであればよい。
【００６６】なお、第１の実施形態および第２の実施形
態においては、電流狭窄層の周縁部の高抵抗化は、電流
狭窄層の周縁部を選択酸化させることにより実現した
が、２つの挿入層のうち一方は、導電性の層上に円形あ
るいは等方形状のマスクを施した上で、周縁部に不純物
をイオン注入するなどして、周縁部を高抵抗化すること
も可能である。
【００６７】また、２つの周縁高抵抗化層の高抵抗化の
割合、特に、半導体基板の主面に平行な面内における非
高抵抗化領域の形状を異ならせることにより、積層体の
上方から見たときの２つの周縁酸化領域の重なりを、半
導体基板の主面に平行な任意の直交する２軸方向で異な
らせることで、この２軸方向でのストレスを異ならせる
ことができる。特に、活性層から遠い側の周縁高抵抗化
層を前記半導体基板の主面に平行な面内において直交す
る任意の２軸方向に異なる割合で周縁部が高抵抗化され
てなる構造（非高抵抗化領域の形状が矩形または楕円と
いった形状となる場合）とすることで、レーザ光の偏波
面を一定方向に制御することができ、同時に、活性層に
近い側の周縁高抵抗化層の半導体基板の主面に平行な面
内における非高抵抗化領域の形状を、活性層から遠い側
の周縁高抵抗化層の形状とは異なり、正多角形あるいは
正円形状とすることで、活性領域への注入電流分布を均
一化させ、横モードの安定性を確保することができる。
【００６８】また、上記第１の実施形態および第２の実
施形態においては、周縁酸化領域を構成する層の組成を
同一のＡｌＡｓとしたが、もちろんこれに限らず、例え
ばＡｌＡｓとＡｌＧａＡｓの組み合わせであったり、Ａ
ｌＡｓとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせなど、周囲の半導
体層に比べて酸化されやすいＡｌ組成比の高い他の材料
系からなる、材料の異なる組み合わせの層とすることも
できる。特に第２の実施形態においてはこれら挿入層を
エッチングにより大気中に露出させる際、所望の深さで
エッチングを停止させる必要があるため、２つの挿入層
の間でエッチング選択比を取れることが好ましく、この
ような要請にしたがって材料系を選ぶことはプロセスの
容易化、あるいは素子の歩留り向上に有用である。
【００６９】なお、一般にｐ型層はｎ型層に比べバンド
不連続に起因する素子抵抗の増大の懸念があるため、こ
のことを考慮して上記第１の実施形態および第２の実施
形態においては、対向して設けられる２つのミラー層の
うち層数の少ない出射側の反射ミラー層の導電型をｐ型
としているが、これに限定されることなく導電型を反対
にすることも可能である。
【００７０】また、上記第１の実施形態および第２の実
施形態においては、出射光をポスト部が形成された表面
側から取り出す構成としたが、ＧａＡｓ基板裏面から取
り出す構成とすることもできる。この場合ＧａＡｓ基板
側に形成する反射ミラー層の導電型をｐ型とし、ポスト
部２０に形成する反射ミラー層の導電型をｎ型とすると
よい。
【００７１】なお、上記第１の実施形態および第２の実
施形態においては、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ＩｎＰ／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り、半
導体基板裏面から出射光を取り出すのが容易となって、
プロセス上の手間が省ける。
【００７２】また、上記第１の実施形態および第２の実
施形態においては、ポスト部の形状を上面が正方形の柱
状としたが、もちろんこれに限らず、上面形状が長方形
や、菱形や、円形や、楕円形の柱状とすることもでき
る。上面形状を長方形や、菱形または、楕円形などの長
軸と短軸とを有する形状とする場合、長軸方向と短軸方
向のそれぞれと前記直交する２軸方向とが対応するよう
に構成すると、偏波面をより一層安定化させることがで
き好ましい。なお、ここで述べる柱状とは、上面と下面
の寸法が同じ物に限らず、上面の方が下面よりも小さい
または大きい寸法の柱状のものも含んでいる。
【００７３】また、周縁酸化領域を形成させるための選
択酸化の加熱温度を３８０℃としたが、これに限定され
ることなく、最終的な電流通路の大きさが所望の値とな
るよう制御できる条件であれば良い。温度を上げると酸
化速度が増し、短時間で所望の酸化領域を形成すること
ができるが、４００℃前後が酸化距離を最も制御し易く
好ましい。
【００７４】さらに、上記第１の実施形態および第２の
実施形態においては、周縁酸化領域を構成する層の数を
２つとしているが、これに限定されることなく、３層以
上とすることもできる。
【００７５】なお、上記第１の実施形態および第２の実
施形態においては、エッチング工程において長方形状の
凸部を形成しポスト部を形成する方法を示したが、これ
に限定されるものではなく、エッチング工程において、
前記半導体基板の主面に平行な面内において直交する任
意の２軸方向で一方が長軸、他方が短軸となる形状（例
えば、楕円、台形、平坦な六角形など）を有する凸部を
形成し、ポスト部形成工程において、長軸側を除去する
ことで第２の選択酸化を受ける面を露出させ、第２の選
択酸化時に２軸方向で異なるストレスを発生させること
ができる。また、ポスト部形成工程においては、必ずし
も凸部の長軸方向の両端を除去する必要はなく、２軸方
向でストレスを異ならせることができれば、片方だけを
除去しても構わない。
【００７６】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態は、上述した面発光型半導体レーザを２次元の面発光
型半導体レーザアレイに適用した例であり、図１７に示
すように、上述した面発光型半導体レーザの各素子を複
数個、同一基板上に配列することにより、面発光型半導
体レーザアレイを構成してもよい。
【００７７】なお、この面発光型半導体レーザアレイに
おいては、各素子を電気的に分離するために、各素子間
に溝や高抵抗領域を設けることができる。また、本発明
の第３の実施形態では、各素子を２次元に配列したが、
１次元に配列することもできる。また、各素子の駆動
は、独立駆動型、マトリックス駆動型、または同時駆動
型のいずれでもよい。
【００７８】本発明の面発光型半導体レーザの製造方法
は、２つの選択酸化工程と２つのエッチングによる工程
とを含むことを特徴とするものであり、前記第１反射ミ
ラー層と前記第２反射ミラー層との間に挿入され、その
周縁部が高抵抗化された２以上の周縁高抵抗化層を設
け、該２以上の周縁高抵抗化層の前記半導体基板の主面
に平行な面内における高抵抗化の割合がそれぞれ異なる
ように構成された本発明の面発光型半導体レーザの他、
単層の周縁高抵抗化層を有する面発光型半導体レーザの
製造方法としても好適に用いられる。例えば、図１８に
示す単層の周縁高抵抗化層を有する面発光型半導体レー
ザにも好適に適用される。図１８は、単層の周縁高抵抗
化層を有する面発光型半導体レーザの概略を示し、図１
９〜図２４はその面発光型半導体レーザの製造工程の概
略を示している。
【００７９】図１８（ａ）の上面図に示すように、本第
１の実施形態の面発光型半導体レーザは、上面に光を出
射させるための開口部２０ａが形成された四角柱状のポ
スト部２０を上面中央に備えた矩形状の素子であり、図
１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示すように、裏面にｎ側
電極２８が設けられたｎ型ＧａＡｓ基板１０に、詳細に
は図示しないが厚さλ／（４ｎr ）（λ：発振波長、ｎ
r ：媒質の屈折率）のｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜と厚
さλ／（４ｎr ）のｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを前
記２つの膜の中間のＡｌ組成比を有する中間層を介して
交互に４０．５周期程度積層した後に、ｎ型不純物であ
るＳｉ（シリコン）を２×１０18ｃｍ-3の濃度にドーピ
ングして得たｎ型第１反射ミラー層１２が設けられてい
る。
【００８０】ｎ型第１反射ミラー層１２の上層には、ｎ
型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる第１スペーサ層１４が
設けられ、さらにこの第１スペーサ層１４の上層に４層
の膜厚５ｎｍのアンドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ障壁膜
と３層の膜厚８ｎｍのアンドープＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ
膜とが交互に積層された構成の量子井戸層１６が設けら
れている。さらに、量子井戸層１６の上層にはｐ型Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる第２スペーサ層１８が設けら
れ、上記第１スペーサ層１４と上記第２スペーサ層１８
とで量子井戸層１６を挟み込んで活性層３０を形成して
いる。
【００８１】この活性層３０の膜厚はλ／ｎr の整数倍
とされ、定在波がたつように調整されている。そのた
め、面発光型半導体レーザとして働いたときに光強度の
最も強いいわゆる「腹」の部分が量子井戸層１６の位置
となる。
【００８２】第２スペーサ層１８の上面には略四角柱状
のポスト部２０が設けられている。ポスト部２０は、周
縁部がｎ型ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内におい
て直交する２軸方向に異なる割合で酸化されたＡｌＡｓ
周縁酸化層２２と、詳細には図示しないが厚さλ／（４
ｎr ）のｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜と厚さλ／（４ｎ
r ）のｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを前記２つの膜の
中間のＡｌ組成比を有する中間層を介して交互に３０周
期積層した後にＣ（カーボン）を３×１０18ｃｍ-3のキ
ャリア濃度にドーピングして得たｐ型第２反射ミラー層
２４と、Ｃ（カーボン）を１×１０20ｃｍ-3のキャリア
濃度にドーピングして得た膜厚５ｎｍのｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層２６とから構成されている。
【００８３】ＡｌＡｓ周縁酸化層２２は、Ａｌの組成が
ｐ型第２反射ミラー層２４を構成するＡｌ0.9 Ｇａ0.1
Ａｓ膜とＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜よりも高くされて酸化
を受けやすい組成に調整され、図１８（ｂ）及び図１８
（ｃ）に示すように、周縁部にＧａＡｓ基板１０の主面
に平行な面内において直交する２軸方向に異なる割合で
酸化領域２１が形成されたＡｌＧａＡｓ膜より構成され
ている。
【００８４】また、ＡｌＡｓ周縁酸化層２２の上層に設
けられたｐ型第２反射ミラー層２４は、前述したｎ型第
１反射ミラー層よりも周期数（層数）が少なく設けられ
て、反射率がｎ型第１反射ミラー層よりも小さくされて
いる。この反射率の差により出射光がポスト部２０上面
から取り出されることとなる。なお、ｐ型第２反射ミラ
ー層２４を構成するｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｐ型
Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜との間に設けた中間層は、素子
の直列抵抗を下げる働きをしている。さらに、最上層に
設けられたｐ型ＧａＡｓコンタクト層２６は、絶縁膜２
７を介して設けられたｐ側電極２９とのコンタクトを取
るために形成されている。
【００８５】以下、上記構成の面発光型半導体レーザの
製造工程を図１９〜図２４を参照して説明する。
【００８６】図１９に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１
０に、ｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜（図示せず）とｎ型
Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜（図示せず）とを中間層（図示
せず）を介して交互に積層した後Ｓｉ（シリコン）をド
ーピングして構成したｎ型第１反射ミラー層１２と、ｎ
型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる第１スペーサ層１４と
ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5 Ａｓからなる第２スペーサ層１８
とにより量子井戸層１６を挟んだ構成の活性層３０と、
後述するｐ型第２反射ミラー層２４を構成するｐ型Ａｌ
0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜（図示せず）とＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａ
ｓ膜（図示せず）よりもＡｌの組成を高く調整したＡｌ
Ａｓ膜２２と、ｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｐ型Ａｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを中間層を介して交互に積層して
Ｃ（カーボン）をドーピングした構成のｐ型第２反射ミ
ラー層２４と、Ｃ（カーボン）をドーピングしたｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層２６とを、例えば、有機金属気相成
長（ＭＯＣＶＤ）法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法
などの半導体結晶成長技術を用いて順次積層形成する
（積層工程）。
【００８７】つぎに、図２０に示すように、上記の層を
積層形成したｎ型ＧａＡｓ基板１０の全面にシリコン系
絶縁膜を堆積した後、フォトリソグラフィ技術を使って
最終的にポスト部２０の上面となる領域を含む幅２０〜
５０μｍ程度の長方形状に加工し、第１のマスク２３と
する。図２１に示すように、第１のマスク２３を用い
て、反応性イオンエッチングによりＡｌＡｓ膜２２が側
面に露出するまでエッチングした後、第１のマスク２３
を取り除き、４側面がメサ構造となった略直方体状の凸
部２５を形成する（エッチング工程）。
【００８８】その後、水蒸気を充満させた石英管内で３
８０℃に加熱し、５〜１０分間の熱処理を行う。これに
より、図２２に示すように、略直方体状の凸部２５の側
面に露出したＡｌＡｓ膜２２が４側面側から同じ割合で
内部に向かって徐々に酸化され、絶縁領域２１が形成さ
れる（第１選択酸化工程）。
【００８９】再び全面にシリコン系絶縁膜を堆積した
後、フォトリソグラフィ技術を使って凸部２５上面のシ
リコン系絶縁膜を正方形に加工する。このとき、第２ス
ペーサ層１８の表面が削られないように第２スペーサ層
１８表面のシリコン系絶縁膜は残して第２スペーサ層１
８の表面保護膜とする。
【００９０】正方形に加工したシリコン系絶縁膜を第２
のマスク（図示せず）として、反応性イオンエッチング
により、略直方体状の凸部２５をエッチングした後第２
のマスク（図示せず）を取り除き、図２３に示すよう
に、４側面がメサ構造となった四角柱状のポスト部２０
を形成する（ポスト部形成工程）。
【００９１】ポスト部２０とする前の略直方体状の凸部
２５の４側面には、ＧａＡｓ基板１０の主面と平行な線
状に絶縁領域２１の端部が露出しているが、上記ポスト
部形成工程において、略直方体状の凸部２５は４側面の
うち一対の対向する２側面側から絶縁領域２１ごと削ら
れてしまうため、ポスト部形成工程において得られるポ
スト部２０の４側面のうち、一対の対向する２側面に
は、ＧａＡｓ基板１０の主面と平行な線状の絶縁領域２
１の端部が露出し、ポスト部２０の他の一対の対向する
２側面には、中央部が酸化を受けていないＡｌＡｓ膜２
２の端部が露出することとなる。
【００９２】その後、再び水蒸気を充満させた石英管内
において３８０℃、５〜１０分間の加熱を行うことによ
り４側面に露出するＡｌＡｓ膜２２を選択酸化する（第
２選択酸化工程）。
【００９３】これにより、図２４に示すように、ポスト
部２０の４側面に露出したＡｌＡｓ膜２２が側面から同
じ割合で内部に向かって徐々に酸化されるが、ポスト部
２０の一対の対向する２側面に露出するＧａＡｓ基板１
０の主面と平行な線状の絶縁領域２１が形成された側
は、第２選択酸化工程により更に酸化されてポスト部２
０の中心部等に近い所まで絶縁領域２１が拡大する。ま
た、ポスト部２０の４側面のうち、ポスト部形成工程に
より新たに形成された対向する一対の２側面には、全く
酸化されていない部分があるため、この部分が新たに酸
化されて絶縁領域が形成される。この酸化による絶縁領
域は他の一対の２側面側から形成された絶縁領域よりも
狭い領域のものとなる。従って、ＧａＡｓ膜２２には、
ＧａＡｓ基板１０の主面に平行な面内において直交する
２軸方向に酸化の進行が異なる周縁酸化領域が形成され
ることとなる。
【００９４】その後、フォトリソグラフィ技術を使っ
て、ＧａＡｓ基板１０の表面側にはポスト部２０の上面
に光を出射させるための開口部２０ａを形成したｐ側電
極２９を絶縁膜２７を介して形成し、ＧａＡｓ基板の裏
面側には全面にｎ側電極２８を形成して、図１８に示す
構成のλ〜７８０ｎｍの発振波長を備えた面発光型半導
体レーザを得る。
【００９５】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１から請求項
６の発明の面発光型半導体レーザは、前記第１反射ミラ
ー層と前記第２反射ミラー層との間に挿入され、その周
縁部が高抵抗化された２以上の周縁高抵抗化層を設け、
前記２以上の周縁高抵抗化層の少なくとも２つの層は、
その高抵抗化の割合が異なるように構成したことで、活
性層に対して前記直交する２つの方向で異なる大きさの
ストレスが与えられるので、発振しきい値利得に異方性
が与えられ、しきい値利得の小さい軸方向のモードだけ
が選択的に得られる。従って、レーザ光の偏波面が一定
方向に制御された面発光型半導体レーザとすることがで
きる、という効果を達成する。また、周縁酸化領域の酸
化領域により屈折率導波路が形成されるので、低しきい
値電流の良好な素子特性を備えた面発光型半導体レーザ
とすることができる、という効果を達成する。
【００９６】請求項７記載の面発光型半導体レーザアレ
イは、請求項１から５までのいずれか１項に記載の面発
光型半導体レーザを、同一の前記半導体基板上に複数配
列してなるものであるため、素子間の偏波面のばらつき
が少なく、光量ばらつきを生じることがない。
【００９７】また、請求項８〜請求項１２の面発光型半
導体レーザの製造方法では、最終的に得られるポスト部
の一対の対向する２側面は２回の選択酸化を受け、他の
一対の対向する２側面は１回の選択酸化を受けるように
したため、ポスト部の半導体基板の主面に平行な面内に
おいて異なる割合で周縁部が高抵抗化された２以上の周
縁高抵抗化層を備えた面発光型半導体レーザを比較的容
易に製造することができる、という効果を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の面発光型半導体レ
ーザの上面図である。
【図２】 （ａ）は、本発明の第１の実施形態の面発光
型半導体レーザにおける図１のＡ−Ａ矢視断面図、
（ｂ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】 本発明の第１実施形態の面発光型半導体レー
ザの製造方法における積層工程終了後の状態を示す概略
図である。
【図４】 本発明の第１実施形態の面発光型半導体レー
ザの製造方法における第１のマスク形成後状態を示す概
略図である。
【図５】 本発明の第１実施形態の面発光型半導体レー
ザの製造方法におけるエッチング工程終了後の状態を示
す概略図である。
【図６】 本発明の第１実施形態の面発光型半導体レー
ザの製造方法における第１酸化工程終了後の状態を示す
概略図である。
【図７】 本発明の第１実施形態の面発光型半導体レー
ザの製造方法における第２のマスク形成後の状態を示す
概略図である。
【図８】 本発明の第１実施形態の面発光型半導体レー
ザの製造方法におけるポスト部形成工程終了後の状態を
示す概略図である。
【図９】 本発明の第１実施形態の面発光型半導体レー
ザの製造方法における第２酸化工程終了後の状態を示す
概略図である。
【図１０】 （ａ）は、本発明の第２の実施形態の面発
光型半導体レーザにおける図２（ａ）に相当する断面
図、（ｂ）は図２（ｂ）に相当する断面図である。
【図１１】 本発明の第２実施形態の面発光型半導体レ
ーザの製造方法における積層工程終了後の状態を示す概
略図である。
【図１２】 本発明の第２実施形態の面発光型半導体レ
ーザの製造方法における第１のマスク形成後の状態を示
す概略図である。
【図１３】 本発明の第２実施形態の面発光型半導体レ
ーザの製造方法における第１のエッチング工程終了後の
状態を示す概略図である。
【図１４】 本発明の第２実施形態の面発光型半導体レ
ーザの製造方法における第１の酸化工程終了後の状態を
示す概略図である。
【図１５】 本発明の第２実施形態の面発光型半導体レ
ーザの製造方法における第２のエッチング工程終了後の
状態を示す概略図である。
【図１６】 本発明の第２実施形態の面発光型半導体レ
ーザの製造方法における第２の酸化工程終了後の状態を
示す概略図である。
【図１７】 本発明の面発光型半導体レーザを用いた２
次元アレイの概念図である。
【図１８】 （ａ）は、単層の周縁高抵抗化層を有する
面発光型半導体レーザの上面図、（ｂ）は（ａ）におけ
るＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ矢
視断面図である。
【図１９】 単層の周縁高抵抗化層を有する面発光型半
導体レーザの製造方法における積層工程終了後の状態を
示す概略図である。
【図２０】 単層の周縁高抵抗化層を有する面発光型半
導体レーザの製造方法における第１のマスク形成後状態
を示す概略図である。
【図２１】 単層の周縁高抵抗化層を有する面発光型半
導体レーザの製造方法におけるエッチング工程終了後の
状態を示す概略図である。
【図２２】 単層の周縁高抵抗化層を有する面発光型半
導体レーザの製造方法における第１酸化工程終了後の状
態を示す概略図である。
【図２３】 単層の周縁高抵抗化層を有する面発光型半
導体レーザの製造方法におけるポスト部形成工程終了後
の状態を示す概略図である。
【図２４】 単層の周縁高抵抗化層を有する面発光型半
導体レーザの製造方法における第２酸化工程終了後の状
態を示す概略図である。
【図２５】 従来の面発光型半導体レーザの一部破断斜
視図である。
【図２６】 （ａ）は、従来の別の構成の面発光型半導
体レーザの上面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ矢
視断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図で
ある。
【符号の説明】
１０ ｎ型ＧａＡｓ基板 １２ ｎ型第１反射ミラー層 １４ 第１スペーサ層 １６ 量子井戸層 １８ 第２スペーサ層 ２０ ポスト部 ２０ａ 開口部 ２１ 絶縁領域 ２２ ＡｌＡｓ周縁酸化層 ２３ 第１のマスク ２４ ｐ型第２反射ミラー層 ２６ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ２７ 絶縁膜 ２８ ｎ側電極 ２９ ｐ側電極 ３０ 活性層

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板の主面に形成された第１の導
    電型の第１反射ミラー層と、 該第１反射ミラー層上に積層され、かつ、量子井戸が形
    成された活性層と、 前記第１反射ミラー層と共に共振器構造を構成する前記
    第１の導電型と異なる第２の導電型の柱状の第２反射ミ
    ラー層とを備えたポスト部と、 前記第１反射ミラー層と前記第２反射ミラー層との間に
    挿入され、その周縁部が高抵抗化された２以上の周縁高
    抵抗化層とを備え、 前記２以上の周縁高抵抗化層の少なくとも２つの層は、
    高抵抗化の割合が異なることを特徴とする面発光型半導
    体レーザ。
  2. 【請求項２】 前記２以上の周縁高抵抗化層の少なくと
    も２つの層は、前記半導体基板の主面に平行な面内にお
    ける各非高抵抗化領域の形状が異なることを特徴とする
    請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 前記周縁高抵抗化層は、酸化により高抵
    抗化されてなることを特徴とする請求項１または２に記
    載の面発光型半導体レーザ。
  4. 【請求項４】 前記周縁高抵抗化層は、その少なくとも
    １つが、前記半導体基板の主面に平行な面内において直
    交する任意の２軸方向に異なる割合で周縁部が高抵抗化
    されてなることを特徴とする請求項１から３までのいず
    れか１項に記載の面発光型半導体レーザ。
  5. 【請求項５】 前記周縁高抵抗化層は、その少なくとも
    １つが、前記半導体基板の主面に平行な面内における前
    記非高抵抗化領域の形状が、正多角形あるいは正円形状
    であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか
    １項に記載の面発光型半導体レーザ。
  6. 【請求項６】 前記ポスト部は、前記半導体基板の主面
    に平行な面内における形状が、正多角形あるいは正円形
    状であることを特徴とする請求項１から５までのいずれ
    か１項に記載の面発光型半導体レーザ。
  7. 【請求項７】 請求項１から６までのいずれか１項に記
    載の面発光型半導体レーザを、同一の前記半導体基板上
    に複数配列してなることを特徴とする面発光型半導体レ
    ーザアレイ。
  8. 【請求項８】 半導体基板の主面上に、第１の導電型の
    第１反射ミラー層、量子井戸が形成された活性層、及び
    前記第１反射ミラー層と共に共振器構造を構成する前記
    第１の導電型と異なる第２の導電型の第２反射ミラー層
    を順に設けると共に、前記第１反射ミラー層、前記活性
    層、及び前記第２反射ミラー層を順に設ける際に、前記
    第１反射ミラー層と前記第２反射ミラー層との間に他の
    層よりもＡｌ濃度の高い挿入層を設け、積層体を形成す
    る積層工程と、 前記積層体の一部を前記挿入層の表面または側面が露出
    するまでエッチングすることにより除去し、前記半導体
    基板の主面に平行な面内において直交する任意の２軸方
    向で一方が長軸となる形状を有する凸部を形成するエッ
    チング工程と、 前記凸部の短軸側の側面に露出する前記挿入層を凸部の
    該側面側から酸化して高抵抗化する第１選択酸化工程
    と、 前記凸部の一部を前記挿入層の表面または側面が露出す
    るまで長軸側の側面からエッチングすることにより除去
    し、柱状のポスト部を形成するポスト部形成工程と、 前記ポスト部の側面に露出する前記挿入層の未酸化部分
    を側面側から酸化して高抵抗化する第２選択酸化工程
    と、 を含む面発光型半導体レーザの製造方法。
  9. 【請求項９】 半導体基板の主面上に、第１の導電型の
    第１反射ミラー層、量子井戸が形成された活性層、及び
    前記第１反射ミラー層と共に共振器構造を構成する前記
    第１の導電型と異なる第２の導電型の第２反射ミラー層
    を順に設けると共に、前記第１反射ミラー層、前記活性
    層、及び前記第２反射ミラー層を順に設ける際に、前記
    第１反射ミラー層と前記第２反射ミラー層との間に他の
    層よりもＡｌ濃度の高い挿入層を複数設け、積層体を形
    成する積層工程と、 前記積層体の一部を、前記複数の挿入層のうち一部の挿
    入層の表面または側面が露出するまでエッチングするこ
    とにより除去し、前記半導体基板の主面に平行な面内に
    おいて直交する任意の２軸方向で一方が長軸となる形状
    を有する凸部を形成するエッチング工程と、 前記凸部の短軸側の側面に露出する前記挿入層を凸部の
    該側面側から酸化して高抵抗化する第１選択酸化工程
    と、 前記凸部の一部を、前記複数の挿入層のうち残りの挿入
    層の表面または側面が露出するまで長軸側の側面からエ
    ッチングすることにより除去し、柱状のポスト部を形成
    するポスト部形成工程と、 前記ポスト部の側面に露出する前記挿入層の未酸化部分
    を側面側から酸化して高抵抗化する第２選択酸化工程
    と、 を含む面発光型半導体レーザの製造方法。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１つの前記周縁高抵抗化層
    の前記半導体基板の主面に平行な面内における前記非高
    抵抗化領域の形状が、正多角形あるいは正円形状となる
    ように選択酸化を行うことを特徴とする請求項８または
    ９に記載の面発光型半導体レーザの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記ポスト部形成工程において、前記
    ポスト部の前記半導体基板の主面に平行な面内における
    形状が、正多角形あるいは正円形状となるようにポスト
    部が形成されることを特徴とする請求項８から１０まで
    のいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザの製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 前記第１選択酸化工程と前記第２選択
    酸化工程とで、酸化程度を変えることにより、前記挿入
    層の周縁部を、前記半導体基板の主面に平行な面内にお
    いて直交する２軸方向で異なる割合で酸化することを特
    徴とする請求項８から１１までのいずれか１項に記載の
    面発光型半導体レーザの製造方法。
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