JP2000353858A - 面発光レーザとその作製方法 - Google Patents

面発光レーザとその作製方法

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JP2000353858A
JP2000353858A JP11166556A JP16655699A JP2000353858A JP 2000353858 A JP2000353858 A JP 2000353858A JP 11166556 A JP11166556 A JP 11166556A JP 16655699 A JP16655699 A JP 16655699A JP 2000353858 A JP2000353858 A JP 2000353858A
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semiconductor layer
semiconductor
emitting laser
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Kouta Tateno
功太 舘野
Yoshitaka Ooiso
義孝 大礒
Hiroyuki Uenohara
裕行 植之原
Toshiaki Kagawa
俊明 香川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H01S5/18363—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors comprising air layers

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長波長帯での発振が可能で、単一横モード動
作が可能で、膜厚が薄く、信頼性が高く、作製が容易な
面発光レーザを提供すること。 【解決手段】 活性層１１とそれを半導体埋込成長した
構造の上下に、半導体層２４／半導体層２５の上部多層
半導体層２６と、半導体層３／半導体層４の下部多層半
導体層５を有する。上部多層半導体層２６を一部の半導
体層／半導体層を残して半導体層２４を光導波部まで取
り除き、下部多層半導体層５も一部の半導体層／半導体
層を残して半導体層３を光導波部まで取り除き、各々空
気層２４ａ／半導体層２５ＤＢＲ構造、空気層３ａ／半
導体層４のＤＢＲ構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面発光レーザとその
作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】面発光レーザは２次元アレイ化が容易で
あること、及び、出射角が小さく円形ビームであるため
ファイバとの結合に有利であることなどから、光インタ
ーコネクションや２次元並列信号処理用光源として有望
である。更に、面発光レーザは微小化により低閾値化が
可能であることから、低消費電力の点でも期待される。
現在のところ、実用化まで至っているのは、GaAs基板上
で作製された出力波長0.85μｍや0.98μｍ等の面発光レ
ーザに限られている。
【０００３】1.3μｍや1.55μｍを出力波長とする長波
長帯面発光レーザは、長距離伝送や、更なる低閾値化に
おいて有望である。従来、GaAs基板上に成長したAlGaAs
の分布型ブラッグ反射鏡と InP基板上に成長した GaInA
sPの活性層とを貼り合わせた構成のものにより、室温連
続発振が可能となった。しかし、未だ出力や信頼性の面
で実用的なものには至っていない。また、従来の方法に
よる面発光レーザにおいては、貼り合わせ界面が導電性
や光吸収において十分でないこと、反射鏡が厚いためそ
こでの光吸収が大きいこと、 GaInAsPの活性層がキャリ
アの閉じ込めや光吸収等の点で不十分であり温度特性が
良くないこと、などの構造上の欠点や、貼り合わせによ
る複雑な作製工程が歩留りを悪くしやすいという作製上
の欠点、等があげられる。
【０００４】以下、分布型ブラッグ反射鏡をＤＢＲ(Dis
tributed Bragg Reflectorの略）と呼ぶ。
【０００５】長波長帯面発光レーザの構成においては、
高反射率であり、成長膜の高精度な波長制御が可能であ
り、作製の容易な空気／半導体のＤＢＲ（分布型ブラッ
グ反射鏡）を有した構造が報告されている（文献「ELEC
TRONICS LETTERS, 18th July1996, Vol.32, No.15, 136
9-1370 」）。しかし、この報告の構成では、活性層へ
の均一な電流注入が不可能であるため、光励起までしか
至っていない。
【０００６】ここで、Ｘ層／Ｙ層という表記は、Ｘ層と
Ｙ層とが交互に積層された構造を意味する。
【０００７】また、GaAs系の短波長帯面発光レーザで
は、AlAs酸化物層／GaAsのＤＢＲ（分布型ブラッグ反射
鏡）を用いた構造が報告されている（文献「IEEE PHOTO
NICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.7, No.9, SEPTEMBER 19
95, 968-970 」）。しかし、この報告の構成では、活性
層が光導波路構造を持たないため高出力時に横モードが
多モードになりやすく、また、上下のＤＢＲに電流を流
すことができないので活性層の直上及び直下の層で電極
が形成されため作製が難しい構造であり、また、下側の
ＤＢＲも全て半導体／酸化物であるため熱の放出が悪
い、という欠点があった。また、ＤＢＲは全て半導体／
半導体から水蒸気酸化によって半導体／酸化物に変化さ
せるため、膜厚が変化するという欠点があった。更に、
この報告の構成で長波長帯の面発光レーザを得るのは困
難である。
【０００８】長波長帯の電流注入型面発光レーザでは、
格子整合の結晶膜を用いて半導体／空気もしくは半導体
／酸化物のＤＢＲを形成したという報告はない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術に鑑
み、本発明の課題は下記いずれかの特長を持つ面発光レ
ーザとその作製方法を提供することにある。 (1) 少ないペア数で高反射率が得られるように、ＤＢＲ
を構成する膜の屈折率差が大きいこと。 (2) 高精度な波長制御が可能であるように、制御性に優
れる気相エピタキシ法等で作製できること。 (3) 半導体／半導体のＤＢＲを有するものに比べて、膜
厚が薄いこと。 (4) 作製が容易であるように、ＤＢＲを通して電流注入
が可能な構造であること。 (5) 単一横モード動作が可能であるように、活性層が光
導波型構造であること。 (6) 良好な熱の放出のために、下側ＤＢＲの一部が半導
体／半導体であること。 (7) 半導体／酸化物の膜厚が水蒸気酸化により変動する
ことがないように、ＤＢＲの一部に半導体／半導体が残
ること。 (8) 長波長帯での発振が可能であること。 (9) 作製が容易で信頼性も良く、高い特性が得られるよ
うに、格子整合の条件で連続成長することが可能である
こと。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に係る発明の面発光レーザは、活性層と前
記活性層を半導体埋込成長した構造の上下に、第一の半
導体層と第二の半導体層とが交互に積層された導電性の
上部多層半導体層と、第一の半導体層と第二の半導体層
とが交互に積層された導電性の下部多層半導体層とを有
し、前記上部多層半導体層の上に電極層を有すること、
前記上部多層半導体層は前記活性層の直上を含む領域の
第一の半導体層が取り除かれ、空気層と第二の半導体層
とが交互に積層された分布型ブラッグ反射鏡構造となっ
ていること、及び、前記下部多層半導体層は前記活性層
の直下を含む領域の第一の半導体層が取り除かれて、空
気層と第二の半導体層とが交互に積層された分布型ブラ
ッグ反射鏡構造となっていることを特徴とする。
【００１１】請求項２に係る発明の面発光レーザは、活
性層と前記活性層を半導体埋込成長した構造の上下に、
第一の半導体層と第二の半導体層とが交互に積層された
導電性の上部多層半導体層と、第一の半導体層と第二の
半導体層とが交互に積層された導電性の下部多層半導体
層を有し、前記上部多層半導体層の上に電極層を有する
こと、前記上部多層半導体層は前記活性層の直上を含む
領域の第一の半導体層が酸化されて、酸化物層と第二の
半導体層とが交互に積層された分布型ブラッグ反射鏡構
造となっていること、及び、前記下部多層半導体層は前
記活性層の直下を含む領域の第一の半導体層が酸化され
て、酸化物層と第二の半導体層とが交互に積層された分
布型ブラッグ反射鏡構造となっていることを特徴とする
ものである。
【００１２】また、請求項３に係る発明の面発光レーザ
は、前記上部多層半導体層の第一の半導体層はAlGaInAs
であって第二の半導体層はAlGaInP であること、及び、
前記下部多層半導体層の第一の半導体層はAlGaInAsであ
って第二の半導体層はAlGaInP であることを特徴とし、
請求項４に係る発明の面発光レーザは、前記活性層の周
囲を半導体埋込成長した構造は、埋め込まれる部分の平
均の屈折率が埋込層の平均の屈折率より高い屈折率導波
構造であることを特徴とし、請求項５に係る発明の面発
光レーザは、埋込層は p型AlGaInAsP と n型AlGaInAsP
の繰り返し層、FeあるいはCrをドーピングした半絶縁 A
lGaInAsP層、あるいはこれらの層の間に他の埋込層より
もAl組成の高いAlGaInAsの酸化層を有するものであるこ
とを特徴とし、請求項６に係る発明の面発光レーザは、
前記活性層の周囲を半導体埋込成長した構造の活性層を
含む埋め込まれる部分はAlGaInAsで構成され、その上下
に低反射率の分布型ブラッグ反射鏡構造を有することを
特徴とする。
【００１３】更に、請求項７に係る発明は空気層と第二
の半導体層とが交互に積層された分布型ブラッグ反射鏡
構造を上下に有する面発光レーザの作製方法であり、前
記上下の分布型ブラッグ反射鏡構造を、AlGaInAs層とAl
GaInP 層とが交互に積層された上下の多層半導体層のAl
GaInAs層のみ光導波部分まで選択エッチングすることに
より形成すること特徴とする。
【００１４】請求項８に係る発明は酸化物層と第二の半
導体層とが交互に積層された分布型ブラッグ反射鏡構造
を上下に有する面発光レーザの作製方法であり、前記上
下の分布型ブラッグ反射鏡構造を、AlGaInAs層とAlGaIn
P 層とが交互に積層された上下の多層半導体層のAlGaIn
As層のみAl組成を高くし、光導波部分まで選択酸化する
ことにより形成すること特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】［第１実施形態例］図１〜図５を
参照して、本発明の第１実施形態例を説明する。図１と
図２は第１実施形態例に係る面発光レーザの構造を示す
断面図と平面図であり、図３〜図５はその製作工程を示
す。
【００１６】図１、図２に示す面発光レーザは、活性層
１１と活性層１１を半導体埋込成長した構造の上下に、
下部多層半導体層５と上部多層半導体層２６を有してい
る。上部多層半導体層２６の上にはｎ型電極層３０を有
し、基板裏面にｐ型電極３１を有している。符号２８は
SiO2膜やSiN X 膜等の保護膜を示し、符号２８ａは光の
出射窓を示す。
【００１７】下部多層半導体層５は第一の半導体層３と
第二の半導体層４とが交互に積層された導電性の多層膜
構造であり、一部に第一の半導体層３／第二の半導体層
４を残すように、活性層１１の直下を含む領域の第一の
半導体層３のが取り除かれて、空気層３ａと第二の半導
体層４とが交互に積層された分布型ブラッグ反射鏡（Ｄ
ＢＲ）構造となっている。通常、第一の半導体層３はAl
GaInAs層、第二の半導体層４は AlGaInP層であり、AlGa
InAs層３のみ光導波部分まで、一部を残して選択エッチ
ングすることにより上記のＤＢＲ構造に形成してある。
【００１８】上部多層半導体層２６は第一の半導体層２
４と第二の半導体層２５とが交互に積層された導電性の
多層膜構造であり、一部に第一の半導体層２４／第二の
半導体層２５を残すように、活性層１１の直上を含む領
域の第一の半導体層２４が取り除かれて、空気層２４ａ
と第二の半導体層２５とが交互に積層されたＤＢＲ構造
となっている。通常、第一の半導体層２４はAlGaInAs
層、第二の半導体層２５は AlGaInP層であり、AlGaInAs
層２４のみ光導波部分まで選択エッチングすることによ
り上記のＤＢＲ構造に形成してある。
【００１９】活性層１１の周囲を半導体埋込成長した構
造は、埋め込まれる部分の平均の屈折率が埋込層の平均
の屈折率より高い屈折率光導波構造にしてある。具体的
には、活性層１１とその上下の多層膜９、１５の平均の
屈折率を、その埋込層１７ａの平均の屈折率より高くし
て、活性層１１を光導波構造にしてある。
【００２０】埋込層１７ａは基本的には p型AlGaInAsP
と n型AlGaInAsP の繰り返し層とし、更に、これらの層
の間に他の層よりもAl組成の高いAlGaInAsの酸化層２９
を有している。
【００２１】更に、活性層１１の周囲を半導体埋込成長
した構造の活性層１１を含む埋め込まれる部分はAlGaIn
Asで構成してあり、その上下に低反射率の分布型ブラッ
グ反射鏡構造の多層膜９、１５を有している。
【００２２】図１、図２に示した面発光レーザは、下記
の作用効果を持つ。 (1) 分布型ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）が空気層３ａ／第
二の半導体層４（あるいは空気層２４ａ／第二の半導体
層２５）であるため、ＤＢＲを構成する膜の屈折率差を
大きくして、少ないペア数で高い反射率を得ることがで
きる。 (2) 制御性に優れる気相エピタキシ法等をＤＢＲの形成
に適用することができるため、高精度な波長制御が可能
である。 (3) ＤＢＲを構成する膜のペア数が少なくて良いため、
半導体／半導体のＤＢＲを有するものに比べ、面発光レ
ーザの膜厚が薄くなる。 (4) ＤＢＲの一部に半導体／半導体が残るため、そこに
電極を設けることができ、ＤＢＲを通して電流注入が可
能な構造である。従って、面発光レーザの作製が容易で
ある。 (5) 埋込構造を同時に有して活性層１１が光導波型構造
であるため、単一横モード動作が可能である。 (6) 下側のＤＢＲの一部に半導体／半導体が残るため、
熱の放出性が良い。 (7) 格子整合の結晶成長膜で InP基板１上に成長可能で
あることから、長波長帯での発振可能な特性と信頼性の
高い面発光レーザが得られる。 (8) 活性層１１の上下に低反射率の分布型ブラッグ反射
鏡構造の多層膜９、１５を有しているため、電流の均一
な注入が可能であり、かつ、光導波特性が更に良くなる
ため効率が良い。 (9) 以上のことから、低閾値電流で高光出力、かつ、単
一横モードの高性能な面発光レーザが実現される。 (10)埋込層１７ａが基本的には p型AlGaInAsP と n型Al
GaInAsP の繰り返し層であるため、活性層１１回りの埋
込層部分の抵抗が高く、活性層１１に電流が効率良く注
入される。更に、Al組成の高いAlGaInAsの酸化層２９を
有しているのて、活性層１１回りの埋込層部分が更に高
抵抗となり、活性層１１に一層効率良く電流が注入され
る。
【００２３】次に、面発光レーザの作製方法の一例を、
発振波長をλ＝1.55μｍとして、図３〜図５を参照して
説明する。
【００２４】図３（ａ）に示すように、ｐ型InP基板１
上に、 ｐ型InPバッファ層２、 λ＝1.55μｍの発振波長に対して、光学長λ／４のｐ
型Ga0.468In0.532As層３（第一の半導体層）と光学長
（３／４）λのｐ型InP 層（第二の半導体層）４をペア
として３．５ペア繰り返して、導電性の下部多層半導体
層５（ここで、GaInAs層３のみ光学長λ／４は空気の屈
折率を元に算出し、ｐ型Ga0.468In0.532As層３はAl組成
をゼロとしたAlGaInAsであり、ｐ型InP 層４はAl組成と
Ga組成をゼロとした AlGaInPである。）、 光学長２λのｐ型InP 層６、 ｐ型Alx Gay In1-x-y As層７とｐ型Alm Gan In1-m-n
As層８をペアとする２．５ペアの繰り返し多層膜９（こ
の場合、ｘ＞ｍ、ｘ＋ｙ＝ｍ＋ｎであり、層７と層８は
どちらも InPに格子整合する。ｘ＞ｍであるから、層７
の方が層８よりAl組成が大きい。ここでは、ｘ＝0.468
、ｙ＝０、ｍ＝0.2 、ｎ＝0.268 としている。ｐ型Al
x Gay In1-x-y As層７とｐ型Alm Gan In1-m-n As層８は
P組成をゼロとした AlGaInAsPである。）、 引き続き、ノンドープのAlx Gay In1-x-y As傾斜層１
０（ここでは、ｘ＝0.2〜0.4 、ｙ＝0.268 〜0.068 と
している。）と、Al0.06Ga0.408In0.532As井戸層及びAl
0.2Ga0.268In0.532As 障壁層から構成される光学長λの
活性層（３ＱＷｓ）１１とを含むスペーサ層１２、及び ｎ型Alx Gay In1-x-y As層１３とｎ型Alm Gan In
1-m-n As層１４をペアとして、２．５ペア繰り返した多
層膜１５（この場合、ｘ＞ｍ、ｘ＋ｙ＝ｍ＋ｎであり、
層１３と層１４はどちらも InPに格子整合する。ｘ＞ｍ
であるから、層１３の方が層１４よりAl組成が大きい。
ここでは、ｘ＝0 .468、ｙ＝０、ｍ＝0.2、ｎ＝0.268と
している。ｎ型Alx Gay In1-x-y As層１３とｎ型Alm Ga
n In1-m-n As層１４は P組成をゼロとした AlGaInAsPの
である。）を初めに順次成長した。 その上に、膜厚６００ｎｍのSiO2層１６を、例えば５
〜２０μｍ径で、円形あるいは正方形にパターニングし
た。
【００２５】次に、図３（ｂ）に示すように、SiO2層１
６をマスクに利用してｐ型InP 層６までエッチングを行
い、図３（ｃ）に示すように、 220nm厚のｐ型InP 層１
７、220nm厚のｎ型InP 層１８、 220nm厚のノンドープA
lInAs層１９、 220nm厚のｎ型InP 層２０、 220nm厚の
ｐ型InP 層２１の構造を２回繰り返して、活性層１１の
周囲を埋込成長した。ここで、符号２２は層１７〜２１
の２回目の構造を表す。
【００２６】層１７〜２１は基本的には AlGaInAsPであ
るが、ｐ型InP 層１７、ｎ型InP 層１８、ｎ型InP 層２
０及びｐ型InP 層２１は、ｎ型またはｐ型のAlGaInAsP
のAl組成、Ga組成及びAs組成をゼロとしたものであり、
ノンドープAlInAs層１９は AlGaInAsPのGa組成と P組成
をゼロとしたものである。ノンドープAlInAs層１９は他
の層１７〜１８、２０〜２１よりもAl組成が高い。
【００２７】次に、図４（ａ）に示すように、SiO2層１
６によるマスクを除去後、光学波長２λのｎ型InP 層２
３を成長し、これに引き続き、光学長λ／４のｎ型Ga
0.468In0.532As層２４（第一の半導体層）と光学長（３
／４）λのｎ型InP 層（第二の半導体層）２５をペアと
して２．５ペア繰り返して、導電性の上部多層半導体層
２６を成長した。ここで、GaInAs層２４の光学長λ／４
のみ空気の屈折率を元に算出し、ｎ型Ga0.468In0.532As
層２４はAl組成をゼロとしたAlGaInAsであり、ｎ型InP
層２５はAl組成とGa組成をゼロとした AlGaInPである。
【００２８】次に、図４（ｂ）に示すように、SiO2層２
７をマスクとして面発光レーザの層厚分エッチングする
ことにより、５０μｍφのメサを形成した。このエッチ
ングに際し、メサ内部に活性層部を含み、かつ、この活
性層部がメサの中央よりも外れるように（図では左側に
ずらして）メサを形成した。その後、図４（ｃ）に示す
ように、プラズマＣＶＤ法により SiNX 又はSiO2を保護
膜２８として全面蒸着した。
【００２９】保護膜２８の全面蒸着後、図５（ａ）に示
すように、活性層部に近い方（図では左側）のメサ端の
保護膜２８を選択的にエッチングして開口部を形成し
た。
【００３０】開口部の形成後、図５（ｂ）に示すよう
に、上部多層半導体層２６のｎ型GaInAs層２４及び下部
多層半導体層５のｐ型GaInAs層３のみを、開口部から活
性層１１の上下まで至るように、過酸化水素と水のエッ
チング液を用いて選択エッチングした。この選択エッチ
ングにより、高反射率の InP層４／空気層３ａ（ InP層
２５／空気層２４ａ）からなるＤＢＲ（分布型ブラッグ
反射鏡）が活性層１１の上下に形成された。下部多層半
導体層５では一部に InP層４／GaInAs層３が残り、上部
多層半導体層２６では一部に InP層２５／GaInAs層２４
が残っている。
【００３１】更に、図５（ｂ）に符号２９で示すよう
に、埋込層のAlGaInAs層、具体的にはノンドープAlInAs
層１９を選択酸化した。このAlGaInAs酸化層２９によ
り、活性層１１回りの埋込層部分が更に高抵抗になり、
活性層１１に更に電流を効率良く注入することが可能と
なった。
【００３２】最後に、図５（ｃ）に示すように、活性層
１１上部の保護膜２８を除去して光出射窓２８ａを形成
し、上部多層半導体層２６の選択エッチングが及んでい
ない領域の上部の保護膜２８を除去してAuGeNiのｎ型電
極３０を形成した。また、ｐ型InP基板１の裏面を研磨
してAuZnNiのｐ型電極３１を形成した。
【００３３】このようにして作製した面発光レーザのチ
ップの特性を調べた。図６はその面発光レーザの電流対
光出力特性並びに電流対電圧特性を示す。この面発光レ
ーザは1.55μｍの波長で発光し、破線で示される従来の
GaInAsPを活性層に持つ面発光レーザに比べ、閾値電流
が低く、また、同じ電流値に対し光出力が増大している
ことを確認した。更に、最高光出力まで単一横モード発
振を確認した。また、用いたAlGaInAs及びAlGaInP の組
成を変えて InPに対して＋１０％〜１０％の範囲で格子
定数を変えても、同様な特性が得られることを確認し
た。
【００３４】［第２実施形態例］図７〜図１０を参照し
て、本発明の第２実施形態例を説明する。図７は第２実
施形態例に係る面発光レーザの構造を示す断面図であ
り、図８〜図１０にその製作工程を示す。
【００３５】図７に示す面発光レーザは、活性層４２と
活性層４２を半導体埋込成長した構造の上下に、下部多
層半導体層３６と上部多層半導体層５７を有している。
上部多層半導体層５７の上にはｐ型電極層６１を有し、
基板裏面にｎ型電極６２を有している。符号５９はSiO2
膜やSiN X 膜等の保護膜を示し、符号５９ａは光の出射
窓を示す。
【００３６】下部多層半導体層３６は第一の半導体層３
４と第二の半導体層３５とが交互に積層された導電性の
多層膜構造であり、一部に第一の半導体層３４／第二の
半導体層３５がのこるように、活性層４２の直下を含む
領域の第一の半導体層３４が酸化されて、酸化物層３４
ａと第二の半導体層３５とが交互に積層された分布型ブ
ラッグ反射鏡（ＤＢＲ）構造となっている。通常、第一
の半導体層３４はAlGaInAs層、第二の半導体層３５は A
lGaInP層であり、AlGaInAs層３４のみ光導波部分まで選
択酸化することにより上記のＤＢＲ構造に形成してあ
る。
【００３７】上部多層半導体層５７は第一の半導体層５
５と第二の半導体層５６とが交互に積層された導電性の
多層膜構造であり、一部に第一の半導体層５５／第二の
半導体層５６を残すように、活性層４２の直上を含む領
域の第一の半導体層５５が酸化されて、酸化物層と第二
の半導体層５６とが交互に積層されたＤＢＲ構造となっ
ている。通常、第一の半導体層５５はAlGaInAs層、第二
の半導体層５６は AlGaInP層であり、AlGaInAs層５５の
み光導波部分まで選択酸化することにより上記のＤＢＲ
構造に形成してある。
【００３８】活性層４２の周囲を半導体埋込成長した構
造は、埋め込まれる部分の平均の屈折率が埋込層の平均
の屈折率より高い屈折率導波構造にしてある。具体的に
は、活性層４２とその上下の多層膜４０、４６の平均屈
折率を、その埋込層４８ａの平均屈折率より高くして、
活性層４２を光導波構造にしてある。
【００３９】埋込層４８ａは基本的には p型AlGaInAsP
と n型AlGaInAsP の繰り返し層と、FeあるいはCrドープ
をドーピングした半絶縁AlGaInAsP 層とし、更に、これ
らの層の間に他の層よりもAl組成の高いAlGaInAsP の酸
化層６０を有している。
【００４０】更に、活性層４２の周囲を半導体埋込成長
した構造の活性層４２を含む埋め込まれる部分はAlGaIn
Asで構成してあり、その上下に低反射率の分布型ブラッ
グ反射鏡構造の多層膜４０、４６を有している。
【００４１】図７に示した面発光レーザは、下記の作用
効果を持つ。 (1) 分布型ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）が酸化物層３４ａ
／第二の半導体層３５（あるいは酸化物層５５ａ／第二
の半導体層５６）であるため、ＤＢＲを構成する膜の屈
折率差を大きくして、少ないペア数で高い反射率を得る
ことができる。 (2) 制御性に優れる気相エピタキシ法等をＤＢＲの形成
に適用することができるため、高精度な波長制御が可能
である。 (3) ＤＢＲを構成する膜のペア数が少なくて良いため、
半導体／半導体のＤＢＲを有するものに比べ、面発光レ
ーザの膜厚が薄くなる。 (4) ＤＢＲの一部に半導体／半導体が残るため、そこに
電極を設けることができ、ＤＢＲを通して電流注入が可
能な構造である。従って、面発光レーザの作製が容易で
ある。 (5) 埋込構造を同時に有して活性層４２が光導波型構造
であるため、単一横モード動作が可能である。 (6) 下側のＤＢＲの一部に半導体／半導体が残るため、
熱の放出性が良い。 (7) 格子整合の結晶成長膜で InP基板３２上に成長可能
であることから、長波長帯での発振可能な特性と信頼性
の高い面発光レーザが得られる。 (8) 活性層４２の上下に低反射率の分布型ブラッグ反射
鏡構造の多層膜４０、４６を有しているため、電流の均
一な注入が可能であり、かつ、光導波特性が更に良くな
るため効率が良い。 (9) 以上のことから、低閾値電流で高光出力、かつ、単
一横モードの高性能な面発光レーザが実現される。 (10)埋込層４８ａが基本的には p型AlGaInAsP と n型Al
GaInAsP の繰り返し層と、FeあるいはCrドープをドーピ
ングした半絶縁AlGaInAsP 層であるため、活性層４２回
りの埋込層部分の抵抗が高く、活性層４２に電流が効率
良く注入される。更に、Al組成の高いAlGaInAs酸化層６
０を有しているのて、活性層４２回りの埋込層部分が更
に高抵抗となり、活性層４２に一層効率良く電流が注入
される。
【００４２】次に、面発光レーザの作製方法の一例を、
発振波長をλ＝ 1.3μｍとして、図８〜図１０を参照し
て説明する。
【００４３】図８（ａ）に示すように、ｎ型InP基板３
２上に、 ｎ型InPバッファ層３３、 λ＝ 1.3μｍの発振波長に対して、光学長λ／４のｎ
型Al0.460Ga0.008In0.53 2As 層３４（第一の半導体層）
と光学長（３／４）λのｎ型InP 層（第二の半導体層）
３５をペアとして３．５ペア繰り返して、導電性の下部
多層半導体層３６（ここで、AlGaInAs層３４のみ光学長
λ／４をAlGaInAs酸化物の屈折率を元に算出し、ｎ型In
P 層３５はAl組成とGa組成をゼロとした AlGaInPであ
る。）、 光学長２λのｎ型InP 層３７、 ｎ型Alx Gay In1-x-y As層３８とｎ型Alm Gan In
1-m-n As層３９をペアとする２．５ペアの繰り返し多層
膜４０（この場合、ｘ＞ｍ、ｘ＋ｙ＝ｍ＋ｎであり、層
３８と層３９はどちらも InPに格子整合する。ｘ＞ｍで
あるから、層３８の方が層３９よりAl組成が大きい。こ
こでは、ｘ＝0.468 、ｙ＝０、ｍ＝0.25、ｎ＝0.218 と
している。ｎ型Alx Gay In1-x-y As層３８とｎ型Alm Ga
n In1-m-n As層３９は P組成をゼロとした AlGaInAsPで
ある。）、 引き続き、ノンドープのAlx Gay In1-x-y As傾斜層４
１（ここでは、ｘ＝0.2〜0.4 、ｙ＝0.218 〜0.068 と
している）と、Al0.154Ga0.314In0.532As 井戸層及びAl
0.25Ga0.218In0.532As障壁層から構成される光学長λの
活性層（３ＱＷｓ）４２とを含むスペーサ層４３、及び ｐ型Alx Gay In1-x-y As層４４とｐ型Alm Gan In
1-m-n As層４５をペアとして、２．５ペア繰り返した多
層膜４６（この場合、ｘ＞ｍ、ｘ＋ｙ＝ｍ＋ｎであり、
層４４と層４５はどちらも InPに格子整合する。ｘ＞ｍ
であるから、層４４の方が層４５よりAl組成が大きい。
ここでは、ｘ＝0 .468、ｙ＝０、ｍ＝0.25、ｎ＝0.218
としている。ｐ型Alx Gay In1-x-y As層４４とｐ型Alm
Gan In1-m-n As層４５は P組成をゼロとした AlGaInAsP
である。）を初めに順次成長した。 その上に、膜厚６００ｎｍのSiO2層４７を、例えば５
〜２０μｍ径で、円形あるいは正方形にパターニングし
た。
【００４４】次に、図８（ｂ）に示すように、SiO2層４
７をマスクに利用してｎ型InP 層３７までエッチングを
行い、図８（ｃ）に示すように、50nm厚のノンドープIn
P 層４８、 390nm厚のFeあるいはCrドープの InP層４
９、 220nm厚のノンドープAlInAs層５０、 390nm厚のFe
あるいはCrドープの InP層５１、50nm厚のノンドープIn
P 層５２の構造を２回繰り返して、活性層４２の周囲を
埋込成長した。ここで、符号５３は層４８〜５２の２回
目の構造を表す。
【００４５】層４８〜５２は基本的には AlGaInAsP、及
びFeあるいはCrドープの半絶縁 AlGaInAsPであるが、層
４８及び５２はAl組成、Ga組成及びAs組成をゼロとした
AlGaInAsP であり、層４９及び５２はAl組成、Ga組成及
びAs組成をゼロとしたFeあるいはCrドープの半絶縁 AlG
aInAsPであり、ノンドープAlInAs層５０はGa組成と P組
成をゼロとした AlGaInAsPである。ノンドープAlInAs層
５０は他の層４８〜４９、５１〜５２よりAl組成が高
い。
【００４６】次に、図９（ａ）に示すように、SiO2層４
７によるマスクを除去後、光学波長２λのｐ型InP 層５
４、これに引き続き、光学長λ／４のｐ型Al0.460Ga
0.008In 0.532As 層５５（第一の半導体層）と光学長
（３／４）λのｐ型InP 層（第二の半導体層）５６をペ
アとして２．５ペア繰り返して、導電性の上部多層半導
体層５７を成長した。ここで、AlGaInAs層５５のみ光学
長λ／４はAlGaInAs酸化物の屈折率を元に算出し、ｐ型
InP 層５６はAl組成とGa組成をゼロとした AlGaInPであ
る。
【００４７】次に、図９（ｂ）に示すように、SiO2層５
８をマスクとして面発光レーザの層厚分エッチングする
ことにより、５０μｍφのメサを形成した。このエッチ
ングに際し、メサ内部に活性層部を含み、この活性層部
がメサの中央よりも外れるようにメサを形成した。その
後、図９（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により
SiNX 又はSiO2を保護膜５９として全面蒸着した。
【００４８】保護膜５９の全面蒸着後、図１０（ａ）に
示すように、活性層部に近い方（図では左側）のメサ端
の保護膜５９を選択的にエッチングして開口部を形成し
た。
【００４９】開口部の形成後、図１０（ｂ）に示すよう
に、上部多層半導体層５７のｐ型AlGaInAs層５５及び下
部多層半導体層３６のｎ型AlGaInAs層３４のみを選択酸
化して、開口部から活性層４２の上下まで至るAlGaInAs
酸化物層３４ａ、５５ａを形成した。また、符号６０で
示すように、埋込層のAlGaInAs層、具体的にはノンドー
プAlInAs層５０を選択酸化した。
【００５０】この選択酸化により、高反射率の InP層３
５／AlGaInAs酸化物層３４ａ（ InP層５６／AlGaInAs酸
化物層５５ａ）からなるＤＢＲ（分布型ブラッグ反射
鏡）が活性層４２の上下に部分的に形成された。下部多
層半導体層３６では一部に InP層３５／AlGaInAs層３４
が残り、上部多層半導体層５７では一部に InP層５６／
AlGaInAs層５５が残っている。
【００５１】更に、埋込層ではAlInAs層５０のAl組成が
高いことから活性層４２回りの全面に高抵抗の酸化物層
６０が形成され、埋込層部分が更に高抵抗になって、活
性層４２に電流を更に効率良く注入することが可能とな
った。
【００５２】最後に、図１０（ｃ）に示すように、活性
層４２上部の保護膜５９を除去して光出射窓５９ａを形
成し、上部多層半導体層５７の選択酸化が及んでいない
領域の上部の保護膜５９を除去してAuZnNiのｐ型電極６
１を形成した。また、ｎ型InP基板３２の裏面を研磨し
てをAuGeNiのｎ型電極６２形成した。
【００５３】このようにして作製した面発光レーザのチ
ップの特性を調べた。この面発光レーザは 1.3μｍの波
長で発光し、第１実施形態例と同様に、従来の GaInAsP
を活性層に持つ面発光レーザに比べ、閾値電流が低く、
また、同じ電流値に対し光出力が増大していることを確
認した。更に、最高光出力まで単一横モード発振を確認
した。また、用いたAlGaInAs及びAlGaInP の組成を変え
て InPに対して＋１０％〜１０％の範囲で格子定数を変
えても、同様な特性が得られることを確認した。
【００５４】［第３実施形態例］図１１〜図１４を参照
して、本発明の第３実施形態例を説明する。図１１は第
３実施形態例に係る面発光レーザの構造を示す断面図で
あり、図１２〜図１４にその製作工程を示す。
【００５５】図１１に示す面発光レーザは、活性層７３
と活性層７３を半導体埋込成長した構造の上下に、下部
多層半導体層６７と上部多層半導体層８８を有してい
る。上部多層半導体層５７の上にｐ型電極層９２を有
し、基板裏面にｎ型電極９３を有している。符号９０は
SiO2膜やSiN X 膜等の保護膜を示し、符号９０ａは光の
出射窓を示す。
【００５６】下部多層半導体層６７は第一の半導体層６
５と第二の半導体層６６とが交互に積層された導電性の
多層膜構造であり、一部に第一の半導体層６５／第二の
半導体層６６を残すように、活性層７３の直下を含む領
域の第一の半導体層６５が酸化されて、酸化物層６５ａ
と第二の半導体層６６とが交互に積層された分布型ブラ
ッグ反射鏡（ＤＢＲ）構造となっている。通常、第一の
半導体層６５はAlGaInAs層、第二の半導体層６６は AlG
aInP層であり、AlGaInAs層６５のみ光導波部分まで選択
酸化することにより上記のＤＢＲ構造に形成してある。
【００５７】上部多層半導体層８８は第一の半導体層８
６と第二の半導体層８７とが交互に積層された導電性の
多層膜構造であり、一部に第一の半導体層８６／第二の
半導体層８７を残すように、活性層７３の直上を含む領
域の第一の半導体層８６が酸化されて、酸化物層８６ａ
と第二の半導体層８７とが交互に積層されたＤＢＲ構造
となっている。通常、第一の半導体層８６はAlGaInAs
層、第二の半導体層８７は AlGaInP層であり、AlGaInAs
層８６のみ光導波部分まで選択酸化することにより上記
のＤＢＲ構造に形成してある。
【００５８】活性層７３の周囲を半導体埋込成長した構
造は、埋め込まれる部分の平均の屈折率が埋込層の平均
の屈折率より高い屈折率導波構造にしてある。具体的に
は、活性層７３とその上下の多層膜７１、７７の平均屈
折率を、その埋込層７９ａの平均屈折率より高くして、
光導波構造にしてある。
【００５９】埋込層７９ａは基本的には p型AlGaInAsP
と n型AlGaInAsP の繰り返し層と、FeあるいはCrドープ
をドーピングした半絶縁AlGaInAsP 層とし、更に、これ
らの層の間に他の層よりもAl組成の高いAlGaInAsP の酸
化層９１を有している。
【００６０】更に、活性層７３の周囲を半導体埋込成長
した構造の活性層７３を含む埋め込まれる部分はAlGaIn
Asで構成してあり、その上下に低反射率の分布型ブラッ
グ反射鏡構造の多層膜７１、７７を有している。
【００６１】図１１に示した面発光レーザは、下記の作
用効果を持つ。 (1) 分布型ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）が酸化物層６５ａ
／第二の半導体層６６（あるいは酸化物層８６ａ／第二
の半導体層８７）であるため、ＤＢＲを構成する膜の屈
折率差を大きくして、少ないペア数で高い反射率を得る
ことができる。 (2) 制御性に優れる気相エピタキシ法等をＤＢＲの形成
に適用することができるため、高精度な波長制御が可能
である。 (3) ＤＢＲを構成する膜のペア数が少なくて良いため、
半導体／半導体のＤＢＲを有するものに比べ、面発光レ
ーザの膜厚が薄くなる。 (4) ＤＢＲの一部に半導体／半導体が残るため、そこに
電極を設けることができ、ＤＢＲを通して電流注入が可
能な構造である。従って、面発光レーザの作製が容易で
ある。 (5) 埋込構造を同時に有して活性層７３が光導波型構造
であるため、単一横モード動作が可能である。 (6) 下側のＤＢＲの一部に半導体／半導体が残るため、
熱の放出性が良い。 (7) 格子整合の結晶成長膜でGaAs基板６３上に成長可能
であることから、短波長対での発振可能な特性と信頼性
の高い面発光レーザが得られる。 (8) 活性層７３の上下に低反射率の分布型ブラッグ反射
鏡構造の多層膜７１、７７を有しているため、電流の均
一な注入が可能であり、かつ、光導波特性が更に良くな
るため効率が良い。 (9) 以上のことから、低閾値電流で高光出力、かつ、単
一横モードの高性能な面発光レーザが実現される。 (10)埋込層７９ａが基本的には p型AlGaInAsP と n型Al
GaInAsP の繰り返し層と、FeあるいはCrドープをドーピ
ングした半絶縁AlGaInAsP 層であるため、活性層７３回
りの埋込層部分の抵抗が高く、活性層７３に電流が効率
良く注入される。更に、Al組成の高いAlGaInAs酸化層９
１を有しているのて、活性層７３回りの埋込層部分が更
に高抵抗となり、活性層７３に一層効率良く電流が注入
される。
【００６２】次に、面発光レーザの作製方法の一例を、
発振波長をλ＝0.85μｍとして、図１２〜図１４を参照
して説明する。
【００６３】図１２（ａ）に示すように、ｎ型GaAs基板
６３上に、 ｎ型GaAsバッファ層６４、 λ＝0.85μｍの発振波長に対して、光学長λ／４のｎ
型Al0.9Ga0.1As層６５（第一の半導体層）と光学長（３
／４）λのｎ型Ga0.5In0.5P 層（第二の半導体層）６６
をペアとして３．５ペア繰り返して、導電性の下部多層
半導体層６７（ここで、AlGaAs層６５の光学長λ／４の
みAlGaAs酸化物の屈折率を元に算出し、ｎ型AlGaAs層６
５はIn組成をゼロとしたAlGaInAsであり、ｎ型GaInP 層
６６はAl組成をゼロとした AlGaInPである。）、 光学長２λのｎ型Ga0.5In0.5P 層６８、 ｎ型Al0.5Ga0.5As層６９とｎ型Al0.15Ga0.85As層７０
をペアとする２．５ペアの繰り返し多層膜７１（この場
合、層６９の方が層７０よりAl組成が大きい。ｎ型Al
0.5Ga0.5As層６９とｎ型Al0.5Ga0.5As層７０はIn組成と
P組成をゼロとしたAlGaInAsPである。）、 引き続き、ノンドープのAlx Ga1-x As傾斜層７２（こ
こでは、ｘ＝0.3〜0.4としている）と、GaAs井戸層及び
Al0.3Ga0.7As障壁層から構成される光学長λの活性層
（３ＱＷｓ）７３とを含むスペーサ層７４、及び ｐ型Al0.5Ga0.5As層７５とｐ型Al0.15Ga0.85As層７６
をペアとして、２．５ペア繰り返した多層膜７７（この
場合、層７５の方が層７６よりAl組成が大きい。ｐ型Al
0.5Ga0.5As層７５とｐ型Al0.15Ga0.85As層７６はIn組成
と P組成をゼロとした AlGaInAsPである。）を初めに順
次成長した。 その上に、膜厚６００ｎｍのSiO2層７８を、例えば５
〜２０μｍ径で、円形あるいは正方形にパターニングし
た。
【００６４】次に、図１２（ｂ）に示すように、SiO2層
７８をマスクに利用してｎ型Ga0.5In0.5P 層６８までエ
ッチングを行い、図１２（ｃ）に示すように、50nm厚の
ノンドープGa0.5In0.5P 層７９、 220nm厚のFeあるいは
Crドープの Ga0.5In0.5P層８０、 120nm厚のノンドープ
Al0.98Ga0.02As層８１、 220nm厚のFeあるいはCrドープ
の Ga0.5In0.5P層８２、50nm厚のノンドープ Ga0.5In
0.5P層８３の構造を２回繰り返して、活性層７３の周囲
を埋込成長した。ここで、符号８４は層７９〜８３の２
回目の構造を表す。
【００６５】層７９〜８３は基本的には AlGaInAsPであ
るが、層７９、層８０、層８２及び８３はAlGaInAsP の
Al組成とAs組成をゼロとしたものであり、層８１は AlG
aInAsPのIn組成と P組成をゼロとしたものである。
【００６６】層７９〜８３は基本的には AlGaInAsP、及
びFeあるいはCrドープの半絶縁 AlGaInAsPであるが、層
７９及び８３はAl組成及びAs組成をゼロとしたAlGaInAs
P であり、層８０及び８３はGa組成及びAs組成をゼロと
したFeあるいはCrドープの半絶縁 AlGaInAsPであり、ノ
ンドープAlGaAs層８１はIn組成と P組成をゼロとしたAl
GaInAsPである。ノンドープAlGaAs層８１は他の層７９
〜８０、８２〜６３よりAl組成が高い。
【００６７】次に、図１３（ａ）に示すように、SiO2層
７８によるマスクを除去後、光学波長２λのｐ型Ga0.5I
n0.5P 層８５を成長し、これに引き続き、光学長λ／４
のｐ型Al0.9Ga0.1As層８６（第一の半導体層）と光学長
（３／４）λのｐ型Ga0.5In0 .5P 層（第二の半導体層）
８７をペアとして２．５ペア繰り返して、導電性の上部
多層半導体層８８を成長した。ここで、AlGaAs層８６の
光学長λ／４はAlGaAs酸化物の屈折率を元に算出し、ｐ
型Al0.9Ga0.1As層８６はIn組成をゼロとしたAlGaInAsで
あり、ｐ型Ga0.5In0.5P 層８７はAl組成をゼロとした A
lGaInPである。
【００６８】次に、図１３（ｂ）に示すように、SiO2層
８９をマスクとして面発光レーザの層厚分エッチングす
ることにより、５０μｍφのメサを形成した。このエッ
チングに際し、メサ内部に活性層部を含み、この活性層
部がメサの中央よりも外れるようにメサを形成した。そ
の後、図１３（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ法に
より SiNX 又はSiO2を保護膜９０として全面蒸着した。
【００６９】保護膜９０の全面蒸着後、図１４（ａ）に
示すように、活性層部に近い方（図では左側）のメサ端
の保護膜９０を選択的にエッチングして開口部を形成し
た。
【００７０】開口部の形成後、図１４（ｂ）に示すよう
に、上部多層半導体層８８のｐ型AlGaAs層８６及び下部
多層半導体層６７のｎ型AlGaAs層６５を選択酸化して、
開口部から活性層７３の上下まで至るAlGaAs酸化物層６
５ａ、８６ａを形成した。また、符号９１で示すよう
に、埋込層のAlGaInAs層、具体的にはノンドープAlGaAs
層８１を選択酸化した。
【００７１】この選択酸化により、高反射率の Ga0.5In
0.5P層６６／AlGaAs酸化物層６５ａ（ Ga0.5In0.5P層８
７／AlGaAs酸化物層８６ａ）からなるＤＢＲ（分布型ブ
ラッグ反射鏡）が活性層７３の上下に部分的に形成され
た。下部多層半導体層６７では一部に Ga0.5In0.5P層６
６／AlGaAs層６５が残り、上部多層半導体層８８では一
部に Ga0.5In0.5P層８７／AlGaAs層８６が残っている。
【００７２】更に、埋込層ではノンドープAl0.98Ga0.02
As層８１のAl組成が高いことから活性層７３回りの全面
に高抵抗の酸化物層９１が形成され、埋込層部分が更に
高抵抗になって、活性層７３に電流を更に効率良く注入
することが可能となった。
【００７３】最後に、図１４（ｃ）に示すように、活性
層７３上部の保護膜９０を除去して光出射窓９０ａを形
成し、上部多層半導体層８８の選択酸化が及んでいない
領域の上部の保護膜９０を除去してAuZnNiのｐ型電極９
２を形成した。また、ｎ型GaAs基板６３の裏面を研磨し
てをAuGeNiのｎ型電極９３形成した。
【００７４】このようにして作製した面発光レーザのチ
ップの特性を調べた。この面発光レーザは0.85μｍの波
長で発光し、従来の特性の良い酸化型のAlGaAs系面発光
レーザよりも、１０％程度閾値電流が低く、また、光出
力も２０％程度高く、また、３０％程度抵抗が低いこと
を確認した。更に、最高光出力まで単一横モード発振を
確認した。
【００７５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の面発光レー
ザとその作製方法によれば、下記の効果がある。 (1) 分布型ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）の構造が半導体／
空気層あるいは半導体／酸化物層であるため、ＤＢＲを
構成する膜の屈折率差を大きくして少ないペア数で高い
反射率を得ることができる。 (2) 制御性に優れる気相エピタキシ法等をＤＢＲの形成
に適用することができるため、高精度な波長制御が可能
である。 (3) ＤＢＲを構成する膜のペア数が少なくて良いため、
半導体／半導体のＤＢＲを有するものに比べ、面発光レ
ーザの膜厚が薄くなる。 (4) ＤＢＲの一部に半導体／半導体が残るため、そこに
電極を設けることができ、ＤＢＲを通して電流注入が可
能な構造である。従って、面発光レーザの作製が容易で
ある。 (5) 埋込構造を同時に有して活性層が光導波型構造であ
るため、単一横モード動作が可能である。 (6) 下側のＤＢＲの一部に半導体／半導体が残るため、
熱の放出性が良い。 (7) ＤＢＲの一部に半導体／半導体が残るため、半導体
／酸化物層の膜厚が水蒸気酸化により変動することがな
い。 (8) 格子整合の結晶成長膜で InP基板上に成長可能であ
ることから、長波長帯での発振可能な特性と信頼性の高
い面発光レーザが得られる。 (9) 更に、活性層の上下に低反射率の分布型ブラッグ反
射鏡構造の多層膜を有するため、電流の均一な注入が可
能であり、かつ、光導波特性が更によくなるため効率が
良い。 (10)以上のことから、低閾値電流で高光出力、かつ、単
一横モードの高性能な面発光レーザが実現される。 (11)埋込層がp 型AlGaInAsP と n型AlGaInAsP の繰り返
し層、または、FeあるいはCrドープをドーピングした半
絶縁AlGaInAsP 層である場合は、活性層回りの埋込層部
分の抵抗が高く、活性層に電流が効率良く注入される。
更に、それらの層の間にAl組成の高いAlGaInAs酸化層を
有している場合は、活性層回りの埋込層部分が更に高抵
抗となり、活性層に一層効率良く電流が注入される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る面発光レーザの
断面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明の第１実施形態例に係る面発光レーザの
作製方法の工程図。
【図４】本発明の第１実施形態例に係る面発光レーザの
作製方法の工程図。
【図５】本発明の第１実施形態例に係る面発光レーザの
作製方法の工程図。
【図６】本発明の第１実施形態例に係る面発光レーザの
電流対電圧特性並びに電流対光出力特性を示す図。
【図７】本発明の第２実施形態例に係る面発光レーザの
断面図。
【図８】本発明の第２実施形態例に係る面発光レーザの
作製方法の工程図。
【図９】本発明の第２実施形態例に係る面発光レーザの
作製方法の工程図。
【図１０】本発明の第２実施形態例に係る面発光レーザ
の作製方法の工程図。
【図１１】本発明の第３実施形態例に係る面発光レーザ
の断面図。
【図１２】本発明の第３実施形態例に係る面発光レーザ
の作製方法の工程図。
【図１３】本発明の第３実施形態例に係る面発光レーザ
の作製方法の工程図。
【図１４】本発明の第３実施形態例に係る面発光レーザ
の作製方法の工程図。
【符号の説明】
１ ｐ型InP 基板 ２ ｐ型InP バッファ層 ３ 第一の半導体層（光学長λ/4のｐ型Ga0.468In0.532
As層） ３ａ 空気層 ４ 第二の半導体層（光学長 (3/4)λのｐ型InP 層） ５ 下部多層半導体層 ６ 光学長２λのｐ型InP 層 ７ ｐ型のAlx Gay In1-x-y As層 ８ ｐ型のAlm Gan In1-m-n As層 ９ 多層膜 １０ ノンドープAlx Gay In1-x-y As傾斜層 １１ 光学長λの活性層（３ＱＷｓ） １２ スペーサ層 １３ ｎ型Alx Gay In1-x-y As層 １４ ｎ型Alm Gan In1-m-n As層 １５ 多層膜 １６ SiO2層 １７ ｐ型InP 層 １７ａ 埋込層 １８ ｎ型InP 層 １９ ノンドープAlInAs層 ２０ ｎ型InP 層 ２１ ｐ型InP 層 ２２ ２回目の埋込成長構造 ２３ 光学長２λのｎ型InP 層 ２４ 第一の半導体層（光学長λ/4のｎ型Ga0.468In
0.532As層） ２４ａ 空気層 ２５ 第二の半導体層（光学長 (3/4)λのｎ型InP 層） ２６ 上部多層半導体層 ２７ SiO2層 ２８ 保護層（SiO2又は SiNx ） ２８ａ 光出射窓 ２９ 埋込層の酸化物層 ３０ ｎ型電極 ３１ ｐ型電極 ３２ ｎ型InP 基板 ３３ ｎ型InP バッファ層 ３４ 第一の半導体層（光学長λ/4のｎ型Al0.460Ga
0.008In0.532As 層） ３４ａ 酸化物 ３５ 第二の半導体層（光学長 (3/4)λのｎ型InP 層） ３６ 下部多層半導体層 ３７ 光学長２λのｎ型InP 層 ３８ ｎ型Alx Gay In1-x-y As層 ３９ ｎ型Alm Gan In1-m-n As層 ４０ 多層膜 ４１ ノンドープAlx Gay In1-x-y As傾斜層 ４２ 光学長λの活性層（３ＱＷｓ） ４３ スペーサ層 ４４ ｐ型Alx Gay In1-x-y As層 ４５ ｐ型Alm Gan In1-m-n As層 ４６ 多層膜 ４７ SiO2層 ４８ ノンドープInP 層 ４８ａ 埋込層 ４９ FeあるいはCrノンドープInP 層 ５０ ノンドープAlInAs層 ５１ FeあるいはCrノンドープInP 層 ５２ ノンドープInP 層 ５３ ２回目の埋込成長構造 ５４ 光学長２λのｎ型InP 層 ５５ 第一の半導体層（光学長λ/4のｐ型Al0.460Ga
0.008In0.532As 層） ５５ａ 酸化物層 ５６ 第二の半導体層（光学長 (3/4)λのｐ型InP 層） ５７ 上部多層半導体層 ５８ SiO2層 ５９ 保護層（SiO2又は SiNx ） ５９ａ 光出射窓 ６０ 埋込層の酸化物層 ６１ ｐ型電極 ６２ ｎ型電極 ６３ ｎ型GaAs基板 ６４ ｎ型GaAsバッファ層 ６５ 第一の半導体層（光学長λ/4のｎ型Al0.9Ga0.1As
層） ６５ａ 酸化物 ６６ 第二の半導体層（光学長 (3/4)λのｎ型Ga0.5In
0.5P 層） ６７ 下部多層半導体層 ６８ 光学長２λのｎ型Ga0.5In0.5P 層 ６９ ｎ型Al0.5Ga0.5As層 ７０ ｎ型Al0.15Ga0.85As層 ７１ 多層膜 ７２ ノンドープAlx Ga1-x As傾斜層 ７３ 光学長λの活性層（３ＱＷｓ） ７４ スペーサ層 ７５ ｐ型Al0.5Ga0.5As層 ７６ ｐ型Al0.15Ga0.85As層 ７７ 多層膜 ７８ SiO2層 ７９ ノンドープGa0.5In0.5P 層 ７９ａ 埋込層 ８０ FeあるいはCrノンドープGa0.5In0.5P 層 ８１ ノンドープAl0.98Ga0.02As層 ８２ FeあるいはCrノンドープGa0.5In0.5P 層 ８３ ノンドープGa0.5In0.5P 層 ８４ ２回目の埋込成長構造 ８５ 光学長２λのｎ型Ga0.5In0.5P 層 ８６ 第一の半導体層（光学長λ/4のｐ型Al0.9Ga0.1As
層） ８６ａ 酸化物層 ８７ 第二の半導体層（光学長 (3/4)λのｐ型Ga0.5In
0.5P 層） ８８ 上部多層半導体層 ８９ SiO2層 ９０ 保護層（SiO2又は SiNx ） ９０ａ 光出射窓 ９１ 埋込層の酸化物層 ９２ ｐ型電極 ９３ ｎ型電極
フロントページの続き (72)発明者 植之原 裕行 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 香川 俊明 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA12 AA65 AA74 AB02 AB17 CA14 CA15 CB02 EA29

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 活性層と前記活性層を半導体埋込成長し
    た構造の上下に、第一の半導体層と第二の半導体層とが
    交互に積層された導電性の上部多層半導体層と、第一の
    半導体層と第二の半導体層とが交互に積層された導電性
    の下部多層半導体層とを有し、前記上部多層半導体層の
    上に電極層を有すること、前記上部多層半導体層は前記
    活性層の直上を含む領域の第一の半導体層が取り除か
    れ、空気層と第二の半導体層とが交互に積層された分布
    型ブラッグ反射鏡構造となっていること、及び、前記下
    部多層半導体層は前記活性層の直下を含む領域の第一の
    半導体層が取り除かれて、空気層と第二の半導体層とが
    交互に積層された分布型ブラッグ反射鏡構造となってい
    ることを特徴とする面発光レーザ。
  2. 【請求項２】 活性層と前記活性層を半導体埋込成長し
    た構造の上下に、第一の半導体層と第二の半導体層とが
    交互に積層された導電性の上部多層半導体層と、第一の
    半導体層と第二の半導体層とが交互に積層された導電性
    の下部多層半導体層を有し、前記上部多層半導体層の上
    に電極層を有すること、前記上部多層半導体層は前記活
    性層の直上を含む領域の第一の半導体層が酸化されて、
    酸化物層と第二の半導体層とが交互に積層された分布型
    ブラッグ反射鏡構造となっていること、及び、前記下部
    多層半導体層は前記活性層の直下を含む領域の第一の半
    導体層が酸化されて、酸化物層と第二の半導体層とが交
    互に積層された分布型ブラッグ反射鏡構造となっている
    ことを特徴とする面発光レーザ。
  3. 【請求項３】 前記上部多層半導体層の第一の半導体層
    はAlGaInAsであって第二の半導体層はAlGaInP であるこ
    と、及び、前記下部多層半導体層の第一の半導体層はAl
    GaInAsであって第二の半導体層はAlGaInP であることを
    特徴とする請求項１又は２に記載の面発光レーザ。
  4. 【請求項４】 前記活性層の周囲を半導体埋込成長した
    構造は、埋め込まれる部分の平均の屈折率が埋込層の平
    均の屈折率より高い屈折率導波構造であることを特徴と
    する請求項１又は２又は３に記載の面発光レーザ。
  5. 【請求項５】 埋込層は p型AlGaInAsP と n型AlGaInAs
    P の繰り返し層、FeあるいはCrをドーピングした半絶縁
    AlGaInAsP層、あるいはこれらの層の間に他の埋込層よ
    りもAl組成の高いAlGaInAsの酸化層を有するものである
    ことを特徴とする請求項１又は２又は３又は４に記載の
    面発光レーザ。
  6. 【請求項６】 前記活性層の周囲を半導体埋込成長した
    構造の活性層を含む埋め込まれる部分はAlGaInAsで構成
    され、その上下に低反射率の分布型ブラッグ反射鏡構造
    を有することを特徴とする請求項１又は２又は３に記載
    の面発光レーザ。
  7. 【請求項７】 請求項１又は３又は４又は５又は６に記
    載の面発光レーザを作製する方法において、前記上下の
    分布型ブラッグ反射鏡構造を、AlGaInAs層とAlGaInP 層
    とが交互に積層された上下の多層半導体層のAlGaInAs層
    のみ光導波部分まで選択エッチングすることにより形成
    すること特徴とする面発光レーザの作製方法。
  8. 【請求項８】 請求項２から６いずれかに記載の面発光
    レーザを作製する方法において、前記上下の分布型ブラ
    ッグ反射鏡構造を、AlGaInAs層とAlGaInP 層とが交互に
    積層された上下の多層半導体層のAlGaInAs層のみAl組成
    を高くし、光導波部分まで選択酸化することにより形成
    すること特徴とする面発光レーザの作製方法。
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