JPH0690057A - 半導体レーザの作製方法 - Google Patents
半導体レーザの作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、レーザ空胴を少なくとも１つの分
布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）に結合することを含む垂直
空胴面発光レーザの作製方法に関する。 【構成】 方法はガリウム砒素基板（１０）上に組成が
交互になった少なくとも１０層を有する分布ブラッグ反
射器（３０、７０）を成長させることを含む。基板の成
長面は（１００）面方向から（１１１）Ａ面方向へ１°
−７°の角だけ傾いている。これにより、結果としてＤ
ＢＲの反射率が改善される。
布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）に結合することを含む垂直
空胴面発光レーザの作製方法に関する。 【構成】 方法はガリウム砒素基板（１０）上に組成が
交互になった少なくとも１０層を有する分布ブラッグ反
射器（３０、７０）を成長させることを含む。基板の成
長面は（１００）面方向から（１１１）Ａ面方向へ１°
−７°の角だけ傾いている。これにより、結果としてＤ
ＢＲの反射率が改善される。
Description
【０００１】本発明の分野 本発明は一般的に半導体ダイオードレーザの作製方法、
より具体的にはレーザ空胴を少なくとも１つの分布ブラ
ッグ反射器（ＤＢＲ）に結合することを含む垂直空胴面
発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に係る。
より具体的にはレーザ空胴を少なくとも１つの分布ブラ
ッグ反射器（ＤＢＲ）に結合することを含む垂直空胴面
発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に係る。
【０００２】本発明の背景 ＤＢＲはＶＣＳＥＬ中の反射構造として特に望ましい。
なぜならば、そのような構造の反射率は適切な設計によ
り容易に調整され、かつレーザを貫く電流に対する比較
的低い直列抵抗をもたらすよう設計できるからである。
ＤＢＲ構造及び混成金属ＤＢＲ反射器を組込んだＶＣＳ
ＥＬは、たとえばケイ.タイ（Ｋ.Ｔａｉ）ら、“室温連
続波垂直空胴面発光ＧａＡｓ注入レーザ”、アプライド
・フィジックス・レターズ（Ａppl. Ｐhys. Ｌett.） ５
５（１９８９）、２４７３−２４７５頁に述べられてい
る。
なぜならば、そのような構造の反射率は適切な設計によ
り容易に調整され、かつレーザを貫く電流に対する比較
的低い直列抵抗をもたらすよう設計できるからである。
ＤＢＲ構造及び混成金属ＤＢＲ反射器を組込んだＶＣＳ
ＥＬは、たとえばケイ.タイ（Ｋ.Ｔａｉ）ら、“室温連
続波垂直空胴面発光ＧａＡｓ注入レーザ”、アプライド
・フィジックス・レターズ（Ａppl. Ｐhys. Ｌett.） ５
５（１９８９）、２４７３−２４７５頁に述べられてい
る。
【０００３】ＶＣＳＥＬの活性層は短いから、レーザ空
胴中の利得は、たとえばＤＢＲ又は混成金属ＤＢＲ反射
器（“混成ＤＢＲ”）のような反射構造の反射率によ
り、一般的に制限される。（この点については、たとえ
ばジェイ・フェイスト（Ｊ．Ｆaist）ら、“反射率及び
高分解能電子顕微鏡測定によるＧａＡｓ／（ＧａＡｓ）
n（ＡｌＡｓ）m 面発光レーザ構造の評価”、ジャーナ
ル・アプライド・フィジックス（Ｊ．Ａppl. Ｐhys.）
６６（１９８９）、１０２３−１０３２頁に述べられて
いる。）従って、望ましいレベルのレーザ動作（たとえ
ば、閾値電流の比較的低い値）を確実にするために、高
反射率の反射構造を実現することが重要である。具体的
には、高品質のブラッグ構造中のレーザ、すなわち本質
的に平坦で、本質的に一様な厚さを持ち、隣接した層と
急峻な界面を形成するレーザを実現することが一般に望
ましい。層の荒れ、すなわち厚さの空間的変化、あるい
は平坦さからの空間的な変化は、レーザ放射を散乱し、
反射率を減少させる可能性がある。
胴中の利得は、たとえばＤＢＲ又は混成金属ＤＢＲ反射
器（“混成ＤＢＲ”）のような反射構造の反射率によ
り、一般的に制限される。（この点については、たとえ
ばジェイ・フェイスト（Ｊ．Ｆaist）ら、“反射率及び
高分解能電子顕微鏡測定によるＧａＡｓ／（ＧａＡｓ）
n（ＡｌＡｓ）m 面発光レーザ構造の評価”、ジャーナ
ル・アプライド・フィジックス（Ｊ．Ａppl. Ｐhys.）
６６（１９８９）、１０２３−１０３２頁に述べられて
いる。）従って、望ましいレベルのレーザ動作（たとえ
ば、閾値電流の比較的低い値）を確実にするために、高
反射率の反射構造を実現することが重要である。具体的
には、高品質のブラッグ構造中のレーザ、すなわち本質
的に平坦で、本質的に一様な厚さを持ち、隣接した層と
急峻な界面を形成するレーザを実現することが一般に望
ましい。層の荒れ、すなわち厚さの空間的変化、あるい
は平坦さからの空間的な変化は、レーザ放射を散乱し、
反射率を減少させる可能性がある。
【０００４】比較的少ない、たとえば１０以下の半導体
層を用いると、混成ＤＢＲ中で比較的高い反射率が容易
に得られるが、半導体ＤＢＲ中で同様の高い反射率を得
るためには、多数の層が一般的に必要である。従って、
たとえばタイ（Ｔai）らは、ＶＣＳＥＬのためにＤＢＲ
中で２２層対を用いたと報告している。しかし、III-Ｖ
材料の薄い層を異なるIII-Ｖ材料の基板上に成長させた
とき、少なくとも場合によっては、空間的な不安定性が
観測されている。そのような不安定性はＤＢＲ中に荒れ
を発生させる可能性があり、そのような荒れは伝搬する
ことがあり、その後層がＤＢＲに加えられたとき、重大
さが増す。たとえば、図６は典型的な場合ＤＢＲ中の全
成長層の約６７０ｎｍに対応する５番目の層対後、その
ような荒れが明らかにみられるＤＢＲ構造の透過電子顕
微鏡像である。図から明らかなように、ＤＢＲ構造を断
面で見たとき、この安定性は波形あるいはジグザグの形
態をもつ。更に、“波”は順次層がつけ加わるにつれ、
振幅が成長することは明らかである。この不安定性の１
つの好ましくない結果は、ＤＢＲ構造中で得られる反射
率を制限することである。比較的低いＤＢＲ反射率の結
果、そのようなＤＢＲ中に組込まれたＶＳＣＥＬで得ら
れる閾値電流は、比較的高く、従って好ましくない値に
制限される可能性がある。
層を用いると、混成ＤＢＲ中で比較的高い反射率が容易
に得られるが、半導体ＤＢＲ中で同様の高い反射率を得
るためには、多数の層が一般的に必要である。従って、
たとえばタイ（Ｔai）らは、ＶＣＳＥＬのためにＤＢＲ
中で２２層対を用いたと報告している。しかし、III-Ｖ
材料の薄い層を異なるIII-Ｖ材料の基板上に成長させた
とき、少なくとも場合によっては、空間的な不安定性が
観測されている。そのような不安定性はＤＢＲ中に荒れ
を発生させる可能性があり、そのような荒れは伝搬する
ことがあり、その後層がＤＢＲに加えられたとき、重大
さが増す。たとえば、図６は典型的な場合ＤＢＲ中の全
成長層の約６７０ｎｍに対応する５番目の層対後、その
ような荒れが明らかにみられるＤＢＲ構造の透過電子顕
微鏡像である。図から明らかなように、ＤＢＲ構造を断
面で見たとき、この安定性は波形あるいはジグザグの形
態をもつ。更に、“波”は順次層がつけ加わるにつれ、
振幅が成長することは明らかである。この不安定性の１
つの好ましくない結果は、ＤＢＲ構造中で得られる反射
率を制限することである。比較的低いＤＢＲ反射率の結
果、そのようなＤＢＲ中に組込まれたＶＳＣＥＬで得ら
れる閾値電流は、比較的高く、従って好ましくない値に
制限される可能性がある。
【０００５】上で述べたジグザクの不安定性は、III-Ｖ
層のエピタキシャル成長を妨げる唯一の不安定性ではな
い。たとえば、アール・ケイ・ツァイ（Ｒ．Ｋ．Ｔsu
i）ら、“分子線エピタキシーにより成長させた（Ａ
ｌ，Ｇａ）Ａｓの特性に対する基板方向のずれの効果”
ジャーナル・アプライド・フィジックス（J．Appl．Phy
s.）５８（１９８５）２５７０−２５７２頁（ツァイ
Ｉ）は、荒れた表面形態はある種の条件下で、ＧａＡｓ
基板上にＭＢＥにより成長させた（Ａｌ，Ｇａ）Ａｓエ
ピタキシャル層中に現われ、荒れはその後に成長させた
ＧａＡｓ層を劣化させうることを報告している。著者は
荒れは基板を意図的にわずかの角だけずらすことによ
り、本質的に除かれることを観測している。後に、アー
ル・ケイ・ツァイ（R．K．Tsui）ら、“方向のずれた基
板上へ分子線エピタキシーにより成長させたＡｌxＧａ
1-xＡｓ（ｘAlは約０．３）の特性”ジャーナル・アプ
ライド・フィジックス（J. Appl. Phys.）５９（１９８
６）１５０８−１５１２頁（ツァイII）において、基板
温度６２０℃及び６５０℃におけるＧａＡｓ基板の（概
略）（１００）表面上へのＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘはほぼ
０．３に等しい）の成長の場合、最適傾斜角はほぼ（１
１１）Ａ（ガリウム）面に向かって３°−５°であるこ
とが報告された。著者はまた、成長温度を下げると、平
滑な層を成長させるために必要な傾斜角は増加する傾向
のあることを報告した。同様に、エイチ・ゼット・チェ
ン（H. Z. Chen）ら、“非常に低い閾値電流密度を有す
る分子線エピタキシャル成長ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓレ
ーザに対する基板傾斜の効果”、アプライド・フィジッ
クス・レターズ（Ａppl. Ｐhys. Ｌett.）５１（１９８
７）２０９４−２０９６頁は、ＧａＡｓ基板上に成長さ
せ、ＡｌＧａＡｓ層間にはさまれたＧａＡｓ量子井戸か
ら成る構造の形態は、基板をほぼ（１１１）Ａ面に向け
（１００）から４°傾けたとき、改善されたことを報告
した。
層のエピタキシャル成長を妨げる唯一の不安定性ではな
い。たとえば、アール・ケイ・ツァイ（Ｒ．Ｋ．Ｔsu
i）ら、“分子線エピタキシーにより成長させた（Ａ
ｌ，Ｇａ）Ａｓの特性に対する基板方向のずれの効果”
ジャーナル・アプライド・フィジックス（J．Appl．Phy
s.）５８（１９８５）２５７０−２５７２頁（ツァイ
Ｉ）は、荒れた表面形態はある種の条件下で、ＧａＡｓ
基板上にＭＢＥにより成長させた（Ａｌ，Ｇａ）Ａｓエ
ピタキシャル層中に現われ、荒れはその後に成長させた
ＧａＡｓ層を劣化させうることを報告している。著者は
荒れは基板を意図的にわずかの角だけずらすことによ
り、本質的に除かれることを観測している。後に、アー
ル・ケイ・ツァイ（R．K．Tsui）ら、“方向のずれた基
板上へ分子線エピタキシーにより成長させたＡｌxＧａ
1-xＡｓ（ｘAlは約０．３）の特性”ジャーナル・アプ
ライド・フィジックス（J. Appl. Phys.）５９（１９８
６）１５０８−１５１２頁（ツァイII）において、基板
温度６２０℃及び６５０℃におけるＧａＡｓ基板の（概
略）（１００）表面上へのＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘはほぼ
０．３に等しい）の成長の場合、最適傾斜角はほぼ（１
１１）Ａ（ガリウム）面に向かって３°−５°であるこ
とが報告された。著者はまた、成長温度を下げると、平
滑な層を成長させるために必要な傾斜角は増加する傾向
のあることを報告した。同様に、エイチ・ゼット・チェ
ン（H. Z. Chen）ら、“非常に低い閾値電流密度を有す
る分子線エピタキシャル成長ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓレ
ーザに対する基板傾斜の効果”、アプライド・フィジッ
クス・レターズ（Ａppl. Ｐhys. Ｌett.）５１（１９８
７）２０９４−２０９６頁は、ＧａＡｓ基板上に成長さ
せ、ＡｌＧａＡｓ層間にはさまれたＧａＡｓ量子井戸か
ら成る構造の形態は、基板をほぼ（１１１）Ａ面に向け
（１００）から４°傾けたとき、改善されたことを報告
した。
【０００６】このように、さまざまな著者が、基板を適
当に傾けることにより、ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓヘテロ
エピタキシャル構造中に荒れを発生させる１つの特徴的
な成長不安定性を減少させるか除けることを示してい
る。比較的高い基板温度も層の形態を改善することが見
出されている。分子線エピタキシーにより成長させた層
の場合、基板温度が６００℃以上のとき、基板を傾ける
ことは層の平滑さを得ることに有効であった。
当に傾けることにより、ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓヘテロ
エピタキシャル構造中に荒れを発生させる１つの特徴的
な成長不安定性を減少させるか除けることを示してい
る。比較的高い基板温度も層の形態を改善することが見
出されている。分子線エピタキシーにより成長させた層
の場合、基板温度が６００℃以上のとき、基板を傾ける
ことは層の平滑さを得ることに有効であった。
【０００７】しかし、含まれる特定の不安定性は、まさ
に最初の“反転界面”、すなわち下のＧａＡｓ表面と表
面上に成長させたＡｌＧａＡｓ層間のまさに最初の界面
に現われるものである。たとえば、エイチ・ゼット・チ
ェン（H. Z. Chen）らの論文に述べられているように、
傾斜法は特定の不安定性を緩和するのに適用して成功
し、その結果約４層だけのヘテロエピタキシャル層を含
む形の改善されたレーザ構造を成長させることに成功し
ている。この状況はＶＣＳＥＬに組込むことを意図した
ＤＢＲの場合とは全く異なる。先に述べたように、ＶＣ
ＳＥＬの光学空胴に結合するためのＤＢＲの適切な反射
率を実現するためには、典型的な場合１０以上という比
較的多くの層が必要である。上で引用したツァイ（Tsu
i）Ｉ、ツァイ（Tsui）II及びチェン（Chen）により述
べられた“反転界面”不安定性とは異なり、ジグザク不
安定性は第１層には現われず、その後の層に現われ、層
が加わるとともに重大さが増すことすらある。事実、ジ
グザグ不安定性は第１の反転界面が平滑であるような成
長条件下ですら現われ、アルミニウムを多く含む層のそ
れぞれの荒れが、直後にガリウムを多く含む層を続ける
ことにより平滑になるような成長条件下でも現われるこ
とがある。このように、ジグザグ不安定性はたとえばツ
ァイ（Tsui）Ｉ、ツァイ（Tsui）II及びチェン（Chen）
により述べられたのとは全く異なる状況下で生じ、その
結果それらの文献はいかにそれを除くかということに対
して、指針にはならない。
に最初の“反転界面”、すなわち下のＧａＡｓ表面と表
面上に成長させたＡｌＧａＡｓ層間のまさに最初の界面
に現われるものである。たとえば、エイチ・ゼット・チ
ェン（H. Z. Chen）らの論文に述べられているように、
傾斜法は特定の不安定性を緩和するのに適用して成功
し、その結果約４層だけのヘテロエピタキシャル層を含
む形の改善されたレーザ構造を成長させることに成功し
ている。この状況はＶＣＳＥＬに組込むことを意図した
ＤＢＲの場合とは全く異なる。先に述べたように、ＶＣ
ＳＥＬの光学空胴に結合するためのＤＢＲの適切な反射
率を実現するためには、典型的な場合１０以上という比
較的多くの層が必要である。上で引用したツァイ（Tsu
i）Ｉ、ツァイ（Tsui）II及びチェン（Chen）により述
べられた“反転界面”不安定性とは異なり、ジグザク不
安定性は第１層には現われず、その後の層に現われ、層
が加わるとともに重大さが増すことすらある。事実、ジ
グザグ不安定性は第１の反転界面が平滑であるような成
長条件下ですら現われ、アルミニウムを多く含む層のそ
れぞれの荒れが、直後にガリウムを多く含む層を続ける
ことにより平滑になるような成長条件下でも現われるこ
とがある。このように、ジグザグ不安定性はたとえばツ
ァイ（Tsui）Ｉ、ツァイ（Tsui）II及びチェン（Chen）
により述べられたのとは全く異なる状況下で生じ、その
結果それらの文献はいかにそれを除くかということに対
して、指針にはならない。
【０００８】事実、多層ＤＢＲ構造中のジグザグ荒れ
は、ジェイ・フェイス（Ｊ．Ｆaist）ら、“反射率及び
高分解能電子顕微鏡測定を通したＧａＡｓ／（ＧａＡ
ｓ）n（ＡｌＡｓ）m面発光レーザ構造の評価”、ジャー
ナル・アプライド・フィジック ス（J. Appl. Phy
s．）６６（１９８９）１０２３−１０３２頁で報告さ
れてい る。その仕事において、基板温度６８０℃にお
けるＡｌＡｓの四分の一波長層の成長と、（ＧａＡｓ）
9（ＡｌＡｓ）2超格子の四分の一波長層の成長を交互に
行なった。各ＡｌＡｓ層中に、それぞれが約２．５オン
グストロームの幅をもつ６個のＧａＡｓ井戸を挿入する
ことにより、荒れは緩和された。しかし、この技術はあ
る種の欠点をもたらすことがある。その理由は、特にＤ
ＢＲ成長中基板温度が低いことが望ましいため、また以
下で述べるように、フェイストの技術はＭＢＥ反応装置
中に比較的多くのシャッタを使用することを必要とし、
装置及びプロセスを複雑にするためである。
は、ジェイ・フェイス（Ｊ．Ｆaist）ら、“反射率及び
高分解能電子顕微鏡測定を通したＧａＡｓ／（ＧａＡ
ｓ）n（ＡｌＡｓ）m面発光レーザ構造の評価”、ジャー
ナル・アプライド・フィジック ス（J. Appl. Phy
s．）６６（１９８９）１０２３−１０３２頁で報告さ
れてい る。その仕事において、基板温度６８０℃にお
けるＡｌＡｓの四分の一波長層の成長と、（ＧａＡｓ）
9（ＡｌＡｓ）2超格子の四分の一波長層の成長を交互に
行なった。各ＡｌＡｓ層中に、それぞれが約２．５オン
グストロームの幅をもつ６個のＧａＡｓ井戸を挿入する
ことにより、荒れは緩和された。しかし、この技術はあ
る種の欠点をもたらすことがある。その理由は、特にＤ
ＢＲ成長中基板温度が低いことが望ましいため、また以
下で述べるように、フェイストの技術はＭＢＥ反応装置
中に比較的多くのシャッタを使用することを必要とし、
装置及びプロセスを複雑にするためである。
【０００９】上で述べたように、ある種の問題は基板温
度により生じる。すなわち、ガリウムを含む層をＭＢＥ
及びＭＯＣＶＤのようなエピタキシャル成長法により成
長させるとき、ガリウムの付着係数は温度が上がるとと
もに減少することが観測されている。その結果、得られ
る層中のガリウムのモル分率は、制御が難しく、特に本
質的に約６３０℃以上の温度において困難である。従っ
て、望ましい平滑な層形態を保ったまま、たとえば６０
０℃以下といった温度に基板温度を下げることが望まし
い。
度により生じる。すなわち、ガリウムを含む層をＭＢＥ
及びＭＯＣＶＤのようなエピタキシャル成長法により成
長させるとき、ガリウムの付着係数は温度が上がるとと
もに減少することが観測されている。その結果、得られ
る層中のガリウムのモル分率は、制御が難しく、特に本
質的に約６３０℃以上の温度において困難である。従っ
て、望ましい平滑な層形態を保ったまま、たとえば６０
０℃以下といった温度に基板温度を下げることが望まし
い。
【００１０】このように、この分野に従事する人は組成
が交互になった１０又はそれ以上の層を組込んだだけで
なく、本質的に荒れのないＤＢＲ構造を含むＶＣＳＥＬ
の十分な成長法を探し続けてきた。たとえばアルミニウ
ムを多く含む層内にＧａＡｓ単原子層を挿入するため
に、余分のシャッタを用いない方法を見出すことには成
功しておらず、ＤＢＲ成長中約６００℃以下の基板温度
で実施できる方法を見出すことにも成功していない。
が交互になった１０又はそれ以上の層を組込んだだけで
なく、本質的に荒れのないＤＢＲ構造を含むＶＣＳＥＬ
の十分な成長法を探し続けてきた。たとえばアルミニウ
ムを多く含む層内にＧａＡｓ単原子層を挿入するため
に、余分のシャッタを用いない方法を見出すことには成
功しておらず、ＤＢＲ成長中約６００℃以下の基板温度
で実施できる方法を見出すことにも成功していない。
【００１１】本発明の要旨 従来のＧａＡｓ基板の（１００）成長表面を、ほぼ（１
１１）Ａ面方向に（１００）から、たとえば約４°傾け
た面で置きかえたとき、１０ないしそれ以上の層のＤＢ
Ｒは本質的に荒れなしに成長できることを見出した。滑
らかなＤＢＲ層は約６００℃以下に加熱された基板上に
容易に成長できることが、更に見出されている。
１１）Ａ面方向に（１００）から、たとえば約４°傾け
た面で置きかえたとき、１０ないしそれ以上の層のＤＢ
Ｒは本質的に荒れなしに成長できることを見出した。滑
らかなＤＢＲ層は約６００℃以下に加熱された基板上に
容易に成長できることが、更に見出されている。
【００１２】従って、一般的には本発明は垂直空胴面発
光レーザ（ＶＣＳＥＬとよぶ）の製作法を含み、次の工
程を含む。すなわち、ほぼ（１００）成長面を有するガ
リウム砒素基板を用意する工程、成長面上に分布ブラッ
グ反射器（ＤＢＲとよぶことにする）をエピタキシャル
成長させる工程、及びＶＳＣＥＬを完成させるために行
なう少なくとも１つの工程が含まれ、成長面は少なくと
も約１°、約７°を越えない角度だけ、（１００）面か
ら（１１１）Ａ面方向に傾け、ＤＢＲは交互になった組
成の少なくとも１０層を含むことを特徴とする。
光レーザ（ＶＣＳＥＬとよぶ）の製作法を含み、次の工
程を含む。すなわち、ほぼ（１００）成長面を有するガ
リウム砒素基板を用意する工程、成長面上に分布ブラッ
グ反射器（ＤＢＲとよぶことにする）をエピタキシャル
成長させる工程、及びＶＳＣＥＬを完成させるために行
なう少なくとも１つの工程が含まれ、成長面は少なくと
も約１°、約７°を越えない角度だけ、（１００）面か
ら（１１１）Ａ面方向に傾け、ＤＢＲは交互になった組
成の少なくとも１０層を含むことを特徴とする。
【００１３】より具体的に、しかしなお一般的に、本発
明は上で述べた方法を含み、組成が交互になったＤＢＲ
層は、ＡｌxＧａ1-xＡｓ及びＡｌyＧａ1-yＡｓを交互に
含み、ｘはｙには等しくない。
明は上で述べた方法を含み、組成が交互になったＤＢＲ
層は、ＡｌxＧａ1-xＡｓ及びＡｌyＧａ1-yＡｓを交互に
含み、ｘはｙには等しくない。
【００１４】別の特徴であり、しかしなお一般的である
が、本発明は上で述べた方法を含み、交互になった層の
堆積中、基板温度は約６００℃以下である。
が、本発明は上で述べた方法を含み、交互になった層の
堆積中、基板温度は約６００℃以下である。
【００１５】好ましい実施例の詳細な記述 ＤＢＲを組込んだ面発光レーザは当業者にはよく知られ
ており、たとえば１９８７年４月２１日エム・エヌ・ス
ビランス（Ｍ．Ｎ．Ｓvilans）に承認された米国特許第
４，６６０，２０７号及び１９８９年１０月１０日、コ
ールドレン（Ｃoldren）らに承認された米国特許第４，
８７３，６９６号に述べられている。そのようなレーザ
の成分層は、たとえば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）あ
るいは有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）のよう
なエピタキシャル成長により形成される。たとえばレー
ザ構造のような層状半導体構造を作成するために、ＭＢ
Ｅ及びＯＭＶＰＥを用いることも、よく知られている。
適切なエピタキシャル成長技術については、たとえばエ
イ・ワイ・チョー（Ａ．Ｙ．Ｃho）、“分子線エピタキ
シーによるIII-Ｖ半導体の成長及びそれらの特性”スィ
ン・ソリッド・フィルムズ（Thin Solid Films）１００
（１９８３）２９１−３１７頁に述べられている。
ており、たとえば１９８７年４月２１日エム・エヌ・ス
ビランス（Ｍ．Ｎ．Ｓvilans）に承認された米国特許第
４，６６０，２０７号及び１９８９年１０月１０日、コ
ールドレン（Ｃoldren）らに承認された米国特許第４，
８７３，６９６号に述べられている。そのようなレーザ
の成分層は、たとえば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）あ
るいは有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）のよう
なエピタキシャル成長により形成される。たとえばレー
ザ構造のような層状半導体構造を作成するために、ＭＢ
Ｅ及びＯＭＶＰＥを用いることも、よく知られている。
適切なエピタキシャル成長技術については、たとえばエ
イ・ワイ・チョー（Ａ．Ｙ．Ｃho）、“分子線エピタキ
シーによるIII-Ｖ半導体の成長及びそれらの特性”スィ
ン・ソリッド・フィルムズ（Thin Solid Films）１００
（１９８３）２９１−３１７頁に述べられている。
【００１６】現在の好ましい実施例において、本発明の
方法はケイ・タイ（Ｋ．Ｔai）らの上で引用した論文で
述べられており、図１に示されたＶＣＳＥＬを完成させ
るための一連の工程を含む。簡単に言うと、Ｓｉ−ドー
プＧａＡｓ基板１０から始まり、以下の層をＭＢＥによ
り順次成長させる。ｎ形Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓエッチ停止
層２０、ＡｌＡｓの層３０．１及びＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ
の層３０．２を交互に含むｎ形２２対四分の一波長半導
体ＤＢＲミラー３０（ＤＢＲは図２に詳細に示されてい
る）、ｎ形Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ閉じ込め層４０、ｐ形Ｇ
ａＡｓ活性層５０、ｐ形Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ閉じ込め層
６０、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓの層７０．１とＡｌ0.7Ｇａ
0.3Ａｓの層７０．２を交互に含むｐ形５対四分の一波
長半導体ＤＢＲ（７０）（ＤＢＲ（７０）は図３に詳細
に示されている。）、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ位相整合層８
０（図３に示されている。）及び高濃度ｐ−ドープＧａ
Ａｓ接触層９０（図３に示されている。）である。
方法はケイ・タイ（Ｋ．Ｔai）らの上で引用した論文で
述べられており、図１に示されたＶＣＳＥＬを完成させ
るための一連の工程を含む。簡単に言うと、Ｓｉ−ドー
プＧａＡｓ基板１０から始まり、以下の層をＭＢＥによ
り順次成長させる。ｎ形Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓエッチ停止
層２０、ＡｌＡｓの層３０．１及びＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ
の層３０．２を交互に含むｎ形２２対四分の一波長半導
体ＤＢＲミラー３０（ＤＢＲは図２に詳細に示されてい
る）、ｎ形Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ閉じ込め層４０、ｐ形Ｇ
ａＡｓ活性層５０、ｐ形Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ閉じ込め層
６０、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓの層７０．１とＡｌ0.7Ｇａ
0.3Ａｓの層７０．２を交互に含むｐ形５対四分の一波
長半導体ＤＢＲ（７０）（ＤＢＲ（７０）は図３に詳細
に示されている。）、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ位相整合層８
０（図３に示されている。）及び高濃度ｐ−ドープＧａ
Ａｓ接触層９０（図３に示されている。）である。
【００１７】従来の製作方法（たとえば上で引用したケ
イ・タイ（Ｋ．Ｔai）らの論文に述べられている）を用
いるとき、順次層を（１００）方向の基板上に成長させ
る。重要なことは、少なくともＤＢＲ（３０）の改善さ
れた形態及び改善されたレーザ特性（たとえば閾値電流
の低下）は、基板成長面が（１００）方向に対し、先に
述べたように適切にずれているときに得られるというこ
とである。すなわち、ＶＣＳＥＬ製作の従来法と異な
り、成長面が（１００）方向から（１１１）Ａ方向へ一
定の角、すなわち少なくとも約１°、約７°以下、好ま
しくは約４°傾いていることが必要である。適切に傾い
た成長面を有する基板は、従来技術により容易に作成で
きる。（１００）面及び（１１１）面の結晶学的方向
が、図４に模式的に示されている。
イ・タイ（Ｋ．Ｔai）らの論文に述べられている）を用
いるとき、順次層を（１００）方向の基板上に成長させ
る。重要なことは、少なくともＤＢＲ（３０）の改善さ
れた形態及び改善されたレーザ特性（たとえば閾値電流
の低下）は、基板成長面が（１００）方向に対し、先に
述べたように適切にずれているときに得られるというこ
とである。すなわち、ＶＣＳＥＬ製作の従来法と異な
り、成長面が（１００）方向から（１１１）Ａ方向へ一
定の角、すなわち少なくとも約１°、約７°以下、好ま
しくは約４°傾いていることが必要である。適切に傾い
た成長面を有する基板は、従来技術により容易に作成で
きる。（１００）面及び（１１１）面の結晶学的方向
が、図４に模式的に示されている。
【００１８】上で述べたように、ＤＢＲはＡｌxＧａ1-x
Ａｓ及びＡｌyＧａ1-yＡｓの交互の層を含み、ｎ形ＤＢ
Ｒの場合ｘ＝１及びｙ＝０.１で、ｐ形ＤＢＲの場合ｘ
＝０．１及びｙ＝０．７である。各層がその層中のレー
ザ波長に比べ約四分の一波長の厚さであるという条件に
あうｘ及びｙの他の値は、当業者には容易に明らかであ
る。ｘ又はｙの値が０．３５以上であることを特徴とす
るＤＢＲ構造が、ここで述べた方法により容易に作られ
ることは重要である。
Ａｓ及びＡｌyＧａ1-yＡｓの交互の層を含み、ｎ形ＤＢ
Ｒの場合ｘ＝１及びｙ＝０.１で、ｐ形ＤＢＲの場合ｘ
＝０．１及びｙ＝０．７である。各層がその層中のレー
ザ波長に比べ約四分の一波長の厚さであるという条件に
あうｘ及びｙの他の値は、当業者には容易に明らかであ
る。ｘ又はｙの値が０．３５以上であることを特徴とす
るＤＢＲ構造が、ここで述べた方法により容易に作られ
ることは重要である。
【００１９】多くの層を成長された後、基板及び層構造
を組合わせた厚さは、熱的な問題を減らし、光出力を可
能にするために、たとえば研磨により１００μｍまで減
少させる。次に、ゲルマニウム（４００オングストロー
ム）及び金（１２００オングストローム）から成る合金
接触１００を、たとえば蒸着により、基板裏面上に堆積
させる。図３に示されるように、直径１５μｍで銀（１
０００オングストローム）及び金（１０００オングスト
ローム）から成る接触１１０を、たとえばフォトレジス
ト・リフトオフ技術により、接触層９０上に堆積させ
る。再び図１を参照すると、次にたとえば内径１５μ
ｍ、外径６０μｍの環状メサ１２０を、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2
Ｏ2：Ｈ2Ｏ内で最上表面（すなわち基板と相対する表
面）中、閉じ込め層６０の最上部まで、湿式エッチす
る。電流の分離のため、たとえば１５００オングストロ
ームの厚さの二酸化シリコン層１３０を、たとえばＣＶ
Ｄにより、最上部表面上に堆積させる。次に、たとえば
蒸着により金接触パッド１４０を、二酸化シリコン層１
３０上に堆積させる。次に、ＤＢＲ（３０）の底面（す
なわち、基板に近い側）まで下方に、湿式エッチングに
より、光を透過させるために、基板中に孔１５０を形成
する。この目的に有用なエッチャントはＨ2Ｏ2：ＮＨ4O
Ｈである。少なくとも１個の個別のレーザ要素を形成
するために、次に基板を切断する。
を組合わせた厚さは、熱的な問題を減らし、光出力を可
能にするために、たとえば研磨により１００μｍまで減
少させる。次に、ゲルマニウム（４００オングストロー
ム）及び金（１２００オングストローム）から成る合金
接触１００を、たとえば蒸着により、基板裏面上に堆積
させる。図３に示されるように、直径１５μｍで銀（１
０００オングストローム）及び金（１０００オングスト
ローム）から成る接触１１０を、たとえばフォトレジス
ト・リフトオフ技術により、接触層９０上に堆積させ
る。再び図１を参照すると、次にたとえば内径１５μ
ｍ、外径６０μｍの環状メサ１２０を、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2
Ｏ2：Ｈ2Ｏ内で最上表面（すなわち基板と相対する表
面）中、閉じ込め層６０の最上部まで、湿式エッチす
る。電流の分離のため、たとえば１５００オングストロ
ームの厚さの二酸化シリコン層１３０を、たとえばＣＶ
Ｄにより、最上部表面上に堆積させる。次に、たとえば
蒸着により金接触パッド１４０を、二酸化シリコン層１
３０上に堆積させる。次に、ＤＢＲ（３０）の底面（す
なわち、基板に近い側）まで下方に、湿式エッチングに
より、光を透過させるために、基板中に孔１５０を形成
する。この目的に有用なエッチャントはＨ2Ｏ2：ＮＨ4O
Ｈである。少なくとも１個の個別のレーザ要素を形成
するために、次に基板を切断する。
【００２０】閉じ込め層４０及び６０の厚さの例は０.
１５μｍで、活性層５０のそれは０．５μｍである。位
相整合層８０はたとえば４５０オングストロームの厚さ
である。（位相整合層の目的は、ＤＢＲ（７０）中で反
射された光と接触１１０の銀層から反射した光の間の構
造的な干渉を増すことである。従って、より一般的に
は、位相整合層は金属−半導体界面から反射したとき生
じる位相のずれを補償するのに適している。）ＤＢＲ
（７０）は接触１１０の銀層と組合わさり、混成ＤＢＲ
として働くことに注意すべきである。
１５μｍで、活性層５０のそれは０．５μｍである。位
相整合層８０はたとえば４５０オングストロームの厚さ
である。（位相整合層の目的は、ＤＢＲ（７０）中で反
射された光と接触１１０の銀層から反射した光の間の構
造的な干渉を増すことである。従って、より一般的に
は、位相整合層は金属−半導体界面から反射したとき生
じる位相のずれを補償するのに適している。）ＤＢＲ
（７０）は接触１１０の銀層と組合わさり、混成ＤＢＲ
として働くことに注意すべきである。
【００２１】ＤＢＲ構造は約０．８７μｍの（真空）波
長においてピーク反射率をもつよう設計される。従っ
て、ｎ形ＤＢＲ（３０）のＡｌＡｓ層３０．１は７２０
オングストロームの厚さで、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層３
０．２は６１８オングストロームの厚さである。ｎ形Ｄ
ＢＲはたとえば５×１０17ｃｍ-3の濃度にシリコンをド
ープする。ｎ形閉じ込め層４０は、たとえば５×１０17
ｃｍ-3の濃度にシリコンをドープする。活性層５０はた
とえば５×１０16ｃｍ-3にベリリウムをドープする。ｐ
形閉じ込め層６０はたとえば５×１０18ｃｍ-3の濃度に
ベリリウムをドープする。ｐ形ＤＢＲのＡｌ0.7Ｇａ0.3
Ａｓ層は７００オングストロームの厚さで、Ａｌ0.1Ｇ
ａ0.9Ａｓ層は６１８オングストロームの厚さである。
ｐ形ＤＢＲは１０19ｃｍ-3の濃度にベリリウムをドープ
する。
長においてピーク反射率をもつよう設計される。従っ
て、ｎ形ＤＢＲ（３０）のＡｌＡｓ層３０．１は７２０
オングストロームの厚さで、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層３
０．２は６１８オングストロームの厚さである。ｎ形Ｄ
ＢＲはたとえば５×１０17ｃｍ-3の濃度にシリコンをド
ープする。ｎ形閉じ込め層４０は、たとえば５×１０17
ｃｍ-3の濃度にシリコンをドープする。活性層５０はた
とえば５×１０16ｃｍ-3にベリリウムをドープする。ｐ
形閉じ込め層６０はたとえば５×１０18ｃｍ-3の濃度に
ベリリウムをドープする。ｐ形ＤＢＲのＡｌ0.7Ｇａ0.3
Ａｓ層は７００オングストロームの厚さで、Ａｌ0.1Ｇ
ａ0.9Ａｓ層は６１８オングストロームの厚さである。
ｐ形ＤＢＲは１０19ｃｍ-3の濃度にベリリウムをドープ
する。
【００２２】活性層の品質を増すため、三周期の超格子
（図示されていない）を、必要に応じてｎ形閉じ込め層
と活性層間に含める。この目的に有用な超格子は、３つ
の１０オングストローム厚Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層１６
０．２と交互になった３つの１０オングストローム厚Ｇ
ａＡｓ層１６０．１を含む。
（図示されていない）を、必要に応じてｎ形閉じ込め層
と活性層間に含める。この目的に有用な超格子は、３つ
の１０オングストローム厚Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層１６
０．２と交互になった３つの１０オングストローム厚Ｇ
ａＡｓ層１６０．１を含む。
【００２３】ｎ形ＤＢＲの成長中、基板の温度は少なく
とも約５００℃が望ましい。しかし、約６００℃以下の
基板温度は、低温において化学量論的組成の制御が容易
であるため好ましい。従って、たとえばＤＢＲは５８０
℃で容易に成長し、約５６０℃もの低温でも成長する。
続いて層を順次成長させる基板温度の例は、ｎ形閉じ込
め層の場合６８０℃、活性層の場合５７０℃、ｐ形閉じ
込め層の場合５８５℃、ｐ形ＤＢＲの場合５５０℃であ
る。
とも約５００℃が望ましい。しかし、約６００℃以下の
基板温度は、低温において化学量論的組成の制御が容易
であるため好ましい。従って、たとえばＤＢＲは５８０
℃で容易に成長し、約５６０℃もの低温でも成長する。
続いて層を順次成長させる基板温度の例は、ｎ形閉じ込
め層の場合６８０℃、活性層の場合５７０℃、ｐ形閉じ
込め層の場合５８５℃、ｐ形ＤＢＲの場合５５０℃であ
る。
【００２４】組成に従って計算されたＶＣＳＥＬ構造の
各種層の成長速度の例は、以下の通りである。Ａｌ0.3
Ｇａ0.7Ａｓ層２０、４０及び６０の場合、１．８μｍ
／ｈ；Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層３０．２及び７０．１の場
合、２．１６μｍ／ｈ；ＡｌＡｓ層３０．１の場合、
０．２１６μｍ／ｈ；Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層７０．２及
び８０．０の場合、０．３１μｍ／ｈ；ＧａＡｓ層５０
及び９０の場合、１．２μｍ／ｈである。
各種層の成長速度の例は、以下の通りである。Ａｌ0.3
Ｇａ0.7Ａｓ層２０、４０及び６０の場合、１．８μｍ
／ｈ；Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層３０．２及び７０．１の場
合、２．１６μｍ／ｈ；ＡｌＡｓ層３０．１の場合、
０．２１６μｍ／ｈ；Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層７０．２及
び８０．０の場合、０．３１μｍ／ｈ；ＧａＡｓ層５０
及び９０の場合、１．２μｍ／ｈである。
【００２５】重要なことは、好ましい比較的高ドーピン
グレベル（すなわち１０19ｃｍ-3の濃度のベリリウム）
を実現するため、特定の条件下でｐ形ＤＢＲを成長させ
ることが好ましいということである。そのような条件は
（上で述べたように）たとえば５５０℃まで基板温度を
下げ、かつＭＢＥ系をＡｓ4／III比を増加させるように
調整することによって実現される。ベリリウムの組込み
に対するそのような条件の効果については、ワイ・シー
・パオ（Ｙ．Ｃ．ＰａＯ）及びジェイ・フランクリン
（Ｊ．Franklin）、“分子線エピタキシーにより成長さ
せた高濃度ドープＧａＡｓ中へのＢｅの組込みに対する
Ａｓ4／Ｇａ流比の影響”ジャーナル・クリスタル・グロ
ウス（Ｊ．Ｃrystal Ｇrowth）９５（１９８９）３０１
−３０４で述べられている。
グレベル（すなわち１０19ｃｍ-3の濃度のベリリウム）
を実現するため、特定の条件下でｐ形ＤＢＲを成長させ
ることが好ましいということである。そのような条件は
（上で述べたように）たとえば５５０℃まで基板温度を
下げ、かつＭＢＥ系をＡｓ4／III比を増加させるように
調整することによって実現される。ベリリウムの組込み
に対するそのような条件の効果については、ワイ・シー
・パオ（Ｙ．Ｃ．ＰａＯ）及びジェイ・フランクリン
（Ｊ．Franklin）、“分子線エピタキシーにより成長さ
せた高濃度ドープＧａＡｓ中へのＢｅの組込みに対する
Ａｓ4／Ｇａ流比の影響”ジャーナル・クリスタル・グロ
ウス（Ｊ．Ｃrystal Ｇrowth）９５（１９８９）３０１
−３０４で述べられている。
【００２６】例１ 一連のＶＣＳＥＬが上で述べた方法及び一般的な設計に
従って作製された。ＶＣＳＥＬの各種の層は、（１０
０）方向から（１１１）Ａ方向へ４°ずれた成長面を有
するＧａＡｓ基板上に、ＭＢＥにより成長させた。（参
照用の一連のＶＣＳＥＬは、（１００）基板上に成長さ
せた。）基板上への一連の成長は、1７.５対のｎ形ＤＢ
Ｒ、ｎ形０．１３μｍ厚の閉じ込め層、３周期の超格
子、ｐ形０．４７μｍ厚のＧａＡｓ活性層、ｐ形０．１
３μｍ厚の閉じ込め層及び５対のｐ形混成ＤＢＲであ
る。傾いた基板のＶＣＳＥＬと参照用のＶＣＳＥＬの両
方において、ｎ形ＤＢＲは５８０℃で成長させた。ＤＢ
Ｒ構造は波長０．８７μｍにピーク反射率をもつように
設計された。
従って作製された。ＶＣＳＥＬの各種の層は、（１０
０）方向から（１１１）Ａ方向へ４°ずれた成長面を有
するＧａＡｓ基板上に、ＭＢＥにより成長させた。（参
照用の一連のＶＣＳＥＬは、（１００）基板上に成長さ
せた。）基板上への一連の成長は、1７.５対のｎ形ＤＢ
Ｒ、ｎ形０．１３μｍ厚の閉じ込め層、３周期の超格
子、ｐ形０．４７μｍ厚のＧａＡｓ活性層、ｐ形０．１
３μｍ厚の閉じ込め層及び５対のｐ形混成ＤＢＲであ
る。傾いた基板のＶＣＳＥＬと参照用のＶＣＳＥＬの両
方において、ｎ形ＤＢＲは５８０℃で成長させた。ＤＢ
Ｒ構造は波長０．８７μｍにピーク反射率をもつように
設計された。
【００２７】図５及び図６に示されているのは、透過電
子顕微鏡（ＴＥＭ）の像であるｎ形ＤＢＲの断面プロフ
ィルである。比較のため、図には傾いた基板上に成長さ
せたＤＢＲ（２００）（図５）、（１００）基板上に成
長させた参照用試料の中のＤＢＲ（２１０）（図６）が
示されている。ＤＢＲ（２１０）の最上部の数層中では
荒れた界面が明らかで、一方ＤＢＲ（２００）全体は滑
らかな界面を示している。
子顕微鏡（ＴＥＭ）の像であるｎ形ＤＢＲの断面プロフ
ィルである。比較のため、図には傾いた基板上に成長さ
せたＤＢＲ（２００）（図５）、（１００）基板上に成
長させた参照用試料の中のＤＢＲ（２１０）（図６）が
示されている。ＤＢＲ（２１０）の最上部の数層中では
荒れた界面が明らかで、一方ＤＢＲ（２００）全体は滑
らかな界面を示している。
【００２８】傾斜基板ＶＣＳＥＬ及び参照用ＶＣＳＥＬ
の両方が、単一縦モードレーザ特性を示し、横モード圧
縮比は４０ｄＢ、分解能の制限線幅は２オングストロー
ムであった。厚さの変化のため、放射波長は分割前のウ
エハの位置に依存して、８５０ｎｍから８８０ｎｍまで
変化した。
の両方が、単一縦モードレーザ特性を示し、横モード圧
縮比は４０ｄＢ、分解能の制限線幅は２オングストロー
ムであった。厚さの変化のため、放射波長は分割前のウ
エハの位置に依存して、８５０ｎｍから８８０ｎｍまで
変化した。
【００２９】パルス動作において、傾斜基板ＶＣＳＥＬ
の閾値電流は４０ｍＡから１２ｍＡまで変化したが、そ
れは理論値に近い。試験した最もよい傾斜基板ＶＣＳＥ
Ｌは、１２ｍＡの閾値、１０．５ｋＡ／ｃｍ2の閾値電
流密度（０．５μｍの空胴の場 合、２１ｋＡ／ｃｍ2−
μｍに対応する）及び０．２ｍＷ／ｍＡの放射効率を有
した。それに対して、参照用ＶＣＳＥＬはより大きな
平均値とより大きな変化をもつ閾値電流を示した。これ
らの電流は６０ｍＡから２０ｍＡの範囲であった。
の閾値電流は４０ｍＡから１２ｍＡまで変化したが、そ
れは理論値に近い。試験した最もよい傾斜基板ＶＣＳＥ
Ｌは、１２ｍＡの閾値、１０．５ｋＡ／ｃｍ2の閾値電
流密度（０．５μｍの空胴の場 合、２１ｋＡ／ｃｍ2−
μｍに対応する）及び０．２ｍＷ／ｍＡの放射効率を有
した。それに対して、参照用ＶＣＳＥＬはより大きな
平均値とより大きな変化をもつ閾値電流を示した。これ
らの電流は６０ｍＡから２０ｍＡの範囲であった。
【００３０】傾斜基板ＶＣＳＥＬのより小さな閾値電流
値及びそのような値のより小さな変動は、たとえば図５
のＴＥＭの結果と一致して、参照用ＶＣＳＥＬに比べよ
り高い実効ミラー反射率をもつためである。
値及びそのような値のより小さな変動は、たとえば図５
のＴＥＭの結果と一致して、参照用ＶＣＳＥＬに比べよ
り高い実効ミラー反射率をもつためである。
【００３１】この例はＶＣＳＥＬを（１００）方向基板
面ではなく、（１００）方向から（１１１）Ａ方向へ４
°傾いた基板面上に成長させたとき、厚いＡｌＧａＡｓ
ＤＢＲ構造をもつＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ ＶＣＳＥ
Ｌでは、閾値電流は２０％−５０％減少させられること
を示している。
面ではなく、（１００）方向から（１１１）Ａ方向へ４
°傾いた基板面上に成長させたとき、厚いＡｌＧａＡｓ
ＤＢＲ構造をもつＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ ＶＣＳＥ
Ｌでは、閾値電流は２０％−５０％減少させられること
を示している。
【００３２】例２ 第２の例において、ＶＣＳＥＬが実質的に上で述べたよ
うに作製されたが、ダブルヘテロ構造の代りに量子井戸
構造が組込まれた。図７に描かれているように、量子井
戸レーザは４°傾いたｎ−ＧａＡｓ基板２２０を含み、
基板上に順次以下のものを形成した。２８対のｎ形ＤＢ
Ｒ（２３０）、４つの量子井戸を含む傾斜屈折率分離閉
じ込めヘテロ構造（ＧＲＩＮＳＣＨ）２４０、環状電流
阻止部２６０を含む２０対のｐ形ＤＢＲ（２５０）及び
環状金−ベリリウム合金接触２７０である。電流阻止部
分はｐ−ＤＢＲ領域２５０中に水素イオンを注入するこ
とにより形成され、それは約４又は５層対あるいは約
０．５μｍの全圧を囲む。量子井戸構造はＡｌ0.2Ｇａ
0.8Ａｓ（８０オングストローム）及びＧａＡｓ（１０
０オングストローム）の交互の層から成った。量子井戸
構造の各側には、厚さ２１５０オングストロームの傾斜
層（図示されていない）があり、ＡｌxＧａ1-xＡｓから
成りｘは０．６から０．３へ変化する。このデバイスの
場合、連続動作中、１ｍＷの出力パワーを伴う２ｍＡの
閾値電流が、１０μｍ径の窓で得られ、約２．５ｋＡ／
ｃｍ2の閾値電流密度が得られた。
うに作製されたが、ダブルヘテロ構造の代りに量子井戸
構造が組込まれた。図７に描かれているように、量子井
戸レーザは４°傾いたｎ−ＧａＡｓ基板２２０を含み、
基板上に順次以下のものを形成した。２８対のｎ形ＤＢ
Ｒ（２３０）、４つの量子井戸を含む傾斜屈折率分離閉
じ込めヘテロ構造（ＧＲＩＮＳＣＨ）２４０、環状電流
阻止部２６０を含む２０対のｐ形ＤＢＲ（２５０）及び
環状金−ベリリウム合金接触２７０である。電流阻止部
分はｐ−ＤＢＲ領域２５０中に水素イオンを注入するこ
とにより形成され、それは約４又は５層対あるいは約
０．５μｍの全圧を囲む。量子井戸構造はＡｌ0.2Ｇａ
0.8Ａｓ（８０オングストローム）及びＧａＡｓ（１０
０オングストローム）の交互の層から成った。量子井戸
構造の各側には、厚さ２１５０オングストロームの傾斜
層（図示されていない）があり、ＡｌxＧａ1-xＡｓから
成りｘは０．６から０．３へ変化する。このデバイスの
場合、連続動作中、１ｍＷの出力パワーを伴う２ｍＡの
閾値電流が、１０μｍ径の窓で得られ、約２．５ｋＡ／
ｃｍ2の閾値電流密度が得られた。
【図１】ＶＣＳＥＬの例の模式図である。
【図２】図１のｎ形ＤＢＲを詳細に示す模式図である。
【図３】図１のｐ形ＤＢＲを詳細に示す模式図である。
【図４】（１００）及び（１１１）面の結晶学的方向を
特に示す模式図である。
特に示す模式図である。
【図５】本発明に従って成長させたＤＢＲの形態的特性
を示す透過電子顕微鏡写真である。
を示す透過電子顕微鏡写真である。
【図６】従来技術により成長させたＤＢＲの形態的特性
を示す透過電子顕微鏡写真である。
を示す透過電子顕微鏡写真である。
【図７】量子井戸構造を組込んだＶＣＳＥＬの例の模式
図である。
図である。
１０ 基板 ２０ エッチ停止層 ３０ ＤＢＲミラー、ＤＢＲ ３０．１ ＡｌＡｓの層 ３０．２ Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓの層 ４０ 閉じ込め層 ５０ 活性層、ＧａＡｓ層 ６０ 閉じ込め層 ７０ ＤＢＲ ７０．１ Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓの層 ７０．２ Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓの層 ８０ 位相整合層 ９０ 接触層、ＧａＡｓ層 １００ 接触 １１０ 接触 １２０ 環状メサ １３０ 二酸化シリコン層 １４０ 金接触パット １５０ 孔 １６０．１ ＧａＡｓ層 １６０．２ Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層 ２００ ＤＢＲ ２１０ ＤＢＲ ２２０ 基板 ２３０ ＤＢＲ ２４０ 傾斜屈折率分離閉じ込めヘテロ構造 ２５０ ＤＢＲ、ＤＢＲ領域 ２６０ 環状電流阻止部 ２７０ 環状金−ベリリウム合金接触
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】ＶＣＳＥＬの例の図である。
【図２】図１のｎ形ＤＢＲを詳細に示す図である。
【図３】図１のｐ形ＤＢＲを詳細に示す図である。
【図４】（１００）及び（１１１）面の結晶学的方向を
特に示す図である。
特に示す図である。
【図５】本発明に従って成長させたＤＢＲの形態的特性
を示す透過電子顕微鏡の像（薄膜）を表す図に代わる写
真である。
を示す透過電子顕微鏡の像（薄膜）を表す図に代わる写
真である。
【図６】従来技術により成長させたＤＢＲの形態的特性
を示す透過電子顕微鏡の像（薄膜）を表す図に代わる写
真である。
を示す透過電子顕微鏡の像（薄膜）を表す図に代わる写
真である。
【図７】量子井戸構造を組み込んだＶＣＳＥＬの例の図
である。
である。
【符号の説明】 １０ 基板 ２０ エッチ停止層 ３０ ＤＢＲミラー、ＤＢＲ ３０．１ ＡｌＡｓの層 ３０．２ Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓの層 ４０ 閉じ込め層 ５０ 活性層、ＧａＡｓ層 ６０ 閉じ込め層 ７０ ＤＢＲ ７０．１ Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓの層 ７０．２ Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓの層 ８０ 位相整合層 ９０ 接触層、ＧａＡｓ層 １００ 接触 １１０ 接触 １２０ 環状メサ １３０ 二酸化シリコン層 １４０ 金接触バット １５０ 孔 １６０．１ ＧａＡｓの層 １６０．２ Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの層 ２００ ＤＢＲ ２１０ ＤＢＲ ２２０ 基板 ２３０ ＤＢＲ ２４０ 傾斜屈折率分離閉じ込めヘテロ構造 ２５０ ＤＢＲ、ＤＢＲ領域 ２６０ 環状電流阻止部 ２７０ 環状金−ベリリウム合金接触
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サン−ニー ジョージ チュ アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，マレイ ヒル，マレイ ヒル ブウル ヴァード 55 (72)発明者 クオチョウ タイ アメリカ合衆国 07060 ニュージャーシ ィ，ノース プレインフィールド，ウィロ ー アヴェニュー 38 (72)発明者 エオン−ハー ワン アメリカ合衆国 07076 ニュージャーシ ィ，スコッチ プレインズ，カンタベリー ドライヴ 65
Claims (7)
- 【請求項１】 ほぼ（１００）の成長面を有するガリウ
ムひ素基板を準備する工程、該成長面上に分布ブラッグ
反射器（ＤＢＲとよぶ）をエピタキシャル成長させる工
程及びＶＣＳＥＬを完成させるために、少なくとも１つ
の追加された工程を含む垂直空胴・面発光レーザ（ＶＣ
ＳＥＬとよぶ）の作製方法において、 該成長面は（１００）面の方向から（１１１）Ａ面方向
に少なくとも約１゜、しかし約７゜を超えない角だけ傾
き、該ＤＢＲは組成が交互になった少なくとも１０層を
含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、組成が
交互になったＤＢＲ層は、交互にＡｌxＧａ1-xＡｓ及び
ＡｌyＧａ1-yＡｓから成り、ｘ及びｙの一方は０．３５
より大きく、ｘ及びｙの他方は０．３５より小さいか等
しい方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の方法において、組成が交
互になったＤＢＲ層は、交互にＡｌxＧａ1-xＡｓ及びＡ
ｌyＧａ1-yＡｓから成り、ｘはｙに等しくなく、ＤＢＲ
をエピタキシャル成長させる工程中、基板温度は約６０
０℃以下である方法。 - 【請求項４】 請求項２記載の方法において、ｘは１に
ほぼ等しく、ｙは０.１にほぼ等しい方法。 - 【請求項５】 請求項２記載の方法において、ｘは０．
１にほぼ等しく、ｙは０.７にほぼ等しい方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の方法において、ＶＣＳ
ＥＬはせいぜい約１０．５ｋＡ／ｃｍ2の閾値電流を有
する方法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の方法において、エピタ
キシャル成長工程は分子線エピタキシーによりＤＢＲを
成長させることを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62828590A | 1990-12-14 | 1990-12-14 | |
| US628285 | 1990-12-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0690057A true JPH0690057A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=24518238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3329195A Pending JPH0690057A (ja) | 1990-12-14 | 1991-12-13 | 半導体レーザの作製方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5314838A (ja) |
| EP (1) | EP0495301A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0690057A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023132139A1 (ja) * | 2022-01-07 | 2023-07-13 | ソニーグループ株式会社 | 面発光レーザ |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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