(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に垂直な方向に光を出射する面発光型半導体レーザにおいて、
一対の反射ミラーとそれらの間の複数層の半導体層とを有し、前記半導体層のうちの少なくとも１層が１本または複数本の柱状に形成されている光共振器と、
柱状の前記半導体層の周囲に埋め込まれた層と、を含み、
前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーは、半導体からなる第１の層と、該第１の層と屈折率の異なる半導体からなる第２の層とを交互に積層し、該第２の層上に光出射口を設けた金属電極を形成し、かつ該光出射口および該金属電極上に、誘電体からなる第３の層と、該第３の層と屈折率の異なる誘電体からなる第４の層とを交互に積層して構成される複合型多層膜反射ミラーであり、
前記第１の層と前記第２の層とを交互に積層した反射ミラーは、前記基板に垂直な方向からみて、前記柱状の前記半導体層と同じ大きさを有し、
前記光出射口は、前記基板に垂直な方向からみて、前記柱状の前記半導体層より小さく、かつ、
前記基板に垂直な方向からみて、前記金属電極の前記光出射口側の端部と、前記第１の層、前記第２の層、前記第３の層および前記第４の層とが重なっている、ことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１において、
前記埋め込まれた層は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のエピタキシャル層であることを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーにおいて、前記第１の層はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる層であり、前記第２の層は該第１の層と屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる層であることを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
基板に垂直な方向に光を出射する面発光型半導体レーザの製造方法において、
半導体もしくは誘電体からなる基板上に、光共振器を構成する一対の反射ミラーおよびそれらの間の少なくとも１層の半導体層を有機金属気相成長法もしくは分子線エピタキシャル成長法により形成する工程と、
前記半導体層上にフォトレジストマスクを形成し、前記半導体層のうちの少なくとも１層を前記フォトレジストマスクを用いてエッチングして、１本または複数本の柱状に形成する工程と、
前記柱状の半導体層の周囲に埋め込み層を形成する工程と、を含み、
前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーは、基板から連続的に、半導体からなる第１の層と、該第１の層と屈折率の異なる半導体からなる第２の層を交互に積層成長させたのち、該第２の層上に光出射口を設けた金属電極を形成し、かつ該光出射口および該金属電極上に、誘電体からなる第３の層と、該第３の層と屈折率の異なる誘電体からなる第４の層とを交互に積層させ、
前記第１の層と前記第２の層とを交互に積層した反射ミラーは、前記基板に垂直な方向からみて、前記柱状の前記半導体層と同じ大きさを有するように形成され、
前記光出射口は、前記基板に垂直な方向からみて、前記柱状の前記半導体層より小さく形成され、かつ、
前記基板に垂直な方向からみて、前記金属電極の前記光出射口側の端部と、前記第１の層、前記第２の層、前記第３の層および前記第４の層とが重なるように形成される、
ことを特徴とする面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーにおいて、前記第１の層はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であり、前記第２の層は該第１の層と屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる層であることを特徴とする面発光型半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の垂直方向にレーザ光を発振する面発光型半導体レーザおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
本願出願人は、特願平２−２４２０００号において、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で光共振器を埋め込んだ面発光型の半導体レーザを提案している。
【０００３】
この面発光型半導体レーザにおいては、図１３に示したように、先ず、（７０２）ｎ型ＧａＡｓ基板に（７０３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層、（７０４）分布反射型多層膜ミラー、（７０５）ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、（７０６）ｐ型ＧａＡｓ活性層、（７０７）ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層および（７０８）ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層を順次成長させ、その後、（７０７）ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層および（７０８）ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層を円柱状の領域を残して垂直にエッチングし、さらに、この円柱状領域の周囲に（７０９）ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94を形成して埋め込み、しかる後に、（７０８）ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層の上面の、円柱径よりもやや小さい領域に（７１１）誘電体多層膜ミラーを蒸着し、最後に（７１０）ｐ型オーミック電極、（７０１）ｎ型オーミック電極を形成することにより構成されている。埋め込み層に用いた（７０９）ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層は高抵抗かつ低屈折率であるため、電流および光の閉じ込めが効率よく行われ、高性能な面発光型半導体レーザとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて、この従来技術では、図１３に示すように、電流を活性層に注入するためのｐ型オーミック電極が光共振器の上にリング状に形成される。そして、このリング状の（７１０）ｐ型オーミック電極の存在により、以下のような２つの問題が生じることが判明した。
【０００５】
まず、この（７１０）ｐ型オーミック電極の反射率は、光が出射する側の（７１１）誘電体多層膜ミラーの反射率よりも小さい。従って、（７１０）ｐ型オーミック電極下での光共振器内部では光の多重反射の効率が下がってしまうという事態が生じる。そして、かかる事態を解決するためには、（７０８）ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層と（７１０）ｐ型オーミック電極とが接触する部分の面積を小さくする必要がある。ところが、この部分の接触面積を小さくすると、今度は、接触不良等を原因として（７１０）ｐ型オーミック電極と（７０８）ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層との間の接触抵抗が極めて高くなり、この部分の抵抗により発生する熱が極めて大きなものとなってしまう。この結果、供給される電力がこの部分で消費されてしまい、光共振器内での効率の低下、入力電流対光出力特性の更なる向上が図れない等の新たな問題が生じた。更に、かかる熱の発生は信頼性の上でも好ましいものではない。
【０００６】
次に、このリング状の（７１０）ｐ型電極の存在により、図１４に示すような複数の定在波の発生を原因とする効率の低下という問題も生じた。
【０００７】
通常、面発光型半導体レーザでは光共振器長が小さいため、１つの波長の定在波しか作り出すことしかできない。そのため素子の体積を全て有効にレーザ共振器として機能させるには光共振器内での定在波の波長が一様である必要がある。
【０００８】
ところが、図１４（ａ）に示すように（１０）誘電体と（１４）半導体の界面、（１２）金属と（１４）半導体の界面とでは光の境界条件が異なる。これは、境界面での反射光の位相のずれ方の違いによる。半導体中を進行してきた光が屈折率の小さい誘電体界面で反射するとき、界面での反射波の位相が入射波の位相と同じになるため、定在波の腹は境界面に形成されることになる。一方、金属界面で反射するときは、反射波の位相が変化（０〜πの間のある値）するので、疑似的に金属内部で光が反射したように見える（仮想反射面）。その結果、定在波の腹は境界面部にできないことになる。
【０００９】
そのため、図１４（ｂ）に示す面発光型半導体レーザのように、リング状の（７１０）ｐ型オーミック電極を用いた構造では、電極下に生じる定在波と（７１１）誘電体多層膜ミラーの下に生じる定在波ではその状態が異なるので共振波長が一致しない。よって共振器の体積のうちリング状の（７１０）ｐ型オーミック電極の下にある部分は、図１４（ｃ）に示すように、レーザ共振器として役立っていないことになる。これは大きな無効電流を発生させ、また発熱源ともなり、しきい値電流上昇、光共振器内での効率の低下、温度特性悪化を引き起こしている。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するものであり、この目的とするところは、高効率かつ信頼性の高い面発光型半導体レーザおよびこれを簡単な工程で作製できる製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するため、本発明は、基板に垂直な方向に光を出射する面発光型半導体レーザにおいて、
一対の反射ミラーとそれらの間の複数層の半導体層とを有し、前記半導体層のうちの少なくとも１層が１本または複数本の柱状に形成されている光共振器と、
柱状の前記半導体層の周囲に埋め込まれたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層と、を含み、
前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１の層と、該第１の層と屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２の層とを交互に積層し、該第２の層上に光出射口を設けた金属電極を形成し、かつ該光出射口上に誘電体からなる第３の層と、該第３の層と屈折率の異なる誘電体からなる第４の層とを交互に積層して構成される複合型多層膜反射ミラーであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、基板に垂直な方向に光を出射する面発光型半導体レーザの製造方法において、
半導体もしくは誘電体からなる基板上に、光共振器を構成する一対の反射ミラーおよびそれらの間の少なくとも１層の半導体層を有機金属気相成長法もしくは分子線エピタキシャル成長法により形成する工程と、
前記半導体層上にフォトレジストマスクを形成し、前記半導体層のうちの少なくとも１層を前記フォトレジストマスクを用いてエッチングして、１本または複数本の柱状に形成する工程と、
前記柱状の半導体層の周囲にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体をエピタキシャル成長させて埋め込み層を形成する工程と、を含み、
前記反射ミラーのうちの光出射側反射ミラーは、基板から連続的にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１の層と、該第１の層と屈折率の異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２の層を交互に積層成長させたのち、該第２の層上に光出射口を設けた金属電極を形成し、かつ該光出射口上に誘電体からなる第３の層と、該第３の層と屈折率の異なる誘電体からなる第４の層とを交互に積層させることを特徴とする。
【００１３】
また、この場合、前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層は、ＩＩ族有機化合物およびＶＩ族有機化合物からなる付加体と、ＶＩ族水素化合物とを原料として有機金属化学気相成長法により形成されることが望ましい。
【００１４】
また、本発明は、基板に垂直な方向に光を出射する面発光型半導体レーザにおいて、
一対の反射ミラーとそれらの間の複数層の半導体層とを有し、前記半導体層のうちの少なくとも１層が１本または複数本の柱状に形成されている光共振器と、
柱状の前記半導体層の周囲に埋め込まれたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層と、
前記半導体層上に形成され光出射口を有する金属電極と、
少なくとも前記光出射口内に設けられた位相シフト層と、を含み、
前記位相シフト層の材質は、発振周波数に対する吸収係数が少なく、位相シフト層との境界に接する前記半導体層と略等しい屈折率をもつ材質であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、基板に垂直な方向に光を出射する面発光型半導体レーザにおいて、
一対の反射ミラーとそれらの間の複数層の半導体層とを有し、前記半導体層のうちの少なくとも１層が１本または複数本の柱状に形成されている光共振器と、
柱状の前記半導体層の周囲に埋め込まれたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキシャル層と、
前記半導体層上に形成され光出射口を有する金属電極と、
少なくとも前記光出射口内に設けられた位相シフト層と、を含み、
前記位相シフト層の膜厚は、前記光出射口の下において発生する定在波の波長を前記金属電極の下において発生する定在波の波長と略等しくなる厚さに設定されていることを特徴とする。
【００１６】
この場合、前記位相シフト層の材質は、この位相シフト層に連続的に誘電体材料からなる光出射側の反射ミラーを形成できる誘電体材料であることが好ましい。
【００１７】
また、前記位相シフト層の材質は、前記半導体層を連続的に再成長させて形成できる前記半導体層と同一材料であってもよい。
【００１８】
また、前記位相シフト層の材質は、前記光共振器の表面の少なくとも光出射口内に塗布形成できる有機材料であってもよい。
【００１９】
【作用】
本発明に係る面発光型半導体レーザによれば、光出射側の反射ミラーを光共振器径と同じ大きさの半導体多層膜と金属電極、および光出射口を覆う誘電体多層膜ミラーで構成することにより、電極下に半導体多層膜ミラーが存在するため、電極下の光共振器の反射率を増加させることが可能となり、これにより光共振器内の効率が落ちないので、高効率な面発光型半導体レーザを提供することができる。
【００２０】
また、本発明に係る製造方法においては、光出射側の反射ミラーのうち、半導体多層膜ミラーは、光共振器を構成する活性層などといっしょに基板から連続して結晶成長可能であることから、作製が極めて簡単であり、非常に安定に、再現性よく上記の面発光型半導体レーザを実施できる製造方法である。
【００２１】
また、本発明に係る面発光型半導体レーザによれば、金属電極の光出射口内には位相シフト層が設けられており、これにより、金属電極の下と光出射口の下に発生する定在波の波長を略等しくできる。従って、光共振器内に発生する定在波を一様にでき、光共振器内の全ての領域を有効なレーザ共振器として機能させることができるため、高効率な面発光型半導体レーザを提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
【００２３】
（１）実施例１〜３
実施例１〜３は、光出射側の反射ミラーを、半導体多層膜と金属電極、および光出射口を覆う誘電体多層膜ミラーで構成した場合の実施例である。これらの実施例では、ｐ型オーミック電極の下に、分布反射型多層膜ミラーが配置されるため、電極下の光共振器の反射率を増加させることが可能となり、高効率な面発光型半導体レーザを提供することができる。
【００２４】
（ａ）実施例１
図１は本発明の第１の実施例における（１００）半導体レーザの発光部の断面を示す斜視図であり、また、図２（ａ）〜（ｆ）は当該実施例における半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【００２５】
以下、本実施例に係わる（１００）半導体レーザの構成および製造工程について、図２（ａ）〜（ｆ）に従って説明する。
【００２６】
▲１▼まず、（１０２）ｎ型ＧａＡｓ基板上に、（１０３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層からなり波長８７０ｎｍ付近の光に対し９８％以上の反射率を持つ３０ペアの（１０４）分布反射型多層膜ミラーを形成する。
【００２７】
続いて、（１０５）ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、（１０６）ｐ型ＧａＡｓ活性層、（１０７）ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、そして、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層とｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層からなり波長８７０ｎｍ付近の光に対し７５％以上の反射率を持つ５ペアの（１１４）分布反射型多層膜ミラーと（１０８）ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層を、順次、ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させる（図２（ａ））。このとき、本実施例では、成長温度を７００℃とし、成長圧力を１５０Ｔｏｒｒとし、ＩＩＩ族原料としてはＴＭＧａ（トリメチルガリウム）およびＴＭＡＩ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を、Ｖ族原料としてはＡｓＨ3を、ｎ型ドーパントとしてはＨ2Ｓｅを、ｐ型ドーパントとしてはＤＥＺｎ（ジエチルジンク）を、それぞれ用いる。
【００２８】
▲２▼上記エピタキシャル成長後、熱ＣＶＤ法によって、表面に（１１２）ＳｉＯ2層を形成し、さらに、反応性イオンビームエッチング法（以下、「ＲＩＢＥ法」と記す）により、（１１３）レジストで覆われた柱状の発光部を残して、（１０７）ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の途中まで、エッチングを行う（図２（（ｂ））。この際、本実施例では、エッチングガスとしては塩素とアルゴンの混合ガスを用いることとし、ガス圧を１×１０-3Ｔｏｒｒとし、引出し電圧を４００Ｖとする。ここで、（１０７）ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の途中までしかエッチングしないのは、活性層の水平方向の注入キャリアと光を閉じ込めるための構造を、リブ導波路型の屈折率導波構造とするためである。
【００２９】
▲３▼次に、この（１０７）ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このために、本実施例では、まず、（１１３）レジストを取り除き、次に、ＭＢＥ法域はＭＯＣＶＤ法などにより、（１０９）ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め込み成長させる（図２（ｃ））。
【００３０】
例えば、ＤＭＺｎ−ＤＭＳｅの付加体（ジメチル亜鉛とジメチルセレンの付加体）とＨ2Ｓｅ（セレン化水素）を原料に用いたＭＯＣＶＤ法で成長温度２７５℃、成長圧力７０Ｔｏｒｒで埋め込み成長を行った。
【００３１】
▲４▼更に、（１１２）ＳｉＯ2層を除去し、続いて、（１０８）コンタクト層の表面に発光部の径よりもやや小さい領域を（１１３）レジストで形成する（図２（ｄ））。
【００３２】
▲５▼その後、この表面に（１１０）ｐ型オーミック電極を蒸着し、リフトオフ法を用いて、発光部表面に出射口を開ける（図２（ｅ））。
【００３３】
▲６▼しかる後に、（１１０）ｐ型オーミック電極のない発光部の上を覆うように２ペアの（１１１）ＳｉＯ2／ａ−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着により形成し、さらに（１０２）ｎ型ＧａＡｓ基板側に（１０１）ｎ型オーミック電極を蒸着する（図２（ｆ））。そして、最後に、Ｎ2雰囲気中で、４００℃のアロイングを行う。
【００３４】
このように作成した本実施例の（１００）面発光型半導体レーザは、埋め込みに用いたＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層がＩＧΩ以上の抵抗を有し、（１０９）埋め込み層への注入電流の漏れが起こらないため、極めて有効な電流狭窄が達成される。また、（１０９）埋め込み層は多層構造にする必要が無いため容易に成長させることができ、バッチ間の再現性も高い。
【００３５】
また、この面発光半導体レーザはリブ導波路構造となるので、ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層の下方の活性層と共振器部の活性層の屈折率差が大きくなり、有効な光閉じ込めも同時に達成される。
【００３６】
また、埋め込み層としてのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体がＩＩ族有機化合物およびＶＩ族有機化合物からなる付加体とＶＩ族水素化物とを原料とすることにより、従来と比較して非常に低い温度で埋め込み層を形成することが可能となる。したがって、埋め込み層を形成する際の熱によって共振器を形成する各層の結晶性が悪化することを防止でき、同時に、結晶性に優れ、十分な均一性を有する埋め込み層を得ることができる。ＩＩ族原料とＶＩ族原料とを使用して一般の手法でＭＯＣＶＤ法を実施すると、埋め込み層を形成する際の温度が非常に高温（６００℃以上）となる。このため、このときの熱によって、共振器を形成する各層に転移や欠陥が生じて結晶性が悪化すること、これらの各層と埋め込み層との界面で相互拡散が生じてしまうこと、また、埋め込み層自体の結晶性が悪く、十分な均一性を得ることができないことなどの幾つかの問題があった。しかし、前記付加体およびＶＩ族水素化物を用いることにより、ＭＯＣＶＤにおける温度を５００℃以下、好ましくは３００℃以下と低くすることができ、これらの問題を解消することができた。
【００３７】
また、本実施例では、図２（ｆ）に示すように、光出射側の反射ミラーは、（１１０）ｐ型オーミック電極の下に半導体多層膜ミラーからなる（１１４）分布反射型多層膜ミラーが配置されるような構成となっている。従って、電極下の光共振器の反射率を増加させることが可能となり、高効率な面発光型半導体レーザを提供することができる。そして、これにより、（１１０）ｐ型オーミック電極と半導体層との接触面積を大きくすることが可能となるため、この部分での抵抗を少なくすることができる。この結果、この部分での熱の発生を抑えることができ、半導体レーザの高効率化、信頼性の向上を図ることができる。
【００３８】
また、本実施例に係る製造方法では、光出射側の反射ミラーのうち、（１１４）分布反射型多層膜ミラーは、光共振器を構成する活性層などといっしょに基板から連続して結晶成長可能である。従って、作製が極めて簡単であり、非常に安定に、再現性よく面発光型半導体レーザを提供でき、信頼性、歩留まり等を向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施例では、発光部上の反射ミラーの反射率は、半導体多層膜ミラーからなる（１１４）分布反射型多層膜ミラーと（１１１）誘電体多層膜ミラーが合わさることにより、発振波長８７０ｎｍで９６％以上とすることができる。
【００４０】
また、出射口側の反射ミラーを半導体多層膜ミラーからなる（１１４）分布反射型多層膜ミラーと、（１１１）誘電体多層膜ミラーで構成したのは、すべて半導体多層膜ミラーにすると９６％以上の反射率を得るためには４０層以上の半導体層を制御よく形成する必要があり、また、４０層以上の半導体層の垂直方向の電気抵抗は非常に大きくなり、面発光半導体レーザ自体の素子抵抗を大きくしてしまう問題が発生したためである。
【００４１】
（ｂ）実施例２
図３は本発明の第２の実施例における半導体レーザ（２００）の発光部の断面を示す斜視図であり、また、図４（ａ）〜（ｆ）は当該実施例における半導体レーザ（２００）の製造工程を示す断面図である。
【００４２】
本実施例の半導体レーザ（２００）は、発光部を（２０８）ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層から（２０５）ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の一部までを柱状に形成した点で、上述の実施例１と異なる。
【００４３】
以下、本実施例の構成および製造工程について、図４（ａ）〜（ｆ）にしたがって説明する。
【００４４】
▲１▼まず、（２０２）ｎ型ＧａＡｓ基板上に、（２０３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層からなり波長８７０ｎｍ付近の光に対し９８％以上の反射率を持つ３０ペアの（２０４）分布半導体多層膜ミラーを形成する。続いて、（２０５）ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層、（２０６）ｐ型ＧａＡｓ活性層、（２０７）ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層と成長させ、さらに、ｐ型ＡｌＡｓ層とｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ層からなり波長８７０ｎｍ付近の光に対し７５％以上の反射率を持つ５ペアの（２１４）分布反射型多層膜ミラーを形成し、その上に（２０８）ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓコンタクト層を、順次、ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させる（図４（ａ））。このとき、本実施例では、成長温度を７００℃とし、成長圧力を１５０Ｔｏｒｒとし、ＩＩＩ族原料としてはＴＭＧａ（トリメチルガリウム）およびＴＭＡＩ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を、Ｖ族原料としてはＡｓＨ3を、ｎ型ドーパントとしてはＨ2Ｓｅを、ｐ型ドーパントとしてはＤＥＺｎ（ジエチルジンク）を、それぞれ用いる。
【００４５】
前記、（２０４）および（２１４）分布反射型多層膜ミラーの形成においては、層形成中に（２０４）分布反射型多層膜ミラーではＨ2Ｓｅ供給量を、また（２１４）分布反射型多層膜ミラーではＤＥＺｎ供給量を制御することにより、層の界面近傍のドーパント濃度を高める。
【００４６】
▲２▼次にＲＩＢＥ法により、（２１３）レジストで覆われた柱状の発光部を残して、（２０５）ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層の途中まで、エッチングを行う（図４（ｂ））。この際、本実施例では、エッチングガスとしては塩素とアルゴンの混合ガスを用いることとし、ガス圧を１×１０-3Ｔｏｒｒとし、引出し電圧を４００Ｖとする。
【００４７】
▲３▼次に、このエッチング領域上に、埋め込み層を形成する。このために、本実施例では、まず、（２１３）レジストを取り除き、次に、ＭＢＥ法或はＭＯＣＶＤ法などにより、（２０９）ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め込み成長させる（図４（ｃ））。
【００４８】
▲４▼更に、（２１２）ＳｉＯ2層を除去し、続いて、（２０８）コンタクト層の表面に発光部の径よりもやや小さい領域をレジストで形成する（図４（ｄ））。
【００４９】
▲５▼しかる後に、この表面に（２１０）ｐ型オーミック電極を蒸着し、リフトオフ法を用いて、発光部表面に出射口を開ける（図４（ｅ））。
【００５０】
▲６▼その後、出射口の上を覆うように２ペアの（２１１）ＳｉＯ2／ａ−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着により形成する。さらに（２０２）ｎ型ＧａＡｓ基板側に（２０１）ｎ型オーミック電極を蒸着する（図４（ｆ））。そして、最後に、Ｎ2雰囲気中で、４００℃のアロイングを行う。
【００５１】
以上の工程により、図３に示したような、埋め込み構造を持つ（２００）面発光半導体レーザを得ることができる。
【００５２】
このように作成した本実施例の（２００）面発光半導体レーザにおいても、埋め込みに用いたＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層がＩＧΩ以上の抵抗を有し、（２０９）埋め込み層への注入電流の漏れが起こらないため、極めて有効な電流狭窄が達成される。また、（２０９）埋め込み層は多層構造にする必要が無いため容易に成長させることができ、バッチ間の再現性も高い。さらに、ＧａＡｓに比べ屈折率が十分に小さいＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を用い、（２０６）活性層を埋め込んだ埋め込み型の屈折率導波路構造により、より効果的な光の閉じ込めが実現される。
【００５３】
また（２０４）および（２１４）分布反射型多層膜ミラーを構成する層の界面近傍のキャリア濃度を高めているため、伝導帯の障壁が薄くなり、電子がトンネル伝導しやすくなり、また価電子帯のバンド急峻性もなだらかになるため、正孔も電導しやすくなるため、多層膜に垂直な方向の電気抵抗が小さい。
【００５４】
また、ここでドーピングによってキャリア濃度を高めているのは層の界面近傍のみであることから、高濃度ドーピングによる膜質の悪化はない。
【００５５】
（ｃ）実施例３
図５は本発明の第３の実施例における半導体レーザ（３００）の発光部の断面を示す斜視図であり、図６（ａ）〜（ｆ）は当該実施例における半導体レーザ（３００）の製造工程を示す断面図である。
【００５６】
本実施例の半導体レーザ（３００）は、（３０７）ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層を、互いに分離溝で分離された複数の柱状部で発光部を形成した点で、上述の実施例１および実施例２と異なる。
【００５７】
以下、本実施例の構成および製造工程について図６（ａ）〜（ｆ）にしたがって説明する。
【００５８】
▲１▼まず、（３０２）ｎ型ＧａＡｓ基板上に、（３０３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層を形成し、さらに、ｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層からなり波長７８０ｎｍを中心に±３０ｎｍの光に対して９８％以上の反射率を持つ２５ペアの（３０４）半導体多層膜ミラーを形成する。続いて、（３０５）ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層、（３０６）ｐ型Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ活性層、（３０７）ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層、そして、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層からなり波長７８０ｎｍ付近の光に対し７５％以上の反射率を持つ５ペアの（３１５）分布反射型多層膜ミラーと（３０８）ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層を順次ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させる（図６（ａ））。本実施例では、このときの成長条件を、成長温度を７２０℃、成長圧力１５０Ｔｏｒｒとするとともに、ＩＩＩ族原料にはＴＭＧａ（トリメチルガリウム）およびＴＭＡＩ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を、Ｖ族原料にはＡｓＨ3、ｎ型ドーパントにＴＭＳｉ（テトラメチルシラン）、ｐ型ドーパントにＤＥＺｎ（ジエチルジンク）を、それぞれ用いる。
【００５９】
また、（３０４）半導体多層膜ミラー成長時に、成長表面に紫外光を断続的に照射し、ミラーを形成しているｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層の界面近傍のキャリア濃度を上げて、（３０４）半導体多層膜ミラーの抵抗を低減している。
【００６０】
▲２▼次に、表面に常圧熱ＣＶＤ法により（３１２）ＳｉＯ2層を形成し、さらにその上にフォトレジストを塗布、フォトリソグラフィー工程を施し、必要なパターンを作製する。その際、レジストパターンの側面が基板面に対して、垂直になるようなパターン作製条件で行ない、作製後は、側面のだれの原因となる温度加熱を行なわない。
【００６１】
▲３▼その後、このパターンをマスクにして、ＣＦ4ガスをエッチングガスにした反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行い（３１２）ＳｉＯ2層を除去する。以上のようにして、必要なパターン形状を持ちながら、更に基板に対して垂直な側面を持った（３１３）レジストと（３１２）ＳｉＯ2層によるパターンが作成できる（図６（ｂ））。
【００６２】
▲４▼続いて、この垂直な側面を持った（３１３）レジストをマスクにして、ＲＩＢＥ法を用いて、柱状の発光部を残してエッチングを行う。この時、発光部を形成する複数の柱状部の間は（３０７）ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層の途中まで、エッチングを行う（図６（ｃ））。この際、本実施例では、エッチングガスには塩素とアルゴンの混合ガスを用い、ガス圧力５×１０-4Ｔｏｒｒ、プラズマ引出し電圧４００Ｖ、エッチング試料上でのイオン電流密度４００μＡ／ｃｍ2、試料温度を２０℃に保って行うこととする。
【００６３】
ここで、発光部を（３０７）ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層の途中までしかエッチングしないのは、活性層の水平方向の注入キャリアと光の閉じ込めを、屈折率導波型のリブ導波路構造にして、活性層内の光の一部を活性層水平方向に伝達できるようにするためである。
【００６４】
また、レジストとして垂直な側面を持った（３１３）レジストを使用し、さらに、エッチング方法としてエッチング試料に対して垂直にイオンをビーム状に照射してエッチングを行なうＲＩＢＥ法を用いることにより、近接した（３２０）発光部を、基板に垂直な（３１４）分離溝で分離させることができるとともに、面発光型半導体レーザの特性向上に必要な垂直光発振器を作製することが可能となっている。
【００６５】
▲５▼次に、この（３０７）ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層上に、埋め込み層を形成する。このために、本実施例では、まず（３１３）レジストを取り除き、次に、ＭＢＥ法あるいはＭＯＣＶＤ法などにより、（３０９）ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層を埋め込み成長させる（図６（ｄ））。
【００６６】
▲６▼さらに、（３１２）ＳｉＯ2層とその上にできた多結晶状のＺｎＳＳｅを除去し、続いて、（３０３）コンタクト層の表面に発光部の径よりやや小さい領域をレジストで形成する。この表面に（３１０）ｐ型オーミック電極を蒸着し、リフトオフ法を用いて、発光部表面に出射口を開ける（図６（ｅ））。ここで、出射側の（３１０）ｐ型オーミック電極は、各（３２０）発光部の各（３０８）コンタクト層に導通するように形成される。
【００６７】
▲７▼その後、出射口の上を覆うように２ペアの（３１１）ＳｉＯ2／ａ−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着により形成する。さらに（３０２）ｎ型ＧａＡｓ基板側に（３０１）ｎ型オーミック電極を蒸着する（図６（ｆ））。そして、最後に、Ｎ2雰囲気中で、４００℃のアロイングを行う。
【００６８】
ここで、本実施例の（３００）半導体レーザではＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94で埋め込んだ（３１４）分離溝上にも（３１１）誘電体多層膜ミラーを作製することとしたので、発光部に挾まれた領域にも垂直共振器構造が形成され、したがって、（３１４）分離溝にもれた光も有効にレーザ発振に寄与し、また、漏れた光を利用するので、（３２０）発光部の位相に同期した発光となる。
【００６９】
以上のように、図５に示したような（３２０）発光部を持った（３００）面発光型半導体レーザを得ることができる。
【００７０】
このように作成した本実施例の（３００）面発光半導体レーザにおいても、埋め込みに用いたＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層がＩＧΩ以上の抵抗を有し、（３０９）埋め込み層への注入電流の漏れが起こらないため、極めて有効な電流狭窄が達成される。また、（２０９）埋め込み層は多層構造にする必要がないため容易に成長させることができ、バッチ間の再現性も高い。また、この面発光半導体レーザはリブ導波路構造となるので、ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94層の下方の活性層と共振器部の活性層の屈折率差が大きくなり、有効な光閉じ込めも同時に達成される。
【００７１】
また、本実施例の（３００）面発光半導体レーザではＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94で埋め込んだ（３１４）分離溝上にも（３１１）誘電体多層膜ミラーを作成することとしたので、発光部に挾まれた領域にも垂直共振器構造が形成され、従って、（３１４）分離溝に漏れた光も有効にレーザ発振に寄与し、また漏れた光を利用するので（３２０）発光部の位相が同期した発光となる。
【００７２】
（２）実施例４〜６
実施例４〜６は、図７（ａ）に示すように、（４３１）光出射口に（４３０）位相シフト層を設けた実施例である。
【００７３】
具体的には、（４３１）光出射口に適当な厚さの（４３０）位相シフト層を設け、その上に（４１１）誘電体多層膜ミラーを形成することにより、（４３１）光出射口の下に発生する定在波の実効共振器長を変化させ、（４１１）誘電体多層膜ミラーの反射面を、（４１０）ｐ型オーミック電極の内部の（１６）仮想反射面と同じ位置にする。
【００７４】
これにより、図７（ｂ）に示すように、（４３１）光出射口の下に発生する定在波の波長λ1と、（４１０）ｐ型オーミック電極の下に発生する定在波の波長λ2が等しくなるため、波光共振器内に生じる定在波を素子内で一様にすることができ、素子体積の全てを有効にレーザ共振器として機能させることが可能となる。
【００７５】
このような位相シフト層の材質の条件としては、発振波長に対してほぼ透明であること、屈折率が半導体に近い材質であることが必要である。半導体界面との境界面での反射の影響を無視できることが望ましいからである。
【００７６】
更に、より性能が良く、信頼性の高い半導体レーザを提供するためには、（４３０）位相シフト層の作製の際に半導体表面にダメージを与えないような形成方法を用いることが好ましい。このためには、２００℃以下の低温で位相シフト層を形成でき、レジストを用いたリフトオフ法を用いることができるプロセスが望まれる。
【００７７】
（ａ）実施例４
本実施例は、位相シフト層の材質として、誘電体材料、例えばアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと称する）を用いた場合の実施例であり、図８（ａ）〜（ｅ）には、本実施例に係る半導体レーザの製造工程の断面図が示される。
【００７８】
なお、本実施例は、実施例２において、半導体多層膜ミラーからなる（２０４）分布反射型多層膜ミラーを設ける代わりに、位相シフト層を設けて、リング状のｐ型オーミック電極の存在により生じる問題点を解決するものである。従って、図８には、図４（ｅ）に示すｐ型オーミック電極を蒸着し光出射口を開けた後の工程のみが示されており、その前の工程は省略している。
【００７９】
以下、本実施例の構成および製造工程について、図８（ａ）〜（ｅ）にしたがって説明する。
【００８０】
▲１▼まず、（４１０）ｐ形オーミック電極を形成し（４３１）光出射口を開けた後（図８（ａ））、（４３３）レジストで、位相シフト層を形成する以外の部分に、（４３１）光出射口が露出するようにパターンを形成する（図８（ｂ））。
【００８１】
▲２▼次に、（４３０）位相シフト層となるａ−Ｓｉを、所定の膜厚ｄの厚さにＥＢ蒸着法等を用いて蒸着する（図８（ｃ））。即ち、この後に形成する（４１１）誘電体多層膜ミラーの反射面が、（４１０）ｐ型オーミック電極の内部の仮想反射面と同じ位置になるような膜厚の（４３０）位相シフト層を形成する。この場合、同図に示すように、半導体層およびｐ型オーミック電極の上のみならず、（４３３）レジストの上にもａ−Ｓｉが蒸着されることとなる。
【００８２】
▲３▼次に、このまま、即ち、同じ炉内で連続的に４ペアの（４１１）ＳｉＯ2／ａ−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを蒸着する（図８（ｄ））。このように本実施例では、位相シフト層と誘電体多層膜ミラーを同じ炉内で連続して形成できるため、レーザー特性、プロセスの歩留まり、信頼性の向上等を図ることができる。
【００８３】
▲４▼次に、これをアセトン液に入れ超音波振動を加えてリフトオフする。即ち、（４３３）レジストおよび、このレジストの上に堆積された（４３０）位相シフト層、（４１１）誘電体多層膜ミラーをリフトオフにより除去し、その後、（４０２）ｎ型ＧａＡｓ基板側に（４０１）ｎ型オーミック電極を蒸着する（図８（ｅ））。最後に、Ｎ2雰囲気下で、４００℃のアロイングを行う。
【００８４】
以上の工程により、図８（ｅ）に示すように、（４３１）光出射口の上に、（４３０）位相シフト層と（４１１）誘電体多層膜ミラーとがサンドウイッチされた構造の上部反射ミラーを形成することができる。なお、この場合、（４３０）位相シフト層は、少なくとも（４３１）光出射口内にあればよく、同図に示すように、（４１０）ｐ型オーミック電極を覆うような構造であってもよいし、覆わずに（４３１）光出射口内にのみ存在する構造であってもよい。
【００８５】
さて、本実施例では、（４３０）位相シフト層の材質として、ａ−Ｓｉを使用している。ａ−Ｓｉの屈折率は、（４３０）位相シフト層の下に形成される（４０８）ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層の屈折率と比較的近い。また、ａ−Ｓｉは、７８０ｎｍ付近で光吸収が少し存在するが、それ以外の領域、例えば８７０ｎｍ付近での光吸収係数が少ない。従って、この領域での発振周波数をもつ半導体レーザに使用される位相シフト層の材質として好適なものとなる。
【００８６】
また、ａ−Ｓｉ等の誘電体材料を用いることで、前記したように、（４３０）位相シフト層の形成に連続して、同じ炉内で（４１１）誘電体多層膜ミラーを形成できるので、プロセスが複雑にならず工程が少なく、簡易な製造方法を得ることができ、また、信頼性、レーザ特性の向上等を図ることができる。
【００８７】
更に、ａ−Ｓｉを使用した（４３０）位相シフト層は、室温で形成できるため、レジストマスクを用いたリフトオフ法によるパターニングが可能となる。従って、ドライエッチング等の手法を用いてパターニングする場合に比べて、半導体レーザの表面がエッチング中にダメージを受けにくく、また、工程を簡易にすることができる等の有利点がある。
【００８８】
なお、本実施例の位相シフト層に使用される誘電体材料としては、ａ−Ｓｉに限らず、ＳｉｘＮｙ、ＴｉＯ2、ＣｅＯ2、ＺｎＳＳｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ等の各種の誘電体材料を使用することができる。
【００８９】
例えば、ＳｉｘＮｙ、ＴｉＯ2、ＣｅＯ2は、前記したａ−Ｓｉと同様に、幅広い範囲で光吸収係数が少なく、また、位相シフト層の下に形成される（４０８）ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層と屈折率が比較的近い。従って、本実施例の位相シフト層として好適なものとなる。また、２００℃以下の温度にて成長させることが可能であるため、前記したリフトオフ法を用いてパターニングすることができ、半導体レーザの表面がダメージを受けにくいという有利点をもっている。
【００９０】
これに対し、ＺｎＳＳｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＳは、２００℃以下の温度にて成長させることが難しい。従って、成長の際に（４３３）レジストが変形してしまい、リフトオフ法を用いてパターニングすることは困難である。しかし、これらの誘電体材料は前記のａ−Ｓｉに比べて、より幅広い範囲で光吸収係数が少なく、例えば７８０ｎｍにおいての光吸収がほとんどない点で有利点をもつ。
【００９１】
このように、位相シフト層のパターニングに際して、リフトオフ法を用いることができない誘電体材料に対しては、図９（ａ）〜（ｅ）に示す製造工程により、ドライエッチング法を用いて所望のパターニングを行う。
【００９２】
▲１▼まず、（４１０）ｐ形オーミック電極を形成し（４３１）光出射口を開けた後（図９（ａ））、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法を用いて、ＺｎＳＳｅ、ＧａＡｓ等からなる（４３０）位相シフト層を、所定の膜厚ｄの厚さになるように半導体レーザの表面の全面に形成する（図９（ｂ））。
【００９３】
▲２▼次に、エッチングを行いたい部分以外の領域に、（４３５）レジストを形成する（図９（ｃ））。
【００９４】
▲３▼次に、ドライエッチング法を用いて、（４３０）位相シフト層をエッチングする（図９（ｄ））。
【００９５】
▲４▼次に、（４３３）レジストを形成し、その後、半導体レーザの全面に４ペアの（４１１）ＳｉＯ2／ａ−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを蒸着する（図９（ｅ））。
【００９６】
▲５▼次に、これをアセトン液に入れ超音波振動を加えてリフトオフし、その後、（４０２）ｎ型ＧａＡｓ基板側に（４０１）ｎ型オーミック電極を蒸着する（図９（ｆ））。最後に、Ｎ2雰囲気下で、４００℃のアロイングを行う。
【００９７】
（ｂ）実施例５
本実施例は、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法等を用いて、半導体層を再成長させて位相シフト層を形成した場合の実施例であり、図１０（ａ）〜（ｃ）には、本実施例に係る半導体レーザの製造工程の断面図が示される。
【００９８】
なお、前記の実施例４と同様に、図１０には、ｐ型オーミック電極を蒸着し光出射口を開けた後の工程のみが示されており、その前の工程は省略されている。
【００９９】
以下、本実施例の構成および製造方法について説明する。
【０１００】
▲１▼まず、本実施例では、（５１０）ｐ形オーミック電極を形成し、（５３１）光出射口を開けた後（図１０（ａ））、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法などを用いて半導体層を再成長させ、所望の膜厚ｄになるように（５３０）位相シフト層を形成する（図１０（ｂ））。即ち、比較的低温、例えば４００℃以下で半導体層が成長可能な結晶方法を用いて、光共振器表面に、（５０８）ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層と同じ組成の半導体層を形成し、これを（５３０）位相シフト層とする。
【０１０１】
▲２▼その後、（５３１）光出射口の上を覆うように、２ペアの（５１１）ＳｉＯ2／ａ−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着により形成する。さらに（５０２）ｎ型ＧａＡｓ基板側に（５０１）ｎ型オーミック電極を蒸着する（図１０（ｃ））。そして、最後に、Ｎ2雰囲気中で、４００℃のアロイングを行う。
【０１０２】
本実施例によれば、（５３０）位相シフト層は、その下にある（５０８）ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層を再成長させることにより形成でき、これらを同一材料で形成することができることとなる。従って、（５３０）位相シフト層と（５０８）ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層との境界における光の界面反射、光吸収など光に関する問題を無視することができる。この結果、（５３０）位相シフト層を挿入したことによるレーザー特性の悪化をほとんど無視することができ、優れた性能の半導体レーザを提供できることとなる。
【０１０３】
また、この半導体層の再成長を行う工程は、下にあるクラッド層、活性層等の半導体層と同様のプロセスにより行うことができ、このプロセスでは、通常、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法を用いて、数オングストローム単位で膜厚ｄを制御できる。従って、（５３１）光出射口の下と（５１０）ｐ型オーミック電極の下とに発生する定在波の波長λ１、λ2がほとんど等しくなるように、膜厚ｄを制御することが可能となる。この結果、光共振器内に生じる定在波を素子内で一様にすることができ、レーザ特性を大幅に向上させることが可能となる。
【０１０４】
（ｃ）実施例６
本実施例は、ｐ型オーミック電極を形成後、ポリイミド、ＰＭＭＡ等の有機材料を、半導体レーザの表面上にスピンコート等の塗布方法を用いて位相シフト層を形成した実施例であり、図１１（ａ）〜（ｅ）には、本実施例に係る半導体レーザの製造工程の断面図が示される。
【０１０５】
なお、前記の実施例４、５と同様に、図１１には、ｐ型オーミック電極を蒸着し光出射口を開けた後の工程のみが示されており、その前の工程は省略されている。
【０１０６】
以下、本実施例の構成および製造方法について説明する。
【０１０７】
▲１▼まず、本実施例では、（６１０）ｐ形オーミック電極を形成し（６３１）光出射口を開けた後（図１１（ａ））、スピンコート等の塗布方法により、所望の膜厚ｄになるように、ポリイミド、ＰＭＭＡ等の有機材料からなる（６３０）位相シフト層を、半導体レーザの全面に形成する（図１１（ｂ））。
【０１０８】
▲２▼次に、（６１０）ｐ型オーミック電極上の（６３０）位相シフト層を、ウエットエッチングまたはドライエッチングによりエッチングして、（６３０）位相シフト層のパターニングを行う（図１１（ｃ））。
【０１０９】
▲３▼次に、（６３３）レジストを形成し、その後、半導体レーザの全面に４ペアの（６１１）ＳｉＯ2／ａ−Ｓｉ誘電体多層膜ミラーを蒸着する（図１１（ｅ））。
【０１１０】
▲４▼次に、これをアセトン液に入れ超音波振動を加えてリフトオフし、その後、（６０２）ｎ型ＧａＡｓ基板側に（６０１）ｎ型オーミック電極を蒸着する（図１１（ｆ））。最後に、Ｎ2 雰囲気下で、４００℃のアロイングを行う。
【０１１１】
本実施例によれば、（６３０）位相シフト層を、スピンコート等の塗布工程により形成できるために、製造方法を非常に簡易なものとすることができる。
【０１１２】
また、ここに挙げたポリイミド、ＰＭＭＡなどの有機材料は、幅広い範囲で光吸収係数が少なく、例えば８７０ｎｍにおいての光吸収がほとんどない。また、屈折率も、下にある半導体層と比較的近い。従って、本実施例における位相シフト層の材質として好適なものとなる。但し、上記したポリイミド、ＰＭＭＡ以外の有機材料であっても、少なくとも、（１）発振波長に対して透明であること、（２）屈折率が下にある半導体層と比較的近いこと、という２つの条件を満たせば、本実施例における位相シフト層の材質として使用することができる。
【０１１３】
（ｄ）位相シフト層の膜厚ｄの制御
金属と半導体の界面における反射波の位相変化は、金属の材質や膜厚によって変動するものである。従って、位相シフト層の膜厚ｄは、例えば、以下に述べる手法によりこれを求めて制御することが好ましい。以下、この手法を図１２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお、図１２では、設計波数がｍ＝１（１／２）の場合について示されている。
【０１１４】
まず、上部反射膜、位相シフト層のない半導体レーザを作製し、そのＬＥＤスペクトルを測定する。図１２（ａ）には、この測定結果の一例が示されており、同図に示すように、光出射口の下に生じる定在波の波長のピークλ1とｐ型オーミック電極の下の定在波の波長のピークλ2が測定できる。
【０１１５】
次に、図１２（ｂ）に示すように、設計波数ｍに、この測定されたλ1を乗算することにより実効共振器長Ｌ1が求められる。
【０１１６】
Ｌ1＝ｍ×λ1
また、同図に示されるように、設計波数ｍに、この測定されたλ2を乗算することにより最終的に必要な実効共振器長Ｌ2が求められる。
【０１１７】
Ｌ2＝ｍ×λ2
そして、このＬ1とＬ2の差ΔＬが実効共振器長の変化分となる。
【０１１８】
ΔＬ＝Ｌ2−Ｌ1
最後に、このΔＬを、位相シフト層を形成する材質の屈折率ｎで除算することにより、形成すべき位相シフト層の膜厚ｄが求まることとなる。
【０１１９】
ｄ＝ΔＬ／ｎ
位相シフト層を形成する際には、位相シフト層の膜厚が、以上のようにして求められた膜厚ｄとなるように、プロセスの制御を行うこととなる。
【０１２０】
なお、位相シフト層の膜厚ｄを安定して制御できない場合、あるいは、より高精度に膜厚ｄの制御を行いたい場合は、以下のような手法により膜厚ｄの制御を行う。
【０１２１】
即ち、所定の膜厚をもつ位相シフト層を設けた半導体レーザを作製し、上記した手法と同様に、ＬＥＤスペクトルにより波長λ1、λ2を測定する。そして、下記に示す式により、設定すべき膜厚との差Δｄ（λ1とλ2が等しくするためのΔｄ）を求める。
【０１２２】
Δｄ＝ｍ×（λ2ーλ1）／ｎ
そして、このΔｄを逐次プロセスにフィードバックして、このΔｄが０となるように、膜厚ｄのプロセス条件を変化させる。これにより、膜厚ｄを安定して制御することができ、より高精度に膜厚ｄを制御することが可能となる。
【０１２３】
なお、金属−半導体界面での反射波の位相シフトφを、外部からレーザ光を与えるなどの方法により直接に測定し、この測定値より、実効共振器長の変化分ΔＬ、および位相シフト層の膜厚ｄを近似して、膜厚ｄの制御を行うことも可能である。
【０１２４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１２５】
例えば、上述の各実施例では、ＧａＡｌＡｓ系面発光型半導体レーザについて説明したが、本発明はこれに限らず、その他のＩＩＩ−Ｖ族系の面発光型半導体レーザにも好適に適用でき、特に活性層はＡｌの組成を替えることで発振波長を変更することもできる。
【０１２６】
また、埋め込み層もＺｎＳＳｅ混晶に限らずＺｎＳ−ＺｎＳｅ超格子、他の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、例えばＺｎＳｅやＺｎＳやＣｄＴｅおよびその結晶またはこれらの材料系による超格子を埋め込み層に選んでも同様な効果が得られる。
【０１２７】
また、実施例１において、有機金属付加体としてジメチル亜鉛−ジメチルセレンを、水素化合物としてＨ2Ｓ（セレン化水素）を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば表１に示す組み合わせにより、それぞれの埋め込み層を形成することもできる。
【０１２８】
また、位相シフト層も、ａ−Ｓｉなどの単体のみならず、混晶でもよい。
【０１２９】
また、基板もＧａＡｓにとらわれず、ＳｉやＩｎＰなどの半導体基板やサファイヤのような誘電体基板でも同様な効果が得られた。
【０１３０】
また、実施例４〜６は、実施例２に対応した埋め込み型の屈折率導波路構造の半導体レーザを例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、例えば実施例１に対応したリブ導波路構造の半導体レーザや、実施例３に対応した複数の柱状の半導体層を有する面発光型半導体レーザにも当然に適用できる。第３実施例に示すような複数の柱状の半導体層を有する位相同期型レーザに、位相シフト層を形成する場合には、複数の柱状の半導体層の表面および各柱状半導体層間の埋め込み層と対向する領域にわたって、位相シフト層を設けることができる。
【０１３１】
また、本発明を構成する光共振器は複数層の半導体層を有するが、ここにおける”複数層”の意味は、違う極性の層が複数あるという意味である。即ち、本発明を構成する光共振器は、少なくともｐ型の半導体層とｎ型の半導体層を有していればよく、例えば、半導体層を全て同じ材質のＧａＡｓ（極性だけ異なる）により形成する構造とすることも可能である。
【０１３２】
また、本発明を構成する一対の反射ミラーとしては、前述した実施例のように、光共振器と対向する両側の位置に、それぞれ一枚の反射ミラーを設けたものに限らない。例えば、光共振器と対向する位置に設けた出射側のミラーを複数枚のミラーで構成するもの、入射側のミラーを複数枚のミラーで構成するもの、出射側、入射側のミラーを共に複数枚のミラーで構成するものも含まれる。
【０１３３】
また、本発明の面発光型半導体レーザの応用範囲は、プリンタ、複写機などの印刷装置のみならず、ファクシミリ、ディスプレイ、通信機器にても全く同様な効果を有することは言うまでもない。
【０１３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る面発光型半導体レーザによれば、光出射側の反射ミラーを共振器径と同じ大きさの半導体多層膜とリング状電極、および光出射口を覆う誘電体多層膜ミラーで構成することにより、電極下に半導体多層膜ミラーが存在するため、電極下の共振器の反射率を増加させることが可能となりこれにより共振器内の効率が落ちないので、高効率な面発光型半導体レーザを提供することができる。
【０１３５】
また、本発明に係る製造方法においては、光出射側の反射ミラーのうち、半導体多層膜ミラーは、共振器を構成する活性層などといっしょに基板から連続して結晶成長可能であるため、非常に安定に、再現性よく面発光半導体レーザを作成できる製造方法である。
【０１３６】
また、本発明に係る面発光型半導体レーザによれば、金属電極の下と光出射口の下に発生する定在波の波長を略等しくでき、光共振器内に発生する定在波を一様にできるため、高効率な面発光型半導体レーザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に関わる半導体レーザの断面を示す斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）ともに、実施例１に関わる半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例における半導体レーザの断面を示す斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）ともに、実施例２に関わる半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例における半導体レーザの断面を示す斜視図である。．
【図６】（ａ）〜（ｆ）ともに、実施例３に関わる半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、位相シフト層を用いた実効共振器長の延長を説明する概略説明図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）ともに、実施例４に関わる半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）ともに、位相シフト層のパターンニングにドライエッチングを用いた場合の実施例４に関わる半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）ともに、実施例５に関わる半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）ともに、実施例６に関わる半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）ともに、位相シフト層の膜厚制御を行う手法について説明する概略説明図である。
【図１３】改良前の半導体レーザの断面を示す斜視図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）ともに、リング状のｐ型オーミック電極の存在により発生する定在波の波長の一様性の問題について説明する概略説明図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１  ｎ型オーミック電極
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２  ｎ型ＧａＡｓ基板
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１０４、１１４、２０４、２１４、３０４、３１５、４０４、５０４、６０４、７０４  分布反射型多層膜ミラー
１０５、２０５、４０５、５０５、６０５、７０５  ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層
１０６、２０６、４０６、５０６、６０６、７０６  ｐ型ＧａＡｓ活性層
１０７、２０７、４０７、５０７、６０７、７０７  ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層
１０８、２０８、４０８、５０８、６０８、７０８  ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9 Ａｓコンタクト層
１０９、２０９、３０９、４０９、５０９、６０９、７０９  ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94埋め込み層
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０  ｐ型オーミック電極
１１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１  誘電体多層膜ミラー
１１２、２１２、３１２  ＳｉＯ2層
１１３、２１３、３１３  レジスト
３０５  ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層
３０６  ｐ型Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ活性層
３０７  ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5 Ａｓクラッド層
３０８  ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓコンタクト層
３１４  分離溝
４３０、５３０、６３０、７３０  位相シフト層
４３１、５３１、６３１、７３１  光出射口
４３３、５３３、６３３、７３３  レジスト
４３５  レジスト
１２０、２２０、３２０  発光部
【図１】
0003666444.tif 000002
【図２】
0003666444.tif 000003
【図３】
0003666444.tif 000004
【図４】
0003666444.tif 000005
【図５】
0003666444.tif 000006
【図６】
0003666444.tif 000007
【図７】
0003666444.tif 000008
【図８】
0003666444.tif 000009
【図９】
0003666444.tif 000010
【図１０】
0003666444.tif 000011
【図１１】
0003666444.tif 000012
【図１２】
0003666444.tif 000013
【図１３】
0003666444.tif 000014
【図１４】
0003666444.tif 000015