(57)【要約】【課題】膜厚の精密な制御が難しい工程を含む場合であっても、設計値からのずれを抑制した波長でレーザ発振することが可能な素子を安定して製造することできる垂直共振器型面発光レーザの製造方法を提供する。【解決手段】基板上に、第１の反射鏡、活性層および第２の反射鏡を有する垂直共振器型面発光レーザの製造方法であって、  前記基板上に、前記第１の反射鏡と前記活性層を含む多層膜構造を形成する第１の工程と、  前記第１の工程で形成した前記多層膜構造の膜厚の設計値からのずれを取得する第２の工程と、  前記第２の工程において取得された前記多層膜構造の膜厚の設計値からのずれに応じて、前記第２の反射鏡における反射時の位相がずれるように該第２の反射鏡の膜厚を調整する工程と、を含む構成とされている。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１の反射鏡、活性層および第２の反射鏡を有する垂直共振器型面発光レーザの製造方法であって、
前記基板上に、前記第１の反射鏡と前記活性層を含む多層膜構造を形成する第１の工程と、
前記第１の工程で形成した前記多層膜構造の膜厚の設計値からのずれを取得する第２の工程と、
前記第２の工程において取得された前記多層膜構造の膜厚の設計値からのずれに応じて、前記第２の反射鏡における反射時の位相がずれるように該第２の反射鏡の膜厚を調整する工程と、
を含むことを特徴とする垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程に、前記多層膜構造を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程に、前記多層膜構造の上面に多層膜を形成して反射率を上げて前記ずれを取得する工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項４】
前記第２の反射鏡が、膜厚変調ＤＢＲで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項５】
前記膜厚変調ＤＢＲは、一部の層が膜厚変調された層で構成されている膜厚変調ＤＢＲを含むことを特徴とする請求項４に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項６】
前記多層膜構造が、窒化物半導体を含み構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項７】
前記第１および第２の反射鏡が、誘電体多層膜で構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項８】
前記第１および第２の反射鏡が、半導体多層膜で構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項９】
前記第１および第２の反射鏡が、組成が連続的に変化するグレーデッドＤＢＲで構成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項１０】
前記第２の工程は、前記多層膜構造の膜厚を測定する工程と、前記測定する工程において測定された前記多層膜構造の膜厚の測定値と前記多層膜構造の膜厚の設計値とのずれを取得する工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直共振器型面発光レーザの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、垂直共振器型面発光レーザ（以下、ＶＣＳＥＬと呼ぶ）の開発が行われている。特に、青紫色領域のＶＣＳＥＬの実用化に向けた検討が盛んになってきているが、いまだ商業レベルで実用化されたものはない。
共振器を形成する反射鏡として窒化物半導体を使った良質な分布ブラック反射鏡（以下ＤＢＲと呼ぶ）を形成することが困難であることが、青紫色領域のＶＣＳＥＬの実用化を妨げる一因になっている。
特許文献１には、このような作製が困難な窒化物半導体ＤＢＲを使用せず、誘電体ＤＢＲを使用して共振器を形成した青紫色領域のＶＣＳＥＬが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２３９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に示された構造を用いれば、作製が困難な窒化物半導体ＤＢＲを使用せずに青紫色領域のＶＣＳＥＬを実現できる。
しかしながら、上記のような構造を使用したものにおいても、以下のような課題を有している。
共振器の上下両面に誘電体ＤＢＲを形成するためには、基板を除去する必要がある。しかし、窒化物半導体では、選択的なウエットエッチングにより基板を除去する方法が確立されておらず、そのため研磨等により物理的に基板を削って除去する手法が採られる。
なお、サファイア基板を使用した場合には、レーザリフトオフで基板を剥離することも可能であるが、この場合にも剥離面を平坦化するために研磨工程が用いられる。
一般に、研磨時の研磨レートを常に一定に保つことは難しいので、研磨後の膜厚を精密に制御することは難しい。さらに、基板に反りがある場合などは研磨後の膜厚に面内分布が生じる。
その場合、研磨後に膜厚を測定して、設計値からのずれを補正することが考えられる。
【０００５】
研磨後の膜厚が設計値より厚くなってしまった場合は、追加の研磨を行うことができる。しかし、その場合でも上記の問題が解決されるわけではないので、膜厚誤差を数１０ｎｍ以下に抑えることは困難である。
研磨後の膜厚が設計値より薄くなってしまった場合は、追加の結晶成長を行うことが可能である。しかしながら、研磨工程の前に金属電極等を形成している場合、結晶成長炉が汚染されてしまう可能性があるため好ましくない。
そのため、研磨工程を含む製造方法では所望の膜厚を得られない場合がある。  
ＶＣＳＥＬの共振器を形成する層の膜厚が設計値からずれた場合、レーザ発振波長が設計値からずれてしまうという課題が生じる。
【０００６】
これらについて、図６に具体的な計算結果を示して、更に説明する。
図６（ａ）は、計算に使用したＶＣＳＥＬの断面模式図である。
波長４００ｎｍを１λとして、７λに相当する厚さのＧａＮ層６３０の上下を一対の反射鏡で挟んだ構成となっている。
上部反射鏡６２０は、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を交互にλ／４ずつの厚さで７ペア積層して構成された誘電体ＤＢＲである。
下部反射鏡６１０は、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２を交互にλ／４ずつの厚さで１１ペア積層して構成された誘電体ＤＢＲである。
図６（ｂ）に示したグラフは、ＧａＮ層６３０の厚さが設計値からずれた量と、共振波長の関係を計算した結果を示している。
グラフの横軸は、ＧａＮ層６３０の厚さが設計値からずれた量を示している。  
グラフの縦軸は、ＶＣＳＥＬの共振波長を示している。
ＧａＮ層６３０の膜厚が設計値からずれていないときは設計波長の４００ｎｍで共振するが、膜厚がずれるとそれに比例して共振波長（レーザ発振波長）がずれることが読み取れる。
以上述べたように、共振器の形成に研磨など
の工程を含み膜厚の精密な制御が難しいＶＣＳＥＬにおいては、設計どおりの波長でレーザ発振する素子を安定して製造することは難しい。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、膜厚の精密な制御が難しい工程を含む場合であっても、設計値からのずれを抑制した波長でレーザ発振することが可能な素子を安定して製造することできる垂直共振器型面発光レーザの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、基板上に、第１の反射鏡、活性層および第２の反射鏡を有する垂直共振器型面発光レーザの製造方法であって、
前記基板上に、前記第１の反射鏡と前記活性層を含む多層膜構造を形成する第１の工程と、
前記第１の工程で形成した前記多層膜構造の膜厚の設計値からのずれを取得する第２の工程と、
前記第２の工程において取得された前記多層膜構造の膜厚の設計値からのずれに応じて、前記第２の反射鏡における反射時の位相がずれるように該第２の反射鏡の膜厚を調整する工程と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、膜厚の精密な制御が難しい工程を含む場合であっても、設計値からのずれを抑制した波長でレーザ発振することが可能な素子を安定して製造することできる垂直共振器型面発光レーザの製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態におけるＶＣＳＥＬの一例を示す断面模式図である。
【図２】膜厚変調ＤＢＲの反射光の位相について説明するための模式図とグラフである。
【図３】膜厚変調ＤＢＲの反射光の位相について説明するための模式図とグラフである。
【図４】ＤＢＲの反射光の位相について説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施例におけるＶＣＳＥＬを説明する断面模式図とグラフである。
【図６】従来技術が抱える課題を説明するための模式図とグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態における垂直共振器型面発光レーザ（以下、ＶＣＳＥＬと呼ぶ）の構成例について説明する。
まず、本明細書における用語の定義を行う。
本明細書中では、素子の基板側を下側、基板と反対側を上側と定義する。
本明細書中で層の厚さに言及する場合、特に断りが無ければ物理膜厚ではなく光学膜厚を意味することとする。
本明細書中では、ＤＢＲを構成する２種類の層のうち、相対的に屈折率の低い材料からなる層を低屈折率層、相対的に屈折率の高い材料からなる層を高屈折率層と呼ぶこととする。
本明細書中では、ＤＢＲに光が入射する場合、光が入射する側に近い順から第１の層、第２の層と呼ぶこととする。
一般的にＤＢＲは第１の層と第２の層を交互に積層して構成される。一対のＤＢＲを対向させて共振器を形成した場合、光は共振器内側からＤＢＲに入射するとみなし、共振器内側から順に第１の層、第２の層となる。
本明細書中では、ＤＢＲを構成する各層の光学膜厚がλ／４になっているものを無変調ＤＢＲと呼ぶこととする。
本明細書中では、膜厚変調とは、ＤＢＲを構成する各層の光学膜厚をλ／４からずらすことを意味する。膜厚変調されたＤＢＲのことを膜厚変調ＤＢＲと呼ぶこととする。
本明細書中では、ＤＢＲを構成する各層の光学膜厚がλ／４であると言った場合、光学特性が光学膜厚λ／４と同等の場合も含むこととする。具体的には、光学膜厚がλ／４の奇数倍である場合も含む。
また、ここで、本明細書における膜厚変調の方向について定義する。
便宜的に、各ＤＢＲの第１の層を光学膜厚λ／４より薄くする場合の膜厚変調の方向を負（−）、それとは逆に第１の層を光学膜厚λ／４より厚くする場合の膜厚変調の方向を正（＋）と定義する。
【００１２】
本発明では、ＤＢＲの膜厚変調の度合いに応じて反射光の位相がずれることを利用して、ＶＣＳＥＬの共振波長を調整する。
具体的には、ＶＣＳＥＬの上部反射鏡を形成する前に共振器の膜厚の誤差を測定し、その誤差を打ち消すように設計した膜厚変調ＤＢＲを上部反射鏡として形成する。
共振器の膜厚が設計値より薄くなった場合は、上部反射鏡での反射時の位相変化量を正の方向にずらし、膜厚が設計値より厚くなった場合は反射時の位相変化量を負の方向にずらす。
【００１３】
そうすることで、実効的な光路長のずれを補正することが可能となり、設計値に近い波長でのレーザ発振が可能になる。
本発明は、ＤＢＲに膜厚変調が加わると変調の度合いに応じて反射光の位相がずれるという、新たな知見に基づくものである。
【００１４】
図２を用いて、ＤＢＲの膜厚変調の度合いが反射光の位相に与える影響について説明する。
図２（ａ）は、膜厚変調ＤＢＲ２１０に上側から光が入射した場合の反射の様子を示す模式図である。図中の矢印は、反射される光の様子を概略的に示したものである。
屈折率が２．０９の低屈折率層２１１と、屈折率が２．５４の高屈折率層２１２が交互に積層されている。前述の定義に従い、低屈折率層２１１を第１の層、高屈折率層２１２を第２の層とみなす。
なお、図２（ａ）において、ＤＢＲ２１０の上面２１５のみで光反射が起こっているような描写になっているが、実際には上面２１５だけでなく各層の界面で光反射が起こり、それらを合成したものがＤＢＲ全体としての反射光となる。
本明細書中の計算では、ＤＢＲ上面２１５における入射光と反射光（合成波）の位相の差を計算で求めて、その差を反射時の位相ずれと見なしている。
一般的な、光学膜厚λ／４の層を積層した無変調ＤＢＲの場合、波長λにおける反射光の位相ずれは０またはπである。
入射側媒質の屈折率がＤＢＲの第１の層の屈折率より大きい場合には位相ずれは０となり、逆に第１の層の屈折率より小さい場合には位相ずれはπとなる。
図２（ａ）に示したＤＢＲ２１０の入射側媒質は屈折率２．５４であるとした。第１の層は屈折率２．０９であり、第１の層より入射側媒質の屈折率が大きいので、膜厚変調を加えていない場合の反射光の位相ずれは０である。
【００１５】
ここで膜厚変調が加わる場合を考える。
図２（ｂ）は図２（ａ）のＤＢＲ２１０の膜厚変調の度合いと反射光の位相ずれの関係を計算した結果である。
なお、本計算において、反射率の低下を抑えるために１周期の光学膜厚はλ／２を保つようにした。例えば、低屈折率層の膜厚を薄くする場合はそのぶん高屈折率層の膜厚を厚くして調整する。
図２（ｂ）から、膜厚変調の度合いに比例して反射光の位相が変化していることが読み取れる。
第１の層である低屈折率層２１１の膜厚を薄くして第２の層である高屈折率層２１２の膜厚を厚くすると位相が負の方向にずれ、逆に低屈折率層２１１の膜厚を厚くして高屈折率層２１２の膜厚を薄くすると位相が正の方向にずれる。
ＤＢＲでの光反射時の位相が変化すると、実効的な光路長が伸び縮みすることになる。位相が正の方向にずれる場合は光路長が伸びることと等価であり、位相が負の方向にずれる場合は光路長が縮むことと等価である。
【００１６】
膜厚変調ＤＢＲでの反射光の位相ずれの仕組み（どのような構成でどのように位相がずれるか）をより詳細に説明するために、図３に別の計算結果を示す。
光の入射側から見て低屈折率層が先に並んでいる場合、つまり第１の層が低屈折率層である場合（図３（ａ））と、高屈折率層が先に並んでいる場合、つまり第１の層が高屈折率層である場合（図３（ｂ））の２通りのＤＢＲ構造について、平面波を入射した場合の反射光の位相を計算した。
なお、図中の矢印の向きは光の入射方向を表している。
計算に使用したパラメータは、入射側と出射側の屈折率は１．５、低屈折率層の屈折率は１．０、高屈折率層の屈折率は２．０または３．０、ＤＢＲのペア数は１０とした。
また、ここでもＤＢＲの１周期の光学膜厚はλ／２を保つようにし、その中の膜厚比率を変えて計算を行った。
【００１７】
図３（ｃ）は図３（ａ）に示した構造の、図３（ｄ）は図３（ｂ）に示した構造の計算結果である。
それぞれ、高屈折率層の屈折率が２．０の場合と３．０の場合をグラフに示している。
図３（ｃ）と図３（ｄ）を比較すると、どちらも位相のずれは膜厚変調の度合いに比例している。しかしグラフの傾きの正負は逆である。
図３（ｃ）では、低屈折率層が厚くなるにしたがって位相ずれが大きくなる。
図３（ｄ）では、低屈折率層が厚くなるにしたがって位相ずれが小さくなる。
これは、光の入射側から見て先に並んでいる層の膜厚が増すと位相が正に、膜厚が減ると位相が負にずれるというように理解できる。また、高屈折率層の屈折率が２．０の場合と３．０の場合の比較より、グラフの傾きの大きさはＤＢＲを構成する層の屈折率に依存することがわかる。
【００１８】
このしくみを簡単なモデルを使って説明する。
図４に、ＤＢＲ４１０に平面波が入射した場合の反射の様子をあらわした模式図を示す。光の入射側から第１の層４１１、第２の層４１２が並んでおり、それ以降も第１の層、第２の層、第１の層といった具合に第１の層と第２の層が交互に同一周期で積層されている。
なお、ここでは理論を簡略化するために、多重反射を無視して各界面で一度だけ反射された光のみを取り扱うこととする。
【００１９】
ＤＢＲ４１０の上側の界面４１５で反射される光を基準に、各界面で反射されて界面４１５まで戻ってきた光の位相差を考える。
界面４１５で反射した光と、界面４２５で反射して界面４１５まで戻ってきた光との位相差は、
第１の層の光学膜厚×２×２π／λ＋反射時位相ずれπ
であらわされる。
【００２０】
第１の層の光学膜厚がλ／４の場合には位相差は２πとなり、実質的な位相差はない。第１の層の光学膜厚がλ／４より薄い場合には位相差は２πより小さく、λ／４より厚い場合には位相差は２πより大きくなる。
界面４１５で反射した光と、界面４３５で反射して界面４１５まで戻ってきた光との位相差は、次の式であらわされる。
（第１の層の光学膜厚＋第２の層の光学膜厚）×２×２π／λ
第１の層の光学膜厚と第２の層の光学膜厚を足し合わせた１周期の光学膜厚がλ／２であれば、界面４１５と界面４３５での反射光の位相差は２πとなり、実質的な位相差はない。
【００２１】
前述したように、これ以降の層も第１の層と第２の層を同一周期で積層しているので、これ以降の反射光も位相差という点では同様の関係となる。
結局、１周期の光学膜厚がλ／２を保ったままの膜厚変調ＤＢＲの場合は、反射光の位相が無変調ＤＢＲに比べて正の方向にずれるか負の方向にずれるかは第１の層の光学膜厚だけで表現することができる。
前述のように、第１の層の光学膜厚がλ／４より薄い場合には位相差は２πより小さく、λ／４より厚い場合には位相差は２πより大きくなる。
全体の反射光は各界面からの反射光の合成波なので、各界面での反射光がそれぞれどの程度の強度をもっているかによって全体に及ぼす影響が変わってくる。各界面での反射光の強度は各界面の反射率に依存する。界面における光の反射率はその界面の前後の屈折率に依存する。そのため、ＤＢＲを構成する材料の屈折率が変化すると、図３に示したように位相ずれの大きさが変わる。
以上、膜厚変調ＤＢＲでの反射光の位相ずれについて説明した。
【００２２】
図１に、本発明を適用した製造方法で作製されたＶＣＳＥＬの一例を示す。
基板１００上に形成された多層膜構造からなるＶＣＳＥＬであり、波長λで共振するように設計されている。
量子井戸構造で形成された活性層１４０を含む半導体層１３０の上下に、誘電体ＤＢＲで構成された第１の反射鏡１１０と第２の反射鏡１２０を対向して配置することで共振器を形成している。
なお、図を簡略化するために反射鏡は３周期だけ図示している。
【００２３】
つぎに、図１のＶＣＳＥＬを作製する工程について説明する。
まず、第１の工程として、基板１００上に第１の反射鏡１１０と半導体層１３０を形成する。
第１の反射鏡１１０と半導体層１３０を同一基板上に続けて成膜することは難しいため、半導体層１３０は基板１００とは別の基板上に結晶成長した後に第１の反射鏡１１０上に接合し、その後にその基板の除去と研磨による平坦化を行った。
第２の工程で、半導体層１３０の膜厚を測定する。
半導体層１３０の厚さは、光学膜厚が２λに相当するように設計されたが、前記第１の工程に研磨工程を含むため、膜厚の精密な制御が難しく、半導体層１３０の厚さが設計値より薄くなってしまった場合を想定する。
【００２４】
次に、第２の工程において、半導体層１３０の膜厚は、様々な方法で測定することができる。
物理膜厚を測定する例としては、電子顕微鏡などが挙げられる。
光学膜厚を測定する例としては、反射光や発光のスペクトルを測定してピーク波長やディップ波長から推定する方法や、反射光の光学的位相を干渉計などを用いて測定する方法が挙げられる。
分光エリプソメトリーなどを使用すれば、物理膜厚と屈折率を同時に推定することもできる。
光学膜厚を測定する際に、半導体層１３０と空気の界面における反射率が小さすぎてピーク波長やディップ波長の検出が困難な場合は、半導体層１３０の上面に多層膜などを形成して反射率を上げてもよい。形成した多層膜は、測定後に除去してもよいし、ＶＣＳＥＬの特性に悪影響を及ぼさないものであればそのまま残してもよい。
なお、半導体層１３０の膜厚の設計値からのずれを取得できる限り、本工程において半導体層の膜厚を測定することを必須としない。
【００２５】
次に、第３の工程で、第２の工程での測定結果に応じて第２の反射鏡１２０の膜厚を調整し、半導体層１３０の上に形成する。
上記第２の工程において、半導体層１３０の膜厚は設計値より薄くなっていることが判明したため、第２の反射鏡１２０でそれを補正するように反射光の位相を調整する。
具体的には、無変調ＤＢＲに比べて反射光の位相が正の方向にずれるように、正の方向に膜厚変調した膜厚変調ＤＢＲを形成する。
その結果、半導体層１３０が設計値より薄くなった分と、第２の反射鏡で反射光の位相を調整した分が釣り合って、図１のＶＣＳＥＬ
は当初の設計どおり波長λでレーザ発振することができる。
図１の例とは逆に、半導体層の膜厚が設計値より厚くなってしまった場合は、無変調ＤＢＲに比べて反射光の位相が負の方向にずれるように、負の方向に膜厚変調した膜厚変調ＤＢＲを第２の反射鏡として形成すればよい。
【００２６】
本発明において膜厚変調ＤＢＲを使用する場合、ＤＢＲの全ての層を一様に膜厚変調する必要は無い。ＤＢＲを構成する一部の層のみ膜厚変調を行った構成であってもよい。
一部の層のみ膜厚変調を行ったＤＢＲを一部膜厚変調ＤＢＲと呼ぶこととする。一部膜厚変調ＤＢＲでも、その膜厚変調の度合いに応じて反射光の位相は変化する。したがって、共振波長のずれに合わせて膜厚変調の度合いを調整することで、本発明の効果を得ることが可能である。
本発明において、ＤＢＲの各層の界面が急峻ではなく組成が連続的に変化するグレーデッドＤＢＲと呼ばれる構造を使用することも可能である。その場合、組成が連続的に変化している領域（グレーデッド領域）の中心を疑似的な界面とみなして膜厚を見積もる。
【００２７】
本発明は特定の材料系に限らず、ＤＢＲを形成することが可能なあらゆる材料系に適用することができる。ＤＢＲは誘電体多層膜や半導体多層膜で構成することができる。材料の組み合わせとしては、例えば、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＩｎＮ、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５／ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２などである。
【００２８】
本発明を適用した面発光レーザは、複写機、レーザプリンタなどの画像形成装置が有す
る感光ドラムへ描画を行うための光源としても利用することができる。また、本発明を適用した面発光レーザを同一平面上に複数配列してアレイ光源として使用してもよい。
【実施例】
【００２９】
以下に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下に説明する実施例の構成に限定されるものではない。例えば、材料の種類や組成、形状や大きさは本発明の範囲内で適宜変更できる。
以下の実施例では、レーザ発振波長として４００ｎｍ付近のものを示したが、適切な材料・構造の選択により、任意の波長での動作も可能である。
【００３０】
本実施例として、本発明の製造方法を適用して作製したＶＣＳＥＬについて、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、本実施例におけるＶＣＳＥＬの層構造を示す断面模式図である。
本実施例におけるＶＣＳＥＬは窒化物半導体と誘電体で形成され、真空中の波長λ＝４００ｎｍでレーザ発振するように設計されている。
第１の工程として、Ｓｉ基板５００上に第１の反射鏡５１０と半導体層５３０を形成した。
第１の反射鏡５１０は、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を交互にλ／４ずつの厚さで１１ペア積層して構成された誘電体ＤＢＲである。
半導体層５３０は、ＩｎＧａＮの量子井戸構造で形成された活性層５４０を含むＧａＮ層で構成されている。
半導体層５３０はＳｉ基板５００とは別のサファイア基板上に結晶成長した後に第１の反射鏡５１０上に接合し、その後にレーザリフトオフによるサファイア基板の除去と研磨による平坦化を行った。
【００３１】
第２の工程で、半導体層５３０の膜厚を測定した。
半導体層５３０の厚さは、光学膜厚が２λに相当するように設計されたが、前記第１の工程に研磨工程を含むため、膜厚の精密な制御が難しい。
半導体層５３０の膜厚は、第１の工程後に半導体層５３０の上から光を入射して反射スペクトルを測定し、その結果から推定した。ディップ波長が３９３ｎｍ付近に見られたことから、物理膜厚で８ｎｍ程度設計値より薄くなっていると推定された。
【００３２】
第３の工程で、第２の工程での測定結果に応じて第２の反射鏡５２０の膜厚を調整し、半導体層５３０の上に形成した。
第２の反射鏡５２０は、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２を交互に７ペア積層して構成された誘電体ＤＢＲである。
第２の工程において、半導体層５３０の膜厚
は設計値より薄くなっていることが判明しているため、第２の反射鏡５２０ではそれを補正するように反射光の位相を調整した。具体的には、無変調ＤＢＲに比べて反射光の位相が正の方向にずれるように、ＳｉＯ２を０．３８５λ、Ｎｂ２Ｏ５を０．１１５λの厚さで形成した膜厚変調ＤＢＲとした。
【００３３】
図５（ｂ）に示した計算結果を用いて、その効果を説明する。
横軸は第２の反射鏡５２０を構成するＳｉＯ２層の厚さを示している。なお、本実施例においても膜厚変調時にＤＢＲの１周期の光学膜厚がλ／２を保つようにしている。
縦軸はＶＣＳＥＬの共振波長を示している。
第２の反射鏡５２０を無変調ＤＢＲで構成した場合、つまり横軸の値が０．２５λの場合は、共振波長は３９３ｎｍ付近となる。一方、本実施例では第２の反射鏡５２０を前述したように膜厚変調ＤＢＲで構成し、横軸の値が０．３８５λとなるようにしている。
その結果、設計どおりの波長４００ｎｍ付近でレーザ発振させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１００：基板
１１０：第１の反射鏡
１２０：第２の反射鏡
１３０：半導体層
１４０：活性層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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