(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型半導体基板上に設けられるとともに、前記一導電型半導体基板に格子整合する第１の一導電型低屈折率半導体層と一導電型高屈折率半導体層とからなる多層膜の前記一導電型半導体基板と離れた側にメサ構造を構成し、前記メサ構造を構成する前記第１の一導電型低屈折率半導体層の一部を酸化して形成した酸化膜により電流狭窄構造を構成するとともに、前記メサ構造以外の露出平坦部に前記第１の一導電型低屈折率半導体層を酸化した酸化膜を設けた第１の分布ブラッグ反射器と、一導電型クラッド層、歪量子井戸活性層、及び、逆導電型クラッド層からなるダブルヘテロ接合構造を構成する前記逆導電型クラッド層に接するように、逆導電型低屈折率半導体層と逆導電型高屈折率半導体層とからなる第２の分布ブラッグ反射器を設けるとともに、前記一導電型クラッド層に接するように第２の一導電型低屈折率半導体層を設け、前記第２の一導電型低屈折率半導体層と前記第１の分布ブラッグ反射器のメサ構造の頂面とを接合させたことを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
一導電型半導体基板上に、前記一導電型半導体基板と格子整合する第１の一導電型低屈折率半導体層と一導電型高屈折率半導体層とを交互に積層して第１の分布ブラッグ反射器を形成する工程、メサ構造の段差下側の露出面が前記第１の一導電型低屈折率半導体層になるようにメサエッチングを行ってメサ構造を形成する工程、次いで、第２の半導体基板上に、逆導電型低屈折率半導体層と逆導電型高屈折率半導体層とを交互に積層した第２の分布ブラッグ反射器、逆導電型クラッド層、歪量子井戸活性層、一導電型クラッド層、及び、第２の一導電型低屈折率半導体層を順次積層する工程、前記第２の一導電型低屈折率半導体層と前記第１の分布ブラッグ反射器のメサ構造の頂面とを対向させて、接触した状態で熱処理を行うことによって両者を接着する工程、次いで、酸化性雰囲気中で熱処理することによって前記メサ構造を構成する前記第１の一導電型低屈折率半導体層の一部を酸化して電流狭窄構造を構成するとともに、前記メサ構造の段差下側に露出する前記第１の一導電型低屈折率半導体層も酸化する工程、次いで、前記第２の半導体基板及び第２の半導体基板と接する前記逆導電型低屈折率半導体層を選択的に除去する工程を有することを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【請求項３】
上記第２の一導電型低屈折率半導体層と第１の分布ブラッグ反射器のメサ構造の頂面とを接着する熱処理工程を、水素ガス雰囲気中で行うとともに、上記酸化性雰囲気中で熱処理を、窒素ガスをキャリアガスとした水蒸気雰囲気中で行うことを特徴とする請求項２記載の面発光レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面発光レーザ及びその製造方法に関するものであり、特に、高利得活性層と高反射率の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲミラー）を有する面発光レーザ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より各種の構造の面発光半導体レーザの研究・開発がなされているが、近年、低消費電力光インターコネクションのキーデバイスとして面発光半導体レーザが注目されており、特に、欧米で盛んに研究されている。
【０００３】
この面発光半導体レーザは、成長基板に垂直に光を取り出す構造であるので、高密度二次元アレー化が容易であるという特長があり、また、共振器体積が小さいので原理的にμＡ（マイクロアンペア）オーダーでの極低しきい値動作が可能であることや、ビーム拡がりがストライプ型レーザに比べて狭く、光ファイバとの光結合が容易である等の利点を有している。
【０００４】
現在、８５０ｎｍ帯のＧａＡｓ系の面発光レーザが短距離光リンクの光源として実用化されているが、同時に、光通信波長帯の１．３〜１．５５μｍ帯の面発光レーザの研究も行われている。この１．３〜１．５５μｍ帯では、その波長からビルトイン電圧を低くすることができるので、８５０ｎｍ帯のレーザと比較して駆動電圧を小さくできるという利点があり、したがって、極低しきい値で温度特性の優れた面発光レーザが実現できれば、ＣＭＯＳで直接駆動可能になるため、別個のドライバー回路が不要になる。
【０００５】
この様な面発光レーザを実現するためには、１．３〜１．５５μｍ帯で発光する活性層と９９％以上の高反射率のＤＢＲミラーが必要不可欠となる。また、共振器の波長を光の波長オーダーまで小さくするためには、電流注入機構の形成手段等の観点からＤＢＲミラーとして多層絶縁膜ではなく半導体多層膜を用いることが望ましい。
【０００６】
従来、この様な半導体ＤＢＲミラーと光の波長のオーダーの共振器を同時に得る方法として、大きな屈折率差によって高反射率が実現できるＧａＡｓ／ＡｌＡｓ多層膜からなる半導体ＤＢＲミラーと、ＩｎＰ基板上に成長させたＩｎＧａＡｓＰを活性層とするＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のダブルヘテロ接合構造とを直接接着させる方法が提案されている（必要ならば、特開平７−３３５９６７号公報参照）。
【０００７】
また、成長基板としてＩｎＰより格子定数の小さなＩｎＧａＡｓ基板を用いることにより、１．３μｍ帯で発光するポテンシャルの深い高利得の歪量子井戸活性層を用いることも提案されている。本発明者等は、この歪量子井戸活性層をストライプ型レーザに適用することによって、特性温度１４０Ｋという高い値を得ており、また、レーザのスロープ効率の温度依存性も非常に小さいことが確認されている（必要ならば、Ｋ．Ｏｔｓｕｂｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３３，ｐ．１７９５，１９９７、及び、Ｋ．Ｏｔｓｕｂｏｅｔ  ａｌ．，ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１０，ｐ．１０７３，１９９８参照）。
【０００８】
また、ＤＢＲミラー材料としては、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ多層膜の代わりに、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多層膜を用いることができ、この場合、ＩｎＧａＡｓとＩｎＡｌＡｓの屈折率差は約０．４と、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓに比べてやや劣るものの、ＩｎＰ基板上に設ける、ＩｎＰと格子整合するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰの屈折率差の２倍以上であり、より少ないペア数で高反射率を実現することが可能になる。
【０００９】
一方、極低しきい値を実現するためには、電流を微小な領域に注入することができるように電流狭窄構造を用いる必要があるが、近年、レーザの層構造を構成するＡｌＡｓ層を酸化してその自己酸化膜によって電流を狭窄する面発光レーザが開発されており、それによって、優れた特性が得られたことが多数報告されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の半導体ＤＢＲミラーとダブルヘテロ接合構造とを直接接着させた面発光レーザの場合には、ダブルヘテロ接合構造の上下に半導体ＤＢＲミラーを接着するためのウェハ接着を２回行わなければならず、さらに、自己酸化膜による電流狭窄機構を作製する場合には、ウェハ接着工程を含めて計３回の熱処理工程を要することになり、その都度、ウェハを出し入れするとプロセスの工数が大幅に増えてスループットが低下するという問題がある。
【００１１】
また、この従来の半導体ＤＢＲミラーとダブルヘテロ接合構造とを直接接着させた面発光レーザの場合には、基板としてＩｎＰを用いているため、活性層としてもＩｎＰに格子整合するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系ＭＱＷ活性層を用いているが、この場合、障壁層と井戸層との間のバンドオフセット、即ち、バンド不連続が小さく、キャリアのオーバーフローが起こりやすくなり、したがって光学利得が小さくなるために特性の改善が困難であるという問題がある。
【００１２】
この様な障壁層と井戸層との間のバンド不連続の大きさによるキャリアのオーバーフローの問題は、上述のように本発明者等による研究によってＩｎＧａＡｓ基板を用いることによって基本的には解決可能であるが、この場合、ＩｎＧａＡｓ基板を用いて面発光レーザを構成しようとすると、面発光レーザを構成する各半導体層は、ＩｎＧａＡｓ基板との格子整合を取るために、３元混晶或いは４元混晶となり、それによって、熱抵抗が大きくなるという懸念がある。
【００１３】
したがって、本発明は、高利得の活性層と高反射率のＤＢＲミラーを有する面発光レーザを、より少ない工程数で製造することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図１は、面発光レーザをヒートシンクにマウントした状態の概略的断面図である。
図１参照
（１）本発明は、面発光レーザにおいて、一導電型半導体基板１上に設けられるとともに、この一導電型半導体基板１に格子整合する第１の一導電型低屈折率半導体層と一導電型高屈折率半導体層とからなる多層膜の一導電型半導体基板１と離れた側にメサ構造７を構成し、このメサ構造７を構成する第１の一導電型低屈折率半導体層の一部を酸化して形成した酸化膜９により電流狭窄構造を構成するとともに、メサ構造７以外の露出平坦部に第１の一導電型低屈折率半導体層を酸化した酸化膜１０を設けた第１の分布ブラッグ反射器２と、一導電型クラッド層６、歪量子井戸活性層５、及び、逆導電型クラッド層４からなるダブルヘテロ接合構造を構成する逆導電型クラッド層４に接するように、逆導電型低屈折率半導体層と逆導電型高屈折率半導体層とからなる第２の分布ブラッグ反射器３を設けるとともに、一導電型クラッド層６に接するように第２の一導電型低屈折率半導体層８を設け、この第２の一導電型低屈折率半導体層８と第１の分布ブラッグ反射器２のメサ構造７の頂面とを接合させたことを特徴とする。
【００１５】
この様に、第１の分布ブラッグ反射器２にメサ構造７を構成するとともに、このメサ構造７を構成する第１の一導電型低屈折率半導体層の一部を酸化して形成した酸化膜９により電流狭窄構造を構成することによって電流注入効率を改善することができ、また、第２の分布ブラッグ反射器３は歪量子井戸活性層５を含むダブルヘテロ接合構造とモノリシックに一体に構成しているので、分布ブラッグ反射器を接着するための熱工程は一回で済むことになる。
【００１６】
特に、第２の分布ブラッグ反射器３を、ＧａＡｓとＩｎＰとの間の格子定数を有する互いに格子整合する半導体で構成することとによって、逆導電型低屈折率半導体層と逆導電型高屈折率半導体層との屈折率差を大きくすることができ、それによって、第２の分布ブラッグ反射器３を高反射率にすることができる。
【００１７】
また、歪量子井戸活性層５を構成する障壁層をＧａＡｓとＩｎＰとの間の格子定数を有する半導体で構成することにより、歪量子井戸活性層５における障壁層と井戸層との間のバンド不連続を大きくすることができ、それによって、キャリアのオーバーフローを抑制することができるので、光学利得を大きくすることができる。
なお、伝導帯側のバンド不連続は、２００ｍｅＶ以上であることが望ましく、また、価電子帯側のバンド不連続は、５０ｍｅＶ以上であることが望ましい。
【００１８】
（２）また、本発明は、面発光レーザの製造方法において、一導電型半導体基板１上に、この一導電型半導体基板１に格子整合する第１の一導電型低屈折率半導体層と一導電型高屈折率半導体層とを交互に積層して第１の分布ブラッグ反射器２を形成する工程、メサ構造７の段差下側の露出面が第１の一導電型低屈折率半導体層になるようにメサエッチングを行ってメサ構造７を形成する工程、次いで、第２の半導体基板上に、逆導電型低屈折率半導体層と逆導電型高屈折率半導体層とを交互に積層した第２の分布ブラッグ反射器３、逆導電型クラッド層４、歪量子井戸活性層５、一導電型クラッド層６、及び、第２の一導電型低屈折率半導体層８を順次積層する工程、この第２の一導電型低屈折率半導体層８と第１の分布ブラッグ反射器２のメサ構造７の頂面とを対向させて、接触した状態で熱処理を行うことによって両者を接着する工程、次いで、酸化性雰囲気中で熱処理することによってメサ構造７を構成する第１の一導電型低屈折率半導体層の一部を酸化して電流狭窄構造を構成するとともに、メサ構造７の段差下側に露出する第１の一導電型低屈折率半導体層も酸化する工程、次いで、第２の半導体基板及び第２の半導体基板と接する逆導電型低屈折率半導体層を選択的に除去する工程を有することを特徴とする。
【００１９】
この様な工程を採用することによって、分布ブラッグ反射器を接着するための熱処理工程と、電流狭窄機構を形成するための熱処理工程は、２度になり、且つ、同じ熱処理装置内で連続して行うことができるので、ウェハの出し入れの回数も低減することができ、それによってスループットが向上する。
また、第２の基板をＩｎＧａＡｓ等のＧａＡｓとＩｎＰとの中間の格子定数を有する基板を用いた場合には、第２の分布ブラッグ反射器３を高効率に、且つ、歪量子井戸活性層５の利得を高利得することができるが、このＩｎＧａＡｓは上述のように熱抵抗が大きいので、最終的にこの第２の半導体基板を除去することによって熱抵抗を低減することができ、それによって、熱特性を向上することができる。
【００２０】
また、第２の半導体基板を除去したのち、第２の分布ブラッグ反射器３乃至第２の一導電型低屈折率半導体層８の周辺部を選択的に除去することが望ましく、それによって、無効電流を低減することができる。
なお、この除去工程において、メサ構造７の段差下側に露出する第１の一導電型低屈折率半導体層を酸化した酸化膜１０がエッチングストッパ層として作用するので、エッチング工程が簡素化される。
【００２１】
また、メサエッチングする工程において、まず、第１の分布ブラッグ反射器２を構成する第１の一導電型低屈折率半導体層と一導電型高屈折率半導体層とからなる多層膜を（ｎ＋１．５）ペア分だけ除去してメサ構造７を形成したのち、全面にエッチングマスク用膜を塗布し、第１の分布ブラッグ反射器２を構成する多層膜が１ペア露出するようにエッチングマスク用膜を減膜し、次いで、１ペア分の多層膜を除去することが望ましく、それによって、メサエッチング工程に伴う選択エッチングマスクの除去工程において、第１の一導電型低屈折率半導体層が不所望にエッチングされることがない。
【００２２】
（３）また、本発明は、上記（２）において、第２の一導電型低屈折率半導体層８と第１の分布ブラッグ反射器２のメサ構造７の頂面とを接着する熱処理工程を水素ガス雰囲気中で行うとともに、酸化性雰囲気中で熱処理を、窒素ガスをキャリアガスとした水蒸気雰囲気中で行うことを特徴とする。
【００２３】
この様に、第２の一導電型低屈折率半導体層８と第１の分布ブラッグ反射器２のメサ構造７の頂面とを接着する熱処理工程を行う雰囲気としては、水素ガス雰囲気が好適であり、それによって強固な接着が可能になり、また、酸化性雰囲気を、窒素ガスをキャリアガスとした水蒸気雰囲気とすることによって短時間で電流狭窄機構を構成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の実施の形態の面発光レーザの製造工程を図２乃至図７を参照して説明する。
なお、各図は概略的断面図である。
図２（ａ）参照
まず、Ｓｉ濃度が２×１０18ｃｍ-3のｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）を用いて、Ｓｉ濃度が２×１０18ｃｍ-3のｎ型ＡｌＡｓλ／４膜１２及びＳｉ濃度が２×１０18ｃｍ-3のｎ型ＧａＡｓλ／４膜１３を交互に積層させ、最上層がｎ型ＧａＡｓλ／４膜１３になるように、例えば、２５ペア（なお、図においては、図示を簡単にするために６ペアのみを図示している）設けることによって第１の分布ブラッグ反射器、即ち、ＤＢＲミラーを形成する。
【００２５】
図２（ｂ）参照
次いで、全面に、厚さが、例えば、２００ｎｍのＳｉＯ2 膜を堆積させたのち、直径１０μｍの円状にパターニングすることによってＳｉＯ2 膜パターン１４を形成し、次いで、このＳｉＯ2 膜パターン１４をマスクとして、ＮＨ4 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏからなる混合エッチャントでｎ型ＧａＡｓλ／４膜１３を選択的にエッチングするとともに、フッ酸を用いてｎ型ＡｌＡｓλ／４膜１２を選択的にエッチングし、合計２．５ペア分エッチングすることによって円筒状メサ１５を形成する。
【００２６】
図２（ｃ）参照
次いで、全面にレジスト膜１６を塗布したのち、Ｏ2 アッシングによって、最上部のｎ型ＧａＡｓλ／４膜１３／ｎ型ＡｌＡｓλ／４膜１２が１ペア分露出するようにレジスト膜１６を減膜する。
【００２７】
図３（ｄ）参照
次いで、レジスト膜１６をマスクとしてフッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液に浸漬することによって、ＳｉＯ2 膜パターン１４を除去するとともに、露出したｎ型ＡｌＡｓλ／４膜１２のサイドエッチングが進行し、リフトオフ的にＤＢＲミラーが１ペア分除去される。
次いで、再びＯ2 アッシングを行って、レジスト膜１６を除去し、ウェハ全体を純水に浸漬して洗浄する。
なお、このＯ2 によるアッシングにより、露出した円筒状メサ１５の頂部のｐｎ型ＧａＡｓλ／４膜１２の親水性が高まり、後の接着工程における接着性が高まるので、Ｏ2 によるアッシングはウェハ接着工程のための前処理も兼ねたものとなる。
【００２８】
図３（ｅ）参照
一方、このＤＢＲミラー用ウェハとは別に、レーザ用ウェハとして、まず、Ｉｎ組成比が０．２６のＩｎＧａＡｓ基板２１上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、Ｚｎ濃度が２×１０18ｃｍ-3でＩｎ組成比が０．２４５のｐ型ＩｎＡｌＡｓλ／４膜２２及びＺｎ濃度が２×１０18ｃｍ-3でＩｎ組成比が０．２６のｐ型ＩｎＧａＡｓλ／４膜２３を交互に積層させて、２５．５ペア（なお、図においては、図示を簡単にするために３．５ペアのみを図示している）からなる第２のＤＢＲミラーを構成する。
この場合、基板としてＩｎＧａＡｓ基板２１を用いているので、従来のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系によるＤＢＲミラーに比べて屈折率差を大きくすることができるので、少ないペア数で反射率を高めることができる。
なお、図示を省略しているが、ｐ型ＩｎＡｌＡｓλ／４膜２２とｐ型ＩｎＧａＡｓλ／４膜２３との間には、禁制帯幅差及びバンドオフセットにともなう抵抗を低減するために、例えば、Ｚｎ濃度が２×１０18ｃｍ-3、厚さが５ｎｍのｐ型Ｉｎ0.256 Ａｌ0.21Ｇａ0.534 Ａｓ層を挿入している。
【００２９】
引き続いて、Ｚｎ濃度が５×１０17ｃｍ-3、厚さが１７８．２ｎｍで、Ｉｎ組成比が０．２５６、Ａｌ組成比が０．２１のｐ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層２４、歪量子井戸活性層２５、Ｓｉ濃度が５×１０17ｃｍ-3、厚さが１７８．２ｎｍで、Ｉｎ組成比が０．２５６、Ａｌ組成比が０．２１のｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層２６、及び、Ｓｉ濃度が２×１０18ｃｍ-3で、Ｉｎ組成比が０．７３６のｎ型ＩｎＧａＰλ／４膜２７を順次積層させる。
なお、この場合のｎ型ＩｎＧａＰλ／４膜２７は、ウェハの成長表面に酸化性が強く且つ潮解性の高いＡｌ含有層が露出しないようにするために設けるものである。
【００３０】
図３（ｆ）参照
図３（ｆ）は、図３（ｅ）の破線で示す円内を模式的に拡大したものであり、この場合の歪量子井戸活性層２５としては、厚さが、１０ｎｍ、Ｉｎ組成比が０．２５６、Ａｌ組成比が０．２１で、ノン・ドープのｉ型ＩｎＡｌＧａＡｓ障壁層２８を３層と、厚さが７ｎｍ、Ｉｎ組成比が０．４７でノン・ドープのｉ型ＩｎＧａＡｓ歪井戸層２９を２層とを交互に積層させて構成する。
次いで、ｎ型ＩｎＧａＡｓλ／４膜２７乃至ｐ型ＩｎＡｌＡｓλ／４膜２２を形成したＩｎＧａＡｓ基板２１を、Ｈ2 ＳＯ4 ＋Ｈ2 Ｏ2 の混合液で処理して洗浄したのち、純水洗浄を行い、スピン乾燥させる。
【００３１】
この場合の歪量子井戸活性層２５におけるバンドオフセット、即ち、エネルギー不連続は、伝導帯側で３２７ｍｅＶとなり、また、価電子帯側で１８０ｍｅＶとなり、従来のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の歪量子井戸活性層におけるバンドオフセットに比べて大きくなるので、キャリアのオーバフローが抑制され、それによって、利得を高めることができる。
なお、この歪量子井戸活性層２５の発光波長は１．３μｍとなる。
【００３２】
図４参照
次いで、ＩｎＧａＡｓ基板２１上に形成したｎ型ＩｎＧａＰλ／４膜２７と、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に形成した第１のＤＢＲミラーを構成する円筒状メサ１５の頂面とを対向させて接触させ、加重をかけて熱処理炉３０内に導入する。
この熱処理炉３０内に、Ｈ2 ガス３１を導入し、例えば、６５０℃の温度において、例えば、１０分間熱処理することによって両ウェハを接着させる。
【００３３】
図５参照
引き続いて、熱処理炉３０の温度を４００℃まで下げるとともに、熱処理炉３０内のＨ2 ガス２１を真空排気ポンプによって完全に引ききったのち、熱処理炉３０内にＮ2 ガス３３をキャリアガスとして水蒸気３２を導入し、４００℃において、１０分間熱処理を行うことによって、円筒状メサ１５を構成するｎ型ＡｌＡｓ層１２が側面から２．５μｍ程度酸化されてＡｌＡｓ酸化膜１７となり、直径が５μｍの開口部、即ち、電流通路が形成される。
なお、同時に、平坦面に露出するｎ型ＡｌＡｓλ／４膜１２も完全に酸化されてＡｌＡｓ酸化膜１８となる。
【００３４】
図６（ａ）参照
次いで、ウェハを熱処理炉３０から取り出したのち、ＮＨ4 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏの混合液を用いてＩｎＧａＡｓ基板２１を除去し、次いで、露出した一層目のｐ型ＩｎＡｌＡｓλ／４膜２２をフッ酸を用いて選択的に除去する。
次いで、露出したｐ型ＩｎＧａＡｓλ／４膜２３の円筒状メサ１５に投影的に対応する領域に、レジストパターンを用いたリフトオフ法によって、例えば、厚さが１０ｎｍのＡｕ膜、厚さが１ｎｍのＺｎ膜、及び、厚さが１００ｎｍのＮｉ膜を順次堆積させて、直径が１５μｍのｐ側電極３４を形成する。
【００３５】
図６（ｂ）参照
次いで、このｐ側電極３４をマスクとして塩素系のガスを用いたドライ・エッチングを施すことによって、ｐ型ＩｎＧａＡｓλ／４膜２３乃至ｎ型ＩｎＧａＰλ／４膜２７をエッチングして円筒状にする。
この様に、発光に寄与しない部分を除去して円筒状にすることによって、無効電流を低減することができるので、利得を向上することができる。
なお、この工程において、平坦面に形成されているＡｌＡｓ酸化膜１８が、ドライ・エッチングにおけるエッチングストッパ層となるので、エッチング時間にマージンを取ることができ、製造歩留りが向上する。
【００３６】
図７参照
次いで、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏面の円筒状メサ１５に対応する領域にＳｉＮλ／４膜を堆積させたのちパターニングすることによって、直径１５μｍの反射防止膜１９を形成し、次いで、反射防止膜１９の周囲に、レジストパターンを用いたリフトオフ法によって、厚さが３０ｎｍで１３％のＧｅを含有するＡｕ・Ｇｅ層及び厚さ２μｍのＡｕ膜を順次堆積させて環状のｎ側電極２０を形成することによって面発光レーザの基本構成が完成する。
最後に、接着用導電部材としてＡｕＳｎを用いてｐ側電極３４をＣｕヒートシンク３５にボンディングすることによって、ｎ型ＧａＡｓ基板１１が上向きとなるｎサイドアップの状態にする。
【００３７】
この本発明の実施の形態においては、活性層を成長させる基板として、ＩｎＰより格子定数の小さなＩｎＧａＡｓ基板２１を用いているので、ＩｎＧａＡｓ基板２１に格子整合するＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多層膜によって高反射率のＤＢＲミラーをモノリシックに形成することができ、ＤＢＲミラーの接着工程を一回にすることができる。
【００３８】
また、電流狭窄機構を形成するための熱酸化工程を、ウェハ接着工程と同じ熱処理炉内で引き続いて行っているので、ウェハを一度も取り出さずに、ウェハ接着と熱酸化を行うことができ、それによって、製造工程数を低減することができるので、スループットが向上する。
【００３９】
また、本発明の実施の形態においては、ＡｌＡｓ酸化膜を積極的にエッチングストッパ層として利用することによって、ドライ・エッチング工程におけるプロセスの制御性を高めることができる。
【００４０】
また、素子特性の観点からは、ＩｎＧａＡｓ基板２１上に歪量子井戸活性層２５を成長させているので、従来のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系に比べてバンドオフセットを大きくすることができるので、キャリアのオーバーフローを防止することができ、それによって、高利得にすることができる。
【００４１】
また、熱抵抗の高いＩｎＧａＡｓ基板２１を除去するとともに、熱抵抗の低いｎ型ＧａＡｓ基板１１を上にしてＣｕヒートシンク３５上にマウントしているので、放熱特性が良好となり、したがって、特性温度や、スロープ効率の温度依存性を改善することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の実施の形態における各数値は、その一例を示すものであり、記載されている数値に限られるものでないことは言うまでもないことである。
【００４３】
また、上記の実施の形態においては、レーザ用ウェハを円筒状にエッチングしているが、必ずしも必要ではなく、ｐ側電極３４を円形状に小さく形成すれば、電流の拡がりは小さくなるので、そのままの状態でマウントしても良いものである。
【００４４】
また、上記の実施の形態においては、円筒状メサ１５を形成する工程において、ＳｉＯ2 膜パターン１４の除去にともなって、平坦部に露出するｎ型ＡｌＡｓλ／４膜１２の不所望なエッチングによる消失を防止するために、まず、２．５ペアのＧａＡｓ／ＡｌＡｓ膜によって円筒状メサ１５を形成し、次いで、レジスト膜１６を用いて、ＳｉＯ2 膜パターン１４と１ペアのＧａＡｓ／ＡｌＡｓ膜を除去しているが、ＳｉＯ2 膜パターン１４の表面及び側面の一部のみが露出するように、より平坦化したレジスト膜を設け、最初から１．５ペアのＧａＡｓ／ＡｌＡｓ膜によって円筒状メサ１５を形成し、ＳｉＯ2 膜パターン１４のみを除去するようにしても良い。
【００４５】
また、上記の実施の形態においては、最終的に残る円筒状メサ１５を１．５ペアのＧａＡｓ／ＡｌＡｓ膜によって構成しているが、１．５ペアに限られるものでなく、ｎを整数とした場合、（ｎ＋０．５）ペアのＧａＡｓ／ＡｌＡｓ膜であっても良く、その場合には、ＡｌＡｓ酸化膜１７による電流狭窄機構は多重に形成されることになる。
【００４６】
また、上記の実施の形態においては、歪量子井戸活性層２５を２層の井戸層によって構成しているが、１層のみであっても良く、或いは、３層以上の井戸層からなる歪量子井戸活性層としても良いものである。
【００４７】
また、上記の実施の形態においては、歪量子井戸活性層２５を構成する障壁層として、ｉ型Ｉｎ0.256 Ａｌ0.21Ｇａ0.534 Ａｓ層を用いているが、この様な組成比に限られるものではなく、波長組成として１μｍ以下の波長組成であれば良い。
また、歪量子井戸活性層２５におけるバンドオフセットも、伝導帯側で３２７ｍｅＶ、価電子帯側で１８０ｍｅＶとしているが、この値に限られるものではなく、伝導帯側においては２００ｍｅＶ以上、価電子帯側においては５０ｍｅＶ以上であれば良く、それによって、従来のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系より優れた特性を得ることができる。
【００４８】
また、上記の実施の形態においては、ｐ型ＩｎＡｌＡｓλ／４膜２２とｐ型ＩｎＧａＡｓλ／４膜２３との間に、ｐ型Ｉｎ0.256 Ａｌ0.21Ｇａ0.534 Ａｓ層を挿入しているが、この様な層は、禁制帯幅がＩｎ0.245 Ａｌ0.755 ＡｓからＩｎ0.26Ｇａ0.74Ａｓに変化するグレーデッド層を用いても良いものであり、場合によっては、省略しても良いものである。
【００４９】
また、上記の実施の形態においては、第１のＤＢＲミラーをＡｌＡｓ／ＧａＡｓ多層膜で構成しているが、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ多層膜を用いても良いものである。
但し、ＡｌＧａＡｓにおけるＧａ組成比の増加とともに、屈折率差が小さくなり、反射率が低下することになる。
【００５０】
また、上記の実施の形態における熱酸化工程において、Ｎ2 ガスをキャリアガスとしているが、Ａｒガス或いはＨｅガスをキャリアガスとしても良いものであり、また、酸化剤としても水蒸気に限られるものではなく、ｗｅｔＯ2 を用いても良いものである。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、一方のＤＢＲミラーの接着工程と電流狭窄機構の形成のための酸化工程を同じ装置内において一連の工程として行っているので、工程数を低減することができ、また、他方のＤＢＲミラーを従来より相対的に反射率の高い多層膜で構成するとともに、歪量子井戸活性層におけるバンドオフセットを大きくしているので高利得の面発光レーザを構成することができ、それによって、極低しきい値化が可能になるので、低消費電力光インターコネクションの普及・実用化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の図２以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の図３以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態の図４以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態の図５以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態の図６以降の製造工程の説明図である。
【符号の説明】
１  一導電型半導体基板
２  第１の分布ブラッグ反射器
３  第２の分布ブラッグ反射器
４  逆導電型クラッド層
５  歪量子井戸活性層
６  一導電型クラッド層
７  メサ構造
８  第２の一導電型低屈折率半導体層
９  酸化膜
１０  酸化膜
１１  ｎ型ＧａＡｓ基板
１２  ｎ型ＧａＡｓλ／４膜
１３  ｎ型ＡｌＡｓλ／４膜
１４  ＳｉＯ2 膜パターン
１５  円筒状メサ
１６  レジスト膜
１７  ＡｌＡｓ酸化膜
１８  ＡｌＡｓ酸化膜
１９  反射防止膜
２０  ｎ側電極
２１  ＩｎＧａＡｓ基板
２２  ｐ型ＩｎＡｌＡｓλ／４膜
２３  ｐ型ＩｎＧａＡｓλ／４膜
２４  ｐ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層
２５  歪量子井戸活性層
２６  ｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層
２７  ｎ型ＩｎＧａＰλ／４膜
２８  ｉ型ＩｎＡｌＧａＡｓ障壁層
２９  ｉ型ＩｎＧａＡｓ歪井戸層
３０  熱処理炉
３１  Ｈ2 ガス
３２  水蒸気
３３  Ｎ2 ガス
３４  ｐ側電極
３５  Ｃｕヒートシンク
【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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【図７】
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