(57)【要約】【課題】  高反射率、低熱抵抗、低電気抵抗といった高品質なＤＢＲ特性を有し、かつ面型光デバイス構造のエピタキシャル成長ウエハの基板の反りや、ミスフィット欠陥の少ない良好な特性を有するウエハを実現し、それにより素子の歩留まり向上を可能にし、さらに素子寿命の向上に寄与する技術を提供する。【解決手段】  ＧａＡｓ基板１１上に、低屈折率層１２と高屈折率層１３を有する半導体多層膜ブラッグ反射鏡１４が形成された半導体積層構造１であって、低屈折率層１２と前記高屈折率層１３が周期的に配置され、低屈折率層１２は、構成元素としてＡｌ、Ａｓ及びＰを含み、ＧａＡｓ基板１１に対して圧縮性の歪みを有し、高屈折率層１３は、構成元素としてＧａ、Ａｓ及びＰを含み、ＧａＡｓ基板１１に対して引張性の歪みを有することを特徴とする半導体積層構造。【選択図】  図１
2006310534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓ基板上に、低屈折率層と高屈折率層とを有する半導体多層膜ブラッグ反射鏡が形成された半導体積層構造であって、
前記低屈折率層は、構成元素としてＡｌ、Ａｓ及びＰを含み、前記ＧａＡｓ基板に対して圧縮性の歪みを有し、
前記高屈折率層は、構成元素としてＧａ、Ａｓ及びＰを含み、前記ＧａＡｓ基板に対して引張性の歪みを有することを特徴とする半導体積層構造。
【請求項２】
前記半導体多層膜ブラッグ反射鏡の平均格子定数と前記ＧａＡｓ基板の格子定数の差が０．０１％以内であることを特徴とする請求項１に記載の半導体積層構造。
【請求項３】
前記低屈折率層のＰ組成と前記高屈折率層のＰ組成の差が、０．０２以下である請求項２に記載の半導体積層構造。
【請求項４】
前記低屈折率層のＰ組成と前記高屈折率層のＰ組成の比が、前記低屈折率層のＰ元素の取り込み係数と前記高屈折率層のＰ元素の取り込み係数との比であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体積層構造。
【請求項５】
前記低屈折率層と前記高屈折率層との間に中間層を有し、
前記中間層の構成元素として、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ及びＰを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体積層構造。
【請求項６】
前記低屈折率層がＡｌ１−ｘ１Ｇａｘ１Ａｓ１−ｙ１Ｐｙ１（０≦ｘ１＜０．５、０＜ｙ１≦０．０４）であって、
前記高屈折率層がＧａ１−ｘ２Ａｌx２Ａｓ１−ｙ２Ｐｙ２（０≦ｘ２＜０．５、ｙ２＞０）であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体積層構造。
【請求項７】
前記低屈折率層がＡｌＡｓ１−ｙ１Ｐｙ１（０＜ｙ１≦０．０４）であって、
前記高屈折率層がＧａＡｓ１−ｙ２Ｐｙ２（ｙ２＞０）であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の半導体積層構造。
【請求項８】
ＧａＡｓ基板上に、
第１導電型の多層膜ブラッグ反射鏡層、活性層、第２導電型の多層膜ブラッグ反射鏡層が積層された面発光レーザであって、
前記第１導電型の多層膜ブラッグ反射鏡層の少なくとも一部又は／及び前記第２導電型の多層膜ブラッグ反射鏡層の少なくとも一部が、請求項１から請求項７の半導体積層構造から形成されることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項９】
前記第１導電型の多層膜ブラッグ反射鏡層の少なくとも一部又は／及び前記第２導電型の多層膜ブラッグ反射鏡層の少なくとも一部が、アンドープ層からなることを特徴とする請求項８に記載の面発光レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体積層構造および半導体光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
面型半導体光デバイスのうち特に、垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser）は、端面型レーザに比べて、製造コストが低い、製造の歩留りが高い、二次アレイ化が容易であるなど、多くの利点を有しており、近年、データ通信分野で注目され、活発に開発が進められている。
【０００３】
面発光レーザは、活性層とそれを上下で挟む一対の多層膜ブラッグ反射鏡（DBR：Distributed Bragg Reflector）から構成される。ＤＢＲ膜は屈折率の異なる層（低屈折率層と高屈折率層）の周期構造からなる。また、ＤＢＲ膜は、誘電体多層膜や半導体多層膜から構成される。
【０００４】
誘電体多層膜は、ＤＢＲ膜を構成する低屈折率層と高屈折率層との屈折率差が大きく取れるため通常数対の多層膜構造で十分な反射率が得られる。一方、半導体多層膜は、不純物をドープすることによって電流を流すことが出来るなどの利点もある。不純物をドープする場合、半導体多層膜は基板に対してエピタキシャル成長する必要があるため、多層膜の材料系選択に当たっては、基板とほぼ格子整合することが重要となる。
【０００５】
また、半導体多層膜ＤＢＲでは、低屈折率層と高屈折率層の屈折率差が誘電体の場合に比べて大きく取れないため、所用の反射率を得るために、多層膜のペア数を大きくする必要がある。
【０００６】
このような要請を満足する半導体多層膜ＤＢＲとして、例えばＧａＡｓ系では、ＧａＡｓ基板上のＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ層がある。なお、Ａｌ（Ｇａ）ＡｓはＧａがドープされたＡｌＡｓを、Ｇａ（Ａｌ）ＡｓはＡｌがドープされたＧａＡｓを示している。以下においては、これらをまとめてＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓと略す。これは、ＧａＡｓ層を活性層にする８５０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬの半導体多層膜ＤＢＲとして広く用いられてきた。
【０００７】
さらにこのＤＢＲを用いて、より長波長のＶＣＳＥＬを作製する試みが行われており、ＩｎＧａＡｓ活性層を用いた９８０ｎｍ帯ＶＣＳＥＬやＧａＩｎＮＡｓ、ＩｎＡｓ量子ドット、ＧａＡｓＳｂ等を活性層とする１３００ｎｍ帯ＶＣＳＥＬが報告されている。
【０００８】
しかし、発振波長が長波化するに従い、層厚Ｄ＝λ／４ｎ（λは波長、ｎは屈折率）であるため、ＤＢＲを構成する層の各層厚が大きくなる。また、発振波長の長波化に伴ってＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ系半導体多層膜では屈折率差が小さくなるため、同じ反射率を得るためにはより多くのペア数が必要になる。これらのことから、発振波長の長波化に伴い、半導体多層膜ＤＢＲの総層厚は大きくなる。
【０００９】
例えば１３００ｎｍのＶＣＳＥＬでは、ＤＢＲの総数は上下合わせて６０ペア近くになり、総層厚も約１３μｍとなり８５０ｎｍＶＣＳＥＬの約１．５倍にもなる。
【００１０】
このように、ＤＢＲの総層厚が厚くなると、ＤＢＲの平均格子定数と基板の格子定数に少しの格子不整合でもあると、エピタキシャル膜に反りや欠陥が生じ、ＶＣＳＥＬの信頼性への影響が懸念される。
【００１１】
８５０ｎｍのＶＣＳＥＬによく用いられているＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ系半導体多層膜ＤＢＲでは、平均格子定数はＧａＡｓ基板に対して約０．０７％程度大きくなっている。この材料系を１３００ｎｍのＶＣＳＥＬに適用すると、４５０μｍ厚のＧａＡｓ基板上にＶＣＳＥＬ構造をエピタキシャル成長すると、ウエハは曲率半径約５ｍ程度にまで反ってしまい、フルウエハプロセス時の面内均一性等にも影響が出てくる。
【００１２】
図９に、ウエハの反りを表す量である曲率半径のＤＢＲペア数依存性を示した。基板の厚さが６００μｍと厚いと基板の反りは少し抑制される。しかしながら、ＶＣＳＥＬを形成した後に、基板の裏面を研磨などによって薄くすると（〜１５０μｍ）、基板が大きく反ってしまい、問題の解決にならない。
【００１３】
ウエハは反ることにより、蓄積されている歪みエネルギーを低減し構造安定化している。このウエハをプロセス時に真空吸着などで無理矢理反りをなくすと、結晶内の歪みエネルギーが増大し、ミスフィット転位を発生させることでこのエネルギーを緩和しようとするため、結晶中に転位が導入され、素子の信頼性が悪化するという問題が生じる。
【００１４】
以上説明してきたように、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ系半導体多層膜ＤＢＲは、大きな屈折率差がとれ、ＧａＡｓ基板にほぼ格子整合し、更に熱抵抗の点でも他の３元もしくは４元混晶で構成されるＤＢＲに比べて優れているが、これをＶＣＳＥＬに適用する場合に、ＧａＡｓ基板とＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ系半導体多層膜ＤＢＲとの小さな格子不整合が、素子に対して無視出来ない影響を有するといった問題が顕在化する。
【００１５】
この問題を解決するために、これまでいくつかの方法が開示されている。
【００１６】
まず一つ目の解決方法として、Ａｌ（Ｇａ）ＡｓにＰ元素を加えたＡｌＧａＡｓＰ４元混晶を用いることで、ＧａＡｓ基板に格子整合させる方法がある（例えば、特許文献１）。Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ系半導体多層膜ＤＢＲ格子不整合は主に、低屈折率層を構成するＡｌ（Ｇａ）Ａｓの格子定数がＧａＡｓ基板のそれと比べて０．１３％程度大きいことに起因している。
【００１７】
しかしながら、Ａｌ（Ｇａ）ＡｓにＰ元素を加えたＡｌＧａＡｓＰ４元混晶を用いることで、ＧａＡｓ基板に格子整合させる方法を用いると、材料系にＰが入ってくるため、ＤＢＲの各層を成長するたびにＡｓとＰの切り替え界面が存在する。Ｐ元素は、ＧａＡｓ層内のＧａと結びつきが強いために、ＧａＡｓ層内のＡｓを追い出し、Ｇａと結合しようとする。
【００１８】
そのため、ＡｓとＰの切り替え界面では通常、変性層と呼ばれる制御の困難な層が発生する。この層は、成長表面を凹凸にし、更にこの界面を何層にも積層すると、この凹凸が累積され、最終的には平坦性の高い成長面を維持することが困難になり、所望の反射率が得られないといった問題点がある。
【００１９】
二つめの解決方法としては、ＧａＡｓに格子整合する材料系としてＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いる方法がある（例えば、特許文献２）。しかしながら、この方法を用いても、ＧａＡｓ基板に格子整合するために必要なＩｎ組成が約０．５程度であり、このため、混晶によって生じるフォノンの不連続性から生じる熱散乱が大きくなるために、熱抵抗がＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ系半導体多層膜ＤＢＲに比べて１０倍程度大きく、デバイスにした場合の放熱特性に問題が生じる。
【００２０】
三つ目の解決方法としては、ＤＢＲを構成する低屈折率層と高屈折率層の屈折率差を大きくとる方法がある。ＤＢＲを構成する低屈折率層と高屈折率層の屈折率差を大きくとることによって、ペア数を減らすことができる。例えば、高屈折率層にＧａＩｎＮＡｓ層を用いる方法が記載されている（例えば、特許文献３および特許文献４）。
【００２１】
しかしながら、Ｎ元素が少量でも加わった場合、成長時に３次元化を引き起こしやすいため、成長表面に凹凸が生じ、所望の反射率を得るのが困難である。また、ＤＢＲは、電気抵抗を下げるために、低屈折率層と高屈折率層の間に中間層を設け、ヘテロ接合により生じるバンドのヘテロスパイクやノッチを低減させ低抵抗化を計るが、上述のような４元混晶でＤＢＲを構成する場合、この中間層の組成制御が極めて困難になる。
【００２２】
四つ目の解決方法としては、ＤＢＲ各層の格子定数が、基板の格子定数より小さい層と基板の格子定数より大きい層から構成する方法がある。この場合、ＤＢＲの歪みを相互に相殺させ、ＤＢＲミラーの歪みを低減する面発光レーザ素子が記載されている（例えば、特許文献５）。
【００２３】
この方法においては、ＤＢＲ全体の平均格子定数が基板の格子定数にほぼ一致しているため、構造的に安定になる。しかしながら、ＤＢＲを構成するペア層において、Ｖ族元素が異なっている場合には、一つ目の解決方法で述べたようなＶ族切り替え界面に起因する多くの困難が生じる。また、４元以上の混晶では熱抵抗が問題になる。
【特許文献１】特開２００２−１００８３４号公報
【特許文献２】特開平６−１９６８１１号公報
【特許文献３】特開平９−２３７９４２号公報
【特許文献４】特開平１０−７４９７９号公報
【特許文献５】特開２００３−３７３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
このように従来技術では、高反射率、低熱抵抗、低電気抵抗といった高品質なＤＢＲを有し、かつＶＣＳＥＬ構造のエピタキシャル成長ウエハの基板の反りや、ミスフィット欠陥といったものの少ない良好な特性を有するＶＣＳＥＬウエハを実現することは困難であった。特に、このことは、光通信で重要となる１３００ｎｍや１５５０ｎｍといった波長のＶＣＳＥＬをＧａＡｓ基板上に形成するときに、特に顕著に現れる問題である。
【００２５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、高反射率、低熱抵抗、低電気抵抗といった高品質なＤＢＲ特性を有し、かつ面型光デバイス構造のエピタキシャル成長ウエハの基板の反りや、ミスフィット欠陥の少ない良好な特性を有するウエハを実現し、それにより素子の歩留まり向上を可能にし、さらに素子寿命の向上に寄与する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するため、本発明の半導体積層構造は、ＧａＡｓ基板上に、低屈折率層と高屈折率層を有する半導体多層膜ブラッグ反射鏡が形成された半導体積層構造であって、前記低屈折率層と前記高屈折率層が周期的に配置され、前記低屈折率層は、構成元素としてＡｌ、Ａｓ及びＰを含み、前記ＧａＡｓ基板に対して圧縮性の歪みを有し、前記高屈折率層は、構成元素としてＧａ、Ａｓ及びＰを含み、前記ＧａＡｓ基板に対して引張性の歪みを有することを特徴とするものである。
【００２７】
より具体的には、前記低屈折率層のＰ組成と前記高屈折率層のＰ組成の差が、０．０２以下であるものであり、半導体多層膜ブラッグ反射鏡を構成する層のＶ族元素の組成が略等しくなる。
【００２８】
または、前記低屈折率層のＰ組成と前記高屈折率層のＰ組成の比が、前記低屈折率層のＰ元素の取り込み係数と前記高屈折率層のＰ元素の取り込み係数の比であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る半導体積層構造によれば、高反射率、低熱抵抗、低電気抵抗といった高品質なＤＢＲ特性を有し、かつ面型光デバイス構造のエピタキシャル成長ウエハの基板の反りや、ミスフィット欠陥の少ない良好な特性を有するウエハを実現し、それにより素子の歩留まり向上を可能にし、さらに素子寿命の向上に寄与する技術を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
実施の形態１．
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１に実施の形態１に係る半導体積層構造１を示す。
【００３１】
ＧａＡｓ基板１１の上に低屈折率層１２、高屈折率層１３の周期構造からなるＤＢＲ（DBR：Distributed Bragg Reflector）１４が積層されている。低屈折率層１２は、主な元素としてＡｌ，Ａｓ、Ｐを含んでおり、ＧａＡｓ基板１１に対して圧縮性の歪みを有している。また、高屈折率層１３は主な元素としてＧａ，Ａｓ、Ｐを含んでおり、ＧａＡｓ基板１１に対して引張性の歪みを有する。
【００３２】
本実施の形態において、ＤＢＲ１４とＧａＡｓ基板１１とが略格子整合している。通常の半導体の製造上の誤差において、０．０１％程度の格子定数の製造誤差が生じてしまう。そのため、ＤＢＲ１４の平均格子定数とＧａＡｓ基板１１の格子定数の差が０．０１％以内までが許容範囲と考えられる。ＤＢＲ１４とＧａＡｓ基板１１が略格子整合することによって、基板の反りをおこすことなく成長させることができる。
【００３３】
ＤＢＲ１４の平均格子定数は、それぞれの屈折率層の格子定数に各層厚を掛けて、それを周期層厚で割った値である。低屈折率層１２および高屈折率層１３の層厚ｔは、ｔ＝λ／４ｎ（λは設計波長、ｎは屈折率）で与えられる。低屈折率層１２と高屈折率層１３では屈折率がそれぞれ異なるため、それぞれの層厚ｔも異なる。
【００３４】
従って、ＤＢＲ１４の平均格子定数をＧａＡｓ基板１１に整合させるためには、層厚の違いに応じて歪量も変える必要がある。低屈折率層１２の層厚、歪み、屈折率をt1、ε1、ｎ１、高屈折率層１３の層厚、歪み、屈折率をt２、ε２、ｎ２とすると
ε1・t1＋ε２・t２＝０・・・（１）
が、ＤＢＲ１４の平均格子定数をＧａＡｓ基板に格子整合させる条件となる。この式（１）から、歪み量の比として、
ε1／ε２＝−ｔ２／ｔ１・・・（２）
を満たす必要がある。
【００３５】
また、低屈折率層１２と高屈折率層１３の層厚は、ｔ１＝λ／４ｎ１、ｔ２＝λ／４ｎ２となるため、歪み量の比は、
ε1／ε２＝−ｎ１／ｎ２・・・（３）
となる。
【００３６】
以上のことから、式（３）にあうように、低屈折率層１２と高屈折率層１３のＧａＡｓ基板１１に対する歪み量の絶対値が同じで符号が逆である値をとれば、ＤＢＲ１４の平均格子定数は、ＧａＡｓ基板１１と同じになり、ＤＢＲ１４はＧａＡｓ基板１１と格子整合することが可能となる。
【００３７】
本実施の形態に係るＤＢＲ１４においては、低屈折率層１２と高屈折率層１３とに同量のＰ元素を入れることによって、ＤＢＲ１４の平均格子定数を制御している。ＤＢＲ１４の平均格子定数の制御を行うことによって、ＧａＡｓ基板１１と格子整合のとれたＤＢＲ１４を作成することが可能となる。
【００３８】
このような歪み補償の条件下では、ＤＢＲの平均格子定数はＧａＡｓ基板と一致しているため、ＤＢＲの層厚がどんなに厚くなっても基板が反ったり、歪み臨界に達したりすることはない。
【００３９】
また、本実施の形態に係るＤＢＲ１４において、低屈折率層１２のＰ組成と高屈折率層１３のＰ組成を略等しくしている。通常の半導体における元素切替において、元素の取り込みによる誤差が生じる。そこで、低屈折率層１２のＰ組成と高屈折率層１３のＰ組成の差が０．０２以下までが許容範囲と考えられる。
【００４０】
低屈折率層１２と高屈折率層１３のＰ組成が略等しいＤＢＲ１４では、層を構成しているＶ族元素の組成が層全体で同じであるため、Ｖ族元素に起因する、Ｖ族切り替え時の表面荒れやＶ族元素の拡散などのヘテロ界面形成時の問題が無い。ＤＢＲの各層の組成は、急峻な組成制御が可能なIII族原子だけで制御できるので界面の設計が容易である。
【００４１】
また、上述の格子整合の式（３）の歪み補償条件を満たす歪み量の組み合わせ、言い換えるとＰ組成の組み合わせは、いくらでもあるため、低屈折率層１２と高屈折率層１３のＰ組成を略同じにすることが可能である。
【００４２】
また、低屈折率層１２はＡｌ１−ｘ１Ｇａｘ１Ａｓ１−ｙ１Ｐｙ１（０≦ｘ１＜０．５、０＜ｙ１≦０．０４）、高屈折率層１３はＧａ１−ｘ２Ａｌｘ２Ａｓ１−ｙ２Ｐｙ２（０≦ｘ２＜０．５、ｙ１＞０）であると良い。
【００４３】
これは、低屈折率層１２のＰ元素の組成が０．０４以下であることによって、低屈折率層１２の格子定数はＧａＡｓ基板１１の格子定数よりも大きくなるため、圧縮性の歪みが生じるからである。
【００４４】
また、高屈折率層１３のＰ元素の組成が増えることによって、高屈折率層１３の格子定数は、ＧａＡｓ基板１１の格子定数よりも小さくなるため、引張性の歪みが生じる。この２つの相反する歪みをＤＢＲ１４が持つことによって、ＧａＡｓ基板１１と略格子整合することが可能となる。
【００４５】
ここで、ＧａＡｓ基板上のＤＢＲとして広く使われているＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／Ｇａ（Ａｌ）Ａｓ系の、発振波長１．３μｍ用に用いられるＤＢＲを例として説明する。なお、Ａｌ（Ｇａ）ＡｓはＧａがドープされたＡｌＡｓを、Ｇａ（Ａｌ）ＡｓはＡｌがドープされたＧａＡｓを示している。ＡｌＡｓの格子定数がＧａＡｓのそれに対して０．１３％ほど大きく、ＧａＡｓ基板上に欠陥無くエピタキシャル成長された時には、圧縮性の２軸性応力がＡｌＡｓ層にかかる。
【００４６】
ＧａＡｓ（００４）面のピーク近傍のω−２θＸ線回折スペクトルを図２に示す。ＡｌＡｓ層の（００４）面のピークは、ＧａＡｓ基板の（００４）面のピークから３７０秒ほど低角側に位置する。ＧａＡｓ基板１１からうける圧縮性の歪みを低減するために、低屈折率層１２にＰを加えたＡｌＡｓＰを用いると、Ｐの原子半径がＡｓより小さいため、低屈折率層１２の平均格子定数は小さくなり、ＧａＡｓ基板１１の格子定数に近づく。導入するＰ組成が４％程度で、ＧａＡｓと格子整合する。
【００４７】
一方、高屈折率層１３にＰを加えたＧａＡｓを用いると、高屈折率層１３の平均格子定数は小さくなり、引張性の歪みが高屈折率層１３に加わる。（図２（ａ）参照）ＡｌＡｓＰ層である低屈折率層１２とＧａＡｓＰ層である高屈折率層１３は、ＧａＡｓ基板１１の（００４）面のピークを中心に、それぞれ低角側と高角側にピークをもつことになる。
【００４８】
このため、ＧａＡｓ基板１１に対して、低屈折率層１２と高屈折率層１３で、歪みの方向が反対であるため、ＤＢＲ１４全体としては、ＧａＡｓ１１に対する歪みが相殺される。以上のように、Ｐを低屈折率層１２と高屈折率層１３に少量加えることで、容易にＤＢＲ１４の歪み量を制御することが可能となる。
【００４９】
また、波長１．３μｍのＡｌＡｓＰとＧａＡｓＰの屈折率をそれぞれ、３．４１３と２．９１とすると、ＡｌＡｓＰで構成される低屈折率層１２とＧａＡｓＰで構成される高屈折率層１３の層厚は、媒質内の各々の光路長が発振波長の略１/４となるように設定してあるため、各々９５．２ｎｍと１１１．６ｎｍとなる。
【００５０】
従って、ε1／ε2＝−１．１７となる。このような歪み補償の条件下では、ＤＢＲの平均格子定数はＧａＡｓ基板と一致しているため、ＤＢＲの層厚がどんなに厚くなっても基板が反ったり、歪み臨界に達したりすることはない。
【００５１】
この条件を満たす歪み量の組み合わせ、言い換えるとＰ組成の組み合わせは、いくらでもあるが、ε1／ε2＝−１．１７の条件を満たしながら、低屈折率層１２と高屈折率層１３のＰ組成をほぼ同じにすることが可能である。
【００５２】
低屈折率層１２と高屈折率層１３のＰ組成を同じに保ちながら大きくしていくと、低屈折率層１２と高屈折率層１３のＰ組成がゼロの時、ε1＝０、ε２≠０となるため、ε1／ε2＝０であるが、低屈折率層１２と高屈折率層１３のＰ組成が大きくなるに従って、マイナス方向に大きくなり、Ｐ組成が約４％の時に、ε1≠０、ε２＝０となるため、ε1／ε2＝−∞となる。
【００５３】
従って、必ずε1／ε2＝−１．１７を満たす共通Ｐ組成が存在する（図２（ｂ）参照）。Ｐ組成が同じであることから、ＧａＡｓとＧａＡｓＰとのピーク間隔は、ＡｌＡｓとＡｌＡｓＰとのピーク間隔とほぼ等しい。一方、ε1／ε2〜−１であるので、ＡｌＡｓＰ低屈折率層とＧａＡｓＰ高屈折率層のピーク位置は、ＧａＡｓ基板を中心にほぼ対称の所にある。
【００５４】
ＧａＡｓ１−ｘＰｘ高屈折率層の層厚をt1、ＡｌＡｓ１−ｘＰｘ低屈折率層の層厚をt2とすると、Ｐ組成ｘが、
【数１】
2006310534.tif 000003
と選ぶことで、ε1／ε2＝−１．１７の条件を満たし、ＡｌＡｓＰ低屈折率層とＧａＡｓＰ高屈折率層のＰ組成が等しいＤＢＲを作成することが可能となる。
【００５５】
このように設計されたＤＢＲは、ＧａＡｓ基板とほぼ格子整合しており、例えば、３５ペアの周期構造を成長しても、ウエハ上の異なる２点間のＸ線回折から求めた基板の反りは曲率半径で１５０ｍと、十分平坦になっていることがわかる。
【００５６】
以上のように、本発明の半導体積層構造は、従来のＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲにＰ元素を低屈折率層、高屈折率層の両方に入れて、ＤＢＲの平均格子定数を歪み補償によりＧａＡｓ基板の格子定数とほぼ整合させているので、ウエハの反りが小さく、高均一なデバイスプロセスが可能となり、素子の歩留まりが向上すると共に、信頼性に優れた面型光デバイスを作ることができる。
【００５７】
また、Ｐ組成をＤＢＲ中で一定にすることによって、Ｖ族切り替え界面に起因する凸凹等の界面劣化を抑制することが可能となり、ＤＢＲの反射率が改善され、デバイス特性が改善される。
【００５８】
実施の形態２．
第２の実施の形態においては、高屈折率層と低屈折率層のＰ元素の組成が、高屈折率層と低屈折率層におけるそれぞれのＰ元素の取り込みの違いを利用している。構成要素や動作原理で実施の形態１と同様のものは省略し、構成図においては実施の形態１．と同じため、図１を用いる。
【００５９】
本実施の形態においては、低屈折率層１２と高屈折率層１３におけるそれぞれのＰ元素の取り込みの違いによって決まるＰ組成比から、歪み補償条件を満たすＰ組成の組み合わせを持つ積層構造をもつＤＢＲ１４である。
【００６０】
例えば、ＡｌＡｓＰ層とＧａＡｓＰ層において、Ｐ原子に対する結晶中への取り込み率が一般に異なる。取り込み率は、成長方法や成長条件によって変わるが、ＭＯＶＰＥ法を用いた場合、同じＡｓＨ３、ＰＨ３流量でＡｌＡｓＰ層とＧａＡｓＰ層を成長しても、同じＰ組成は一般に得られない。Ａｌ元素はＧａ元素よりＰとの結合エネルギーが大きいため、適切な成長条件下では、ＡｌＡｓＰ層へのＰの取り込みはＧａＡｓＰ層へのＰの取り込みよりも６倍程大きい。
【００６１】
ＧａＡｓ（００４）近傍のω−２θＸ線回折スペクトルを図３に示す。ＡｌＡｓＰ層へのＰ元素の取り込みがＧａＡｓＰ層の元素の取り込みより大きいので、ＡｌＡｓＰ層のＰ組成Ｘ２はＧａＡｓＰ層のＰ組成Ｘ１よりも大きい。この結果、歪み補償構造となる条件である、ε1・t1＋ε２・t２＝０と、Ｐ元素の取り込みの違いによって決まるＰ組成比を満たすＸ１，Ｘ２が存在する。
【００６２】
ＡｌＡｓＰとＧａＡｓＰのＰ元素の取り込み比が非常に大きい場合は、ＧａＡｓＰ層、ＡｌＡｓＰ層のＸ線回折ピークがＧａＡｓ層のＸ線回折ピークに極めて近いところで歪み補償構造条件を満たし（ＧａＡｓＰのＰ組成は０に近く、ＡｌＡｓＰ層のＰ組成は４％に近い）、ＡｌＡｓＰとＧａＡｓＰのＰ元素の取り込みがほぼ等しい時には、ＡｌＡｓＰのＸ線回折ピークは、ＡｌＡｓとＧａＡｓ基板の中間辺りで、ＡｌＡｓＰとＧａＡｓＰ層のＰ組成が共にほぼ２％程度のところで歪み補償構造条件を満たす。
【００６３】
本実施の形態においては、各ＤＢＲ層を成長する際に、Ａｓを供給するガスとＰを供給するガスの流量を一定にした状態で、III族元素を供給するガスの供給量を制御するだけで所望の歪み補償ＤＢＲが得られることである。これにより、Ｖ族流量が安定になるまで成長界面で待機する工程などの、各界面でのＶ族流量調節が不要となり、ガス切り替えなどに起因するヘテロ界面劣化の問題が全くなくなることである。
【００６４】
実施の形態３．
本実施の形態に係る積層構造２の構成図を図４に示す。本実施の形態においては、低屈折率層と高屈折率層の間に中間層を有している。動作原理や構成要素で実施の形態１と同様のものは省略する。
【００６５】
ＧａＡｓ基板１１の上に低屈折率層１２、高屈折率層１３、中間層１５の周期構造からなるＤＢＲ１６が積層されている。低屈折率層１２は、主な元素としてＡｌ，Ａｓ、Ｐを含んでおり、高屈折率層１３は主な元素としてＧａ，Ａｓ、Ｐを含んでいる。
【００６６】
また、低屈折率層１２はＧａＡｓ基板１１に対して圧縮性の歪みを有し、高屈折率層１３は、ＧａＡｓ基板１１に対して引張性の歪みを有する。
【００６７】
さらに、中間層１５は、クレーディッド層とも呼ばれ、中間層１５の上下に位置する層のバンドを滑らかに繋ぐ層であり、電気抵抗を大幅に低下させることができる。中間層１５は、主な元素として、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ、Ｐを含んでいる。
【００６８】
低屈折率層１２と高屈折率層１３それぞれにおいては、価電子バンドと伝導帯バンドの位置は異なるが、界面を有し接触すると、フェルミエネルギーレベルが一定となるために、バンドの変化が生じる。
【００６９】
このときに、低屈折率層１２と高屈折率層１３の界面に大きなスパイクが生じる。これが、抵抗率の増大につながる。そのため、上記のスパイクの深さを小さくするために、中間層１５が設けられている。
【００７０】
上記のスパイクの深さは、低屈折率層１２と高屈折率層１３のバンドの位置の差と関係している。そのため、中間層１５を設けると、中間層１５のバンドは、低屈折率層１２のバンドと高屈折率層１３のバンドの略中心にくるため、バンドの位置の差が小さくなる。そのため、界面に生じるスパイクの深さも小さくなる。そのため、中間層１５を設けることによって、ＤＢＲ１６の電気抵抗も小さくすることができる。
【００７１】
また、実施の形態に係る積層構造２においては、低屈折率層１２のＰ組成、高屈折率層１３のＰ組成及び中間層１５のＰ組成が略同じである。この場合、中間層１５は、III族元素の組成のみを徐々に変化させれば良く、制御が容易である。また、低屈折率層１２と高屈折率層１３において、歪み補償条件を満たしている。
【００７２】
本実施の形態における、ＧａＡｓ（００４）近傍のω−２θＸ線回折スペクトルを図５に示す。ここでは、一例として、低屈折率層１２にＡｌＡｓＰを用い、高屈折率層１３にはＧａＡｓＰを用いている。
【００７３】
ＧａＡｓＰ高屈折率層１３とＡｌＡｓＰ低屈折率層１２との間にＡｌＧａＡｓＰ中間層１５を挟んだときの格子定数の変化を示している。III族組成を変化させることで中間層１５のＸ線回折ピークは、中間層１５のＰ元素の組成が、ＡｌＡｓＰ低屈折率層１２とＧａＡｓＰ高屈折率層１３と略同じであるため、ＧａＡｓＰ高屈折率層１３のＸ線回折ピークとＡｌＡｓＰ低屈折率層１２のＸ線回折ピークの中心にＡｌＧａＡｓＰ中間層１５のＸ線回折ピークを持つ。
【００７４】
このことから、中間層１５においても、ＧａＡｓ基板１１と略格子整合することが可能な層となることが可能である。また、中間層１５を入れることによって、低電気抵抗を持つＤＢＲ１６を作成することが可能となる。
【００７５】
また、中間層１５は、複数の層に分けても良い。これは、低屈折率層１２と高屈折率層１３のIII族組成を順次変化させた層を中間層として用いる場合である。この場合も、複数の中間層の平均格子定数は、ＧａＡｓ基板１１と略同じになる。
【００７６】
以上のことから、本実施の形態においては、低屈折率層１２と高屈折率層１３と略同じＰ元素の組成を持つ中間層１５を入れることによって、低電気抵抗であり、ＧａＡｓ基板１１と格子整合がとれたＤＢＲを作成することが可能となる。
【００７７】
実施の形態４．
本実施の形態では、他の態様である面発光レーザに本発明を適用したものである。図６に、本実施の形態に係る面発光レーザ３の断面層構造を示す。本実施の形態の一例として考えているのは、発振波長が１３００ｎｍの面発光レーザである。
【００７８】
ＧａＡｓ基板２１の上に低屈折率層２２１と高屈折率層２２２と、それぞれの間に設けられている中間層２２３とから構成される下部ＤＢＲ層２２が積層されている。構成の一例は、ＳｉドープＡｌＡｓ０．９８２Ｐ０．０１８層である低屈折率層２２１とＳｉドープＧａＡｓ０．９８２Ｐ０．０１８層である高屈折率層２２２と中間層２２３との一組を基本単位にして３５．５ペアで下部ＤＢＲ層２２が積層されている。ここで、低屈折率層２２１、高屈折率層２２２、中間層２２３の位置は上記の関係に限定されない。
【００７９】
さらに、下部ＤＢＲ層２２の上に、共振部３０、及び上部ＤＢＲ２７が積層されている。上部ＤＢＲ２７は、下部ＤＢＲ層２２と同様に、低屈折率層２７１と高屈折率層２７２と、それぞれの間に設けられている中間層２７３とから構成される。構成の一例は、ＣドープＡｌＡｓ０．９８２Ｐ０．０１８層である低屈折率層２７１とＣドープＧａＡｓ０．９８２Ｐ０．０１８層である高屈折率層２７２と中間層２７３との一組を基本単位にして１５ペアでｐ型ＤＢＲ層２７が積層されている。ここで、最表面のＧａＡｓＰ層のＣのドーピング濃度は、上部電極２９とのコンタクトをよくするため高濃度としている（例えば、２ｘ１０１９ｃｍ−３）。
【００８０】
また、共振部３０は、クラッド層２３、２５（例えば、ＧａＡｓ層）および活性層２４（例えば、１．５％ＮドープしたＧａ０．６５Ｉｎ０．３５ＮＡｓ、層厚６ｎｍ）を有している。活性層２４に、電流によるキャリア注入もしくは光によるキャリア励起により、活性層２４を発光させる。さらに、共振部３０と上部ＤＢＲ層２７の間には、電流狭窄部２６が積層されている。電流狭窄部２６は、高抵抗層２６１と狭窄層２６２から構成される。
【００８１】
電流注入は、上部電極２９と下部電極２８を通じて注入され、電流狭窄部２６（例えば、ＣドープＡｌＡｓ層）により狭窄され、活性層２４の一部分のみに高い電流密度が生じるように構成している。活性層２４で発生した光は下部ＤＢＲ層２２と上部ＤＢＲ層２７により反射され、光共振を起こし、光学利得が損失を上回った時にレーザとして発振する。
【００８２】
本実施の形態に係る半導体レーザ３においては、上下のＤＢＲ層２２、２７における低屈折率層２２１、２７１の主な構成元素にＡｌ、Ａｓ及びＰを含み、高屈折率層２２２、２７２の主な構成元素にＧａ、Ａｓ及びＰを含んでいる。また、低屈折率層２２１、２７１は、ＧａＡｓ基板２１に対して圧縮性の歪みを有し、高屈折率層２２２、２７２は引張性の歪みを有する。また、中間層２２３、２７３の主な構成元素は、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ、及びＰを含んでいる。
【００８３】
さらに、本実施の形態に係る半導体レーザ３におけるＤＢＲ層２２、２７のＶ族組成が略同じになっている。ＤＢＲ層２２、２７を構成しているＶ族元素の組成が層全体で同じであるため、Ｖ族元素に起因する、Ｖ族切り替え時の表面荒れやＶ族元素の拡散などのヘテロ界面形成時の問題が無い。このことから、界面の凹凸による反射率の悪化等が生じることなく、高品質のＤＢＲ層２２、２７が得られることができる。さらに、ＤＢＲの各層の組成は、急峻な組成制御が可能なIII族原子だけで制御できるので界面の設計が容易である。
【００８４】
また、低屈折率層２２１、２７１の圧縮性の歪みと高屈折率層２２２、２７２の引張性の歪みが略同じにすることによって、ＤＢＲ層２２、２７がＧａＡｓ基板２１と略格子整合するものとなる。ここでいう格子整合とは、低屈折率層２２１と高屈折率層２２２の平均格子定数、または、低屈折率層２７１と高屈折率層２７２の平均格子定数とＧａＡｓ基板２１との差が０．０１％以下であることである。
【００８５】
このことから、上下のＤＢＲ層２２、２７は、高品質なＤＢＲ特性を有し、かつウエハの反りや、ミスフィット欠陥の少ない良好な特性を有するウエハを実現し、それにより素子の歩留まり向上を可能にする。
【００８６】
次に、本実施の形態に係る面発光レーザ３の製造方法の一例を示す。フォトレジストをエピタキシャル成長膜上へ塗布し、円形のレジストマスクを形成する。ついで、ドライエッチングにより、下部ＤＢＲ層２２の表面が露出するまでエッチングを行い、直径約３０μｍの円柱状構造を形成する。この工程により、電流狭窄部の側面が露出する。そして、水蒸気雰囲気中の炉内において温度約４００度で約１０分間加熱を行う。
【００８７】
これにより、電流狭窄部２６が酸化される。この酸化により、電流狭窄部２６の中心部には直径が約８μｍの非酸化領域が形成される。電流狭窄部は、電流を非酸化領域とほぼ同じ幅の活性層領域に集中して流すために設けている。
【００８８】
そして、メサ上にチタン(Ｔｉ)／金（Ａｕ）のリング状の上部電極２９を形成する。またｎ側電極としてＡｕＧｅ合金の下部電極２８を形成する。
【００８９】
本実施の形態に係る面発光レーザ３においては、ＤＢＲ層２２、２７の平均格子定数とＧａＡｓ基板２１の格子定数が、０．０１％以内に整合しているため、素子の割り出し工程で基板裏面を１５０μｍに研磨しても、素子の反りは曲率半径で１０ｍ以上あり、均一性の高いプロセスを行うことができ、歩留まりが向上している。また、ＶＣＳＥＬ素子の信頼性も極めて良好である。
【００９０】
以上のことから、本実施の形態に係る面発光レーザ３においては、Ｖ族元素の組成が略等しいＤＢＲ層を用いることによって、反射率の高い高品質のＤＢＲ層をもつ面発光レーザを得ることができる。さらに、ＤＢＲ層において、ＧａＡｓ基板と略格子整合しているため、面発光レーザの製造工程における、ＧａＡｓ基板の反りが小さく抑制することが可能となり、信頼性の極めて高い面発光レーザを得ることが可能となる。
【００９１】
実施の形態５．
本実施の形態では、高屈折率層と低屈折率層のＰ元素の組成が、高屈折率層と低屈折率層におけるそれぞれのＰ元素の取り込みの違いを利用している。構成要素や動作原理で実施の形態４と同様のものは省略し、構成図においては実施の形態４．と同じため、図６を用いる。本実施の形態の一例として考えているのは、発振波長が１３００ｎｍの面発光レーザである。
【００９２】
本実施の形態においては、低屈折率層２２１、２７１と高屈折率層２２２、２７２におけるＰ元素組成比を、それぞれの層におけるＰ元素の取り込み量の比にしている。
【００９３】
本実施の形態における特長は、各ＤＢＲ層を成長する際に、Ａｓを供給するガスとＰを供給するガスの流量を一定にした状態で、III族元素を供給するガスの供給量を制御するだけで所望の面発光レーザが得られることである。これにより、Ｖ族流量が安定になるまで成長界面で待機する工程などの、各界面でのＶ族流量調節が不要となり、ガス切り替えなどに起因するヘテロ界面劣化の問題が全くなくなることである。
【００９４】
以上のことから、本実施の形態に係る面発光レーザのＤＢＲ層においては、Ｖ族元素の組成を、それぞれの層におけるＰ元素の取り込み量の比にしているため、Ｖ族元素の流量を一定にして成長することが可能である。そのため、各界面でのＶ族流量調節によっておこる界面劣化の問題を解決できる。これらから、信頼性の極めて高い面発光レーザを容易に作成することが可能となる。
【００９５】
実施の形態６．
図７に、本実施の形態に係る面発光レーザ４の断面層構造を示す。構成要素や動作原理で実施の形態４又は５と同様のものは省略する。本実施の形態の一例として考えているのは、発振波長が１３００ｎｍの面発光レーザである。
【００９６】
ＧａＡｓ基板２１の上に下部ＤＢＲ層３１が積層されている。本実施の形態においては、下部ＤＢＲ層３１は、アンドープの半導体層からなる低屈折率層３２１とアンドープの半導体層からなる高屈折率層３２２から構成される第１の下部ＤＢＲ層３２と、低屈折率層３３１と高屈折率層３３２と、低屈折率層３３１と高屈折率層３３２の間に設けられた中間層３３３から構成される第２の下部ＤＢＲ層３３から構成されている。中間層３３３は、中間層３３３の上下に位置する層のバンドを滑らかに繋ぐ層であり、電気抵抗を大幅に低下させることができる。
【００９７】
ここで、下部ＤＢＲ層３１を２つの部分に分け、第１の下部ＤＢＲ層をアンドープ層で作成するのは、以下の理由である。第１の下部ＤＢＲ層３２をアンドープの半導体層で構成したことによって、この部分における光の吸収は略ゼロに等しくなる。しかしながら、アンドープの層を用いることは高抵抗になることに相当する。
【００９８】
そのため、本実施の形態においては、下部電極３５を第２の下部ＤＢＲ層３３上に設けている。下部電極３５を第２の下部ＤＢＲ層３３上に設けることによって、電流は第２の下部ＤＢＲ層３３内を流れ、高抵抗であるために、第１の下部ＤＢＲ層３２には流れない。
【００９９】
また、第１のＤＢＲ層３２には電流を流さないため、低屈折率層３２１と高屈折率層３２２との間に中間層を設ける必要がない。このため、各層間の屈折率が急峻に変えることができ、中間層を設けた場合に比べて、同数のペア数では反射率を大きくすることができる。また、中間層形成時の精密組成制御の必要もなくなり、結晶成長も容易になる。これらのことによって、高反射率を有する下部ＤＢＲ層３１を得ることができる。
【０１００】
さらに、第１の下部ＤＢＲ層３２においては、Ｐ元素を入れることによって、ＧａＡｓ基板２１と略格子整合している。このことによって、多周期のＤＢＲ層を作成しても、ウエハの反りが小さく、高均一な面発光レーザデバイスのプロセスが可能となる。
【０１０１】
下部ＤＢＲ層３１の構成の一例として、第１の下部ＤＢＲ層３２は、アンドープＡｌＡｓ０．９８２Ｐ０．０１８低屈折率層３２１とアンドープＧａＡｓ０．９８２Ｐ０．０１８高屈折率層３２２とを３０対積層することで構成されている。
【０１０２】
また、第２の下部ＤＢＲ層３３は、ＳｉドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層３３１とＳｉドープＧａＡｓ高屈折率層３３２と中間層３３３を一組として、５．５組で構成されている。中間層３３３は、ＡｌとＧａの組成を変化させたＳｉドープＡｌＧａＡｓ層（Ｐ消去）から構成されている。
【０１０３】
第２の下部ＤＢＲ層３３をＧａＡｓ層やＡｌＧａＡｓ層で作成したのは、基板の反りに大きく影響を及ぼすのが第１の下部ＤＢＲ層であるため、第１の下部ＤＢＲ層をＧａＡｓ基板２１に格子整合させることによって、第２の下部ＤＢＲ層３３は、格子整合させなくても基板の反りに影響が及ぼされないためである。また、従来技術で用いられているＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲで構成されているため、低抵抗ＤＢＲが容易に形成できるためである。
【０１０４】
下部ＤＢＲ層３１の上に、活性層２４を含む共振部３０と、活性層２４に流れる電流を狭窄する電流狭窄部２６と上部ＤＢＲ層３４とが積層されている。本実施の形態においては、上部ＤＢＲ層３４は、（上部ＤＢＲ層３４が、を消去）低屈折率層３４１と高屈折率層３４２と、低屈折率層３４１と高屈折率層３４２の間に設けられた中間層３４３から構成される。
【０１０５】
上部ＤＢＲ層３４の構成の一例は、ＣドープＧａＡｓ層である低屈折率層３４１とＣドープＡｌＧａＡｓ層である高屈折率層３４２と中間層との一組を基本単位にして１５ペアで上部ＤＢＲ層３４が積層されている。ここで、最表面のＧａＡｓ層のＣのドーピング濃度は、金属とのコンタクトをよくするため２ｘ１０１９ｃｍ３と高濃度にした。上部ＤＢＲ層３４においても、第２の下部ＤＢＲ層３３と同様にＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲで構成されている。
【０１０６】
以上のことから、本実施の形態においては、アンドープ歪補償ＤＢＲ層を下部ＤＢＲ層の一部に用いたことにより、歪みの少なく反射率の高い高品質のＤＢＲ層を持つ面発光レーザを作成することが可能である。さらに、均一性の高いプロセスを行うことが可能となり、歩留まりが向上する。
【０１０７】
実施の形態７．
図８に、本実施の形態に係る面発光レーザ５の断面層構造を示す。構成要素や動作原理で実施の形態４、５、及び６と同様のものは省略する。本実施の形態の一例として考えているのは、発振波長が１３００ｎｍの面発光レーザである。
【０１０８】
本実施の形態においては、上部ＤＢＲ層３６がアンドープ層によって作成されている。アンドープ層が電気抵抗の高い層であるため、電流注入を電流狭窄部２６の上にコンタクト層３７を設け、その上に上部電極２９を配置する。このようにすることによって、高反射率を持つ上部ＤＢＲ層３６を得ることができる。
【０１０９】
さらに、第１の下部ＤＢＲ層における低屈折率層３２１、高屈折率層３２２にＰ元素を添加することによって、ＧａＡｓ基板２１と略格子整合している。このことによって、多周期のＤＢＲ層を作成しても、ウエハの反りが小さく、高均一な面発光レーザデバイスのプロセスが可能となる。
【０１１０】
本実施の形態においては、上部ＤＢＲ層３６と第１の下部ＤＢＲ層３２に電流を流さないため、低屈折率層３２１、３６１と高屈折率層３２２、３６２の間に中間層を設ける必要がない。このため、各層間の屈折率が急峻に変えることができ、中間層を設けた場合に比べて、同数のペア数では反射率を大きくすることができる。さらに、中間層形成時の精密組成制御の必要もなくなり、結晶成長も容易になる。
【０１１１】
以上のことから、本実施の形態においては、アンドープ歪補償ＤＢＲ層を上部ＤＢＲ層に用いたことにより、歪みの少なく反射率の高い高品質のＤＢＲ層を持つ面発光レーザを作成することが可能である。さらに、均一性の高いプロセスを行うことが可能となり、歩留まりが向上する。
【０１１２】
本発明は、上述の実施の形態に具体的に示した構成、方法に限定されるものではなく、発明の趣旨に沿うものであれば種々のバリエーションが考えられる。例えば、前述の実施例においては、活性層の材料としてノンドープＧａＩｎＮＡｓを用いたが、本発明は、これらに限られず、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＢｉ、ＩｎＡｓ量子ドット、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＮＡｓＳｂ等を用いてもよく、またＧａＡｓやＩｎＧａＡｓを用いて近赤外用のＶＣＳＥＬを構成することもできる。また、これらの活性層の材料に応じて、ＤＢＲ層の周期数を含めたそれぞれの層の厚みを適宜選択、設定できることはいうまでもない。また、ＤＢＲの構成要素に少量のＩｎが入っても構わない。
【０１１３】
さらに、本発明の技術思想は、本実施の形態に記載したＶＣＳＥＬに限られるわけではなく、例えば面型光変調器や面型光増幅器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】実施の形態１、２に係る半導体積層構造の構成図
【図２】実施の形態１におけるＧａＡｓ（００４）面のピーク近傍のω−２θＸ線回折スペクトル
【図３】実施の形態２におけるＧａＡｓ（００４）面のピーク近傍のω−２θＸ線回折スペクトル
【図４】実施の形態３に係る半導体積層構造の構成図
【図５】実施の形態３におけるＧａＡｓ（００４）面のピーク近傍のω−２θＸ線回折スペクトル
【図６】実施の形態４、５における面発光レーザの構成図
【図７】実施の形態６における面発光レーザの構成図
【図８】実施の形態７における面発光レーザの構成図
【図９】ウエハの曲率半径のＤＢＲペア数依存性
【符号の説明】
【０１１５】
１１  ＧａＡｓ基板  １２  低屈折率層  １３  高屈折率層
１４  半導体多層膜ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）  １５  中間層  
１６  半導体多層膜ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）
２１  基板  ２２  下部ＤＢＲ層  ２３  クラッド層  ２４  活性層  ２６  電流狭窄部
２７  上部ＤＢＲ層  ２８  下部電極  ２９  上部電極  ３０  共振部
３１  下部ＤＢＲ層  ３２  第１の下部ＤＢＲ層  ３３  第２の下部ＤＢＲ層
３４  上部ＤＢＲ層  ３５  下部電極  ３６  上部ＤＢＲ層
３７  コンタクト層
２２１、２７１、３２１、３３１、３４１  低屈折率層
２２２、２７２、３２２、３３２、３４２  高屈折率層
２２３、２７３、３３３、３４３  中間層
２６１  高抵抗層  ２６２  狭窄層
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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