(57)【要約】      （修正有）【課題】活性層からの熱の放出径路に良好な熱伝導性を提供できる垂直共振型面発光レーザを提供する。【解決手段】垂直共振型面発光レーザ１は、基板１１と、基板１１上に設けられた上部ＤＢＲ領域４０、活性層３０、及び下部ＤＢＲ半導体領域１６を含むポストと、を備え、下部ＤＢＲ半導体領域１６は、交互に配列された第１半導体層１６ａ及び第２半導体層１６ｂを含み、下部ＤＢＲ半導体領域１６の第１半導体層１６ａは、下部ＤＢＲ半導体領域１６の第２半導体層１６ｂより低い屈折率を有し、上部ＤＢＲ領域４０は、交互に配列された第１層４０ａ及び第２層４０ｂを含み、上部ＤＢＲ領域４０の第１層は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分とＩＩＩ族酸化物部分とを含み、ＩＩＩ族酸化物部分は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分を囲む。【選択図】図１
2019040953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直共振型面発光レーザであって、
基板と、
前記基板上に設けられた上部ＤＢＲ領域、活性層、及び下部ＤＢＲ半導体領域を含むポストと、
を備え、
前記下部ＤＢＲ半導体領域は、交互に配列された第１半導体層及び第２半導体層を含み、
前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第１半導体層は、前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第２半導体層より低い屈折率を有し、
前記上部ＤＢＲ領域は、交互に配列された第１層及び第２層を含み、
前記上部ＤＢＲ領域の前記第１層は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分とＩＩＩ族酸化物部分とを含み、
前記ＩＩＩ族酸化物部分は、前記ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分を囲む、垂直共振型面発光レーザ。
【請求項２】
前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第１半導体層は、前記上部ＤＢＲ領域の前記第１層の前記ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分のアルミニウム組成以上のアルミニウム組成を有する、請求項１に記載された垂直共振型面発光レーザ。
【請求項３】
前記上部ＤＢＲ領域は、電流狭窄構造を有し、
前記電流狭窄構造は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の電流アパーチャ部分と絶縁体部分とを含み、
前記絶縁体部分は、前記電流アパーチャ部分を囲み、
前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第１半導体層は、前記上部ＤＢＲ領域の前記電流アパーチャ部分のアルミニウム組成以上のアルミニウム組成を有する、請求項１又は請求項２に記載された垂直共振型面発光レーザ。
【請求項４】
前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第１半導体層の前記アルミニウム組成は、前記上部ＤＢＲ領域の前記電流アパーチャ部分の前記アルミニウム組成より大きい、請求項３に記載された垂直共振型面発光レーザ。
【請求項５】
垂直共振型面発光レーザを作製する方法であって、
下部ＤＢＲ領域のための交互に配列された第１半導体層及び第２半導体層を含む下部半導体積層、活性層のための半導体構造、並びに上部ＤＢＲ領域のための交互に配列された第１層及び第２層を含む上部半導体積層を備えるエピタキシャル基板を準備する工程と、
ポストを規定するマスクを用いて前記エピタキシャル基板のエッチングを行って、前記ポストの上部分を有する基板生産物を得る工程と、
前記ポストの前記上部分を酸化雰囲気に曝す工程と、
前記ポストを酸化雰囲気に曝した後に、前記下部半導体積層のエッチングを行って、前記ポストの下部分を形成する工程と、
を備え、
前記上部半導体積層は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の半導体層を有し、
前記半導体層は、前記ポストの前記上部分の側面に現れており、
前記基板生産物を酸化雰囲気に曝す工程は、前記半導体層から電流狭窄構造を形成し、
前記電流狭窄構造は、前記ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の電流アパーチャ部分と絶縁体部分とを含む、垂直共振型面発光レーザを作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直共振型面発光レーザ及び垂直共振型面発光レーザを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、垂直共振型面発光レーザを開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Y.C. Chang etal., “High-efficiency, high-speed VCSELs with deep oxidation layers,” Electronics Letters, vol.42, no.22, pp.1281-1282, 2006.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポスト構造物を有する垂直共振型面発光レーザは、例えば以下の工程を有する。下部分布ブラッグ反射領域、活性層、及び上部分布ブラッグ反射領域のための半導体積層をエッチングして、下部分布ブラッグ反射領域、活性層、及び上部分布ブラッグ反射領域のための半導体層の積層を含むポストを形成する。ポスト構造物を酸化雰囲気に曝して、電流狭窄構造のためのアルミニウム含有半導体層から電流狭窄構造をポスト構造物内に形成する。電流狭窄構造は、円環状の酸化物領域を含む。ポスト構造物の酸化に際して、酸化雰囲気は、下部分布ブラッグ反射領域、活性層、及び上部分布ブラッグ反射領域のための半導体層のうちアルミニウム含有半導体層の各々をそのアルミニウム組成に応じて酸化して、その結果、各アルミニウム含有半導体層は、円環状の酸化物領域とその内側の半導体領域とを含む層構造に変わる。このように形成された円環状の酸化物領域と内側の半導体領域とを含む層構造は、上部分布ブラッグ反射領域だけでなく、下部分布ブラッグ反射領域にも含まれる。
【０００５】
下部分布ブラッグ反射領域は、動作中に活性層によって発生される熱の伝搬径路に位置しており、発明者の知見によれば、酸化物領域を含む層構造は、下部分布ブラッグ反射領域の放熱性能を下げている。
【０００６】
本発明の一側面は、活性層からの熱の放出径路に良好な熱伝導性を提供できる垂直共振型面発光レーザを提供することを目的とする。また、本発明の別の側面は、活性層からの熱の放出径路に良好な熱伝導性を提供できる垂直共振型面発光レーザを作製する方法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】
【０００７】
本発明の一側面に係る垂直共振型面発光レーザは、基板と、前記基板上に設けられた上部ＤＢＲ領域、活性層、及び下部ＤＢＲ半導体領域を含むポストと、を備え、前記下部ＤＢＲ半導体領域は、交互に配列された第１半導体層及び第２半導体層を含み、前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第１半導体層は、前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第２半導体層より低い屈折率を有し、前記上部ＤＢＲ領域は、交互に配列された第１層及び第２層を含み、前記上部ＤＢＲ領域の前記第１層は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分とＩＩＩ族酸化物部分とを含み、前記ＩＩＩ族酸化物部分は、前記ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分を囲む。
【０００８】
本発明の別側面に係る垂直共振型面発光レーザを作製する方法は、下部ＤＢＲ領域のための交互に配列された第１半導体層及び第２半導体層を含む下部半導体積層、活性層のための半導体構造、並びに上部ＤＢＲ領域のための交互に配列された第１層及び第２層を含む上部半導体積層を備えるエピタキシャル基板を準備する工程と、ポストを規定するマスクを用いて前記エピタキシャル基板のエッチングを行って、前記ポストの上部分を有する基板生産物を得る工程と、前記ポストの前記上部分を酸化雰囲気に曝す工程と、前記ポストを酸化雰囲気に曝した後に、前記下部半導体積層のエッチングを行って、前記ポストの下部分を形成する工程と、を備え、前記上部半導体積層は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の半導体層を有し、前記半導体層は、前記ポストの前記上部分の側面に現れており、前記基板生産物を酸化雰囲気に曝す工程は、前記半導体層から電流狭窄構造を形成し、前記電流狭窄構造は、前記ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の電流アパーチャ部分と絶縁体部分とを含む。
【０００９】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の一側面によれば、活性層からの熱の放出径路に良好な熱伝導性を提供できる垂直共振型面発光レーザが提供される。本発明の別の側面によれば、活性層からの熱の放出径路に良好な熱伝導性を提供できる垂直共振型面発光レーザを作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す図である。
【図２】図２は、実施例１に係る垂直共振型面発光レーザの構造を示す図である。
【図３】図３は、実施例２に係る垂直共振型面発光レーザの構造を示す図である。
【図４】図４は、ポストの側面から内側に向かう酸化物領域をポスト内の下部ＤＢＲ領域に有する垂直共振型面発光レーザの構造を示す図である。
【図５】図５は、三種類の構造の垂直共振型面発光レーザにおける印加電流と光出力強度との関係、及び印加電流と電圧との関係を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
引き続き、いくつかの具体例を説明する。
【００１３】
具体例に係る垂直共振型面発光レーザは、（ａ）基板と、（ｂ）前記基板上に設けられた上部ＤＢＲ領域、活性層、及び下部ＤＢＲ半導体領域を含むポストと、を備え、前記下部ＤＢＲ半導体領域は、交互に配列された第１半導体層及び第２半導体層を含み、前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第１半導体層は、前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第２半導体層より低い屈折率を有し、前記上部ＤＢＲ領域は、交互に配列された第１層及び第２層を含み、前記上部ＤＢＲ領域の前記第１層は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分とＩＩＩ族酸化物部分とを含み、前記ＩＩＩ族酸化物部分は、前記ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分を囲む。
【００１４】
この垂直共振型面発光レーザによれば、半導体製の下部ＤＢＲ半導体領域は、動作中に活性層によって発生された熱を良好に伝導させることができる。
【００１５】
具体例に係る垂直共振型面発光レーザでは、前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第１半導体層は、前記上部ＤＢＲ領域の前記第１層の前記ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分のアルミニウム組成以上のアルミニウム組成を有する。
【００１６】
この垂直共振型面発光レーザによれば、下部ＤＢＲ半導体領域において第２半導体層より低い屈折率を有する第１半導体層は、上部ＤＢＲ領域の第１層のＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分のアルミニウム組成以上のアルミニウム組成を有しており、高いアルミニウム組成の半導体は、良好な熱伝導性を示す。
【００１７】
具体例に係る垂直共振型面発光レーザでは、前記上部ＤＢＲ領域は、電流狭窄構造を有し、前記電流狭窄構造は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の電流アパーチャ部分と絶縁体部分とを含み、前記絶縁体部分は、前記電流アパーチャ部分を囲み、前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第１半導体層は、前記上部ＤＢＲ領域の前記電流アパーチャ部分のアルミニウム組成以上のアルミニウム組成を有する。
【００１８】
この垂直共振型面発光レーザによれば、下部ＤＢＲ半導体領域において第２半導体層より低い屈折率を有する第１半導体層は、上部ＤＢＲ領域の電流アパーチャ部分のアルミニウム組成以上のアルミニウム組成を有しており、高いアルミニウム組成の半導体は、良好な熱伝導性を示す。
【００１９】
具体例に係る垂直共振型面発光レーザでは、前記下部ＤＢＲ半導体領域の前記第１半導体層の前記アルミニウム組成は、前記上部ＤＢＲ領域の前記電流アパーチャ部分の前記アルミニウム組成より大きい。
【００２０】
この垂直共振型面発光レーザによれば、下部ＤＢＲ半導体領域において第２半導体層より低い屈折率を有する第１半導体層は、上部ＤＢＲ領域の電流アパーチャ部分のアルミニウム組成より大きなアルミニウム組成を有しており、高いアルミニウム組成の半導体は、良好な熱伝導性を示す。
【００２１】
具体例に係る垂直共振型面発光レーザを作製する方法は、（ａ）下部ＤＢＲ領域のための交互に配列された第１半導体層及び第２半導体層を含む下部半導体積層、活性層のための半導体構造、並びに上部ＤＢＲ領域のための交互に配列された第１層及び第２層を含む上部半導体積層を備えるエピタキシャル基板を準備する工程と、（ｂ）ポストを規定するマスクを用いて前記エピタキシャル基板のエッチングを行って、前記ポストの上部分を有する基板生産物を得る工程と、（ｃ）前記ポストの前記上部分を酸化雰囲気に曝す工程と、（ｄ）前記ポストを酸化雰囲気に曝した後に、前記下部半導体積層のエッチングを行って、前記ポストの下部分を形成する工程と、を備え、前記上部半導体積層は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の半導体層を有し、前記半導体層は、前記ポストの前記上部分の側面に現れており、前記基板生産物を酸化雰囲気に曝す工程は、前記半導体層から電流狭窄構造を形成し、前記電流狭窄構造は、前記ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の電流アパーチャ部分と絶縁体部分とを含む。
【００２２】
この垂直共振型面発光レーザを作製する方法によれば、エピタキシャル基板のエッチングを行ってポストの上部分を形成すると共に、ポストの上部分を酸化雰囲気に曝して半導体層から電流狭窄構造を形成する。電流狭窄構造を形成した後に、下部半導体積層のエッチングによりポストの下部分を形成する。ポストの下部分は、酸化雰囲気に曝されない。
【００２３】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、垂直共振型面発光レーザ及び垂直共振型面発光レーザを作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２４】
図１は、実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す図である。垂直共振型面発光レーザ１、１ａ、１ｂ（以下、図１に係る説明において、「垂直共振型面発光レーザ１」として参照する）は、基板１１及びポスト１３を備える。基板１１は主面１１ａを有し、主面１１ａはＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を備える。ポスト１３は、下部分布ブラッグ反射（DistributedBragg Reflector：DBR）半導体領域（以下、「下部ＤＢＲ半導体領域１６」と記す）、活性層３０、及び上部分布ブラッグ反射領域（以下「上部ＤＢＲ領域４０」と記す）を含む。下部ＤＢＲ半導体領域１６、活性層３０、及び上部ＤＢＲ領域４０は、基板１１上に順に配列される。下部ＤＢＲ半導体領域１６は、第１半導体層１６ａ及び第２半導体層１６ｂを含み、第１半導体層１６ａ及び第２半導体層１６ｂは、ブラッグ反射を可能にするように第１軸Ａｘ１の方向に交互に配列される。第１半導体層１６ａは、第２半導体層１６ｂより低い屈折率を有する。上部ＤＢＲ領域４０は、ブラッグ反射を可能にするように第１軸Ａｘ１の方向に交互に配列された第１層４０ａ及び第２層４０ｂを含む。第１層４０ａは、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の化合物半導体部分４５ａ及びＩＩＩ族酸化物部分４５ｂを含み、第２層４０ｂは、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の半導体４６ａを含む。第１層４０ａの化合物半導体部分４５ａは、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含む。ＩＩＩ族酸化物部分４５ｂは、化合物半導体部分４５ａを囲み、ＩＩＩ族元素のアルミニウムを含む酸化物からなる。
【００２５】
この垂直共振型面発光レーザ１によれば、半導体製の下部ＤＢＲ半導体領域１６は、動作中に活性層３０によって発生された熱を良好に伝導させることができる。
【００２６】
ポスト１３は、上面１３ａ及び側面１３ｂを有する。ポスト１３の側面１３ｂは、第１軸Ａｘ１の方向に延在し、ポスト１３の上面１３ａは、第１軸Ａｘ１に交差する基準面に沿って延在する。第１軸Ａｘ１は基板１１の主面１１ａに交差する方向に延在する。ポスト１３の側面１３ｂは、基板１１の主面１１ａに対して実質的に垂直に延在する部分を有することができ、或いは基板１１の主面１１ａに対して傾斜して延在する部分を有することができる。
【００２７】
下部ＤＢＲ半導体領域１６では、第１半導体層１６ａ及び第２半導体層１６ｂは、ポスト１３の側面１３ｂに到達している。具体的には、第１半導体層１６ａは、第１ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体からなり、第２半導体層１６ｂは、第１半導体層１６ａと異なる第２ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体からなる。第１ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体及び第２ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の組み合わせにより、第１半導体層１６ａが第２半導体層１６ｂより低い屈折率を有することを可能にする。第１半導体層１６ａは、第１ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体からなる半導体側面を有し、第２半導体層１６ｂは、第２ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体からなる半導体側面を有する。ポスト１３の側面１３ｂは、第１半導体層１６ａの半導体側面及び第２半導体層１６ｂの半導体側面を含む。
【００２８】
上部ＤＢＲ領域４０では、本実施例において、第２層４０ｂのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体領域は、この第２層４０ｂに隣接する両側の第１層４０ａの化合物半導体部分４５ａの間に設けられ、また該第２層４０ｂに隣接する両側の第１層４０ａのＩＩＩ族酸化物部分４５ｂの間に設けられる。必要な場合には、第２層４０ｂのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むことができ、この第２層４０ｂは、該ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の周囲を囲むＩＩＩ族酸化物部分を含む。
【００２９】
本実施例では、第２層４０ｂのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体領域のアルミニウム組成は、ゼロ以上であることができ、また第１層４０ａの化合物半導体部分４５ａのアルミニウム組成より小さい。
【００３０】
具体的には、第２層４０ｂは、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを実施的に含まないＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を備えることができる。第２層４０ｂは、半導体製の側面を有しており、この側面は、ポスト１３の側面１３ｂに含まれる。第２層４０ｂのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体領域は、ポスト１３の側面１３ｂに到達する。或いは、第２層４０ｂは、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を備えることができる。第２層４０ｂは、半導体領域の外側に設けられた酸化物の側面を有しており、この側面は、ポスト１３の側面１３ｂに含まれる。
【００３１】
本実施例では、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を備える第２層４０ｂにおいて、該第２層４０ｂが上記のＩＩＩ族酸化物部分及びＩＩＩ−Ｖ化合物半導体部分を含む。第２層４０ｂのＩＩＩ族酸化物部分は、該第２層４０ｂに隣接する両側の第１層４０ａのＩＩＩ族酸化物部分４５ｂの間に設けられ、第２エリアＡ２に位置する。第２層４０ｂのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体は、該第２層４０ｂに隣接する両側の第１層４０ａのＩＩＩ族酸化物部分４５ｂの間に設けられ、第２エリアＡ２に位置する。また、第２層４０ｂのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体は、該第２層４０ｂに隣接する両側の第１層４０ａの化合物半導体部分４５ａの間に設けられ、第２エリアＡ２に位置する。第２層４０ｂのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体は、該第２層４０ｂに隣接する両側の第１層４０ａの化合物半導体部分４５ａの間に設けられ、第１エリアＡ１に位置する。
【００３２】
垂直共振型面発光レーザ１では、上部ＤＢＲ領域４０は、電流狭窄構造４４を備え、電流狭窄構造４４は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の電流アパーチャ部分４４ａと、酸化物からなる絶縁体部分４４ｂとを含む。電流アパーチャ部分４４ａのアルミニウム組成は、上部ＤＢＲ領域４０内において最も大きい。絶縁体部分４４ｂは、電流アパーチャ部分４４ａを囲む。電流アパーチャ部分４４ａ及び絶縁体部分４４ｂは、第１軸Ａｘ１に交差する基準平面に沿って配置される。具体的には、電流アパーチャ部分４４ａのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体は、例えばＡｌＡｓ又はＡｌＧａＡｓであることができ、ＡｌＧａＡｓにおけるアルミニウム組成は、例えば０．９８である。上部ＤＢＲ領域４０は、電流狭窄構造４４上に設けられた第１層４０ａ及び第２層４０ｂの配列を含み、また、電流狭窄構造４４下に設けられた第１層４０ａ及び第２層４０ｂの配列を含むことができる。
【００３３】
下部ＤＢＲ半導体領域１６は、下部ＤＢＲ半導体領域１６を構成するＩＩＩ−Ｖ化合物半導体に比べて低い熱伝導率のＩＩＩ族酸化物を備えない。動作中に活性層３０によって発生された熱は、ポスト１３内の下部ＤＢＲ半導体領域１６の全体にわたって伝導して、基板１１に到達する。具体的には、下部ＤＢＲ半導体領域１６の第１半導体層１６ａは、上部ＤＢＲ領域４０の電流アパーチャ部分４４ａのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体のアルミニウム組成に等しいアルミニウム組成、或いはより大きいアルミニウム組成を有することができる。高いアルミニウム組成の半導体は、良好な熱伝導性を示す。
【００３４】
基板１１の主面１１ａは、第１エリアＡ１と、第１エリアＡ１を囲む第２エリアＡ２と、第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２を囲む第３エリアＡ３とを含む。本実施例では、第２エリアＡ２は第１エリアＡ１に接しており、第３エリアＡ３は第２エリアＡ２に接している。ポスト１３の底は、基板の主面上において、第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２に位置しており、第３エリアＡ３上に設けられない。基板１１は、例えばｉ型ＧａＡｓを含む。
【００３５】
本実施例では、下部ＤＢＲ半導体領域１６の第１半導体層１６ａ及び第２半導体層１６ｂは、第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２上に設けられる。ポスト１３内において下部ＤＢＲ半導体領域１６は、第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２にわたって延在する。
【００３６】
垂直共振型面発光レーザ１は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を含む下部コンタクト層１４を更に備える。ポスト１３の底は、下部コンタクト層１４内に位置する。本実施例では、ポスト１３は、下部コンタクト層１４の上部分を含み、下部コンタクト層１４の下部分は、第１エリアＡ１、第２エリアＡ２及び第３エリアＡ３上に設けられる。下部コンタクト層１４は、例えばｎ型ＧａＡｓを含む。
【００３７】
垂直共振型面発光レーザ１は、下部ＤＢＲ半導体領域１６及び下部コンタクト層１４に加えて、ＤＢＲ領域１２を更に備える。ＤＢＲ領域１２は、第１エリアＡ１、第２エリアＡ２及び第３エリアＡ３にわたって延在する。ＤＢＲ領域１２、下部コンタクト層１４、及び下部ＤＢＲ半導体領域１６は、下部ＤＢＲ領域２０を構成する。下部ＤＢＲ領域２０では、ＤＢＲ領域１２、下部コンタクト層１４、及び下部ＤＢＲ半導体領域１６が基板１１上に第１軸Ａｘ１に沿って順に配列される。ＤＢＲ領域１２は、ｉ型ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を含むことができる。具体的には、ＤＢＲ領域１２は、第１半導体層２５ａ及び第２半導体層２５ｂを含み、第１半導体層２５ａ及び第２半導体層２５ｂは、第１軸Ａｘ１の方向に交互に配列される。第１半導体層２５ａは、第２半導体層２５ｂより低い屈折率を有する。第１半導体層２５ａ及び第２半導体層２５ｂは、それぞれ、例えばｉ型ＧａＡｓ及びｉ型ＡｌＧａＡｓを含み、ＡｌＧａＡｓにおけるアルミニウム組成は、例えば０．９である。ポスト１３内の下部ＤＢＲ半導体領域１６では、第１半導体層１６ａ及び第２半導体層１６ｂは、それぞれ、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ及びｎ型ＧａＡｓを含み、ＡｌＧａＡｓにおけるアルミニウム組成は、例えば０．９である。
【００３８】
本実施例では、上部ＤＢＲ領域４０では、第１層４０ａの化合物半導体部分４５ａ及びＩＩＩ族酸化物部分４５ｂは、それぞれ、第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２上に設けられる。第２層４０ｂのＩＩＩ−Ｖ化合物半導体は、第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２上に設けられる。特に、第１層４０ａの化合物半導体部分４５ａより低くゼロより大きいアルミニウム組成を有するＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の第２層４０ｂは、第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２上に設けられたＩＩＩ−Ｖ化合物半導体領域を備え、第２エリアＡ２上に設けられたＩＩＩ族酸化物領域を備える。
【００３９】
垂直共振型面発光レーザ１は、上部ＤＢＲ領域４０上に設けられた上部コンタクト層４８を更に備える。上部コンタクト層４８は、上部コンタクト層４８直下の半導体層（上部ＤＢＲ領域４０内の半導体層）より大きなドーパント濃度を有しており、また可能な場合には上部コンタクト層４８直下の半導体層より小さいバンドギャップを有することができる。上部ＤＢＲ領域４０及び上部コンタクト層４８は、第１軸Ａｘ１の方向に順に配列される。上部コンタクト層４８は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を含み、例えばｐ型ＧａＡｓ又はｐ型ＡｌＧａＡｓを含む。
【００４０】
活性層３０は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を含み、このＩＩＩ−Ｖ化合物半導体は、量子井戸構造を有する。活性層３０は、第１軸Ａｘ１に沿って、例えば、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造を有する。活性層３０は、井戸層３０ａ及び障壁層３０ｂを含み、井戸層３０ａ及び障壁層３０ｂは、第１軸Ａｘ１の方向に配列される。
【００４１】
垂直共振型面発光レーザ１は、下部スペーサ層１８及び上部スペーサ層４２を含むことができる。活性層３０は、下部スペーサ層１８と上部スペーサ層４２との間に設けられる。下部スペーサ層１８は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を含み、上部スペーサ層４２は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を含む。下部スペーサ層１８及び上部スペーサ層４２は、アンドープＡｌＧａＡｓとして成長され、このＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成は、例えば０．３０である。垂直共振型面発光レーザ１は、下部ＤＢＲ半導体領域１６、活性層３０、及び上部ＤＢＲ領域４０によって構成されるレーザ共振器を有する。
【００４２】
ポスト１３は、活性層３０、活性層３０上の上部半導体領域、及び活性層３０下の下部半導体領域を含む。本実施例では、上部半導体領域は、上部コンタクト層４８、上部ＤＢＲ領域４０及び上部スペーサ層４２からなる上部積層である。上部積層では、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含む半導体層は、アルミニウムの酸化物によって囲まれる。下部半導体領域は、下部コンタクト層１４、下部ＤＢＲ半導体領域１６及び下部スペーサ層１８からなる下部積層である。ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムの有無に関係無く下部コンタクト層１４及び下部ＤＢＲ半導体領域１６の半導体層は、ポスト１３の側面から内側に延在する酸化物領域を備えない。
【００４３】
本実施例では、上部ＤＢＲ領域４０では、第１層４０ａは、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓを含み、このＡｌＧａＡｓにおけるアルミニウム組成は、例えば０．９である。第２層４０ｂは、例えばｐ型ＧａＡｓ又はｐ型ＡｌＧａＡｓを含む。第１層４０ａの屈折率は、第２層４０ｂの屈折率より大きい。
【００４４】
上部ＤＢＲ領域４０では、上部ＤＢＲ領域４０の第１層４０ａ及び上部スペーサ層４２が、共に、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むので、第２エリアＡ２上にＩＩＩ族酸化物部分を有する。上部ＤＢＲ領域４０の第１層４０ａ及び上部スペーサ層４２は、共に、第１エリアＡ１上では、化合物半導体部分を有する一方で、ＩＩＩ族酸化物部分を有しない。
【００４５】
垂直共振型面発光レーザ１においては、下部ＤＢＲ半導体領域１６の第１半導体層１６ａは、上部ＤＢＲ領域４０の第１層４５の化合物半導体部分４５ａのアルミニウム組成に等しい、或いはより大きいアルミニウム組成を有することができる。下部ＤＢＲ半導体領域１６において第２半導体層１６ｂより低い屈折率を有する第１半導体層１６ａは、上部ＤＢＲ領域４０の第１層４５の化合物半導体部分４５ａのアルミニウム組成以上のアルミニウム組成を有しているので、高いアルミニウム組成の半導体は、良好な熱伝導性を示すことができる。
【００４６】
上部ＤＢＲ領域４０は、電流狭窄構造４４を有し、電流狭窄構造４４は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の電流アパーチャ部分４４ａと絶縁体部分４４ｂとを含む。絶縁体部分４４ｂは、電流アパーチャ部分４４ａを囲む。下部ＤＢＲ半導体領域１６の第１半導体層１６ａは、上部ＤＢＲ領域の電流アパーチャ部分のアルミニウム組成以上のアルミニウム組成を有するようにしてもよい。下部ＤＢＲ半導体領域１６において第２半導体層１６ｂより低い屈折率を有する第１半導体層１６ａは、上部ＤＢＲ領域４０の電流アパーチャ部分４４ａのアルミニウム組成以上のアルミニウム組成を有しているので、高いアルミニウム組成のｐ型ＡｌＧａＡｓ半導体又はｐ型ＧａＡｓ半導体は、良好な熱伝導性を示す。
【００４７】
下部ＤＢＲ半導体領域１６の第１半導体層１６ａのアルミニウム組成は、上部ＤＢＲ領域４０の電流アパーチャ部分４４ａのアルミニウム組成より大きい。下部ＤＢＲ半導体領域１６において第２半導体層１６ｂより低い屈折率を有する第１半導体層１６ａは、上部ＤＢＲ領域４０の電流アパーチャ部分４４ａのアルミニウム組成より大きなアルミニウム組成を有しており、高いアルミニウム組成の半導体は、良好な熱伝導性を示す。
【００４８】
垂直共振型面発光レーザ１は、ポスト１３及び下部コンタクト層１４を覆う保護膜５０を備える。具体的には、保護膜５０は、ポスト１３の上面１３ａ及び側面１３ｂ並び下部コンタクト層１４の表面を覆うと共に、上部コンタクト層４８の表面及び下部コンタクト層１４の表面にそれぞれ位置する第１開口５０ａ及び第２開口５０ｂを有する。保護膜５０は、ＳｉＮ又はＳｉＯ２といったシリコン系無機絶縁膜を含む。本実施例では、垂直共振型面発光レーザ１は、ポスト１３の上面１３ａに位置する第１開口５０ａを介して上部コンタクト層４８に接触を成す第１電極５１と、ポスト１３外の下部コンタクト層１４上に位置する第２開口５０ｂを介して下部コンタクト層１４に接触を成す第２電極５２とを備える。
【００４９】
図２は、実施例１に係る垂直共振型面発光レーザの構成を示す図面である。図２は、実施例２に係る垂直共振型面発光レーザの構成を示す図面である。図４は、ポストの側面から内側に向かう酸化物領域をポスト内の下部ＤＢＲ領域に有する垂直共振型面発光レーザの構造を示す図である。図２及び図３に示される垂直共振型面発光レーザ（Ｄ１、Ｄ２）は、以下の共通の構造を有する。
基板１１：ｉ型ＧａＡｓ半導体基板。
ＤＢＲ領域１２：ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子。
ｉ型ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．９。
ｉ型ＧａＡｓの厚さ：７０ｎｍ。
ｉ型ＡｌＧａＡｓの厚さ：８２ｎｍ。
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子の積層数：８０。
下部コンタクト層１４：ＳｉドープＧａＡｓ。
ＧａＡｓの厚さ：２１０ｎｍ。
ドーパント濃度：３×１０１８ｃｍ−３。
下部スペーサ層１８：ＡｌＧａＡｓ。
ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．３０。
ＡｌＧａＡｓの厚さ：１２６ｎｍ。
活性層３０：ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造（積層数６）。
ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成：０．２。
ＩｎＧａＡｓの厚さ：５ｎｍ。
ＧａＡｓｓの厚さ：７ｎｍ。
活性層３０の厚さ：２８〜６０ｎｍ、例えば４３ｎｍ。
上部スペーサ層４２（ポスト側面に酸化物）：アンドープＡｌＧａＡｓ。
ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．３０。
ＡｌＧａＡｓの厚さ：５〜４００ｎｍ、例えば１０６ｎｍ。
ＤＢＲ領域４６（ポスト側面に酸化物）：ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子。
ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．９。
ｐ型ＧａＡｓ：７０ｎｍ厚のＣドープＧａＡｓ。
ｐ型ＡｌＧａＡｓ：８２ｎｍ厚のＣドープＡｌＧａＡｓ。
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子の積層数：４０。
ドーパント濃度：２×１０１８ｃｍ−３。
上部コンタクト層４８：ＧａＡｓ。
ＧａＡｓの厚さ：２０ｎｍ厚のＣドープＧａＡｓ。
ドーパント濃度：５×１０１９ｃｍ−３。
【００５０】
図２に示される垂直共振型面発光レーザ（Ｄ１）は、以下の固有の構造を有する。
下部ＤＢＲ半導体領域１６：ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子。
ｎ型ＡｌＧａＡｓ：８２ｎｍ厚のＳｉドープＡｌＧａＡｓ。
ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．９。
ｎ型ＧａＡｓ：７０ｎｍ厚のＳｉドープＧａＡｓ。
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子の積層数：８。
ドーパント濃度：１×１０１８ｃｍ−３。
電流狭窄構造４４（酸化狭窄層）：ＣドープＡｌＡｓ。
ＡｌＡｓの厚さ：１０〜５０ｎｍ、例えば２０ｎｍ。
ドーパント濃度：２×１０１８ｃｍ−３。
【００５１】
図３に示される垂直共振型面発光レーザ（Ｄ２）は、以下の固有の構造を有する。
下部ＤＢＲ半導体領域１６：ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ超格子。
ｎ型ＧａＡｓの厚さ：７０ｎｍのＳｉドープＧａＡｓ。
ｎ型ＡｌＡｓの厚さ：８３ｎｍのＳｉドープＡｌＡｓ。
ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ超格子の積層数：８。
ドーパント濃度：１×１０１８ｃｍ−３。
電流狭窄構造４４（酸化狭窄層）：ＣドープＡｌＧａＡｓ。
ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．９８。
ＡｌＧａＡｓの厚さ：１０〜５０ｎｍ、例えば２０ｎｍ。
ドーパント濃度：２×１０１８ｃｍ−３。
【００５２】
図４に示される垂直共振型面発光レーザ（Ｃ）は、以下の固有の構造を有する。図４において「ＯＸＤ」は酸化物を表す。
基板ＳＵＢ：ｉ型ＧａＡｓ半導体基板。
ＤＢＲ領域ＬＤＢＲ１：ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子。
ｉ型ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．９。
ｉ型ＧａＡｓの厚さ：７０ｎｍ。
ｉ型ＡｌＧａＡｓの厚さ：８２ｎｍ。
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子の積層数：８０。
下部コンタクト層ＤＣＯＮ：ＳｉドープＧａＡｓ。
ＧａＡｓの厚さ：２１０ｎｍ。
ドーパント濃度：３×１０１８ｃｍ−３。
下部ＤＢＲ領域ＬＤＢＲ２（ポスト側面に酸化物）：ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子。
ｎ型ＡｌＧａＡｓ：８２ｎｍ厚のＳｉドープＡｌＧａＡｓ。
ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．９。
ｎ型ＧａＡｓ：７０ｎｍ厚のＳｉドープＧａＡｓ。
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子の積層数：８。
ドーパント濃度：１×１０１８ｃｍ−３。
下部スペーサ層ＳＰＬ（ポスト側面に酸化物）：ＡｌＧａＡｓ。
ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．３０。
ＡｌＧａＡｓの厚さ：１２６ｎｍ。
活性層ＡＣＴ：ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造（積層数６）。
ＩｎＧａＡｓのＩｎ組成：０．２。
ＩｎＧａＡｓの厚さ：５ｎｍ。
ＧａＡｓｓの厚さ：７ｎｍ。
活性層ＡＣＴの厚さ：２８〜６０ｎｍ、例えば４３ｎｍ。
上部スペーサ層ＳＰＵ（ポスト側面に酸化物）：アンドープＡｌＧａＡｓ。
ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．３０。
ＡｌＧａＡｓの厚さ：５〜４００ｎｍ、例えば１０６ｎｍ。
電流狭窄構造（酸化狭窄層）ＣＦＮ：ＣドープＡｌＡｓ。
ＡｌＡｓの厚さ：２０ｎｍ。
ドーパント濃度：２×１０１８ｃｍ−３。
ＤＢＲ領域ＵＤＢＲ（ポスト側面に酸化物）：ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子。
ＡｌＧａＡｓのアルミニウム組成：０．９。
ｐ型ＧａＡｓ：７０ｎｍ厚のＣドープＧａＡｓ。
ｐ型ＡｌＧａＡｓ：８２ｎｍ厚のＣドープＡｌＧａＡｓ。
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子の積層数：４０。
ドーパント濃度：２×１０１８ｃｍ−３。
上部コンタクト層ＵＣＯＮ：ＧａＡｓ。
ＧａＡｓの厚さ：２０ｎｍ厚のＣドープＧａＡｓ。
ドーパント濃度：５×１０１９ｃｍ−３。
【００５３】
図５の（ａ）部は、三種類の垂直共振型面発光レーザ（Ｄ１、Ｄ２、Ｃ）における印加電流と光出力強度との関係を示す図である。図５の（ｂ）部は、三種類の垂直共振型面発光レーザ（Ｄ１、Ｄ２、Ｃ）における印加電流と端子間電圧との関係を示す図である。
【００５４】
第１デバイスＤ１は、図２に示された構造を有する。第１デバイスＤ１に係る垂直共振型面発光レーザの個別的な構造は、下部ＤＢＲ半導体領域１６がＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子（Ａｌ組成＝０．９８）を有すること、及び、上部ＤＢＲ領域４０の酸化狭窄層がＡｌＡｓを有することである。
【００５５】
第２デバイスＤ２は、図３に示された構造を有する。第２デバイスＤ２に係る垂直共振型面発光レーザの個別的な構造は、下部ＤＢＲ半導体領域１６がＧａＡｓ／ＡｌＡｓ超格子を有すること、及び、上部ＤＢＲ領域４０の酸化狭窄層がＡｌＧａＡｓ（アルミニウム組成：０．９８）を有することである。
【００５６】
第３デバイスＣは、図４に示された構造を有する。第３デバイスＣは、図４に示されるように、ポスト内の下部ＤＢＲ領域及び上部ＤＢＲ領域のＡｌＧａＡｓ（及びＡｌＡｓ）がＡｌ酸化物によって囲まれた構造を有する。
【００５７】
測定条件。
第１デバイスＤ１、第２デバイスＤ２及び第３デバイスＤ３に電流を印加すると共に、これらの垂直共振型面発光レーザの光出力強度を光パワーメータを用いて測定する。測定温度は、例えば摂氏２５度である。
【００５８】
図５の（ａ）部に示されるように、垂直共振型面発光レーザの光出力強度は、印加電流が大きくなるにつれて増加する。印加電流６ｍＡ及び６ｍＡを超えた電流領域では、垂直共振型面発光レーザの光出力強度は、第１デバイスＤ１、第２デバイスＤ２及び第３デバイスＤ３の順に大きい。第１デバイスＤ１の光出力強度は、第２デバイスＤ２の光出力強度に比べてより大きな電流値まで増加する。
【００５９】
図５の（ｂ）部に示されるように、垂直共振型面発光レーザの端子間電圧は、印加電流が大きくなるにつれて増加する。印加電流の全領域において、第３デバイスＤ３は、第１デバイスＤ１及び第２デバイスＤ２より大きな端子間電圧を示す。
【００６０】
第１デバイスＤ１及び第２デバイスＤ２は、下部ＤＢＲ半導体領域１６を備える。下部ＤＢＲ半導体領域１６は、ポスト１３において活性層３０下に半導体の放熱経路を提供できる。しかし、第３デバイスＤ３は、下部ＤＢＲ領域を備え、この下部ＤＢＲ領域は、ポストにおいて半導体及び酸化物の混在の放熱経路を活性層下に提供する。放熱経路の材料の違いに起因して、第１デバイスＤ１及び第２デバイスＤ２は、第３デバイスＤ３の放熱特性より優れる。
【００６１】
第１デバイスＤ１及び第２デバイスＤ２は、下部ＤＢＲ半導体領域１６を備える。下部ＤＢＲ半導体領域１６は、ポスト１３において活性層３０下に半導体の電流経路を提供できる。しかし、第３デバイスＤ３は、下部ＤＢＲ領域を備え、この下部ＤＢＲ領域は、酸化物によって限定される半導体及びの電流経路をポストにおいて活性層下に提供する。電流経路における半導体領域の断面積の違いに起因して、第１デバイスＤ１及び第２デバイスＤ２は、第３デバイスＤ３より低い素子抵抗を示す。
【００６２】
図６〜図８は、実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図である。図６〜図８を参照しながら、垂直共振型面発光レーザを作製する方法を説明する。引き続く説明において、作製方法と該製造方法により作製される垂直共振型面発光レーザとの対応の理解を容易にするために、可能な場合には、図１の説明おいて使用された参照符合を用いる。
【００６３】
垂直共振型面発光レーザを作製する方法は、エピタキシャル基板ＥＰを準備する工程を有する。本実施例では、エピタキシャル基板ＥＰを準備するために、エピタキシャル基板ＥＰを形成する。この工程では、図６の（ａ）部に示されるように、半導体ウエハといった基板１０の主面１０ａ上に半導体積層ＳＬを成長して、エピタキシャル基板ＥＰを形成する。半導体積層ＳＬの成長は、例えば有機金属気相成長法、又は分子線エピタキシー法により行われることができる。
【００６４】
エピタキシャル基板ＥＰの構造を説明する。本実施例では、半導体積層ＳＬは、下部半導体積層２０Ｌ、半導体積層３０Ｌ、及び上部半導体積層４０Ｌを備える。下部半導体積層２０Ｌは、下部ＤＢＲ領域のために設けられる。半導体積層３０Ｌは、活性層３０のために設けられる。上部半導体積層４０Ｌは、上部ＤＢＲ領域４０のために設けられる。具体的には、下部半導体積層２０Ｌは、半導体積層１２Ｌ、半導体層１４Ｌ、半導体積層１６Ｌ、及び半導体層１８Ｌを含む。半導体積層１２Ｌは、アンドープの第１半導体層３２ａ及び第２半導体層３２ｂを含む。半導体積層１６Ｌは、交互に配列された第１半導体層３４ａ及び第２半導体層３４ｂを含む。半導体層１４Ｌは、下部コンタクト層１４のための高ドープ半導体を含む。半導体層１８Ｌは、下部スペーサ層１８のためのアンドープ半導体を含む。半導体積層３０Ｌは、多重量子井戸構造のための井戸層３０ａ及び障壁層３０ｂを含む。上部半導体積層４０Ｌは、半導体層４２Ｌ、半導体層４４Ｌ、半導体積層４６Ｌ及び半導体層４８Ｌを含む。半導体層４２Ｌは、上部スペーサ層４２のためのアンドープ半導体を含む。半導体層４４Ｌは、電流狭窄構造を形成するために必要な高Ａｌ組成半導体層を含み、高Ａｌ組成半導体層のアルミニウム組成は、上部半導体積層４０Ｌにおいて最も大きい。半導体積層４６Ｌは、交互に配列された第１半導体層３６ａ及び第２半導体層３６ｂを含む。第１半導体層３６ａ及び第２半導体層３６ｂのアルミニウム組成は、半導体層４４Ｌのアルミニウム組成より小さい。半導体層４８Ｌは、上部コンタクト層４８のための高ドープ半導体を含む。エピタキシャル基板ＥＰの形成では、半導体積層１２Ｌ、半導体層１４Ｌ、半導体積層１６Ｌ、半導体層１８Ｌ、半導体積層３０Ｌ、半導体層４２Ｌ、半導体層４４Ｌ、半導体積層４６Ｌ及び半導体層４８Ｌは、基板１０上に順に形成される。
【００６５】
垂直共振型面発光レーザを作製する方法は、第１マスクＭ１をエピタキシャル基板ＥＰの主面上に形成する工程を有する。この工程では、図６の（ａ）部に示されるように、ポスト１３を規定する第１マスクＭ１を半導体積層ＳＬの主面ＳＦ上に形成する。第１マスクＭ１は、例えばＳｉＮ又はＳｉＯ２といったシリコン系無機絶縁膜を含むことができ、第１マスクＭ１は、１００〜５００ナノメートルの厚さを有することができ、本実施例では５００ナノメートルの厚さを有する。第１マスクＭ１は、フォトリソグラフィ及びエッチングにより形成される。第１マスクＭ１は、ポストを規定するためのパターンを有しており、具体的には、ポストのための半導体を残すべき半導体積層の表面を覆うと共に半導体ポストを規定するための除かれる半導体積層の表面上に開口を有する。第１マスクＭ１のパターン（ＷＰＳ）は、２０〜５０マイクロメートルの径を有することができる。
【００６６】
垂直共振型面発光レーザを作製する方法は、第１マスクＭ１を用いてエピタキシャル基板ＥＰをエッチングする工程を有する。この工程では、図６の（ｂ）部に示されるように、半導体積層ＳＬをエッチング装置５ａ内に配置すると共に、エッチング装置５ａにエッチャントＧＥ１を供給して、第１マスクＭ１を用いて半導体積層ＳＬをエッチングする。このエッチングにより、エッチングされた半導体積層ＳＬ及び基板１０を含む基板生産物ＳＰ１が形成される。エッチングされた半導体積層ＳＬは、基板１０の主面１０ａ上に形成された半導体ポスト３８の上部分３８ｕを有する。このエッチングは、第１マスクＭ１の開口部分において上部半導体積層４０Ｌの半導体層４４Ｌが完全に除去されるような深さまで行われる。半導体ポスト３８の上部分３８ｕは、半導体製の上面３８ａ及び側面３８ｂｅを有する。半導体製の上面３８ａは、第１マスクＭ１で覆われており、半導体製の側面３８ｂｅは、エッチングされた上部半導体積層４０ＬＥのエッチングされた半導体層４４ＬＥの側面、エッチングされた半導体積層４６ＬＥの側面及びエッチングされた半導体層４８ＬＥの側面を含む。エッチングは、例えばドライエッチング法により行われ、例えばヨウ化水素又は塩化シリコンガスをエッチャントとして用いる。可能な場合には、このエッチングは、ウェットエッチング法を用いることができ、例えばリン酸及び過酸化水素水を含む水溶液をエッチャントとして用いる。上部半導体積層４０Ｌの半導体層４４Ｌを確実に除去して半導体層４４Ｌの側面を形成するために、半導体層４２Ｌをエッチングすることができ、必要な場合には、半導体積層３０Ｌを更にエッチングすることができる。本実施例では、エッチングは、例えば、活性層３０のための半導体積層３０Ｌに到達する深さで行われる。このエッチングの後に、第１マスクＭ１を除去することなく、次の工程を基板生産物ＳＰ１に適用する。
【００６７】
垂直共振型面発光レーザを作製する方法は、基板生産物ＳＰ１の半導体ポスト３８の上部分３８ｕを酸化雰囲気にさらす工程を有する。この工程では、図７の（ａ）部に示されるように、基板生産物ＳＰ１を酸化炉５ｂに配置した後に、酸化剤を含むガスＧＯＸを酸化炉５ｂに供給して、半導体ポスト３８の上部分３８ｕを酸化雰囲気に曝す。この酸化工程により、半導体ポスト３８の上部分３８ｕからポスト３９の上部分３９ｕが形成されて、基板生産物ＳＰ２を得る。ガスＧＯＸは、水蒸気を含む。酸化温度は、例えば摂氏４００度であり、酸化時間は、例えば６０分であることができる。本実施例では、基板生産物ＳＰ１の半導体ポスト３８の上部分３８ｕの側面には、エッチングされた半導体層４８ＬＥの側面、エッチングされた半導体積層４６ＬＥの側面、エッチングされた半導体層４４ＬＥの側面、エッチングされた半導体層４２ＬＥの側面、及びエッチングされた半導体積層３０ＬＥ上側の側面が現れている。これらの側面が水蒸気に曝されて、これらの側面のＡｌ組成に応じて半導体層の酸化が内側に進む。酸化工程の目的は、高Ａｌ組成のエッチングされた半導体層４４ＬＥから電流狭窄構造４４を形成することにある。酸化狭窄構造を形成するための高Ａｌ組成の半導体層４４ＬＥが酸化雰囲気において酸化されて、ポスト３９の上部分３９ｕ内に半導体層から電流狭窄構造４４を得る。電流狭窄構造４４は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の電流アパーチャ部分４４ａと絶縁体部分４４ｂとを含む。ポスト３９の上部分３９ｕの側面に現れたＡｌ含有半導体層は、同様に、酸化雰囲気において酸化される。例えば、半導体積層４６ＬのＡｌＧａＡｓ層は、側面のＡｌ組成に応じて半導体層の酸化が進む。ポスト３９の上部分３９ｕの側面に現れたＡｌ含有半導体層は、ポスト３９の上部分３９ｕにおいて、中央部分に酸化されずに残された元のＡｌ含有半導体から成る半導体部分と、この半導体部分を囲むように酸化により形成された酸化物部分とを含む層に変わる。ポスト３９の上部分３９ｕの側面に現れたＡｌ含有無しの半導体層は、ポスト３９の上部分３９ｕにおいて、Ａｌ含有無しの半導体から成る半導体部分としてポスト３９の全体にわたって残される。例えば、エッチングされた半導体積層４６ＬＥの第１半導体層３６ａ及び第２半導体層３６ｂは、これらの半導体層のＡｌ組成に応じて半導体層の酸化が進んで、第１層４０ａ及び第２層４０ｂが形成される。酸化の後においても、第１マスクＭ１を残す。
【００６８】
垂直共振型面発光レーザを作製する方法は、第１マスクＭ１を用いて、ポスト３９の上部分３９ｕを有する基板生産物ＳＰ２をエッチングする工程を有する。この工程では、図７の（ｂ）部に示されるように、半導体ポスト３８からポスト３９を形成した後に、残りの半導体積層３０Ｌ及び下部半導体積層２０Ｌのエッチングを行って、ポスト３９の下部分３９ｄを形成する。例えば、エッチング装置５ｃ内に基板生産物ＳＰ２を配置すると共に、エッチング装置５ｃにエッチャントガスＥＧ２を供給して、第１マスクＭ１を用いて、半導体積層３０Ｌ及び下部半導体積層２０Ｌを例えばドライエッチングにより加工する。ドライエッチングは、例えば、ヨウ化水素又は塩化シリコンガスをエッチャントとして用いる。必要な場合には、この加工は、ウェットエッチングを用いることができる。このエッチング工程では、半導体層１４Ｌに到達するように基板生産物ＳＰ２をエッチングする。この結果、半導体積層３０Ｌ、半導体層１４Ｌ、半導体積層１６Ｌ、及び半導体層１８Ｌの一部を含む半導体積層ＥＬが除去され、基板生産物ＳＰ２から基板生産物ＳＰ３が得られる。エッチングにより、ポスト３９の下部分３９ｄが新たに形成されて、ポスト３９の下部分３９ｄの下端は、半導体層１４Ｌからの半導体層内に位置する。基板生産物ＳＰ３は、ポスト３９の上部分３９ｕ及び下部分３９ｄを有する。ポスト３９の下部分３９ｄは、エッチングされた半導体層１４Ｌ（下部コンタクト層１４）、エッチングされた半導体積層１６Ｌ（下部ＤＢＲ半導体領域１６）、及びエッチングされた半導体層１８Ｌ（下部スペーサ層１８）を含む。ポスト３９の下部分３９ｄの側面は、大気に曝されるけれども、酸化炉内の高温の酸化雰囲気に曝されることはない。これ故に、ポスト３９の下部分３９ｄは、ポスト３９の上部分３９ｕのような内側に延在するアルミニウム酸化物領域を備えない。下部半導体積層２０Ｌの半導体積層１２Ｌは、エッチングされない。この工程の引き続くプロセスによりポスト３９が僅かに変わるかもしれないが、当該工程において、垂直共振型面発光レーザの特性に関わるポスト３９が実質的に形成された。エッチングの完了の後に、引き続き第１マスクＭ１を除去して、ポスト３９の上面３９ａが露出される。
【００６９】
垂直共振型面発光レーザを作製する方法は、第１マスクＭ１を除去した後に、ポスト３９の上面３９ａ並びに上部分３９ｕ及び下部分３９ｄの側面３９ｃを有する基板生産物ＳＰ３上にパッシベーション膜を成長する工程を有する。この工程では、図８の（ａ）部に示されるように、ポスト３９の形成後に、基板生産物ＳＰ３の表面を覆うように保護膜５０を形成する。保護膜５０は、ＳｉＮ又はＳｉＯ２といったシリコン系無機絶縁膜を含み、プラズマＣＶＤ法といった成膜方法で成長される。保護膜５０は、ポスト３９の上面３９ａ及び側面３９ｃ並びに下部コンタクト層１４の表面を覆う。
【００７０】
垂直共振型面発光レーザを作製する方法は、保護膜５０を形成した後に、垂直共振型面発光レーザのための電極を基板生産物ＳＰ３上に形成する工程を有する。この工程では、図８の（ｂ）部に示されるように、保護膜５０の第１開口５０ａ及び第２開口５０ｂを形成すると共に、保護膜５０の第１開口５０ａ及び第２開口５０ｂ上にそれぞれを第１電極５１及び第２電極５２を形成する。保護膜５０に第１開口５０ａ及び第２開口５０ｂを形成する工程は、フォトリソグラフィ及びエッチングにより行われる。第１電極５１及び第２電極５２の形成は、例えばリフトオフ法により行われる。リフトオフ法では、保護膜５０上にリフトオフマスクを形成すると共に、保護膜５０及びリフトオフマスク上に第１電極５１及び第２電極５２のための金属を堆積する。第１電極５１及び第２電極５２の堆積は、例えば蒸着により行われる。金属膜のリフトオフを行って、基板生産物ＳＰ４を形成する。第１電極５１及び第２電極５２は、例えばＡｕＧｅＮｉ及び金メッキ層を含む。基板生産物ＳＰ４のダイシングを行って、垂直共振型面発光レーザのチップを形成する。
【００７１】
垂直共振型面発光レーザを作製する方法によれば、エピタキシャル基板ＥＰのエッチングを行って半導体ポスト３８の上部分３８ｕを形成すると共に、半導体ポスト３８の上部分３８ｕを酸化雰囲気に曝して半導体層から電流狭窄構造を形成する。電流狭窄構造を形成した後に、下部半導体積層のエッチングによりポスト３９の下部分３９ｄを形成する。ポスト３９の下部分３９ｄは、酸化雰囲気に曝されない。
【００７２】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、活性層からの熱の放出径路に良好な熱伝導性を提供できる垂直共振型面発光レーザが提供される。また、活性層からの熱の放出径路に良好な熱伝導性を提供できる垂直共振型面発光レーザを作製する方法が提供される。
【符号の説明】
【００７４】
１…垂直共振型面発光レーザ、１１…基板、１３…ポスト、１６…下部ＤＢＲ半導体領域、３０…活性層、４０…上部ＤＢＲ領域、１６ａ…第１半導体層、１６ｂ…第２半導体層、Ａｘ１…第１軸、４０ａ…第１層、４０ｂ…第２層、４５ａ…化合物半導体部分、４５ｂ…ＩＩＩ族酸化物部分、４６ａ…半導体。
【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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