(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、下部ＤＢＲと、活性領域と、電流狭窄構造と表面にレリーフ構造とを備えた上部ＤＢＲと、を有し、メサ構造に構成された面発光レーザの製造方法であって、
基板の上に、下部ＤＢＲを形成する工程と、
前記下部ＤＢＲの上に、活性領域を形成する工程と、
前記活性領域の上に、選択酸化層と、前記基板の側から第４の半導体層、第３の半導体層、第２の半導体層の順に積層された層構造と、を有する上部ＤＢＲを形成する工程と、前記上部ＤＢＲの上に第１の半導体層を形成する工程と、
前記第１の半導体層の上に、前記上部ＤＢＲのレリーフ構造の底面となる領域の外周側でかつ、前記第１の半導体層の表面に位置し、電極とのコンタクトを行うためのコンタクト領域を保護する第５の半導体層を形成する工程と、
前記第５の半導体層と前記上部ＤＢＲの表面のレリーフ構造を設ける領域に露出している前記第１の半導体層の上に、前記上部ＤＢＲの表面のレリーフ構造を規定するためのパターンとメサ構造を規定するためのパターンで第１の誘電体膜を形成する工程と、
前記第１の誘電体膜を用い、前記表面のレリーフ構造を規定するためのパターンで前記第１の半導体層をパターニングする工程と、
前記第１の半導体層に形成された前記レリーフ構造を規定するためのパターンに対応した領域の上に、第２の誘電体膜を形成する工程と、
前記第２の誘電体膜の上でかつ、前記レリーフ構造を規定するためのパターンに対応する領域を覆うように、フォトレジストパターンを形成する工程と、
前記フォトレジストパターンを用い、前記メサ構造を規定するためのパターンで前記第５の半導体層と前記第１の半導体層とをドライエッチングし、かつ、前記ドライエッチングにて前記第１の半導体層に形成された前記メサ構造を規定するパターンで前記上部ＤＢＲと前記選択酸化層とをドライエッチングして、前記メサ構造を形成する工程と、
前記選択酸化層を選択酸化することにより電流狭窄構造を形成する工程と、
前記第１の誘電体膜及び前記第２の誘電体膜を除去する工程と、
前記レリーフ構造のパターンが形成された前記第１の半導体層をエッチングマスクとし、前記第３の半導体層をエッチングストップ層として、前記第２の半導体層をエッチングし、前記レリーフ構造の底面を露出させる工程と、
前記レリーフ構造の底面を露出させる工程の後に、前記第２の半導体層と第３の半導体層をエッチングストップ層として、前記レリーフ構造のパターンが形成された前記第１の半導体層をエッチングし、前記レリーフ構造の上面である前記第２の半導体層の表面を露出させる工程と、
を有し、
前記第５の半導体層が前記第２の半導体層と同一材料で形成され、且つ前記第５の半導体層の厚さが前記第２の半導体層の厚さよりも厚いことを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【請求項２】
前記第５の半導体層のエッチングレートをｃ、層の厚さをｖとし、
前記第２の半導体層のエッチングレートをｄ、層の厚さをｗとするとき、
ｃ×ｖ＞ｄ×ｗの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項３】
前記第４の半導体層の屈折率をｎ４、前記第３の半導体層の屈折率をｎ３、前記第２の半導体層の屈折率をｎ２、前記第１の半導体層の屈折率をｎ１とするとき、
ｎ４＜ｎ３＜ｎ２＜ｎ１を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項４】
前記レリーフ構造は、凸型の構造であることを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項５】
前記第４の半導体層の屈折率をｎ４、前記第３の半導体層の屈折率をｎ３、前記第２の半導体層の屈折率をｎ２、前記第１の半導体層の屈折率をｎ１とするとき、
ｎ４＞ｎ３＞ｎ２＜ｎ１を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項６】
前記レリーフ構造は、凹型の構造であることを特徴とする請求項５に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項７】
前記第１の半導体層のエッチングレートをａ、層の厚さをｘとし、
前記第２の半導体層のエッチングレートをｂ、層の厚さをｙとするとき、
ａ×ｘ＞ｂ×ｙの関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の面発光レーザの製造方法による面発光レーザを複数個配置して面発光レーザアレイを製造することを特徴とする面発光レーザアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ及び面発光レーザアレイ、面発光レーザの製造方法及び面発光レーザアレイの製造方法、面発光レーザアレイを備えた光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  ：ＶＣＳＥＬ）は、半導体基板の面内方向に対して垂直にレーザ光を出射するものである。
このＶＣＳＥＬは、一般的に基板上に、積層された１対の分布型ブラッグ反射鏡（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）に挟まれた領域に活性領域を有する構成となっている。
この面発光レーザを単一横モードで発振させるために、従来から様々な方法が検討されてきている。
例えば、選択酸化を用いて電流狭窄構造を形成する際に、高次横モードがカットオフとなる大きさまで電流狭窄径を小さくすることで、単一横モードを実現する方法がある。
また、別の例では、ＶＣＳＥＬの光出射面に面内に反射率分布を生じさせる構造（以下、表面レリーフ構造と記す。）を設け、高次横モードに対する反射率を低次横モードに対する反射率よりも低くし、高次横モードの発振を抑制する方法がある。
上記表面レリーフ構造を用いる場合、留意すべき事項の一つに、表面レリーフ構造の反射率分布と横モードに関する発振時の光分布との位置を精度よく合わせなければならないという点がある。
【０００３】
特許文献１では、このような表面レリーフ構造と光のモードとの位置合わせを簡便な製造プロセスにより実現する提案がなされている。
この特許文献１では、面発光レーザのメサ構造を形成するためのパターンと、表面レリーフ構造を形成するためのパターンとを同一工程で形成している。この方法によれば、メサ構造の中心位置と表面レリーフ構造の中心位置との位置合わせができる。メサ構造の側面から選択酸化することにより電流狭窄構造を形成するため、メサ構造は電流狭窄構造を決定づける。また、電流狭窄構造は横モードの光分布を決定づける。したがって、メサ構造と表面レリーフ構造の位置関係が決まれば、光のモードと表面レリーフ構造の位置関係が決定される。
また、特許文献１では、表面レリーフ構造の形成を２段階に分けて行い、第２段目のエッチングを行う工程を、電流狭窄構造の形成後に行うことによって、表面レリーフ構造の受けるプロセスダメージを軽減できるようにしている。
これにより、プロセスダメージから表面レリーフ構造の底面の安定形成を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４０６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、特許文献１に記載の製造方法は、十分実用的なプロセスである。
しかしながら、所望の面発光レーザをより精度良く作製するためには、表面レリーフ上面の制御を行う必要がある。
より具体的には、特許文献１では、結晶成長時に形成した最上面が表面レリーフの上面となっている。結晶成長時に形成した最上面は、その後のプロセスにより、表面荒れ、削れ、プラズマダメージ等が生じるため、結晶成長時に形成した面をそのままの状態でデバイス完成時まで保つことが困難であり、設計時とは異なるデバイス特性となるおそれがある。
特に、この製造工程中に生じるダメージは面内に均一に生じるものではなく、制御することも困難である。
そのため、表面レリーフ上面の状態が素子毎に異なることとなるため、製造したデバイスの特性が面内やウエハ毎にばらついてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、面内やウエハ毎における特性のばらつきを抑制し、単一基本横モードで発振することが可能となる面発光レーザとその製造方法の提供を目的とする。
また、本発明は、上記面発光レーザの製造方法を用いた面発光レーザアレイの製造方法、面発光レーザアレイ、面発光レーザアレイを備えた光学機器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の面発光レーザの製造方法は、基板上に、下部ＤＢＲと、活性領域と、電流狭窄構造と表面にレリーフ構造とを備えた上部ＤＢＲと、を有し、メサ構造に構成された面発光レーザの製造方法であって、
基板の上に、下部ＤＢＲを形成する工程と、
前記下部ＤＢＲの上に、活性領域を形成する工程と、
前記活性領域の上に、選択酸化層と、前記基板の側から第４の半導体層、第３の半導体層、第２の半導体層の順に積層された層構造と、を有する上部ＤＢＲを形成する工程と、前記上部ＤＢＲの上に第１の半導体層を形成する工程と、
前記第１の半導体層の上に、前記上部ＤＢＲのレリーフ構造の底面となる領域の外周側でかつ、前記第１の半導体層の表面に位置し、電極とのコンタクトを行うためのコンタクト領域を保護する第５の半導体層を形成する工程と、
前記第５の半導体層と前記上部ＤＢＲの表面のレリーフ構造を設ける領域に露出している前記第１の半導体層の上に、前記上部ＤＢＲの表面のレリーフ構造を規定するためのパターンとメサ構造を規定するためのパターンで第１の誘電体膜を形成する工程と、
前記第１の誘電体膜を用い、前記表面のレリーフ構造を規定するためのパターンで前記第１の半導体層をパターニングする工程と、
前記第１の半導体層に形成された前記レリーフ構造を規定するためのパターンに対応した領域の上に、第２の誘電体膜を形成する工程と、
前記第２の誘電体膜の上でかつ、前記レリーフ構造を規定するためのパターンに対応する領域を覆うように、フォトレジストパターンを形成する工程と、
前記フォトレジストパターンを用い、前記メサ構造を規定するためのパターンで前記第５の半導体層と前記第１の半導体層とをドライエッチングし、かつ、前記ドライエッチングにて前記第１の半導体層に形成された前記メサ構造を規定するパターンで前記上部ＤＢＲと前記選択酸化層とをドライエッチングして、前記メサ構造を形成する工程と、
前記選択酸化層を選択酸化することにより電流狭窄構造を形成する工程と、
前記第１の誘電体膜及び前記第２の誘電体膜を除去する工程と、
前記レリーフ構造のパターンが形成された前記第１の半導体層をエッチングマスクとし、前記第３の半導体層をエッチングストップ層として、前記第２の半導体層をエッチングし、前記レリーフ構造の底面を露出させる工程と、
前記レリーフ構造の底面を露出させる工程の後に、前記第２の半導体層と第３の半導体層をエッチングストップ層として、前記レリーフ構造のパターンが形成された前記第１の半導体層をエッチングし、前記レリーフ構造の上面である前記第２の半導体層の表面を露出させる工程と、
を有し、
前記第５の半導体層が前記第２の半導体層と同一材料で形成され、且つ前記第５の半導体層の厚さが前記第２の半導体層の厚さよりも厚いことを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザアレイの製造方法は、上記した面発光レーザの製造方法による面発光レーザを複数個配置して面発光レーザアレイを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、面内やウエハ毎における特性のばらつきを抑制し、単一基本横モードで発振することが可能となる面発光レーザとその製造方法の提供を実現する。
また、本発明は、上記面発光レーザの製造方法を用いた面発光レーザアレイの製造方法、面発光レーザアレイ、面発光レーザアレイを備えた光学機器を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における面発光レーザの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１における面発光レーザの表面レリーフ構造を説明する図。
【図３】本発明の実施例１における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法の（ａ）〜（ｄ）の工程を説明する工程図。
【図４】本発明の実施例１における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法を説明する図３（ａ）〜（ｄ）に続く（ｅ）〜（ｈ）の工程を示す工程図。
【図５】本発明の実施例１における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法を説明する図４（ｅ）〜（ｈ）に続く（ｉ）〜（ｌ）の工程を示す工程図。
【図６】本発明の実施例２における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法の（ａ）〜（ｄ）の工程を説明する工程図。
【図７】本発明の実施例２における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法を説明する図６（ａ）〜（ｄ）に続く（ｅ）〜（ｈ）の工程を示す工程図。
【図８】本発明の実施例２における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法を説明する図７（ｅ）〜（ｈ）に続く（ｉ）〜（ｋ）の工程を示す工程図。
【図９】本発明の実施例３における面発光レーザの表面レリーフ構造を説明する図。
【図１０】本発明の実施例３における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法の（ａ）〜（ｄ）の工程を説明する工程図。
【図１１】本発明の実施例３における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法を説明する図１０（ａ）〜（ｄ）に続く（ｅ）〜（ｈ）の工程を示す工程図。
【図１２】本発明の実施例３における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法を説明する図１１（ｅ）〜（ｈ）に続く（ｉ）〜（ｋ）の工程を示す工程図。
【図１３】本発明の実施例４における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法の（ａ）〜（ｄ）の工程を説明する工程図。
【図１４】本発明の実施例４における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法を説明する図１３（ａ）〜（ｄ）に続く（ｅ）〜（ｈ）の工程を示す工程図。
【図１５】本発明の実施例４における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法を説明する図１４（ｅ）〜（ｈ）に続く（ｉ）〜（ｋ）の工程を示す工程図。
【図１６】本発明の実施例５における垂直共振器型面発光レーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置の構造図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明によれば、面発光レーザの上部ＤＢＲの光出射部に反射率分布を制御するために施された段差構造による表面レリーフ構造を作製するに際し、
特に、表面レリーフ構造の表面として、結晶成長時に形成した異種材料間の界面を利用し、安定的に形成することが可能となる。
これまで結晶成長時の界面を安定的に形成できなかった理由は、上記したとおりであり、これらの理由から表面レリーフの上面と底面を、ダメージが生じる工程の後に形成する必要がある。
しかし、従来のセルフアラインによる場合には、一連の工程の最初にパターニングを行うことが必要となる。
したがって、このようなセルフアラインによることは、ダメージが生じるプロセスの後に表面レリーフ表面を形成する必要性と相反している。
【００１１】
このようなことから、本発明ではダメージが生じた後に表面レリーフの表面を形成する方法を見出した。
特許文献１のセルフアラインでのＶＣＳＥＬ製造工程においてダメージが生じる工程としては、主にセルフアラインでの表面レリーフとメサ形成を同時に行うために必要な誘電体膜の成膜、
及び、その除去、メサ形成時に用いるフォトレジストの除去、及び、全工程におけるフォトレジスト除去時のアッシング工程が挙げられる。
さらに、表面レリーフ底面形成時に、表面レリーフ底面の形成時のエッチャントが、表面レリーフ上面へダメージを与える。
これらの工程中に、表面レリーフを構成する界面（上面および底面）を露出させずに終了させることが、本発明における製造方法の特徴である。
具体的には、表面レリーフ上面をコンタクト層を兼ねる第１の半導体層で、表面レリーフ底面を第２の半導体層で保護しながら、ダメージが生じる工程を経た後に選択エッチングにより表面レリーフ上面及び底面を露出させる工程とすることで、上記課題を解決した。
【実施例】
【００１２】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した凸型の表面レリーフ構造を有する面発光レーザ及びその製造方法について説明する。
本実施例の面発光レーザは、基板上に、下部ＤＢＲ、活性領域、上部ＤＢＲ、コンタクト部を含む複数の半導体層が積層され、上部ＤＢＲの光出射部に反射率分布を制御するために施された段差構造による表面レリーフ構造を備え、メサ構造に構成されている。
具体的には図１の構造を備える。図１において、１００は面発光レーザ、１０１は表面レリーフ構造、１０２は基板、１０３は下部ＤＢＲ、１０４は上部ＤＢＲである。
また、１０５は電流狭窄部、１０６は活性領域、１０７は絶縁膜、１０８は上部電極、１０９は下部電極である。
この面発光レーザ１００は、円柱状のメサ構造となっている。
図２（ａ）、（ｂ）を用いて、表面レリーフ構造１０１について説明する。
図２（ａ）は表面レリーフ構造の断面図、図２（ｂ）は上から見た平面図である。
表面レリーフ構造１０１では、凸型の構造が第２の半導体層１１２によって形成されている。以後、この凸型構造の表面を表面レリーフ上面１１５と記す。
また、凸型構造の周囲は、第２の半導体層１１２が取り除かれ、第３の半導体層１１３が露出している。以後、この露出している面を表面レリーフ底面１１６と記す。
本実施例では、表面レリーフ上面１１５が高い反射率を有する高反射領域１１７となり、表面レリーフ底面１１６が低い反射率を有する低反射領域１１８となるようにウエハが設計されている。
高反射領域１１７は、電流狭窄部に対して面内の位置が制御されて形成されている。また、表面レリーフ底面１１６の周囲に、電流を電極から流すために必要な層のコンタクト部１１０が第１の半導体層１１１によって形成されている。
【００１３】
つぎに、本実施例における表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法について、図３（ａ）〜図５（ｌ）を用いて説明する。
ＶＣＳＥＬ用ウエハとして、基板１０２上に下部ＤＢＲ１０３、活性領域１０６、上部ＤＢＲ１０４、コンタクト層となる第１の半導体層１１１の順番で積層構造を形成する。
このとき、コンタクト層は上部ＤＢＲ１０４の一部とならないように設計する。具体的には、上部ＤＢＲ１０４は、ＶＣＳＥＬの発振波長をλとし、半導体層の屈折率をｎとするとき、λ／４ｎの膜厚で交互に積層された構造体によって構成されている。
以下、このＤＢＲを構成する層において、屈折率が低い層を低屈折率層２０１、高い層を高屈折率層２０２と記す。
低屈折率層２０１と高屈折率層２０１の２層を１ペアとし、設計に応じて適した反射率となるように複数ペア積層する。
また、電流狭窄構造を選択酸化によって形成するために、複数の低屈折率層２０１の内、少なくとも１層を選択酸化層２０７として選択酸化が可能なＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＞０．８５）と置き換える必要がある。
さらに、選択酸化層は他のＤＢＲの層よりも選択酸化による酸化速度が速い必要がある。
本実施例で使用するＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.5Ｇａ0.5ＡｓのＤＢＲに選択酸化層を導入する場合は、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓよりも酸化速度の速い材料、例えば、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓを用いる必要がある。
【００１４】
本実施例において、上部ＤＢＲは上記構造体中に、基板側から第４の半導体層、第３の半導体層、第２の半導体層の順に積層されてなる層構造を備える。
そして、前記面発光レーザの発振波長をλとし、前記各半導体層の屈折率をｎとするとき、第２から第４の半導体層による層の合計厚さがλ／２ｎの整数倍の厚さで形成されている。
また、前記第４の半導体層の屈折率をｎ４、前記第３の半導体層の屈折率をｎ３、前記第２の半導体層の屈折率をｎ２とし、後述する第１の半導体層の屈折率をｎ１とするとき、屈折率がｎ４＜ｎ３＜ｎ２＜ｎ１を満たす関係とされ、ｎ２とｎ１の界面で反射率が最大となるようにされている。
具体的には、上部ＤＢＲは最後の３層がつぎのように形成されている。
上部ＤＢＲの上にコンタクト層として第１の半導体層１１１が形成されるが、このコンタクト層側から上部ＤＢＲの最後の３層を、第２の半導体層１１２、第３の半導体層１１３、第４の半導体層１１４とする。
この第２の半導体層１１２は、高屈折率層２０７と同一材料、第４の半導体層１１４は低屈折率層２０６と同一材料で構成される。
また、第３の半導体層１１３は、第２の半導体層１１２をエッチングする際にエッチングストップとして機能する材料で構成され、且つ、第２の半導体層１１２と第４の半導体層１１４の中間の屈折率を有することが望まれる。
本実施例での上部ＤＢＲは最終の面で最も高い反射率を有するように設計する。そのため、上部ＤＢＲの最終層は高屈折率層で終了していることが望ましい。
上部ＤＢＲ最後の３層がその下に積層されたＤＢＲとの整合を保つために、第２の半導体層１１２、第３の半導体層１１３、第４の半導体層１１４の３層の合計膜厚がλ／２ｎの厚さとなることが好ましい。
例えば、第２の半導体層１１２の厚さをλ／４ｎの厚さとすると、第３の半導体層１１３と第４の半導体層１１４の合計厚さがλ／４ｎとなる。
このような厚さとすることで、表面レリーフ底面１１６が最も反射率が低く、表面レリーフ上面１１５が最も反射率が高くなり、反射率差が最大となる。
そのため、高次モードを最も強く抑制することが可能となる。ここでは、λ／４ｎとして説明しているが、λ／４ｎの奇数倍の厚さであれば同様の効果を得ることができる。
【００１５】
また、別の例として、第２の半導体層１１２の厚さをλ／８ｎとし、第３、第４の半導体層の合計厚さが３λ／８ｎの厚さとなるようにしても良い。
この例では、表面レリーフ上面１１５と底面での反射率差が小さくなるが、全体的に反射率が高くなり閾値電流値を低く抑えることができる。
例えば、電流狭窄部の非酸化領域が小さい場合表面レリーフ構造が無い面発光レーザであっても多少基本横モードで発振可能な注入電流領域がある。
このような面発光レーザに表面レリーフ構造を付加すると、高次モードへの抑制効果が小さくても、注入電流領域全体を単一基本横モードで発振可能とすることができる。
さらに、全体的な反射率の低下を抑えることができ、閾値電流値の上昇を抑えることが可能となり、面発光レーザとしては、より好ましい特性を得ることができる。
このように、半導体層の厚さ、つまり表面レリーフ構造の上面から底面までの高さは、面発光レーザの設計によって、好ましい値が変わることがあるため、面発光レーザの設計や用途に応じて決定することができる。
【００１６】
面発光レーザに用いる具体的な材料として、本実施例では例えば、活性領域に赤色で発光する材料を設けた場合を考える。
上部及び下部ＤＢＲとしては赤色に吸収を持たない材料で構成されることが一般的であり、例えば、Ａｌ組成ｘが０．４より大きいＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを用いる。
この材料でＤＢＲを構成すると、低屈折率層にはＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ、高屈折率層にはＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓなどが用いられる。
ここで挙げた材料は、上部及び下部ＤＢＲを構成する材料の一例でありこの材料に限ったものではない。
赤色の面発光レーザにおいても、Ａｌ0.4Ｇａ0.6ＡｓとＡｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓの組合せ等、屈折率が異なる材料の組合せで構成されても良い。これにより、ＤＢＲの屈折率差を確保しながら、選択酸化時の選択性が上がる。また赤外の面発光レーザでは、Ａｌ0.1Ｇａ0.9ＡｓとＡｌＡｓの組合せのように、より屈折率差が大きい材料の組合せを用いることができ、所望の反射率を得るために積層する層数を少なくすることが可能となる。
また、上部ＤＢＲと下部ＤＢＲをそれぞれ異なる材料構成としても良い。
【００１７】
その後、第１の半導体層形成工程において、上部ＤＢＲ１０８の各層よりも屈折率の高いコンタクト層として第１の半導体層１１１を、上部ＤＢＲ上に成長させる。
第１の半導体層１１１であるコンタクト層としては、一般に金属との接触抵抗を低く抑えられ、且つ、空気中でも材料の変質の少ないＧａＡｓが用いられる。本実施例においてもＧａＡｓを用いる。
これらの層構成は、ＧａＡｓ基板上に、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属化学気相成長法）や、
ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシー）などを用いて結晶成長を行い形成する（図３（ａ））。
次に、第１の誘電体膜形成工程において上記のように結晶成長を行ったウエハ上（第１の半導体層上）に、エッチングマスクとして第１の誘電体膜を形成する。この第１の誘電体膜２０３に、表面レリーフ構造部２０５とメサ構造を規定するためのトレンチ部２０４のエッチングパターンを、同一フォトマスクで一括にフォトリソグラフィーとウェットエッチングによって、第１の誘電体膜２０３にパターンを形成する。そして、フォトレジストを除去する（図３（ｂ））。
この第１の誘電体膜２０３は、本実施例ではＳｉＯを用いる。その他にも、ＳｉＮやＳｉＯＮなど通常半導体デバイス製造に用いられる誘電体を用いることができる。
【００１８】
この表面レリーフ構造部２０５は、例えば内径が４μｍ、外径が９μｍの円周状の溝をエッチングすることによって形成できる。
このとき４μｍの直径を有する第１の誘電体膜２０３のポストが形成される。また、同一マスクで形成するメサ構造を決定するトレンチ部２０４は、例えば、内径２７μｍ、外形４０μｍの溝をエッチングすることによって形成できる。
このとき、２７μｍの直径を有する第１の誘電体膜２０３のポストが形成される。
このトレンチ部２０４を形成したポスト内に同心円状に、前述の表面レリーフ構造のための溝のパターンを形成されることにより、表面レリーフ構造とメサ構造の面内の相対位置が一意に決まる。
ここで挙げた表面レリーフ構造の大きさは、一例であり異なる大きさであっても良い。
この大きさは、電流狭窄部１０５の大きさとの関係や、上述した表面レリーフ構造の高さから決定される。
さらに、高次モードの抑制を強くしたい場合は、第２の半導体層の径は小さく、抑制を弱くしたい場合は径を大きくするなど、面発光レーザに要求される特性からも、表面レリーフ構造の径が決定されることもある。
例えば、電流注入領域の一部を単一横モード化したい要求に対しては、第２の半導体層の径を大きくするなどが考えられる。
第１の誘電体膜２０３のパターニング後に、ウェットエッチングによって、第１の半導体層１１１のＧａＡｓをエッチングし、ＧａＡｓ下の第２の半導体層１１２が残るようにエッチングを制御する。
このとき、第２の半導体層１１２がＡｌを含有したＡｌＧａＡｓである場合、クエン酸系水溶液のエッチャントを用いれば、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ｙ＞０）がエッチングストップ層として働く。これにより、第２の半導体層１１２をエッチングせずにＧａＡｓを取り去ることが可能となる。
この時のクエン酸系のエッチャントには、例えば、クエン酸１水和物と水を重量費で１：１で混合したものをＡとし、Ａ：過酸化水素水：水＝２：６０：２５０の体積比で混合した水溶液をエッチャントとして用いることができる。
本発明者らの実験によると、このエッチャントはＧａＡｓが２ｎｍ／秒以上、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓでは０．１ｎｍ／秒未満のエッチングレートを有していることが確認されている。
両材料でのエッチング選択比が２０以上あり、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓがエッチングストップとして働き、高屈折率層のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓが、残ったエッチングが実現できる（図３（ｃ））。
【００１９】
次に、ウエハ全体に更に第２の誘電体膜２０６を形成する。その後、表面レリーフ部を覆うようにフォトリソグラフィーによりフォトレジストパターンを形成し、ウェットエッチングを行い、トレンチ部２０４に形成された第２の誘電体膜２０６を除去する。
このトレンチ部２０４の第２の誘電体膜２０６を除去する際に、セルフアラインでパターニングされた第１の誘電体膜２０３が除去されないように、第１の誘電体膜２０３の厚さは、第２の誘電体膜２０６の厚さよりも十分に厚いことが望まれる（図３ｄ））。
第２の誘電体膜２０６は、第１の誘電体膜２０３と同じでも異なる材料でも良いが、同一エッチャントでエッチングできる材料であれば、後の誘電体膜除去工程を同一とすることができ工程の減少が期待できる。
例えば、第１の誘電体膜２０３にＳｉＯを用いた場合、同じくＳｉＯを用いることもできる。また、ＳｉＯＮやＳｉＮも同様に使用することが可能となる。
これらの材料の場合、エッチャントとしてバッファードフッ酸を用いることができる。
その後、ドライエッチングを行いトレンチ部２０４の上部ＤＢＲを選択酸化層２０７が露出するまでエッチングし、メサ構造を形成する（図４（ｅ））。
例えば、ドライエッチングではＧａＡｓ系材料をエッチングする場合、ＳｉＣｌ4とＡｒの混合ガスを用いたリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）などを用いることができる。
【００２０】
次に、フォトレジストを酸素プラズマにてアッシングを行い取り除く。
このときに、第２の誘電体があることにより表面レリーフ構造部において露出している第２の半導体層１１２にダメージが入ることを抑制している。
この第２の誘電体膜２０６が無くても、酸素プラズマのアッシングの時間や強度によりＤＢＲ最上層が取り除かれない場合もあるが、工程の面内分布やマージンを考慮すると第２の誘電体膜２０６はあったほうが望ましい。
次に、ドライエッチングにより露出した選択酸化層２０７をメサ側壁から選択酸化することで、電流狭窄部１０５を形成する（図４（ｆ））。
この選択酸化では、例えば４００℃に熱した炉にウエハを配置し、３０分間水蒸気を導入することによって行う。
このような高温化では、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓから砒素原子が抜けることによってダメージが生じることがある。そのため、選択酸化時に誘電体膜で半導体表面を覆っていることは重要である。
この選択酸化の工程において、選択酸化を行う距離を１０．７５μｍとすると、メサ構造が図３（ｂ）の工程において２７μｍの直径にて形成されているため、電流狭窄部１０５の径は５．５μｍとなる。
【００２１】
次に、第１の誘電体膜２０３、及び、第２の誘電体膜２０６を除去する（図４（ｇ））。
例えば、誘電体膜がＳｉＯやＳｉＯＮ，ＳｉＮであった場合、バッファードフッ酸をエッチャントとして用いることができる。
また、ＤＢＲがＡｌＧａＡｓで構成されている場合、バッファードフッ酸を用いると、ＤＢＲ側壁からエッチングされてしまい、メサが崩れることがある。
このような場合は、フォトレジストにてＤＢＲ側壁を保護してから、誘電体膜のエッチングを行っても良い。
次に、コンタクト層である第１の半導体層１１１をエッチングマスクとしてＤＢＲ最上層の第２の半導体層１１２をエッチングし、表面レリーフ構造の底面を露出させる（図４（ｈ））。
このとき、コンタクト層と第２の半導体層１１２とでエッチングの選択比が大きく取れるエッチャントでエッチングすることが好ましいが、第２の半導体層１１２をエッチングする時間でコンタクト層が全て取り除かれなければ、それに限ったものではない。
例えば、ここではエッチャントにリン酸系水溶液のエッチャントが使用できる。本発明者らの実験によると、リン酸（含量８５％）：過酸化水素水：水＝４：１：９０の体積比で混合したリン酸水溶液を用いた場合、ＧａＡｓは、０．６ｎｍ／秒、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓは１．１ｎｍ／秒のエッチングレートであった。
このエッチャントを使用した場合、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとでは、大きなエッチング選択比を取ることができないが、コンタクト層のＧａＡｓを例えば、２００ｎｍの厚さで積層する。
また、ＶＣＳＥＬが赤色の６８０ｎｍで発振し、第２の半導体層１１２の高屈折率層２０７がＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである場合、第２の半導体層１１２は屈折率が約３．４６となり、λ／４ｎの厚さが約４９．１ｎｍとなる。
この第２の半導体層１１２を上述のエッチャントでエッチングする場合、４４．６秒のエッチング時間が必要となるが、ＧａＡｓがエッチングされる厚さは２６．７ｎｍとなる。
エッチング及び高屈折率層２０７の厚さに面内分布があることを想定し、２０秒ほど多くエッチングしたとしても、ＧａＡｓのエッチングされる厚さは、約３９ｎｍとなりＧａＡｓが全て取り除かれることは無い。
このようにコンタクト層のＧａＡｓを厚く積層することで、エッチングの選択比が大きく取れない場合でも、この工程は実現できる。
このとき、第３の半導体層１１３をエッチングストップ層として第２の半導体層１１２のエッチングが止まるエッチャントを使う必要がある。
上記エッチャントを使用する場合、エッチングストップ層として第３の半導体層１１３が機能するには、ＡｌＧａＩｎＰ、具体的には（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐなどの材料が使用できる。
【００２２】
その後、フォトリソグラフィーによりコンタクト部１１０となる表面レリーフ底面１１６の外周側（表面レリーフ構造の上面と反対側）にあるコンタクト部を保護し、表面レリーフ構造２０５が露出するようにフォトレジストパターンを形成する（図５（ｉ））。
次に、このフォトレジストパターンをマスクに表面レリーフ構造のコンタクト部（第１の半導体層）をエッチングし、表面レリーフ構造の上面を露出させる（図５（ｊ））。
これらにより、第２の半導体層１１２、及び、第３の半導体層１１３がエッチングストップとして機能するエッチャントを用いることで、表面レリーフ構造の上面、底面ともに結晶成長時に規定した界面で形成可能となる。
以上により、表面レリーフ構造の上面・底面ともに結晶成長時に規定した界面で形成でき、製造工程に生じる表面荒れ・削れ・ダメージによる表面レリーフ構造の製造不安定性を排除できる。
なお、本実施例においては、前記第１の半導体層のエッチングレートをａ、層の厚さをｘとし、前記第２の半導体層のエッチングレートをｂ、層の厚さをｙとするとき、ａ×ｘ＞ｂ×ｙの関係を満たすことで、第１の半導体がエッチングされない構成を採ることができる。
また、本実施例においては、前記コンタクト部を保護を、表面レリーフ構造の上面を露出させる工程の直前に実施するようにしてももよいし、表面レリーフ構造の底面を露出させる工程の直前に実施しするようにしてもよい。
【００２３】
その後、フォトレジストを除去し（図５（ｋ））、ウエハ全面を絶縁層で覆い、コンタクト部１１０の一部を電極取り出しのため絶縁膜を取り除き、金属を蒸着し、基板裏面にも金属を蒸着することでデバイスが完成する（図５（ｌ））。この絶縁膜は、表面レリーフ構造も覆うため、面発光レーザの反射率を変化させないために、λ／２ｎ（ｎは材料の屈折率）の厚さで形成することが望ましい。例えば、絶縁膜が屈折率１．５４のＳｉＯの場合、６８０ｎｍの赤色で発振するときλ／２ｎの厚さは、約２２０ｎｍの厚さとなる。
絶縁膜として、その他にもＳｉＯ2やＳｉＯＮ、ＳｉＮなど、通常半導体デバイスに絶縁膜として使用する材料を使用することができる。
本実施例のＳｉＯを用いる場合は、エッチャントとしてバッファードフッ酸を使用することができる。
【００２４】
本実施例において、上部ＤＢＲおよびコンタクト層がｐ型、下部ＤＢＲ及び基板がｎ型半導体で形成されている場合、上部電極にはチタンと金の積層構造を、裏面電極には金とゲルマニウムの合金とニッケルと金の積層構造とすることができる。
表面レリーフ構造の上面・底面の形成工程の後には、表面レリーフ部の半導体表面が露出した状態でのエッチング等の工程は存在しないため、表面レリーフの表面にダメージが侵入すること無く、デバイスが完成する。
以上の工程を用いることにより、結晶成長時に形成した界面を安定的に残した表面レリーフ構造が形成でき、製造ばらつきが抑制された単一基本横モードで発振する面発光レーザが実現できる。
また、本実施例では、単素子の面発光レーザの製造方法について説明したが、この単素子の面発光レーザを複数個配置したアレイにも上述の製造方法を適用することができる。
【００２５】
［実施例２］
本発明の実施例２における面発光レーザの製造方法について説明する。
本施例では実施例１と同様に凸型の表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法を、図６（ａ）〜図８（ｋ）を用いて説明する。
本実施例では、実施例１で用いたウエハのコンタクト層の上に、更に第２の半導体層と同一の材料で構成された、第５の半導体層３０１を形成したウエハを利用する。
この第５の半導体層３０１は、後述する理由により第２の半導体層１１２よりも厚いことが望まれる。
始めに上述のウエハにコンタクト部１１０と表面レリーフ構造部２０５とを切り分けるフォトリソグラフィーを行う。次にフォトレジストパターンをエッチングマスクに第５の半導体層３０１をウェットエッチングによってエッチングする（図６（ｂ））。
本実施例では、実施例１で使用した第２の半導体層と同一材料であるＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓを使用する。
このエッチングでは、実施例１で用いたリン酸系のエッチャントを使用する。
この第５の半導体層３０１の厚さは、後述するように１５０ｎｍとしているため、エッチングの時間は１３７秒かかる。
さらに、面内分布を考慮し２０秒ほど多くエッチングを行う。これにより、第１の半導体層もエッチングされるが、後述する２００ｎｍの厚さであれば全て取り除かれることは無い。
この工程にて、後の工程（図８（ｊ））での第１の半導体層１１１の除去時に利用するエッチングマスクの面内方向の切り分けが実施される。
【００２６】
次に、エッチングマスクとして第１の誘電体膜２０３を形成する（図６（ｃ））。
その後、実施例１と同様にフォトリソグラフィーとウェットエッチングにより第１の誘電体膜２０３へパターニング（図６（ｄ））、第２の誘電体膜２０６及びフォトレジストで表面レリーフ構造部２０５を保護する（図７（ｅ）、（ｆ））。
そして、ドライエッチングによりメサを形成し、選択酸化を実施し（図７（ｇ））、第１の誘電体膜２０３および第２の誘電体膜２０６を取り除く（図７（ｈ））。
【００２７】
次に、第５の半導体層３０１およびコンタクト層である第１の半導体層１１１をエッチングマスクとしてＤＢＲ最上層の第２の半導体層１１２のエッチングを行う（図８（ｉ））。
このとき、第２の半導体層１１２と第５の半導体層３０１は、同一材料で形成されているため第５の半導体層３０１も同時にエッチングされる。
そのため、第２の半導体層１１２よりも第５の半導体層３０１は厚く形成されていることが重要である。
例えば、ここでのエッチングには、リン酸系のエッチャントを使用する。本発明者らの実験では、リン酸（含量８５％）：過酸化水素水：水＝４：１：９０の体積比で混合したリン酸水溶液を用いた場合、
ＧａＡｓは、０．６ｎｍ／秒、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓは１．１ｎｍ／秒のエッチングレートであった。
本実施例では、第５の半導体層３０１及び、第２の半導体層１１２にＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓを用い、コンタクト層である第１の半導体層１１１にＧａＡｓを使用したとする。
ここで、第２の半導体層１１２をλ／４ｎとした場合約４９．１ｎｍとなり、この第２の半導体層をエッチングするためにかかる時間は、約４４．６秒となる。この値から実施例１と同様にＧａＡｓの厚さを２００ｎｍの厚さにしておく。
また、第５の半導体層３０１のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓは４９．１ｎｍ以上あることが必須であり、且つ後述するエッチングマスクとして使用するため膜の均一性、エッチングの面内分布を考慮して、１５０ｎｍの厚さにしておく。
実施例１でも記載したが、上述した第２の半導体層の厚さがλ／４ｎである場合は、一例であるに過ぎない。面発光レーザに要求される特性によって、厚さを決定できる。
【００２８】
第２の半導体層１１２のエッチングの後、表面レリーフ構造部２０５の上面に露出しているコンタクト層である第１の半導体層１１１を取り除く（図８（ｊ））。
ここで、第２の半導体層がエッチングストップとして機能するエッチャントでエッチングすることにより、結晶成長時に形成した界面を表面レリーフ上面に利用することが可能となる。
このとき、図６（ｂ）の工程にてパターニングした形状を保ち、前工程にてエッチングマスクの一つとして利用した第５の半導体層３０１がコンタクト部１１９を保護することになる。コンタクト部１１９の第１の半導体層１１１がエッチングされず、表面レリーフ上面の第１の半導体層１１１のみがエッチングされることになる。
また、実施例１と同様に第３の半導体層がエッチングストップ層として機能するように材料を選定することで表面レリーフ底面も結晶成長時の界面を利用することが可能となる。
ここで、第３の半導体層として、実施例１と同様に（Ａｌ0.5０Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いる。
なお、本実施例においては、第５の半導体層のエッチングレートをｃ、層の厚さをｖとし、第２の半導体層のエッチングレートをｄ、層の厚さをｗとするとき、ｃ×ｖ＞ｄ×ｗの関係を満たす構成を採ることができる。
【００２９】
その後、絶縁膜１０７としてＳｉＮをλ／２ｎの厚さで形成し、コンタクト部のみ絶縁膜をエッチングする。
次に、この絶縁膜１０７をエッチングマスクとし、残留した第５の半導体層３０１をエッチングし、コンタクト層である第１の半導体層１１１を露出させ、この箇所に電極となる金属を形成し、基板裏面にも金属膜を形成することで面発光レーザを製造する（図８（ｋ））。
これにより、表面レリーフ構造と電流狭窄構造の位置合わせを行いながら、表面レリーフ構造の上面・底面ともに結晶成長時の結晶界面を有し、安定的に単一基本横モードで発振する面発光レーザを製造することが可能となる。
本実施例では実施例１と異なり、表面レリーフ構造を形成した後に、表面レリーフ構造が露出したままフォトレジストを除去することがなく、より表面レリーフ構造に与えるダメージを少なくすることができる。そのため、より安定的に表面レリーフ構造を形成することができ、単一横モードで発振する面発光レーザの製造歩留まりを向上させることができる。
また、本実施例では、単素子の面発光レーザの製造方法について説明したが、この単素子の面発光レーザを複数個配置したアレイにも上述の製造方法を適用することができる。
【００３０】
［実施例３］
つぎに、本発明の実施例３における凹型の表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法について説明する。
図９（ａ）、（ｂ）にて実施例１、２と異なる形態の表面レリーフ構造４０１の詳細な説明を行う。図９（ａ）は表面レリーフ構造の断面図、（ｂ）は上から見た平面図である。
表面レリーフ構造４０１では、凹型の構造が第２の半導体層４０３によって形成されている。以後、この凹型構造の表面を表面レリーフ上面４０８と記載する。また、凹型構造の中心は、第２の半導体層４０３が取り除かれ、第３の半導体層４０４が露出している。
以後、この露出している面を表面レリーフ底面４０７と記載する。本実施例では、表面レリーフ上面４０８が低い反射率を有する低反射領域４０９となり、表面レリーフ底面４０７が高い反射率を有する高反射領域４１０となるようにウエハが設計されている。
高反射領域４１０は、電流狭窄部に対して面内の位置が制御されて形成されている。また、表面レリーフ上面４０８の周囲に、電流を電極から流すために必要な層のコンタクト部が形成されている。
【００３１】
本実施例で作製する面発光レーザのウエハ構成は、上部ＤＢＲ５０２及びその上に形成する層以外の層構成は、実施例２と同様の構成のウエハ構成となっている。
具体的には、基板上に下部ＤＢＲ、活性領域、上部ＤＢＲ５０２、コンタクト層として第１の半導体層４０２、第５の半導体層５０１が順に積層されたウエハ構成である。
この上部ＤＢＲ５０２の最後の３層が実施例２と異なっている。また、面発光レーザの構成も表面レリーフ構造部以外は、実施例１及び実施例２と同様の構成となっている。
【００３２】
次に、本実施例の面発光レーザの製造方法について説明する。
図１０（ａ）〜図１２（ｋ）にこの製造方法の工程図を示す。
本実施例の上部ＤＢＲ５０２は、高屈折率層２０７と低屈折率層２０６が交互に積層されていることは実施例２と変わりはないが、最後の３層の構成が実施例２と異なっている。その他の構成は、実施例２と同様である。
本実施例では、屈折率がｎ４＞ｎ３＞ｎ２＜ｎ１を満たす関係とされ、ｎ３とｎ２の界面で反射率が最大となるようにされている。
具体的には、上部ＤＢＲ５０２の最後の３層をコンタクト層側から、第２の半導体層４０３、第３の半導体層４０４、第４の半導体層４０５とする。
この第４の半導体層４０５は高屈折率層と同一材料、第３の半導体層４０４は第２の半導体層４０３をエッチングする際にエッチングストップ層として機能する材料で構成される。
第２の半導体層４０３は、第４の半導体層４０５、及び、第３の半導体層４０４よりも屈折率の低い材料で構成されている（また、第３の半導体層４０４は、第１及び第２の誘電体膜を除去する際にエッチングされない材料である必要がある。）。
また、第３の半導体層４０４は第４の半導体層４０５と第２の半導体層４０３の中間の屈折率となる材料で構成されている。
具体的には、高屈折率層２０７として、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓを、
低屈折率層２０６として、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓを、
第４の半導体層４０５として、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓを、
第３の半導体層４０４として、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、
第２の半導体層４０３として、Ａｌ0.75Ｇａ0.2Ａｓを、それぞれ用いることができる。
【００３３】
本実施例での上部ＤＢＲ５０２は第３の半導体層４０４と第２の半導体層４０３の界面で最も高い反射率を有するように設計される。
上部ＤＢＲ５０２最後の３層がその下に積層されたＤＢＲとの整合を保つために、第２の半導体層４０３、第３の半導体層４０４、第４の半導体層４０５の３層の合計膜厚がλ／２ｎ（ｎは各材料の屈折率）の厚さとなることが好ましい。
上述した上部ＤＢＲ５０２上にコンタクト層として機能する第１の半導体層４０２としてＧａＡｓが形成され、さらに上層に第５の半導体層５０１としてＡｌ0.75Ｇａ0.3Ａｓが形成されている。
始めにウエハにコンタクト部５０３と表面レリーフ構造部５０４とを切り分けるフォトリソグラフィーを行う。
次に、フォトレジストパターンをエッチングマスクに第５の半導体層５０１をウェットエッチングによって直径１０μｍの孔状のパターンでエッチングする（図１０（ｂ））。
この工程にて、後の工程（図１２（ｊ））でのコンタクト層除去時に利用するエッチングマスクの面内方向の切り分けが実施される。
その後、実施例１と同様に第１の誘電体膜５０５を形成し（図１０（ｃ））、フォトリソグラフィーとウェットエッチングによって、表面レリーフ孔５０６とトレンチ部５０７を形成する。
【００３４】
本実施例では、凹型の表面レリーフ構造であるため、エッチングされる構造は実施例１と若干異なっている。
具体的には、例えば表面レリーフ孔５０６として直径４μｍの孔状のパターンと、トレンチ部５０７として内径２７μｍ、外形４０μｍの溝をエッチングする。この両者のパターンが中心を同じくするように、同一マスクで形成することにより表面レリーフ構造とメサ構造の面内の相対位置が一意に決定される。
その後は、実施例２と同様に第１の半導体層４０２をエッチングし（図１０（ｄ））、第２の誘電体膜５０８及びフォトレジストで表面レリーフを保護する（図１１（ｅ）、（ｆ））。
その後、ドライエッチングによりメサを形成し、選択酸化を実施し（図１１（ｇ））、第１の誘電体膜５０５及び、第２の誘電体膜５０８を除去する（図１１（ｈ））。
そして、第２の半導体層４０３のエッチング（図１２（ｉ））、第１の半導体層４０２のエッチングを行う（図１２（ｊ））。
さらに、絶縁膜形成、第５の半導体層５０１の除去、電極形成を行い、面発光レーザを作製する（図１２（ｋ））。
また、本実施例では、実施例２と異なる上部ＤＢＲ５０２の構成とすることで、凹型の表面レリーフ構造を形成することができる。
また、本実施例では、単素子の面発光レーザの製造方法について説明したが、この単素子の面発光レーザを複数個配置したアレイにも上述の製造方法を適用することができる。
【００３５】
［実施例４］
つぎに、本発明の実施例４における凹型の表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法について説明する。
本実施例も実施例３と同様の凹型の表面レリーフ構造を有する面発光レーザの製造方法に関するものであることから、使用するウエハ構造は、第５の半導体層５０１が存在しないこと意外は、実施例３と同様の構成となる。
本実施例の製造方法について図９（ａ）、（ｂ）及び図１３（ａ）〜図１５（ｋ）を用いて以下に記す。
第５の半導体層５０１を形成していない実施例３にて使用したウエハを本実施例では使用する。
具体的には、基板上に下部ＤＢＲ、活性領域、上部ＤＢＲ５０２、コンタクト層として第１の半導体層４０２の順に積層されたウエハであり、上部ＤＢＲの最後の３層の層構成が実施例３と同様な構成である。
このウエハを、実施例３の図１０（ｄ）以降の工程と同様に、第１の誘電体膜６０１を形成しフォトリソグラフィーとウェットエッチングによって、表面レリーフ構造部６０３とトレンチ部６０２を形成する（図１３（ｂ））。
この時の表面レリーフ構造部及びトレンチ部の構成は、実施例３と同様である。以降の工程も実施例３と同様に、第１の半導体層４０２をエッチングし（図１３（ｃ））、第２の誘電体膜６０４及びフォトレジストで表面レリーフを保護し（図１３（ｄ））、ドライエッチングによりメサを形成し、選択酸化を実施する（図１４（ｅ））。
そして、第１及び、第２の誘電体膜の除去を行う（図１４（ｆ））。
【００３６】
これらに続く、次の工程が本実施例に特有の工程である。
すなわち、コンタクト部保護工程が、選択酸化工程の後であって、且つ表面レリーフ構造の上面を露出させる工程の前に実施され、コンタクト部として機能する第１の半導体層領域の保護が、第３の誘電体膜によって行われる。
具体的には、図１４（ｆ）続く工程において、第３の誘電体膜６０５を形成する（図１４（ｇ））。
この誘電体膜は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮなどが用いられるが、これに限られるものではない。
次に、表面レリーフ構造が露出するようにフォトリソグラフィーとウェットエッチングにより第３の誘電体膜６０５をパターニングする（図１４（ｈ））。
このとき、上述した誘電体膜を用いる場合、エッチャントとしてバッファードフッ酸を用いることができる。
次に、実施例１、２、３と同様に第２の半導体層４０３をエッチングし、続いて第１の半導体層４０２をエッチングする。
これらのエッチングの際に用いるエッチャントに対して第３の誘電体膜６０５が除去されないことが重要である。
本実施例で使用している材料であれば、実施例１で使用しているクエン酸系のエッチャントに対して、第３の誘電体膜６０５がエッチングされない。
その後、実施例１と同様に絶縁膜を形成し、電極を取り出す部分の絶縁膜を除去し、上部・裏面電極を形成することで面発光レーザを作製できる（図１５（ｉ）〜（ｋ））。
【００３７】
本実施例では、実施例１と異なり表面レリーフ構造を形成した後にフォトレジストを除去する工程が無く、より表面レリーフ構造に与えるダメージ類を少なくすることが可能となる。
また、実施例２や実施例３と異なり、電極形成のためにコンタクト部の絶縁膜を取り除く際に、第１の半導体層１１１をエッチングするためのエッチングマスクが絶縁膜を取り除くエッチャントと同一のものを使用することができる。
そのため、ウェットエッチングの工程が一つ少なくすることができる。
また、本実施例では、単素子の面発光レーザの製造方法について説明したが、この単素子の面発光レーザを複数個配置したアレイにも上述の製造方法を適用することができる。
【００３８】
［実施例５］
実施例５として、図１６を用いて本発明を適用した垂直共振器型面発光レーザがアレイ状に配列して構成された面発光レーザアレイを、光源として備えられている光学機器の構成例について説明する。
ここでは、光学機器として、上記面発光レーザによるレーザアレイを用いて構成した画像形成装置の構成例について説明する。
図１６に、本発明による垂直共振器型面発光レーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置の構造図を示す。
図１６（ａ）は画像形成装置の平面図であり、図１６（ｂ）は同装置の側面図である。
図１６において、７００は感光ドラム、７０２は帯電器、７０４は現像器、７０６は転写帯電器、７０８は定着器、７１０は回転多面鏡、７１２はモータである。
また、７１４は垂直共振器型面発光レーザアレイ、７１６は反射鏡、７２０はコリメータレンズ及び７２２はｆ−θレンズである。
図１６において、モータ７１２は回転多面鏡７１０を回転駆動するものである。
【００３９】
本実施例における回転多面鏡７１０は、６つの反射面を備えている。
垂直共振器型面発光レーザアレイ７１４は、記録用光源となるものであり、レーザドライバ（図示せず）により画像信号に応じて点灯または消灯するように構成されている。
こうして光変調されたレーザ光は、垂直共振器型面発光レーザアレイ７１４からコリメータレンズ７２０を介し回転多面鏡７１０に向けて照射される。
回転多面鏡７１０は矢印方向に回転していて、垂直共振器型面発光レーザアレイ７１４から出力されたレーザ光は、回転多面鏡７１０の回転に伴い、その反射面で連続的に出射角度を変える偏向ビームとして反射される。
この反射光は、ｆ−θレンズ７２２により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡７１６を経て感光ドラム７００に照射され、感光ドラム７００上で主走査方向に走査される。
このとき、回転多面鏡７１０の１面を介したビーム光の反射により、感光ドラム７００の主走査方向に垂直共振器型面発光レーザアレイ７１４に対応した複数のライン分の画像が形成される。
【００４０】
本実施例においては、４×８の垂直共振器型面発光レーザアレイ７１４を用いており、４ライン分の画像が形成される。
感光ドラム７００は、予め帯電器７０２により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。
また、感光ドラム７００は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は、現像器７０４により現像され、現像された可視像は転写帯電器７０６により、転写紙（図示せず）に転写される。
可視像が転写された転写紙は、定着器７０８に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
なお、感光ドラム７００の側部における主走査方向の走査開始位置近傍に、ビーム検出センサ（Ｂｅａｍ  Ｄｅｔｅｃｔセンサ：以下ＢＤセンサ）が配置されている（不図示）。
【００４１】
回転多面鏡７１０の各反射面で反射されたレーザ光は、ライン走査に先立ってＢＤセンサにより検出される。
この検出信号は、主走査方向の走査開始基準信号としてタイミングコントローラ（図示せず）に入力され、この信号を規準として各ラインにおける走査方向の書き出し開始位置の同期が取られる。
なお、本実施例では、４×８垂直共振器型面発光レーザアレイを用いたが、これに限定されるものではなく、ｍ×ｎ垂直共振器型面発光レーザアレイ（ｍ，ｎ：自然数（０は含まず））であっても良い。
【００４２】
以上説明したように、本発明による垂直共振器型面発光レーザアレイを電子写真記録方式の画像形成装置に用いることにより、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を得ることが可能となる。また、信頼性の高い面発光レーザアレイを用いることにより、画像形成装置自体の信頼性も向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１００：面発光レーザ
１０１：表面レリーフ構造
１０２：基板
１０３：下部ＤＢＲ
１０４：上部ＤＢＲ
１０５：電流狭窄部
１０６：活性領域
１０７：絶縁膜
１０８：上部電極
１０９：下部電極
１１０：コンタクト部
１１１：第１の半導体層
１１２：第２の半導体層
１１３：第３の半導体層
１１４：第４の半導体層
１１５：表面レリーフ上面
１１６：表面レリーフ底面
１１７：高反射領域
１１８：低反射領域
２０１：低屈折率層
２０２：高屈折率層
２０３：第１の誘電体膜
２０４：トレンチ部
２０５：表面レリーフ構造部
２０６：第２の誘電体膜
２０７：選択酸化層
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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