(57)【要約】【課題】反射層-発光層との接着性を高め、これによって高品質かつ高信頼性の面発光半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】ｐｎ接合を有する発光層を一対の反射層で挟持するとともに、該各反射層-発光層間に、双方の層間の接着性を高めるべく、アモルファス層をそれぞれ介在させ、このアモルファス層に対し、発光領域を制限すべく、該アモルファス層の屈折率を制御する原子をドーピングした面発光半導体レーザ素子。【選択図】図１
2004207536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐｎ接合を有する発光層を一対の反射層で挟持するとともに、該各反射層-発光層間に、双方の層間の接着性を高めるべく、アモルファス層をそれぞれ介在させ、このアモルファス層に対し、発光領域を制限すべく、該アモルファス層の屈折率を制御する原子をドーピングしたことを特徴とする面発光半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記発光層と反射層は、双方とも単結晶化合物半導体からなることを特徴とする請求項１記載の面発光半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記アモルファス層が半導体材からなることを特徴とする請求項１記載の面発光半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記アモルファス層がアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項３記載の面発光半導体レーザ素子。
【請求項５】
（イ）〜（ホ）の各工程を経て、ｐｎ接合を有する発光層を一対の反射層で挟持するとともに、該各反射層-発光層間にアモルファス層をそれぞれ介在させた面発光半導体レーザ素子の製造方法。
（イ）…第一半導体基板上に発光層及びアモルファス層を順次積層するとともに、第二半導体基板及び第三半導体基板の上に、それぞれ反射層及びアモルファス層を順次積層する。
（ロ）…（イ）工程にて得られた第一半導体基板のアモルファス層と、第二半導体基板のアモルファス層とを対面させるように貼り合わせるとともに、第一半導体基板を除去する。
（ハ）…（ロ）工程にて得られた発光層の表面にアモルファス層を積層する。
（ニ）…（ハ）工程にて積層したアモルファス層と、（イ）工程にて得られた第三半導体基板のアモルファス層とを対面させるように貼り合わせる。
（ホ）…前記第二半導体基板と第三半導体基板を除去する。
【請求項６】
前記発光層と反射層は、双方とも単結晶化合物半導体からなることを特徴とする請求項５記載の面発光半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
前記アモルファス層が半導体材からなることを特徴とする請求項５記載の面発光半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記アモルファス層がアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項７記載の面発光半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
（ロ）工程および／または（ニ）工程におけるアモルファス層同士の貼り合せにて、対面するアモルファス層にうち、いずれか一方もしくは双方に対し親水化処理を施し、ついでこれらアモルファス層同士を圧接させた状態で加熱することを特徴とする請求項５記載の面発光半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１０】
アモルファス層に対し、発光領域を制限すべく、該アモルファス層の屈折率を制御する原子をドーピングしたことを特徴とする請求項５、６、７、８または９記載の面発光半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１１】
ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第一のアモルファスシリコン層とを順次積層し、この第一のアモルファスシリコン層の上に光閉じ込め部を成す第二のアモルファスシリコン層を積層し、第二のアモルファスシリコン層の上に発光層を積層し、この発光層の上に第三のアモルファスシリコン層と第四のアモルファスシリコン層とを積層し、これら積層上にブラッグ反射鏡を積層したことを特徴とする面発光半導体レーザ素子。
【請求項１２】
ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第一のアモルファスシリコン層とを順次積層した第一の部材と、ＩｎＰ基板の上に発光層を形成し、この発光層の上に光閉じ込め部を成す第二のアモルファスシリコン層を積層した第二の部材と、ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第三のアモルファスシリコン層とを順次積層した第三の部材とを用いて、順次下記（１）〜（９）の各工程を経ることを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
（１）・・・第一の部材の第一のアモルファスシリコン層および／または第二の部材の第二のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
（２）・・・第一の部材と第二の部材とを、双方のアモルファスシリコン層が接触するように当接し、当接部材を得る。
（３）・・・（２）工程により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
（４）・・・前記ＩｎＰ基板を除去する。
（５）・・・第二の部材の発光層の上に第三のアモルファスシリコン層を積層する。
（６）・・・（５）工程により得られた第三のアモルファスシリコン層および／または第三の部材の第四のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
（７）・・・（５）工程により得られた部材と第三の部材とを、第三のアモルファスシリコン層と第四のアモルファスシリコン層とが接触するように当接し、当接部材を得る。
（８）・・・（７）工程により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
（９）・・・第三の部材のＧａＡｓ基板またはシリコン基板を除去する。
【請求項１３】
ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第一のアモルファスシリコン層とを順次積層した第一の部材と、ＩｎＰ基板の上に発光層を形成し、この発光層の上に光閉じ込め部を成す第二のアモルファスシリコン層を積層した第二の部材と、ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第三のアモルファスシリコン層とを順次積層した第三の部材とを用いて、順次下記（１）〜（９）の各工程を経ることを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
（１）・・・第一の部材の第一のアモルファスシリコン層および／または第二の部材の第二のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
（２）・・・第一の部材と第二の部材とを、双方のアモルファスシリコン層が接触するように当接し、当接部材を得る。
（３）・・・（２）工程により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
（４）・・・前記ＩｎＰ基板を除去する。
（５）・・・第三の部材の第四のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
（６）・・・第二の部材の発光層の上に第三のアモルファスシリコン層を積層する。
（７）・・・（６）工程により得られた部材と第三の部材とを、第四のアモルファスシリコン層と第三のアモルファスシリコン層とが接触するように当接し、当接部材を得る。
（８）・・・（７）工程により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
（９）・・・第三の部材のＧａＡｓ基板またはシリコン基板を除去する。
【請求項１４】
請求項２の（ホ）工程の後に、または請求項１２または請求項１３の（９）工程の後に、絶縁膜と電極を形成することを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用や電子写真プリンター用の光源等に用いられる面発光半導体レーザにおいて、横モードが安定し、しかも、閾値電流が小さい面発光半導体レーザならびにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の面発光半導体レーザにおいては、横モードの安定化ならびに閾値電流の低減化のために、選択酸化という方法が用いられている。
【０００３】
この選択酸化法によれば、高温水蒸気の雰囲気中に放置することによって、素子周辺部のＡｌＡｓ層のみを酸化し、電流あるいは光を素子の中心部に閉じ込めるという技術である。
【０００４】
そして、この技術によれば、非常に簡便な方法でもって低コスト化をはかることができる。
【０００５】
このような方法で作成した面発光半導体レーザの概略を図３の断面図にて示す。
【０００６】
１０１はＧａＡｓ基板またはシリコン基板であり、この基板１０１の上にブラッグ反射鏡１０２と光閉じ込め層１１１とを形成し、これらブラッグ反射鏡１０２と光閉じ込め層１１１の上に発光層１０５を積層し、この発光層１０５上にブラッグ反射鏡１０９と光閉じ込め層１１１とを形成した構造である。
【０００７】
しかしながら、上述したごとくＡｌＡｓを酸化させたことで、そのＡｌＡｓ層の膜厚が品質に大きく影響し、安定した性能が達成できないという課題があった。
すなわち、ＡｌＡｓ層の膜厚が少しばらつくだけで酸化領域が異なり、これによって発光径を一定にすることが困難になった。
【０００８】
しかも、通常、選択酸化法でもって安定的な横モードを得ようとすると、発光径が６μｍ以下にする必要があり、このような状態での発光径のばらつきは素子の出力に対し大きなばらつきを生み出す原因となっていた。
【０００９】
また、この選択酸化法によれば、酸化領域と非酸化領域との間にて、屈折率の差が大きくなり、そのために光の閉じ込め効果が大きくなっていた。よって、発光径を６μｍ以下に設定しないと、横モードが安定しないという欠点があった。
【００１０】
さらにまた、このように選択酸化法が使用できるのは、主にＡｌＡｓ層のみであり、そのために発光層については、ＧａＡｓ基板上に格子整合する、あるいは格子定数が近い物質のみしか用いることができず、光通信でもっとも用いられている１．３μｍや１．５μｍという波長を発光させることがむずかしくなっていた。
【００１１】
また、集積回路のチップなどを製造する場合などにおいてシリコン基板を貼り合わせることが行われている。このような貼り合わせ方法としては接合面を親水化処理し、表面に水酸基が付くようにして、２つの基板を密着させた状態で加圧、加熱して基板の貼り合わせを行っていた。
【００１２】
また、同様に化合物半導体基板においても同様な手段が考えられるが、このような手段による基板の貼り合わせ方法を図４に示す。
【００１３】
この基板の貼り合わせ方法は半導体基板をＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2処理を行い、その後にフッ酸処理を行い、そして、２つの基板を密着させた状態で加圧、加熱して基板の貼り合わせを行っていた。このような方法を用いるとＧａＡｓ基板上に作成したＡｌＡｓ層とその他の基板に成膜した発光層を貼りあわせることができ、様々な波長の発光素子を作成することができる（特許文献１参照）。
【００１４】
以上のとおり、従来の基板の貼り合わせ方法によれば、半導体基板に対するＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2処理を行い、そして、フッ酸処理を行い、その後に２つの基板を密着させた状態で加圧、加熱して、基板の貼り合わせるという技術であって、この技術によれば、基板表面の水酸基が発生することを利用して、２つの基板を接着させていた。
【００１５】
【特許文献１】
特開平６−９００６１号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような接着技術においては、加圧、加熱という工程があり、５００〜７００℃の高温状態で加圧していたことで、昇温のために基板界面での相互拡散、熱膨張係数の違いによる接着強度が低下し、さらに残留内部応力が発生するという課題があった。
【００１７】
たとえば、ＧａＡｓの線膨張係数は５．４×１０-6／ｋであることに対し、ＩｎＰの線膨張係数は４．６×１０-6／ｋであり、この線膨張係数の違いによって、接着後の冷却に伴って貼り合せ面が離れ、残留応力として生じるという問題点があった。
【００１８】
また、シリコン系以外の基板を用いた場合、その表面に水酸基を安定的に発生させることが難しく、十分な接着強度が得られていなかった。
【００１９】
すなわち、シリコン基板ではフッ酸等の液に浸析することによって、表面に容易に水酸基を発生するが、他方の化合物半導体基板においてはその発生が十分でなく、そのために十分に接着させることができなかった。
【００２０】
また、従来のごとく、選択酸化法によれば、酸化領域がＡｌＡｓ層の膜厚に大きく影響し、ＡｌＡｓ層の膜厚が少しばらつくだけで酸化領域が異なり、そのために発光径を一定にすることが難しくなっていた。
【００２１】
さらにまた、この選択酸化法においては、酸化領域と非酸化領域とでは屈折率の差が大きくなり、これによって、光の閉じ込め効果が大きくなり、その結果、発光径が６μｍ以下でないと横モードが安定しないという問題点もあった。
【００２２】
その上、このように選択酸化法が使用できるのは、今日、主にＡｌＡｓ層のみであり、そのために発光層がＧａＡｓ基板上に格子整合するか、もしくは格子定数が近い物質のみしか用いることができず、現在、光通信でもっとも用いられている１．３μｍや１．５μｍという波長には適していないという問題点もあった。
【００２３】
本発明者は叙上に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、反射層-発光層間に、アモルファス層を介在させたことで、双方の層間の接着性を高めることができ、しかも、このアモルファス層に対し、屈折率を制御する原子をドーピングしたことで、発光領域が制限でき、これによって叙上の課題が解消されることを見出した。
【００２４】
本発明は上記知見により完成されたものであり、その目的は反射層-発光層との接着性を高め、これによって高品質かつ高信頼性の面発光半導体レーザ素子を提供することにある。
【００２５】
本発明の他の目的は１．３μｍや１．５μｍという小さな波長に適した面発光半導体レーザ素子を提供することにある。
【００２６】
そして、本発明のさらに他の目的は、かかる本発明の面発光半導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の面発光半導体レーザ素子は、ｐｎ接合を有する発光層を一対の反射層で挟持するとともに、該各反射層-発光層間に、双方の層間の接着性を高めるべく、アモルファス層をそれぞれ介在させ、このアモルファス層に対し、発光領域を制限すべく、該アモルファス層の屈折率を制御する原子をドーピングしたことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の面発光半導体レーザ素子は、前記発光層と反射層は、双方とも単結晶化合物半導体からなることを特徴とする。
【００２９】
さらにまた、本発明の面発光半導体レーザ素子は、前記アモルファス層が半導体材からなることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の面発光半導体レーザ素子は、前記アモルファス層がアモルファスシリコンからなることを特徴とする。
【００３１】
本発明の面発光半導体レーザ素子の製造方法、（イ）〜（ホ）の各工程を経て、ｐｎ接合を有する発光層を一対の反射層で挟持するとともに、該各反射層-発光層間にアモルファス層をそれぞれ介在させたことを特徴とする。
【００３２】
（イ）…第一半導体基板上に発光層及びアモルファス層を順次積層するとともに、第二半導体基板及び第三半導体基板の上に、それぞれ反射層及びアモルファス層を順次積層する。
【００３３】
（ロ）…（イ）工程にて得られた第一半導体基板のアモルファス層と、第二半導体基板のアモルファス層とを対面させるように貼り合わせるとともに、第一半導体基板を除去する。
【００３４】
（ハ）…（ロ）工程にて得られた発光層の表面にアモルファス層を積層する。
【００３５】
（ニ）…（ハ）工程にて積層したアモルファス層と、（イ）工程にて得られた第三半導体基板のアモルファス層とを対面させるように貼り合わせる。
【００３６】
（ホ）…前記第二半導体基板と第三半導体基板を除去する。
【００３７】
また、本発明の面発光半導体レーザ素子の製造方法、前記発光層と反射層は、双方とも単結晶化合物半導体からなることを特徴とする。
【００３８】
さらに本発明の面発光半導体レーザ素子の製造方法、前記アモルファス層が半導体材からなることを特徴とする。
【００３９】
さらにまた、本発明の面発光半導体レーザ素子の製造方法、前記アモルファス層がアモルファスシリコンからなることを特徴とする。
【００４０】
本発明の面発光半導体レーザ素子の製造方法は、（ロ）工程および／または（ニ）工程におけるアモルファス層同士の貼り合せにて、対面するアモルファス層にうち、いずれか一方もしくは双方に対し親水化処理を施し、ついでこれらアモルファス層同士を圧接させた状態で加熱することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の面発光半導体レーザ素子の製造方法、アモルファス層に対し、発光領域を制限すべく、該アモルファス層の屈折率を制御する原子をドーピングしたことを特徴とする。
【００４２】
そして、本発明によれば、さらに下記のような具体的な手段もある。
すなわち、本発明の面発光半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第一のアモルファスシリコン層とを順次積層し、この第一のアモルファスシリコン層の上に光閉じ込め部を成す第二のアモルファスシリコン層を積層し、第二のアモルファスシリコン層の上に発光層を積層し、この発光層の上に第三のアモルファスシリコン層と第四のアモルファスシリコン層とを積層し、これら積層上にブラッグ反射鏡を積層したことを特徴とする。
【００４３】
また、本発明の面発光半導体レーザの製造方法は、ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第一のアモルファスシリコン層とを順次積層した第一の部材と、ＩｎＰ基板の上に発光層を形成し、この発光層の上に光閉じ込め部を成す第二のアモルファスシリコン層を積層した第二の部材と、ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第三のアモルファスシリコン層とを順次積層した第三の部材とを用いて、順次下記（１）〜（９）の各工程を経ることを特徴とする。
【００４４】
（１）・・・第一の部材の第一のアモルファスシリコン層および／または第二の部材の第二のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
【００４５】
（２）・・・第一の部材と第二の部材とを、双方のアモルファスシリコン層が接触するように当接し、当接部材を得る。
【００４６】
（３）・・・（２）工程により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
【００４７】
（４）・・・前記ＩｎＰ基板を除去する。
【００４８】
（５）・・・第二の部材の発光層の上に第三のアモルファスシリコン層を積層する。
【００４９】
（６）・・・（５）工程により得られた第三のアモルファスシリコン層および／または第三の部材の第四のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
【００５０】
（７）・・・（５）工程により得られた部材と第三の部材とを、第三のアモルファスシリコン層と第四のアモルファスシリコン層とが接触するように当接し、当接部材を得る。
【００５１】
（８）・・・（７）工程により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
【００５２】
（９）・・・第三の部材のＧａＡｓ基板またはシリコン基板を除去する。
【００５３】
さらにまた、本発明の面発光半導体レーザの製造方法は、ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第一のアモルファスシリコン層とを順次積層した第一の部材と、ＩｎＰ基板の上に発光層を形成し、この発光層の上に光閉じ込め部を成す第二のアモルファスシリコン層を積層した第二の部材と、ＧａＡｓ基板またはシリコン基板の上にブラッグ反射鏡と第三のアモルファスシリコン層とを順次積層した第三の部材とを用いて、順次下記（１）〜（９）の各工程を経ることを特徴とする。
【００５４】
（１）・・・第一の部材の第一のアモルファスシリコン層および／または第二の部材の第二のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
【００５５】
（２）・・・第一の部材と第二の部材とを、双方のアモルファスシリコン層が接触するように当接し、当接部材を得る。
【００５６】
（３）・・・（２）工程により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
【００５７】
（４）・・・前記ＩｎＰ基板を除去する。
【００５８】
（５）・・・第三の部材の第四のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
【００５９】
（６）・・・第二の部材の発光層の上に第三のアモルファスシリコン層を積層する。
【００６０】
（７）・・・（６）工程により得られた部材と第三の部材とを、第四のアモルファスシリコン層と第三のアモルファスシリコン層とが接触するように当接し、当接部材を得る。
【００６１】
（８）・・・（７）工程により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
【００６２】
（９）・・・第三の部材のＧａＡｓ基板またはシリコン基板を除去する。
【００６３】
さらに本発明の面発光半導体レーザの製造方法は、上記（ホ）工程の後に、または（９）工程の後に、絶縁膜と電極を形成することを特徴とする。
【００６４】
【発明の実施の形態】
（基本構造）
本発明の面発光半導体レーザ素子について、その基本構造を述べる。
本発明によれば、たとえば単結晶化合物半導体からなるｐｎ接合を有する発光層に対し、その両主面にたとえば単結晶化合物半導体からなる反射層を形成し、これら一対の反射層でもって発光層を挟持する。
【００６５】
そして、各反射層-発光層間に、それぞれアモルファス層を介在することで、双方の層間の接着性を高めることができたことが特徴である。
【００６６】
しかも、このように介在したアモルファス層に対し、屈折率を制御する原子をドーピングし、これによって発光領域を制限したことも特徴である。
【００６７】
上記のようなアモルファス層については、それを半導体材にて形成するとよく、たとえばアモルファスシリコンにより構成するとよい。
【００６８】
かくして本発明の面発光半導体レーザ素子によれば、たとえば反射層と発光層の格子定数が異なるが（反射層はＧａＡｓに格子整合するＧａＡｓ層／ＡｌＡｓ層とを交互に積層した層により成し、発光層はＩｎＰに格子整合するＩｎＧａＡｓＰにより成す）、反射層と発光層との間にアモルファス層を介在したことで、双方の貼り合せにおいて、格子定数が異なっても、その接着強度を高めることができた。
【００６９】
その上、本発明によれば、かかるアモルファス層を設けたことで、その屈折率を制御する原子を容易にドーピングすることができ、これにより、発光領域を制限できる。
【００７０】
すなわち、アモルファス層にドーピングを行うと屈折率の変化が生じるが、たとえば、アモルファスシリコン層にドーピングをすると屈折率が所要通りに変化するができることから、面発光レーザを作製するためには中心部に電流、光を閉じ込めなくてはならない点で、中心部の屈折率を大きく、周辺部の屈折率を小さくするとよい。
【００７１】
アモルファスシリコン層については、それ以外に、たとえばアモルファスゲルマニウム層、アモルファスシリコンゲルマニウム層、アモルファスシリコンカーバイド層、アモルファスシリコンゲルマニウムカーボン層等でもよい。
【００７２】
たとえば、アモルファスシリコン層にアンチモン原子をドーピングすると屈折率が大きくなることで、光閉じ込め効果が得られる。また、アモルファスシリコン層にアンチモンをドーピングすると、この部分の抵抗が下がり、電流閉じ込め効果が得られる。
【００７３】
本発明の面発光半導体レーザ素子によれば、以上のような基本構造でもって、反射層-発光層との接着性を高め、高品質かつ高信頼性が達成されただけではなく、しかも、１．３μｍや１．５μｍという小さな波長に適した面発光半導体レーザ素子が提供できた。
【００７４】
（基本構造の製造方法）
本発明の面発光半導体レーザ素子の製造方法は、（イ）〜（ホ）の各工程を経ることで得られる。
【００７５】
（工程イ）
第一半導体基板上に単結晶化合物半導体などからなる発光層及びアモルファスシリコンなどの半導体材からなるアモルファス層を順次積層するとともに、第二半導体基板及び第三半導体基板の上に、それぞれ単結晶化合物半導体などからなる反射層及びアモルファス層を順次積層する。
【００７６】
（工程ロ）
（工程イ）にて得られた第一半導体基板のアモルファス層と、第二半導体基板のアモルファス層とを対面させるように貼り合わせるとともに、第一半導体基板を除去する。
【００７７】
本工程におけるアモルファス層同士の貼り合せにて、対面するアモルファス層にうち、いずれか一方もしくは双方に対し親水化処理を施し、ついでこれらアモルファス層同士を圧接させた状態で加熱するとよい。
【００７８】
その他の接着方法として、このような親水化処理後の過熱・加圧処理以外に、たとえば真空中で接着面をアルゴンスパッタなどによって清浄化し、真空中で貼り合せるという方法でもよい。
【００７９】
（工程ハ）
（工程ロ）にて得られた発光層の表面にアモルファス層を積層する。
【００８０】
（工程ニ）
（工程ハ）工程にて積層したアモルファス層と、（工程イ）にて得られた第三半導体基板のアモルファス層とを対面させるように貼り合わせる。
【００８１】
本工程におけるアモルファス層同士の貼り合せにて、対面するアモルファス層にうち、いずれか一方もしくは双方に対し親水化処理を施し、ついでこれらアモルファス層同士を圧接させた状態で加熱するとよい。
【００８２】
その他の接着方法として、このような親水化処理後の過熱・加圧処理以外に、たとえば真空中で接着面をアルゴンスパッタなどによって清浄化し、真空中で貼り合せるという方法でもよい。
【００８３】
（工程ホ）
前記第二半導体基板と第三半導体基板を除去する。
【００８４】
以上のような（工程イ）〜（工程ホ）を経ることで、ｐｎ接合を有する発光層を一対の反射層で挟持するとともに、各反射層-発光層間にアモルファス層をそれぞれ介在させた構造が得られ、貼り合せ接着強度を高めることができた。
【００８５】
そして、本発明によれば、このように介在したアモルファス層に対し、発光領域を制限すべく、このアモルファス層の屈折率を制御する原子をドーピングする工程を具備した点も特徴である。
【００８６】
このような工程は、それに対応するアモルファス層を形成した際に行うとよいとよい。
【００８７】
さらに本発明の面発光半導体レーザの製造方法は、上記（ホ）工程の後に、絶縁膜と電極を形成し、そのデバイスが得られる。
【００８８】
つぎに本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明における貼りあわせによって作成したデバイスの例である。
【００８９】
同図において、１はＧａＡｓ基板またはシリコン基板であり、この基板１の上に前記反射膜であるＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層とを周期的に交互に積層したブラッグ反射鏡２を形成し、このブラッグ反射鏡２の上に第一のアモルファスシリコン層３と第二のアモルファスシリコン層６とを順次積層する。
【００９０】
このようなアモルファスシリコン層の上にＩｎＧａＡｓＰなどからなる発光層５を形成し、さらにアモルファスシリコン層と前記反射膜であるＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層とを周期的に交互に積層したブラッグ反射鏡９とを順次積層する。
【００９１】
発光層５とブラッグ反射鏡９との間に介在するアモルファスシリコン層は、第三のアモルファスシリコン層７と第四のアモルファスシリコン層１０との積層構造であり、第四のアモルファスシリコン層１０については、第一のアモルファスシリコン層３と逆極性の半導体にするとよい。たとえば、第一のアモルファスシリコン層３がｎ型である場合には、第四のアモルファスシリコン層１０はｐ型となる。
【００９２】
また、第二のアモルファスシリコン層６については、その層面にわたって光閉じ込め部１１と光放出部１２とからなる。光放出部１２の周辺部に光閉じ込め部１１を配した構造である。
【００９３】
光閉じ込め部１１は光放出部１２に対して屈折率が小さくなるようにする。
【００９４】
たとえば、第二のアモルファスシリコン層６の一部にアンチモン原子をドーピングすることによって、光放出部１２を作製する。このようにアンチモンをドーピングすることによって、第二のアモルファスシリコン層６のうちドーピングした部分が周辺部より屈折率が大きくなる。
【００９５】
また、第二のアモルファスシリコン層６をあらかじめアンドープもしくはドーピング量を小さくしておくことで、ドーピングを施した光放出部１２と光閉じ込め部１１の間の電気伝導に差が生じ、電流狭窄の効果も生まれる。
【００９６】
さらにまた、光放出部１２の極性がブラッグ反射鏡２、第一のアモルファスシリコン層３と一致するようにする。光閉じ込め部１１に関しては、特に極性は関係ない。
【００９７】
具体的には第二のアモルファスシリコン層６にアンチモンなどの不純物を１０18個／ｃｍ-3以下ドーピングして作製した後に、光放出部１２だけにアンチモンなどの不純物を％オーダーでドーピングする。具体的には０．１％から１０％ドーピングするようにすればよい。
【００９８】
このようにドーピングすることでドーピングした層の屈折率が大きくなる。屈折率変化量は０．０１〜０．３程度になるようにする。たとえば、アンチモン原子を２％ドーピングすると屈折率は３．１０から３．１５へと変化した。
【００９９】
以上には第二のアモルファスシリコン層６の一部にドーピング処理を施す場合について述べたが、他のアモルファスシリコン層の一部にドーピング処理を施してもよい。
【０１００】
この場合には発光層５に近い層を優先的にドーピングするようにすればよい。すなわち、ドーピングによって生じた屈折率差を利用して光の閉じ込めを行うのと同時にドーピングによって生じた電気伝導の差を利用して電気的な閉じ込めを行うのであるが、ドーピング層の電気抵抗がドーピングしていない部分より抵抗が小さいことから、ドーピング部分に電気を集中することができる。このように電気を集中させることによって、しきい値電流の削減を図ることができ、効率的に発光させることができる。
【０１０１】
第二のアモルファスシリコン層６あるいは第三のアモルファスシリコン層７、もしくはその双方にドーピングするようにすればよい。この際、アモルファスシリコン層をＮ型にするにはアンチモン、ヒ素、リンなどの原子をドーピングし、アモルファスシリコン層をＰ型にするにはボロンなどの原子をドーピングすればよい。
【０１０２】
第二のアモルファスシリコン層６と第三のアモルファスシリコン層７の双方にドーピング層を設けると発光層の上下から狭窄することになるのでより効果的である。
【０１０３】
また、第一のアモルファスシリコン層３あるいは第四のアモルファスシリコン層１０に対してもドーピングしてもよい。
【０１０４】
つぎに上記構成の面発光半導体レーザの製造方法を図２により述べる。
【０１０５】
第一の部材と第二の部材と第三の部材を作製し、これら各部材を用いて、順次下記（１）〜（９）の各工程を経る。
【０１０６】
(第一の部材)
ＧａＡｓ基板またはシリコン基板である基板１の上にＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などの方法によってブラッグ反射鏡２をエピタキシャル成長させる。そして、このブラッグ反射鏡２の上に第一のアモルファスシリコン層３をプラズマＣＶＤ法などの方法で積層したものである。
【０１０７】
(第二の部材)
ＩｎＰ基板４の上にＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などの方法によってＩｎＧａＡｓＰなどからなる発光層５を形成し、この発光層５の上にプラズマＣＶＤ法などの方法で第二のアモルファスシリコン層６とを積層する。
【０１０８】
第二のアモルファスシリコン層６については、その層面にわたって光閉じ込め部１１と光放出部１２とを形成する。
【０１０９】
(第三の部材)
ＧａＡｓ基板またはシリコン基板である基板８の上に前記反射膜であるＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層とを周期的に交互に積層したブラッグ反射鏡９をＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などの方法によってエピタキシャル成長させる。その上に第四のアモルファスシリコン層１０をプラズマＣＶＤ法などの方法で積層した構造である。
【０１１０】
（１）〜（９）の各工程は、下記のとおりである。
【０１１１】
（工程１）
第一の部材の第一のアモルファスシリコン層３および／または第二の部材の第二のアモルファスシリコン層６に対し親水化処理をおこなう。
【０１１２】
この親水化処理については、その成膜基板をＨ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2溶液およびＨＦ溶液に浸析し、表面のアモルファスシリコン層に対し親水化処理を行う。
【０１１３】
（工程２）
第一の部材と第二の部材とを、双方のアモルファスシリコン層が接触するように当接し、当接部材を得る。
【０１１４】
（工程３）
（工程２）により得られた当接部材に対し加圧加熱処理（たとえば４００℃〜７００℃）をおこなって、双方を接着する。
【０１１５】
工程１〜工程３によれば、アモルファス層同士の貼り合せにて、対面するアモルファス層にうち、いずれか一方もしくは双方に対し親水化処理を施し、ついでこれらアモルファス層同士を圧接させた状態で加熱するが、その他の接着方法として、このような親水化処理後の過熱・加圧処理以外に、たとえば真空中で接着面をアルゴンスパッタなどによって清浄化し、真空中で貼り合せるという方法でもよい。
【０１１６】
（工程４）
前記ＩｎＰ基板４を除去する。
【０１１７】
（工程５）
第二の部材の発光層５の上に第三のアモルファスシリコン層７をプラズマＣＶＤ法などの方法で積層する。
【０１１８】
（工程６）
（工程５）により得られた第三のアモルファスシリコン層７および／または第三の部材の第四のアモルファスシリコン層１０に対し親水化処理をおこなう。
【０１１９】
この親水化処理については、その成膜基板をＨ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2溶液およびＨＦ溶液に浸析し、表面のアモルファスシリコン層に対し親水化処理を行う。
【０１２０】
（工程７）
（工程５）により得られた部材と第三の部材とを、第三のアモルファスシリコン層７と第四のアモルファスシリコン層１０とが接触するように当接し、当接部材を得る。
【０１２１】
（工程８）
（工程７）により得られた当接部材に対し加圧加熱処理（たとえば４００℃〜７００℃）をおこなって、双方を接着する。
【０１２２】
工程６〜工程８によれば、アモルファス層同士の貼り合せにて、対面するアモルファス層にうち、いずれか一方もしくは双方に対し親水化処理を施し、ついでこれらアモルファス層同士を圧接させた状態で加熱するが、その他の接着方法として、このような親水化処理後の過熱・加圧処理以外に、たとえば真空中で接着面をアルゴンスパッタなどによって清浄化し、真空中で貼り合せるという方法でもよい。
【０１２３】
（工程９）
第三の部材のＧａＡｓ基板またはシリコン基板であり基板８を除去する。
【０１２４】
なお、上記の各アモルファスシリコン層に対し、原子をドーピングするには、その成膜後にイオン注入などの方法をすぐに行えばよい。
【０１２５】
さらに本発明の面発光半導体レーザの製造方法は、上記（９）工程の後に、絶縁膜と電極を形成し、これによってデバイスが得られる。
【０１２６】
かくして本発明の面発光半導体レーザによれば、アモルファス層接合面の一部にドーピング処理を施すことによって、屈折率を変化させ、そして、屈折率の大きい部分に光を閉じ込めるとともに、ドーピングによる電気伝導率の変化を利用して電流狭窄をおこない、横モードの安定化と閾値電流の低減を行うことができた。
【０１２７】
また、従来の選択酸化法によれば、酸化領域と非酸化領域とでは屈折率の差が大きすぎるために、光の閉じ込め効果が大きすぎ、発光径が６μｍ以下でないと横モードが安定しないという欠点があったが、このようにドーピングによって屈折率を変化させることによって、光閉じ込め部と光放出部の屈折率差を小さくすることができ、光閉じ込めの効果を小さくすることができ、発光径を大きくすることができ、そのため、面発光半導体レーザの大出力化ができた。
【０１２８】
また、本発明によれば、基板の格子定数が異なる２つの基板の貼り合わせを行うことでできることで、発光波長が基板に制限されなくなり、これにより、さまざまな波長の面発光半導体レーザを作成することができ、たとえば、ＧａＡｓ基板を用いた場合には通常なら格子が整合するＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＡｓを反射層、発光層に用いなければならないが、発光層に格子定数が異なるＩｎＧａＡｓＰなどを用いることができた。
【０１２９】
なお、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。
【０１３０】
たとえば、上述によれば、第一の部材と第二の部材と第三の部材とを用いるに当り、上記のような（１）〜（９）の各工程を経ることに対し、これに代えて、下記（１）〜（９）の各工程を経ることでもよい。
【０１３１】
（工程１）
第一の部材の第一のアモルファスシリコン層および／または第二の部材の第二のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
【０１３２】
（工程２）
第一の部材と第二の部材とを、双方のアモルファスシリコン層が接触するように当接し、当接部材を得る。
【０１３３】
（工程３）
（工程２）により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
【０１３４】
（工程４）
前記ＩｎＰ基板を除去する。
【０１３５】
（工程５）
第三の部材の第四のアモルファスシリコン層に対し親水化処理をおこなう。
【０１３６】
（工程６）
第二の部材の発光層の上に第三のアモルファスシリコン層を積層する。
【０１３７】
（工程７）
（工程６）により得られた部材と第三の部材とを、第四のアモルファスシリコン層と第三のアモルファスシリコン層とが接触するように当接し、当接部材を得る。
【０１３８】
（工程８）
（工程７）により得られた当接部材に対し加圧加熱処理をおこなって、双方を接着する。
【０１３９】
（工程９）
第三の部材のＧａＡｓ基板またはシリコン基板を除去する。
【０１４０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の面発光半導体レーザによれば、アモルファス層の一部の屈折率を変化させることで、電流狭窄、光閉じ込めの効果を持たせ、これによって横モードの安定化と閾値電流の低減を行うことができた。
【０１４１】
また、本発明によれば、選択酸化法と比較して光閉じ込め部と光放出部の屈折率差を小さくすることができ、光閉じ込めの効果を小さくすることができ、発光径を大きくすることができ、その結果、面発光半導体レーザの大出力化ができた。
【０１４２】
さらに本発明によれば、基板の格子定数が異なる２つの基板の貼り合わせを行うことであらゆる波長の面発光半導体レーザを作成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面発光半導体レーザ示す模式図である。
【図２】本発明の面発光半導体レーザの製造方法における工程図である。
【図３】従来の面発光半導体レーザ示す模式図である。
【図４】従来の基板の貼り合わせ方法を示すフロー図である
【符号の説明】
１…ＧａＡｓ基板またはシリコン基板
２、９…ブラッグ反射鏡
３…第一のアモルファスシリコン層
６…第二のアモルファスシリコン層
５…発光層
７…第三のアモルファスシリコン層
１０…第四のアモルファスシリコン層
１１…光閉じ込め部
１２…光放出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004207536.tif 000006