(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板１１を形成するステップと、
前記基板１１において第１の反射率を有する第１のリフレクタ１２を形成するステップと、
前記基板１１及びｎタイプ追加層１４によって前記第１のリフレクタ１２を包囲することによって、基板アセンブリ１３を形成するステップと、
前記基板アセンブリ１３の表面に配置された電流局限層１５を形成するステップであって、前記電流局限層１５の一部を除去することによって、アパーチャ２０が形成される、ステップと、
ｎタイプの層１６を形成するステップであって、前記アパーチャ２０においてエピタキシャル側方過成長層を成長させる、ステップと、
前記ｎタイプ層１６上に活性層１７を形成するステップと、
前記活性層１７上にｐタイプ層１８を形成するステップと、
前記ｐタイプ層１８上に第２の反射率を有する第２のリフレクタを形成するステップと、
前記ｐタイプ層１８上にｐオーム接触１９を形成するステップと、
前記基板１１上にｎオーム接触を形成するステップと
を含む、半導体レーザの製造方法。
【請求項２】
前記電流局限層１５に誘電体層が含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板１１がリン化インジウムを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板１１が窒化ガリウムを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電流局限層１５がイオン注入によって形成される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記イオン注入は、水素、酸素、ヘリウム及び鉄から構成されるグループから選択されるイオンを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
基板５１を形成するステップと、
前記基板５１において第１の反射率を有する第１のリフレクタ５２を形成するステップと、
前記基板５１及びｎタイプの追加層５１において前記第１のリフレクタ５２を包囲することによって、基板アセンブリ５３を形成するステップと、
前記基板アセンブリ５３上に活性層５６を形成するステップと、
前記活性層５６上にｐタイプの層５７を形成するステップと、
前記ｐタイプ層５７上に電流局限層５５を形成するステップであって、ここで、前記電流局限層５５が、当該電流局限層５５内に規定され、半導体レーザ内において電流を方向付けるように構成されたアパーチャ６０を有する、ステップと、
ｐタイプの層５８を形成するステップであって、前記アパーチャ６０においてエピタキシャル側方過成長層を成長させる、ステップと、
前記ｐタイプ層５８上に、第２の反射率を有する第２のリフレクタ６２を形成するステップと、
前記ｐタイプ層５８上にｐオーム接触５９を形成するステップと、
前記ｎタイプの追加層５１上にｎオーム接触６１を形成するステップと、
前記ｐオーム接触６１、第２のリフレクタ６２及びｐタイプ層５８上に、金プレート層６４を被着させるステップと
を含む、リン化インジウムを含む活性層から製作される、波長の長い、単一周波数半導体レーザを形成する方法。
【請求項８】
前記電流局限層５５が誘電体層を堆積させることによって形成される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電流局限層５５がイオン注入によって形成される請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記イオン注入は、水素、酸素、ヘリウム及び鉄から構成されるグループから選択されるイオンを含む請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、半導体レーザの製作に関するものであり、とりわけ、リン化インジウム（ＩｎＰ）材料系または窒化ガリウム（ＧａＮ）材料系に埋め込まれたブラッグ・リフレクタを利用した長波長と短波長の両方の垂直空洞表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ: vertical cavity surface emitting lasers）、及び、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ等（集合的に発光素子として知られる）は、今日では、通信システム、医療システム、及び、表示システムといった多くの用途に広く用いられている。これらの発光素子は、一般に、基板に形成されたエピタキシャル材料によって製作され、該エピタキシャル材料には、ｐ−ｎ接合すなわち活性領域が形成されており、さらに、該発光素子には、一般に、少なくとも１つのブラッグ・リフレクタが含まれている。ブラッグ・リフレクタは、多くの発光素子の基本的なビルディング・ブロックである。ＬＥＤの場合、ブラッグ・リフレクタは、ＬＥＤの光を反射するよう、活性領域と基板の間に製作され、レーザの場合、ブラッグ・リフレクタは、光学空洞を形成するため、活性領域の両側に製作される。ＬＥＤの場合、活性領域から基板に向かって放出される光は、ブラッグ・リフレクタによって反射されて、表面に向かって戻され、放出光と表面に向かう光が結合することによって、ＬＥＤの光出力が増大する。ブラッグ・リフレクタは、一般に、屈折率の異なる材料による交互層から構成される。半導体レーザの場合、１つのブラッグ・リフレクタが、９９．９％に近い反射率を備え、対向するブラッグ・リフレクタ（すなわち、それを通ってレーザ光が放出されるブラッグ・リフレクタ）は、約９９．８％の反射率を備えることが望ましい。
【０００３】
通信システム、とりわけ、光通信システムに用いられるレーザの場合、レーザは、約１．３〜１．５５マイクロメートル（μｍ）ほどの比較的長い波長の光を、単一空間モード及び単一縦モードで放出するのが望ましい。単一空間モード及び単一縦モードによるレーザ発光は、結果として単一周波数のレーザ発光を生じることになる。波長の長い単一周波数の出力によって、レーザ発光を光ファイバに集束させ、高周波数で長距離にわたって極めて高い通信速度が必要とされる通信システムにおいて、うまく機能させることが可能になる。
【０００４】
これらの望ましい波長におけるレーザ発光は、レーザがリン化インジウムのようなバンドギャップの小さい材料から製作されることを必要とする。あいにく、リン化インジウムの場合、それとは屈折率の異なる適合する材料を見つけるのは困難であり、従って、必要な反射率を実現するために、過度に多数のリフレクタ対が必要になるので、リン化インジウムを用いてブラッグ・リフレクタを形成するのは困難である。
【０００５】
所望の通信周波数で単一周波数の出力を放出することが可能なレーザ・デバイスのタイプの１つは、分布帰還形レーザ（ＤＦＢ）である。しかし、分布帰還形レーザは、コストが高くつくことになりがちである。
【０００６】
波長の長いレーザ発光を実現するもう１つの方法は、ガリウムひ素（ＧａＡｓ）材料系を利用して、ブラッグ・リフレクタを成長させ、次に、ウェーハ・ボンディングとして既知の技法を利用して、ＧａＡｓブラッグ・リフレクタをリン化インジウム（ＩｎＰ）基板に接合することである。この方法の重大な欠点は、接合される界面の両端における導電率が不十分ということである。この方法のもう１つの欠点は、ウェーハ・ボンディングを利用して２つの異なる材料を接合することによって、コストの高い製造ステップが追加され、２つの異なる材料系の成長が必要になるということである。
【０００７】
ウェーハ・ボンディングを利用せずに、波長の長いレーザを生成するさらにもう１つの方法は、例えば、ひ化窒化ガリウム（ＧａＡｓＮ）またはひ化リン化アンチモン化ガリウム（ＧａＡｓＰＳｂ）からなる活性層を備えたＧａＡｓ半導体レーザを利用することであるが、これらの活性層の成長は、困難であり、コストが高く、時間を浪費することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、低コストで、単一材料系から簡単に製作することが可能な、波長の長い単一周波数レーザを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、半導体レーザ及びその製造方法が得られる。次の特定の適用例に制限するわけではなく、本発明は、リン化インジウム（ＩｎＰ）による波長の長い半導体レーザ、及び、窒化ガリウム（ＧａＮ）材料系から製作される半導体レーザにも適用可能である。
【００１０】
アーキテクチャに関して、本発明は、基板アセンブリを備えた半導体レーザであって、この基板アセンブリが、第１のリフレクタと、基板アセンブリの表面に配置された電流局限領域と、電流局限領域の上のエピタキシャル側方過成長層と、基板アセンブリの上に堆積させられた第２のリフレクタとを含むものとして概念化することが可能である。
【００１１】
本発明は、第１のリフレクタを含む基板アセンブリを形成するステップと、基板アセンブリの表面に位置する電流局限領域を形成するステップと、電流局限領域の上にエピタキシャル側方過成長層を成長させるステップと、基板アセンブリの上に第２のリフレクタを形成するステップとを含む半導体レーザの製造方法を提供するものとして概念化することも可能である。
【００１２】
本発明には、数多くの利点があるが、以下では、単なる例示として、そのうちのいくつかについて述べることにする。
【００１３】
本発明の利点の１つは、半導体レーザが、単一空間モード及び単一縦モードで光出力を放出することが可能になり、結果として、単一周波数の光出力が生じることである。
【００１４】
本発明のもう１つの利点は、半導体レーザの電流局限能力が向上することである。
【００１５】
本発明のもう１つの利点は、単一材料系から波長の長い半導体レーザを製作することが可能になることである。
【００１６】
本発明のもう１つの利点は、活性領域を生成するために一般に利用可能な材料を用いて、波長の長い半導体レーザを製作することが可能になることである。
【００１７】
本発明のもう１つの利点は、設計が単純であり、市販品の生産のための大規模な実施が容易ということである。
【００１８】
本発明の他の特徴及び利点については、下記の図面及び詳細な説明を検討することにより、当該技術者には明らかになるであろう。これらの追加特徴及び利点は、本発明の範囲内に含まれるものとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に述べる本発明は、各種材料系を用いて形成される半導体レーザに適用可能であるが、簡略化のため、望ましい実施態様の説明は、波長の長いリン化インジウム半導体レーザの形成に関連して行うことにする。強調すべきは、本発明の原理が、他の材料系にも適用可能であるという点である。例えば、本発明の概念は、窒化ガリウム半導体レーザの製造に利用することが可能である。
【００２０】
さらに、後続の説明における簡略化のため、半導体レーザ・デバイスの主たる層だけしか示さないことにする。
【００２１】
図１〜図５は、全体として、本発明に従って構成されたリン化インジウム半導体レーザ１０の望ましい実施態様の成長の進行を例示する一連の略断面図である。
【００２２】
図１を参照すると、ブラッグ・リフレクタ１２は、ｎタイプのリン化インジウム基板１１内に置かれる。本技術分野において既知のブラッグ・リフレクタ１２は、二酸化珪素（ＳｉＯ2）二酸化チタン（ＴｉＯ2）の交互層から構成することが可能であり、蒸着のような技法を用いて、ｎタイプのリン化インジウム基板１１にエッチングされたトレンチ内に配置させられる。代替案では、ブラッグ・リフレクタは、窒化チタン（ＴｉＮ）と炭化珪素（ＳｉＣ）のような導電性材料の交互層から構成することが可能である。導電性材料を含むブラッグ・リフレクタは、例えば、リン化インジウムに埋め込まれると、電流の導通を強化することが可能である。ブラッグ・リフレクタ１２は、９９．９％に近い反射率を備え、一般に、約５〜２０対の二酸化シリコンと二酸化チタンの層から構成される。ブラッグ・リフレクタ１２は、ブラッグ・ミラーと呼ばれる場合もある。
【００２３】
リン化インジウム基板１１及びブラッグ・リフレクタ１２の上には、ｎタイプのリン化インジウムの追加層１４が置かれる。層１４によって、ブラッグ・リフレクタ１２を包囲する構造が完成し、この結果、ｎタイプのリン化インジウム基板１１、ブラッグ・リフレクタ１２、及び、ｎタイプのリン化インジウム層１４によって、ｎタイプのリン化インジウム基板アセンブリ１３が形成される。ブラッグ・リフレクタ１２に関して、層対を構成する二酸化珪素及び二酸化チタン材料の屈折率の差によって、層対の反射率が決まる。二酸化珪素と二酸化チタンの各層の厚さは、λ／４ｎ（またはその奇数倍）であり、ここで、λは反射される光の真空内波長であり、ｎは材料の屈折率である。互いにλ／４ｎの任意の奇数倍となる厚さを利用することが可能である。例えば、３λ／４ｎまたは５λ／４ｎの材料厚を利用することも可能である。
【００２４】
この望ましい実施態様の場合、光がデバイスの上部から放出されるので、ブラッグ・リフレクタ１２の屈折率は９９．９％に近い。これには、光の出力方向の反対側に位置するブラッグ・リフレクタ（すなわち、ブラッグ・リフレクタ１２）が、可能性のある最大の反射率を備えていることが必要になる。
【００２５】
図２には、ｎタイプのリン化インジウム層１４の上に追加される電流局限層１５が示されている。電流局限層１５は、ブラッグ・リフレクタ１２の大きさより小さいアパーチャ２０を形成するように、ｎタイプのリン化インジウム領域１４の上に置かれる。電流局限層１５は、ｎタイプリン化インジウム領域１４の上に電流局限材料の層を堆積させることによって形成され、次に、その一部を除去して、ブラッグ・リフレクタ１２の近くにアパーチャ２０が形成される。アパーチャ２０は、本技術分野において既知のフォトリソグラフィック・エチングまたはフォトリソグラフィック・リフト・オフによって形成することが可能である。アパーチャ２０は、電流局限層１５がブラッグ・リフレクタ１２の周縁部に重なるように形成されるので、アパーチャ２０は、本明細書に示すように、ブラッグ・リフレクタ１２の一部の上に重なり、こうして、図４及び図５に関連して詳細に示されることになる電流局限経路が形成される。留意すべきは、ブラッグ・リフレクタ１２の上に同軸をなして位置するように示されているが、アパーチャ２０は、ブラッグ・リフレクタ１２の上の任意の場所に位置することが可能であるということである。
【００２６】
一例として、電流局限層１５は、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、窒化珪素（ＳｉＮ）、炭化有機材料、または、炭化珪素（ＳｉＣ）を利用して形成されるが、実際には、バンドギャップの大きい半導体材料のような非誘電体材料を用いて形成することも可能である。一般に、電流局限層１５は、炭化珪素、窒化珪素、または、二酸化珪素を用いて形成される。
【００２７】
次に、図３を参照すると明らかなように、電流局限層１５の上にｎタイプのリン化インジウム層１６が成長させられて、電流局限層１５がｎタイプのリン化インジウム材料内に封じ込められる。層１６に、シード層としてｎタイプのリン化インジウム層１４を用いてアパーチャ２０内に成長させられるエピタキシャル過成長層が含まれる点に留意されたい。層１６は、アパーチャ２０を充填すると、さらに、電流局限層１５の上を側方に成長し、その成長につれて厚みを増していく。
【００２８】
ｎタイプのリン化インジウム層１６の上には、活性層１７が置かれる。活性層１７は、一例として、ひ化リン化インジウム・ガリウム（ＩｎＧａＡｓＰ）とリン化インジウム（ＩｎＰ）の交互層から構成され、例えば、複数の量子井戸を形成する。
【００２９】
図４には、完成したリン化インジウム半導体レーザ・デバイス１０が示されている。活性層１７の上には、ｐタイプのリン化インジウム層１８が置かれる。ｐタイプのリン化インジウム層１８の上には、追加ブラッグ・リフレクタ２２が置かれる。ブラッグ・リフレクタ２２は、ブラッグ・リフレクタ１２と同様に構成されるが、やはり、５〜２０の交互対をなす二酸化珪素及び二酸化チタンの層からなるブラッグ・リフレクタ２２は、一般に、ブラッグ・リフレクタ１２よりも交互対の数が少なく、結果として、反射率が約９９．８％になる。ブラッグ・リフレクタ２２の上の矢印２７は、半導体レーザ１０の光出力を表している。光が、ブラッグ・リフレクタ２２を通って、矢印で示される方向に放出されるため、ブラッグ・リフレクタ２２の反射率は、ブラッグ・リフレクタ１２よりもわずかに低い。
【００３０】
また、ｐタイプのリン化インジウム層１８の上には、ｐオーム接触１９が置かれ、一方、ｎタイプのリン化インジウム基板層１１の底部上には、ｎオーム接触２１が置かれる。
【００３１】
ブラッグ・リフレクタ１２の上にアパーチャ２０が位置する電流局限領域１５の効果を明らかにするため、ｎオーム接触２１とｐオーム接触１９の間の代表的な電流経路２４について言及する。ｎオーム接触２１とｐオーム接触１９の間に電流が流れることによって、活性層１７内に光が発生し、光学空洞２３内において増幅される。光学空洞は、活性層において発生したレーザ光が振動し増幅される、ブラッグ・リフレクタ１２とブラッグ・リフレクタ２２の間の、それらを含む領域である。発生した光は、ブラッグ・リフレクタ１２からほぼ完全に反射され、そのわずかな一部分が、ブラッグ・リフレクタ２２を透過し、単一周波数の出力として、矢印２７で示す方向に放出される。
【００３２】
アパーチャ２０の位置と、ブラッグ・リフレクタ１２の上への電流局限層１５の広がりとの協働作用によって、アパーチャ２０に対応する活性層の領域とブラッグ・リフレクタ１２と２２の間とにおける電流密度が極めて高くなるので、活性層は、ブラッグ・リフレクタ１２及び２２によって反射されうる光を発生することが可能になる。さらに、図示のようにアパーチャを配置することによって、発振しきい値を達成するのに十分な、また、均一な電流密度を達成するのに十分な活性層における電流密度の実現が促進され、これによって、所望の単一モード出力の実現が促進される。この所望の電流の流れが、矢印２４によって示されている。電流がアパーチャ２０の中心に向かって集められている点に留意されたい。この電流の流れによって、リン化インジウム半導体レーザ・デバイス１０は単一空間モード出力を実現することが可能になる。さらに、ブラッグ・リフレクタ１２及びブラッグ・リフレクタ２２を互いに近接して配置することができるので、短い光学空洞２３が実現され、結果として、単一縦モード出力が生じる。単一空間モード及び単一縦モードがいっしょになって、所望の単一周波数出力が得られる。
【００３３】
代替案では、ブラッグ・リフレクタ１２の近くにアパーチャ２０が位置する電流局限領域１５を配置することによって得られる電流の流れる範囲と経路の制限は、イオン注入を利用して、ブラッグ・リフレクタ１２に近接したｎタイプのリン化インジウム層１４内に電流局限領域を形成することによっても実現可能であり、これについては、図５に関連して詳述することにする。
【００３４】
図５を参照すると、イオン注入領域２５が、ブラッグ・リフレクタ１２に隣接したｎタイプのリン化インジウム層１４に形成されている。イオン注入領域２５により、ブラッグ・リフレクタ１２の近くにアパーチャ２０が形成される。イオン注入領域２５は、例えば、本技術分野の技術者には既知のように、水素、酸素、ヘリウム、及び、鉄イオンの注入によって形成することが可能である。アパーチャ２０が、電流局限層１５によって形成されるか、イオン注入の利用を通じて形成されるかに関係なく、その結果として、ｐオーム接触１９とｎオーム接触２１の間における電流の流れは、上述のように活性層での電流密度を最高にするように向けられるので、クリーンな単一周波数出力が可能になる。
【００３５】
図６〜図１２は、全体として、図１〜図５の半導体レーザの代替実施態様に関する成長の進行を例示した略断面図である。
【００３６】
次に図６を参照すると、その上にブラッグ・リフレクタ５２が置かれた、ｎタイプのリン化インジウム基板５１が示されている。この代替実施態様のリン化インジウム半導体レーザ５０は、デバイスの底部から光を放出するので、ブラッグ・リフレクタ５２は、出力レーザ光を通すように、９９．８％に近い反射率を備えるという点で、図１〜図５のブラッグ・リフレクタ２２と構造が同様である。実例として、ブラッグ・リフレクタ５２は、５〜２０の対をなす二酸化珪素と二酸化チタンか交互になった層から構成されている。
【００３７】
図７に示すように、ｎタイプのリン化インジウム基板５１及びブラッグ・リフレクタ５２の上に、ｎタイプのリン化インジウム・エピタキシャル層５４が置かれ、その結果、ブラッグ・リフレクタ５２は、ｎタイプのリン化インジウム材料内に完全に封じ込められ、すなわち、埋め込まれ、こうして、ｎタイプのリン化インジウム基板アセンブリ５３が形成される。
【００３８】
図８に明らかなように、例えば、図３に関して既述のものと同様の構造をなす複数の量子井戸を形成する、ひ化リン化インジウム・ガリウム（ＩｎＧａＡｓＰ）とリン化インジウム（ＩｎＰ）とが対になって交互に重なる層からなる活性層５６が、リン化インジウムエピタキシャル層５４の上に成長させられる。活性層５６の上には、ｐタイプのリン化インジウム層５７が成長させられる。
【００３９】
図９には、ｐタイプのリン化インジウム層５７の上に電流局限層５５の配置が示されている。電流局限層５５は、ブラッグ・リフレクタ５２の大きさより小さいアパーチャ６０を形成するように、ｐタイプのリン化インジウム層５７の上に置かれる。電流局限層５５は、ｐタイプのリン化インジウム層５７の上に電流局限材料の層を置くことによって形成され、さらにその一部を除去することによって、ブラッグ・リフレクタ５２の近くにアパーチャ６０が形成される。アパーチャ６０は、本技術分野において既知のフォトグラフィックエッチングまたはフォトグラフィックリフトオフによって形成することが可能である。見て分かるように、電流局限層５５は、アパーチャ６０がブラッグ・リフレクタ５２の一部の上に位置するように、ブラッグ・リフレクタ５２の周縁部の上に重なっている。アパーチャ６０は、図２、３、及び、４に関連して既述のように、活性層５６を通る電流の方向付けを行う働きをする。留意すべきは、ブラッグ・リフレクタ５２の上に同軸をなして位置するように示されているが、アパーチャ６０は、ブラッグ・リフレクタ５２の上の任意の場所に位置することが可能であるということである。
【００４０】
次に、図１０を参照すると、電流局限層５５及びｐタイプのリン化インジウム層５７の上に堆積したｐタイプのリン化インジウム層５８が示されている。ｐタイプのリン化インジウム層５８の堆積は、アパーチャ６０において開始されるエピタキシャル側方過成長を利用し、図３に関して既述のものと同様のｐタイプのリン化インジウム層５８を成長させるシード層として、ｐタイプのリン化インジウム層５７を利用することによって実施される。
【００４１】
図１１には、ｐタイプのリン化インジウム層５８の上に置かれたブラッグ・リフレクタ６２が示されている。ブラッグ・リフレクタ６２は、反射率が９９．９％に近いので、ほぼ全反射が得られる。ブラッグ・リフレクタ６２は、約５〜２０対をなす二酸化珪素と二酸化チタンが交互になった層から構成されるという点において、図１〜図５のブラッグ・リフレクタ１２と構造が同様である。ブラッグ・リフレクタ６２は、ほぼ全反射するので、レーザ・デバイス５０内で発生した光は、デバイスの底部からブラッグ・リフレクタ５２を通って、図８に矢印で示す方向に放出することが可能である。上述のように、ブラッグ・リフレクタ５２は、反射率が約９９．８％で、約５〜２０の対をなす二酸化珪素と二酸化チタンの層から構成されるという点において、図４のブラッグ・リフレクタ２２と構造が同様である。ブラッグ・リフレクタ５２及び６２は、上述のように、窒化チタン及び炭化珪素をを利用して形成することも可能である。
【００４２】
やはり図１１を参照すると、ｐタイプのリン化インジウム層５８の上には、ｐオーム接触５９も置かれ、ｎタイプのリン化インジウム基板５１の底部上には、ｎオーム接触６１が置かれている。
【００４３】
次に図１２を参照すると明らかなように、ｐオーム接触５９とブラッグ・リフレクタ６２の間で露出したｐオーム接触５９、ブラッグ・リフレクタ６２、及び、ｐタイプのリン化インジウム層５８の複数部分の上に、金（Ａｕ）プレート層６４が被着させられている。金プレート層６４によって、リン化インジウム半導体レーザ５０にヒートシンク能力が付与される。図８に示すように、ｎオーム接触６１とｐオーム接触５９の間に形成された経路６６によって示される電流の流れは、電流局限層５５によって形成されたアパーチャ６０に通されるので、ｎオーム接触６１とｐオーム接触５９の間における所望の電流の流れが可能になる。この構成によって、活性層５６内に光が発生し、光学空洞６５内で増幅される。
【００４４】
光学空洞６５は、活性層において発生したレーザ光が振動し、増幅される、ブラッグ・リフレクタ５２とブラッグ・リフレクタ６２の間の、それらを含めた領域である。発生した光は、ブラッグ・リフレクタ６２からほぼ完全に反射され、そのわずかな部分が、ブラッグ・リフレクタ５２を透過し、単一周波数の出力として、矢印６８で示す方向に放出される。
【００４５】
アパーチャ６０の位置と、ブラッグ・リフレクタ５２の上の電流局限層５５の広がりとの協働作用によって、アパーチャ６０に対応する活性層の領域、及び、ブラッグ・リフレクタ５２と６２の間に生じる電流密度が極めて高くなるので、活性層は、ブラッグ・リフレクタ５２及び６２によって反射することができる光を発生することが可能になる。さらに、図示のようにアパーチャを配置することによって、発振しきい値を達成するのに十分な、また、均一な電流密度を達成するのに十分な活性層における電流密度の実現が促進され、これによって、所望の単一モード出力の実現が促進される。この所望の電流の流れが、矢印６６によって示されている。電流がアパーチャ２０の中心に向かって集められる点に留意されたい。アパーチャ６０を形成する電流局限層５５を配置することによって、活性層５６を通る所望の電流の流れ６６が可能になる。この電流の流れによって、リン化インジウム半導体レーザ・デバイス５０は単一空間モード出力を実現することが可能になる。さらに、ブラッグ・リフレクタ５２及びブラッグ・リフレクタ６２を互いに近接して配置することができるので、短い光学空洞６５が実現され、結果として、単一縦モード出力が生じる。単一空間モード及び単一縦モードがいっしょになると、矢印６８で示す方向に、所望の単一周波数出力が得られる。
【００４６】
図６〜図１２に関連して示されていないが、電流局限層５５によって実現される電流局限結果は、図５に関して既述のものと同様の、ｐタイプのリン化インジウム層５７に対するイオン注入を利用して実現することも可能である。図１〜図５に関連したアパーチャ２０の配置、及び、図６〜図１０に関連したアパーチャ６０の配置によって実現される電流の流れる範囲と経路の制限は、エピタキシャル側方過成長が開始されるシード材料として、電流局限層の下方の材料層を利用する、アパーチャを介したエピタキシャル側方過成長と共に、それぞれ、デバイス２０及び５０内における所望の電流の流れの実現を可能にする。
【００４７】
図１〜図５及び図６〜図１０の半導体レーザ・デバイスには、それぞれ、デバイスの上部及びデバイスの底部を通る光出力が示されているが、留意すべきは、図１２のミラー及びヒートシンクの配置を逆にすることによって、本発明の範囲を逸脱することなく、それぞれのデバイスの反対側から光を放出することができるという点である。
【００４８】
本技術分野の技術者には明らかなように、本発明の原理を逸脱することなく、前述の本発明の望ましい実施態様に対して多くの修正及び変更を加えることが可能である。例えば、本発明は、各種発光素子の製造に用いることが可能であり、一般に、他のＩＩＩ族からＶ族の半導体の層の成長にも等しく適用することが可能である。さらに、本発明に従って製作されるデバイスは、上部発光及び底部発光のいずれでも可能であり、ｎタイプ材料層とｐタイプ材料層を逆にすることが可能である。こうした全ての修正及び変更は、付属の請求項において規定された本発明の範囲内に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って、リン化インジウム（ＩｎＰ）の基板内にリフレクタが埋め込まれた、半導体レーザの成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図２】本発明に従って、リン化インジウム（ＩｎＰ）の基板内にリフレクタが埋め込まれた、半導体レーザの成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図３】本発明に従って、リン化インジウム（ＩｎＰ）の基板内にリフレクタが埋め込まれた、半導体レーザの成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図４】本発明に従って、リン化インジウム（ＩｎＰ）の基板内にリフレクタが埋め込まれた、半導体レーザの成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図５】本発明に従って、リン化インジウム（ＩｎＰ）の基板内にリフレクタが埋め込まれた、半導体レーザの成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図６】図１〜図５の半導体レーザの代替実施態様の成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図７】図１〜図５の半導体レーザの代替実施態様の成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図８】図１〜図５の半導体レーザの代替実施態様の成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図９】図１〜図５の半導体レーザの代替実施態様の成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図１０】図１〜図５の半導体レーザの代替実施態様の成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図１１】図１〜図５の半導体レーザの代替実施態様の成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【図１２】図１〜図５の半導体レーザの代替実施態様の成長の進行を全体として例示した略断面図である。
【符号の説明】
１０  半導体レーザ
１１  基板
１２  第１のリフレクタ
１３  基板アセンブリ
１４  基板
１５  電流局限領域
１６  エピタキシャル側方過成長層
２０  アパーチャ
２２  第２のリフレクタ
５０  半導体レーザ
５１  基板
５２  第１のリフレクタ
５３  基板アセンブリ
５４  基板
５５  電流局限領域
５８  エピタキシャル側方過成長層
６０  アパーチャ
６２  第２のリフレクタ
【図１】
0004673951.tif 000002
【図２】
0004673951.tif 000003
【図３】
0004673951.tif 000004
【図４】
0004673951.tif 000005
【図５】
0004673951.tif 000006
【図６】
0004673951.tif 000007
【図７】
0004673951.tif 000008
【図８】
0004673951.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004673951.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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