(57)【要約】【課題】  半導体層の面内均一性を向上させ、歩留まりに優れた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  分子線エピタキシー法またはガスソース分子線エピタキシー法によりウエハ上に半導体層を作製する方法において、一つの原料を供給するために、半導体層を作製する面に出射口を向けて設置された少なくとも二つのセルを同時に使用する。特に、これらの少なくとも二つのセルにおいて、互いに直径を異ならせる、あるいは軸心をウエハ表面の互いに異なる位置に向けて設置する。【選択図】図２
2005072208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子線エピタキシー法またはガスソース分子線エピタキシー法により半導体層を作製する方法において、一つの原料を供給するために、半導体層を作製する面に出射口を向けて設置された少なくとも二つのセルを同時に使用することを特徴とする、半導体層の作製方法。
【請求項２】
前記少なくとも二つのセルは、出射口の直径が互いに異なることを特徴とする、請求項１に記載の半導体層の作製方法。
【請求項３】
前記少なくとも二つのセルの軸心は、半導体層を作製する面の互いに異なる位置に向けられていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の半導体層の作製方法。
【請求項４】
前記半導体層を作製する面は半導体により形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体層の作製方法。
【請求項５】
前記半導体層は、窒素（Ｎ）を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体層の作製方法。
【請求項６】
前記一つの原料はガリウム（Ｇａ）であることを特徴とする請求項1乃至５のいずれか一項に記載の半導体層の作製方法。
【請求項７】
半導体層を有する半導体装置の少なくとも一部の半導体層を作製する際に、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体層の作製方法を用いることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体装置は半導体レーザ装置であって、かつ前記半導体層は活性層またはクラッド層であることを特徴とする、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体装置は半導体レーザ装置であって、かつ前記半導体レーザ装置のレーザ発振波長は１．２μｍ以上であることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体装置は面発光レーザ装置であって、かつ前記半導体層は、クラッド層近傍の半導体多層膜反射鏡であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体装置は面発光レーザ装置であって、かつ前記半導体層は、活性層、クラッド層およびクラッド層近傍の半導体多層膜反射鏡であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記クラッド層近傍の半導体多層膜反射鏡より外側の半導体多層膜反射鏡については有機金属気相成長法により作製することを特徴とする、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法、特に、光並列通信や光インターコネクション用の光源として用いられる面発光レーザの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光並列通信や光インターコネクション用の光源として用いられている半導体レーザの一つに、面発光レーザがある。面発光レーザは、基板に垂直に光を放射する半導体レーザであり、低消費電力・アレイ化の容易性・高コストパフォーマンス等の優れた特徴を有している。
【０００３】
図１は、面発光レーザ装置の断面を示す説明図である。この面発光レーザ装置３０は、ｎ型半導体基板１の上面にｎ型下部半導体多層膜反射鏡２、下部クラッド層３、活性層４、上部クラッド層５およびｐ型上部半導体多層膜反射鏡６を有する。半導体多層膜反射鏡２、６は、低屈折率層と高屈折率層との複数対のペアから成っている。下部クラッド層３、活性層４および上部クラッド層５は、共振器７を構成している。活性層４およびｐ型上部半導体多層膜反射鏡６は、メサポスト８を形成している。メサポスト８の上面には、光出射部９を囲むリング状のｐ側上部電極１１が形成されている。また、メサポスト８は、光出射部９およびｐ側上部電極１１部を除いて保護膜１０により覆われている。また、ｐ型上部電極１１に一部が接するように、保護膜１０の表面に引き出し用電極１２が形成されている。半導体基板１の下面にはｎ側下部電極１３を有する。
【０００４】
外部の電源より、引き出し用電極１２からｎ側下部電極１３に向かうように電流が供給される。引き出し用電極１２に供給された電流は、ｐ型上部電極１１、ｐ型上部半導体多層膜反射鏡６、上部クラッド層５、活性層４、下部クラッド層３、ｎ型下部半導体多層膜反射鏡２、ｎ型半導体基板を通り、ｎ側下部電極１３に至る。活性層４は注入された電流によって発光し、光出射部９から外部にレーザ光が放射される。なお、活性層中の微小領域に電流が注入されるようにするために、ＡｌＡｓ層１４とその周囲をリング状に囲むＡｌＯｘ酸化膜１５からなる、酸化型電流狭窄構造を有している。
【０００５】
面発光レーザとして既に実用化されているものは、半導体基板および量子井戸層としてＧａＡｓを用い、半導体多層膜反射鏡としてＡｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１）Ａｓ／Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ１≦１、０≦ｘ２≦１）を用いた発振波長０．８５μｍ帯のものであり、広く用いられている。但し、ｘ１およびｘ２は、ＡｌＧａＡｓを高屈折率層および低屈折率層とするようなＡｌ組成値である。
【０００６】
一方で近年、ＧａＩｎＮＡｓからなる量子井戸層を備えた、発振波長が１．２μｍ以上の長波長帯面発光レーザが注目されている。ＧａＩｎＮＡｓは、他の主な長波長帯の発光材料と異なり、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓとの格子整合が得られるため、半導体基板や半導体多層膜反射鏡については０．８５μｍ帯の面発光レーザと同様の材料を用いることができるという利点がある。
【０００７】
次に、図１を参照してＧａＩｎＮＡｓからなる量子井戸層を備えた面発光レーザ装置の製造方法について説明する。
【０００８】
まず、半導体基板上にエピタキシャル成長法を用いて半導体多層膜を積層することにより、エピタキシャルウエハを作製する。すなわち、ｎ型ＧａＡｓからなるｎ型半導体基板１上に、ｎ型Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１）Ａｓ／Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓからなるｎ型下部半導体多層膜反射鏡２、ＧａＡｓからなる下部クラッド層３、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層／ＧａＮＡｓ障壁層からなる量子井戸活性層４、ＧａＡｓからなる上部クラッド層５、ｐ型Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１）Ａｓ／Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓからなる上部半導体多層膜反射鏡６の順に積層する。
【０００９】
次に、エピタキシャルウエハの全面に、以下のようにして多数の面発光レーザ装置を作製する。まず、ｐ型上部半導体多層膜反射鏡６の最上面にＳｉＮｘなどの誘電体からなる円形パターンをたとえば二次元状に形成し、これをマスクとして、少なくともＡｌＡｓ層１４よりも下までエッチングを行うことにより、円柱状のメサポスト８を形成する。続いて、水蒸気中で約４００℃、２０分間の処理を行うことによりＡｌＡｓ層１４をメサ側面側から酸化させてリング状のＡｌＯｘ酸化膜１５を形成する。ＡｌＯｘ酸化膜１５に囲まれた未酸化部１４’は、電流注入領域となる。
次に、全体にＳｉＮｘなどからなる保護膜１０をコーティングした後、プラズマエッチングによりメサトップの保護膜１０を除去することで光出射部９を形成し、光出射部９にリング状のｐ型上部電極１１を形成する。更に、ｐ型上部電極１１に一部が接するような引き出し用電極１２を保護膜１０上に形成する。その後、基板１を研磨して適切な厚さとし、基板１の裏面にｎ型下部電極１３を形成する。
【００１０】
以上のようにして、エピタキシャルウエハ上にたとえば二次元状に並んだ多数の面発光レーザ装置が作製される。この段階で、プローブなどを用いて電源に接続すれば、個々の面発光レーザ装置の動作特性を知ることもできる。これらの面発光レーザ装置を、ダイシングソーまたはスクライバを用いて分離することにより、一個の素子からなるチップや、所望の素子数を持ったアレイチップができる。
【００１１】
ところで、エピタキシャル成長法としては、有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下、ＭＯＣＶＤと略す）法や分子線エピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ、以下、ＭＢＥと略す）法などが用いられる。特に、ＭＯＣＶＤ法はウエハ面内に亘って均一性の良い半導体層が得られること、量産性に優れること等から面発光レーザ装置や他の一般的な半導体レーザ装置の製造においてよく用いられている。
【００１２】
一方、量子井戸層を構成するＧａＩｎＮＡｓは、強い非混和性を持つことが知られている。すなわち、熱平衡状態においては異なった組成の結晶が混在する状態となり易く、均一な結晶が得られにくい。この点から、ＧａＩｎＮＡｓを含む活性層の作製においては、熱平衡状態から離れた条件で結晶成長を行う、すなわち構成元素の原子を基板表面に直接供給するＭＢＥ法が有利である。
また、活性層付近において成長中断を行わずに済むという観点から、クラッド層やその近傍の半導体多層膜反射鏡についてもＭＢＥ法により作製することも効果的である。
【００１３】
ＭＢＥ法の装置（たとえば非特許文献１など）においては、超高真空の成長室にウエハが設置され、固体原料を入れたセルがウエハに向けられて取り付けられている。セルを加熱することによって、各原料が気化され、ビームとなって基板表面に到達して結晶となる。更に、ＭＢＥ法の一種として特に気相原料を使用するガスソースＭＢＥ法も注目されている。ガスソースＭＢＥ法の装置においては、気相原料がマスフローコントローラで流量を制御されながらセルに導入され、基板に供給される。なお、ガスソースＭＢＥ法は、有機金属分子線エピタキシー（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいは化学ビームエピタキシー（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法などと呼ばれることもある。
【００１４】
【非特許文献１】永井治男・安達定雄・福井孝志著、「フォトニクスシリーズ６  III−Ｖ族半導体混晶」、コロナ社、昭和６３年、ｐ．１５０−１５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ＭＢＥ法またはガスソースＭＢＥ法によりＧａＩｎＮＡｓのようなＮを含む層を作製する場合には、以下のような問題点があった。ＭＢＥ法またはガスソースＭＢＥ法では、窒素原料として、高周波により励起された窒素ラジカルがしばしば用いられる。この窒素ラジカルによるビームは、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓといった他の原料の場合に比べて、ウエハ表面への供給量の面内ばらつきが大きいため、形成される層のＮ組成がウエハ面内で不均一になり易い。このことはバンドギャップの不均一をもたらすため、発振閾値等のレーザ特性にばらつきが生じる原因となる。
【００１６】
また他の問題として、装置固有の特性や作製される層の種類などによっては、ＭＢＥ法またはガスソースＭＢＥ法により作製された層の膜厚の面内均一性が悪くなる場合がある。たとえば、図１に示す面発光レーザ装置３０において、共振器７をＭＢＥ法またはガスソースＭＢＥ法により作製する場合、ウエハ面内で共振器７の膜厚ばらつきが生じ易いという問題があった。共振器７の膜厚ばらつきは、共振器７における活性層４の位置のばらつきにつながり、光出力等のレーザ特性にばらつきが生じる原因となる。
【００１７】
以上の問題点を踏まえ、本発明の目的は、半導体装置の特性ばらつきを小さくし、歩留まりを高くできる半導体層の作製方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の半導体層の作製方法は、ＭＢＥ法またはガスソースＭＢＥ法により半導体層を作製する方法において、一つの原料を供給するために、半導体層を作製する面に出射口を向けて設置された少なくとも二つのセルを同時に使用することを特徴とするものである。
この請求項１に記載の発明によれば、一つの原料を供給するためにただ一つのセルを使用した場合に比べて、半導体層を作製する面への原料供給量の面内分布を制御することが容易になる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体層の作製方法において、前記少なくとも二つのセルは、出射口の直径が互いに異なることを特徴とするものである。
一般に、セルから出射される原料ビームはセルの直径が大きいほど広がることから、この請求項２に記載の発明により、半導体層を作製する面への原料供給量が所望の面内分布となるように制御することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の半導体層の作製方法において、前記少なくとも二つのセルの軸心は、半導体層を作製する面の互いに異なる位置に向けられていることを特徴とするものである。
この請求項３の発明により、半導体層を作製する面への原料供給量が所望の面内分布となるように制御することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体層の作製方法において、半導体層を作製する面が半導体により形成されていることを特徴とするものである。
この請求項４の発明により、半導体により形成されている面、例えば半導体ウエハ面に半導体層を作製する場合において、原料供給量が所望の面内分布となるように制御することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体層の作成方法において、前記半導体層は、窒素（Ｎ）を含むことを特徴とするものである。
この請求項５の発明によれば、Ｎを含む半導体層を作製する際に、ウエハ上へのＮ供給量の面内分布に応じて、他の原料供給量の面内分布を制御することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項1乃至５のいずれか一項に記載の半導体層の作製方法において、前記一つの原料はガリウム（Ｇａ）であることを特徴とするものである。
この請求項６の発明によれば、Ｇａを含む半導体層を作製する際に、ウエハ上へのＧａ供給量の面内分布を制御することができる。
【００２４】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法は、半導体層を有する半導体装置の少なくとも一部の半導体層を作製する際に、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体層の作製方法を用いることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置は半導体レーザ装置であって、かつ前記半導体層は活性層またはクラッド層であることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項７または請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置は半導体レーザ装置であって、かつ前記半導体レーザ装置のレーザ発振波長は１．２μｍ以上であることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置は面発光レーザ装置であって、かつ前記半導体層は、クラッド層近傍の半導体多層膜反射鏡であることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置は面発光レーザ装置であって、かつ前記半導体層は、活性層、クラッド層およびクラッド層近傍の半導体多層膜反射鏡であることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載の半導体装置の製造方法において、前記クラッド層近傍の半導体多層膜反射鏡より外側の半導体多層膜反射鏡については有機金属気相成長法により作製することを特徴とするものである。
【００３０】
請求項７乃至１２の発明によれば、半導体装置の少なくとも一部の半導体層を作製する際に、原料供給量の面内分布を制御することができる
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ＭＢＥ法またはガスソースＭＢＥ法により半導体層を作製する際、一つの原料を供給するために、ウエハに出射口を向けて設置された少なくとも二つのセルを同時に使用するため、半導体層の組成や膜厚等の面内分布を制御することが容易になり、半導体装置の特性ばらつきを小さくすることができる。
【００３２】
また、セルの出射口の直径を互いに変えることや、ウエハ表面の互いに異なる位置にセルの軸心を向けることで、半導体層の組成や膜厚等の面内分布をより良く制御することができ、半導体装置の特性ばらつきを更に小さくすることができる。
【００３３】
本発明の半導体装置の製造方法により、上記に挙げた効果のために、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の具体的実施形態について図面を参照して説明する。
[実施形態１]
図２は、本発明の半導体装置の製造方法に係るＭＢＥ装置またはガスソースＭＢＥ装置を表す説明図である。但し、本発明の特徴を表すために単純化して示している。成長室２０の中に、回転軸２１の周りに自転可能なウエハステージ２２を有し、その上にウエハ２３が設置されている。また、成長室２０には直径が互いに異なる二つのＧａセル２４および２５が、それぞれの出射口２４ａおよび２５ａをウエハ表面に向けて取付けられている。なお、他の原料を供給するセルは、図中では省略されている。
【００３５】
次に本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の方法により製造される半導体装置は発振波長１．３μｍの面発光レーザ装置であり、その縦断面構造は図１と同様であるため、図１を参照して説明する。
【００３６】
まず、直径３インチのｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１上にＭＯＣＶＤ法を用いてｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓを３５ペア積層した下部半導体多層膜反射鏡２を作製する。次に図２に示される装置を用いたガスソースＭＢＥ法により、ＧａＡｓからなる下部クラッド層３、Ｇａ０．６１Ｉｎ０．３９Ｎ０．０１８Ａｓ０．９８２量子井戸層とＧａＮ０．０１９Ａｓ０．９８１障壁層からなる量子井戸活性層４、ＧａＡｓからなる上部クラッド層５の順に作製する。
その上に、再びＭＯＣＶＤ法を用いてｐ型ＧａＡｓ／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓを３０ペア積層した上部半導体多層膜反射鏡６を成長する。但し、上部半導体多層膜反射鏡６のうち活性層４に近いＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓの一層については、これに代えてＡｌＡｓ層１４とする。このＡｌＡｓ層１４は、酸化狭窄構造を形成するための被酸化層となるものである。
【００３７】
次に、このエピタキシャルウエハの全面に、多数の面発光レーザ装置を作製するが、その作製方法は従来の方法と同様であるため、説明を省略する。
【００３８】
図３に、活性層４におけるＮ組成のウエハ面内分布を示す。Ｎ組成は、エピタキシャルウエハの光学的分析により求めることができる。図３に示されるように、Ｎ組成はウエハ中心部で高く、中心から離れるに従って低下している。これにより、ウエハ中心から離れた位置では、中心部に比べてＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層のバンドギャップが大きくなる。特に、ＧａＮＡｓまたはＧａＩｎＮＡｓにおいては、Ｎ組成とバンドギャップとの関係は線形的な関係から大きくずれることが知られており、バンドギャップ・ボウイングと呼ばれている。図４に、Ｎ組成ｙとＧａＮＡｓのバンドギャップＥｇの関係を示す。この関係は下記の式（１）で表される。
Ｅｇ（ＧａＮｙＡｓ１−ｙ＝１．４２−１６．９９ｙ＋１５３ｙ２    式（１）
ここではＧａＮＡｓの場合について説明したが、ＧａＩｎＮＡｓについても同様なバンドギャップ・ボウイングが見られ、わずかなＮ組成の減少がバンドギャップを大きく増加させることになる。つまり、Ｎの面内分布はわずかであってもＧａＩｎＮＡｓのバンドギャップ面内分布を大きくすることになる。
【００３９】
これに対し、本実施形態に係る面発光レーザ装置の製造方法は、ガスソースＭＢＥ法によりＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＮＡｓ活性層４を作製する際に、直径が互いに異なる二つのＧａセル２３および２４を用いることにより、Ｎ組成の面内分布に応じたＧａ供給量の面内分布が実現される。図５に、計算により求めたウエハ表面におけるＧａ供給量の面内分布を示す。本実施形態に係る方法によれば、従来方法の場合に比べ、Ｇａ供給量がウエハ中心で多くなり、このことが、Ｎの面内分布がもたらすＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層のバンドギャップの面内分布を打ち消すように働く。すなわち、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層のバンドギャップの面内均一性が良好となる。
【００４０】
したがって、発振閾値の均一性に優れた面発光レーザを得ることができる。図６は、本実施形態に係る方法によりエピタキシャルウエハ上に作製された面発光レーザについて、発振閾値電流密度および発振波長のウエハ面内分布を、従来方法によるものと比較して示したものである。従来方法の場合は、ウエハ中心から２０ｍｍ以上の位置では発振が起こらず、また、発振した素子については発振閾値の面内分布が大きい。一方、本実施形態に係る方法の場合は、ウエハ全面に亘って発振が起こり、また、発振閾値および発振波長の面内均一性に優れている。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る面発光レーザの製造方法によれば、ウエハ面内で均一な発振閾値が得られるため、製造歩留まりが向上する。
【００４２】
[実施形態２]
図７は、本発明の半導体装置の製造方法に係るＭＢＥ装置またはガスソースＭＢＥ装置を表す説明図である。成長室２０の中に自転可能なウエハステージ２１を有し、その上にウエハ２２が設置されている。また、成長室２０には直径が互いに異なる二つのＧａセル２３および２４が取付けられており、二つのセルの軸心は、ウエハ表面の互いに異なる位置に向けられている。なお、他の原料を供給するセルは、図中では省略されている。
【００４３】
本実施形態に係る方法により製造される半導体装置は発振波長１．３μｍの面発光レーザ装置であり、その縦断面構造は図１と同様である。またその製造方法は、共振器７の作製方法を除いては、実施形態１と同様である。共振器７の作製においては、ＧａＡｓからなる下部クラッド層３および上部クラッド層５を作製する際に、図７に示される装置を用いたガスソースＭＢＥ法を用い、かつ、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＮＡｓ活性層４を作製する際に、図２に示される装置を用いたガスソースＭＢＥ法を用いる。
【００４４】
図７に示される装置を用いたガスソースＭＢＥ法について、ウエハ表面におけるＧａ供給量の面内分布を図８に示す。直径が互いに異なる二つのＧａセル２４および２５を、軸心をウエハ表面の互いに異なる位置に向けて設置したことにより、従来に比べてウエハ面内への均一なＧａの供給が得られ、下部クラッド層３および上部クラッド層５の膜厚の面内分布が均一になる。
【００４５】
上記のようにクラッド層の膜厚がウエハ面内で均一になるため、共振器７における活性層４の位置をウエハ面内で安定させることができ、したがって、ウエハ面内で均一な光出力を得ることができる。図９は、本実施形態に係る方法によりエピタキシャルウエハ上に作製された面発光レーザについて、光出力のウエハ面内分布を、従来方法によるものと比較して示したものである。但し、光出力はウエハ中心における値で規格化している。従来方法の場合は、ウエハ中心から２０ｍｍ以上の位置では発振が起こらず、また、発振した素子についてはウエハ中心から離れるにしたがって光出力が低下している。一方、本実施形態に係る方法の場合は、ウエハ全面に亘って発振が起こり、また、光出力の面内均一性に優れている。
【００４６】
一方、活性層４については、図２で説明されるガスソースＭＢＥ法により作製するため、ウエハ面内で均一なバンドギャップが得られ、図６に示されるような均一な発振閾値が得られる。
【００４７】
以上のように、本実施形態に係る面発光レーザの製造方法によれば、ウエハ面内で均一な発振閾値および光出力が得られるため、製造歩留まりが向上する。
【００４８】
[実施形態３]
実施形態３の方法により製造される半導体装置は発振波長１．３μｍの面発光レーザ装置であり、その縦断面構造は図１と同様である。エピタキシャルウエハの作製においては、上部クラッド層５および下部クラッド層３については、図７に示される装置を用いたガスソースＭＢＥにより作製する。また、上部半導体多層膜反射鏡６および下部半導体多層膜反射鏡２の各々において、クラッド層に最も近い１ペアについては、クラッド層と連続して、図７に示される装置を用いたガスソースＭＢＥ法により作製する。また、活性層４については、図２に示される装置を用いたガスソースＭＢＥ法により作製する。本実施形態に係る面発光レーザ装置の製造方法における上記以外の点は、実施形態２と同様である。
【００４９】
本実施形態に係る方法によりエピタキシャルウエハ上に作製された面発光レーザについて、その発振閾値、発振波長および光出力のウエハ面内分布は、図６および図９で示された実施形態２の結果とほぼ同様であり、面内均一性に優れている。
【００５０】
また、クラッド層近傍の半導体多層膜反射鏡をガスソースＭＢＥ法で作製することにより、ＭＯＣＶＤ法とガスソースＭＢＥ法の間で成長中断を行う位置を共振器の外とすることができ、レーザ発振領域における結晶欠陥を減らすことができるため、長期信頼性に優れた面発光レーザ装置を作製することができる。なお、半導体多層膜反射鏡のうちガスソースＭＢＥ法により作製する部分のペア数は１ペアに限らず、これより多くしても良い。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る面発光レーザ装置の製造方法によれば、製造歩留まりが高く、かつ長期信頼性に優れた面発光レーザ装置を得ることができる。
【００５２】
以上、実施形態１乃至３に本発明に係る面発光レーザの製造方法の例を示したが、本発明を使用して製造する半導体装置は面発光レーザに限られるものではなく、他のファブリ−ペロー型や分布帰還型レーザ等の半導体レーザであっても良いし、また、発光ダイオードやトランジスタ等のようにレーザ以外の半導体装置であっても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】面発光レーザ装置の縦断面を示す説明図。
【図２】本発明に係るＭＢＥ装置またはガスソースＭＢＥ装置を表す説明図。
【図３】ＭＢＥ法またはガスソースＭＢＥ法により作製された半導体層におけるＮ組成の面内分布を示すグラフ。
【図４】Ｎ組成とＧａＮＡｓのバンドギャップの関係を示すグラフ。
【図５】ＭＢＥ法またはガスソースＭＢＥ法におけるウエハ表面へのＧａ供給量の面内分布を示すグラフ。
【図６】本発明により製造される面発光レーザ装置における発振閾値電流密度および発振波長の面内分布を示すグラフ。
【図７】本発明により製造されるＭＢＥ装置またはガスソースＭＢＥ装置を表す説明図。
【図８】ＭＢＥ法またはガスソースＭＢＥ法におけるウエハ表面へのＧａ供給量の面内分布を示すグラフ。
【図９】本発明により製造される面発光レーザ装置における規格化光出力の面内分布を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５４】
１  半導体基板
２  下部半導体多層膜反射鏡
３  下部クラッド層
４  活性層
５  上部クラッド層
６  上部半導体多層膜反射鏡
７  共振器
８  メサポスト
９  光出射部
１０  保護膜
１１  ｐ側上部電極
１２  引き出し用電極
１３  ｎ側下部電極
１４  ＡｌＡｓ
１４’  未酸化部
１５  ＡｌＯｘ酸化膜
２０  成長室
２１  回転軸
２２  ウエハステージ
２３  ウエハ
２４、２５  Ｇａセル
２４ａ、２５ａ  Ｇａセル出射口
３０  面発光レーザ装置
【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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