(57)【要約】【課題】  貼り合わせに高い精度を必要とせず、製造歩留まりを向上することができる面発光レーザを実現することを目的にする。【解決手段】  本発明は、半導体基板と活性層との間に下部分布反射層をもち、接合層で貼り合わせて上部分布反射層を活性層の上側に設け、上部分布反射層と下部分布反射層とで光共振器を形成し半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザに改良を加えたものである。本面発光レーザは、上部分布反射層の下側に設けられ、上下方向の間隔が異なるエアギャップを設け、エアギャップごとに異なる波長のレーザ光を出射すること特徴とするものである。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と活性層との間に下部分布反射層をもち、接合層で貼り合わせて上部分布反射層を前記活性層の上側に設け、前記上部分布反射層と前記下部分布反射層とで光共振器を形成し前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザであって、  前記上部分布反射層の下側に設けられ、上下方向の間隔が異なるエアギャップを設け、
前記エアギャップごとに異なる波長のレーザ光を出射することを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
半導体基板と活性層との間に下部分布反射層をもち、接合層で貼り合わせて上部分布反射層を前記活性層の上側にエアギャップを介して設け、前記上部分布反射層と前記下部分布反射層とで光共振器を形成し前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザであって、  １チップ内で複数の発光領域に分離する分離部と、
前記分離部によって分離された発光領域ごとに前記エアギャップの間隔を変えたことを特徴とする面発光レーザ。
【請求項３】
前記分離部は、分離溝または高抵抗化領域であることを特徴とする請求項２記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記上部分布反射層が形成され、前記発光領域ごとに厚さが異なる反射基板を有することを特徴とする請求項２または３記載の面発光レーザ
【請求項５】
前記上部分布反射層が形成される反射基板と、
前記分布反射層と前記反射基板との間に、前記発光領域ごとに厚さが異なる調整用薄膜と
を有することを特徴とする請求項２または３記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記エアギャップと接する半導体表面に、前記発光領域ごとに厚さが異なる誘電体膜を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の面発光レーザ
【請求項７】
前記上部分布反射層は、発光領域ごとに凹面または凸面であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の面発光レーザ。
【請求項８】
前記上部分布反射層は、上下方向に可動としたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の面発光レーザ。
【請求項９】
前記上部分布反射層は、半導体微細加工技術によって形成され可動としたことを特徴とする請求項８記載の面発光レーザ。
【請求項１０】
半導体基板と活性層との間に下部分布反射層をもち、接合層で貼り合わせて上部分布反射層を前記活性層の上側にエアギャップを介して設け、前記上部分布反射層と前記下部分布反射層とで光共振器を形成し前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザであって、  半導体微細加工技術によって形成され少なくとも横方向に可動であり、上下方向の高さが異なる前記上部分布反射層が複数設けられる反射基板と、
前記反射基板の横方向の移動を固定するラッチ部と
を有することを特徴とする面発光レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板と活性層との間に下部分布反射層をもち、接合層で貼り合わせて上部分布反射層を活性層の上側に設け、上部分布反射層と下部分布反射層とで光共振器を形成し半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザに関し、詳しくは、貼り合わせに高い精度を必要とせず、製造歩留まりを向上することができる面発光レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）は、半導体層を多層膜等で形成された反射層で挟み込んだ構造を有するものである。そして、半導体層は、活性層およびこの活性層を挟み込むスペーサ層（クラッド層とも呼ばれる）を含む多層で形成されている。このような面発光レーザは、光通信用光源や光計測用光源として用いられる。
【０００３】
図４は、従来の面発光レーザの一例を示す構成断面図である（例えば、特許文献１参照）。図４において、ｎ型のＩｎＰ基板１０は、半導体基板であり、エッチングによりレーザ光の取り出し口が形成される。下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射）層１１は、下部分布反射層であり、基板１０の上に形成され、例えばｎ型のＩｎＧａ（Ａｌ）Ａｓ／ＩｎＡｌＡｓ等の多層構造からなる。高屈折率のＩｎＧａ（Ａｌ）Ａｓは、少量（数％）のＡｌを入れることによってバンドギャップを広げ、光吸収を防いでいる。下部スペーサ層１２は、例えば、ｎ型のＩｎＡｌＡｓで、下部ＤＢＲ層１１の上に形成され、下部ＤＢＲ層１１と活性層１３との光学距離の調整を行う。
【０００４】
活性層１３は、例えばＩｎＧａＡｌＡｓで、下部スペーサ層１２の上に形成され、多重量子井戸（Muliti Quantum Well）等が用いられる。上部スペーサ層１４は、例えばｐ型のＩｎＡｌＡｓで、活性層１３の上に形成される。ｐ型電極１５は、レーザ光を取り出すため中央部が取り除かれ上部スペーサ層１４の上に形成される。
【０００５】
誘電体多層膜ミラー１６は、上部分布反射層であり、例えばＳｉＯ２／ＴｉＯ２からなり、上部スペーサ層１４に接しない状態で上部スペーサ層１４の上に形成される。なお、下部ＤＢＲ層１１、誘電体多層膜ミラー１６との間で光共振器が形成されている。エアギャップＡＧ１は、上部スペーサ層１４と誘電体多層膜ミラー１６との間の空間である。ｎ型電極１７は、基板１０の下側（裏面）に形成される。
【０００６】
メンブレン１８は、反射基板であり、例えばＳｉで、下側（メンブレン１８の基板加工時には表面となるが、貼り合わせ後の図４中の方向で説明する）に誘電体多層膜ミラー１６が蒸着される。保持部１９は、メンブレン１８と同じＳｉで形成され、メンブレン１８を保持して梁構造を形成している。電極２０は、保持部１９の下側（基板加工時には表面となるが、貼り合わせ後の図４中の方向で説明する）に形成される。接合層２１は、例えばハンダであり、電極１５と電極２０を接合する。なお、メンブレン１８、保持部１９、電極２０は、ＭＥＭＳ（micro electro-mecanical system：可動部品と電子回路を半導体微細加工技術によって集積した微小な機械システム）であり、電極２０に電圧を加えることにより発生する静電気力を駆動力としてメンブレン１８が上下に移動する。
【０００７】
このような装置の製造方法を説明する。
基板１０上に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）で、下部ＤＢＲ層１１、下部スペーサ層１２、活性層１３、上部スペーサ層１４を順次形成する。そして、上部スペーサ層１４の上にフォトリソグラフィー法およびリフトオフ法を用いて、中央が円形状に取り除かれたｐ型電極１５を形成する。また、基板１０を、下部ＤＢＲ層１１の下側の面までエッチングして、中央に円形状となる光の取り出し口を形成する。残った基板１０の裏面にｎ型電極１７が形成される。
【０００８】
一方、メンブレン１８、保持部１９、図示しない電子回路を半導体微細加工で形成し、保持部１９の下側に電極２０を形成する。また、メンブレン１８の下側に誘電体多層膜ミラー１６を蒸着する。
【０００９】
そして、上部スペーサ層１４の上に設けられた電極１５と保持部１９の下に設けられた電極２０とをハンダで貼り合わせる。この際、化合物半導体とＭＥＭＳはそれぞれウエハに複数設けられるが、ウエア単位で接合するのは困難なので、少なくとも一方はチップ単位で貼り合わせる。
【００１０】
続いて、図４に示す従来例の動作を説明する。
ｐ型電極１５とｎ型電極１７との間に電圧が印加されるとｐ型電極１５から、上部スペーサ層１４、活性層１３、下部スペーサ層１２、下部ＤＢＲ層１１及び基板１０を通りｎ型電極１７まで電流が流れる。
【００１１】
このとき、バンドギャップの最も狭い活性層１３において正孔と電子の結合が生じて光が発光し、前述の光共振器で光増幅されて基板１０の取り出し口（つまり、基板１０の裏面）からレーザ光として出射される。
【００１２】
なお、図４において、注入された電流はｐ型電極１５からｎ型電極１７に向って流れるので、発光領域である活性層１３の上下方向から注入されているが、発光領域の横方向から電流を注入しても構わない。
【００１３】
また、発振波長を変化させる場合、電極２０に電圧を加えると、静電気力が発生してメンブレン１８が上下に移動する。すなわち、誘電体多層膜ミラー１６も上下に移動するので、光共振器長が変化し、発振波長が変化する。
【００１４】
なお、ＭＥＭＳにして光共振器長を変化させて発振波長も変化させる構成を挙げたが、ＭＥＭＳにせずに発振波長を変化させない場合、電極２０や図示しない電子回路を設けず、保持部１９とメンブレン１８だけとして、保持部１９とｐ型電極１５とを貼り合わせてもよい。
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−３１８４８５号公報（段落番号００２５−００６７、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このように、化合物半導体の基板１０上に形成された下部ＤＢＲ層１１と、活性層１３の上側にエアギャップＡＧ１を介して貼り合わせた誘電体多層膜ミラー１６とで光共振器を形成し、面発光レーザとして機能させている。また、エアギャップＡＧ１があるので、誘電体多層膜ミラー１６を上下に移動させる（つまり、エアギャップＡＧ１の間隔を変化させる）ことができ、広範囲に連続的に波長可変することもできる。
【００１７】
そして、エアギャップＡＧ１を設けて製造するには、化合物半導体上に直接誘電体多層膜ミラー１６を形成することができないので、誘電体多層膜ミラー１６を蒸着したメンブレン１８からなるＭＥＭＳをハンダを用いてチップ単位で貼り合わせている。
【００１８】
しかしながら、ハンダからなる接合層２１の厚さによって光共振器長が決まるので、厚さ方向は、非常に高い精度での貼り合わせが必要になる。もし、貼り合わせの精度にばらつきがあると、チップごとでエアギャップＡＧ１の間隔も精度分ばらつく。そして、ＭＥＭＳで制御しない場合やＭＥＭＳを用いない構造の場合、ばらつきによって所望の発振波長をえることができず、製造歩留まりが悪くなるという問題があった。また、所望の発振波長となるようにＭＥＭＳで制御し固定波長として使用する場合であっても、ＭＥＭＳに無駄に大きな駆動電圧を加えるか、駆動電圧に制限を設けて製造歩留まりが悪くなるという問題があった。
【００１９】
さらに、ＭＥＭＳで波長可変とした場合、接合層２１のばらつきによって波長可変範囲の仕様が狭くなってしまうという問題があった。もちろん、波長可変範囲の仕様を広くするために、ＭＥＭＳの可動範囲を大きくすることも考えられるが、駆動電圧や共振周波数の制約があり現実的でなく、製造歩留まりが悪化するという問題があった。
【００２０】
そこで本発明の目的は、貼り合わせに高い精度を必要とせず、製造歩留まりを向上することができる面発光レーザを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１記載の発明は、
半導体基板と活性層との間に下部分布反射層をもち、接合層で貼り合わせて上部分布反射層を前記活性層の上側に設け、前記上部分布反射層と前記下部分布反射層とで光共振器を形成し前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザであって、  前記上部分布反射層の下側に設けられ、上下方向の間隔が異なるエアギャップを設け、
前記エアギャップごとに異なる波長のレーザ光を出射することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項２記載の発明は、
半導体基板と活性層との間に下部分布反射層をもち、接合層で貼り合わせて上部分布反射層を前記活性層の上側にエアギャップを介して設け、前記上部分布反射層と前記下部分布反射層とで光共振器を形成し前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザであって、  １チップ内で複数の発光領域に分離する分離部と、
前記分離部によって分離された発光領域ごとに前記エアギャップの間隔を変えたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
前記分離部は、分離溝または高抵抗化領域であることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の発明において、
前記上部分布反射層が形成され、前記発光領域ごとに厚さが異なる反射基板を有することを特徴とするものである。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項２または３記載の発明において、
前記上部分布反射層が形成される反射基板と、
前記分布反射層と前記反射基板との間に、前記発光領域ごとに厚さが異なる調整用薄膜と
を有することを特徴とするものである。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項２また３記載の発明において、
前記エアギャップと接する半導体表面に、前記発光領域ごとに厚さが異なる誘電体膜を設けたことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、
前記上部分布反射層は、発光領域ごとに凹面または凸面であることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、
前記上部分布反射層は、上下方向に可動としたことを特徴とするものである。
【００２９】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、
前記上部分布反射層は、半導体微細加工技術によって形成され可動としたことを特徴とするものである。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、
半導体基板と活性層との間に下部分布反射層をもち、接合層で貼り合わせて上部分布反射層を前記活性層の上側にエアギャップを介して設け、前記上部分布反射層と前記下部分布反射層とで光共振器を形成し前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザであって、  半導体微細加工技術によって形成され少なくとも横方向に可動であり、上下方向の高さが異なる前記上部分布反射層が複数設けられる反射基板と、
前記反射基板の横方向の移動を固定するラッチ部と
を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１によれば、活性層と上部分布反射層との間に、横方向の位置によって上下方向の間隔が異なるエアギャップを複数設けるので、エアギャップごとに下部分布反射層と上部分布反射層とで形成される光共振器長も異なり発振波長が異なる。これにより、貼り合わせの精度が悪くチップごとに接合層の厚さが異なっても、出射されるレーザ光のうち、所望の発振波長に近いものを選べばよい。従って、実質的に高さ方向に関して、貼り合わせに高い精度を必要とせず、製造歩留まりを向上することができる。
【００３２】
請求項２〜９によれば、１チップ内に分離部によって複数の発光領域を形成し、分離された発光領域ごとに上下方向のエアギャップの間隔を変えるので、光共振器長も異なり発光領域によって発振波長が異なる。これにより、貼り合わせの精度が悪くチップごとに接合層の厚さが異なっても、発光領域のうち所望の発振波長に近いものを選べばよい。従って、実質的に高さ方向に関して、貼り合わせに高い精度を必要とせず、製造歩留まりを向上することができる。
【００３３】
請求項６によれば、半導体表面に誘電体膜を設けてエアギャップの間隔を変える。誘電体膜の屈折率は、空気の屈折率よりも大きいので、誘電体膜の厚さの差が小さくとも、発振波長が大きく異なるレーザ光を発光することができる。
【００３４】
請求項７によれば、上部分布反射層が、発光領域ごとに凹面または凸面に形成されるので、レーザ光の横モードの選択を行うことができる。
【００３５】
請求項８、９によれば、上部分布反射層が上下方向に可動なので、共振器長を変えることができ、発振波長を可変にすることができる。
【００３６】
請求項１０によれば、上下方向の高さが段階的に異なる分布反射層を反射基板に形成し、この反射基板を横方向に可動とする。そして、ラッチ部が所定の位置で反射基板をラッチするので、貼り合わせの精度が悪くチップごとに接合層の厚さが異なっても、所望の発振波長となる位置を選択できる。従って、実質的に高さ方向に関して、貼り合わせに高い精度を必要とせず、製造歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第一の実施例］
図１は、本発明の第一の実施例を示す構成断面図である。一例として、２個の発光領域を１チップに形成する場合を説明する。また、図２は、接合層２１でＭＥＭＳを貼り合わせる前の化合物半導体の斜視図である。ここで、図４と同一のものには同一符号を付し説明を省略する。
【００３８】
分離溝ＳＧは、分離部であり、エアギャップと接する化合物半導体表面から下部ＤＢＲ層１１の上側の表面まで形成される。この分離溝ＳＧによって、１チップ内で２個の発光領域Ｌ１、Ｌ２が面内に並んで形成される。なお、図１中、左側を第一の発光領域Ｌ１とし、右側を第二の発光領域Ｌ２とする。なお、各発光領域Ｌ１、Ｌ２の横方向の大きさは５０［μｍ］程である。
【００３９】
ｐ型電極１５の代わりに、発光領域Ｌ１にｐ型電極１５ａ、発光領域Ｌ２にｐ型電極１５ｂが設けられる。ｐ型電極１５ａ、１５ｂのそれぞれは、レーザ光を取り出すため中央部が取り除かれ上部スペーサ層１４の上に形成される。
【００４０】
また、基板１０、ｎ型電極１７も、発光領域Ｌ１、Ｌ２それぞれからのレーザ光を取り出すため、２個の取り出し口が設けられる。
【００４１】
メンブレン１８の代わりに、誘電体多層膜ミラー１６の下地となるメンブレン２２が設けられる。このメンブレン２２は、反射基板である。そして、メンブレン２２は、保持部１９と同じＳｉで形成され、下側（メンブレン２２の基板加工時には表面となるが、貼り合わせ後の図１中の方向で説明する）に誘電体多層膜ミラー１６が蒸着される。また、メンブレン２２は、保持部１９によって保持され梁構造を形成している。そして、メンブレン２２は、発光領域Ｌ１と発光領域Ｌ２とで微小な段差が設けられ、上下方向の厚さが異なる。すなわち、発光領域Ｌ１の上側に設けられる部分２２ａより、発光領域Ｌ２の上側に設けられる部分２２ｂの方が厚い。また、設計上で発振させたい発振波長をλとすれば、メンブレン２２の部分２２ａと部分２２ｂとの厚さの差Δｄは、０＜Δｄ＜λ／２にするとよい。
【００４２】
エアギャップＡＧ２、ＡＧ３は、化合物半導体の一番上側の上部スペーサ層１４の表面と、誘電体多層膜ミラー１６との間の空間である。エアギャップＡＧ２は発光領域Ｌ１
に設けられ、エアギャップＡＧ３は発光領域Ｌ２に設けられる。もちろん、メンブレン２２の厚さが、発光領域Ｌ１の上側に設けられる部分２２ａよりも、発光領域Ｌ２の上側に設けられる部分２２ｂの方が厚いので、エアギャップＡＧ２、ＡＧ３の間隔は、エアギャップＡＧ２の方が大きい。
【００４３】
このような面発光レーザの製造方法を説明する。
基板１０上に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）で、下部ＤＢＲ層１１、下部スペーサ層１２、活性層１３、上部スペーサ層１４を順次形成する。そして、エッチングにより、分離溝ＳＧを形成し、２個の発光領域Ｌ１、Ｌ２を形成する。
【００４４】
さらに、上部スペーサ層１４の上にフォトリソグラフィー法およびリフトオフ法を用いて、中央が円形状に取り除かれたｐ型電極１５ａを発光領域Ｌ１に形成し、同様にｐ型電極１５ｂを発光領域Ｌ２に形成する。
【００４５】
また、基板１０を、下部ＤＢＲ層１１の下側の面までエッチングして、発光領域Ｌ１、Ｌ２それぞれの中央に円形状となる光の取り出し口を形成する。残った基板１０の裏面にｎ型電極１７が形成される。
【００４６】
一方、部分２２ａ、２２ｂで厚さが異なるメンブレン２２、保持部１９、図示しない電子回路を半導体微細加工で形成し、保持部１９の下側に電極２０を形成する。また、メンブレン２２の下側に誘電体多層膜ミラー１６を蒸着する。
【００４７】
そして、上部スペーサ層１４の上に設けられ、かつチップの両端側に設けられる電極１５ａ、１５ｂと保持部１９の下に設けられた電極２０とをハンダで貼り合わせる。これにより、接合層２１で貼り合わされた誘電体多層膜ミラー１６が、活性層１３の上側にエアギャップＡＧ２、ＡＧ３を介して設けられることになる。なお、接合する際に、化合物半導体とＭＥＭＳはそれぞれウエハに複数設けられるが、ウエア単位で接合するのは困難なので、少なくとも一方はモジュール化するときの基本単位であるチップ単位で貼り合わせる。
【００４８】
続いて、図１に示す面発光レーザの動作を説明する。
ｐ型電極１５ａ、１５ｂとｎ型電極１７との間に電圧が印加されるとｐ型電極１５ａ、１５ｂから、上部スペーサ層１４、活性層１３、下部スペーサ層１２、下部ＤＢＲ層１１及び基板１０を通りｎ型電極１７まで電流が流れる。
【００４９】
このとき、発光領域Ｌ１、Ｌ２それぞれで、バンドギャップの最も狭い活性層１３において正孔と電子の結合が生じて光が発光し、前述の光共振器で光増幅されて基板１０の取り出し口（つまり、基板１０の裏面）からレーザ光として出射される。
【００５０】
ここで、エアギャップＡＧ２、ＡＧ３が異なるので、発光領域Ｌ１、Ｌ２における光共振器長も異なる。従って、発光領域Ｌ１、Ｌ２からは異なる波長λ１、λ２のレーザ光が出射される。もちろん、例えば、ｐ型電極１５ａにのみ電圧を印加すれば、発光領域Ｌ１のみを独立して発光させることができ、ｐ型電極１５ｂにのみ電圧を印加すれば、発光領域Ｌ２のみを独立して発光させることができる。
【００５１】
そして、チップをモジュール化する際に、所望の発振波長λに近い方の発光領域（例えば、Ｌ１）のｐ型電極１５ａにのみワイヤボディングを行って、配線するとよい。
【００５２】
なお、図１において、注入された電流はｐ型電極１５ａ、１５ｂからｎ型電極１７に向って流れるので、発光領域である活性層１３の上下方向から注入されているが、発光領域の横方向から電流を注入しても構わない。
【００５３】
また、発振波長を変化させる場合、電極２０に電圧を加えると、静電気力が発生してメンブレン２２が上下に移動する。すなわち、誘電体多層膜ミラー１６も上下に移動するので、光共振器長が変化し、発振波長λ１、λ２が変化する。
【００５４】
このように、１チップ内に分離溝ＳＧによって複数の発光領域Ｌ１、Ｌ２を形成し、メンブレン２２の厚さを発光領域Ｌ１の上側と発光領域Ｌ２の上側とで変えるので、エアギャップＡＧ２、ＡＧ３の間隔も異なる。すなわち、発光領域Ｌ１、Ｌ２の発振波長λ１、λ２が異なる。そして、発光領域Ｌ１、Ｌ２は近接して作成できるので、接合層２１のハンダの高さが作成精度の問題で設計の高さとばらついたととしても、エアギャップＡＧ２、ＡＧ３の間隔も同時に等量で変化する。これにより、貼り合わせの精度が悪くチップごとに接合層２１の厚さが異なっても、発光領域Ｌ１、Ｌ２のうち所望の発振波長λに近いものを選べばよい。従って、実質的に高さ方向に関して、貼り合わせに高い精度を必要とせず、製造歩留まりを向上することができる。
【００５５】
［第二の実施例］
図１に示す面発光レーザは、上部スペーサ層１４にｐ型を用いているため、素子抵抗が高く、光吸収も大きい。そこでｎ型の領域を多くしたものに本発明を適用してもよい。図３は本発明の第二の実施例を示した構成断面図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図３において、ｐ型の上部スペーサ層１４と電極１５ａ、１５ｂとの間に下から順に、高濃度のｐ型のＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｌＡｓ等のトンネル接合層３０、高濃度のｎ型のＩｎＧａＡＳ等のトンネル接合層３１、ｎ型のＩｎＧａＡｓＰ等のスペーサ層３２、ｎ型のＩｎＧａＡｓＰ等のコンタクト層３３が設けられる。また、イオン注入領域３４は、上部スペーサ層１４、トンネル接合層３０、３１の周辺部に設けられる。
【００５７】
このような面発光レーザの製造方法を説明する。図１と異なる点を主に説明する。
基板１０上に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）で、下部ＤＢＲ層１１、下部スペーサ層１２、活性層１３、上部スペーサ層１４が形成される。そして、この上部スペーサ層１４の上に、ｐ型のトンネル接合層３０、ｎ型のトンネル接合層３１が順次形成され、トンネル接合を形成する。
【００５８】
この状態で、中心部分をマスキングして、その他の領域（周辺部分）に重たい元素（例えば、酸素、フッ素、珪素、鉄、アルミニウム、クロム等。またはこれらを組み合わせたもの）を上部スペーサ層１４に達するまでイオン注入して高抵抗化されたイオン注入領域３４を形成する。
【００５９】
その後、ｎ型のトンネル接合層３１の上にｎ型のスペーサ層３２、コンタクト層３３が順次形成される。そして、エッチングにより、分離溝ＳＧを形成し、２個の発光領域Ｌ１、Ｌ２を形成する。
【００６０】
続いて、図３に示す面発光レーザの動作を説明する。図１と異なる点を主に説明する。
ｐ型電極１５ａ、１５ｂとｎ型電極１７との間に電圧が印加されるとｐ型電極１５ａ、１５ｂから、コンタクト層３３、スペーサ層３２を経て、イオン注入領域３４を避けた低抵抗部分の中央部分のトンネル接合層３１へ電流（電子）が流れ、トンネル接合層３０で正孔に変換され、上部スペーサ層１４、活性層１３に電流（正孔）が流れる。さらに、活性層１３、下部スペーサ層１２、下部ＤＢＲ層１１及び基板１０を通りｎ型電極１７まで電流（電子）が流れる。
【００６１】
このとき、発光領域Ｌ１、Ｌ２それぞれで、バンドギャップの最も狭い活性層１３において正孔と電子の結合が生じて光が発光し、前述の光共振器で光増幅されて基板１０の取り出し口（つまり、基板１０の裏面）からレーザ光として出射される。
【００６２】
そして、上部スペーサ層１４と下部スペーサ層１２の膜厚は、活性層１３に定在波の腹が、トンネル接合部分に定在波の節がくるように調整される。また、スペーサ層３２、コンタクト層３３の膜厚は、エアギャップＡＧ２、ＡＧ３との境界面に定在波の腹がくるように調整される。すなわち、上部スペーサ層１４、下部スペーサ層１２、スペーサ層３２、コンタクト層３３でレーザ光の位相調整を行う。
【００６３】
このように、１チップ内に分離溝ＳＧによって複数の発光領域Ｌ１、Ｌ２を形成し、メンブレン２２の厚さを発光領域Ｌ１の上側と発光領域Ｌ２の上側とで変えるので、エアギャップＡＧ２、ＡＧ３の間隔も異なる。すなわち、発光領域Ｌ１、Ｌ２の発振波長λ１、λ２が異なる。そして、発光領域Ｌ１、Ｌ２は近接して作成できるので、接合層２１のハンダの高さが作成精度の問題で設計の高さとばらついたととしても、エアギャップＡＧ２、ＡＧ３の間隔も同時に等量で変化する。これにより、貼り合わせの精度が悪くチップごとに接合層２１の厚さが異なっても、発光領域Ｌ１、Ｌ２のうち所望の発振波長λに近いものを選べばよい。従って、実質的に高さ方向に関して、貼り合わせに高い精度を必要とせず、製造歩留まりを向上することができる。
【００６４】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
図１、図３に示す実施例において、メンブレン２２に段差を設け、エアギャップＡＧ２、ＡＧ３の間隔を変える構成を示したが、メンブレン２２に段差を設けず一定の厚さとしてもよい。そして、メンブレン２２の下側に厚さが異なる金属膜（調整用薄膜）を蒸着し、この金属膜に誘電体多層膜ミラー１６を蒸着し、間隔の異なるエアギャップＡＧ２、ＡＧ３を設ける構成としてもよい。
【００６５】
また、図１、図３に示す実施例において、メンブレン２２に段差を設け、エアギャップＡＧ２、ＡＧ３の間隔を変える構成を示したが、メンブレン２２に段差を設けず一定の厚さとしてもよい。そして、化合物半導体表面（図１なら上部スペーサ層１４の上面、図３ならコンタクト層３３の上面）に酸化膜等からなる誘電体膜を設けてもよい。そして、誘電体膜の厚さは、発光領域Ｌ１、Ｌ２ごとに異なるように設けるとよい。
【００６６】
すなわち、誘電体膜の屈折率は空気の屈折率よりも大きいので、メンブレン２２の厚さの差Δｄよりも誘電体膜の厚さの差を小さくしても、異なる波長λ１、λ２のレーザ光を発振することができる。
【００６７】
また、図１、図３に示す装置において、メンブレン２２は、各部分２２ａ、２２ｂで基板１０と平行に設ける構成を示したが、メンブレン２２を発光領域Ｌ１、Ｌ２ごとに凸面または凹面としてもよい。すなわち、誘電体多層膜ミラー１６の形状が凸面または凹面となる。これにより、レーザ光の横モードの選択を行うことができる。
【００６８】
また、図１、図３に示す実施例において、ＭＥＭＳでメンブレン２２を形成し、電極２０に電圧を印加してメンブレン２２を上下方向に可動し、発振波長λ１、λ２を可変にする構成を示したがＭＥＭＳにせずに発振波長λ１、λ２を変化させない場合、電極２０や図示しない電子回路を設けず、保持部１９と誘電体多層膜ミラー１６が蒸着されたメンブレン２２だけとして、保持部１９とｐ型電極１５ａ、１５ｂとを貼り合わせてもよい。
【００６９】
また、図１、図３に示す実施例において、所望の発振波長λに近い方の発光領域Ｌ１を選択して発光させる構成を示したが、全ての発光領域Ｌ１、Ｌ２を発光させ、多波長のアレイ型面発光レーザとしてもよい。この場合の発振波長λ１、λ２の波長可変動作は一括して行われる。
【００７０】
また、図１、図３に示す実施例において、化合物半導体を１本の分離溝ＳＧで分離し、２個の発光領域Ｌ１、Ｌ２を設ける構成を示したが、分離溝ＳＧを複数本設けて、発光領域を多数にしてもよい。
【００７１】
また、図１、図３に示す実施例において、分離部として分離溝ＳＧを設ける構成を示したが、高抵抗化領域を設けてもよい。つまり、分離溝ＳＧによって化合物半導体を分離し２個の発光領域Ｌ１、Ｌ２を設ける構成を示したが、分離溝ＳＧの変わりに高抵抗化領域を設け分離してもよい。具体的には、エッチングで分離溝ＳＧを形成する代わりに、上部スペーサ層１４の形成後に、プロトン注入等により分離溝ＳＧの部分を高抵抗化領域にするとよい。
【００７２】
また、図１、図３に示す実施例において、化合物半導体を１本の分離溝ＳＧで分離し、２個の発光領域Ｌ１、Ｌ２を設ける構成を示したが、分離溝ＳＧを設けず発光領域は１個とし、メンブレン２２の横方向の移動を固定するラッチ部を設けるとよい。そして、メンブレン２２を横方向に移動させ、発振波長が所望の波長λとなる位置で、メンブレン２２をラッチ部でラッチするとよい。さらに、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）等の波長多重通信に用いる場合、製造時に発振波長を１回だけ選べるようにしておくとよい。
【００７３】
もちろん、誘電体多層膜ミラー１６の上下方向の高さを段階的に変える構成としては、上述したようにメンブレン２２の厚さを変える構成、メンブレン２２と誘電体多層膜ミラー１６の間に金属膜を設ける構成としてもよい。さらに、それぞれの高さの誘電体多層膜ミラー１６が凸面または凹面となるように、メンブレン２２の下側を凸面または凹面に形成してもよい。
【００７４】
このように、上下方向の高さが段階的に異なる誘電体多層膜ミラー１６をメンブレン２２に形成し、このメンブレン２２を横方向に移動させる。そして、ラッチ部が所定の位置でメンブレン２２をラッチするので、貼り合わせの精度が悪くチップごとに接合層２１の厚さが異なっても、所望の発振波長λとなる位置を選択すればよい。従って、実質的に高さ方向に関して、貼り合わせに高い精度を必要とせず、製造歩留まりを向上することができる。
【００７５】
さらに、図１、図３に示す実施例において、接合層２１としてハンダを用いて接合させる構成を示したが、接着剤を用いて接合させたり、電極２０とｐ型電極１５ａ、１５ｂそれぞれに金を蒸着しておき、電極２０とｐ型電極１５ａ、１５ｂとを押し付けて接合させる等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第一の実施例を示した構成断面図である。
【図２】図１に示す面発光レーザの一部の斜視図である。
【図３】本発明の第二の実施例を示した構成断面図である。
【図４】従来の面発光レーザを示した構成断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  半導体基板
１１  下部ＤＢＲ層（下部分布反射層）
１３  活性層
１６  誘電体多層膜ミラー（上部分布反射層）
２１  接合層
２２  メンブレン（反射基板）
ＡＧ２、ＡＧ３  エアギャップ
Ｌ１、Ｌ２  発光領域
ＳＧ  分離溝
【図１】
2005183871.tif 000003
【図２】
2005183871.tif 000004
【図３】
2005183871.tif 000005
【図４】
2005183871.tif 000006