(57)【要約】【課題】  均一なレーザ特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られ、さらには、保護膜形成や電極パターン形成などの後工程が安定になる面発光レーザの製造方法を提供する。【解決手段】  化合物半導体基板上に、下部半導体多層膜反射鏡、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部多層膜反射鏡を有する積層膜を形成し、該積層膜をドライエッチング法によってメサ構造に加工する工程を有する面発光レーザの製造方法において、前記積層膜中に、Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＡｓ１−ｚＰｚ  （０≦ｘ，ｙ＜１，０≦（ｘ＋ｙ）＜１，  ０≦ｚ≦１）の組成のエッチング停止層と、該エッチング停止層の上に接してＧａ１−ｘＩｎｘＡｓ１−ｙＰｙ  （０≦ｘ，ｙ≦１）の組成をもつ酸素導入層とを含み、前記酸素導入層をエッチング中に酸素原子を含むガスを導入し前記エッチング停止層でエッチングを停止させる。【選択図】      図２
2005191343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体基板上に、下部半導体多層膜反射鏡、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部多層膜反射鏡を有する積層膜を形成し、該積層膜をドライエッチング法によってメサ構造に加工する工程を有する面発光レーザの製造方法において、前記積層膜中に、Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＡｓ１−ｚＰｚ  （０≦ｘ，ｙ＜１，０≦（ｘ＋ｙ）＜１，  ０≦ｚ≦１）の組成のエッチング停止層と、該エッチング停止層の上に接してＧａ１−ｘＩｎｘＡｓ１−ｙＰｙ  （０≦ｘ，ｙ≦１）の組成をもつ酸素導入層とを含み、前記酸素導入層をエッチング中に酸素原子を含むガスを導入し前記エッチング停止層でエッチングを停止させることを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の面発光レーザの製造方法において、前記エッチング停止層を、下部半導体多層膜反射鏡中に、又は、下部半導体多層膜反射鏡の上に接して設け、前記酸素導入層を、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層の全て又は一部とすることを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の面発光レーザの製造方法において、前記酸素導入層の少なくとも一部を該下部半導体多層膜反射鏡の一部又は該上部半導体多層膜反射鏡の一部からなる半導体ＤＢＲ酸素導入層として形成し、該半導体ＤＢＲ酸素導入層の厚さを（１＋２×Ｎ）×λ／（４×ｎ）  ［Ｎは１以上の整数、λは発振波長、ｎは半導体ＤＢＲ酸素導入層の屈折率］とすることを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザの製造方法において、第１のプロセス室で前記積層膜を酸素導入層の途中までエッチングし、次に、第２のプロセス室で酸素原子を含むガスを導入し、エッチング停止層でエッチングを停止させることを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザの製造方法で製造され、活性層がＧａＩｎＮＡｓ系材料を含むことを特徴とする面発光レーザ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の方法で製造された面発光レーザ、又は、請求項５記載の面発光レーザが用いられていることを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザの製造方法および面発光レーザおよび光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、半導体基板と垂直方向にレーザ共振器を構成し、発振光を基板と垂直に出射する構成をとる。より具体的に、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、基板側と表面に対向して一対の高反射率の反射鏡が設けられ、これら一対の反射鏡の間に活性層が設けられ、また、活性層と２つの反射鏡との間に、上下２つのスペーサ層が設けられた構成となっている。
【０００３】
そして、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、次のような利点をもつ。すなわち、活性層体積を小さくできることから、低いしきい値電流，低い消費電力で駆動できる。また、共振器のモード体積が小さいため、数十ＧＨｚの変調が可能であり、高速伝送に向く。また、出射光の広がり角が小さく、光ファイバへの結合が容易である。また、面発光レーザは、作製にへき開を必要とせず素子面積も小さいので、並列化及び２次元高密度アレイ化が容易である。
【０００４】
このような利点をもつため、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、ＬＡＮなどの光伝送用光源への適用にとどまらず、ボード間、ボード内、ＬＳＩのチップ間、チップ内の光伝送用光源への適用が期待されている。
【０００５】
図１は一般的な面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の素子構造を示す図である。具体的に、図１には、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓの活性層を有し、ＡｌＡｓ層を選択酸化した電流狭窄構造をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が示されている。図１に示す面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、次のように作製される。
【０００６】
先ず、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法により、ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板上に以下の積層膜を形成する。
【０００７】
すなわち、ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ  ３５．５ペアからなる下部半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲ）、下部ＧａＡｓスペーサ層、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ  ＴＱＷ活性層、上部ＧａＡｓスペーサ層，ＡｌＡｓ選択酸化層，  ｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ  ２６．５ペアからなる上部半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲ）を順次成長させて、積層膜を形成する。
【０００８】
次に、活性層近傍に電流と光を閉じ込める必要があるため、及び高速変調では寄生容量を低減する必要があるため、レーザ構造としてメサ構造（柱状構造）を形成する。メサ構造は、ドライエッチング法やウェットエッチング法で加工されるが、メサ側壁の垂直性が得やすく、メサの膜面内寸法の精度が高いなどの利点があるため、ドライエッチング法が用いられる場合が多い。また、エッチング面は下部半導体ＤＢＲ中に達するようにすることが一般的である。
【０００９】
次に、エッチング工程により側面が露出したＡｌＡｓ選択酸化層を、水蒸気中で熱処理し周辺を酸化させてＡｌｘＯｙの絶縁層に変え、素子駆動電流の経路を、中心部の酸化されていないＡｌＡｓ領域だけに制限する電流狭窄構造を形成する。
【００１０】
次に、ポリイミド膜，ＳｉＯ２膜等の絶縁膜で、電極取り出し部と光出力部を除いた領域を被覆する。
【００１１】
続いて、所定の個所にｐ側電極，ｎ側電極を形成してＶＣＳＥＬを作製することができる。
【００１２】
以上の工程のうちのドライエッチング法によるメサ形成の工程では、エッチング毎のエッチング深さのバラツキが±１０％程度になることは稀ではなく、この制御性の低さが問題となっている。
【００１３】
この制御性の低さのため、メサの高さを必要な高さよりも大きくとらざるを得ず、素子駆動時の発光部から基板への熱流の経路中で狭い領域が長くなり熱抵抗が大きくなる。このため、光出力が低い値で飽和してしまう。また、素子抵抗が大きくなり、高周波特性が低下してしまう。
【００１４】
また、メサの高さのバラツキが大きいので、光出力特性と高周波特性のバラツキが大きくなる。
【００１５】
また、後工程の保護膜形成工程や電極形成工程のプロセス条件が一定にならず、工程が複雑になる。
【００１６】
なお、下部半導体ＤＢＲの熱抵抗が光出力の熱飽和特性に大きく影響するという実験結果とその対策については特許文献１に記載されている。
【００１７】
この特許文献１に記載されている対策は、下部半導体ＤＢＲ中の下側の大部分の領域にＡｌＧａＡｓよりも熱伝導性が格段に良いＡｌＡｓを低屈折率層としたＡｌＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲを用いる構成をとることである。
【００１８】
しかし、この対策をした構成でも、下部半導体ＤＢＲ中の上側には、熱抵抗の大きい従来のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲを用いざるを得ない。このＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲを用いる理由は、次のことによる。すなわち、もしも、エッチング面が下側ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲ中に達すると、後工程のＡｌＡｓ選択酸化層の酸化工程時にメサ側壁に露出している下側ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲのＡｌＡｓ層の端面からも同時に酸化が進み、素子が絶縁化するか高抵抗化してしまう。ＡｌＧａＡｓの酸化速度はＡｌ組成依存性が大きく、Ａｌ組成が大きいほど酸化速度が大きい。ＡｌＡｓでは最も酸化速度が大きくなる。
【００１９】
これを防ぐため、酸化速度が小さいＡｌＧａＡｓを用いた上側ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲで下側ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲを被覆する必要がある。そのペア数は、従来のエッチング制御法を用いた場合は、この特許文献１に記載の実施例のように１０ペア程度必要になってしまうこともある。
【００２０】
つまり、従来のエッチング制御法では、この対策の効果にも限界が生じる。
【００２１】
また、特許文献２には、活性層直上にＡｌＡｓ層が形成された面発光レーザの製造方法において、Ｃｌ２ガスとＮ２ガス（又はＮＨ３ガス）とＡｒガスを導入したドライエッチング法を用い、ＡｌＡｓ層でエッチングを停止させる方法が示されている。
【００２２】
この方法は、積層膜表面からエッチングしたとき最初に露出するＡｌＡｓ層でエッチングが止まる。このときエッチング面は窒化しているため後工程でこれを酸化する工程を必要とする。さらに、選択酸化工程でこの酸化物を介して水蒸気を導入してメサ内部のＡｌＡｓ層を選択酸化する場合、この酸化物は均質性に欠けるため、水蒸気の侵入過程にバラツキがあり、選択酸化工程の再現性が低くなる。
【特許文献１】特開２００２−１６４６２１号公報
【特許文献２】特開平１０−２９４５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、均一なレーザ特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られ、さらには、保護膜形成や電極パターン形成などの後工程が安定になる面発光レーザの製造方法および面発光レーザおよび光伝送システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、化合物半導体基板上に、下部半導体多層膜反射鏡、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部多層膜反射鏡を有する積層膜を形成し、該積層膜をドライエッチング法によってメサ構造に加工する工程を有する面発光レーザの製造方法において、前記積層膜中に、Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＡｓ１−ｚＰｚ  （０≦ｘ，ｙ＜１，０≦（ｘ＋ｙ）＜１，  ０≦ｚ≦１）の組成のエッチング停止層と、該エッチング停止層の上に接してＧａ１−ｘＩｎｘＡｓ１−ｙＰｙ  （０≦ｘ，ｙ≦１）の組成をもつ酸素導入層とを含み、前記酸素導入層をエッチング中に酸素原子を含むガスを導入し前記エッチング停止層でエッチングを停止させることを特徴としている。
【００２５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の面発光レーザの製造方法において、前記エッチング停止層を、下部半導体多層膜反射鏡中に、又は、下部半導体多層膜反射鏡の上に接して設け、前記酸素導入層を、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層の全て又は一部とすることを特徴としている。
【００２６】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の面発光レーザの製造方法において、前記酸素導入層の少なくとも一部を該下部半導体多層膜反射鏡の一部又は該上部半導体多層膜反射鏡の一部からなる半導体ＤＢＲ酸素導入層として形成し、該半導体ＤＢＲ酸素導入層の厚さを（１＋２×Ｎ）×λ／（４×ｎ）  ［Ｎは１以上の整数、λは発振波長、ｎは半導体ＤＢＲ酸素導入層の屈折率］とすることを特徴としている。
【００２７】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザの製造方法において、第１のプロセス室で前記積層膜を酸素導入層の途中までエッチングし、次に、第２のプロセス室で酸素原子を含むガスを導入し、エッチング停止層でエッチングを停止させることを特徴としている。
【００２８】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザの製造方法で製造され、活性層がＧａＩｎＮＡｓ系材料を含むことを特徴とする面発光レーザである。
【００２９】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の方法で製造された面発光レーザ、又は、請求項５記載の面発光レーザが用いられていることを特徴とする光伝送システムである。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１乃至請求項４記載の発明によれば、化合物半導体基板上に、下部半導体多層膜反射鏡、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部多層膜反射鏡を有する積層膜を形成し、該積層膜をドライエッチング法によってメサ構造に加工する工程を有する面発光レーザの製造方法において、前記積層膜中に、Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＡｓ１−ｚＰｚ    （０≦ｘ，ｙ＜１，０≦（ｘ＋ｙ）＜１，  ０≦ｚ≦１）の組成のエッチング停止層と、該エッチング停止層の上に接してＧａ１−ｘＩｎｘＡｓ１−ｙＰｙ    （０≦ｘ，ｙ≦１）の組成をもつ酸素導入層とを含み、前記酸素導入層をエッチング中に酸素原子を含むガスを導入し前記エッチング停止層でエッチングを停止させるので、均一なレーザ特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られ、さらには、保護膜形成や電極パターン形成などの後工程が安定になる。
【００３１】
すなわち、請求項１の発明では、積層膜中に、酸素と反応しやすいＡｌを含む化合物半導体エッチング停止層とその上に酸素と反応しにくい酸素導入層とを設け、酸素導入層のエッチング中に酸素原子を含むガスを導入するので、Ａｌを含むエッチング停止層で確実にエッチングが停止する。よって、素子形状のバラツキが少なくなり、均一なレーザ特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られる。さらには、保護膜形成や電極パターン形成などの後工程が安定になる。
【００３２】
特に、請求項２記載の発明では、請求項１記載の面発光レーザの製造方法において、前記エッチング停止層を、下部半導体多層膜反射鏡中に、又は、下部半導体多層膜反射鏡の上に接して設け、前記酸素導入層を、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層の全て又は一部とするので、より確実に、高い光出力と高い高周波特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を制御性良く、また、均一性良く作製することができ、さらには、より後工程が安定になる。
【００３３】
また、請求項３記載の発明では、請求項１記載の面発光レーザの製造方法において、前記酸素導入層の少なくとも一部を該下部半導体多層膜反射鏡の一部又は該上部半導体多層膜反射鏡の一部からなる半導体ＤＢＲ酸素導入層として形成し、該半導体ＤＢＲ酸素導入層の厚さを（１＋２×Ｎ）×λ／（４×ｎ）    ［Ｎは１以上の整数、λは発振波長、ｎは半導体ＤＢＲ酸素導入層の屈折率］とするので（すなわち、厚い半導体ＤＢＲ酸素導入層を用いるので）、エッチング停止層で確実にエッチングが停止する。よって、より安定したプロセスで、均一なレーザ特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られ、さらには、後工程が安定になる。
【００３４】
また、請求項４記載の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザの製造方法において、第１のプロセス室で前記積層膜を酸素導入層の途中までエッチングし、次に、第２のプロセス室で酸素原子を含むガスを導入し、エッチング停止層でエッチングを停止させることを特徴とするので（すなわち、エッチングプロセス室を２つに分けて、それぞれ異なるガス系でエッチングするので）、より安定してエッチング工程を実施でき、製造装置のメンテナンス頻度も少なくすることができる。
【００３５】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光レーザの製造方法で製造され、活性層がＧａＩｎＮＡｓ系材料を含むことを特徴とする面発光レーザであるので、光伝送への適用性が高く、冷却装置が不要な、高いレーザ特性の光源を歩留まり良く得ることができる。すなわち、請求項１乃至請求項４の製造方法によれば、高光出力と高い高周波特性が得られるＧａＩｎＮＡｓ系長波長帯ＶＣＳＥＬを、均一性良く、安定な工程で作製できる。よって、光伝送への適用性が高いＧａＩｎＮＡｓ系長波長帯ＶＣＳＥＬを、高い光出力と高い高周波特性をもつように性能を向上させた上、歩留まり良く得ることができる。
【００３６】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の方法で製造された面発光レーザ、又は、請求項５記載の面発光レーザが用いられていることを特徴とする光伝送システムであるので、より高性能なデータ伝送システムをより低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３８】
（第１の形態）
本発明の第１の形態は、化合物半導体基板上に、下部半導体多層膜反射鏡、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部多層膜反射鏡を有する積層膜を形成し、該積層膜をドライエッチング法によってメサ構造に加工する工程を有する面発光レーザの製造方法において、前記積層膜中に、Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＡｓ１−ｚＰｚ    （０≦ｘ，ｙ＜１，０≦（ｘ＋ｙ）＜１，  ０≦ｚ≦１）の組成のエッチング停止層と、該エッチング停止層の上に接してＧａ１−ｘＩｎｘＡｓ１−ｙＰｙ    （０≦ｘ，ｙ≦１）の組成をもつ酸素導入層とを含み、前記酸素導入層をエッチング中に酸素原子を含むガスを導入し前記エッチング停止層でエッチングを停止させることを特徴としている。
【００３９】
Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＡｓ１−ｚＰｚ    （０≦ｘ，ｙ＜１，  ０≦（ｘ＋ｙ）＜１，  ０≦ｚ≦１）の組成のエッチング停止層は、Ａｌを含む化合物半導体材料からなる。具体的には、ＡｌＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａＩｎＡｓ，ＡｌＧａＩｎＡｓＰ，ＡｌＡｓＰ，ＡｌＧａＡｓＰなどからなる。
【００４０】
また、Ｇａ１−ｘＩｎｘＡｓ１−ｙＰｙ    （０≦ｘ，ｙ≦１）の組成をもつ酸素導入層は、Ａｌを含まない化合物半導体材料からなる。具体的には、ＧａＡｓ，ＧａＩｎＰ，ＧａＩｎＡｓＰ，ＧａＩｎＡｓなどからなるが、さらにＮ，Ｓｂ，Ｔｌなどの他のＩＩＩ族，Ｖ族元素を含む場合もある。
【００４１】
前述した図１の一般的な面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の素子構造で第１の形態の製造工程例を説明する。
【００４２】
第１の形態の製造工程例では、前述したと同様にして、ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ下部半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲ），下部ＧａＡｓスペーサ層，ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ  ＴＱＷ活性層，上部ＧａＡｓスペーサ層，ＡｌＡｓ選択酸化層，ｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ上部半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲ）の積層膜を作製する。
【００４３】
そして、この製造工程例では、下部半導体ＤＢＲの最上層のＡｌＧａＡｓ層をエッチング停止層とし、下部ＧａＡｓスペーサ層，ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ  ＴＱＷ活性層，上部ＧａＡｓスペーサ層からなる共振器部を酸素導入層とする。
【００４４】
次に、フォトレジスト等でメサマスクをパターニングし、Ｃｌ２，ＢＣｌ３，ＳｉＣｌ４，ＣＣｌ４，ＣＦ４などのハロゲン系ガスを導入し、反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング法、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）などのプラズマを用いたドライエッチング法でメサ形成を行う。上部スペーサ層から下部ＧａＡｓスペーサ層をエッチングしている途中で、プロセス室に、前記ハロゲン系ガスに加えて、Ｏ２，Ｈ２Ｏ，Ｎ２Ｏ，ＣＯ２，ＣＯなどの酸素原子を含むガスを導入する。エッチングが下部半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲ）の最上面のＡｌＧａＡｓ層に達すると、Ａｌ原子と酸素原子の反応性が高いので、ＡｌＧａＡｓ層が安定な酸化物になる。よって、エッチング速度が極端に小さくなり、ＡｌＧａＡｓ層で実質的にエッチングが停止する。
【００４５】
上部スペーサ層から下部ＧａＡｓスペーサ層をエッチングしているのを判定するには、それまでの実績をもとにした平均エッチング速度から見積もってもある程度は可能ではあるが、市販のプラズマ発光分光器などのエッチングモニタを用いるのが望ましい。
【００４６】
なお、プラズマ発光分光法は、エッチングされた原子種，分子種からの発光を検知する。実際的には、試料内でのエッチング速度の不均一性のため、選択酸化ＡｌＡｓ層のエッチングが終了し上部又は下部スペーサ層のいずれかの位置をエッチングしているのは判断できるが、下部半導体ＤＢＲのＡｌ原子を明確に検知できる段階では、試料内ではＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  下部半導体ＤＢＲの数層までエッチングされてしまう領域が生じる場合が多い。
【００４７】
次に、ＡｌＡｓ選択酸化層を水蒸気中で熱処理し、電流狭窄構造を形成する。次に、電極取り出し部と光出力部を除いた領域に保護膜を形成する。この保護膜は素子の平坦化の役割も担う。
【００４８】
続いて、所定の個所にｐ側電極及びｎ側電極を形成し、図１に示す構造の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を作製することができる。この素子では、前述したと同様に、ｐ側電極，ｎ側電極から、それぞれ、正キャリア，負キャリアを注入し、活性層で発光させ、基板に垂直方向にレーザ発振させる。
【００４９】
なお、図１の素子例では、上方に光出力する構成が示されているが、基板側に光出力するように構成することもできる。
【００５０】
また、素子形状及び積層膜構成も限定されるものではなく、上部半導体ＤＢＲ中や共振器中にエッチング停止層を設ける構成にすることもできる。
【００５１】
また、電流狭窄構造の構成と作製方法も限定されるものではなく、ＡｌＡｓ選択酸化層を用いる以外に、Ｈ＋やＯ＋のイオンインプランテーションで絶縁領域を形成する方法や狭窄部を形成する層を狭窄部を残してエッチング除去する方法などを用いることもできる。
【００５２】
本発明の第１の形態では、酸素と反応しやすいエッチング停止層と、その上に酸素と反応しにくい酸素導入層を設け、酸素導入層のエッチング中に酸素原子を含むガスを導入するので、確実にＡｌを含むエッチング停止層でエッチングが停止する。よって、素子形状のバラツキが少なくなり、放熱性，素子抵抗，容量等が一定になるため、均一なレーザ特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られる。さらには、保護膜形成や電極パターン形成などの後工程が安定になる。
【００５３】
（第２の形態）
本発明の第２の形態は、第１の形態の面発光レーザの製造方法において、前記エッチング停止層を、下部半導体多層膜反射鏡中に、又は、下部半導体多層膜反射鏡の上に接して設け、前記酸素導入層を、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層の全て又は一部とすることを特徴としている。
【００５４】
活性層を含む上部スペーサ層、下部スペーサ層は、発振光の共振器をなすため、合計で（Ｎ０＋１）×（λ／ｎ）の厚さとする場合が多い。  ［Ｎ０：０以上の整数、  λ：発振波長、  ｎ：構成半導体の屈折率］
【００５５】
一方、半導体ＤＢＲの層の厚さは（１＋２×Ｎ０）×λ／（４×ｎ）であるが、多くの場合はλ／（４×ｎ）である。よって、共振器に比べれば格段に薄い。前述のようにエッチングの制御性が低いため厚さに余裕が必要な酸素導入層をこの共振器部分の全て又は一部とすることは好適である。
【００５６】
この場合の、ＶＣＳＥＬ構成積層膜の組み合わせの例としては、次表（表１）のようなものがある。
【００５７】
【表１】
2005191343.tif 000003
【００５８】
なお、本願では、特に表記しない場合は、半導体ＤＢＲの厚さは（１／４）×（λ／ｎ）である。
【００５９】
本発明の第２の形態では、第１の形態の面発光レーザの製造方法において、前記エッチング停止層を、下部半導体多層膜反射鏡中に、又は、下部半導体多層膜反射鏡の上に接して設け、前記酸素導入層を、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層の全て又は一部としているので、確実に、試料全面で、発熱部に近接する下部ＤＢＲの最上層でエッチングが止まる。これにより、放熱性が良好になり、また、そして抵抗が低くなる。放熱性が良好になることによって、より高い光出力をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が制御性良く、また、均一性良く得られ、また、素子抵抗が低くなることによって、より高い高周波特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が制御性良く、また、均一性良く得られる。さらには、形状がより均一になるため、後工程がより安定になる。
【００６０】
（第３の形態）
本発明の第３の形態は、第１の形態の面発光レーザの製造方法において、前記酸素導入層の少なくとも一部を該下部半導体多層膜反射鏡の一部又は該上部半導体多層膜反射鏡の一部からなる半導体ＤＢＲ酸素導入層として形成し、該半導体ＤＢＲ酸素導入層の厚さを（１＋２×Ｎ）×λ／（４×ｎ）    ［Ｎは１以上の整数、λは発振波長、ｎは半導体ＤＢＲ酸素導入層の屈折率］とすることを特徴としている。
【００６１】
ここで、半導体ＤＢＲ酸素導入層のＤＢＲ材料は、第１の形態に示した酸素導入層と同じであり、Ａｌを含まない化合物半導体材料である。
【００６２】
また、エッチング停止層は、この半導体ＤＢＲ酸素導入層の直下に設けられる。
【００６３】
この第３の形態では、半導体ＤＢＲ酸素導入層のエッチング中に酸素原子を含むガスを導入し、上記エッチング停止層でエッチングを停止させる。
【００６４】
図３は第３の形態を説明するための図であり、図３を参照して、半導体ＤＢＲ酸素導入層を設けメサを形成する例を以下に示す。
【００６５】
図３の例では、ｐ−ＧａＡｓ基板上にＡｌＡｓ選択酸化電流狭窄構造をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を形成する場合、この電流狭窄構造は、ｐ側下部半導体ＤＢＲ中又はｐ側下部半導体ＤＢＲ直上に設けるのが好ましい。これは、ＧａＡｓの場合、電子より正孔のほうが移動度が小さいため、電流経路が良好に制限されるためである。
【００６６】
ＡｌＡｓ選択酸化工程を安定して行うためには、メサ側面にこのＡｌＡｓ選択酸化層の端面を再現性良く形成する必要がある。
【００６７】
一方、前述のように、ｐ−ＧａＡｓ基板，ｎ−ＧａＡｓ基板のどちらを使用するかにかかわらず、メサの熱抵抗と素子抵抗を小さくするためと、下部半導体ＤＢＲ中で熱伝導性の良いＡｌＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲの領域を大きくとるためには、メサエッチング面ができるだけ下部半導体ＤＢＲ中に入りこまない方が好ましい。
【００６８】
このため、ｐ−ＧａＡｓ基板上のＶＣＳＥＬの場合は、ｎ−ＧａＡｓ基板上と比較し、格段に高いエッチング制御性が要求される。しかし、共振器中にＡｌＡｓ選択酸化層を設ける場合は、共振器長を長くして、ＡｌＡｓ選択酸化層と下部半導体ＤＢＲのｐ−ＡｌＧａＡｓ層との間に酸素導入層を設けなければならない。共振器長を１λなどに短くする場合は、下部半導体ＤＢＲ中に半導体ＤＢＲ酸素導入層を設ける。ＡｌＧａＡｓからなるエッッチング停止層は、この半導体ＤＢＲ酸素導入層の下層に接して設ける。この半導体ＤＢＲ酸素導入層全体の厚さを（１＋２×Ｎ）×λ／（４×ｎ）とする。
【００６９】
半導体ＤＢＲ酸素導入層の厚さが大きいので、下部半導体ＤＢＲの層構成を変えずにエッチング加工の許容度が増し、プロセス安定が増す。
【００７０】
この第３の形態の製造方法では、厚い半導体ＤＢＲ酸素導入層を用いているので、確実にエッチング停止層でエッチングが停止する。よって、安定したプロセスで、均一なレーザ特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られる。さらに、下部半導体ＤＢＲ中に半導体ＤＢＲ酸素導入層を設けた場合は、放熱性が良好になり、また、抵抗が低くなる。放熱性が良好になることによって、より高い光出力をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が制御性良く、また、均一性良く得られ、また、素子抵抗が低くなることによって、より高い高周波特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が制御性良く、また、均一性良く得られる。
【００７１】
（第４の形態）
本発明の第４の形態は、第１乃至第３のいずれかの形態の面発光レーザの製造方法において、第１のプロセス室で前記積層膜を酸素導入層の途中までエッチングし、次に、第２のプロセス室で酸素原子を含むガスを導入し、エッチング停止層でエッチングを停止させることを特徴としている。
【００７２】
一般に、化合物半導体積層膜をメサ状に加工するには、高密度プラズマ源を用いる反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング法などのエッチング法を用いることが、エッチング異方性と膜面方向の加工精度も優れていることから望ましい。
【００７３】
しかし、これらの方式は、導入ガスの活性化度が大きくプロセス圧力も１０−２〜１０−１Ｐａ台と低いので、プロセス室の内壁の状況がエッチング過程に大きく影響する。
【００７４】
このため、プロセス室に酸素を含むガスを入れた場合、酸素と被エッチング物等の反応物が壁に付着し、エッチング毎の再現性が低下しやすくなる。このため、酸素を導入しない場合よりも、エッチング装置のメンテナンス回数が多くなる傾向がある。
【００７５】
この不具合を回避するため、本発明の第４の形態では、図４に示すように、まず、試料を前記高密度プラズマエッチング装置の第１のプロセス室にセットし、ハロゲン系ガスだけを導入し酸素導入層の途中までエッチングする。
【００７６】
次に、試料を平行平板型反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）やバレル型エッチング法などのプラズマ密度が低くプロセス圧力も１００〜１０１Ｐａ台と高いエッチング装置の第２のプロセス室にセットし、ハロゲン系ガスと酸素原子を含むガスを導入し、Ａｌを含むエッチングストップ層までエッチングする。これらのエッチング法は内壁の状態に影響される程度が大きくないため、メンテナンス頻度も少なくてよい。
【００７７】
このように、第４の形態の製造方法では、エッチングプロセス室を２つに分けているので、安定してエッチングができ、装置のメンテナンス頻度も小さくなる。
【００７８】
（第５の形態）
本発明の第５の形態は、第１乃至第４のいずれかの形態の面発光レーザの製造方法で製造され、活性層がＧａＩｎＮＡｓ系材料を含むことを特徴とする面発光レーザである。
【００７９】
ＧａＩｎＮＡｓ系材料は、ＮとＡｓを含むＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体で構成されており、具体的には、ＧａＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＰＡｓなどで構成される。
【００８０】
発振波長が１．１〜１．６μｍ程度の長波長帯面発光レーザは、発振光が石英系ファイバ中を損失少なく伝播し、Ｓｉ基板中を吸収少なく透過し、さらに、前述の面発光レーザの特長を備えているので、チップ間、チップ内、ボード間、ボード内、ＬＡＮ内の光伝送用光源として適用性が特に高い。
【００８１】
従来、この長波長帯ＶＣＳＥＬは、端面発光型半導体レーザとして実績のあるＩｎＰ基板上にＧａＩｎＡｓＰ活性層を形成して試みられていた。しかし、このＩｎＰ基板上のＧａＩｎＡｓＰ系ＶＣＳＥＬは、端面発光型半導体レーザの場合と同様に、取り得る活性層周辺の材料構成では温度特性が低い。また、ＩｎＰ基板上の半導体ＤＢＲには、屈折率差の小さいＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰを選択せざるを得ないので、反射率を高めるのは困難である。このため、冷却装置が必要なうえ、実用化には他にも多くの問題がある。
【００８２】
一方、ＧａＡｓ基板上に形成されるＧａＩｎＮＡｓ系長波長帯ＶＣＳＥＬは、温度特性が高く、屈折率差を大きくとれるため、反射率を大きくできるＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓやＡｌＡｓ／ＧａＡｓのＤＢＲを使うことができる。発振波長が長いので特に熱伝導率の高い材料同士の組み合わせであるＡｌＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲが使えるのは有利である。この点に関しては、ＧａＩｎＡｓ，ＧａＡｓＳｂでも同様の効果がある。さらに、室温環境下で発振する上、閾値電流が小さい。
【００８３】
これらの利点のため、近年、ＧａＩｎＮＡｓ系長波長帯ＶＣＳＥＬは盛んに研究開発されてきている。
【００８４】
本発明の第５の形態では、第１乃至第４のいずれかの形態の製造方法が用いられることで、高光出力と高い高周波特性が得られるＧａＩｎＮＡｓ系長波長帯ＶＣＳＥＬを、均一性良く、安定な工程で作製できる。よって、光伝送への適用性の高く、冷却装置が不要な、高いレーザ特性の光源を歩留まり良く得ることができる。
【００８５】
（第６の形態）
本発明の第６の形態は、第１乃至第４のいずれかの形態の方法で製造された面発光レーザ、又は、第５の形態の面発光レーザが用いられていることを特徴とする光伝送システムである。
【００８６】
図５は第６の形態の光伝送システムの構成例を示す図であり、図５の例では、第１，第２または第３の形態の製造方法で作製された面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を備えたボード間の並列光伝送システムが示されている。図５の光伝送システムでは、ＶＣＳＥＬからの信号を複数のファイバを用いて同時に伝送することができる。
【００８７】
また、図６は第６の形態の光伝送システムの他の構成例を示す図であり、図６の例では、第５の形態のＧａＩｎＮＡｓ系ＶＣＳＥＬを備えたボード間のチップ間の並列空間光伝送システムが示されている。図６の例の光伝送システムでは、ＶＣＳＥＬからの信号をＳｉ基板を透過させて同時に光伝送することができる。
【００８８】
本発明の第６の形態では、第１乃至第４のいずれかの形態の方法で製造された面発光レーザ、又は、第５の形態の面発光レーザを用いて光伝送システムを構成しているので、より高性能なデータ伝送システムをより低コストで提供することができる。
【実施例１】
【００８９】
図２は実施例１の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図であり、実施例１では、酸素導入層を共振器部に設定し、エッチング停止層を下部半導体ＤＢＲの最上層に設定し作製した。
【００９０】
実施例１では、ＭＯＣＶＤ法で、ｎ−ＧａＡｓ単結晶（１００）基板上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ  ３５．５ペアからなる下部半導体ＤＢＲ，下部ＧａＡｓスペーサ層，ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ  ＴＱＷ活性層，上部ＧａＡｓスペーサ層，ＡｌＡｓ選択酸化層，ｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ  ２７．５ペアからなる上部半導体ＤＢＲの積層膜を作製する。共振器をなす活性層と下部，上部ＧａＡｓスペーサ層の合計の厚さは、λ／ｎとする。
【００９１】
ここで、エッチング停止層は、下部半導体ＤＢＲ中の最上層のｎ−ＡｌＧａＡｓ層である。
【００９２】
また、酸素導入層は、下部ＧａＡｓスペーサ層、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ  ＴＱＷ活性層、上部ＧａＡｓスペーサ層である。
【００９３】
上記のように積層膜を作製した後、次に、フォトレジストで円形メサマスクをパターニングし、Ｃｌ２ガスを１０ｓｃｃｍ導入し、反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ）でエッチングを開始する。このときプラズマ発光分光器でモニタする。エッチングの経過時間とともに、波長４１７ｎｍのＧａ原子からの発光強度はｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ  ＤＢＲ構造に対応し振動する。波長４１７ｎｍのＧａ原子からの発光強度の振動が高い強度のまま止まり、１振動周期に相当する時間が経過したら、Ｏ２ガスを１ｓｃｃｍ導入する。さらに２振動周期相当の時間が経過したら、エッチングを停止する。このとき、エッチング底面は、試料全面にわたりｎ−ＡｌＧａＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ下部半導体ＤＢＲ最上層の位置にある。
【００９４】
次に、ＡｌＡｓ選択酸化層を水蒸気中で４００℃で熱処理し、非酸化ＡｌＡｓ領域の面積が２５μｍ２になる電流狭窄構造を形成する。次に、電極取り出し部と光出力部を除いた領域にポリイミド保護膜を形成する。続いて、Ｏ２ガスを導入したＲＩＥによるエッチバックにより、メサ上面のｐ−ＧａＡｓ層だけを露出する。
【００９５】
続いて、メサ上面にｐ側電極膜を蒸着しリフトオフ法により光出力用の開口を形成する。さらに、基板裏面にｎ側電極を形成し、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を作製することができる。
【００９６】
この面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のｐ側電極，ｎ側電極から、それぞれ、正キャリア，負キャリアを注入すると、波長０．９８μｍのレーザ光がメサ上面から基板と垂直に出力される。
【００９７】
実施例１では、Ａｌを含まない酸素導入層として厚い共振器部を選択しているので、容易にＯ２ガスを混入させるタイミングを把握できる。よって、確実にｎ−ＡｌＧａＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ  下部半導体ＤＢＲ最上層の位置でエッチングを停止することができる。
【００９８】
よって、高い光出力と高い高周波特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を均一性良く作製できる。さらには、表面形状が均一になるため、ポリイミド保護膜のエッチバック工程で試料全面でメサ上面が露出するまでの時間のバラツキが小さくなる。さらに、ｐ側電極開口部を形成する工程の歩留まりが向上する。
【実施例２】
【００９９】
図７は実施例２の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図であり、実施例２では、酸素導入層を共振器部に設定し、エッチング停止層を下部半導体ＤＢＲの最上層に設定し、下部半導体ＤＢＲの大部分の領域に熱伝導性の良いＡｌＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲを用い作製した。
【０１００】
実施例２では、積層膜の下部半導体ＤＢＲが次のように異なるほかは、実施例１と同一の積層膜と製造方法で面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を作製する。
【０１０１】
すなわち、実施例２では、ｎ−ＡｌＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ  ３４．５ペアからなるＤＢＲと、その上のｎ−ＡｌＧａＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ  １ペアとからなる下部半導体ＤＢＲを用いる。
【０１０２】
ここで、エッチング停止層は、下部半導体ＤＢＲ中の最上層のｎ−ＡｌＧａＡｓ層である。
【０１０３】
また、酸素導入層は、下部ＧａＡｓスペーサ層、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ  ＴＱＷ活性層、上部ＧａＡｓスペーサ層である。
【０１０４】
実施例２の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）も、実施例１の動作と同様に、ｐ側電極，ｎ側電極から、それぞれ、正キャリア，負キャリアを注入すると、波長０．９８μｍのレーザ光がメサ上面から基板と垂直に出力される。
【０１０５】
実施例２では、実施例１の作用効果に加わって、さらに次の作用効果が得られる。すなわち、実施例２では、メサ形成エッチングの制御性と均一性が向上するので、下部半導体ＤＢＲのほとんどの領域で低屈折率層に熱伝導性が優れるＡｌＡｓ層を用いたｎ−ＡｌＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ  ＤＢＲを使用できるようになる。これによって、より高い光出力とより高い高周波特性をもつ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を得ることができる。
【実施例３】
【０１０６】
図８は実施例３の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図であり、実施例３では、酸素導入層を共振器部に設定し、エッチング停止層を下部半導体ＤＢＲの最上層に設定し、下部半導体ＤＢＲの大部分の領域に熱伝導性の良いＡｌＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲを設け、また、共振器部にＧａＩｎＮＡｓ系活性層を設け、エッチングプロセス室を２つに分けて作製した。
【０１０７】
より具体的に、実施例３では、ＭＢＥ法で、活性層がＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＱＷである他は、実施例２の積層膜と同じ構成の積層膜を形成する。
【０１０８】
ここで、エッチング停止層は、下部半導体ＤＢＲ中の最上層のｎ−ＡｌＧａＡｓ層である。
【０１０９】
また、酸素導入層は、下部ＧａＡｓスペーサ層、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＱＷ活性層、上部ＧａＡｓスペーサ層である。
【０１１０】
上記のように積層膜を作製した後、次に、フォトレジストで円形メサマスクをパターニングし、Ｃｌ２ガスを１５ｓｃｃｍ導入し、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング法でエッチングを開始する。このときプラズマ発光分光器でモニタする。エッチングの経過時間とともに、波長４１７ｎｍのＧａ原子からの発光強度はｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ  ＤＢＲ構造に対応し振動する。波長４１７ｎｍのＧａ原子からの発光強度の振動が高い強度のまま止まり、１振動周期に相当する時間が経過したら  エッチングを停止し、試料を取り出す。
【０１１１】
次に、試料を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置のプロセス室にセットし、Ｃｌ２ガスを２０ｓｃｃｍ、ＣＯ２ガスを２ｓｃｃｍ導入し、５分間エッチングする。このとき、エッチング底面は、試料全面にわたり下部半導体ＤＢＲ最上層の位置にある。
【０１１２】
以降は、実施例１と同様のプロセスでＧａＩｎＮＡｓ系ＶＣＳＥＬを作製することができる。
【０１１３】
この面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のｐ側電極，ｎ側電極から、それぞれ、正キャリア，負キャリアを注入すると、波長１．３μｍのレーザ光がメサ上面から基板と垂直に出力される。
【０１１４】
実施例３では、実施例１，実施例２の作用効果に加わって、さらに次の作用効果が得られる。すなわち、実施例３では、エッチングプロセス室を２つに分けて、それぞれ異なるガス系でエッチングするので、再現性が良好なエッチングができ、装置のメンテナンス頻度も小さくなる。
【０１１５】
また、実施例３では、活性層にＧａＩｎＮＡｓ系材料を含んでいる積層膜を第１，第２，第３の形態の製造方法で加工しているので、光伝送への適用性が高く冷却装置が不要なＧａＩｎＮＡｓ系長波長帯ＶＣＳＥＬに、高い光出力と高い高周波特性をもたせることができる。
【実施例４】
【０１１６】
図９は実施例４の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図であり、実施例４では、酸素導入層（半導体ＤＢＲ酸素導入層）とエッチング停止層との両層とも下部半導体ＤＢＲ中に設けた。さらに、下部半導体ＤＢＲの大部分の領域を熱伝導性の良いＡｌＡｓ／ＧａＡｓ  ＤＢＲとし、また、共振器部にＧａＩｎＮＡｓ系活性層を設け、エッチングプロセス室を２つに分けて作製した。
【０１１７】
より具体的に、実施例４では、ＭＯＣＶＤ法で、ｐ−ＧａＡｓ単結晶（１００）基板上に、ｐ−ＡｌＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ  ３２．５ペアからなるＤＢＲ、ｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓの１ペア、厚さ（１／４）×（λ／ｎ）のｐ−ＧａＡｓ層、厚さ（１／４）×（λ／ｎ）のｐ−ＧａＩｎＰ層、厚さ（３／４）×（λ／ｎ）のｐ−ＧａＡｓ層を順次積層し、下部半導体ＤＢＲを形成する。
【０１１８】
連続して、厚さ（１／４）×（λ／ｎ）のＡｌＡｓ選択酸化層、下部ＧａＡｓスペーサ層，ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ  ＴＱＷ活性層、上部ＧａＡｓスペーサ層，  ｎ−ＡｌＧａＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ  ２８ペアからなる上部半導体ＤＢＲを順次形成し、積層膜を作製する。
【０１１９】
ここで、共振器をなす活性層と下部，上部ＧａＡｓスペーサ層の合計の厚さは、λ／ｎとする。
【０１２０】
また、エッチング停止層は、下部半導体ＤＢＲ中のｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ  １ペア中のｐ−ＡｌＧａＡｓ層である。
【０１２１】
また、半導体ＤＢＲ酸素導入層は、下部半導体ＤＢＲ中の、厚さ（１／４）×（λ／ｎ）のｐ−ＧａＡｓ層と厚さ（１／４）×（λ／ｎ）のＧａＩｎＰ層と厚さ（３／４）×（λ／ｎ）のＧａＡｓ層である。これらは、エッチングの試料内分布とモニター精度の誤差を吸収するために設けられている。
【０１２２】
このように積層膜を作製した後、次に、フォトレジストで円形メサマスクをパターニングし、Ｃｌ２ガスを１５ｓｃｃｍ導入し、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング法でエッチングを開始する。このときプラズマ発光分光器でモニタする。上述した各実施例と同様に、エッチングの経過時間とともに、波長４１７ｎｍのＧａ原子からの発光強度はｎ−ＡｌＧａＡｓ／ｎ−ＧａＡｓ  ＤＢＲ構造に対応し振動する。波長４１７ｎｍのＧａ原子からの発光強度の振動が高い強度のまま２振動周期分経過した付近でＧａの発光強度が弱くなり再び強くなる。この強度の谷はＡｌＡｓ選択酸化層をエッチングしていることを示している。この谷から立ち上がってから１．５振動周期分に相当する時間が経過したら  エッチングを停止し、試料を取り出す。
【０１２３】
次に、試料を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置のプロセス室にセットし、Ｃｌ２ガスを２０ｓｃｃｍ、ＣＯ２ガスを２ｓｃｃｍ導入し、５分間エッチングする。このとき、エッチング底面は試料全面にわたり下部半導体ＤＢＲ中のｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ  １ペア中のｐ−ＡｌＧａＡｓ層の位置である。
【０１２４】
以降は、ｐ側電極，ｎ側電極を逆にする以外は、実施例１と同様のプロセスでＧａＩｎＮＡｓ系ＶＣＳＥＬを作製することができる。
【０１２５】
この面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のｐ側電極，ｎ側電極から、それぞれ、正キャリア，負キャリアを注入すると、波長１．３μｍのレーザ光がメサ上面から基板と垂直に出力される。
【０１２６】
実施例４では、実施例３の作用効果に加わって、さらに次の作用効果が得られる。すなわち、この実施例４と類似した構成をもつＶＣＳＥＬ、つまりｐ−ＧａＡｓ基板上にＡｌＡｓ／ＧａＡｓＤＢＲをもち下部ＤＢＲ直上にＡｌＡｓ選択酸化層をもつＶＣＳＥＬを開示している前述の特許文献１の場合、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓＤＢＲの酸化を防ぐためエッチングのバラツキを吸収するＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＤＢＲの厚さは１０ペアであるが、この実施例４の場合、３．５ペア相当の厚さで済み、その分、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓＤＢＲ領域を増やすことができて、放熱性が良くなり、素子抵抗も減少する。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】一般的な面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の素子構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図である。
【図３】本発明の第３の形態を説明するための図である。
【図４】本発明の第４の形態を説明するための図である。
【図５】本発明の第６の形態の光伝送システムの構成例を示す図である。
【図６】本発明の第６の形態の光伝送システムの他の構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施例２の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図である。
【図８】本発明の実施例３の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図である。
【図９】本発明の実施例４の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図である。
【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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