(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程（ａ）〜工程（ｃ）を含む面発光型半導体レーザの製造方法。
（ａ）半導体基板の裏面にストライプ状の凹凸部を形成する工程、
（ｂ）前記半導体基板の表面に、少なくとも活性層を含む半導体堆積層を所定温度にて形成する工程、および
（ｃ）前記半導体堆積層から、前記活性層を含み、前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射し、かつ、該半導体基板と垂直に共振する共振器を形成する工程。
【請求項２】
請求項１において、
前記工程（ａ）は、前記半導体基板の裏面をエッチングしてストライプ状の溝を設けることにより、前記凹凸部を形成する工程である、面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記工程（ａ）は、前記半導体基板の裏面に、ストライプ状の凸部を設けることにより前記凹凸部を形成する工程である、面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記凸部は、酸化膜または窒化膜からなる、面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記凸部は、二酸化珪素、二酸化チタン、窒化珪素のうち少なくとも１種を含む材料からなる、面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
以下の工程（ｄ）および工程（ｅ）を含む面発光型半導体レーザの製造方法。
（ｄ）凸状に湾曲したホルダに半導体基板を設置して、該半導体基板と垂直な方向に凸になるように該半導体基板を湾曲させた状態で、前記半導体基板の表面に、少なくとも活性層を含む半導体堆積層を所定温度にて形成する工程、および
（ｅ）前記半導体堆積層から、前記活性層を含み、前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射し、かつ、該半導体基板と垂直に共振する共振器を形成する工程。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
以下の工程（ｆ）をさらに含む、面発光型半導体レーザの製造方法。
（ｆ）前記工程（ａ）〜（ｃ）を行なった後、前記半導体基板から前記凹凸部を削除する工程。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板に対して垂直にレーザ光を出射する面発光型半導体レーザの製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
面発光型半導体レーザは、半導体基板に対して垂直にレーザ光を出射する半導体レーザであり、半導体基板上に垂直方向に共振器が設けられている。この共振器は、レーザ光を発振させた後出射させるものであり、反射層、活性層、反射層が順に堆層されることにより構成される。
【０００３】
面発光型半導体レーザは、アレイ化（同一半導体基板上に多数のレーザを配置すること）が容易、しきい値電流が小さい、発振波長が安定、端面レーザに比べてレーザ放射角が等方的で、かつ小さい等の優れた特徴を有する。よって、面発光型半導体レーザは、２次元集積化が可能な半導体レーザとして、光並列通信や光並列演算、レーザビームプリンタ等のへの応用が期待されている。
【０００４】
一方、半導体レーザを用いて光学装置を構築する場合、偏光子やビームスプリッタなどの機器を使用することが多い。偏光子やビームスプリッタなどの機器は、反射率が偏光方向に依存する。このため、半導体レーザを光学装置に組み込んで使用する場合、レーザ光の偏光方向の制御が不十分であると、方向により光の強度が変化する等の問題が発生するため、レーザ光の偏光方向を制御することが重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、面発光型半導体レーザは、共振器が等方的な構造を有することから、共振器から出射されるレーザ光の放射角が等方的であるため、レーザ光の偏光方向の制御が困難であった。このため、面発光型半導体レーザにおいて、レーザ光の偏光方向を制御しようとする試みがなされており、例えば、特開平８−１１６１３０号公報や、特開平６−２２４５１５号公報に面発光型半導体レーザの偏光方向の制御に関する技術が開示されている。
【０００６】
本発明の目的は、レーザ光の偏光方向の制御が可能である面発光型半導体レーザの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる面発光型半導体レーザは、
共振器が半導体基板上に垂直方向に形成され、該共振器より該半導体基板に垂直な方向へレーザ光を出射する面発光型半導体レーザであって、
前記半導体基板および前記共振器が、レーザ光の偏光方向を制御する機能を有する。
【０００８】
この面発光型半導体レーザによれば、本来、面発光レーザにおいてレーザ光の発光に寄与している活性層のみでなく、半導体基板および共振器にレーザ光の偏光方向を制御する機能をもたせることにより、活性層におけるレーザ光の偏光方向の制御をより確実に行うことができる。
【０００９】
（１）この場合、前記半導体基板および前記共振器が異方的な歪みを有し、該異方的な歪みにより前記レーザ光の偏光方向を制御することが望ましい。
【００１０】
ここで、本発明にいう異方的な歪みとは、特定の一方向への歪みをいう。したがって、本発明の面発光型半導体レーザが、前記半導体基板および前記共振器が異方的な歪みを有し、かかる異方的な歪みが活性層にも加わり、異方的な歪みによるレーザ光の利得の異方性が発現する。すなわち、半導体基板や共振器における異方的な歪みにより前記レーザ光の偏光方向を制御する。この結果、特定の偏光方向のレーザ光を優先的に増幅させて発振させることができるため、レーザ光の偏光方向を特定方向に制御することができる。
【００１１】
（２）さらに、この場合、前記半導体基板および前記共振器が湾曲を有し、前記異方的な歪みは、前記湾曲に起因したものであることが望ましい。
【００１２】
ここで、本発明にいう湾曲とは、前記半導体基板および前記共振器がレーザ光出射方向に凸状または凹状となるような曲率を有し、かつ前記半導体基板および前記共振器がレーザ光出射方向に瓦状に曲がっていることをいう。したがって、本発明の面発光型半導体レーザにおいて、前記半導体基板および前記共振器が湾曲を有し、前記異方的な歪みは、前記湾曲に起因したものであることにより、異方的な歪みが活性層に確実に加わるため、レーザ光の偏光方向を特定方向に厳密に制御することができる。
【００１３】
前記面発光型半導体レーザの好ましい態様としては、
共振器が半導体基板上に垂直方向に形成され、該共振器より該半導体基板に垂直な方向へレーザ光を出射する面発光型半導体レーザであって、
前記半導体基板および前記共振器は、湾曲を有し、
前記湾曲に起因して前記半導体基板および前記共振器中に生じた異方的な歪みにより、レーザ光の偏光方向を制御することができる面発光型半導体レーザがある。
【００１４】
この面発光型半導体レーザによれば、前述した効果を奏することができる。
【００１５】
本発明にかかる面発光型半導体レーザは、以下の工程（ａ）〜工程（ｃ）を含む製造方法によって得ることができる。
【００１６】
（ａ）半導体基板の裏面にストライプ状の凹凸部を形成する工程、
（ｂ）前記半導体基板の表面に、少なくとも活性層を含む半導体堆積層を所定温度にて形成する工程、および
（ｃ）前記半導体堆積層から、前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する共振器を形成する工程。
【００１７】
本発明にいう半導体基板の裏面とは、第一義的には、半導体基板において、後の工程で共振器を形成する側の面と反対側の面をいう。また、本発明にいう半導体基板の表面とは、半導体基板において共振器を形成する側の面をいう。
【００１８】
この製造方法によれば、半導体基板および共振器に湾曲をもたせることができることから、半導体基板および共振器に異方的な歪みが生じ、その状態で活性層を形成しているため、活性層にも異方的な歪みが加わり、その結果、レーザ光の光学利得に異方性が発現し、特定の偏光方向のレーザ光を優先的に増幅させて発振させることができるため、レーザ光の偏光方向を特定方向に厳密に制御することができる面発光型半導体レーザを得ることができる。
【００１９】
ここで、工程（ａ）としては、以下に示す工程（１）または工程（２）であることが好ましい。
【００２０】
（１）前記半導体基板の裏面をエッチングしてストライプ状の溝を設けることにより、前記凹凸部を形成する工程。
【００２１】
前記工程（１）によると、半導体基板上に形成される前記凹凸部を構成する溝の幅または深さ、もしくは間隔を変えることによって、半導体基板および共振器に加える異方的な歪みの度合いを制御することができる。
【００２２】
（２）前記半導体基板の裏面に、ストライプ状の凸部を設けることにより前記凹凸部を形成する工程。
【００２３】
前記工程（２）によると、工程（１）による効果に加えて、半導体基板の裏面に、半導体基板と別の材料で凸部を形成することによりストライプ状の凹凸部を形成するため、凹凸部を構成する凸部の材質を適宜変えて凸部を形成することができる。これにより、凸部を形成するために用いる材料を変えることによっても、半導体基板および共振器に加える異方的な歪みを調節することができる。
【００２４】
また、工程（２）において、前記凸部は、酸化膜または窒化膜からなることが望ましい。これらの材料は、後の半導体堆積層を形成する工程に耐え、凸部の形状を保持することができる。このため、前記凸部が酸化膜または窒化膜からなることにより、半導体基板および共振器に湾曲を付与することができ、レーザ光の偏光方向を制御する機能を有する面発光型半導体レーザを得ることができる。この場合、前記凸部は、二酸化珪素、二酸化チタン、窒化珪素のうち少なくとも１種を含む材料からなることがより望ましい。
【００２５】
また、本発明にかかる面発光型半導体レーザは、以下の工程（ｄ）および工程（ｅ）を含む製造方法によって得ることができる。
【００２６】
（ｄ）半導体基板を湾曲させた状態で、前記半導体基板の表面に、少なくとも活性層を含む半導体堆積層を所定温度にて形成する工程、および
（ｅ）前記半導体堆積層から、前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する共振器を形成する工程。
【００２７】
この製造方法によれば、半導体基板および共振器を湾曲させることができることから、半導体基板および共振器に異方的な歪みが生じるため、活性層にも異方的な歪みが加わり、その結果、レーザ光の光学利得に異方性が発現し、特定の偏光方向のレーザ光を優先的に増幅させて発振させることができる。このため、レーザ光の偏光方向を特定方向に厳密に制御することができる面発光型半導体レーザを得ることができる。また、半導体基板に、特別な処理を施すことなく、半導体堆積層および半導体基板を湾曲させることができるため、製造工程の短縮化を図ることができる。これにより、製造コストを低減することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（第１の実施の形態）
（デバイスの構造）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザ１００（以下、「面発光レーザ」という）を、図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。図２は、図１に示される面発光レーザを、レーザ光の出射口に対向する側から見た平面の要部を模式的に示す図である。
【００３０】
図１および図２に示す面発光レーザ１００の構造について説明する。面発光レーザ１００は、半導体基板１０１、半導体基板１０１上に形成されたｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層１０２、垂直共振器（以下、「共振器」とする）１２０、および共振器１２０上に形成されたｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１０９を含み構成される垂直共振器型面発光レーザである。
【００３１】
共振器１２０は、バッファ層１０２上に形成され、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とを交互に積層した３０．５ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「下部ミラー」という）１０３、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｎ型クラッド層１０４、ＧａＡｓウエル層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される多重井戸構造の活性層１０５、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｐ型クラッド層１０６、およびｐ型Ａｌ0.89Ｇａ0.11Ａｓ層とｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「上部ミラー」という）１０８が順次積層されて構成される。また、上部ミラー１０８を構成する層のうち１の層が、ｐ型ＡｌＡｓからなる電流狭窄部層１０７ならびに電流狭窄部層１０７の周囲に形成された誘電体層１１１に置き換えられている。
【００３２】
上部ミラー１０８は、Ｚｎがドーピングされることによりｐ型にされ、下部ミラー１０３は、Ｓｅがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、上部ミラー１０８、不純物がドーピングされていない活性層１０５、および下部ミラー１０３により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００３３】
また、面発光レーザ１００のレーザ光出射側からｐ型クラッド層１０６の表面直上にかけて、レーザ光出射側からから見て円形の形状にエッチングされて、柱状部１１０が形成されている。本実施の形態では、柱状部１１０の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。さらに、柱状部１１０の側面の一部分および下部ミラー１０３の上面を覆うようにして、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）からなる絶縁層１１２が形成されている。
【００３４】
さらに、柱状部１１０および絶縁層１１２の上面には、上部電極１１３が形成されている。柱状部１１０上面の中央部には、レーザ光の出射口となる開口部１１６が形成されている。また、半導体基板１０１において、共振器１２０が形成されている側と反対側の面には、下部電極１１５が形成されている。
【００３５】
そして、上部電極１１３からの電流を柱状部１１０の中央部分に集中させるために、電流狭窄部層１０７の周囲から数μｍ程度の領域に、酸化アルミニウムからなる誘電体層１１１が形成されている。
【００３６】
（デバイスの動作）
上部電極１１３と下部電極１１５とで、ｐｉｎダイオードに順方向の電圧を印加すると、活性層１０５において、電子と正孔との再結合が起こり、前記再結合による発光が生じる。そこで生じた光が上部ミラー１０８と下部ミラー１０３との間を往復する際、誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。ここで、光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、上部電極１１３の開口部から半導体基板１０１に対して垂直方向にレーザ光が出射される。
【００３７】
（効果）
図１および図２を参照して、第１の実施の形態にかかる面発光レーザの効果を説明する。
【００３８】
（１）本実施の形態にかかる面発光レーザにおいては、半導体基板１０１および共振器１２０は、レーザ光の偏光方向を制御する機能を有する。面発光レーザにおいてレーザ光の発光に寄与しているのは活性層１０５であるが、半導体基板１０１および共振器１２０にレーザ光の偏光方向を制御する機能をもたせることにより、活性層１０５におけるレーザ光の偏光方向の制御をより確実に行うことができる。
【００３９】
例えば、半導体基板１０１および共振器１２０に異方的な歪みを付加することによって、半導体基板１０１および共振器１２０に、レーザ光の偏光方向を制御する機能を付与することができる。ここで、異方的な歪みとは、特定の一方向への歪みをいう。半導体基板１０１および共振器１２０が異方的な歪みを有することにより、かかる異方的な歪みが共振器１２０中の活性層１０５にも加わり、異方的な歪みによるレーザ光の利得の異方性が発現する。この結果、特定の偏光方向のレーザ光を優先的に増幅させて発振させることができるため、レーザ光の偏光方向を特定方向に制御することができる。
【００４０】
半導体基板１０１および共振器１２０に異方的な歪みを付加する一手段として、半導体基板１０１において、共振器１２０が形成されている面を湾曲させることが挙げられる。この場合、湾曲とは、半導体基板１０１および共振器１２０がレーザ光出射方向に凸状または凹状となるように曲率を有し、かつ瓦状に曲がっていることをいう。半導体基板１０１および共振器１２０が、前記湾曲に起因した異方的な歪みを有することから、異方的な歪みが、特にその形成過程でより確実に活性層１０５に加わる。その結果、活性層１０５に加わった異方的な歪みによってレーザ光の光学利得に異方性が発現し、特定の偏光方向のレーザ光を優先的に増幅させて発振させることができるため、レーザ光の偏光方向を特定方向に厳密に制御することができる。なお、本実施の形態においては、半導体基板１０１および共振器１２０がレーザ光出射方向に凸状となるように瓦状に曲がっている場合を示したが、凹状となるように瓦状に曲がっている場合も同様の効果が得られる。
【００４１】
（２）また、本実施の形態にかかる面発光レーザにおいては、活性層１０５に異方的な歪みをもたせるだけでなく、活性層１０５以外の層、例えば、共振器１２０における活性層１０５以外の層や、半導体基板１０１に異方的な歪みをもたせた面発光レーザを得ることができる。このように、共振器１２０における活性層１０５以外の層、特に分布反射型多層膜ミラー（上部ミラー１０８、下部ミラー１０３）に一定方向の歪みを加えた場合、歪みが加わった方向には屈折率の変化が生じ、歪みが加わった方向とそれに直交する方向との間には屈折率差が生じる。このような屈折率分布を有する媒体中では、屈折率差により一定の偏波成分を持った光だけが伝播され得る。したがって、本実施の形態にかかる面発光レーザにおいては、例えば、偏波面保持ファイバの一種である楕円径コアファイバ（コアの平面形状を楕円形とすることで、かかる楕円の長軸方向と短軸方向との間に屈折率差を生じさせたファイバ）と同様の効果が得られる。
【００４２】
（デバイスの製造プロセス）
次に、本実施の形態にかかる面発光レーザ１００の製造方法について、図３〜７を用いて説明する。
【００４３】
図３および図５〜７は、本実施の形態にかかる面発光レーザ１００の製造方法の工程を模式的に示す断面図である。図４は、本実施の形態にかかる面発光レーザ１００の製造方法の工程を模式的に示す斜視図である。
【００４４】
（ａ）まず、図３に示されるｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１の裏面にフォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィによってフォトレジストをパターニングすることにより、ストライプ状のパターンを有するレジスト（図示しない）を塗布し、続いて該レジストをマスクとして半導体基板１０１の裏面に対してエッチングを行い、半導体基板１０１のうちレジストを塗布していない部分を選択的に除去した後、レジストを除去することにより、図４に示されるように、、半導体基板１０１の裏面にストライプ状の溝１４０を形成することにより、ストライプ状の凹凸部１４２が形成される。ここで、半導体基板１０１の裏面とは、半導体基板１０１において、後の工程で共振器１２０を形成する側の面と反対側の面をいう。また、ストライプ状の凹凸部１４２とは、溝１４０および凸部１４１からなり、同一方向に並列するように形成された凹凸をいう。
【００４５】
（ｂ）次に、図５に示されるように、半導体基板１０１の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより半導体堆積層１５０を形成する。ここで、半導体堆積層１５０とは、ｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層１０２、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とが交互に積層された下部ミラー１０３、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｎ型クラッド層１０４、ＧａＡｓウエル層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される多重井戸構造の活性層１０５、Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｐ型クラッド層１０６、ｐ型Ａｌ0. 89Ｇａ0.11Ａｓ層とｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とが交互に積層され、ＡｌＡｓ層を含む上部ミラー１０８、およびｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１０９をいい、これらの層を順に半導体基板１０１上に堆層させて、半導体堆積層１５０を形成する。ここで、上部ミラー１０８を構成するｐ型ＡｌＡｓ層を電流狭窄部層１０７とし、後の工程において、電流狭窄部層１０７の一部から誘電体層１１１を形成する。また、半導体基板１０１の表面とは、半導体基板１０１において、後の工程で共振器１２０を形成する側の面をいう。
【００４６】
エピタキシャル成長を行う際の温度は、半導体基板１０１の種類、あるいは形成する半導体堆積層１５０の種類や厚さによって適宜決定されるが、一般に、７００℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行う際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、ＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＬＰＥ法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いることができる。
【００４７】
（ｃ）続いて、コンタクト層１０９上に、フォトレジスト（図示しない）を塗布した後フォトリソグラフィにより該フォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層（図示しない）を形成する。次いで、このレジスト層をマスクとして反応性イオンエッチングを行うことにより、図６に示されるように、コンタクト層１０９、上部ミラー１０８、および電流狭窄部層１０７をエッチングし、柱状部１１０を形成する。
【００４８】
次いで、ｐ型ＡｌＡｓ層からなる電流狭窄部層１０７を、４００℃程度の水蒸気雰囲気下に、例えば２０〜９０分の範囲の適切な時間さらすことにより、ＡｌＡｓ層がその露出面から内側へと酸化されていき、誘電体である酸化アルミニウムが形成される。すなわち、電流狭窄部層１０７の外周部が酸化されて、図７に示されるように、酸化アルミニウムからなる誘電体層１１１が形成される。以上により、半導体基板１０１上に共振器１２０が形成される。
【００４９】
続いて、得られた共振器１２０に上部電極１１３および下部電極１１５を設置する。
【００５０】
まず、モノシランガスと酸素ガスを用い、窒素ガスをキャリアガスとする常圧熱ＣＶＤ法により、下部ミラー１０３、ならびに柱状部１１０の側面および上面にシリコン酸化膜を形成する。その後、フォトリソグラフィとドライエッチングにより、柱状部１１０の側面の一部、および柱状部１１０の上面のシリコン酸化膜を除去することにより、絶縁層１１２を形成する。
【００５１】
次に、後の工程において半導体基板１０１の裏面に下部電極１１６を設置するために、半導体基板１０１の裏面に形成されている凹凸部１４２をエッチングにより削除し、半導体基板１０１の裏面を平坦にする。
【００５２】
続いて、真空蒸着法により、絶縁層１１２、柱状部１１０の側面、および柱状部１１０の上面に、金および亜鉛から構成される合金層を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて合金層をパターニングすることにより、開口部１１６を形成する。以上の工程により上部電極１１３が形成される。続いて、半導体基板１０１の裏面に、真空蒸着法により、金およびゲルマニウムから構成される合金層からなる下部電極１１５を形成する。以上のプロセスを経て、図１および図２に示される面発光レーザ１００が形成される。
【００５３】
（効果）
次に、第１の実施の形態にかかる面発光レーザの製造方法における効果を説明する。
【００５４】
（１）図４に示されるように、半導体基板１０１の裏面に溝１４０を形成した後、半導体基板１０１の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより半導体堆積層１５０を形成する。エピタキシャル成長による半導体堆積層１５０の形成は、前述したように、一般に、７００℃〜８００℃の高温条件下で行われるため、エピタキシャル成長中において、半導体基板１０１は、ストライプ状の凹凸部１４２の長手方向（図４におけるＹ方向）と、凹凸部１４２と直交する方向（図４におけるＸ方向）とでは、熱膨張する度合いが異なる。すなわち、凹凸部１４２が形成されていることから、半導体基板１０１の膨張は、凹凸部１４２の長手方向よりも、凹凸部１４２と直交する方向へのほうが大きい。
【００５５】
さらに、半導体堆積層１５０を形成した後、基板を放冷させると基板全体が収縮することにより、基板全体が、レーザ光の出射口に凸状に湾曲することととなる。半導体基板１０１は、凹凸部１４２の長手方向よりも、凹凸部１４２と直交する方向へと多く膨張していたため、かかる基板の収縮により、凹凸部１４２の長手方向よりも、凹凸部１４２と直交する方向への収縮が大きくなる。このため、レーザ光の出射方向に凸状の湾曲を有することとなり、凹凸部１４２と直交する方向への異方的な歪みが半導体基板１０１に生じる。この異方的な歪みが半導体堆積層１５０にも加わり、中でも、この異方的な歪みが活性層１０５に加わることにより、レーザ光の利得に異方性が発現する。これにより、特定の偏光方向のレーザ光を優先的に増幅させて発振させることができるため、レーザ光の偏光方向を特定方向に制御することができる。したがって、本実施の形態にかかる面発光レーザの製造方法によれば、以上の方法により、レーザ光の偏光方向が特定方向に制御された面発光レーザを簡易に得ることができる。
【００５６】
（２）本実施の形態にかかる面発光レーザの製造方法においては、活性層１０５に異方的な歪みをもたせるだけでなく、活性層１０５以外の層、例えば、半導体堆積層１５０における活性層１０５以外の層や、半導体基板１０１に異方的な歪みをもたせた面発光レーザを得ることができる。
【００５７】
（３）半導体基板１０１上に形成される溝１４０の幅、深さ、あるいは間隔を変えることによって、半導体基板１０１および共振器１２０に加える異方的な歪みの度合いを制御することができる。
【００５８】
（第２の実施の形態）
（デバイスの構造および動作）
本実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの構造および動作は、第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの構造および動作と同様である。よって、その説明を省略する。
【００５９】
（デバイスの製造プロセス）
第２の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法は、第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法における（ｂ）および（ｃ）の工程は基本的に同じであり、工程（ａ）のかわりに以下の工程（ａ’）を用いることにより、面発光型半導体レーザを製造することができる。すなわち、第１の実施の形態においては、半導体基板１０１の裏面をエッチングすることにより、半導体基板１０１の裏面に直接凹凸部１４２を形成したが、第２の実施の形態においては、半導体基板１０１の裏面に別の材料を用いて凹凸部２４２を形成する。
【００６０】
図８は、第２の実施の形態にかかる面発光レーザの製造方法の工程を模式的に示す斜視図である。
【００６１】
（ａ’）まず、図３に示されるｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１の裏面に、溝形成用の層（図示しない）を形成し、かかる溝形成用の層上にフォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィによってフォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト（図示しない）を形成する。続いて、反応性イオンエッチング等を行った後、レジストを除去することにより、ストライプ状の凸部２４１を形成する。以上により、半導体基板１０１の裏面に凹凸部２４２を設ける。以降の工程は、第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法と同様であり、半導体基板１０１の表面に共振器１２０を形成した後、半導体基板１０１の裏面に下部電極１１５を設置する前に、凹凸部２４２はエッチングにより削除される。
【００６２】
凸部２４１を形成するための材料としては、後の半導体堆積層１５０を形成する工程に耐え得るものであればよく、例えば、二酸化珪素、二酸化チタン、窒化珪素を用いることができる。
【００６３】
（効果）
第２の実施の形態にかかる面発光レーザの製造方法における効果は、第１の実施の形態にかかる面発光レーザの製造方法における効果と同様である。さらに、第２の実施の形態においては、半導体基板１０１の裏面に、半導体基板１０１と別の材料でストライプ状の凸部２４１を形成して凹凸部２４２を設けることにより、凸部２４１の材質を適宜変えて凹凸部２４２を形成することができる。したがって、凸部２４１に用いる材質を変えることによっても、半導体基板１０１および共振器１２０に加える異方的な歪みを調節することができる。
【００６４】
（第３の実施の形態）
（デバイスの構造および動作）
本実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの構造および動作は、第１の実施の形態および第２の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの構造および動作と同様である。よって、その説明を省略する。
【００６５】
（デバイスの製造プロセス）
第３の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法は、第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法における工程（ａ）および工程（ｂ）のかわりに以下に示す工程（ｄ）を用い、工程（ｄ）に引き続いて工程（ｅ）を用いる。ここで、工程（ｅ）は第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法における工程（ｃ）と同様の工程であるため、説明は省略する。
【００６６】
図９は、第３の実施の形態にかかる面発光レーザの製造方法の一工程で用いる装置を模式的に示す平面図であり、図１０は、図９の装置をＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００６７】
（ｄ）まず、図９および図１０に示されるように、凸状に湾曲した基板設置面１９１を有するホルダ１９０の基板設置面１９１に半導体基板１０１を設置した状態で、半導体基板１０１の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより半導体堆積層１５０を形成する。以降の工程は、第１の実施の形態および第２の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法と同様である。
【００６８】
（効果）
第３の実施の形態にかかる面発光レーザの製造方法における効果は、活性層１０５のみならず、半導体堆積層１５０および半導体基板１０１に異方的な歪みをもたせた面発光レーザを得ることができる点で、第１の実施の形態および第２の実施の形態にかかる面発光レーザの製造方法における効果と同様である。また、第１の実施の形態および第２の実施の形態においては、半導体基板１０１の裏面にそれぞれ凹凸部１４２および２４２を形成したのち半導体基板１０１表面にエピタキシャル成長により半導体堆積層１５０を形成する工程により、半導体堆積層１５０および半導体基板１０１に異方的な歪みをもたせていたが、第３の実施の形態においては、第１の実施の形態および第２の実施の形態のように半導体基板１０１に特別な処理を施すことなく、半導体堆積層１５０および半導体基板１０１に異方的な歪みをもたせることができるため、製造工程の短縮化を図ることができる。これにより、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの断面を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す面発光型半導体レーザを、レーザ光の出射口に対向する側から見た平面の要部を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法の第１の工程を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法の第２の工程を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法の第３の工程を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法の第４の工程を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法の第５の工程を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法の一工程を模式的に示す斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる面発光型半導体レーザの製造方法の一工程で用いる装置を模式的に示す平面図である。
【図１０】図９に示される装置をＢ−Ｂ線に沿って切断した部分の断面図である。
【符号の説明】
１００  面発光型半導体レーザ
１０１  半導体基板
１０２  バッファ層
１０３  下部ミラー
１０４  ｎ型クラッド層
１０５  活性層
１０６  ｐ型クラッド層
１０７  電流狭窄部層
１０８  上部ミラー
１０９  コンタクト層
１１０  柱状部
１１１  誘電体層
１１２  絶縁層
１１３  上部電極
１１５  下部電極
１１６  開口部
１２０  共振器
１４０・２４０  溝
１４１・２４１  凸部
１４２・２４２  凹凸部
１５０  半導体堆積層
１９０  ホルダ
１９１  基板設置面
【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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【図１０】
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