(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、
前記活性層の上下層に設けられた分布ブラッグ反射層と、
前記分布ブラッグ反射層内の少なくとも一層に設けられた酸化層と、
前記酸化層の上下面の少なくとも一方に設けられたスペーサ層と、
前記酸化層と前記スペーサ層との間に設けられた酸化ストップ層とを備え、
前記酸化層のアルミ組成がｘ、前記スペーサ層のアルミ組成がｙ、前記酸化ストップ層のアルミ組成がｚであるとすると、
０≦ｚ＜ｙ＜ｘ≦１
の関係を満たすことを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
活性層と、
前記活性層の上下層に設けられた分布ブラッグ反射層と、
前記分布ブラッグ反射層内の少なくとも一層に設けられた酸化層と、
前記酸化層の上下面の少なくとも一方に設けられたスペーサ層と、
前記酸化層と前記スペーサ層との間に設けられた酸化ストップ層とを備え、
前記スペーサ層の厚みは、前記酸化層、前記スペーサ層および前記酸化ストップ層の全体の厚みがλ／（４ｎ）（ただし、λは波長、ｎは屈折率）を満たすように設定されることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項３】
前記分布ブラッグ反射層は、高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ多層膜、前記酸化層、前記スペーサ層および前記酸化ストップ層を有していることを特徴とする請求項１または２記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記酸化層は、前記分布ブラッグ反射層を導波する光波の節側に設けられ、前記スペーサ層は、前記分布ブラッグ反射層を導波する光波の腹側に設けられていることを特徴とする請求項３記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記分布ブラッグ反射層は、高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ多層膜、前記酸化層、前記スペーサ層および前記酸化ストップ層とを有しており、
前記酸化層は、前記分布ブラッグ反射層を導波する光波の節の位置に設けられ、前記スペーサ層は、前記酸化ストップ層を介して前記酸化層の上下面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の面発光レーザ。
【請求項６】
第１導電型半導体基板上に高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ第１導電型ブラッグ反射多層膜を形成する工程と、
前記第１導電型ブラッグ反射多層膜上に第１導電型クラッド層を形成する工程と、
前記第１導電型クラッド層上に活性層を形成する工程と、
前記活性層上に第２導電型クラッド層を形成する工程と、
前記第２導電型クラッド層上に高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ第２導電型ブラッグ反射多層膜を形成する工程と、
前記低アルミ組成層の間に、スペーサ層、酸化ストップ層および酸化層を形成する工程と、
少なくとも前記第２導電型ブラッグ反射多層膜を円盤状または多角形またはそれらを組み合わせた形状にエッチングすることにより、前記酸化層の側壁を露出させる工程と、
前記酸化層の側壁を酸化性ガスに晒すことにより、前記酸化層の周囲を酸化する工程とを備え、
前記高アルミ組成層の組成はＡｌaＧａ1-aＡｓ、前記低アルミ組成層の組成はＡｌbＧａ1-bＡｓ、前記酸化層の組成はＡｌxＧａ1-xＡｓ、前記スペーサ層の組成はＡｌyＧａ1-yＡｓ、前記酸化ストップ層の組成はＡｌzＧａ1-zＡｓであるとすると、
０≦ｂ≦ｚ＜ｙ≦ａ＜ｘ≦１
または
０≦ｂ≦ｚ＜ａ≦ｙ＜ｘ≦１
の関係を満たすことを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光レーザおよび面発光レーザの製造方法に関し、特に、分布ブラッグ反射膜に選択酸化層を設けた面発光レーザに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の面発光レーザでは、しきい値電流を低減するために、分布ブラッグ反射膜の層間に酸化層を設け、その酸化層を選択的に酸化することにより、電流狭窄を行なう方法があった。
ここで、酸化層を選択的に酸化するために、酸化層として、分布ブラッグ反射膜の高アルミ組成層よりもさらにアルミ組成の高い膜が用いられるが、アルミ組成の高い膜を酸化すると、その部分が体積収縮を起こし、周囲に歪みを生じさせる。
【０００３】
このため、従来の面発光レーザでは、分布ブラッグ反射膜の層間にスペーサ層を介して酸化層を形成し、酸化層の厚みを極力薄くすることにより、体積収縮の影響を低減させて、周囲に生じる歪みを低下させるようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、酸化層とスペーサ層からなる２層構造を分布ブラッグ反射膜の層間に設ける方法では、酸化層が酸化される際にスペーサ層も酸化され、体積収縮の低減効果が小さくなるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、酸化層を酸化する際にスペーサ層の酸化を抑制することが可能な面発光レーザおよび面発光レーザの製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のひとつの面発光レーザは、活性層と、前記活性層の上下層に設けられた分布ブラッグ反射層と、前記分布ブラッグ反射層内の少なくとも一層に設けられた酸化層と、前記酸化層の上下面の少なくとも一方に設けられたスペーサ層と、前記酸化層と前記スペーサ層との間に設けられた酸化ストップ層とを備え、前記酸化層のアルミ組成がｘ、前記スペーサ層のアルミ組成がｙ、前記酸化ストップ層のアルミ組成がｚであるとすると、０≦ｚ＜ｙ＜ｘ≦１の関係を満たすことを特徴とする。
また、本発明の他のひとつの面発光レーザは、活性層と、前記活性層の上下層に設けられた分布ブラッグ反射層と、前記分布ブラッグ反射層内の少なくとも一層に設けられた酸化層と、前記酸化層の上下面の少なくとも一方に設けられたスペーサ層と、前記酸化層と前記スペーサ層との間に設けられた酸化ストップ層とを備え、前記スペーサ層の厚みは、前記酸化層、前記スペーサ層および前記酸化ストップ層の全体の厚みがλ／（４ｎ）（ただし、λは波長、ｎは屈折率）を満たすように設定されることを特徴とする。
上述した課題を解決するために、本発明のひとつの面発光レーザの製造方法は、第１導電型半導体基板上に高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ第１導電型ブラッグ反射多層膜を形成する工程と、前記第１導電型ブラッグ反射多層膜上に第１導電型クラッド層を形成する工程と、前記第１導電型クラッド層上に活性層を形成する工程と、前記活性層上に第２導電型クラッド層を形成する工程と、前記第２導電型クラッド層上に高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ第２導電型ブラッグ反射多層膜を形成する工程と、前記低アルミ組成層の間に、スペーサ層、酸化ストップ層および酸化層を形成する工程と、少なくとも前記第２導電型ブラッグ反射多層膜を円盤状または多角形またはそれらを組み合わせた形状にエッチングすることにより、前記酸化層の側壁を露出させる工程と、  前記酸化層の側壁を酸化性ガスに晒すことにより、前記酸化層の周囲を酸化する工程とを備え、前記高アルミ組成層の組成はＡｌaＧａ1-aＡｓ、前記低アルミ組成層の組成はＡｌbＧａ1-bＡｓ、前記酸化層の組成はＡｌxＧａ1-xＡｓ、前記スペーサ層の組成はＡｌyＧａ1-yＡｓ、前記酸化ストップ層の組成はＡｌzＧａ1-zＡｓであるとすると、０≦ｂ≦ｚ＜ｙ≦ａ＜ｘ≦１または０≦ｂ≦ｚ＜ａ≦ｙ＜ｘ≦１の関係を満たすことを特徴とする。
上述した課題を解決するために、本発明の面発光レーザによれば、活性層と、前記活性層の上下層に設けられた分布ブラッグ反射層と、前記分布ブラッグ反射層内の少なくとも一層に設けられた酸化層と、前記酸化層の上下面の少なくとも一方に設けられたスペーサ層と、前記酸化層と前記スペーサ層との間に設けられた酸化ストップ層とを備えることを特徴とする。
【０００６】
これにより、酸化層の酸化に伴うスペーサ層の酸化を抑制することが可能となり、酸化層の厚みを薄くするためにスペーサ層を設けた場合においても、酸化層を酸化した際の体積収縮の影響を低減することができる。
このため、面発光レーザの特性劣化を抑制しつつ、電流狭窄を実現することが可能となり、また面発光レーザの長寿命化を図ることができる。
【０００７】
また、前記スペーサ層の厚みは、前記酸化層、前記スペーサ層および前記酸化ストップ層の全体の厚みがλ／（４ｎ）（ただし、λは波長、ｎは屈折率）を満たすように設定されることを特徴とする。
これにより、酸化層の厚みを薄くした場合においても、スペーサ層の酸化を抑制しつつ、分布ブラッグ反射層の周期性を維持することが可能となり、面発光レーザの特性劣化を抑制しつつ、電流狭窄を実現することが可能となる。
【０００８】
また、前記分布ブラッグ反射層は、高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ多層膜、前記酸化層、前記スペーサ層および前記酸化ストップ層を有していることを特徴とする。
これにより、分布ブラッグ反射層内に酸化層を設けた場合においても、分布ブラッグ反射層の周期性を維持しつつ、酸化層の酸化による体積収縮を軽減することができ、面発光レーザの特性劣化を抑制しつつ、電流狭窄を実現することが可能となる。
【０００９】
また、前記酸化層は、前記分布ブラッグ反射層を導波する光波の節側に設けられ、前記スペーサ層は、前記分布ブラッグ反射層を導波する光波の腹側に設けられていることを特徴とする。
これにより、体積収縮が酸化層の部分で起こったために、分布ブラッグ反射層の周期性が乱れた場合においても、そこを導波する光波への影響を抑制することができ、選択酸化による電流狭窄を行なった場合においても、面発光レーザの特性劣化を抑制することができる。
【００１０】
また、前記分布ブラッグ反射層は、高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ多層膜、前記酸化層、前記スペーサ層および前記酸化ストップ層を有しており、前記酸化層は、前記分布ブラッグ反射層を導波する光波の節の位置に設けられ、前記スペーサ層は、前記酸化ストップ層を介して前記酸化層の上下面に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、分布ブラッグ反射層内に選択酸化層を設けた場合においても、分布ブラッグ反射層の周期性を維持しつつ、酸化層の体積収縮が起こる部分を光波の節に一致させることができ、体積収縮が導波光に及ぼす影響をより一層低減することができる。
また、前記酸化層のアルミ組成がｘ、前記スペーサ層のアルミ組成がｙ、前記酸化ストップ層のアルミ組成がｚであるとすると、０≦ｚ＜ｙ＜ｘ≦１であることを特徴とする。
【００１２】
これにより、分布ブラッグ反射層形成時におけるアルミ組成を変化させるだけで、分布ブラッグ反射層内に酸化層を設けることが可能となるとともに、酸化層の酸化に伴うスペーサ層の酸化を抑制することができ、面発光レーザの製造工程における整合性を維持しつつ、電流狭窄を実現することが可能となる。
また、第１導電型半導体基板上に高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ第１導電型ブラッグ反射多層膜を形成する工程と、前記第１導電型ブラッグ反射多層膜上に第１導電型クラッド層を形成する工程と、前記第１導電型クラッド層上に活性層を形成する工程と、前記活性層上に第２導電型クラッド層を形成する工程と、前記第２導電型クラッド層上に高アルミ組成層と低アルミ組成層とをペアに持つ第２導電型ブラッグ反射多層膜を形成する工程と、前記低アルミ組成層の間に、スペーサ層、酸化ストップ層および酸化層を形成する工程と、少なくとも前記第２導電型ブラッグ反射多層膜を円盤状または多角形またはそれらを組み合わせた形状にエッチングすることにより、前記酸化層の側壁を露出させる工程と、前記酸化層の側壁を酸化性ガスに晒すことにより、前記酸化層の周囲を酸化する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、酸化層の側壁を介して酸化性ガスが進入した際に、酸化性ガスが酸化層の界面を介してスペーサ層に進入することを抑制することが可能となり、酸化層が酸化される際にスペーサ層が酸化されることを抑制することができる。
このため、酸化層とスペーサ層との間に酸化ストップ層を形成するだけで、酸化層のみを選択的に酸化することができ、体積収縮の影響を低減しつつ、電流狭窄を実現することが可能となることから、面発光レーザの結晶構造に対する歪を低減しつつ、面発光レーザのしきい値電流を低下させることが可能となる。
【００１４】
また、前記高アルミ組成層の組成はＡｌaＧａ1-aＡｓ、前記低アルミ組成層の組成はＡｌbＧａ1-bＡｓ、前記酸化層の組成はＡｌxＧａ1-xＡｓ、前記スペーサ層の組成はＡｌyＧａ1-yＡｓ、前記酸化ストップ層の組成はＡｌzＧａ1-zＡｓであるとすると、０≦ｂ≦ｚ＜ｙ≦ａ＜ｘ≦１または０≦ｂ≦ｚ＜ａ≦ｙ＜ｘ≦１の関係を満たすことを特徴とする。
【００１５】
これにより、分布ブラッグ反射層形成時におけるアルミ組成を変化させるだけで、分布ブラッグ反射層の周期性を維持しつつ、分布ブラッグ反射層内に酸化層を設けることが可能となるとともに、酸化層の酸化に伴うスペーサ層の酸化を抑制することができ、面発光レーザの製造工程における整合性を維持しつつ、電流狭窄を実現することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る面発光レーザについて、８５０ｎｍ帯ＡｌＧａＡｓ系面発光レーザを例にとって説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る面発光レーザの概略構成を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のｐ型分布ブラッグ反射層６の部分を拡大して示す断面図である。
【００１７】
図１（ａ）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１上には、ｎ型分布ブラッグ反射層２、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５およびｐ型分布ブラッグ反射層６が順次形成されている。
ここで、ＭＱＷ活性層４は、７ｎｍの厚みのＧａＡｓ層と１０ｎｍの厚みのＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層とが交互に積層された３ＱＷ構造から構成され、ＭＱＷ活性層４の上下面には、１００ｎｍの厚みのｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３および１００ｎｍの厚みのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５がそれぞれ形成されている。
【００１８】
また、ｎ型分布ブラッグ反射層２は、ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層２ａとｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層２ｂとをペアとして３１、５ペアだけ積層され、各層の厚みＴは、λ／（４ｎ）（ただし、λは波長、ｎは屈折率）を満たすように設定される。すなわち、ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層２ａの厚みは５０ｎｍ、ｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層２ｂの厚みは４０ｎｍに設定される。
【００１９】
また、ｐ型分布ブラッグ反射層６は、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層６ａとｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層６ｂとをペアとして２３ペアだけ積層され、各層の厚みＴは、λ／（４ｎ）を満たすように設定される。すなわち、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層６ａの厚みは５０ｎｍ、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層２ｂの厚みは４０ｎｍに設定される。
【００２０】
そして、ｐ型分布ブラッグ反射層６を構成するｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層６ｂの少なくともいずれか１層は、電流狭窄層１０で置換され、この電流狭窄層１０は、図１（ｂ）に示すように、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃ、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層１０ｂおよびＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａが順次積層された構造を有している。
【００２１】
ここで、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａのＡｌ組成は、このＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａのみを選択的に酸化するために、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層６ｂのＡｌ組成よりも多くなるように設定される。
また、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層１０ｂのＡｌ組成は、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃの酸化を抑制するために、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層６ｂのＡｌ組成よりも少なくなるように設定される。
【００２２】
また、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃは、高アルミ組成のｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層６ｂの代わりとして、ｐ型分布ブラッグ反射層６の屈折率分布の周期性を維持するように、高アルミ組成に設定される。
また、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５およびｐ型分布ブラッグ反射層６は円盤状にエッチングされ、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａの側壁が露出されている。なお、酸化層までエッチングされることが好ましい。
【００２３】
そして、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａの側壁部分を酸化性ガスに晒して、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａをリング状に酸化することにより、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａの周囲にリング状の酸化領域１０ａ’が形成されている。
ここで、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａを酸化する場合、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層１０ｂにより、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃへの酸化性ガスの進入が妨げられるため、高アルミ組成のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃの酸化が抑制される。
【００２４】
このため、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａが酸化された場合の体積収縮を抑制するために、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａの厚みを薄くしてＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃを設けた場合においても、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａのみを効率よく酸化することができ、酸化領域１０ａ’を形成する際の歪を低減することができる。
【００２５】
また、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａの厚みを３０ｎｍに設定し、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層１０ｂの厚みを１０ｎｍに設定した場合、電流狭窄層１０がλ／（４ｎ）の関係を満たすように、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃの厚みを２０ｎｍに設定する。
これにより、ｐ型分布ブラッグ反射層６を構成するｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層６ｂの１層を電流狭窄層１０で置換した場合においても、ｐ型分布ブラッグ反射層６における屈折率分布の周期性を維持することができ、面発光レーザの特性劣化を抑制することができる。
【００２６】
また、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａは、光波Ｗの節側にくるように配置し、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃは、光波Ｗの腹側にくるように配置する。
これにより、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａを酸化して酸化領域１０ａ’を形成した場合においても、酸化領域１０ａ’が光波Ｗの節側に配置されるようにすることができ、酸化領域１０ａ’の部分で体積収縮が起こった場合においても、酸化領域１０ａ’が光導波に及ぼす影響を低減することができる。
【００２７】
また、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５およびｐ型分布ブラッグ反射層６の側壁には、ポリイミドなどの絶縁膜７が形成され、ｐ型分布ブラッグ反射層６上および絶縁膜７上には、電流Ｉを注入するためのｐ側電極８が形成されている。
ここで、ｐ側電極８の中心部には、出射光の損失を減らすために開口部が形成されている。
【００２８】
また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にはｎ側電極９が形成されている。
そして、ｐ側電極８から注入された電流Ｉは、ｐ型分布ブラッグ反射層６を進むに従って広がろうとするが、電流狭窄層１０に達すると、酸化領域１０ａ’の内側に狭窄される。
このため、ｐ側電極８から注入された電流ＩをＭＱＷ活性層４の発光領域に効率よく注入することができ、しきい値電流を低減して、面発光レーザの発光効率を向上させることが可能となるとともに、発振モードを制御したり、面発光レーザの信頼性を向上させたりすることが可能となる。
【００２９】
図２、３は、本発明の一実施形態に係る面発光レーザの製造工程を示す断面図である。
図２（ａ）において、例えば、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法により、ｎ型分布ブラッグ反射層２、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５およびｐ型分布ブラッグ反射層６をｎ型ＧａＡｓ基板１上に順次積層し、ｐ型分布ブラッグ反射層６を構成するｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層６ｂの少なくともいずれか１層の代わりに電流狭窄層１０を積層する。
【００３０】
ここで、電流狭窄層１０として、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃ、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層１０ｂおよびＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａを順次積層する。
次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いることにより、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３、ＭＱＷ活性層４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５およびｐ型分布ブラッグ反射層６を円盤状にエッチングし、電流狭窄層１０の側壁を露出させる。
【００３１】
次に、図３（ａ）に示すように、電流狭窄層１０の側壁を酸化性ガスＧｓに晒すことにより、電流狭窄層１０を構成するＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａをリング状に酸化し、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａの周囲にリング状の酸化領域１０ａ’を形成する。
ここで、図１（ａ）に示すように、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃとＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａとの間にＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層１０ｂを設けることにより、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａを酸化する際に、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａに入り込んだ酸化性ガスＧｓがＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層１０ｂを突き抜けてＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃに入り込むことを抑制することができ、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃの酸化を抑制して、体積収縮を低減させることが可能となる。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法などにより、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５およびｐ型分布ブラッグ反射層６の側壁にポリイミドなどの絶縁膜７を形成する。
さらに、スパッタ法または蒸着法などにより、ｐ型分布ブラッグ反射層６上および絶縁膜７上にｐ側電極８を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極９を形成する。
【００３３】
そして、フォトリソグラフィー技術およびリフトオフ技術を用いることにより、出射光を効率よく取り出すための開口部をｐ側電極８に形成する。
これにより、結晶成長時のアルミ組成を変化させるだけで、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃとＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａとの間にＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層１０ｂを形成することができ、面発光レーザの製造工程における整合性を維持しつつ、結晶歪の少ない電流狭窄を実現することが可能となる。
【００３４】
なお、上述した実施形態では、ｎ型分布ブラッグ反射層２、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５ｐ型分布ブラッグ反射層６、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層１０ｃ、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層１０ｂおよびＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａを結晶成長させるために、ＭＯＣＶＤ法を例にとって説明したが、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長）法またはＡＬＥ（原子層エピタキシャル成長）法などを用いるようにしてもよい。
【００３５】
図４（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る面発光レーザの概略構成を示す断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｐ型分布ブラッグ反射層１６の部分を拡大して示す断面図である。
図４（ａ）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上には、ｎ型分布ブラッグ反射層１２、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１３、ＭＱＷ活性層１４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１５およびｐ型分布ブラッグ反射層１６が順次形成されている。
【００３６】
ここで、ＭＱＷ活性層１４は、７ｎｍの厚みのＧａＡｓ層と１０ｎｍの厚みのＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層とが交互に積層された３ＱＷ構造から構成され、ＭＱＷ活性層１４の上下面には、１００ｎｍの厚みのｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１３および１００ｎｍの厚みのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１５がそれぞれ形成されている。
【００３７】
また、ｎ型分布ブラッグ反射層１２は、ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層１２ａとｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１２ｂとをペアとして３１、５ペアだけ積層され、各層の厚みＴは、λ／（４ｎ）（ただし、λは波長、ｎは屈折率）を満たすように設定される。すなわち、ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層１２ａの厚みは５０ｎｍ、ｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１２ｂの厚みは４０ｎｍに設定される。
【００３８】
また、ｐ型分布ブラッグ反射層１６は、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層１６ａとｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１６ｂとをペアとして２３ペアだけ積層され、各層の厚みＴは、λ／（４ｎ）ように設定される。すなわち、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層１６ａの厚みは５０ｎｍ、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１２ｂの厚みは４０ｎｍに設定される。
【００３９】
そして、ｐ型分布ブラッグ反射層１６を構成するｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層１６ａとｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１６ｂとのペアが、電流狭窄層２０で置換され、この電流狭窄層２０は、図４（ｂ）に示すように、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃの上下面にＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層２０ａ、２０ｅがそれぞれ形成されるとともに、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃの各上下面とＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層２０ａ、２０ｅとの間には、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層２０ｂ、２０ｄがそれぞれ形成された構造を有している。
【００４０】
ここで、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃのＡｌ組成は、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃのみを選択的に酸化するために、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１６ｂのＡｌ組成よりも多くなるように設定される。
また、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層２０ｂ、２０ｄのＡｌ組成は、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層２０ａ、２０ｅの酸化を抑制するために、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１６ｂのＡｌ組成よりも少なくなるように設定される。
【００４１】
また、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層２０ａ、２０ｅは、ｐ型分布ブラッグ反射層１６の屈折率分布の周期性を保つために、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１６ｂと同等の高アルミ組成に設定される。
このため、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層１６ａとｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１６ｂとのペアを電流狭窄層２０で置換するために、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃの上下面にＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層２０ａ、２０ｅをそれぞれ設けた場合においても、ｐ型分布ブラッグ反射層１６の屈折率分布の周期性を維持しつつ、電流狭窄を実現する際の体積収縮を低減することができ、面発光レーザの特性劣化を抑制しつつ、低しきい値電流化を図ることが可能となる。
【００４２】
また、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層１６ａとｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１６ｂとのペアを電流狭窄層２０で置換することにより、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａの中央が光波Ｗの節側に一致するように、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層１０ａを配置することができる。
このため、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃを酸化して酸化領域２０ｃ’を形成した場合においても、酸化領域２０ｃ’が光波Ｗの節に配置されるようにすることができ、酸化領域２０ｃ’の部分で体積収縮が起こった場合においても、酸化領域２０ｃ’が光導波に及ぼす影響をより一層低減することができる。
【００４３】
また、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１３、ＭＱＷ活性層１４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１５およびｐ型分布ブラッグ反射層１６は円盤状にエッチングされ、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃの側壁が露出されている。
そして、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃの側壁部分を酸化性ガスに晒して、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃをリング状に酸化することにより、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃ周囲にリング状の酸化領域２０ｃ’が形成されている。
【００４４】
ここで、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃを酸化する場合、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層２０ｂ、２０ｄにより、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃの側壁を介して進入した酸化性ガスが、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃの界面を介してのＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層２０ａ、２０ｅに進入することを抑制することができ、高アルミ組成のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層２０ａ、２０ｅの酸化を抑制することができる。
【００４５】
このため、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃが酸化された場合の体積収縮を抑制するために、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃの厚みを薄くしてＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層２０ａ、２０ｅを設けた場合においても、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層２０ｃのみを効率よく酸化することができ、酸化領域２０ｃ’を形成する際の結晶歪を低減することができる。
【００４６】
また、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１３、ＭＱＷ活性層１４、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１５およびｐ型分布ブラッグ反射層１６の側壁には、ポリイミドなどの絶縁膜１７が形成され、ｐ型分布ブラッグ反射層１６上および絶縁膜１７上には、電流Ｉを注入するためのｐ側電極１８が形成されている。
ここで、ｐ側電極１８の中心部には、出射光の損失を減らすために開口部が形成されている。
【００４７】
また、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏面にはｎ側電極１９が形成されている。
そして、ｐ側電極１８から注入された電流Ｉは、ｐ型分布ブラッグ反射層１６を進むに従って広がろうとするが、電流狭窄層２０に達すると、酸化領域２０ｃ’の内側に狭窄される。
このため、ｐ側電極１８から注入された電流ＩをＭＱＷ活性層１４の発光領域に効率よく注入することができ、しきい値電流を低減して、面発光レーザの高出力化が可能となるとともに、面発光レーザの信頼性を向上させることが可能となる。
【００４８】
なお、上述した実施形態では、８５０ｎｍ帯ＡｌＧａＡｓ系面発光レーザを例にとって説明したが、これ以外の分布ブラック反射膜にＡｌＧａＡｓ系を用いる面発光レーザにも適用できる。例えば、ＩｎＡｌＧａＡｓ系面発光レーザやＡｌＧａＳｂ系面発光レーザ、ＩｎＧａＡｓ系面発光レーザ、ＧａＩｎNＡｓ系面発光レーザなどに適用してもよい。
【００４９】
また、上述した実施形態では、ｎ型ＧａＡｓ基板１、１１上に面発光レーザを形成する方法について説明したが、ｐ型ＧａＡｓ基板上に面発光レーザを形成するようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、ｐ型分布ブラッグ反射層６、１６にのみ電流狭窄層１０、２０を設ける構成について説明したが、ｎ型分布ブラッグ反射層２、１２に電流狭窄層を設けてもよく、ｐ型分布ブラッグ反射層６、１６およびｎ型分布ブラッグ反射層２、１２の両方に電流狭窄層を設けるようにしてもよい。
【００５０】
また、上述した実施形態では、ｎ型分布ブラッグ反射層２、１２として、ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層２ａ、１２ａとｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層２ｂ、１２ｂとを交互に積層し、ｐ型分布ブラッグ反射層６、１６として、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層６ａ、１６ａとｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層６ｂ、１６ｂとを交互に積層した構造を例にとって説明したが、ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層２ａ、１２ａとｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層２ｂ、１２ｂとの間、またはｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層６ａ、１６ａとｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層６ｂ、１６ｂとの間に、０．１５＜ｃ＜０．９のＡｌ組成ｃを有するグレーティッドインデックス層を設けるようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、酸化層の酸化に伴うスペーサ層の酸化を抑制することが可能となり、面発光レーザの結晶構造に対する歪を低減しつつ、電流狭窄を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る面発光レーザの概略構成を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のｐ型分布ブラッグ反射層６の部分を拡大して示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る面発光レーザの製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る面発光レーザの製造工程を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る面発光レーザの概略構成を示す断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｐ型分布ブラッグ反射層１６の部分を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２、１２  ｎ型分布ブラッグ反射層
２ａ、１２ａ  ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層
２ｂ、１２ｂ  ｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層
３、１３  ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層
４、１４  ＭＱＷ活性層
５、１５  ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層
６、１６  ｐ型分布ブラッグ反射層
６ａ、１６ａ  ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層
６ｂ、１６ｂ  ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層
７、１７  絶縁層
８、１８  ｐ側電極
９、１９  ｎ側電極
１０、２０  電流狭窄層
１０ｃ、２０ａ、２０ｅ  Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓスペーサ層
１０ｂ、２０ｂ、２０ｄ  Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ酸化ストップ層
１０ａ、２０ｃ  Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ酸化層
１０ａ’、２０ｃ’  酸化領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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