(57)【要約】【課題】窒素物半導体で構成された面発光レーザであって、メサ領域の表面損傷によるリークを防止するとともに、低電流でレーザの誘導放射を行える注入電流密度を得られるような面発光レーザを提供する。【解決手段】ｎ型のＧａＮバッファ層１を共通の半導体層として、このＧａＮバッファ層１上に、メサ領域Ｍが複数形成される。メサ領域Ｍは、ｎ型ＧａＮ層２、活性層３、ｐ型ＧａＮ層４からなる半導体積層体で形成される。メサ領域Ｍには電流阻止領域が形成されておらず、メサ領域Ｍのメサ径は１５μｍ以下に形成されている。また、メサ領域Ｍは選択成長によって形成される。表面損傷のないメサ領域Ｍにより、十分電流は狭窄され、低電流でレーザ誘導放射を行える。【選択図】        図１
2009059733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を含むメサ領域と該メサ領域を挟むように設けられた１対の反射ミラーとを備えた面発光レーザであって、
前記メサ領域の径は１５μｍ以下に形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
前記メサ領域は選択成長により形成さ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３】
前記面発光レーザが窒化物半導体により形成され、前記活性層の発光領域はＩｎＧａＮ層で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記面発光レーザがＡｌＧａＡｓ系半導体又はＩｎＧａＡｌＰ系半導体で構成さ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５】
前記１対の反射ミラーは誘電体多層膜で構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記１対の反射ミラーのうち、ｐ側に形成されたｐ側反射ミラーと前記メサ領域との間には、透明導電膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項７】
前記メサ領域は六角形状に形成され、メサ領域側面の表面は結晶面で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項８】
活性層を含むメサ領域と該メサ領域を挟むように設けられた１対の反射ミラーとを備え、窒化物半導体により形成された面発光レーザであって、
前記メサ領域は成長用基板上に形成されたＧａＮバッファ層上に選択成長によって形成形成されるとともに、該メサ領域の径は１５μｍ以下に形成されており、前記成長用基板をレーザリフトオフ後、前記反射ミラーを形成する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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直共振器型といわれる面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板面に対して垂直方向に光が出る面発光レーザは、垂直共振器型（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；ＶＣＳＥＬ）と呼ばれ、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ半導体薄膜を縦方向に積層してｐｎ接合を設け、上下に多層膜反射ミラーを形成して共振器とし、共振器で光を上下に多重反射させて位相の合った光を発生させるものである。
【０００３】
面発光レーザは、端面発光型のレーザに比べて低閾値電流、高効率、単一横モード動作など優れた特徴があると言われている。光通信用のアレイ型送信器として実用化が進んでおり、また、光通信以外の用途も期待されている。
【０００４】
従来の面発光レーザの断面構造の一例を図１０に示す。ｎ型ＧａＡｓ基板２２の上に、Ａｌ組成の異なるｎ型ＡｌＧａＡｓを交互に積層したｎ側多層反射膜２３が形成され、ｎ側多層反射膜２３上には、ＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層の量子井戸構造からなる活性層２４が積層される。
【０００５】
活性層２４上には、メサ領域３０としてＡｌＡｓ電流ブロック層２５、Ａｌ組成の異なるｐ型ＡｌＧａＡｓを交互に積層したｐ側多層反射膜２６、ｐ型ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層２７が形成される。メサ領域３０の周囲は絶縁性の樹脂２８で埋められており、樹脂２８の上面からｐ型コンタクト層２７の上面にかけてｐ電極２９が設けられる。また、ＧａＡｓ基板２２の底面にｎ電極２１が形成される。上記ｎ側多層反射膜２３とｐ側多層反射膜２６との間で共振器を構成しており、この共振器で光を上下に多重反射させて位相の合った光を発生させ、ｐ電極２９の開口部２９Ａからレーザ光が出射される。
【０００６】
レーザの誘導放射がおこるためには光の密度が高くなくてはならず、そのためには注入電流密度が高くなければならない。電流の広がりを狭い空間に制限するために、電流ブロック層２５の原材料となるＡｌＡｓ層を周囲から酸化して中心に狭い電流通過領域２５ｂ（ＡｌＡｓ部分）を残している。周辺部は酸化アルミニウムとなって電流阻止領域２５ａを形成し、酸化アルミニウムは絶縁性を有するため電流阻止領域２５ａには電流が流れない。したがって、中心の電流通過領域２５ｂだけを電流が流れる。このようにＡｌＡｓ電流ブロック層２５は、周辺部が酸化されて電流通過領域２５ｂを狭くしたものであり、電流狭窄層とも呼ばれる。
【０００７】
一方、面発光レーザの発光波長を青色領域とするために、面発光レーザを構成する半導体を窒化物半導体としたものがある。窒化物半導体による面発光レーザでは、メサ領域における上記電流ブロック層２５に対応する半導体層を、ＡｌＧａＮ層又ＡｌＮ層等で構成している（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３４９３９３号公報
【特許文献２】特開平１０−３０８５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のようにＡｌＧａＮ層又ＡｌＮ層に酸化領域を形成しようとしても、これらの半導体は、気体元素である窒素と化学結合して安定しているために、酸化されにくく、電流阻止領域となる酸化領域を作製することが困難であった。そこで、酸化領域を形成せず、かつ十分な電流狭窄を行うことができる電流通過領域を形成する方法として、低駆動電流で、かつレーザの誘導放射を行える注入電流密度になるように、メサ領域の径を小さくすることが考えられる。
【０００９】
ところが、ＧａＮを含むＧａＮ系の半導体は、化学的に安定であるため、メサ領域を形成するには、ＧａＮ系半導体の積層体をエピタキシャル成長させた後、ドライエッチングにより小さな径を有するメサ領域を作製しなければならない。ドライエッチングは、反応性ガスやイオン、ラジカルを用いるため、マスクを使用していても、メサ領域の半導体層表面に損傷が発生し、リークが発生する。
【００１０】
しかも、上述したように、低電流でレーザの誘導放射が発生するレベルまで注入電流密度を高くするためには、メサ径をかなり小さくしなければならないが、メサ径を小さくすればするほど、メサ領域の表面損傷に起因するリーク電流は大きくなるという問題があった。
【００１１】
一方、面発光レーザを窒化物半導体で構成せず、ＡｌＧａＡｓ系半導体やＩｎＧａＡｌＰ系半導体で構成した場合であっても、上記のように十分な電流狭窄を行うことができるメサ径の小さなメサ領域を形成するためには、高アスペクト比の加工ができ、精度の高い微細加工を行うことができるドライエッチングを用いることが必要となり、窒化物半導体の場合と同様、メサ領域の半導体層表面に損傷が発生して、リークが発生し、そのリーク電流はメサ径を小さくすればするほど大きくなる。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、面発光レーザのメサ領域における表面損傷によるリークを防止するとともに、低電流でレーザの誘導放射を行える注入電流密度を得られるような面発光レーザ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】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、活性層を含むメサ領域と該メサ領域を挟むように設けられた１対の反射ミラーとを備えた面発光レーザであって、前記メサ領域の径は１５μｍ以下に形成されていることを特徴とする面発光レーザである。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、前記メサ領域は選択成長により形成さ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である。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、前記面発光レーザが窒化物半導体により形成され、前記活性層の発光領域はＩｎＧａＮ層で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の面発光レーザである。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、前記面発光レーザがＡｌＧａＡｓ系半導体又はＩｎＧａＡｌＰ系半導体で構成さ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である。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、前記１対の反射ミラーは誘電体多層膜で構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の面発光レーザである。
【００１８】
また、請求項６記載の発明は、前記１対の反射ミラーのうち、ｐ側に形成されたｐ側反射ミラーと前記メサ領域との間には、透明導電膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の面発光レーザである。
【００１９】
また、請求項７記載の発明は、前記メサ領域は六角形状に形成され、メサ領域側面の表面は結晶面で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の面発光レーザである。
【００２０】
また、請求項８記載の発明は、活性層を含むメサ領域と該メサ領域を挟むように設けられた１対の反射ミラーとを備え、窒化物半導体により形成された面発光レーザであって、前記メサ領域は成長用基板上に形成されたＧａＮバッファ層上に選択成長によって形成形成されるとともに、該メサ領域の径は１５μｍ以下に形成されており、前記成長用基板をレーザリフトオフ後、前記反射ミラーを形成することを特徴とする面発光レーザの製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
窒化物半導体で形成された面発光レーザには、メサ領域が形成され、このメサ領域の周辺には選択成長マスクを含む絶縁層が形成されている。また、メサ領域には酸化領域等の電流阻止領域を設けておらず、メサ径を１５μｍ以下に形成しているので、低電流でも注入電流密度を高めることができ、レーザ誘導放射を行うことができる。また、メサ領域を選択成長により作製しているので、ドライエッチングを用いた場合に発生するメサ領域の表面損傷に起因するリーク電流を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の面発光レーザの断面構造を示す。
【００２３】
面発光レーザは、窒化物半導体により形成されており、ｎ型のＧａＮバッファ層１を共通の半導体層として、このＧａＮバッファ層１上に、メサ領域Ｍが複数形成されている。メサ領域Ｍは、ｎ型ＧａＮ層２、活性層３、ｐ型ＧａＮ層４からなる半導体積層体で形成されている。ここで、窒化物半導体とは、ＡｌＧａＩｎＮ４元混晶を表し、いわゆるIII−Ｖ族窒化物半導体と呼ばれるもので、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表すことができる。メサ領域Ｍが１つの面発光レーザ素子に相当するので、図１の構成例は、面発光レーザ素子がアレイ状に形成された面発光レーザを表している。
【００２４】
メサ領域Ｍの側面からＧａＮバッファ層１の表面にかけて、各メサ領域間の隙間を埋めるように、例えば、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）やＳｉＮ（窒化ケイ素）からなる絶縁膜６が形成されている。この絶縁膜６は、後述するように、選択成長用のマスクとして使用される絶縁膜をその一部に含むものである。
【００２５】
活性層３は、量子井戸構造（Quantum Well）を有する活性層であり、井戸層（ウェル層）を、井戸層よりもバンドギャップの大きな障壁層（バリア層）でサンドイッチ状に挟んだ構造となっている。この量子井戸構造は、１つではなく、多重化しても良く、この場合は、ＭＱＷ（Multi Quantum Well）、すなわち多重量子井戸構造となる。また、活性層３を量子井戸構造とせずに、発光領域層単層としても良い。
【００２６】
活性層３は、例えば、ノンドープのＩｎＧａＮ井戸層とノンドープのＧａＮ障壁層を交互に積層した多重量子井戸構造により構成される。また、活性層３を発光領域層単層とする場合は、ＩｎＧａＮ層単層で構成される。
【００２７】
メサ領域Ｍの最上層、すなわちｐ型ＧａＮ層４の上には、反射ミラーとして誘電体多層反射膜８が、ＧａＮバッファ層１の下面には反射ミラーとして誘電体多層反射膜９が形成されている。このように、面発光レーザを構成するＧａＮバッファ層１〜ｐ型ＧａＮ層４までの半導体積層体の最外位置に１対の反射ミラーが形成される。ここで、ｎ側の誘電体多層反射膜９とｐ側の誘電体多層反射膜８との間で共振器を構成しているが、誘電体多層反射膜９及び誘電体多層反射膜８は、ＤＢＲミラー（ブラッグ反射鏡）と呼ばれるものである。
【００２８】
ＤＢＲミラーは、特定の波長に対しある入射角においてブラッグ反射の条件を満足するように反射面を一定間隔で蓄積し、反射光の干渉を利用して反射光強度を強め、高反射率の実現を目指したものである。
【００２９】
誘電体多層反射膜８、９ともに、ＳｉＯ２とＴｉＯ２の多層膜、またはＳｉＯ２とＺｒＯ２の多層膜等、屈折率差の大きい異なる材料を用いる。したがって、誘電体多層膜８、９は、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を交互に何周期か繰り返して積層したもの、又はＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に何周期か繰り返して積層したもの等で形成される。このようにすれば、ＡｌＧａＮのＡｌ組成比率を変えたＤＢＲミラーよりも少ないＤＢＲペア数で反射率をかなり大きくすることができる。
【００３０】
誘電体多層反射膜８、９は、第１反射膜と第２反射膜とで構成される複数の界面からの反射光同士の干渉現象を利用するもので、異なる界面から反射されてくる光の位相を３６０度ずらせるようにして、互いに強め合うようにし、反射光の強度をきわめて高くするものである。このように動作させるためには、第１反射膜の屈折率をｎ１、第２反射膜の屈折率をｎ２とし、レーザ共振器内の発振させたいレーザ光の波長をλとすると、第１反射膜の膜厚は、λ／（４×ｎ１）で決定され、第２反射膜の膜厚は、λ／（４×ｎ２）で決定される。
【００３１】
ＧａＮバッファ層１はｎ型コンタクト層の役割を有し、ＧａＮバッファ層１上にカソード電極１１が形成される。ｐ型ＧａＮ層４はｐ型コンタクト層の役割を有し、ｐ型ＧａＮ層４上に、透明電極であるＺｎＯ層７が形成される。
【００３２】
透明導電膜（透明電極）であるＺｎＯ層７は、ｐ型ＧａＮ層４の上面と絶縁膜６の上面に渡って連続して形成されており、各メサ領域Ｍの上面に形成されたＺｎＯ層７は繋がっている。そして、アノード電極（ｐ電極）１０が、ＺｎＯ層７上に接するように形成されている。ところで、誘電体多層反射膜８、９間で面発光レーザにおける共振器を構成しているが、この間の距離はレーザ光の発光波長λと同程度の長さにする必要があり、透明導電膜（透明電極）であるＺｎＯ層７は、少なくともλ以下の膜厚にしなければならない。一方、透明導電膜であるＺｎＯ層７の膜厚をλ／４よりも薄くするとメサ領域Ｍ全体に電流が拡がりにくくなり、電流密度分布の不均一が大きくなる。したがって、以上の理由により、上記透明導電膜の膜厚ｄは、活性層３における発光波長をλとすると、（λ／４）≦ｄ≦λ  の範囲になるように形成される。
【００３３】
一方、誘電体多層反射膜８は、各メサ領域Ｍの上部にＺｎＯ層７を介して形成されており、隣接する誘電体多層反射膜８の間は金属層１２によって埋められている。また、アノード電極１０と支持基板１３との間、カソード電極１１と支持基板１３との間も金属層１２によって埋められている。そして、金属層１２の上面、誘電体多層反射膜８の上面は、支持基板１３に接合されている。
【００３４】
この金属層１２は、例えば、特に放熱性の高いＡｕやＣｕ、Ａｌ等が用いられ、面発光レーザから発生する熱を効率良く支持基板１３から外部へ放熱させることができる。支持基板１３は、例えば高熱伝導性のセラミック等が用いられる。なお、窒化物半導体層をｐ型にするためのドーパントとしてＭｇ等が、ｎ型にするためのドーパントとしてはＳｉ等が用いられる。
【００３５】
上記のように構成された面発光レーザの製造方法を以下に説明する。まず、図２に示すように、成長用基板としてのサファイア基板２０に、ＭＯＣＶＤ法等により、エピタキシャル成長を行い、ｎ型ＧａＮバッファ層１を形成し、ＧａＮバッファ層１上に選択成長マスク６ａを形成する。そして選択成長マスク６ａを用いて窒化物半導体の選択成長を行う。ところで、サファイア基板等の成長用基板とＧａＮとでは、格子定数が異なるため、成長用基板上に成長させたＧａＮ系半導体層においては、基板から上下方向に伸びる転位（格子欠陥）が存在している。このような転位を低減する方法として、選択横方向成長（ＥＬＯ：Epitaxial Lateral Overgrowth）が良く知られている。本発明では、上記選択成長を用いている。
【００３６】
ＳｉＯ２等の誘電体マスク等による選択成長マスク６ａでＧａＮバッファ層１を覆うことにより、最初に選択成長マスク６ａの開口部６ｂから成長が起こり（選択再成長）、その後選択成長マスク６ａの上にも成長層が拡がることで横方向に結晶成長が形成される。このように、横方向に結晶成長が行われるので、例えば、サファイア基板２０のＣ面を結晶成長面に用いた場合には、メサ領域Ｍの側面の表面には、Ｃ面が現われるようになり、メサ領域側面の表面は結晶面により形成されるようになる。
【００３７】
したがって、選択成長マスク６ａには、結晶成長を行うための開口部６ｂが必要であり、開口部６ｂの形状によって、選択成長により形成されたメサ領域Ｍの形状も異なることになる。この選択成長マスク６ａのパターン例を図７に示す。図７において、網目掛けされている領域は、選択成長用マスク６ａを表し、白抜きの部分が開口部６ｂを表わす。このように、本実施例では、開口部６ｂが正六角形状又は六角形状のハニカム構造を有する選択成長マスク６ａを用いた。これは、メサ領域Ｍの集積度を高めるためである。したがって、メサ領域Ｍを上から見れば、ほぼ正六角形又は六角形に近い形状に形成される。また、図７に示すように、開口部６ｂの径をＬとすると、メサ領域Ｍの径もほぼＬとなる。
【００３８】
図３に示すように、選択成長マスク６ａの開口部６ｂに、ｎ型ＧａＮ層２、活性層３、ｐ型ＧａＮ層４を順次成長させて、メサ領域Ｍを形成する。このように、選択成長を用いることで、従来のように、ドライエッチングによってメサ形状を作製する必要がなくなり、メサ領域表面の損傷や荒れがなくなるので、リークの発生を防ぐことができる。
【００３９】
その後、ＳｉＯ２等の絶縁膜６をＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタ、ＳＯＧ（Spin On Glass）法等でメサ領域Ｍの表面及び側面からＧａＮバッファ層１の表面にかけて積層する。メサ領域Ｍの上部、すなわちｐ型ＧａＮ層４の上部以外を、レジストで覆い、エッチングを行って、絶縁膜６の一部（レジストで覆われていない部分）を除去した後、レジストを取り除くと、図４のようになる。次に、図５に示すように、絶縁膜６が除去された領域、すなわちｐ型ＧａＮ層４の上面から絶縁層６上面に渡り、ＺｎＯ層７（透明電極）を形成する。
【００４０】
上述したように、選択成長マスク６ａはＳｉＯ２等の誘電体マスク等で構成されており、絶縁性のあるマスクなので、取り除かなくても、そのまま絶縁膜６の一部として用いることができる。また、選択成長マスク６ａとこの上に形成される絶縁膜６とは同じ材料でも良いし、また違った材料を用いても良い。
【００４１】
次に、図６に示すように、レジスト等を適宜使用しながら、ＺｎＯ層７上にマグネトロンスパッタ等で誘電体多層反射膜８を形成し、アノード電極１０及びカソード電極１１を形成した後、隣接する誘電体多層反射膜８の間、アノード電極１０の上側、カソード電極１１の上側に金属層１２を形成する。その後、誘電体多層反射膜８、金属層１２の各上面に共通の基板として支持基板１３を接合する。次に、レーザ光をサファイア基板２０側から照射し、サファイア基板２０を剥離する。この方法は、レーザリフトオフ（Laser Lift Off）と呼ばれる手法であり、一般に３００ｎｍ以下程度のエキシマレーザ光を数百ｍＪ／ｃｍ２でサファイア基板側から照射し、ＧａＮバッファ層を分解させ、サファイア基板を剥離するものである。
【００４２】
レーザリフトオフにより、サファイア基板２０を剥離した後、ＧａＮバッファ層１の裏面にマグネトロンスパッタ等により誘電体多層反射膜９を形成すると、図１の面発光レーザが完成する。
【００４３】
なお、上述した各半導体層の製造については、キャリアガスの水素／窒素とともに、Ｇａの原料ガスであるトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、窒素の原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）、Ａｌの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、Ｉｎの原料ガスであるトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、などの各半導体層の成分に対応する反応ガス、ｎ型にする場合のドーパントガスとしてのシラン（ＳｉＨ４）、ｐ型にする場合のドーパントガスとしてのシクロペンタジエチルマグネシウム（ＣＰ２Ｍｇ）等の必要なガスを供給して、６５０℃〜１０００℃程度の範囲で順次成長させることにより、所望の組成で、所望の導電型の半導体層を、必要な厚さに形成することができる。
【００４４】
この面発光レーザにおいては、アノード電極（ｐ電極）１０とカソード電極（ｎ電極）１１との間に所定の電圧が印加されると、アノード電極１０から供給される駆動電流は、各メサ領域Ｍを流れて活性層３に注入され光が発生する。メサ領域には酸化領域等の電流阻止領域が形成されていないため、メサ領域の全領域が電流通過領域となって全体に電流が流れるが、メサ領域Ｍのメサ径を１５μｍ以下としているので、電流阻止領域がなくても、十分電流は狭窄され、低電流でレーザ誘導放射を行える注入電流密度を得ることができる。
【００４５】
活性層３から発生した光は、ｐ側の誘電体多層反射膜８およびｎ側の誘電体多層反射膜９により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして誘電体多層反射膜９から外部に取り出される。
【００４６】
以上のように、メサ径が１５μｍ以下とした場合の効果を、以下に説明する。図１の構成の面発光レーザを作製し、メサ領域Ｍのメサ径を５段階に変化させて、１個のメサ領域について、レーザ誘導放射が得られる電流密度にするために必要な電流（レーザ発振電流）と、そのときの活性層における電流密度分布を測定した。このグラフが図８のＡ１〜Ａ５に対応する。図８の縦軸は電流密度（単位：Ａ／ｃｍ２）、横軸はメサ径の中心からの距離（単位：μｍ）を表わす。したがってメサ径をＲとすると、横軸は半径となるＲ／２の値をとる。
【００４７】
ここで、電流密度がメサ領域の全域において、１０００以上の値となるように電流を流し、レーザ誘導放射が行われるようにした。図８の点線で示されるＡ１はメサ径５μｍで、メサ領域に流した電流は、０．１８ｍＡである。２点鎖線で示されるＡ２はメサ径８μｍで、メサ領域に流した電流は、０．５ｍＡである。１点鎖線で示されるＡ３はメサ径１０μｍで、メサ領域に流した電流は、２．１ｍＡである。実線で示されるＡ４はメサ径１５μｍで、メサ領域に流した電流は、２．７ｍＡである。実線で示されるＡ５はメサ径２０μｍで、メサ領域に流した電流は、１０．７ｍＡである。
【００４８】
一方、図８の点線で表わされたＢの曲線は、図１０の従来構造を用いたもので、電流ブロック層２５のＡｌＡｓ層の周辺領域を酸化させて電流阻止領域２５ａを作製し、電流通過領域２５ｂの径を１５μｍにして、電流密度が電流通過領域２５ｂの全域において、１０００以上の値となるように電流を３．８ｍＡ流して、レーザ誘導放射が行われるようにした。
【００４９】
上記のように、メサ径が１５μｍよりも大きくなると、急激に駆動電流が増えるので、レーザ誘導放射を低電流で行うためには、メサ径を１５μｍ以下としなければならないことがわかる。また、Ａ１〜Ａ５とＢの曲線からわかるように、メサ領域の中心で電流密度が最も小さく、中心から距離が離れるにしたがって、電流密度が大きくなっているが、特に、Ａ５の場合は、半径７μｍから半径１０μｍにかけて電流密度は急増しており、メサ領域の外縁部分と中心部分では、電流密度の差が非常に大きい。このように、電流密度分布に差がありすぎると、レーザ光強度がビーム中心とビーム外側とで差が大きくなり、望ましくない。したがって、このことからも、メサ径を１５μｍ以下とすることが必要である。また、さらに、電流密度分布を均一にして、レーザ光強度をビーム中心からビーム外側にかけて均一にする場合には、図８より半径５μｍ以下、すなわちメサ径を１０μｍ以下とすることが望ましい。
【００５０】
一方、図９は、誘電体多層反射膜８、９に用いる材料の種類毎のＤＢＲ数と光の反射率との関係を示す。図９の横軸は、ＤＢＲ数、すなわち異なる種類の誘電体を積層して１対にした場合の周期数を表わし、縦軸はＤＢＲ数毎の光の反射率を表わす。ここで、実線Ｘは、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を交互に積層した誘電体多層反射膜、点線Ｙは、ＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に積層した誘電体多層反射膜、一点鎖線Ｚは、ＺｒＯ２とＴｉＯ２を交互に積層した誘電体多層反射膜を表わす。この図からわかるように、誘電体膜を用いた場合は、１５対程度形成しておけば、どの種類でも反射率はほぼ１になっており、少ない層数で１００％に近い反射率を得ることができる。なお、ＡｌＧａＮのＡｌ組成を変えた層を２層１対にして多層反射膜を形成した場合、例えばＡｌ０．１Ｇａ０．９ＮとＧａＮの組み合わせでは、６０対でも反射率が１００％近くにならず、レーザの誘導放射が悪くなる。
【００５１】
上記実施例では、窒化物半導体を用いた面発光レーザについて説明したが、活性層にＡｌＧａＡｓ系半導体又はＩｎＧａＡｌＰ系半導体を用いた面発光レーザとしても良い。活性層にＡｌＧａＡｓ系半導体を用いた面発光レーザの場合は、図１の構成に対応して述べると、バッファ層１がＧａＡｓ、ｎ型層２がＡｌＧａＡｓ、活性層３がＧａＡｓ井戸層とＡｌＧａＡｓ障壁層とを交互に積層した多重量子井戸構造、もしくは、Ａｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ井戸層とＡｌＧａＡｓ障壁層とを交互に積層した多重量子井戸構造で構成され、ｐ型層４はＡｌＧａＡｓで形成される。その他の構成は図１と同様である。
【００５２】
一方、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系半導体を用いた面発光レーザの場合は、図１の構成に対応して述べると、バッファ層１がＧａＡｓ、ｎ型層２がＡｌＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｌＰ、活性層３がＩｎＧａＰ井戸層とＩｎＧａＡｌＰ障壁層とを交互に積層した多重量子井戸構造、ｐ型層４がＡｌＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｌＰで形成される。その他の構成は図１と同様である。
【００５３】
上記、ＡｌＧａＡｓ系及びＩｎＧａＡｌＰ系面発光レーザのいずれの場合にも、成長用基板としてはＧａＡｓ基板等が用いられ、このＧａＡｓ基板を剥離するためにはウエットエッチングが用いられ、そのエッチング溶液として硫酸と過酸化水素水の混合液、塩酸と過酸化水素水の混合液等が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の面発光レーザの断面構造の一例を示す図である。
【図２】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図３】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図４】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図５】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図６】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図７】選択成長マスクの形状の一例を示す図である。
【図８】レーザ誘導放射を行ってメサ領域のメサ径の大きさを変化させた場合のメサ領域における電流密度分布を示す図である。
【図９】誘電体多層反射膜に用いる材料の種類毎のＤＢＲ数と反射率との関係を示す図である。
【図１０】従来の面発光レーザの断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    ＧａＮバッファ層
２    ｎ型ＧａＮ層２
３    活性層３
４    ｐ型ＧａＮ層
６    絶縁層
６ａ  選択成長マスク
６ｂ  開口部
７    ＺｎＯ層
８    誘電体多層反射膜
９    誘電体多層反射膜
１０  アノード電極
１１  カソード電極
１２  金属層
１３  支持基板
【図１】
2009059733.tif 000003
【図２】
2009059733.tif 000004
【図３】
2009059733.tif 000005
【図４】
2009059733.tif 000006
【図５】
2009059733.tif 000007
【図６】
2009059733.tif 000008
【図７】
2009059733.tif 000009
【図８】
2009059733.tif 000010
【図９】
2009059733.tif 000011
【図１０】
2009059733.tif 000012