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WO1999008351A1 - Laser a semi-conducteur a emission par la surface et son procede de fabrication - Google Patents

Laser a semi-conducteur a emission par la surface et son procede de fabrication Download PDF

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WO1999008351A1
WO1999008351A1 PCT/JP1998/000283 JP9800283W WO9908351A1 WO 1999008351 A1 WO1999008351 A1 WO 1999008351A1 JP 9800283 W JP9800283 W JP 9800283W WO 9908351 A1 WO9908351 A1 WO 9908351A1
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WO
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layer
contact
contact layer
forming
semiconductor
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Application number
PCT/JP1998/000283
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Inventor
Takayuki Kondo
Takeo Kaneko
Katsumi Mori
Original Assignee
Seiko Epson Corporation
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Publication date
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Priority to US09/284,130 priority patent/US6501778B1/en
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    • H01S5/18311—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement using selective oxidation

Definitions

  • Patent application title Surface emitting semiconductor laser and method of manufacturing the same
  • the present invention relates to a surface emitting semiconductor laser that emits laser light in a direction perpendicular to a semiconductor substrate. More specifically, the present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser capable of electrically scanning light output one-dimensionally.
  • a laser beam scanner that scans a laser beam generally uses a hologram, a galvano mirror, or the like, but these require vibration and sound because they require mechanical operation. High power consumption. Since many parts were assembled and assembled, it was difficult to reduce the size, and had disadvantages such as being weak against impact.
  • a semiconductor laser array device in which a plurality of semiconductor lasers are arranged in one row, and all the semiconductor lasers arranged in front of the semiconductor laser array device.
  • a lens system configured to include the outgoing laser beam within its caliber, and the scanning of the laser beam is realized by a change in the position of a light emitting point on the semiconductor laser array and a lens action by the lens system.
  • This method eliminates the need for a mechanical movable mechanism, and thus can solve the above-mentioned disadvantages.
  • the edge emission type stripe laser array is limited in the interval between the light-emitting points, which makes it difficult to fabricate and practically difficult in terms of resolution.
  • a laser scanner with higher resolution can be realized by using a surface emitting laser array as a semiconductor laser array device.
  • a resonator is formed in a direction perpendicular to the substrate in a laminated structure, a plurality of contact electrodes are provided for one resonator, and a high-resistance region is formed. In this way, the electrodes are separated and driven independently to change the position of the light-emitting point.
  • the above-described surface emitting semiconductor laser emits laser light to the back side of the substrate. Although it is suitable for laser irradiation, emitting the laser beam to the substrate surface side has the following problems.
  • the contact electrode does not transmit laser light, light generated immediately below the electrode cannot be extracted to the front surface side, and eventually turns into heat. In other words, all the current injected directly below the connection electrode becomes a reactive current. This leads to higher thresholds and lower efficiency.
  • the only way to reduce the reactive current is to reduce the area of the contact electrode.However, if the electrode area is reduced, the contact resistance increases, and the output decreases due to heat generation, crystal deterioration, and reliability. Will be worsened.
  • the laser beam is extracted only from the back side of the substrate, there is a practical problem.
  • Such an element is undoubtedly mounted on a larger pedestal, and requires a large number of wires to drive circuits. Therefore, flip-chip mounting using solder bumps is done upside down, but in the case of flip-chip mounting, the pitch of the bonding pads must be at least as large as 180 m due to the use of solder bumps. become.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and provides a semiconductor laser beam source having a high degree of freedom in mounting, which has high resolution during scanning and is suitable for emitting laser light from the surface. The purpose is to do. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a first reflection mirror formed on a semiconductor substrate, an active layer, In a surface emitting semiconductor laser including a current confinement layer, a contact layer, a second reflection mirror, and a contact electrode, and oscillating laser light in a direction perpendicular to the semiconductor substrate,
  • the current confinement layer includes an A 1 As layer and an oxidized A 1 layer formed so as to surround the periphery thereof.
  • the A 1 As layer is formed in a stripe shape to form a stripe-shaped light emitting region
  • the contact layer completely covers the strip-shaped light-emitting region and is formed in a stripe shape larger than the width of the strip-shaped light-emitting region, and the contact electrodes are formed independently. And are formed so as not to overlap with the striped light emitting region.
  • the operation principle of the surface emitting semiconductor laser of the present invention will be described.
  • the current confinement layer is composed of a striped A1As layer and an oxide A1 layer formed so as to surround the periphery thereof, and the oxide A1 layer located below the contact electrode is insulated. Since it is a body, the injected current flows horizontally in the contact layer, and is guided to the light-emitting region through the A 1 As layer, which is a striped semiconductor.
  • the current thus guided is converted into light in the active layer in the light emitting region, amplified by a fiber optic resonator composed of the first mirror and the second mirror, and oscillates in a laser. It is emitted as laser light.
  • the laser light is mainly emitted toward the surface of the substrate.
  • the laser emission point is formed on a strip-like emission area near the contact electrode through which current is flowing. Then, by sequentially switching the current to the adjacent independent contact electrode, the laser light emitting point can be moved on the stripe light emitting area.
  • the current is not consumed immediately below the contact electrode by providing the current confinement layer. That is, the reactive current can be eliminated. Furthermore, since the contact area between the contact layer and the contact electrode can be increased, Contact resistance and heat generation can be reduced. Therefore, the contact electrode does not overlap the light emitting area and does not block the laser light, so that the structure is very suitable for emitting the laser light to the surface side. Also, since the laser emitting surface and the divided contact electrode are on the same surface, there is no restriction on the material of the pedestal, and the mounting flexibility is high.
  • the contact layer is formed in a comb shape in a region located on the oxide A1 layer, and the plurality of independent contact electrodes correspond to one comb tooth of the contact layer. It is preferable that they are formed so as to contact each other. As a result, current spreading in the longitudinal direction of the stripe in the stripe-shaped light emitting region can be suppressed, the current density can be increased, and the threshold value can be further reduced and the efficiency can be further improved.
  • the region of the contact layer that overlaps the oxidized A1 layer serves as a horizontal path for current in addition to contact with the contact electrode.
  • the horizontal current component includes a component toward the light emitting region, that is, a component orthogonal to the stripe and a component parallel to the stripe.
  • the current component in the horizontal direction parallel to the stripe is desirably eliminated because the current density in the light emitting region is unnecessarily lowered. Therefore, the contact layer in the region that overlaps the oxide A1 layer has a comb-tooth shape, and one contact electrode is formed so as to contact only one comb tooth, so that the current component in the horizontal direction parallel to the stripe is formed. Can be eliminated. As a result, it is possible to suppress the spread of the current in the longitudinal direction of the stripe, to increase the current density, and to further reduce the threshold value and improve the efficiency.
  • the contact layer has a second conductivity type in the stripe-shaped light emitting region, and has a first conductivity type region and a second conductivity type region in a region located on the oxide A1 layer. It is preferable that a plurality of the contact electrodes formed alternately in the longitudinal direction of the stripe are formed so as to be in contact with one of the second conductivity type regions of the contact layer one by one. .
  • the region located on the oxidation layer A1 of the contact layer serves as a horizontal path for current in addition to contact with the contact electrode.
  • the horizontal current component includes a component toward the light emitting region, that is, a component orthogonal to the stripe and a component parallel to the stripe.
  • the current component in the horizontal direction parallel to the stripe is desirably eliminated because the current density is unnecessarily lowered in the light emitting region. Therefore, the contact layer in the region located on the oxide A1 layer is formed so that regions of the first conductivity type and regions of the second conductivity type alternate in the longitudinal direction of the stripe, and one contact electrode is formed.
  • Is formed so as to contact only one second conductivity type region it is possible to eliminate a horizontal current component parallel to the stripe. As a result, it is possible to suppress the spread of the current in the longitudinal direction of the stripe, to increase the current density, and to further reduce the threshold value and improve the efficiency.
  • the present invention provides a step of forming a first reflection mirror on a semiconductor substrate, and forming a multilayer including at least an active layer, an A 1 As layer, and a contact layer on the first reflection mirror. Forming a semiconductor layer of
  • a heat treatment was performed at a temperature of 280 ° C. to 500 ° C. in a steam and nitrogen atmosphere, and all of the exposed A 1 As layer and the A layer located below the strip-shaped contact layer were heat-treated.
  • l By oxidizing the As layer leaving a predetermined width to change to the oxidized A1 layer, the width is smaller than the width of the striped contact layer surrounded by the oxidized A1 layer. Forming a striped A 1 As layer having a wide width;
  • a heat treatment was performed at a temperature of 280 ° C. to 500 ° C. in a steam and nitrogen atmosphere, and all of the exposed A 1 As layer and the A layer located below the strip-shaped contact layer were heat-treated.
  • l By oxidizing the As layer leaving a predetermined width to change to the oxidized A1 layer, the width is smaller than the width of the striped contact layer surrounded by the oxidized A1 layer. Forming a striped A 1 As layer having a wide width;
  • a plurality of independent connectors are provided so as not to overlap with the strip-shaped light emitting region and to be in contact with the surface of the comb teeth of the contact layer, one for each of the comb teeth of the contact layer. Forming a second reflective mirror on the contact layer so as to completely cover at least the striped A 1 As layer. .
  • a step of forming a first reflection mirror on a semiconductor substrate and a step of forming a multilayer including at least an active layer, an A 1 As layer and a contact layer on the first reflection mirror Forming a semiconductor layer of
  • Heat treatment at a temperature of 500 ° C. to 500 ° C. to expose all of the exposed A 1 As layer and the strip-shaped contact layer.
  • the AlAs layer is oxidized to a oxidized A1 layer while leaving a predetermined width, so that the width is smaller than the width of the strip-shaped contact layer surrounded by the oxidized A1 layer. Forming a striped A 1 As layer of small width;
  • a plurality of independent connectors are provided so as not to overlap with the strip-shaped light emitting region and to be in contact with the surface of the comb teeth of the contact layer, one for each of the comb teeth of the contact layer. And forming a second reflection mirror on the contact layer so as to completely cover at least the striped A 1 As layer.
  • the present invention provides a step of forming a first reflection mirror comprising a semiconductor layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate,
  • a multi-layer semiconductor layer including at least an active layer, an A 1 As layer of the second conductivity type, and a contact layer of the first conductivity type on the first reflection mirror;
  • a heat treatment was performed at a temperature of 280 ° C. to 500 ° C. in a steam and nitrogen atmosphere, and all of the exposed A 1 As layer and the A layer located below the strip-shaped contact layer were heat-treated.
  • l By oxidizing the As layer leaving a predetermined width to change to the oxidized A1 layer, the width is smaller than the width of the striped contact layer surrounded by the oxidized A1 layer. Forming a striped A 1 As layer having a wide width;
  • the etching speed is increased.
  • the reaction gas such as fit C 1 2 is used, where it is desirable to particularly using a reactive small gas such as an inert gas.
  • a reactive small gas such as an inert gas.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the same device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the same device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the same device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a current flow of the device.
  • FIG. 6 is a top view schematically showing a current flow when the contact layer is not formed in a comb shape.
  • FIG. 7 is a top view schematically showing a current flow of the semiconductor laser according to the first example of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a top view showing the steps of manufacturing the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a top view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a schematic perspective view of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a top view of the same device.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view of the same device.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the same device.
  • FIG. 27 is a top view schematically showing a current flow of the semiconductor laser according to the third example of the present invention.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser according to the third example of the present invention.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser according to the third example of the present invention.
  • FIG. 31 is a top view showing the manufacturing process of the semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention. You.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 is a top view showing the manufacturing process of the semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor laser according to the third example of the present invention.
  • FIG. 35 is a top view showing the manufacturing process of the semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor laser according to the third example of the present invention.
  • FIG. 37 is a top view showing the manufacturing process of the semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to 4 are schematic views of a surface emitting semiconductor laser according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 is a perspective view schematically showing a cross section of the laser
  • Fig. 2 is a top view
  • Figs. 3 and 4 are AA 'cross section and BB' cross section, respectively.
  • the second mirror 111 is omitted in order to clearly show the arrangement of a contact layer 106, a light emitting region 107, and a contact electrode 110 described later.
  • the 15 Ga 0. 85 A s a n-type A 1 A s layer are alternately stacked, at a wavelength of 800 nm at 30 pairs a distributed reflection type semiconductor multilayer reflecting layer having a reflectivity of 99% or more (hereinafter which the serial first mirror and table) 102, n-type quantum well layer and the n-type a l 0 consisting of GaAs.
  • 3 Ga 0. 7 active layer 1 03 configured by alternately five layers Dzu' laminating a barrier layer composed of the as, p-type A1 0. 7 Ga. .
  • clad layer 104 consisting of As, p-type A LAS layer 1 05 and the oxide A1 layer 1 08 consisting of the current confinement layer 1 1 3, p-type A l 0. 15 Ga 0. Con Yuku bets consisting 85 As layer 106 3: 10 2 and Ding a 2 0 5 and 7 pairs alternately stacked dielectric multilayer reflection film to near the light with a wavelength of 800 nm with a reflectivity of 98.5 to 99% (hereinafter, the (This is described as a mirror of 2.) 1 1 1 (refer graph1)
  • the current confinement layer 113 is composed of a striped p-type A1As layer 105 and an oxidized A1 layer 108 formed so as to surround the periphery thereof.
  • the AlAs layer 105 has conductivity, but the oxidized A1 layer 108 is an insulator, so it has a stripe-type current confinement structure. Function.
  • the strip-shaped region where the A 1 As layer 105 exists is referred to as a light-emitting region 107. (See Figures 2 and 3)
  • the contact layer 106 is formed in a comb-like shape 109 at a portion that covers the light emitting region 100 and is in contact with the oxide A1 layer 108. (See Figure 2)
  • the contact electrode 110 composed of, for example, Cr and an Au—Zn alloy is formed in contact with the surface of the comb teeth 109 of the contact layer 106. Further, a plurality of contact electrodes 110 are formed independently for each comb tooth 109. The contact electrode 110 is not formed on the light emitting region 107. (See FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4.) Then, a second mirror 111 is formed so as to completely cover at least the stripe-shaped light emitting region 107.
  • an electrode 112 composed of an Au—Ge alloy and Ni and Au is formed.
  • the AlGaAs-based semiconductor material is used for the semiconductor substrate, the first mirror, the active layer, and the contact layer, but the present invention is not limited to this. It means that semiconductor materials such as AlGalnP, InGaAsP, InGaAs, ZnSSe, and ZnMgSSe can be used as other materials. Not even. Also, here, the A 1 As layer 108 and the contact layer 106 are configured to be in contact with each other, but another semiconductor layer is placed between the Al As layer 108 and the contact layer 106. May be provided. For example, a semiconductor multilayer reflective film or the like can be provided.
  • T i 0 2 As other materials, Z n S e, Mg F , A 1 may be used dielectrics material such as 2 0 3.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the light-emitting region 107 in the AA ′ cross-section, and schematically shows the flow of current in the contact layer.
  • the current confinement layer 113 is composed of a striped A 1 As layer 105 and an oxidized A 1 layer 108 formed so as to surround the periphery thereof.
  • the A 1 As layer 105 is a semiconductor, that is, a conductor, while the oxidized A layer 108 is an insulator.
  • the current injected from the contact electrode 110a flows horizontally in the contact layer 106 because the oxide A layer 108 located below the contact electrode 110a is an insulator.
  • the flow (X direction in FIG. 5) is guided to the light emitting region 107 through the portion of the striped A 1 As layer 105.
  • the current thus induced is converted into light in the active layer 103 below the light emitting region 107, and the resonance of the Fabry-Pe mouth consisting of the first mirror 1102 and the second mirror 111
  • the laser light is amplified by the device and emitted as laser light in a direction perpendicular to the semiconductor substrate 101.
  • the laser light is mainly emitted in the surface direction of the substrate.
  • the laser emission point is formed on the strip-like emission area near the contact electrode 110a through which the current is flowing. Then, by sequentially switching the current to another adjacent contact electrode, the laser emission point can be moved on the stripe-shaped emission area 107.
  • the contact electrode 110 does not overlap the light emitting region 107 and does not block the laser light, so that the structure is extremely suitable for emitting laser light to the surface side. That is, since the laser emitting surface and the divided contact electrode 110 are on the same surface, there is little restriction on the mounting method, and it is extremely practical.
  • contact layer 106 and contact electrode 110 Furthermore, it is easy to increase the contact area between contact layer 106 and contact electrode 110, and it is possible to reduce contact resistance and heat generation.
  • the contact layer 106 is formed in the shape of a comb tooth 109 at a portion in contact with the oxidized A1 layer 108, and the contact electrode 110 is independently formed for each comb tooth 109. Duplicate Numbers are formed.
  • FIGS. Fig. 6 and Fig. 7 are enlarged top views in the vicinity of the light-emitting region for those without the contact layer formed in a comb shape and those formed in the comb shape, respectively, and schematically show the current flow. Is shown.
  • the contact electrode and the second mirror are shown in a transparent manner in order to make the flow of current in the contact layer easy to understand.
  • the horizontal current component includes a component toward the light emitting region, that is, a component orthogonal to the stripe (Y direction in FIG. 6) and a component parallel to the stripe (X direction in FIG. 6). .
  • the current component in the horizontal direction parallel to the stripe spreads the current in the light-emitting region, lowering the current density more than necessary. This leads to an increase in threshold and a decrease in efficiency.
  • the contact layer in the region that overlaps the oxide A1 layer has a comb-tooth shape, and one contact electrode is formed so as to contact only one comb tooth, so that the horizontal current component parallel to the stripe can be reduced. Can be eliminated.
  • the current injected from the contact electrode 110a to the comb teeth 109a of the contact layer 106 does not spread in the Y direction in the figure beyond the width W4 of the comb teeth 109a.
  • the current spreading in the longitudinal direction of the stripe can be suppressed, the current density can be increased, and the threshold value can be further reduced and the efficiency can be improved.
  • each of the above layers was grown epitaxially by metal organic chemical vapor deposition.
  • the growth temperature is 750 ° C
  • the growth pressure is 150 Torr
  • an organic metal such as TMGa (trimethylgallium) and TMA1 (trimethylaluminum) is used as the group III raw material
  • AsH is used as the group V raw material.
  • 3 arsine
  • H 2 Se hydrogen selenide
  • DEZn getyl zinc
  • a resist mask is formed on the contact layer 106 in a striped shape by photolithography.
  • the stripe width W1 was set to 25 m. This is etched by dry etching using Ar gas until the A 1 As layer 105 is exposed (see FIG. 9).
  • the A 1 As layer 105 is oxidized and used as an insulating layer, it is necessary to leave a sufficient thickness, and it is preferable that the A 1 As layer 105 be stopped so that the upper surface is exposed.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view thereof
  • FIG. 11 is a top view thereof.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view thereof
  • FIG. 13 is a top view thereof.
  • a contact electrode 110 is formed by a known vacuum evaporation method and a lift-off method.
  • the contact electrodes 110 are in contact with the surface of the contact layer 106, and a plurality of contact electrodes 110 are formed independently for each comb tooth 109 of the contact electrode 106. Further, it is formed so as not to overlap with the light emitting region 107.
  • Cr, AuZn, and Au were used as the material of the contact electrode 110, with a film thickness of 10 nm, 100 nm, and 100 nm, respectively.
  • Other materials such as Ti may be used.
  • a dielectric multilayer reflective film is formed so as to completely cover at least the stripe-shaped light emitting region 107 to form a second mirror 111.
  • S I_ ⁇ 2 and T a 2 0 5 as a dielectric multilayer reflection film 7 and the pair stacked.
  • a lower electrode 112 made of Au—GeNi Au is formed to complete the process.
  • Figure 14 shows the cross section FIG. 15 is a top view thereof.
  • the electrodes are arranged in a staggered manner, but they may be arranged so as to face each other.
  • the split electrodes are formed on both sides of the striped laser emission region, they may be formed on one side.
  • the A1GaAs-based semiconductor laser has been described above, but other materials such as A1GainP-based, InGaAs-based, ZnMgSSe-based, ZnSSe-based, and GaN-based materials are used. Needless to say, it is good.
  • n-type A first reflecting mirror one 1 02 n-type quantum well composed of GaAs with lAs layer 99% or more reflectivity at the lasing wavelength near by laminating 30 pairs alternately layer and the n-type a 1 0. consisting 3 Ga 0. 7 a 5-layer alternately Baria layer consisting s Dzu' laminated to an active layer including 103, p-type a 10. 7 G a 0. 3 a s the second clad layer 1 04, p-type Al As layer 1 05, p-type a l 0. 15 Ga 0. sequentially laminated contactors coat layer 1 06 consisting of 85 As. (See Fig. 16)
  • each of the above layers was grown epitaxially by metal organic chemical vapor deposition.
  • the growth temperature is 750 ° C
  • the growth pressure is 150 Torr
  • the organic metal of TMGa (trimethylgallium) and TMA1 (trimethylaluminum) is used as the group III material
  • the As group is used as the Vs material.
  • H 3 (arsine), H 2 Se (hydrogen selenide) for the n-type dopant, and DEZ n (getyl zinc) for the p-type dopant were used.
  • a resist mask is formed in a stripe shape having a comb-like shape on both sides by photolithography.
  • etching is performed halfway through the p-type A 1 As layer 105 by dry etching using Ar or the like (see FIG. 17).
  • Figure 18 shows the shape of this stripe.
  • the AlAs layer 105 is oxidized and used as an insulating layer, it is necessary to leave a sufficient thickness, and it is desirable to stop the AlAs layer 105 only to expose the upper surface.
  • the Ar ion beam etching is used, another method may be used.
  • FIG. 19 is a sectional view thereof
  • FIG. 20 is a top view thereof.
  • a contact electrode 110 in contact with the contact layer 106 is formed by a known vacuum evaporation method and a lift-off method.
  • the contact electrodes 110 come into contact with the surface of the contact layer 106, and a plurality of contact electrodes 110 are formed independently for each comb tooth 109 of the contact electrode 110. ing. Further, it is formed so as not to overlap with the light emitting region 107.
  • Cr, AuZn, and Au were used as the material of the contact electrode 110 with a film thickness of 10 nm, 100 nm, and 100 nm, respectively.
  • Other materials such as Ti may be used.
  • a dielectric multilayer reflective film is formed so as to completely cover at least the stripe-shaped light emitting region 107 to form a second mirror 111.
  • S i 0 2 and T a 2 0 5 as a dielectric multilayer reflection film 7 and the pair stacked.
  • a lower electrode 112 made of Au-GeNiAu is formed to complete.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view thereof
  • FIG. 22 is a top view thereof.
  • A1GaAs-based semiconductor lasers have been described, but other materials such as A1GaInP-based, InGaAs-based, ZnMgSSe-based, ZnSSe-based, and GaN-based materials are used. Needless to say, it is good.
  • the step of forming a comb-like shape of the contact layer after the step of forming the oxide A layer can be omitted, so that the manufacturing process is simpler than that of the first embodiment, but the shape of the light emitting region and Since the shape of the contact layer cannot be selected independently, the width of the light-emitting region and the electrode pitch are restricted, and the root of the comb teeth is always connected in the region where the contact layer is located on the oxide A1 layer. Therefore, the independence of the comb teeth cannot be maintained, and confinement of current in the longitudinal direction of the stripe is not sufficient.
  • FIGS. 23 to 26 are schematic views of a surface emitting semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 23 is a perspective view schematically showing a cross section of the laser
  • Fig. 24 is a top view
  • Figs. 25 and 26 are AA, cross section, BB and cross section, respectively.
  • the second mirror 211 is omitted in order to clearly show the arrangement of the contact layer 206, the light-emitting region 207, and the contact electrode 210 described later.
  • the surface-emitting type semiconductor laser, the n-type G a A s the substrate 20 1 n-type A 1 on 0. 5 G a o.
  • Laminating 85 A s a n-type A 1 As layer alternately, wavelength 30 pairs Distributed reflective semiconductor multilayer reflective layer with a reflectance of 99% or more at 800 nm (hereinafter referred to as the first mirror).
  • clad layer 2 04 consisting of As, p-type A l As layer 2 0 5 and the oxide A 1 layer 208 or Ranaru current confinement layer 2 13, Al 0. 15 Ga 0. Consists 85 As Contact layer 206 having two types of conductive regions, n-type region 2 14 and high-concentration p-type region 2 15, contact electrode 2 10 in contact with high-concentration P-type region 2 15 in the contact layer and alternately 7 pairs laminating S i 0 2 and Ta 2 ⁇ 5, a dielectric multilayer reflection film having a reflectivity of 98.5 to 99% with respect to light near a wavelength of 800 nm (hereinafter, a second mirror It is composed of 2 1 1 stacked sequentially. (See Figure 23)
  • the current confinement layer 2 13 includes a striped p-type AlAs layer 205 and an oxidized Al layer 208 formed so as to surround the periphery thereof.
  • the AlAs layer 205 has conductivity, but the oxidized A1 layer 208 is an insulator and thus functions as a striped current confinement structure.
  • the strip-shaped region where the AlAs layer 205 exists is referred to as a light-emitting region 207. (See Figures 24 and 25)
  • the contact layer 206 includes two types of conductive regions, that is, an n-type region 214 and a high-concentration p-type region 215.
  • a high-concentration p-type region 215 is formed in a portion covering the light-emitting region 207, and a high-concentration p-type region 215 and an n-type region 214 are formed in a portion located on the oxide A1 layer 208. They are formed alternately in the longitudinal direction. (See Fig. 24)
  • the contact electrode 210 composed of, for example, Cr and an Au—Zn alloy is a high-concentration P-type separated by the n-type region 214 of the contact layer 206 located on the oxide A 1 layer 208. It is formed in contact with one surface of the region 215. In addition, a plurality of contact electrodes 210 are formed independently for each high-concentration p-type region 215 of the contact layer 206 located on the oxide A1 layer 208. Further, contact electrode 210 is not formed on light emitting region 207. (See Fig. 24, Fig. 25 and Fig. 26)
  • the second mirror 210 is formed so as to completely cover at least the stripe-shaped light emitting region 207.
  • n-type GaAs substrate 201 for example, Au—Ge alloy, Ni and Au (Hereinafter referred to as the lower electrode) 2 1 2 is formed.
  • the semiconductor substrate, the first mirror, the active layer, and the contact layer are made of an AlGaAs-based semiconductor material, but the present invention is not limited to this. It goes without saying that semiconductor materials such as AlGaInP, InGaAsP, InGaAs, ZnSSe, and ZnMgSe can be used as other materials.
  • the AlAs layer 208 and the contact layer 206 are configured to be in contact with each other, but another semiconductor layer may be provided between the AlAs layer 208 and the contact layer 206. For example, a semiconductor multilayer reflective film or the like can be provided.
  • the conductivity type of the semiconductor can be reversed.
  • T i 0 2 As other materials, Z nS e, MgF, A 1 2 it may be a dielectric material of 0 3 and the like.
  • the current path in the contact layer is controlled to effectively guide the current to the stripe-shaped light emitting region 207, and furthermore, the length of the stripe in the stripe light emitting region 207 is increased.
  • reactive current can be significantly reduced by suppressing current spread in the direction and increasing the current density.However, there is a feature in the method of suppressing current spread in the longitudinal direction of the stripe. .
  • FIG. 27 is an enlarged top view in the vicinity of the light emitting region of the present example, and schematically shows a current flow.
  • the contact electrode and the second mirror are shown in a transparent manner so that the current flow in the contact layer can be easily understood.
  • the contact layer 206 includes two types of conductive regions, that is, an n-type region 214 and a high-concentration p-type region 215.
  • the n-type regions 214 and the high-concentration p-type regions 2 15 are alternately formed in the longitudinal direction of the stripe.
  • the contact electrode Assuming that a current flows through one contact electrode 210a, the contact electrode is in ohmic contact only with the p-type semiconductor, so that current is injected only into the high-concentration p-type region 215. At this time, the charge medium of the current in the contact layer high-concentration p-type region 215 is a hole.
  • a potential barrier is formed in the valence band at the boundary from the p-type region 2 15 to the n-type region 2 14, holes are confined in the p-type region 2 15. That is, no current flows through contact layer 206 into n-type region 2 14. Therefore, as shown in FIG.
  • the current is confined and guided in the Y direction in the drawing to the vicinity of the light emitting region 207 within the range of the width W4 of the P-type region 2 15.
  • the current spreading in the longitudinal direction of the stripe can be suppressed, the current density can be increased, and the threshold value can be further reduced and the efficiency can be improved.
  • the carrier concentration of the n-type semiconductor layer 2 16 was set to 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less.
  • Desirable carrier concentration of the n-type semiconductor layer 211 is 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less. More desirably, the carrier concentration is 10 16 cm- 3 or less.
  • each of the above layers was grown epitaxially by metal organic chemical vapor deposition.
  • the growth temperature is 750 ° C
  • the growth pressure is 150 Torr
  • the organic metal of TMGa (trimethylgallium) and TMA1 (trimethylaluminum) is used as the group III material
  • the As group is used as the Vs material.
  • H 3 (arsine), H 2 Se (hydrogen selenide) for the n-type dopant, and DEZn (getyl zinc) for the p-type dopant were used.
  • a resist mask is formed like a stripe.
  • the stripe width is 25 ⁇ m. This is etched by dry etching using Ar gas until the AlAs layer 205 is exposed (see FIG. 29).
  • Ar gas Ar gas
  • the A 1 As layer 205 is oxidized and used as an insulating layer, it is necessary to leave a sufficient thickness, and it is desirable that the A 1 As layer be stopped only when the upper surface is exposed.
  • the compound semiconductor dry etching process is a reactive gas C 1 2 or the like to increase the etch rate is used, where it is desirable to particularly using a reactive small gas such as an inert gas.
  • a reactive small gas such as an inert gas.
  • the etching is terminated when a wide range of A 1 As layer is exposed, but since the A 1 As layer is very reactive, the etching is terminated when a highly reactive gas is used. This is because the gas remaining in or adhering to the chamber or on the substrate surface and the exposed A 1 As layer continue to react afterwards, possibly causing surface deterioration.
  • the danger can be avoided by using a gas with low reactivity such as an inert gas such as Ar.
  • a non-reactive gas is used, the etching rate naturally becomes small. However, in this embodiment, since the etching amount is small, a high etching rate is not required and does not pose a problem.
  • the unoxidized A 1 As layer 205 is a p-type semiconductor and therefore has conductivity, whereas the oxidized A layer 208 is electrically insulated. Therefore, a current injected through a contact electrode and a contact layer, which will be described later, concentrates on the A1As layer 205, and functions as a current confinement structure. In the region where the injected current is concentrated, light is generated by carrier recombination and amplification by the optical resonance structure results in laser oscillation and emission of laser light. Is done.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view thereof
  • FIG. 31 is a top view thereof.
  • FIG. 32 is a sectional view thereof, and FIG. 33 is a top view thereof.
  • the high-concentration p-type 215 and the region located on the oxidized A1 layer 208 alternately have the n-type region 214 and the high-concentration P-type region 215 in the longitudinal direction of the stripe. It is formed.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view thereof
  • FIG. 35 is a top view thereof.
  • the 3:10 2 mask 2 17 has been removed, but may be left as it is for simplicity.
  • a contact electrode 210 is formed by a known vacuum evaporation method and a lift-off method.
  • a plurality of contact electrodes 210 are independently formed in contact with the surface of one high-concentration P-type region 215 of the contact layer 206 located on the oxide A1 layer 208. Further, it is formed so as not to overlap with the light emitting region 207.
  • Cr, AuZn, and Au were used as the material of the contact electrode 210, with a film thickness of 10 nm, 100 nm, and 100 nm, respectively.
  • Other materials such as Ti may be used.
  • At least a dielectric multilayer is formed so as to completely cover at least the stripe-shaped light emitting region 207.
  • a second mirror 211 is formed by forming a reflective film.
  • S i 0 2 and T a 2 0 5 as a dielectric multilayer reflection film 7 and the pair stacked.
  • Z nS e , MgF, or a dielectric material such as A 1 2 0 3.
  • a lower electrode 212 made of Au—GeNiAu is formed to complete the process.
  • FIG. 36 is a sectional view thereof
  • FIG. 37 is a top view thereof.
  • the electrodes are arranged in a zigzag pattern, but they may be arranged so as to face each other.
  • the divided electrodes are formed on both sides of the stripe laser emission area, they may be formed on one side.
  • A1GaAs-based semiconductor laser has been described above, other materials such as A1GaInP-based, InGaAs-based, ZnMgSSe-based, ZnSSe-based, and GaN-based materials are used. It goes without saying that it may be used.
  • the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention by providing the current confinement layer such that the insulating layer immediately below the contact electrode is provided, the reactive current immediately below the contact electrode can be eliminated, and the threshold voltage can be reduced. It is possible to provide a small and efficient light source capable of scanning the laser emission point.
  • the contact electrode does not overlap the light emitting area and does not block the laser light, so that the structure is very suitable for emitting laser light to the surface side. Further, since the contact area between the contact layer and the contact electrode can be easily increased, contact resistance and heat generation can be reduced.
  • the laser emitting surface and the divided contact electrode are on the same surface, it is possible to provide a light source capable of scanning a laser emitting point, which has a high degree of freedom in mounting without any restriction on the material of the pedestal. Further, according to the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, it is possible to suppress the spread of current in the longitudinal direction of the stripe in the stripe-shaped light emitting region, to increase the current density, to further reduce the threshold value, and to improve the efficiency. Improvement can be achieved.
  • the surface emitting semiconductor laser and the method of manufacturing the same according to the present invention are suitable for use as a light source of a semiconductor laser beam scanner that scans a laser beam. Moreover, It can be used as a light source in fields such as laser beam printers and optical communications.

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Description

明 細 書 面発光型半導体レーザ及びその製造方法
技術分野
本発明は、 半導体基板と垂直な方向にレーザ光を出射する面発光型半導体レー ザに関する。 さらに詳しくは、 光出力を 1次元上に電気的に走査し得る面発光型 半導体レーザに関するものである。
背景技術
従来、 レーザビームを走査するレーザビームスキャナ一としては、 ホログラム やガルバノ ミラ一などを利用したものが一般的であるが、 これらは機械的な動作 を必要とするため振動や音を伴う。 消費電力が大きい。 多くの部品を組み立てて 構成されるため小型化が難しく、 衝撃に弱い等の欠点があった。
これに対し、 例えば特開平 1一 1 5 2 6 8 3号公報では、 複数の半導体レーザ が 1列に配列された半導体レーザアレイ装置と、 この半導体レーザアレイ装置の 前方に配置されすべての半導体レーザの出射レーザビームをその口径内に含むよ うに構成されたレンズ系を備え、 レーザビームの走査を、 半導体レーザアレイ上 における発光点の位置変化とレンズ系によるレンズ作用により実現している。 こ の方法では、 機械可動機構を必要としないため、 先に述べた欠点を解決できる。 しかし端面出射型のストライプレーザアレイでは、 発光点の間隔に制限がある ため、 作製の困難さと分解能の点で実用的とはいい難かった。 そこで半導体レーザアレイ装置として面発光レーザアレイを用いることでより 分解能の高いレーザスキャナ一が実現できる。 例えば特開平 8— 9 7 5 0 5号公 報では、 積層構造で基板に垂直な方向に共振器を形成、 1つの共振器に対して複 数のコンタク ト電極を設け、 高抵抗領域を形成して電極分離を行い、 独立に駆動 することで発光点の位置を変化させている。
しかし、 上記のような面発光型半導体レーザは、 基板裏側にレーザ光を出射する には適しているが、 基板表面側にレーザ光を出射するには次に示すような問題が めった。
コンタク 卜電極から注入された電流の多くは、 コンタク ト電極直下で光に変換 される。 コンタク ト電極はレーザ光を透過しないため、 電極直下で発生した光は 表面側に取り出すことができず、 最終的には熱に変わってしまう。 つまりコン夕 ク ト電極直下に注入された電流はすべて無効電流となってしまう。 このことは、 しきい値の増大、 効率の低下につながる。 従来の構造では、 無効電流を低減する にはコンタク ト電極の面積を小さくするしかないが、 電極面積を小さくするとコ ンタク ト抵抗が増大してしまい、 発熱による出力低下や結晶の劣化、 信頼性の悪 化を招く ことになる。
上記のように、 従来の半導体レーザビームスキャナーでは、 基板表面側にレー ザ光を取り出そうとすると大きな無効電流が生じてしまい、 しきい値、 効率、 出 力、 信頼性などの特性が損なわれるという問題があつた。
—方、 基板裏側からしかレーザ光を取り出さないとすると実用上問題が生じる。 このような素子は、 より大きな台座へ実装して使用されることは間違いなく、 し かも駆動回路との間の多数配線が要求される。 そこで裏返しにしてはんだバンプ を使ったフリ ップチップ実装を行なうことになるが、 フリ ップチップ実装の場合、 はんだバンプを用いる都合でボンディングパッ ドのピッチは少なく とも 1 8 0 mとかなりの大きさが必要になる。 これは素子寸法の増大を招き、 1枚の基板か ら得ることの出来る素子数、 すなわちコス トに直接影響してくるという問題があ つた。 このことは、 レーザビームスキャン幅と解像度を高めるための電極数が増 えていくに従い深刻になる。 本発明は、 かかる問題を解決するためになされたもので、 走査時の分解能が高 く、 表面からレーザ光を出射するのに適した、 実装自由度の高い半導体レーザビ —ムスキヤナ一の光源を提供することを目的とする。 発明の開示
( 1 ) 本発明は、 半導体基板上に形成された、 第 1の反射ミラーと、 活性層と、 電流狭窄層と、 コンタク ト層と、 第 2の反射ミラーと、 コンタク ト電極とを備え, 前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を発振する面発光型半導体レーザにおい て、
前記電流狭窄層は、 A 1 A s層とその周囲を囲むよう形成された酸化 A 1層から なり、
前記 A 1 A s層は、 ス トライプ状に形成されることでス トライブ状の発光領域を 形成し、
前記コンタク 卜層は、 前記ス トライプ状の発光領域を完全に覆いかつ前記ス トラ ィブ状の発光領域の幅より大きなス 卜ライプ状に形成され、 前記コンタク ト電極は複数に独立に形成され、 かつ前記ス トライプ状の発光領域 に重ならないよう形成されたことを特徴とする。
ここで本発明の面発光型半導体レーザの動作原理を説明する。 まず、 分割され たコンタク ト電極の一つに電流を流すと、 電流は電流狭窄層によって発光領域に 集中するよう導かれる。 より詳しく説明すると、 電流狭窄層はス トライプ状の A 1 A s層とその周囲を囲むよう形成された酸化 A 1層からなっており、 コンタク ト電極の下に位置する酸化 A 1層が絶縁体であるため注入された電流はコンタク ト層内を水平に流れ、 ス トライブ状に形成された半導体である A 1 A s層の部分 を通って発光領域に導かれるのである。 このように導かれた電流は、 発光領域の 活性層で光に変換され、 第 1のミラ一と第 2のミラーからなるフアブリーペ口共 振器で増幅されレーザ発振をおこし、 基板に垂直方向にレーザ光として出射され る。 ここで第 1のミラーの反射率を第 2のミラーの反射率より高く しておけば、 レーザ光は基板の表面方向に主に出射される。 この時レーザ発光点は、 電流を流 しているコンタク ト電極の近傍のス トライプ状の発光領域上に形成される。 そし て、 電流をその隣接する独立したコンタク ト電極に順次切り替えていくことでレ 一ザ発光点をス トライブ状の発光領域上で移動させることができる。
特に本発明の面発光半導体レーザでは、 電流狭窄層を設けることによってコン タク ト電極直下では電流が消費されない。 つまり無効電流をなくすことができる。 さらにコンタク ト層とコンタク ト電極の接触面積を大きくとることができるので コンタク ト抵抗、 発熱を減らすことができる。 そのためコンタク ト電極が発光領 域に重ならず、 レーザ光を遮ることがないため表面側へのレーザ光出射に極めて 適した構造になっている。 またレーザ出射面と分割されたコンタク 卜電極が同一面にあるため、 台座の材 質に制約がなく実装自由度が高い。
( 2 ) 前記コンタク ト層は、 前記酸化 A 1層上に位置する領域で櫛歯状に形成 され、 複数に独立した前記コンタク ト電極は、 前記コンタク ト層の櫛歯 1つに対 し 1つづつ接触するよう形成されていることが好ましい。 これによりス トライブ状の発光領域でのス トライブの長手方向の電流の広がり を抑え電流密度を高めることができ、 さらなるしきい値の低減、 効率向上を図る ことが出来る。
コンタク ト層の酸化 A 1層と重なる領域は、 コンタク ト電極との接触に加えて 電流の水平方向の経路としての役割を担っている。 その水平方向の電流成分には、 発光領域へ向かう成分すなわちス トライブに直交した成分とス トライプに平行な 成分とがある。 このうちストライプに平行な水平方向の電流成分は発光領域にお いて電流密度を必要以上に下げてしまうためなくすことが望ましい。 そこで酸化 A 1層と重なる領域のコンタク ト層を櫛歯形状にし、 1つのコン夕 ク ト電極を一つの櫛歯にのみ接触するよう形成することで、 ス トライプに平行な 水平方向の電流成分をなくすことができる。 その結果、 ス トライプの長手方向の 電流の広がりを抑え電流密度を高めることができ、 さらなるしきい値の低減、 効 率向上を図ることが出来る。
( 3 ) 前記コンタク ト層は、 前記ストライブ状の発光領域では第 2の導電型で あり、 前記酸化 A 1層上に位置する領域では第 1の導電型領域と第 2導電型領域 とが前記ストライプの長手方向に交互に形成され、 複数の独立した前記コンタク ト電極は、 前記コンタク ト層の第 2導電型領域の 1つに対し 1つづつ接触するよ う形成されていることが好ましい。
これによりス トライブ状の発光領域でのストライブの長手方向の電流の広がり を抑え電流密度を高めることができ、 さらなるしきい値の低減、 効率向上を図る ことが出来る。
コンタク ト層の酸化 A 1層上に位置する領域は、 コンタク ト電極との接触に加 えて電流の水平方向の経路としての役割を担っている。 その水平方向の電流成分 には、 発光領域へ向かう成分すなわちス トライプに直交した成分とス トライプに 平行な成分とがある。 このうちス トライプに平行な水平方向の電流成分は発光領 域において電流密度を必要以上に下げてしまうためなくすことが望ましい。 そこで酸化 A 1層上に位置する領域のコンタク ト層をス トライプの長手方向に 第 1導電型の領域と第 2導電型の領域が交互にあらわれるよう形成し、 1つのコ ン夕ク ト電極を一つの第 2導電型領域にのみ接触するよう形成することで、 ス ト ライプに平行な水平方向の電流成分をなくすことができる。 その結果、 ス トライ プの長手方向の電流の広がりを押さえ電流密度を高めることができ、 さらなるし きい値の低減、 効率向上を図ることが出来る。
( 4 ) 本発明は、 半導体基板上に第 1の反射ミラーを形成する工程と、 前記第 1の反射ミラ一上に、 少なく とも活性層と A 1 A s層とコンタク ト層を含 む多層の半導体層を形成する工程と、
ス トライプ状に前記コンタク ト層を残すよう、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程と、
水蒸気と窒素雰囲気中で 2 8 0 °Cから 5 0 0 °Cの温度で熱処理を行い、 露出した 前記 A 1 A s層のすべてと前記ス トライプ状のコンタク ト層の下に位置する前記 A l A s層を、 所定の幅を残して酸化して酸化 A 1層に変化させることで、 周囲 を前記酸化 A 1層で囲まれた、 前記ス トライプ状のコンタク ト層の幅よりも小さ い幅のス トライプ状の A 1 A s層を形成する工程と、
前記コンタク ト層の上面に接触し、 かつ前記ス トライプ状の発光領域に重ならな いよう複数の独立したコンタク ト電極を形成する工程と、 少なく とも前記ス トライプ状発光領域を完全に覆うよう、 前記コンタク ト層上に 第 2の反射ミラ一を形成する工程とを含むことを特徴とする。 ( 5 ) 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングするェ 程では、 不活性ガスだけを用いた ドライエッチング法を用いるのが好ましい。
( 6 ) 本発明は、 半導体基板上に第 1の反射ミラーを形成する工程と、 前記第 1の反射ミラ一上に、 少なく とも活性層と A 1 A s層とコンタク ト層を含 む多層の半導体層を形成する工程と、
ス トライブ状に前記コンタク ト層を残すよう、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエツチングする工程と、
水蒸気と窒素雰囲気中で 2 8 0 °Cから 5 0 0 °Cの温度で熱処理を行い、 露出した 前記 A 1 A s層のすべてと前記ス トライプ状のコンタク ト層の下に位置する前記 A l A s層を、 所定の幅を残して酸化して酸化 A 1層に変化させることで、 周囲 を前記酸化 A 1層で囲まれた、 前記ス トライプ状のコンタク ト層の幅よりも小さ い幅のス トライプ状の A 1 A s層を形成する工程と、
前記酸化 A 1層上に位置する前記コンタク ト層をエッチングにより櫛状に形成す る工程と、
前記ス トライプ状の発光領域に重ならず、 かつ前記コンタク ト層の櫛歯の表面に 接触し、 前記コンタク ト層の櫛歯毎に 1つづつ対応するように複数の独立したコ ン夕ク ト電極を形成する工程と、 少なく とも前記ス トライプ状の A 1 A s層を完全に覆うよう、 前記コンタク ト層 上に第 2の反射ミラ一を形成する工程とを含むことを特徴とする。
( 7 ) 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングするェ 程では、 不活性ガスだけを用いたドライエッチング法を用いることが好ましい。
( 8 ) 本発明は、 半導体基板上に第 1の反射ミラ一を形成する工程と、 前記第 1の反射ミラー上に、 少なく とも活性層と A 1 A s層とコンタク ト層を含 む多層の半導体層を形成する工程と、
少なくとも片側が櫛歯形状をしたストライプ状に前記コンタク ト層を残すよう、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程と、 水蒸気と窒素雰囲気中で 2 8 0 °Cから 5 0 0 °Cの温度で熱処理を行い、 露出した 前記 A 1 A s層のすべてと前記ス トライプ状のコンタク ト層の下に位置する前記 A l A s層を、 所定の幅を残して酸化して酸化 A 1層に変化させることで、 周囲 を前記酸化 A 1層で囲まれた、 前記ス トライプ状のコンタク ト層の幅よりも小さ い幅のス トライプ状の A 1 A s層を形成する工程と、
前記ス トライプ状の発光領域に重ならず、 かつ前記コンタク ト層の櫛歯の表面に 接触し、 前記コンタク ト層の櫛歯毎に 1つづつ対応するように複数の独立したコ ン夕ク ト電極を形成する工程と、 少なく とも前記ス トライプ状の A 1 A s層を完全に覆うよう、 前記コンタク ト層 上に第 2の反射ミラーを形成する工程とを含むことを特徴とする。
( 9 ) 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程 では、 不活性ガスだけを用いたドライエッチング法を用いることが好ましい。
( 1 0 ) 本発明は、 半導体基板上に第 1導電型の半導体層からなる第 1の反射ミ ラーを形成する工程と、
前記第 1の反射ミラー上に、 少なく とも活性層と第 2導電型の A 1 A s層と第 1 導電型のコンタク ト層を含む多層の半導体層を形成する工程と、
ス トライプ状に前記コンタク ト層を残すよう、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程と、
水蒸気と窒素雰囲気中で 2 8 0 °Cから 5 0 0 °Cの温度で熱処理を行い、 露出した 前記 A 1 A s層のすべてと前記ス トライプ状のコンタク ト層の下に位置する前記 A l A s層を、 所定の幅を残して酸化して酸化 A 1層に変化させることで、 周囲 を前記酸化 A 1層で囲まれた、 前記ス トライプ状のコンタク ト層の幅よりも小さ い幅のス トライプ状の A 1 A s層を形成する工程と、
前記第 1導電型のコンタク ト層を部分的に第 2導電型にする不純物拡散の工程と、 前記酸化 A 1層上に位置する前記コンタク ト層の第 2導電領域表面に接触し、 か つ前記ス トライプ状の発光領域に重ならないよう複数の独立したコンタク ト電極 を形成する工程と、 少なく とも前記ス トライプ状の発光領域を完全に覆うよう、 前記コンタク ト層上 に第 2の反射ミラーを形成する工程とを含むことを特徴とする。
通常化合物半導体のドライエッチングプロセスではエツチング速度を高めるた め C 1 2等の反応性ガスが使用されるが、 ここでは特に不活性ガスなどの反応性 の小さいガスを使用することが望ましい。 その理由は、 本発明では広範囲 A 1 A s層が露出した時点でエッチングを終了するが A 1 A s層は反応性が非常に高い ため、 反応性の高いガスを用いた場合、 エッチング終了後もチャンバ内や基板表 面に残留または付着しているガスと露出した A 1 A s層が反応を続け、 表面変質 を起こしてしまうことがあるためである。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの概略斜視図である。
図 2は、 同装置の上面図である。
図 3は、 同装置の断面図である。
図 4は、 同装置の断面図である。
図 5は、 同装置の電流の流れを模式的に示した断面図である。
図 6は、 コンタクト層を櫛歯状に形成しない場合の電流の流れを模式的に示し た上面図である。
図 7は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの電流の流れを模式的に示した 上面図である。
図 8は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図である。 図 9は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図である。 図 1 0は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 1 1は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
図 1 2は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 1 3は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
図 1 4は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。 図 1 5は、 本発明の第 1の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
図 1 6は、 本発明の第 2の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 1 7は、 本発明の第 2の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 1 8は、 本発明の第 2の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
図 1 9は、 本発明の第 2の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 2 0は、 本発明の第 2の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
図 2 1は、 本発明の第 2の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 2 2は、 本発明の第 2の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
図 2 3は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの概略斜視図である。
図 2 4は、 同装置の上面図である。
図 2 5は、 同装置の断面図である。
図 2 6は、 同装置の断面図である。
図 2 7は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの電流の流れを模式的に示し た上面図である。
図 2 8は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 2 9は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 3 0は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 3 1は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
図 3 2は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 33は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
図 34は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 3 5は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
図 36は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す断面図であ る。
図 37は、 本発明の第 3の実施例の半導体レーザの製造工程を示す上面図であ る。
符号の説明
10 1 , 20 1 第 1導電型の半導体基板
102 , 202 第 1導電型の第 1のミラ一
103 , 203 活性層
1 04， 204 第 2導電型のクラッド層
105， 205 第 2導電型の A l As層
106 第 2導電型のコンタクト層
107 , 207 発光領域
108 , 208 酸化 A 1層
1 09 コンタクト層の櫛歯形状部
1 10 , 2 10 コンタクト電極
1 1 1 , 2 1 1 第 2のミラー
1 1 2 , 2 1 2 下部電極
1 1 3 , 2 1 3 電流狭窄層
206 コンタク ト層 2 14 コンタク ト層の第 1導電型の領域
2 1 5 コンタク ト層の第 2導電型の領域
2 1 6 第 1導電型の半導体層
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の面発光型半導体レーザおよびその製造方法を添付図面に示す好 適実施例に基づいて詳細に説明する。
(第 1実施例）
以下、 本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
(レーザ構造）
図 1から図 4は、 本発明の一実施例の面発光型半導体レーザの概略図である。 図 1は同レーザの断面を模式的に示す斜視図、 図 2は上面図、 図 3、 図 4はそれ それ AA' 断面図， BB' 断面図である。 ただし図 2では、 後述するコンタク ト 層 1 06、 発光領域 1 07、 コンタク ト電極 1 10の配置をわかりやすく示すた め、 第 2のミラ一 1 1 1を省略してある。
この面発光型半導体レーザは、 n型 GaAs基板 1 0 1上に n型 Al 0.15Ga 0.85 A sと n型 A 1 A s層を交互に積層し、 30ペアで波長 800 nmで 99 % 以上の反射率を持つ分布反射型半導体多層反射層 （以下これを第 1のミラーと表 記する） 102、 n型 GaAsからなる量子井戸層と n型 A l 0. 3Ga0. 7As からなるバリア層を交互に 5層づっ積層して構成される活性層 1 03、 p型 A1 0. 7Ga。. 3Asからなるクラッ ド層 104、 p型 A lAs層 1 05と酸化 A1 層 1 08からなる電流狭窄層 1 1 3、 p型 A l 0. 15Ga0. 85Asから成るコン 夕ク ト層 106、 3 :102と丁 a 205を交互に 7ペア積層し、 波長 800 nm付 近の光に対し 98. 5〜 99 %の反射率を持つ誘電体多層反射膜 （以下、 第 2の ミラーと記述する） 1 1 1が順次積層して成る。 （図 1参照）
電流狭窄層 1 1 3は、 ス トライプ状の p型 A 1 A s層 1 05と、 その周囲を囲 むよう形成された酸化 A 1層 1 08からなつている。 AlAs層 1 05は導電性 を持つが、 酸化 A 1層 1 08は絶縁体であるためス トライブ型電流狭窄構造とし て機能する。 以下、 A 1 A s層 1 0 5の存在するス トライプ状の領域を発光領域 1 0 7と呼ぶ。 （図 2、 3参照）
本実施例の特徴としてコンタク ト層 1 0 6は、 発光領域 1 0 Ίを覆いかつ酸化 A 1層 1 0 8に接する部分では櫛歯状 1 0 9の形状に形成されている。 （図 2参 照）
そして、 例えば C rと Au— Z n合金で構成されるコンタク ト電極 1 1 0は、 コンタク ト層 1 0 6の櫛歯 1 0 9の表面に接触して形成される。 またコンタク ト 電極 1 1 0は櫛歯 1 0 9ごとに独立して複数形成されている。 またコンタク ト電 極 1 1 0は発光領域 1 0 7上には形成されない。 （図 2、 図 3、 図 4参照） そして少なく ともス トライプ状の発光領域 1 0 7を完全に覆うよう、 第 2のミラ - 1 1 1が形成されている。
そして n型 G a A s基板 1 0 1の下には、 例えば A u— G e合金と N iと A u で構成される電極 （以下、 下部電極と記述） 1 1 2が形成されている。
なお、 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、 本発明の趣旨の範囲内 で種々の変形実施が可能である。
本実施例では、 半導体基板、 第 1のミラ一、 活性層、 コンタク ト層に A l G a A s系半導体材料を用いたが、 本発明はこれにとらわれない。 この他の材料とし て A l G a l nP系、 I nG aA s P系、 I nG aA s系、 Z n S S e系、 Z n Mg S S e系などの半導体材料を用いることが出来ることはいうまでもない。 またここでは、 A 1 A s層 1 0 8とコンタク ト層 1 0 6を互いに接するよう構 成したが、 A l A s層 1 0 8とコンタク ト層 1 0 6の間に他の半導体層を設けて も差し支えない。 例えば半導体多層反射膜などを設けることもできる。
また第 2のミラーとして S i 02 と T a 205を材料とした誘電体多層反射膜 を用いたが、 この他の材料として T i 02、 Z n S e、 Mg F、 A 1203等の誘 電体材料を用いてもよい。
(レーザ発振動作）
本発明の面発光型半導体レーザでは、 コンタク ト電極 1 1 0と下部電極 1 1 2 との間に順方向電圧が印加されて電流注入が行われる。 一つのコンタク ト電極 1 1 0 aに電流を流すと、 電流は電流狭窄層 1 1 3によって発光領域に集中するよ う導かれる。 このことを図 5を参照して、 より詳しく説明する。 図 5は、 A A ' 断面の発光領域 1 0 7近傍を拡大した断面図であり、 コンタク ト層内での電流の 流れを模式的に示してある。 電流狭窄層 1 1 3はス トライプ状の A 1 A s層 1 0 5と、 その周囲を囲むよう形成された酸化 A 1層 1 0 8からなつている。 A 1 A s層 1 0 5は半導体すなわち導電体であるが、 酸化 A 1層 1 0 8は絶縁体である。 コンタク ト電極 1 1 0 aより注入された電流は、 コンタク ト電極 1 1 0 aの下に 位置する酸化 A 1層 1 0 8が絶縁体であるため、 コンタク ト層 1 0 6内を水平に 流れ （図 5中の X方向） 、 ス トライプ状に形成された A 1 A s層 1 0 5の部分を 通って発光領域 1 0 7に導かれるのである。 このように導かれた電流は、 発光領 域 1 0 7下の活性層 1 0 3で光に変換され、 第 1のミラ一 1 0 2と第 2のミラ一 1 1 1からなるフアブリーペ口共振器で増幅されレーザ発振をおこし、 半導体基 板 1 0 1に垂直方向にレーザ光として出射される。 ここで第 1のミラ一 1 0 2の 反射率を第 2のミラー 1 1 1の反射率より高く しておけば、 レーザ光は基板の表 面方向に主に出射される。 この時レーザ発光点は、 電流を流しているコンタク ト 電極 1 1 0 aの近傍のス トライプ状の発光領域上に形成される。 そして、 電流を その隣接する別のコンタク ト電極に順次切り替えていくことで、 レーザ発光点を ス トライブ状の発光領域 1 0 7上で移動させることができる。
特に本発明の面発光型半導体レーザでは、 電流狭窄層 1 1 3を設けることによ つてコンタク ト電極 1 1 0直下では電流が消費されない。 つまり無効電流をなく すことができる。 よってコンタク ト電極 1 1 0が発光領域 1 0 7に重ならず、 レ —ザ光を遮ることがないため表面側へのレーザ光出射に極めて適した構造になつ ている。 つまりレーザ出射面と分割されたコンタク ト電極 1 1 0が同一面にある ため、 実装方法の制約が少なく極めて実用的である。
さらに、 コンタク ト層 1 0 6とコンタク ト電極 1 1 0の接触面積を大きく とる ことも容易であり、 コンタク ト抵抗、 発熱を減らすことができる。
さらに、 コンタク ト層 1 0 6は酸化 A 1層 1 0 8に接する部分では櫛歯 1 0 9 の形状に形成されており、 コンタク ト電極 1 1 0は櫛歯 1 0 9ごとに独立して複 数形成されている。 これにより、 ス トライプ状の発光領域 1 07でのス トライプ の長手方向の電流の広がりを抑え電流密度を高めることができ、 さらなるしきい 値の低減、 効率向上を図ることが出来る。 このことを図 6、 図 7を参照にして説 明する。 図 6、 図 7はそれそれコンタク ト層を櫛歯状に形成していないもの、 櫛 歯状に形成したものについて、 発光領域の近傍を拡大した上面図であり、 電流の 流れを模式的に示している。 ただしここでは、 コンタク ト層内での電流の流れを わかりやすくするため、 コンタク ト電極および第 2のミラーを透視して表示して ある。
まずコンタク ト層を櫛歯状に形成していないものでの電流の流れ方を図 6を用 いて説明する。 コンタク ト層 1 0 6の酸化 A 1層 1 08と重なる領域は、 コンタ ク ト電極との接触に加えて電流の水平方向の経路としての役割を担っている。 そ の水平方向の電流成分には、 発光領域へ向かう成分すなわちス トライプに直交し た成分 （図 6中の Y方向） とス トライプに平行な成分 （図 6中の X方向） とがあ る。 このうちス トライプに平行な水平方向の電流成分は発光領域において電流を 拡散させ電流密度を必要以上に下げてしまう。 これは、 しきい値の増大、 効率の 低下を招く。
そこで酸化 A 1層と重なる領域のコンタク ト層を櫛歯形状にし、 1つのコンタ ク ト電極を一つの櫛歯にのみ接触するよう形成することで、 ス トライブに平行な 水平方向の電流成分をなくすことができる。 図 7に示すよう、 コンタク ト電極 1 10 aからコンタク ト層 106の櫛歯 109 aに注入された電流は、 図中 Y方向 には櫛歯 109 aの幅 W4より広がることがない。 その結果ス トライブの長手方 向の電流の広がりを抑え電流密度を高めることができ、 さらなるしきい値の低減、 効率向上を図ることが出来る。
(製造方法）
次に図 8〜図 1 5を参照にして製造方法について説明する。 まず n型 GaAs 基板 10 1上に n型 A l 0. 15Ga0. 85Asと n型 A 1 A s層を交互に積層し、 30ペアで 800 nmで 99 %以上の反射率を持つ第 1の反射ミラー 1 02、 n 型 GaA sからなる量子井戸層と n型 A 10. .Ί G a。 7Asからなるバリア層を 交互に 5層づっ積層して構成される活性層 1 03、 p型 A l 0.7Ga0. 3Asか らなる第 2クラッ ド層 104、 p型 AlAs層 105、 P型 A 10. ！ 5 G a 0. 85 Asから成るコンタク ト層 1 06を順次積層する。 （図 8参照）
上記の各層は、 有機金属気相成長法でェピタキシャル成長させた。 このとき、 例えば、 成長温度は 750°C、 成長圧力は 1 50 T o r rで、 III族原料に TMG a (トリメチルガリウム） 、 TMA 1 (トリメチルアルミニウム） の有機金属を 用い、 V族原料に As H3 (アルシン） 、 n型ドーパントに H2 S e (セレン化水 素） 、 p型ドーパントに DE Z n (ジェチルジンク） を用いた。
各層を順次積層した後、 フォ ト リソグラフィ法を用いてコンタク ト層 1 06上 にス トライプ状にレジス トマスクを形成する。 ここではス トライブ幅 W 1を 25 mとした。 これを Arガスを用いたドライエッチングで A 1 As層 1 05が露 出するまでエッチングする （図 9参照） 。 後に述べるが A 1 A s層 105は、 酸 化させて絶縁層として用いるため十分な厚さを残しておく必要があり、 上面が露 出する程度で止めておくことが望ましい。
通常、 化合物半導体のドライエッチングプロセスではエッチング速度を高める ため。 12等の反応性ガスが使用されるが、 ここでは特に不活性ガスなどの反応 性の小さいガスを使用することが望ましい。 その理由は、 本実施例では広範囲 A 1 A s層が露出した時点でエッチングを終了するが A 1 A s層は反応性が非常に 高いため、 反応性の高いガスを用いた場合、 エッチング終了後もチャンバ内や基 板表面に残留または付着しているガスと露出した Al As層が反応を続け、 表面 変質を起こしてしまうことがあるためである。 A r等の不活性ガス等の反応性の 小さいガスを使用すればその危険を回避できる。 一方、 反応性のないガスを用い れば当然エッチングレートは小さくなるが、 本実施例ではエッチング量が少ない ため高いエッチング速度が必要なく問題にならない。
次に、 有機溶剤でレジス トマスクを除去し、 02アツシングで表面をクリ一ニン グした後、 温度 420 °C水蒸気を含んだ窒素雰囲気中で A 1 A s層 105の酸化 処理を行なう。 この処理では、 A 1 A s層 1 05のみが選択的に酸化され酸化 A 1層 108に変化する。 酸化は A 1 A s層 105の露出部より進行するがクラッ ド層 1 04との界面で停止する。 一方、 酸化は水平方向にも進行するためコン夕 ク ト層 1 06で被覆された A 1 A s層 105も時間とともに被覆端部より酸化さ れていく。 その結果周囲を酸化 A 1層 1 08で囲まれた、 コンタク ト層 1 06の 幅 W 1よりも小さい幅 W 2を持つス トライプ状の A 1 A s層 1 05が形成される。 酸化されていない A 1 A s層 1 05には導電性がある一方、 酸化 A 1層 1 08は 電気的に絶縁となる。 そのため後述するコンタク ト電極、 コンタク ト層 1 06を 介して注入された電流は A 1 A s層 1 05に集中し、 電流狭窄構造として機能す る。 ここでは、 処理時間 20分でコンタク ト被覆端部より水平方向に 10〃m酸 化を行ない、 幅 W2 = 5 mの発光領域 107を形成した。 図 1 0はその断面図 であり、 図 1 1はその上面図である。
次にコンタク ト層 106の酸化 A 1層 108に重なっている部分だけを櫛歯状 に部分的に露出するようフォト リソグラフィ法を用いてレジス トマスクを形成し、 A r ドライエッチングを用いて露出したコンタク ト層をエッチングする。 レジス トマスクを除去して、 発光領域 1 07を覆いかつ酸化 A 1層 1 08の上に位置す る領域では櫛歯 1 0 9状に形成されたコンタク ト層 1 06を得る。 図 1 2はその 断面図であり、 図 1 3はその上面図である。
次にコンタク ト電極 1 10を公知の真空蒸着法とリフ トオフ法により形成する。 コンタク ト電極 1 1 0はコンタク ト層 1 06の表面に接触し、 コンタク ト電極 1 06の櫛歯 1 09ごとに独立して複数形成されている。 また発光領域 1 07に重 ならないように形成されている。
ここでは、 コンタク ト電極 1 10の材料として C r、 AuZ n、 Auをそれそ れ膜厚 1 0 nm 、 1 00 nm、 100 nm用いた。 この他の材料として T iな どを用いてもよい。
そして少なく ともス トライプ状の発光領域 1 07を完全に覆うよう誘電体多層 反射膜を形成して第 2のミラー 1 1 1とする。 ここでは誘電体多層反射膜として S i〇2と T a205を 7ペア積層した。 この他に T i〇2、 Z nS e、 MgF、 A 1203等の誘電体材料でもよい。 そして n型 G a As基板 1 0 1の下には、 Au — G e N i Auからなる下部電極 1 1 2を形成して完成する。 図 14はその断面 図であり、 図 1 5はその上面図である。
本実施例では、 電極を千鳥状に配置したが正対するよう配置してもかまわない。 ス トライプ状レーザ出射領域の両側に分割電極を形成したが、 片側に形成しても かまわない。
以上 A 1 Ga A s系の半導体レーザについて説明したが、 その他 A 1 Ga i n P系、 I nGaA s系， Z nMg S S e系、 Z nS S e系， G a N系などの材料 を用いてもよいことはいうまでもない。
(第 2実施例）
次に、 図 1 6〜図 22を参照して本発明の第 2の実施例に関る面発光型半導体 レーザの製造方法ついて説明する。
まず n型 GaAs基板 1 0 1上に n型 A l。. 15Ga0. 85Asと n型 A lAs 層を交互に積層し 30ペアでレーザ発振波長近傍で 99 %以上の反射率を持つ第 1の反射ミラ一 1 02、 n型 GaAsからなる量子井戸層と n型 A 10.3Ga0. 7 A sからなるバリァ層を交互に 5層づっ積層して構成される活性層 103、 p 型 A 10. 7G a 0.3 A sからなる第 2クラッ ド層 1 04、 p型 Al As層 1 05、 p型 A l 0. 15Ga0. 85Asから成るコンタク ト層 1 06を順次積層する。 （図 1 6参照）
上記の各層は、 有機金属気相成長法でェピタキシャル成長させた。 このとき、 例えば、 成長温度は 750 °C、 成長圧力は 1 50 T o r rで、 III族原料に TMG a (トリメチルガリウム） 、 TMA 1 (トリメチルアルミニウム） の有機金属を 用い、 V族原料に A s H3 (アルシン） 、 n型ド一パントに H2 S e (セレン化水 素） 、 p型ド一パントに D E Z n (ジェチルジンク） を用いた。
各層を順次積層した後、 フォ ト リソグラフィ法を用いて両側が櫛歯形状を持つ ス トライプ状にレジス トマスクを形成する。
次に A r等を用いたドライエッチングで p型 A 1 A s層 1 05の途中までエツ チングする、 （図 1 7参照） 。 このス トライプの形状を図 1 8に示す。 後に述べ るが A lAs層 1 05は、 酸化させて絶縁層として用いるため十分な厚さを残し ておく必要があり、 上面が露出する程度で止めておくことが望ましい。 ここでは A rイオンビームエッチングを用いたが他のものでもよい。
通常化合物半導体のドライエッチングプロセスではエツチング速度を高めるた め C 1 2等の反応性ガスが使用されるが、 ここでは特に不活性ガスなどの反応性 の小さいガスを使用することが望ましい。 その理由は、 本実施例では広範囲 A 1 A s層が露出した時点でエッチングを終了するが A 1 A s層は反応性が非常に高 いため、 反応性の高いガスを用いた場合、 エッチング終了後もチャンバ内や基板 表面に残留または付着しているガスと露出した A 1 A s層が反応を続け、 表面変 質を起こしてしまうことがあるためである。 A r等の不活性ガス等の反応性の小 さいガスを使用すればその危険を回避できる。 一方、 反応性のないガスを用いれ ば当然エッチングレートは小さくなるが、 本実施例ではエッチング量が少ないた め高いエッチング速度が必要なく問題にならない。
次に、有機溶剤でレジス トマスクを除去し 02アツシングで表面をクリーニング した後、 温度 4 2 0 °C水蒸気を含んだ窒素雰囲気中で A 1 A s層 1 0 5の酸化処 理を行なう。 この処理では、 A 1 A s層 1 0 5のみが選択的に酸化され酸化 A 1 層 1 0 8に変化する。 酸化は A 1 A s層 1 0 5の露出部より進行するが第 1クラ ッ ド層との界面で停止する。 一方、 酸化は水平方向にも進行するためコンタク ト 層で被覆された A 1 A s層 1 0 5も時間とともに被覆端部より酸化されていく。 その結果、 周囲を酸化 A 1層 1 0 8で囲まれたコンタク ト層 1 0 6の幅 W 3より も小さい幅 W 2を持つス トライプ状の A 1 A s層 1 0 5が形成される。 酸化され ていない A 1 A s層 1 0 5には導電性がある一方、 酸化 A 1層 1 0 8は電気的に 絶縁となる。 そのため後述するコンタク ト電極、 コンタク ト層を介して注入され た電流は A 1 A s層 1 0 5に集中し、 電流狭窄構造として機能する。 ここでは、 温度 4 0 0 °Cで 5分間処理を行いコンタク ト被覆端部より水平方向に 2 . 5 A6 m 酸化を行ない、 幅 W 2 = 5 mの発光出射 1 0 7領域を形成した。 図 1 9はその 断面図であり、 図 2 0はその上面図である。
次にコンタク ト層 1 0 6と接触するコンタク ト電極 1 1 0を公知の真空蒸着法 とリフ トオフ法により形成する。 コンタク ト電極 1 1 0はコンタク ト層 1 0 6の 表面に接触し、 コンタク ト電極 1 1 0の櫛歯 1 0 9ごとに独立して複数形成され ている。 また発光領域 1 07に重ならないように形成されている。
ここでは、 コンタク ト電極 1 1 0の材料として C r、 Au Z n、 A uをそれそ れ膜厚 1 0 nm 、 1 00 nm、 1 00 nm用いた。 この他の材料として T iな どを用いてもよい。
そして少なく ともス トライプ状の発光領域 1 07を完全に覆うよう誘電体多層 反射膜を形成して第 2のミラー 1 1 1とする。 ここでは誘電体多層反射膜として S i 02と T a205を 7ペア積層した。 この他に T i 02、 Z nS e、 MgF、 A 1203等の誘電体材料でもよい。 そして n型 G a A s基板 10 1の下には、 Au 一 G e N i A uからなる下部電極 1 1 2を形成して完成する。 図 2 1はその断面 図であり、 図 2 2はその上面図である。
ここでは、 A 1 G a A s系の半導体レーザについて説明したが、 その他 A 1 G a l nP系、 I nGaAs系， Z nMgS S e系、 Z nS S e系， GaN系など の材料を用いてもよいことはいうまでもない。
この方法では、 酸化 A 1層形成工程後のコンタク ト層の櫛歯形状の形成工程を 省略することができるため第 1の実施例に比べ製造工程としては簡単な反面、 発 光領域の形状とコンタク ト層の形状を独立に選ぶことができず、 発光領域幅ゃ電 極ピッチに制約が生じたり、 コンタク ト層が酸化 A 1層の上に位置する領域で、 必ず櫛歯の根元がつながってしまうため櫛歯の独立性が保てず、 ス トライプ長手 方向の電流の閉じこめは十分ではなくなるなどの欠点がある。
(第 3の実施例）
図 23から図 26は、 本発明の第 3の実施例の面発光型半導体レーザの概略図 である。 図 23は同レーザの断面を模式的に示す斜視図、 図 24は上面図、 図 2 5、 図 2 6はそれそれ AA， 断面図， BB， 断面図である。 ただし図 24では、 後述するコンタク ト層 206、 発光領域 207、 コンタク ト電極 2 1 0の配置を わかりやすく示すため、 第 2のミラ一 2 1 1を省略してある。
この面発光型半導体レーザは、 n型 G a A s基板 20 1上に n型 A 10. 5 G a o.85A sと n型 A 1 As層を交互に積層し、 30ペアで波長 800 nmで 99% 以上の反射率を持つ分布反射型半導体多層反射層 （以下これを第 1のミラ一と表 記する） 20 2、 0& 3からなる量子井戸層と八 10. 30&0. 7八 3からなる バリア層を交互に 5層づっ積層して構成される活性層 203、 型八1。.70&0. 3Asからなるクラッ ド層 2 04、 p型 A l As層 2 0 5と酸化 A 1層 208か らなる電流狭窄層 2 13、 Al 0.15Ga0.85Asから成り n型領域 2 1 4と高 濃度 p型領域 2 1 5の 2種類の導電領域を有するコンタク ト層 206、 コン夕ク ト層の高濃度 P型領域 2 1 5に接触するコンタク ト電極 2 10、 S i 02と Ta 2〇5を交互に 7ペア積層し、 波長 800 nm付近の光に対し 98. 5〜99%の 反射率を持つ誘電体多層反射膜 （以下、 第 2のミラーと記述する） 2 1 1が順次 積層して成る。 （図 23参照）
電流狭窄層 2 1 3は、 ス トライプ状の p型 A l As層 205と、 その周囲を囲 むよう形成された酸化 A 1層 2 08からなつている。 A l As層 205は導電性 を持つが、 酸化 A 1層 208は絶縁体であるためス トライプ型電流狭窄構造とし て機能する。 以下、 A lAs層 205の存在するス トライプ状の領域を発光領域 207と呼ぶ。 （図 24、 2 5参照）
本実施例の特徴としてコンタク ト層 206は、 2種類の導電領域すなわち n型 の領域 2 14と高濃度 p型の領域 2 1 5とから成っている。 発光領域 207を覆 う部分には高濃度 p型領域 2 1 5が形成され、 酸化 A 1層 208上に位置する部 分では高濃度 P型領域 2 15と n型領域 2 14がス トライプの長手方向に交互に 形成されている。 （図 24参照）
そして、 例えば C rと Au— Z n合金で構成されるコンタク ト電極 2 1 0は、 酸化 A 1層 208上に位置するコンタク ト層 206の n型領域 2 14で分離され た高濃度 P型領域 2 1 5の一つの表面に接触して形成される。 またコンタク ト電 極 2 1 0は酸化 A 1層 208上に位置するコンタク ト層 206の高濃度 p型領域 2 1 5ごとに独立して複数形成されている。 またコンタク ト電極 2 10は発光領 域 207上には形成されない。 （図 24、 図 25、 図 26参照）
そして少なく ともス トライプ状の発光領域 207を完全に覆うよう、 第 2のミラ -2 10が形成されている。
そして n型 G a A s基板 20 1の下には、 例えば A u— G e合金と N iと A u で構成される電極 （以下、 下部電極と記述） 2 1 2が形成されている。
なお、 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、 本発明の趣旨の範囲内 で種々の変形実施が可能である。
本実施例では、 半導体基板、 第 1のミラー、 活性層、 コンタク ト層に Al Ga As系半導体材料を用いたが、 本発明はこれにとらわれない。 この他の材料とし て A l Ga l nP系、 I nGaAs P系、 I nGaAs系、 Z nS S e系、 Z n Mg S S e系などの半導体材料を用いることが出来ることはいうまでもない。 またここでは、 A lAs層 208とコンタク ト層 206を互いに接するよう構 成したが、 AlAs層 208とコンタク ト層 206の間に他の半導体層を設けて も差し支えない。 例えば半導体多層反射膜などを設けることもできる。
また半導体の導電型を逆にすることもできる。
また第 2のミラ一として S i 02と T a 205を材料とした誘電体多層反射膜を 用いたが、 この他の材料として T i 02、 Z nS e、 MgF、 A 1203等の誘電 体材料を用いてもよい。
(レーザ発振動作）
本実施例の面発光半導体レーザでは、 コンタク ト層内での電流経路を制御して ス トライプ状の発光領域 207へ有効に電流を導くこと、 さらにストライプ状の 発光領域 207でのス トライプの長手方向の電流の広がりを抑え電流密度を高め ることことで無効電流を大幅に低減できる点では第 1の実施例と同じであるが、 ストライプの長手方向の電流の広がりを抑える方法に特徴がある。
このことを図 27を用いて詳しく説明する。 図 27は本実施例の発光領域の近 傍を拡大した上面図であり、 電流の流れを模式的に示している。 ただしここでは、 コンタク ト層内での電流の流れをわかりやすくするため、 コンタク ト電極および 第 2のミラ一を透視して表示してある。
本実施例の特徴としてコンタク ト層 206は、 2種類の導電領域すなわち n型 の領域 2 14と高濃度 p型の領域 2 1 5とから成っている。 コンタク ト層 206 は酸化 A 1層 208上に位置する部分では、 n型領域 2 14と高濃度 p型領域 2 1 5とがス トライプの長手方向に交互に形成されており、 コンタク ト電極 2 10 は酸化 A 1層 208上に位置するコンタク ト層の高濃度 p型領域 2 15ごとに独 立して複数形成されている。 いま 1つのコンタク ト電極 2 1 0 aに電流を流した とすると、 コンタク ト電極は p型半導体とのみォーミ ック接触するので高濃度 p 型領域 2 1 5にのみ電流が注入される。 この時、 コンタク ト層高濃度 p型領域 2 1 5内での電流の電荷媒体は正孔である。 一方、 p型領域 2 1 5から n型領域 2 1 4への境界には価電子帯にポテンシャル障壁が形成されるため、 正孔は p型領 域 2 1 5内に閉じこめられることになる。 つまりコンタク ト層 206内で電流は n型領域 2 1 4には流れない。 そのため図 27に示すように電流は発光領域 20 7直近まで、 図中 Y方向には P型領域 2 1 5の幅 W4の範囲に閉じこめられて導 かれる。 その結果ス トライプの長手方向の電流の広がりを抑え電流密度を高める ことができ、 さらなるしきい値の低減、 効率向上を図ることが出来る。
(製造方法）
次に図 2 8〜図 37を参照にして製造方法について説明する。 まず n型 GaA s基板 20 1上に n型 Al 0. 15Ga0.85 A sと n型 A 1 A s層を交互に積層し、 3 0ペアで 800 nmで 99 %以上の反射率を持つ第 1の反射ミラー 202、 G a A sからなる量子井戸層と A 10.3 G a 0. 7 A sからなるバリア層を交互に 5 層づっ積層して構成される活性層 203、 p型 A l 0. 7Ga0.3Asからなる第 2クラッ ド層 204、 p型 A l A s層 205、 n型の Al 0. 15Ga0. 85A sか ら成る半導体層 2 1 6を順次積層する。 （図 28参照）
ここで n型の半導体層 2 1 6のキャリア濃度は 1 X 1 017 c m—3 以下とし た。 望ましい n型の半導体層 2 1 6のキャリア濃度は 1 X 1017 c m—3 以下 である。 さらに望ましくはキャリア濃度は 1016 cm— 3 以下である。
上記の各層は、 有機金属気相成長法でェピタキシャル成長させた。 このとき、 例えば、 成長温度は 750 °C、 成長圧力は 1 5 0 T o r rで、 III族原料に TMG a (トリメチルガリウム） 、 TMA1 (トリメチルアルミニウム） の有機金属を 用い、 V族原料に A s H3 (アルシン） 、 n型ド一パントに H 2 S e (セレン化水 素） 、 p型ド一パントに DE Z n (ジェチルジンク） を用いた。
各層を順次積層した後、 フォ ト リソグラフィ法を用いて n半導体層 2 1 6上に ス トライプ状にレジス トマスクを形成する。 ここではス トライプ幅を 2 5〃mと した。 これを A rガスを用いたドライエッチングで A l A s層 2 0 5が露出する までエッチングする （図 2 9参照） 。 後に述べるが A 1 A s層 2 0 5は、 酸化さ せて絶縁層として用いるため十分な厚さを残しておく必要があり、 上面が露出す る程度で止めておく ことが望ましい。
通常、 化合物半導体のドライエッチングプロセスではエッチング速度を高める ため C 1 2等の反応性ガスが使用されるが、 ここでは特に不活性ガスなどの反応 性の小さいガスを使用することが望ましい。 その理由は、 本実施例では広範囲 A 1 A s層が露出した時点でエッチングを終了するが A 1 A s層は反応性が非常に 高いため、 反応性の高いガスを用いた場合、 エッチング終了後もチャンバ内や基 板表面に残留または付着しているガスと露出した A 1 A s層が反応を続け、 表面 変質を起こしてしまうことがあるためである。 A r等の不活性ガス等の反応性の 小さいガスを使用すればその危険を回避できる。 一方、 反応性のないガスを用い れば当然エッチングレートは小さくなるが、 本実施例ではエッチング量が少ない ため高いエッチング速度が必要なく問題にならない。
次に、 有機溶剤でレジス トマスクを除去し、 0 2アツシングで表面をクリ一二 ングした後、 温度 4 2 0 °C水蒸気を含んだ窒素雰囲気中で A 1 A s層 1 0 5の酸 化処理を行なう。 この処理では、 A 1 A s層 2 0 5のみが選択的に酸化され酸化 A 1層 2 0 8に変化する。 酸化は A 1 A s層 2 0 5の露出部より進行するがクラ ッ ド層 2 0 4との界面で停止する。 一方、 酸化は水平方向にも進行するため n型 半導体層 2 1 6で被覆された A l A s層 2 0 5も時間とともに被覆端部より酸化 されていく。 その結果周囲を酸化 A 1層 2 0 8で囲まれた、 n型半導体層 2 1 6 の幅よりも小さい幅を持つス トライプ状の A l A s層 2 0 5が形成される。 酸化 されていない A 1 A s層 2 0 5は p型半導体であるから導電性がある一方、 酸化 A 1層 2 0 8は電気的に絶縁となる。 そのため後述するコンタク ト電極、 コンタ ク ト層を介して注入された電流は A 1 A s層 2 0 5に集中し、 電流狭窄構造とし て機能する。 この注入された電流の集中する領域においてキヤリァの再結合によ る光生成と光共振構造による増幅作用の結果、 レーザ発振が生じレーザ光が放出 される。 この電流の集中する領域を発光領域 207とよぶ。 ここでは、 処理時間 20分でコンタク ト被覆端部より水平方向に 1 酸化を行ない、 幅 5 mの 発光領域 207を形成した。 図 3 0はその断面図であり、 図 3 1はその上面図で ある。
次に表面全面に電子ビーム蒸着法により S i 02膜を 0. 1ミクロン形成する。 そして n型半導体層 2 1 6の酸化 A 1層 2 08上に位置する領域を部分的に露出 するようフォ ト リソグラフィ法を用いてレジス トマスクを形成し、 緩衝フッ酸を 用いたゥエツ トエッチングで露出した S i 02をエッチングする。 レジス トマス クを除去して、 S i 02マスク 2 1 7を形成する。 図 32はその断面図であり、 図 3 3はその上面図である。
次に Z nP 2と Z n A s 2を拡散源として気相による Z nの熱拡散を行い n型 半導体層 2 1 6に高濃度 P型不純物拡散領域を形成する。 ここでは 600°Cで 3 0分間の熱処理を行った。 後、 3 :102マスク 2 1 7を緩衝フヅ酸を用いてエツ チングし除去する。 こう してコンタク ト層 20 6に S i〇2マスク 2 1 7で覆わ れていた n型領域 2 14と熱拡散により Z nがドーピングされた高濃度 P型領域 2 1 5を形成する。 ス トライプ状の発光領域 207では高濃度 p型 2 15、 酸化 A 1層 208の上に位置する領域ではス トライプの長手方向に n型領域 2 14と 高濃度 P型領域 2 1 5が交互に形成される。 図 34はその断面図であり、 図 35 はその上面図である。 ここでは3 :102マスク 2 1 7を除去したが、 簡単のため そのまま残しておいてもかまわない。
次にコンタク ト電極 2 10を公知の真空蒸着法とリフ トオフ法により形成する。 コンタク ト電極 2 1 0は酸化 A 1層 208上に位置するコンタク ト層 206の一 つの高濃度 P型領域 2 1 5表面に接触し、 独立して複数形成されている。 また発 光領域 207に重ならないように形成されている。
ここでは、 コンタク ト電極 2 1 0の材料として C r、 Au Z n、 Auをそれそ れ膜厚 10 nm 、 1 00 nm、 100 nm用いた。 この他の材料として T iな どを用いてもよい。
そして少なく ともス トライプ状の発光領域 207を完全に覆うよう誘電体多層 反射膜を形成して第 2のミラー 2 1 1とする。 ここでは誘電体多層反射膜として S i 02と T a205を 7ペア積層した。 この他に T i 02、 Z nS e、 MgF、 A 1203等の誘電体材料でもよい。 そして n型 G a As基板 20 1の下には、 Au — Ge N i Auからなる下部電極 2 1 2を形成して完成する。 図 36はその断面 図であり、 図 37はその上面図である。
本実施例では、 電極を千鳥状に配置したが正対するよう配置してもかまわない ス トライブ状レーザ出射領域の両側に分割電極を形成したが、 片側に形成しても かまわない。
以上 A 1 G a A s系の半導体レーザについて説明したが、 その他 A 1 G a I n P系、 I nGaAs系， Z nMg S S e系、 Z nS S e系， G a N系などの材料 を用いてもよいことはいうまでもない。
本発明の面発光型半導体レーザによれば、 コンタク ト電極直下が絶縁層となる ような電流狭窄層を設けることによって、 コンタク ト電極直下での無効電流をな くすことができ、 しきい値が小さく効率の高い、 レーザ発光点の走査可能な光源 を提供できる。
またコンタク ト電極が発光領域に重ならず、 レーザ光を遮ることがないため表 面側へのレ一ザ光出射に極めて適した構造になっている。 さらに容易にコンタク ト層とコンタク ト電極の接触面積を大きく とることができるのでコンタク ト抵抗、 発熱を減らすことができる。
またレーザ出射面と分割されたコンタク ト電極が同一面にあるため、 台座の材 質に制約がなく実装自由度が高いレーザ発光点の走査可能な光源を提供できる。 さらに、 本発明の面発光型半導体レーザによれば、 ス トライプ状の発光領域で のストライプの長手方向の電流の広がりを抑え電流密度を高めることができ、 さ らなるしきい値の低減、 効率向上を図ることが可能になる。
産業上の利用可能性
本発明の面発光型半導体レーザおよびその製造方法は、 レーザービームを走査 する半導体レーザビームスキャナーの光源に用いるのに適している。 さらには、 レーザビームプリン夕、 光通信などの分野で用いる光源としての利用が可能であ る。

Claims

請求の範囲
1 . 半導体基板上に形成された、 第 1の反射ミラーと、 活性層と、 電流狭窄層と、 コンタク ト層と、 第 2の反射ミラ一と、 コンタク ト電極とを備え、
前記半導体基板と垂直な方向にレーザ光を発振する面発光型半導体レーザにおい て、
前記電流狭窄層は、 A 1 A s層とその周囲を囲むよう形成された酸化 A 1層から なり、
前記 A 1 A s層は、 ス トライプ状に形成されることでス トライプ状の発光領域を 形成し、
前記コンタク ト層は、 前記ス トライプ状の発光領域を完全に覆いかつ前記ス トラ ィプ状の発光領域の幅より大きなス トライプ状に形成され、
前記コンタク ト電極は複数に独立に形成され、 かつ前記ス トライプ状の発光領域 に重ならないよう形成されたことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
2 . 請求の範囲第 1項において、
前記コンタク ト層は、 前記酸化 A 1層上に位置する領域で櫛歯状に形成され、 複数に独立した前記コンタク ト電極は、 前記コンタク ト層の櫛歯 1つに対し 1つ づっ接触するよう形成されたことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
3 . 請求の範囲第 1項において、
前記コンタク ト層は、 前記ス トライプ状の発光領域では第 2の導電型であり、 前 記酸化 A 1層上に位置する領域では第 1の導電型領域と第 2の導電型領域とが前 記ス トライプの長手方向に交互に形成され、 複数の独立した前記コンタク ト電極は、 前記酸化 A 1層の上に位置する前記コン タク ト層の第 2導電型の領域の 1つに対し 1つづつ接触するよう形成されたこと を特徴とする面発光型半導体レーザ。
4 . 半導体基板上に第 1の反射ミラ一を形成する工程と、
前記第 1の反射ミラ一上に、 少なく とも活性層と A l A s層とコンタク ト層を含 む多層の半導体層を形成する工程と、
ス トライプ状に前記コンタク ト層を残すよう、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程と、
水蒸気と窒素雰囲気中で 2 8 0 °Cから 5 0 0 °Cの温度で熱処理を行い、 露出した 前記 A 1 A s層のすべてと前記ス トライプ状のコンタク ト層の下に位置する前記 A l A s層を、 所定の幅を残して酸化して酸化 A 1層に変化させることで、 周囲 を前記酸化 A 1層で囲まれた、 前記ス トライプ状のコンタク ト層の幅よりも小さ い幅のス トライプ状の A 1 A s層を形成する工程と、
前記コンタク ト層の上面に接触し、 かつ前記ス トライプ状の発光領域に重ならな いよう複数の独立したコンタク ト電極を形成する工程と、 少なく とも前記ス トライプ状発光領域を完全に覆うよう、 前記コンタク ト層上に 第 2の反射ミラーを形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製造 方法。
5 . 請求の範囲第 4項において、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程では、 不活性ガスだけを用いたドライエッチング法を用いることを特徴とする半導体レ 一ザの製造方法。
6 . 半導体基板上に第 1の反射ミラーを形成する工程と、
前記第 1の反射ミラ一上に、 少なく とも活性層と A 1 A s層とコンタク ト層を含 む多層の半導体層を形成する工程と、
ス トライプ状に前記コンタク ト層を残すよう、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程と、
水蒸気と窒素雰囲気中で 2 8 0 °Cから 5 0 0 °Cの温度で熱処理を行い、 露出した 前記 A 1 A s層のすべてと前記ス トライプ状のコンタク ト層の下に位置する前記 A l A s層を、 所定の幅を残して酸化して酸化 A 1層に変化させることで、 周囲 を前記酸化 A 1層で囲まれた、 前記ス トライブ状のコンタク ト層の幅よりも小さ い幅のス トライプ状の A 1 A s層を形成する工程と、
前記酸化 A 1層上に位置する前記コンタク ト層をエッチングにより櫛状に形成す る工程と、
前記ス トライプ状の発光領域に重ならず、 かつ前記コンタク ト層の櫛歯の表面に 接触し、 前記コンタク ト層の櫛歯毎に 1つづつ対応するように複数の独立したコ ン夕ク ト電極を形成する工程と、 少なく とも前記ス トライプ状の A 1 A s層を完全に覆うよう、 前記コンタク ト層 上に第 2の反射ミラーを形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの 製造方法。
7 . 請求の範囲第 6項において、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程では、 不活性ガスだけを用いたドライエツチング法を用いることを特徴とする半導体レ 一ザの製造方法。
8 . 半導体基板上に第 1の反射ミラ一を形成する工程と、
前記第 1の反射ミラ一上に、 少なく とも活性層と A 1 A s層とコン夕ク ト層を含 む多層の半導体層を形成する工程と、
少なくとも片側が櫛歯形状をしたス トライプ状に前記コンタク ト層を残すよう、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程と、 水蒸気と窒素雰囲気中で 2 8 0 °Cから 5 0 0 °Cの温度で熱処理を行い、 露出した 前記 A 1 A s層のすべてと前記ス トライプ状のコンタク ト層の下に位置する前記 A l A s層を、 所定の幅を残して酸化して酸化 A 1層に変化させることで、 周囲 を前記酸化 A 1層で囲まれた、 前記ストライブ状のコンタク ト層の幅よりも小さ い幅のス トライプ状の A 1 A s層を形成する工程と、
前記ス トライプ状の発光領域に重ならず、 かつ前記コンタク ト層の櫛歯の表面に 接触し、 前記コンタク ト層の櫛歯毎に 1つづつ対応するように複数の独立したコ ンタク ト電極を形成する工程と、 少なく とも前記ス トライプ状の A 1 A s層を完全に覆うよう、 前記コンタク ト層 上に第 2の反射ミラーを形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの 製造方法。
9 . 請求の範囲第 8項において、
前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程では、 不活性ガスだけを用いたドライエッチング法を用いることを特徴とする半導体レ —ザの製造方法。
1 0 . 半導体基板上に第 1導電型の半導体層からなる第 1の反射ミラーを形成す る工程と、
前記第 1の反射ミラー上に、 少なく とも活性層と第 2導電型の A 1 A s層と第 1 導電型のコンタク ト層を含む多層の半導体層を形成する工程と、
ス トライプ状に前記コンタク ト層を残すよう、 前記多層の半導体層を前記 A 1 A s層が露出するまでエッチングする工程と、
水蒸気と窒素雰囲気中で 2 8 0 °Cから 5 0 0 °Cの温度で熱処理を行い、 露出した 前記 A 1 A s層のすべてと前記ス トライプ状のコンタク ト層の下に位置する前記 A l A s層を、 所定の幅を残して酸化して酸化 A 1層に変化させることで、 周囲 を前記酸化 A 1層で囲まれた、 前記ス トライプ状のコンタク ト層の幅よりも小さ い幅のストライプ状の A 1 A s層を形成する工程と、
前記第 1導電型のコンタク ト層を部分的に第 2導電型にする不純物拡散の工程と、 前記酸化 A 1層上に位置する前記コンタク ト層の第 2導電領域表面に接触し、 か つ前記ス トライプ状の発光領域に重ならないよう複数の独立したコンタク ト電極 を形成する工程と、 少なく とも前記ス トライプ状の発光領域を完全に覆うよう、 前記コンタク ト層上 に第 2の反射ミラ一を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製 造方法。
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