JP3612900B2 - 面発光半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は偏光方位が固定された面発光半導体レーザの構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
面発光半導体レーザは，低消費電力で動作し，光ファイバとの結合が容易で，かつ２次元アレイ構造を実現できるという利点を有することから，光インタコネクションシステムの発光素子としての利用が期待されている。
【０００３】
かかる光伝送の用途では，発光素子の偏光方位の安定が，単一発振モードを担保し，コヒーレント特性又は発振の安定性を保証するために不可欠である。
このため，偏光方位を任意方位に固定できる面発光半導体レーザ及びその簡易な製造方法が要望されている。
【０００４】
【従来の技術】
図８は従来例構造説明図であり，面発光半導体レーザを表している。なお，図８（ａ）は外観を表す斜視図，図８（ｂ）は図８（ａ）のＡＢを含む垂直断面図，図８（ｃ）は図８（ａ）のＣＤを含む垂直断面図である。
【０００５】
従来の面発光半導体レーザの構造は，図８を参照して，主面を（１００）とする半導体基板上に下部の反射層２，クラッド層３に上下を挟まれた活性層４，電流狭窄層５，導電層７，がこの順に堆積される。電流狭窄層５は，面内中央部に発光領域４ａを画定する開口５ａを有し，この開口５ａは導電層７により埋め込まれる。さらに，発光領域４ａ直上に上部の反射層８が形成され，この上部の反射層８と下部の反射層２との間に光共振器が形成される。また，基板１下面及び上部の反射層８の周囲の導電層７上面にそれぞれ電極１０が形成される。
【０００６】
かかる構造の面発光半導体レーザでは，発振波長は上部及び下部の反射層８，２とが構成する光共振器により制限され，単一縦モードで発振する。他方，横モードは，電流狭窄層５と導電層７との屈折率の相違を利用して，電流狭窄層５の開口５ａに光閉じ込め効果に寄与する作用を持たせることで制御される。
【０００７】
しかし，発光領域４ａの形状は光ファイバと結合するために円形にすることが望ましく，電流狭窄層５の開口５ａは円形又は矩形に形成される。このため図８（ａ）を参照して，開口５ａが矩形の場合は直交する２つの偏光方位１１の横モードが発生し，これらのモード間の遷移又は複数モードの発振による発振の不安定性，コヒーレンスの劣化を招来する。また，円形の開口５ａでは，偏光方位が定まらず，コヒーレント性を維持できない。
【０００８】
かかる横モードの不安定性を解消して，偏光方位を所定の方位に規定するために，電流狭窄層５の開口５ａ形状を長方形にした面発光半導体レーザの構造が提案された。この構造の半導体レーザでは，長方形の開口５ａの長辺方向に偏光方位が規定される。しかし，開口５ａを長方形とするため必然的に発光領域４ａも長方形となり，その結果出射光のビーム断面形状が楕円形になるという欠点がある。また，開口５ａの長径と短径との比率を精密に制御することは製造上難しいという問題がある。
【０００９】
他の改良した面発光半導体レーザは，活性層及びクラッド層をストライプメサとし，このメサを活性層及びクラッド層と屈折率が異なる半導体層で埋め込む。この構造では，発光領域にメサの延在方向とこれに直交する方向とで屈折率の異方性が生ずるため，何れかの方向に横モードが規制され，偏光方位が確定する。しかし，この半導体レーザの製造には，メサを形成しこれを埋め込む複雑な工程が必要となる。
【００１０】
さらに，（１００）から傾いた基板表面，例えば（３１１）Ｂ基板表面に面発光半導体レーザを形成することで，結晶の異方性により偏光方位を規制することも考えられている。しかし，（１００）以外の基板表面に良質の半導体を堆積することは困難なため，実用されるに至っていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように，従来の面発光半導体レーザでは，複数の横モードが存在し得るため偏光方位が一義に定まらずコヒーレント性が劣る，また発振の不安定を招くという欠点がある。
【００１２】
また，電流狭窄層の開口を長方形にして横モードを一義に規制する半導体レーザでは，開口を精密に製造する必要があることから製造が難しく，加えて出射光ビーム断面が楕円になるという問題がある。活性層をメサストライプとして屈折率の異なる半導体で埋め込む半導体レーザでは，製造工程が複雑になるという欠点がある。
【００１３】
本発明は，従来の構造の面発光半導体レーザにおいて，活性層上の半導体層，例えば電流狭窄層の一部領域の屈折率を変化させ，面内の光閉じ込め効果に異方性を与えて横モードを規制することで，製造方法が簡単で，円形の光ビームを出射しかつ偏光方位を所定方位に確定する面発光半導体レーザを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の実施の形態例構造説明図であり，面発光半導体レーザの構造を表している。なお，図１（ａ）は斜視図であり，図１（ｂ）及び（ｃ）は，それそれ図１（ａ）に示すＣＤを含む垂直断面及びＡＢを含む垂直断面を表している。図５は本発明の第二実施形態例構造説明図であり，面発光半導体レーザの構造を表している。なお，図５（ａ）は斜視図であり，図５（ｂ）は，図５（ａ）に示すＣＤを含む垂直断面を表している。図７は本発明の第二実施形態例工程図であり，酸化物領域の形成方法を表している。なお，図７（ａ）及び（ｂ）は製造途中の面発光半導体レーザが形成されたウエーハの一部分の断面を表し，図７（ｃ）は製造途中のウエーハの斜視図を，図７（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれ分割基板の斜視図及び断面図を表している。
【００１５】
上記課題を解決するための本発明の第一の構成は，図１を参照して，面内の一部領域を発光領域４ａとする活性層４と，該活性層４上に設けられた第一の屈折率を有する半導体層１２とを備え，該活性層４の垂直方向に光を放射する面発光半導体レーザにおいて，該発光領域４ａ周辺近傍の該発光領域４ａを挟み対向する領域に，該半導体層１２を変換して形成された第二の屈折率を有する変換領域９を有し、該活性層は，せん亜鉛鉱格子を有する化合物半導体の（１００）面を主面とする層からなり，該変換領域は，＜１１０＞又は＜１−１０＞方向に延在するストライプ状領域からなることを特徴として構成し，及び，
第二の構成は，第一の構成の面発光半導体レーザにおいて，該半導体層１２は，該発光領域４ａ上に開口５ａを有する電流狭窄層５を含み，該変換領域９は，少なくとも該電流狭窄層５の一部を変換して形成された部分を含むことを特徴として構成し，及び，
第三の構成は，第一の構成の面発光半導体レーザにおいて，該変換領域９は，該半導体層１２へのイオン注入領域からなることを特徴として構成し，及び，
第四の構成は，図５を参照して，面内の一部領域を発光領域４ａとする活性層４と，該活性層４の上下に設けられた半導体層２，３，７とを有し，該活性層４の垂直方向に光を放射する面発光半導体レーザにおいて，該発光領域周辺近傍の該発光領域４ａを挟み対向する領域に，該半導体層２，３，７を酸化して形成された酸化物領域２０を有し、該活性層４は，せん亜鉛鉱格子を有する化合物半導体の（１００）面を主面とする層からなり，該酸化物領域２０は，＜１１０＞又は＜１−１０＞方向に延在するストライプ状領域からなることを特徴として構成し，及び，
第五の構成は，図７を参照して，面内の一部領域を発光領域４ａとする活性層４と，該活性層４の上下に設けられた半導体層２，３，７とを有し，該活性層４の垂直方向に光を放射する面発光半導体レーザの製造方法において，基板１の主面上に該活性層４及び該半導体層２，３，７を堆積する工程と，該基板１を該主面に垂直な分割面２２に沿って分割して，平行な二つの該分割面２２で挟まれた該発光領域４ａを有する分割基板２３を形成する工程と，該分割面２２から該半導体層２，３，７の少なくとも一部の層を酸化して，該半導体層２，３，７の該発光領域４ａを挟み対向する領域を酸化物領域２０とすることを特徴として構成する。
【００１６】
本発明では，活性層４上に設けられた第一の屈折率を有する半導体層１２のうち，発光領域４ａの周辺領域に発光領域を挟み対向する領域上に位置する半導体層１２を変換して，，第二の屈折率を有する変換領域９とする。この変換領域９の存在により，発光領域周辺上の半導体層１２の屈折率分布は２回対称の異方性を有することとなり，発光領域の中心を通る垂線を中心軸とする屈折率分布の回転対称性を低下させる。このため，この屈折率分布の異方性は，特定の偏光方位を有する光の光閉じ込め効果を強調し又は逆に弱める作用をなす。その結果，半導体層１２の屈折率分布の異方性に従い，特定の偏光方位を有する横モードのみが安定に発振する。この変換領域９は，発光領域の一方の側に設けてもよいが，発光領域の両側に発光領域を挟むように配置することが，屈折率の２回回転対称性を強調し，偏光方位を一方位に規制する上で好ましい。なお，本発明では屈折率分布の非対称性を利用するため，発光領域が円形であっても偏光方位を規定できることは明白である。従って，出射する光ビームを円形断面にすることが容易である。
【００１７】
かかる活性層４上に設けられた半導体層１２の一部領域の屈折率を変換した構造は，当該半導体層１２を含む半導体薄膜からなる積層構造を製造し，その積層構造の表面，即ち半導体層１２の上方から一定の深さの屈折率を変化させることで，例えばイオン注入又は不純物拡散を行うことで製造することができる。このため，従来のように，半導体層の加工又は半導体層の埋込み工程を特別に追加する必要がなく，製造工程が簡単である。
【００１８】
面発光半導体レーザの多くは，発光領域は電流狭窄層５の開口５ａにより画定される。この電流狭窄層５は，開口５ａを埋める導電層７と異なる屈折率の半導体から構成することで光閉じ込め効果が付加される。光閉じ込め効果に対する寄与は，通常は活性層４に近い程大きいため，屈折率の異方性により偏光方位を効果的に制限するには変換領域９を活性層４に近接して設けることが好ましい。本発明の第二の構成では，電流狭窄層５の一部領域を変換領域とする。電流狭窄層５は，電流集中を有効になすべく通常は活性層４に接近して設けられるため，本構成により偏光方位の変化が有効に防止される。
【００１９】
なお，発振モードを安定にするために，変換領域を光共振器の内部の活性層に近い位置に設けることが好ましい。半導体層１２の屈折率異方性により偏光方位を制限する効果は，面発光半導体レーザの光共振器の内部に変換領域を設ける方が，光共振器の外部に設けるよりも大きい。即ち，光共振器内部の光強度は大きいため，僅かな光閉じ込め効果の異方性が発振モードに大きな影響を及ぼすから，複数の発振モードの励起又は発振モード間の遷移は起こり難くなる。
【００２０】
本発明の第四の構成では，せん亜鉛鉱格子を有する化合物半導体の（１００）面を主面とする活性層４と，その＜１１０＞又は＜１−１０＞方向に延在するストライプ状領域からなる変換領域９とを備える。この構成では，せん亜鉛鉱型化合物半導体が通常有する（１００）面内方向の屈折率変化を変換領域９により強調するように作用する。このため，偏光方位の固定が確実になされる。
【００２１】
本発明の第五の構成では，図５を参照して，発光領域周辺近傍の発光領域４ａを挟み対向する領域に，半導体層２，３，７を酸化して形成された酸化物領域２０を有する。この酸化物領域２０は，半導体層２，３，７と屈折率が異なるため，半導体層２，３，７面内に屈折率分布が生じる。その結果，第一の構成と同様の理由により，特定の偏光方位を有する発振モードのみが安定化される。
【００２２】
酸化物領域２０に変換される半導体層２，３，７は，活性層４の上下の何れかにのみ設けてもよく，また両方に設けてもよい。また，半導体層２，３，７が複数層からなる場合には，その一部の層を酸化物領域２０に変換することもできる。
【００２３】
第六の構成では，図５を参照して，発光領域４ａを挟み対向する領域の半導体層２，３，７を酸化物領域２０に変換する方法に関し，図７（ａ）を参照して，基板１の主面上に活性層４及び半導体層２，３，７を堆積した後，図７（ｃ）を参照して，基板１を主面に垂直な分割面２２に沿って分割して，平行な二つの分割面２２で挟まれた該発光領域４ａを有する分割基板２３を形成し，次いで，図７（ｅ）を参照して，分割面２２から半導体層２，３，７を酸化して，半導体層２，３，７の該発光領域４ａを挟み対向する領域を酸化物領域２０に変換する。
【００２４】
本構成では，活性層４及び半導体層２，３，７に垂直な分割面２２から半導体層２，３，７を酸化することで酸化物領域２０を形成するから，酸化物領域２０を基板の深さに関係なく任意の深さの位置に形成することができる。このため，素子設計上の制約が少ない。なお，酸化物領域に変換される半導体層２，３，７は，その他の半導体層より酸化され易い組成とすることで，任意の層を選択的に酸化して酸化物領域とすることができる。分割基板２３は，例えば，複数個の面発光レーザ素子が一列に形成された断面矩形の長い棒状の基板とすることができる。この場合，その側面を分割面２２として酸化物領域２０を形成したのち，各素子に分割して面発光半導体レーザを製造することができる。この方法では，分割基板２３の端面に酸化防止膜を形成する必要がなく，工程を簡略にすることができる。また，分割基板２３を一個の素子を含む直方体に形成し，その端面に酸化防止膜を形成して側面から半導体層２，３，７を酸化することで酸化物領域２０を形成してもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態例を参照して，本発明を説明する。
図１を参照して，ＧａＡｓ基板１の（１００）面に，下側の反射層２，下側のクラッド層３，活性層４，上側のクラッド層３，活性層４の発光領域４ａを画定する開口５ａを有する電流狭窄層５，その開口５ａを埋込み電流狭窄層５上に延在する導電層７を設ける。さらに，発光領域４ａ直上の導電層７上に上側の反射層８を設ける。なお，エッチストッパ６は，製造上の便宜のため設けられる半導体薄膜であって，動作上必要なものではない。下側及び上側の反射層２，８は，その間の半導体とともに光共振器を構成する。光共振器内の光は，その一部が上側の反射層８の上面に設けられた出射面８ａから外部に放射される。
【００２６】
電極１０は，基板の裏面と，上側の反射層８形成領域を除く導電層７の上面に設けられる。
活性層４及びクラッド層３上に設けられた電流狭窄層５及び導電層７からなる半導体層１２は，その一部が当初の電流狭窄層５及び導電層７と異なる屈折率を有する変換領域９に変換される。かかる変換領域９は，ｎ型又はｐ型の半導体層１２へのイオン注入により，イオン注入欠陥を生じさせキャリア濃度を減少させることにより屈折率を大きくした領域として形成できる。また，ｎ型又はｐ型の半導体層９への不純物導入，例えばドナー又はアクセプタを形成する不純物のイオン注入又は拡散により，キャリア濃度を増加させ屈折率を小さくした領域又はキャリア濃度を減少させて屈折率を大きくした領域として形成することができる。
【００２７】
かかる変換領域９は，図１に示すように，発光領域４ａの中心を通る帯状の領域の両外側の全領域に設けることができる。勿論，発光領域４ａを挟み帯状に設けることもできる。また，帯状ではない他の形状，例えば円形又は方形の変換領域とすることもできる。さらに，これらの形状の変換領域９を，唯一つ設けることもできる。上述の変換領域９は，発光領域４ａ内に設けることを妨げないが，光吸収損失の増大を回避するために発光領域４ａとは重ならないことが好ましい。
【００２８】
なお，変換領域９は，変換前の半導体層１２と導電率が異なるため半導体レーザの電流経路への影響を回避する点で，クラッド層３に延在しないことが好ましい。加えて，変換領域９がクラッド層３に延在しない構造は，光吸収を少なくし，半導体レーザのしきい値電圧の低下，発光効率の向上を図る点で優れる。さらに，変換領域９は，製造を容易にするため半導体層１２の形成後に作製することが好ましく，このとき変換領域９は通常は表面から形成される。しかし，半導体層１２の一部を形成した後に変換することで，又は半導体層１２の内層部の一部の層のみを変換することで，半導体層１２の表面を変換せず内部にのみ変換領域９を形成することもできる。
【００２９】
上述した本発明の実施形態として図１に示した面発光半導体レーザは，以下の工程により製造することができる。
図３及び図４は本発明の実施の形態例の断面製造工程図であり，図１に示す面発光半導体レーザの製造工程を表している。図２は本発明の実施の形態例一部断面図であり，図２（ａ）は上側の反射層の断面を，図２（ｂ）は活性層の断面を，図２（ｃ）は下側の反射層の断面を表している。以下，０．９８μｍ帯波長の面発光半導体レーザを例に説明する。
【００３０】
先ず，Ｓｉを２×１０^１８ａｔｍ／ｃｍ^３ ドープした（１００）を主面とするｎ型ＧａＡｓ基板１上に，図３（ａ）を参照して，下側の反射層２，下側のクラッド層３，活性層４及び上側のクラッド層３を，例えばＭＢＥ法又はＶＰＥ法によりこの順序で堆積する。
【００３１】
ここで下側の反射層２は，図２（ｃ）を参照して，屈折率の異なる２種類のｎ型半導体薄膜からなるλ／４層２ａ，２ｂを交互に積層して形成される。かかる反射層２は，例えばＳｉを２×１０^１８ａｔｍ／ｃｍ^３ ドープしたｎ型ＧａＡｓ薄膜からなるλ／４層２ａと，同じくＳｉを２×１０^１８ａｔｍ／ｃｍ^３ ドープしたｎ型ＡｌＡｓ薄膜からなるλ／４層２ｂとを，それぞれ２４層及び２５層積層した多層膜として形成される。
【００３２】
下側のクラッド層３は，厚さ１０４．７５ｎｍの例えばＳｉを１×１０^１８ａｔｍ／ｃｍ^３ ドープしたｎ型ＡｌＧａＡｓ薄膜からなる。上側のクラッド層３は，厚さ１０４．７５ｎｍの例えばＺｎを５×１０^１７ａｔｍ／ｃｍ^３ ドープしたｐ型ＡｌＧａＡｓ薄膜からなる。
【００３３】
活性層４は，図２（ｂ）を参照して，厚さ８ｎｍのノンドープＩｎＧａＡｓ薄膜からなる井戸層４ｂと厚さ１０ｎｍのノンドープＧａＡｓ薄膜からなる障壁層４ｃとを交互に積層した多重量子井戸構造を形成し，その多重量子井戸の上下にクラッド層３からの不純物拡散を防止するための厚さ３０ｎｍのノンドープＧａＡｓ薄膜からなる拡散バリア層４ｄを有する。
【００３４】
次いで，図３（ａ）を参照して，上側のクラッド層３上に下側のエッチストッパ層として厚さ５ｎｍのＧａＡｓ薄膜を堆積する。その上に，厚さが２６９．５ｎｍの例えばＳｉを１×１０^１８ａｔｍ／ｃｍ^３ ドープしたｎ型ＩｎＧａＰ薄膜からなる電流狭窄層５を堆積し，さらに，厚さ５ｎｍのＧａＡｓ薄膜からなる上側のエッチストッパ６を堆積する。
【００３５】
次いで，上側のエッチストッパ６に発光領域を画定するための例えば直径５μｍの窓６ａを弗酸系のエッチャントを用いて開口する。
次いで，図３（ｂ）を参照して，上側のエッチストッパ６をマスクとする異方性エッチングにより，窓６ａに表出する電流狭窄層５を選択的にエッチングして除去し，窓６ａの直下に電流狭窄層５の開口５ａを形成する。この開口５ａは，（１１１）Ａ面を斜面とする水平断面が方形を縦断面が台形及び逆台形をなし，底面に下側のエッチストッパ６を表出する窪みとして形成される。なお，電流狭窄層５の異方性エッチングは，塩酸を用い下側のエッチストッパ６をストッパとしてなされる。
【００３６】
次いで，図３（ｃ）を参照して，厚さ２６９．５ｎｍのＺｎを１×１０^１８ａｔｍ／ｃｍ^３ ドープしたｐ型ＡｌＧａＡｓ薄膜を堆積し，開口５ａを埋込み電流狭窄層５上に延在する導電層７を形成する。
【００３７】
次いで，図３（ｄ）を参照して，導電層７上に，電流狭窄層５の開口５ａの底面により画定される発光領域４ａを覆い，＜１１０＞方位に延在するストライプ状のレジストからなるイオン注入用マスク１３を形成する。このイオン注入用マスク１３を用いて，Ｈ^＋ を加速電圧４０ｋＶ，注入量１×１０^１５ａｔｍ ／ｃｍ^２でイオン注入する。この結果，発光領域４ａの両側にＨ^＋ のイオン注入領域からなる変換領域９が，導電層７の表面から電流狭窄層５の内部にまで形成される。Ｈ^＋ のイオン注入領域はキャリア濃度が低く，屈折率がイオン注入されていない領域よりも大きい。なお，この条件で形成されたイオン注入領域は，電流狭窄層５の下面，即ちクラッド層３と下側のエッチストッパ６を挟んで対向する面にまで達しない。
【００３８】
次いで，図４（ｅ）を参照して，上側の反射層８を堆積する。この反射層８は，図２（ａ）を参照して，それぞれ１／４波長の厚さのＳｉ層８ｂとＳｉＯ_２ 層８ｃとを交互に重ねた８層の多層膜からなり，電子ビーム蒸着で形成できる。
【００３９】
次いで，反射層８上に，発光領域４ａ直上に厚さ２０ｎｍのＴｉ下層及び厚さ１μｍのＰｔ上層からなる円形のエッチング用マスク１４をリフトオフにより堆積する。次いで図４（ｆ）を参照して，このエッチング用マスク１４を用いて，反射層８をＳＦ_６ を反応ガスとする反応性イオンエッチングによりメサエッチングし，発光領域４ａ直上に円柱状の反射層８を形成する。
【００４０】
次いで，図４（ｇ）を参照して，反射層８上のエッチング用マスク１４をＡｒイオンミリングにより除去し，基板１の下側表面にＡｕＧｅ／Ａｕ電極を，導電層７上面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を形成し，記述した図１に示す面発光半導体レーザが製造される。
【００４１】
上述した製造工程において，Ｈ^＋ のイオン注入に代えて，Ｓｉのイオン注入又はＺｎの熱拡散を用いることができる。
Ｓｉのイオン注入は，ｎ型の電流狭窄層５のキャリア濃度を増加し，屈折率を減少させる。他方，ｐ型の導電層７のキャリア濃度は減少し屈折率は増加する。この場合，通常は活性層４に近い電流狭窄層５の屈折率の変化が光閉じ込め効果に大きく影響するため，Ｓｉイオン注入により付与された電流狭窄層５の光閉じ込め効果の面内異方性に基づき，横発振モードが規制される。
【００４２】
Ｚｎの熱拡散は，イオン注入用マスク１３に代え厚さ２００ｎｍのＳｉＯ_２ マスクを用いた拡散処理により， Ｚｎ濃度１×１０^２０ａｔｍ／ｃｍ^３ の拡散領域からなる変換領域９を形成することで行うことができる。この場合，電流狭窄層５の導電型の変換を防止するために，変換領域９は導電層７に留めるか，又は電流狭窄層５の表面層に留める。
【００４３】
本発明の第二実施形態例は，本発明の第五及び第六の構成に関する。以下，本実施形態例に係る面発光半導体レーザの製造工程と構造とを説明する。
図５を参照して，（１００）面を主面とするｎ型ＧａＡｓ基板１上に，下側の反射層２，下側のクラッド層３，活性層４，上側のクラッド層３，ＧａＡｓ薄膜からなるエッチストッパ６，電流狭窄層５，及びＧａＡｓ薄膜からなるエッチストッパ６を順次堆積する。これらの堆積層は，次に続けて説明するように活性層４を構成する拡散バリア層４ｄの組成を除く他，第一実施形態例と同一組成及び同一厚さを有する。
【００４４】
図６は本発明の第二実施形態例一部断面図であり，第二実施形態例に係る面発光半導体レーザの活性層４及び下側の反射層２の構造を表している。
活性層４は，図６（ａ）を参照して，第一実施形態例と同様に，厚さ８ｎｍのノンドープＩｎＧａＡｓ井戸層４ｂと厚さ１０ｎｍのノンドープＧａＡｓ障壁層４ｃとを交互に積層し，その上下に厚さ３０ｎｍの拡散バリア層４ｄを有する。積層数も第一実施例と同じである。本実施形態例では，この拡散バリア層４ｄを，第一実施形態例でのＧａＡｓに代えてノンドープＡｌＧａＡｓとする。
【００４５】
下側の反射層２は，図６（ｂ）を参照して，第一実施形態例と同じく，ｎ型ＧａＡｓ薄膜からなるλ／４層２ａとｎ型ＡｌＡｓ薄膜からなるλ／４層２ｂとを積層した多層膜からなる。
【００４６】
次いで，図７（ａ）を参照して，第一実施形態例と同様の工程により，電流狭窄層５に発光領域４ａを画定する開口５ａを開設する。次いで，開口５ａ及び電流狭窄層５を覆う導電層７，及び導電層７上に厚さ５０ｎｍのｐ型ＧａＡｓ層２６をを堆積する。なお，導電層７の組成及び厚さは第一実施形態例と同様である。
【００４７】
次いで，図７（ｂ）を参照して，ＧａＡｓ層２６を選択的にエッチングして，開口５ａ直上に位置するＧａＡｓ層２６を除去する。次いで，１／４波長の厚さのＳｉ層８ｂとＳｉＯ_２ 層８ｃとを交互に重ねた８層の多層膜からなる円柱状の上側の反射層８を，開口５ａ直上に第一実施形態例と同様の方法で形成する。
【００４８】
次いで，図７（ｃ）を参照して，上述した上側の反射層８が基板主面上に格子状に配列されたウェーハ２１を，基板主面，即ちウェーハ２１表面に垂直な劈開面を分割面２２として，上側の反射層８の列間の分割面２２で平行に分割する。その結果，図８（ｄ）を参照して，一列の上側の反射層８を上面に有し，両側面が上側の反射層８に垂直な分割面からなる棒状の分割基板２３が形成される。
【００４９】
次いで，図（ｅ）を参照して，分割基板２３を，水蒸気を含む窒素雰囲気中で４００℃で加熱し，分割基板２３の両側面（分割面２２）から酸化を進行させる。なお，水蒸気は窒素をキャリアガスとしてバブリングにより供給する。この酸化により，Ａｌを含む半導体層，即ち，反射層２を構成するｎ型ＡｌＡｓ薄膜からなるλ／４層２ｂ，ＡｌＧａＡｓからなる上側及び下側のクラッド層３，活性層４のうちノンドープＡｌＧａＡｓからなる拡散バリア層４ｄ，及びＡｌＧａＡｓからなる導電層７が酸化される。その結果，両側面（分割面２２）から等距離の中央部分に位置する発光領域４ａの直下及び直上は酸化されずに半導体層が残り，発光領域４ａの両外側領域の上下に酸化物領域２０が形成される。
【００５０】
次いで，図５を参照して，基板１下面及びＧａＡｓ層２６上に電極１０を形成する。これらの電極１０の材料及び作成方法は第一実施形態例と同様である。
次いで，図７（ｄ）を参照して，棒状の分割基板２３を分割面２２に直交する面で切断し，図５を参照して，上面が光の出射面となる反射層８を有する垂直共振器型の面発光半導体レーザを完成する。
【００５１】
本実施形態例において，導電層７表面に設けられたＧａＡｓ層２６は，分割基板２３の酸化の際に導電層７が表面から酸化されることを防止する。従って，導電層７の酸化は分割面２２からのみ進行するので，導電層７を変換して形成された酸化物領域２０が発光領域４ａ上に大きく張り出すことはない。このＧａＡｓ層６ａに代えて，酸化を阻止し，かつ導電層７と電極１０とのオーミック接続を妨げない他の物質からなる層としてよい。また，本実施形態例では，活性層４のうち発光領域４ａを構成する障壁層４ｃ及び井戸層４ｂは酸化しない。他方，障壁層４ｃに接する拡散バリア層４ｄは酸化物領域２０に変換される。従って，発光領域４ａに近接して，かつ上下に屈折率分布を形成することができるので，偏光方向を確実に固定することができる。
【００５２】
【発明の効果】
上述したように本発明の面発光半導体レーザでは，半導体層を堆積した後に屈折率が変換された領域を形成することで所定の偏光方位を有するモードを発振できるので，簡単な製造工程により所定の偏光方位の光を発振する面発光半導体レーザを提供でき，光情報技術の向上に寄与する点が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例構造説明図
【図２】本発明の実施の形態例一部断面図
【図３】本発明の実施の形態例断面製造工程図（その１）
【図４】本発明の実施の形態例断面製造工程図（その２）
【図５】本発明の第二実施形態例構造説明図
【図６】本発明の第二実施形態例一部断面図
【図７】本発明の第二実施形態例工程図
【図８】従来例構造説明図
【符号の説明】
１ 基板
２，８ 反射層
２ａ，２ｂ λ／４層
８ａ 出射面
３ クラッド層
４ 活性層
４ａ 発光領域
４ｂ 井戸層
４ｃ 障壁層
４ｄ 拡散バリア層
５ 電流狭窄層
５ａ 開口
６ エッチストッパ
６ａ 窓
７ 導電層
９ 変換領域
１０ 電極
１１ 偏光方位
１２ 半導体層
１３ イオン注入用マスク
１４ エッチング用マスク
２０ 酸化物領域
２１ ウェーハ
２２ 分割面
２３ 分割基板

Claims (5)

1. 面内の一部領域を発光領域とする活性層と，該活性層上に設けられた第一の屈折率を有する半導体層とを備え，該活性層の垂直方向に光を放射する面発光半導体レーザにおいて，
   該発光領域周辺近傍の該発光領域を挟み対向する領域に，該半導体層を変換して形成された第二の屈折率を有する変換領域を有し、
   該活性層は，せん亜鉛鉱格子を有する化合物半導体の（１００）面を主面とする層からなり，
   該変換領域は，＜１１０＞又は＜１−１０＞方向に延在するストライプ状領域からなることを特徴とする面発光半導体レーザ。
2. 請求項１記載の面発光半導体レーザにおいて，
   該半導体層は，該発光領域上に開口を有する電流狭窄層を含み，
   該変換領域は，少なくとも該電流狭窄層の一部を変換して形成された部分を含むことを特徴とする面発光半導体レーザ。
3. 請求項１記載の面発光半導体レーザにおいて，
   該変換領域は，該半導体層へのイオン注入領域からなることを特徴とする面発光半導体レーザ。
4. 面内の一部領域を発光領域とする活性層と，該活性層の上下に設けられた半導体層とを有し，該活性層の垂直方向に光を放射する面発光半導体レーザにおいて，
   該発光領域周辺近傍の該発光領域を挟み対向する領域に，該半導体層を酸化して形成された酸化物領域を有し、
   該活性層は，せん亜鉛鉱格子を有する化合物半導体の（１００）面を主面とする層からなり，
   該酸化物領域は，＜１１０＞又は＜１−１０＞方向に延在するストライプ状領域からなることを特徴とする面発光半導体レーザ。
5. 面内の一部領域を発光領域とする活性層と，該活性層の上下に設けられた半導体層とを有し，該活性層の垂直方向に光を放射する面発光半導体レーザの製造方法において，
   基板の主面上に該活性層及び該半導体層を堆積する工程と，
   該基板を該主面に垂直な分割面に沿って分割して，平行な二つの該分割面で挟まれた該発光領域を有する分割基板を形成する工程と，
   該分割面から該半導体層の少なくとも一部の層を酸化して，該半導体層の該発光領域を挟み対向する領域を酸化物領域とすることを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。

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