JP2003283051A - 面型光半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光効率が高く、基板が反ることがなく、信
頼性の向上した面型光半導体装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 ＧａＡｓ基板１と、ＧａＡｓ基板１上に
形成され、電流注入によって発光するＡｌ_ｘＧａ
_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる第１
の発光層４と、第１の発光層４で発光した光を第１の発
光層４に帰還吸収させ第１のレーザ発振を起こすための
第１の共振器２及び３と、第１のレーザ発振によって発
振された第１のレーザ光を吸収し発光するＧａ_１−ｐＩ
ｎ_ｐＡｓ_１−ｑＮ_ｑ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ＜１）からな
る第２の発光層６とを具備する面型光半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面型光半導体装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、長波長帯の面発光レーザを実現す
るために、波長が短いＧａＩｎＡｓ／ＡｌＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ系レーザを電流注入で励起こして、これから発生
するレーザ光を、波長の長いＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ系
レーザに入射して発振させるものがある。

【０００３】この面発光レーザは、波長の短いレーザ光
をＧａＩｎＡｓｐ／ＩｎＰ系レーザで吸収し発振させる
ことで、波長の長いレーザ光を得ることができる。

【０００４】しかしながら、この面発光レーザは、Ｇａ
Ａｓ基板を支持基板とするＧａＩｎＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ系レーザとＩｎＰ基板を支持基板とするＧａ
ＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ系レーザを融着で接合するために、
融着した界面に非発光センターが発生しこの部分でレー
ザ光が吸収されてしまうために発振効率が低いという問
題がある。

【０００５】また、それぞれの基板の熱膨張係数の差が
大きいために、レーザ発振による温度上昇に伴い基板が
反ってしまう問題がある。

【０００６】また、作製の過程で基板を融着する工程が
必要であり、工程が極めて複雑であるばかりでなく、格
子定数の異なる基板を融着するために界面に大きなスト
レスが残り、信頼が低下する問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の面発
光レーザでは、異なる基板を融着して作製しなければな
らず、発光効率が低い、基板が反る、信頼性の低下とい
う問題がある。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、発光効率が高く、基板が反ることが
なく、信頼性の向上した面型光半導体装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板と、前記基板上に形成され、電流注
入によって発光するＡｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ _ｙＡｓ
_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦１−ｘ−ｙ
≦１、０≦ｚ≦１）層を有する第１の発光層と、前記第
１の発光層で発光した光を前記第１の発光層に吸収させ
第１のレーザ発振を起こす第１の共振器と、前記第１の
レーザ発振によって発振された第１のレーザ光を吸収し
発光するＧａ_１−ｐＩｎ_ｐＡｓ_１−ｑＮ_ｑ（０≦ｐ≦
１、０＜ｑ＜１）層を有する第２の発光層とを具備する
ことを特徴とする面型光半導体装置を提供する。

【００１０】このとき、前記第２の発光層で発光した光
を前記第２の発光層に吸収させ第２のレーザ発振を起こ
させて、第２のレーザ光を発生させる第２の共振器とを
具備することが好ましい。

【００１１】また、本発明は、基板と、前記基板上に形
成され、電流注入によって発光するＡｌ_ｘＧａ
_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ _ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層を有する第
１の発光層と、前記第１の発光層を挟むように配置され
た一対の第１の半導体多層膜反射鏡と、前記第１の発光
層上に形成されたＧａ_１−ｐＩｎ_ｐＡｓ_１−ｑＮ_ｑ（０
≦ｐ≦１、０＜ｑ＜１）層を有する第２の発光層と、前
記第２の発光層を挟むように配置された一対の第２の半
導体多層膜反射鏡とを具備し、前記一対の第１の半導体
多層膜反射鏡は、前記第１の発光層で発光した光を前記
第１の発光層に吸収させ第１のレーザ発振を起こし、前
記第２の発光層は、前記第１のレーザ発振によって発振
された第１のレーザ光を吸収して発光し、前記一対の第
２の半導体多層膜反射鏡は、前記第２の発光層で発光し
た光を前記第２の発光層に吸収させ第２のレーザ発振を
起こさせて、第２のレーザ光を発生させることを特徴と
する面型光半導体装置を提供する。

【００１２】また、本発明は、基板と、前記基板上に形
成され、電流注入によって発光する第１の発光層と、前
記基板上に形成された第２の発光層と、前記第１の発光
層及び前記第２の発光層を挟むように配置された一対の
第１の半導体多層膜反射鏡と、前記第１の発光層及び前
記第２の発光層及び前記一対の第１の半導体多層膜反射
鏡を挟むように配置された一対の第２の半導体多層膜反
射鏡とを具備し、前記一対の第１の半導体多層膜反射鏡
は、前記第１の発光層で発光した光を前記第１の発光層
に吸収させ第１のレーザ発振を起こし、前記第２の発光
層は、前記第１のレーザ発振によって発振された第１の
レーザ光を吸収して発光し、前記一対の第２の半導体多
層膜反射鏡は、前記第２の発光層で発光した光を前記第
２の発光層に吸収させ第２のレーザ発振を起こさせて、
第２のレーザ光を発生させることを特徴とする面型光半
導体装置を提供する。

【００１３】このとき、前記第１の発光層はＡｌ_ｘＧａ
_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層を有し、前
記第２の発光層はＧａ_１−ｐＩｎ_ｐＡｓ_１−ｑＮ_ｑ（０
≦ｐ≦１、０＜ｑ＜１）層を有することが好ましい。

【００１４】また、前記第１のレーザ光の密度がその平
均光密度よりも高い位置に前記第２の発光層を配置する
ことが好ましい。

【００１５】また、前記第２のレーザ光の密度がその平
均光密度よりも高い位置に前記第２の発光層を配置する
ことが好ましい。

【００１６】また、前記第１のレーザ光の密度がその平
均光密度よりも高い位置であり、かつ前記第２のレーザ
光の密度がその平均光密度よりも高い位置に前記第２の
発光層を配置することが好ましい。

【００１７】また、前記第２の発光層が複数あることが
好ましい。

【００１８】また、前記第２の発光層のうち少なくとも
一つが電流注入可能であることが好ましい。

【００１９】また、前記基板がＧａＡｓであることが好
ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下にあげ
る実施形態に限定されることはなく、種々工夫して用い
ることができる。

【００２１】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１にかかる面型光半導体素子の断面図である。

【００２２】図１に示すように、この面型光半導体素子
は、ＧａＡｓ基板１上にＡｌ_ｘＧａ _{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＡ
ｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦１−ｘ−
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる第１の発光層４が形成さ
れている。この第１の発光層４を挟むように一対の第１
の半導体多層膜反射鏡２及び３が形成されている。基板
１としては、ＧａＡｓ基板の他にＧａＡｓ／Ｓｉ積層構
造、ＩｎＰ基板、ＧａＰ基板等があげられる。以下の実
施形態においても同じである。

【００２３】第１の発光層４上には、Ｇａ_１−ｐＩｎ_ｐ
Ａｓ_１−ｑＮ_ｑ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ＜１）からなる第
２の発光層６が形成されている。この第２の発光層６を
挟むように一対の第２の半導体多層膜反射鏡７及び９が
形成されている。

【００２４】第１の発光層４上には、スペーサー層１７
が形成されている。このスペーサー層１７上には、酸化
物からなる電流狭窄層１０が形成されており、酸化され
ていない半導体層１１に電流が狭窄されるようになって
いる。

【００２５】電流狭窄層１０上には、ｐ型導電層５が形
成されている。このｐ型導電層５上には、コンタクト層
１３が形成されている。コンタクト層１３上には、表面
電極１４が形成されている。ＧａＡｓ基板１の裏面に
は、裏面電極１５が形成されている。

【００２６】第２の発光層６は、位相調整用半導体層８
ａ及び８ｂによって挟まれている。コンタクト層１３と
第１の半導体多層膜反射鏡３との間にはｐ型不純物の拡
散防止層１６が形成されている。第１の半導体多層膜反
射鏡３と第２の半導体多層膜反射鏡７との間にはフェイ
ズ調整層１８が形成されている。

【００２７】一対の第１の半導体多層膜反射鏡２及び３
は、第１の発光層４で発光した光を反射させることによ
って第１の発光層４に帰還吸収させ第１のレーザ発振を
起こさせるようになっている。

【００２８】第２の発光層６は、前記第１のレーザ発振
によって発振された第１のレーザ光を吸収して発光させ
る。一対の第２の半導体多層膜反射鏡７及び９は、第２
の発光層６で発光した光を反射させることによって第２
の発光層６に帰還吸収させ第２のレーザ発振を起こさせ
る。こうして波長の長いレーザ光を発生させることが可
能となる。

【００２９】第１の発光層４は、Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}
Ｉｎ_ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦
１−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で形成され、例えば発光
波長は０．９８μｍとする。

【００３０】第１の半導体多層膜反射鏡２及び３は、低
屈折率のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ＜０．９）
層と高屈折率のＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦
０．３５）層が交互に積層された積層構造である。低屈
折率のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ＜０．９）層
と高屈折率のＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦
０．３５）層のそれぞれの厚さは、屈折率×厚さが第１
の発光層４における発光波長（ここでは０．９８μｍ）
の１／４になるように設計されている。

【００３１】電流狭窄層１０は、Ａｌ組成の高いＡｌ_ｚ
Ｇａ_１−ｚＡｓ（０．９＜ｚ＜１）層をその側面から横
方向に酸化させるようにして形成した酸化アルミニウム
ガリウム層である。なお、酸化されていないＡｌ_ｚＧａ
_１−ｚＡｓ（０．９＜ｚ＜１）層１１は、直径２μｍ〜
５μｍの通電領域となっている。

【００３２】ｐ型導電層５は、ｐ型Ａｌ_ｗＧａ_１−ｗＡ
ｓ（０．０５＜ｗ＜０．３５）層で形成されている。ま
た、コンタクト層１３は、ｐ型ＧａＡｓ層で形成されて
いる。

【００３３】第２の発光層６は、バンドギャップが０．
９９ｅＶ〜０．８６ｅＶの２層のＧａ_１−ｓＩｎ_ｓＡｓ
_１−ｐＮ_ｐ（０＜ｓ＜１、０＜ｐ＜１、例えばｐ＝０．
００５）量子井戸層の間に、バンドギャップが１．１３
ｅＶ〜１．３８ｅＶのＧａ_{１ −ｕ}Ｉｎ_ｕＡｓ_１−ｖＮ_ｖ
（０＜ｕ＜１、０＜ｖ＜１、例えばｖ＝０．００３）バ
リア層が挟まれ、さらに２層の量子井戸層の両外側に、
バンドギャップが１．１３ｅＶ〜１．３８ｅＶのＧａ
_１−ｕＩｎ_ｕＡｓ_１−ｖＮ_ｖ（０＜ｕ＜１、０＜ｖ＜
１、例えばｖ＝０．００３）光ガイド層が２層形成され
た構造である。この第２の発光層６は１．３μｍに発光
波長を有する。また、ここでは量子井戸層を２層として
いるが、バリア層を挟んで３層以上形成してもよい。

【００３４】このように、第２の発光層６の内部に活性
層が複数有り全体として一つの発光層としてもよい。こ
うすることで一つ発光層中の光密度が下がる。このた
め、最大光出力が大きくなると共に、温度依存性が小さ
くなり、高温特性の優れた半導体素子が得られるように
なる。

【００３５】第２の半導体多層膜反射鏡７及び９は、低
屈折率のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ＜０．９）
層と高屈折率のＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦
０．３５）層が交互に積層された積層構造である。低屈
折率のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ＜０．９）層
と高屈折率のＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦
０．３５）層のそれぞれの厚さは、屈折率×厚さが第２
の発光層６における発光波長（ここでは１．３μｍ）の
１／４になるように設計されている。

【００３６】位相調整用半導体層８ａ及び８ｂは、Ａｌ
_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦０．３５）層で形成
されている。この位相調整用半導体層８ａ及び８ｂは、
第１の発光層４或いは第２の発光層６で発生したレーザ
光の振幅に関する定常波成分について、その定常波成分
の振幅のピーク位置に、第２の発光層６が位置するよう
にその厚さを調整する。

【００３７】例えば、第２の半導体多層膜反射鏡７及び
９のうち、第２の発光層６側に面している層を、それぞ
れ低屈折率のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ＜０．
９）層とする。位相調整用半導体層８ａと第２の発光層
６の厚さの和を０．７５μｍの整数倍とし、位相調整用
半導体層８ｂの厚さを０．７５μｍの整数倍とする。こ
うすることによって第２の発光層６を第１のレーザ光と
第２のレーザ光のそれぞれの光密度が共振器内の平均値
よりも高い位置に設けることができる。

【００３８】このように、第１の発光層４から放出され
る光はレーザ動作を起こすので共振器内で定在波成分を
有する。このため第１の発光層４から放出された光は共
振器内で粗密を有する。そこで第１の発光層４及び第２
の活性層６がともにこのレーザ光の光密度の高い部分に
位置するように設けられていることが好ましい。

【００３９】また第２の発光層６から放出されたレーザ
光に関しても光密度に粗密が発生する。この場合、第２
の発光層６はこのレーザ光も密度が高い部分に位置する
ように設けられていることが好ましい。

【００４０】こうすることで光の吸収係数が上がり、効
率よく第２の発光層６の中のキャリアが励起こされる。
また、第２の発光層６をレーザ光の光密度の高い位置に
設ければ、光吸収係数が上がり、光ロスが少なくなるの
で、閾値を下げられると共に、光出力も大きくなる。

【００４１】ｐ型不純物の拡散防止層１６はｎ型Ａｌ_ｙ
Ｇａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦０．３５）層で形成さ
れている。このようにｐ型不純物の拡散防止層１６をｎ
型半導体層で形成しているので、ｐ型不純物が下層から
第２の発光層６への拡散を防止することができ、発光効
率の低下が起こらない。

【００４２】また、スペーサー層１７及びフェイズ調整
層１８はそれぞれＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ
≦０．３５）層で形成されている。

【００４３】このような面型半導体光装置において、電
流が流れる高Ａｌ濃度のＡｌＧａＡｓ層１１の直径を５
μｍとした場合に、閾電流値が０．１ｍＡで、第２の発
光層６からは発振波長１．３μｍの光を得ることができ
る。最大光出力は０．３ｍＷ以上となる。

【００４４】第１の発光層４としてＡｌ_ｘＧａ
_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）を用いている
ので、動作温度を上げても第１の発光層６から照射され
るレーザ光が受ける影響は小さい。第１の発光層４は第
２の発光層６よりも大きなエネルギーで発光するので、
発光強度の温度依存性が小さい。また第２のレーザは第
１のレーザ光による光励起レーザなので、電流励起レー
ザよりも温度依存性が小さい。このため第２のレーザは
単独で電流励起動作する場合よりも温度依存性を小さく
できる。

【００４５】室温で０．１ｍＷの光出力が出る駆動条件
のもとで８５℃まで上げたときに光出力の低下は１０％
以下と極めて小さな値が実現できる。

【００４６】次に、本実施形態の面型光半導体装置の製
造方法について説明する。

【００４７】先ず、ＧａＡｓ基板１上に、素子を形成す
る半導体積層構造をＭＯＣＶＤ法で形成する。

【００４８】具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板１をＡｓＨ
_３及びＨ_２雰囲気中で７２０℃まで昇温することによっ
て１０分間クリーニングを行う。その後基板温度を６８
０℃まで下げてＡｓＨ_３とＴＭＧａ（トリ・メチル・ガ
リウム）とＳｉＨ_４を原料として用い、Ｓｉを添加した
ｎ型ＧａＡｓバッファー層を形成する。このｎ型ＧａＡ
ｓバッファー層は、ＧａＡｓ基板１上の表面層であり図
中には記載していない。

【００４９】次に、ＴＭＡｌ（トリ・メチル・アルミニ
ウム）、ＴＭＧａ、ＡｓＨ_３及びＳｉＨ_４を原料として
用いてｎ側の第１の半導体多層膜反射鏡２を形成する。
このときＡｌ組成の異なる二つの層それぞれに対して、
異なる流量のＴＭＡｌ及びＴＭＧａソースを用いる。

【００５０】次に、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ（トリ・メチル
・インヂウム）及びＡｓＨ_３を原料として用いて活性層
４を形成する。次にＴＭＧａ、ＡｓＨ_３及びＣＢｒ_４を
用いてカーボンが添加されたＧａＡｓスペーサー層１７
を形成する。次に、このスペーサ-層１７上にＺｎが添
加されたＡｌ_０．９８Ｇａ_０．０２Ａｓ層を形成する。
このＡｌ_０．９８Ｇａ_０．０２Ａｓ層は、高Ａｌ濃度層
であり、この後の工程において酸化されて電流狭窄層１
０となる。

【００５１】次に、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＡｓＨ_３及び
ＤＭＺｎ（ジ・メチル・ジンク）を用いてｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ導伝層５を形成する。次にＴＭＧａ、ＡｓＨ３及び
ＤＭＺｎを用いてキャリア濃度１×１０^１９ｃｍ^−３の
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成する。

【００５２】次に、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＡｓＨ_４及び
ＳｉＨ_４を用いて、ｎ型ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１６を
形成する。この拡散防止層１６はＧａＡｓコンタクト層
１３の不純物と反対の導電型を有することから、コンタ
クト層１３から半導体多層膜反射鏡３へ不純物が拡散す
るのを抑制する効果が大きくなる。ここで拡散防止層１
６の不純物濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３から２×１０
^１９ｃｍ^−３が好ましい。

【００５３】ＺｎがＧａＡｓからＡｌＧａＡｓに拡散す
る場合、ＡｌＧａＡｓ中でのＺｎ濃度は界面付近で１／
２から１／３程度まで下がる。このため拡散防止層１６
のｎ型不純物濃度を５×１０^１８ｃｍ^−３以上とするこ
とでＧａＡｓコンタクト層１３からのｐ型不純物濃度よ
りも拡散防止層１６中の反対導電型不純物濃度が高くな
り拡散防止の効果が大きくなるからである。

【００５４】次に、半導体多層膜反射鏡２と同様にし
て、ただしＳｉを添加せずに、第１の半導体多層膜反射
鏡３を形成する。次に、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ及びＡｓＨ
_３を用いてＡｌＧａＡｓ位相調整層１８を形成する。

【００５５】次に、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ及びＡｓＨ_３を
用いて第２の半導体多層膜反射鏡７を形成する。次に、
ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ及びＡｓＨ_３を用いて位相調整用ク
ラッド層８ａを途中まで形成する。この後、成長温度を
５５０℃まで下げて位相調整用クラッド層８ａの残りを
形成する。

【００５６】次に、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ及びＡｓＨ_３と
ＤＭＨｙ（ジ・メチル・ヒドラジン）とＮＨ_３を同時に
流してＧａＩｎＡｓＮ活性層６を形成する。ここで、Ｎ
Ｈ_３を流すと、ＤＭＨｙやＴＭＡｌ或いはＴＭＧａから
ＧａＩｎＡｓＮ中にＣが取りこまれることを大幅に低減
できて、レーザの発光効率を上げることができる。

【００５７】次に、活性層６上に、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ
及びＡｓＨ_３を用いて位相調整用クラッド層８ｂを途中
まで形成する。ここで、成長温度を６８０℃まで上げて
位相調整用クラッド層８ｂの残りを形成する。次に、第
２の半導体多層膜反射鏡９を形成する。

【００５８】各半導体層を堆積後、円形にパターニング
したＳｉＯ_２をマスクとして、塩素系のドライエッチン
グにより円柱状のメサ構造を形成する。エッチングの下
端はＧａＡｓ基板１まで行う。この後水蒸気酸化を行
い、高Ａｌ濃度層を周囲から酸化して中央部分を残すよ
うに電流狭窄層１０を形成する。

【００５９】次に、上記円柱状のメサ構造よりも小さな
円形にパターニングしたＳｉＯ_２をマスクとして、メサ
構造の外側部分をｐ型コンタクト層１３までドライエッ
チングする。ここでｐ型コンタクト層１３に他の層では
用いていない不純物を添加しておけば終点検出が容易に
なる。例えばＣｐ_２Ｍｇを用いてＭｇを添加しておけば
よい。或いはコンタクト層１３以外のｐ型不純物として
Ｃを用い、Ｚｎを検出するようにしてもよい。

【００６０】次に、さらに小さな円形にパターニングし
たＳｉＯ_２をマスクとして、メサ構造の外側部分を、半
導体多層膜反射鏡９、位相調整層８ａ及び８ｂ、活性層
６、多層膜反射鏡７をドライエッチングして直径５μｍ
の円柱状にする。これは横方向の光閉じ込めの効果を上
げるためである。

【００６１】なお半導体多層膜反射鏡９、７及び３、位
相調整層８ａ及び８ｂ、スペーサー層１８のいずれかの
層中或いは複数の層中に高Ａｌ濃度層１１を設け、酸化
を行うことによって電流狭窄層１０を形成することも可
能である。この層は屈折率が小さいので、光閉じ込め層
として働く。

【００６２】次に、ｐ側電極１４としてＰｔ／Ａｕ（白
金層の上に金層を積層したもの）をリング上に形成し４
２０℃でＡｓＨ_３及びＮ_２中でアニールする。次に、ｎ
側電極１５としてＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ（金、ゲルマニウム
及びニッケルの合金）を蒸着し、３８０℃でアニールす
る。

【００６３】本実施形態では、各半導体層を積層するに
あたり、Ｇａ原料としてＴＭＧａを用いているが、ＴＥ
Ｇａ（トリ・エチル・ガリウム）を用いてもよい。ま
た、ｐ型不純物としてＺｎを、ＤＭＺｎを原料として添
加しているが、ＤＥＺｎ（ジ・エチル・ジンク）を用い
てもよい。また、ｐ型不純物としてＺｎではなくＣを用
いることも可能である。この場合、Ｃの原料としてはＴ
ＭＡｓ或いはＣＢｒ_４を用いることが可能である。

【００６４】また、Ｓｉの原料としてＳｉＨ_４を用いて
いるがＳｉ_２Ｈ_６を用いることが可能である。

【００６５】また、ＭＯＣＶＤ法を用いて成膜を行って
いるが、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＡｓメタルとＢｅ或いはＣ
のｐ型不純物、ｎ型不純物のＳｉメタル、プラズマ化Ｎ
を用いたＭＢＥ法で作成してもよい。窒素源はＮＨ_３で
もよい。また、この他にＭＯ−ＭＢＥ法、ガスソースＭ
ＢＥ法或いはＣＢＥ法等でもよい。

【００６６】本発明では、ＧａＡｓ基板上にＡｌ_ｘＧａ
_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）を発光層とす
る面発光レーザが形成されている。

【００６７】また、その上にＧａ_１−ｐＩｎ_ｐＡｓ
_１−ｑＮ_ｑ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ＜１）を発光層とする
面型光レーザが形成されている。すなわちＧａＡｓ基板
上にこれらの面発光レーザを連続してエピタキシャル成
長することができる。

【００６８】したがって、それぞれの面発光レーザを異
なる基板に作製して、これらを融着して作製する必要が
ない。このため、発光効率が低い、基板が反る、信頼性
の低下という問題を解決することが可能である。

【００６９】このように二つの発光層が同じＧａＡｓ基
板上にエピタキシャル形成されているので、接合基板を
用いた場合と異なり、二つの発光層の間で基板接合面に
おける非発光センターの発生がなく、また、界面の影響
による光の散乱ロスの発生もない。

【００７０】また、異種基板を接合した場合と異なり、
厚い基板はＧａＡｓ基板だけであるので、動作温度の変
動に伴う基板の反りの問題が発生しない。

【００７１】また、第１の発光層４がＡｌ_ｘＧａ
_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で形成され、
第２の発光層６がＧａ_１−ｐＩｎ_ｐＡｓ_１−ｑＮ_ｑ（０
≦ｐ≦１、０＜ｑ＜１）で形成されているので、それぞ
れＧａＡｓ基板と格子整合させることができ或いは格子
不整がある場合でも実効的臨界膜厚以内で形成できるの
で転位の発生を防ぐことができる。

【００７２】発明者らの実験の結果、第１の発光層４の
発光波長が０．６３μｍ〜１．２μｍの時には良質な結
晶が成長できることが分かった。

【００７３】また、第１の発光層４をＧａ_１−ｙＩｎ_ｙ
Ａｓ（０＜ｙ≦１）として発光波長が０．８７μｍ〜１
μｍとしたときには、第１の発光層４のバンドギャップ
がＧａＡｓのバンドギャップよりも小さいので、第１の
半導体多層膜反射鏡２及び５の一部にＧａＡｓを用いる
ことができる。したがって第１の半導体多層膜反射鏡２
及び５の一部に基板１と同じＧａＡｓを用いることがで
きるので、ＧａＡｓ基板と格子不整が発生せず良質な結
晶が成長できることが分かった。

【００７４】（実施形態２）図２は、本発明の実施形態
２にかかる面型光半導体装置の概略断面図である。

【００７５】この実施形態では、一対の第１の半導体多
層膜反射鏡が一対の第２の半導体多層膜反射鏡の間に設
けられており、第１の発光層及び第２の発光層のいずれ
も第１の半導体多層膜反射鏡の間に設けられているもの
である。

【００７６】図２に示すように、この面型光半導体装置
は、ＧａＡｓ基板１と、ＧａＡｓ基板１上に形成され、
電流注入によって発光する第１の発光層４と、ＧａＡｓ
基板１上に形成された第２の発光層６と、第１の発光層
４及び第２の発光層６を挟むように配置された一対の第
１の半導体多層膜反射鏡２及び３と、一対の第１の半導
体多層膜反射鏡２及び３を挟むように配置された一対の
第２の半導体多層膜反射鏡７及び９とを具備している。

【００７７】一対の第１の半導体多層膜反射鏡２及び３
は、第１の発光層４で発光した光を第１の発光層４に帰
還吸収させ第１のレーザ発振を起こすようになってい
る。また、第２の発光層６は、第１のレーザ発振によっ
て発振された第１のレーザ光を吸収して発光する。一対
の第２の半導体多層膜反射鏡７及び９は、第２の発光層
６で発光した光を前記第２の発光層に帰還吸収させ第２
のレーザ発振を起こさせて、第２のレーザ光を発生させ
るようになっている。

【００７８】第１の発光層４と第１の半導体多層膜反射
鏡２との間には、フェイズ調整層１９が形成されてお
り、第１の発光層４のフェイズを調整している。

【００７９】第１の半導体多層膜反射鏡２と第２の半導
体多層膜反射鏡７との間には、フェイズ調整層２０が形
成されており、第１の半導体多層膜反射鏡２と第２の半
導体多層膜反射鏡７間のフェイズを調整している。ま
た、第１の半導体多層膜反射鏡３と第２の半導体多層膜
反射鏡９との間には、フェイズ調整層２１が形成されて
おり、第１の半導体多層膜反射鏡３と第２の半導体多層
膜反射鏡９間のフェイズを調整している。これらフェイ
ズ調整層１９、２０及び２１はＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ
（０．０５≦ｙ≦０．３５）層で形成されている。

【００８０】第１の発光層４は、例えば発光波長０．８
７μｍのＧａＡｓ層で形成されている。

【００８１】一対の第１の半導体多層膜反射鏡２及び３
は、低屈折率のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ＜
０．９）層と高屈折率のＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０
５≦ｙ≦０．３５）層が交互に積層された積層構造であ
る。低屈折率のＡｌ_ｘＧａ_{１− ｘ}Ａｓ（０．７≦ｘ＜
０．９）層と高屈折率のＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０
５≦ｙ≦０．３５）層、それぞれの厚さは、屈折率×厚
さが第１の発光層の発光波長（ここでは０．８７μｍ）
の３／４になるように設計されている。

【００８２】電流狭窄層１１は、Ａｌ組成の高いＡｌ_ｚ
Ｇａ_１−ｚＡｓ（０．９＜ｚ＜１）層をその側面から横
方向に酸化させるようにして形成した酸化アルミニウム
ガリウム層である。なお、酸化されていないＡｌ_ｚＧａ
_１−ｚＡｓ（０．９＜ｚ＜１）層１１は、直径２μｍ〜
５μｍの通電領域となっている。

【００８３】ｐ型導電層５は、ｐ型Ａｌ_ｗＧａ_１−ｗＡ
ｓ（０．０５＜ｗ＜０．３５）層で形成されている。ま
た、コンタクト層１３は、ｐ型ＧａＡｓ層で形成されて
いる。

【００８４】第２の発光層６は、バンドギャップが０．
９９ｅＶ〜０．８９ｅＶの２層のＧａ_１−ｓＩｎ_ｓＡｓ
_１−ｐＮ_ｐ（０＜ｓ＜１、０＜ｐ＜１、例えばｐ＝０．
００５）量子井戸層の間に、バンドギャップが１．１３
ｅＶ〜１．３８ｅＶのＧａ_{１ −ｕ}Ｉｎ_ｕＡｓ_１−ｖＮ_ｖ
（０＜ｕ＜１、０＜ｖ＜１、例えばｖ＝０．００３）バ
リア層が挟まれ、さらに２層の量子井戸層の両外側に、
バンドギャップが１．１３ｅＶ〜１．３８ｅＶのＧａ
_１−ｕＩｎ_ｕＡｓ_１−ｖＮ_ｖ（０＜ｕ＜１、０＜ｖ＜
１、例えばｖ＝０．００３）光ガイド層が２層形成され
た構造である。この第２の発光層６は１．３μｍに発光
波長を有する。また、ここでは量子井戸層を２層として
いるが、バリア層を挟んで３層以上形成してもよい。

【００８５】このように、第２の発光層６の内部に活性
層が複数有り全体として一つの発光層としてもよい。こ
うすることで一つ発光層中の光密度が下がる。このた
め、最大光出力が大きくなると共に、温度依存性が小さ
くなり、高温特性の優れた半導体素子が得られるように
なる。

【００８６】第２の半導体多層膜反射鏡７及び９は、低
屈折率のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ＜０．９）
層と高屈折率のＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦
０．３５）層が交互に積層された積層構造である。低屈
折率のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ＜０．９）層
と高屈折率のＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦
０．３５）層のそれぞれの厚さは、屈折率×厚さが第２
の発光層６における発光波長（ここでは１．３μｍ）の
１／４になるように設計されている。

【００８７】また、スペーサー層１７はＡｌ_ｙＧａ
_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦０．３５）層で形成されて
いる。

【００８８】位相調整用半導体層８ａ及び８ｂは、Ａｌ
_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（０．０５≦ｙ≦０．３５）層で形成
されている。この位相調整用半導体層８ａ及び８ｂは、
第１の発光層４或いは第２の発光層６で発生したレーザ
光の定常波について、そのピーク位置に、第２の発光層
６が位置するようにその厚さを調整できる。

【００８９】例えば、第２の半導体多層膜反射鏡３と第
１の半導体多層膜反射鏡２のうち、それぞれ第１の発光
層４側に面する層を低屈折率のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ
（０．７≦ｘ＜０．９）層とする。第１の面型光素子の
下側反射鏡２と第１の面型光素子の下側反射鏡２と第２
の面型光素子の下側反射鏡７との間の位相調整層２０の
厚さの和を０．７７μｍの整数倍とする。第１の活性層
のフェイズ調整層を０．７７μｍとする。第１の活性層
４とスペーサー層１７と高Ａｌ濃度層１１の厚さの和を
０．８μｍとする。ｐ型導電層５とコンタクト層１３と
ｐ型不純物の拡散防止層１６と位相調整用半導体層８ａ
の和を０．７７μｍの整数倍とする。

【００９０】また、第２の発光層６と位相調整用半導体
層８ａの厚さの和を０．７７μｍの整数倍とする。さら
に位相調整用半導体層８ｂの厚さを０．７７μｍの整数
倍とする。

【００９１】こうすることで、第１の発光層４及び第２
の発光層６の両方を、第１のレーザ光と第２のレーザ光
それぞれの光密度が共振器内の平均値よりも高い場所に
設けることができる。

【００９２】このような面型半導体光装置において、電
流が流れる高Ａｌ濃度のＡｌＧａＡｓ層１１の直径を５
μｍとした場合に、閾電流値が７ｍＡで、第２の発光層
６からは発振波長１．３μｍの光を得ることができる。
最大光出力３ｍＷ以上となる。

【００９３】このように大きな出力が得られるのは、一
対の第１の半導体多層膜反射鏡２及び３間に第２の発光
層６が設けられているために、第１の半導体多層膜反射
鏡２及び３のロス成分がほとんど第２の発光層の吸収に
よるものであるためである。

【００９４】また、本実施形態では、第２の発光層６が
複数設けられているために活性層の体積が大きく出力の
飽和が起こりにくいために大きな出力を得ることができ
る。

【００９５】また、第１の発光層４としてＧａＡｓを用
いているので、動作温度を上げても第１の発光層４から
照射されるレーザ光が受ける影響は小さい。このため、
第２の発光層６から照射されるレーザ光強度も動作温度
の上昇に対する変化は小さい。

【００９６】室温で１ｍＷの光出力が出る駆動条件のも
とで８５℃まで上げたときに光出力の低下は１５％以下
と極めて小さな値が実現できる。

【００９７】また、第２の発光層６の発光波長は、第１
の発光層４の発光波長の１．５倍なので、第２の発光層
６の発光は、一対の第１の半導体多層膜反射鏡２及び３
ではほとんど反射されない。このため、一対の第１の半
導体多層膜反射鏡２、３がどのような構成（例えばどの
ような層数）であっても、第２の発光層６の光が、一対
の第１の半導体多層膜反射鏡２、３で反射されて、その
強度を低下することは、ほとんど無い。そこで、一対の
第１の半導体多層膜反射鏡２、３の設計にあたっては、
第１の発光層４からの光を効率良く閉じ込めることのみ
を考えれば良く、第２の発光層６に対する影響を考慮す
ることなく自由に設計できる。

【００９８】次に、この面型半導体発光素子の製造方法
について、説明する。

【００９９】先ず、実施形態１と同様の方法を用いて、
半導体積層構造を形成する。ただし、位相調整層８ａ、
活性層６は複数の層よりなっている。また、位相調整層
８ａ及び８ｂ、活性層６の形成は６２５℃、成長速度１
０ｎｍ／秒で行う。これは以下の理由による。

【０１００】本発明者の研究の結果、ＧａＩｎＡｓＮの
成長においては成長温度が６００℃と６２５℃の間で結
晶の鏡面モフォロジーの平坦化を進むことを見出した。
更にウェハー面内でも均一性等を考慮すると、６２０℃
を越えることが望ましかった。一方窒素は、成長温度が
高いほど取り込まれにくくなることを見出した。このた
め、成長温度は６０５℃以上６２５℃以下で行うことが
望ましい。

【０１０１】また、ＧａＩｎＡｓＮの成長においては、
５２０℃において１．７ｎｍ／秒、５７０℃において５
ｎｍ／秒、６２０℃において１６ｎｍ／秒を越えると成
長速度が温度に依存することを見出した。一方ＧａＩｎ
ＡｓＮの薄膜成長においては成長速度が速いほど均質な
結晶が成長できることを見出した。一方ＧａＩｎＡｓＮ
の量子井戸を形成する場合、歪量が大きくなるので、実
質的に２０ｎｍ以上の膜を成長することはありえない。
また、ＭＯＣＶＤ法においては装置内のガスの置換時間
を１秒以下にすることは難しい。このため、量子井戸の
成長速度を２０ｎｍ／秒以上とすることは実用的でな
い。このため、成長温度を６００℃以上６２５℃以下
で、成長速度を９ｎｍ／秒以上２０ｎｍ／秒以下とする
ことが望ましい、特に誤差の範囲内で成長温度を６２５
℃で、成長速度を１０ｎｍ／秒以上２０ｎｍ／秒以下と
することが望ましい。なお、本願発明者が行った実験で
は温度の誤差は±３℃、速度の誤差は±２％である。

【０１０２】従来、ＧａＩｎＡｓＮに関してはＮ濃度が
高くなると発光効率が下がるといわれているが、本成長
条件で形成したＧａＩｎＡｓＮの場合は基本的に高品質
な結晶が得られるので、窒素濃度が０．７％のＧａＩｎ
ＡｓＮでも、５２０℃で成長し、６８０℃でアニールし
た、窒素濃度０．３％の結晶よりも明るい発光が得られ
た。

【０１０３】本実施形態では、コンタクト層１３の上の
構造を全て円柱状構造とした。この時円柱の直径は３μ
ｍ〜１０μｍとした。単一モードの安定性という点では
５μｍ以下が望ましく、大きな光出力を得るという点で
は４μｍ以上が望ましい。

【０１０４】この後、全体にＳｉＯ_２パッシベーション
を行い、その後エッチング及び高Ａｌ濃度層１１の酸化
により電流狭窄層１０を形成する。最後に、電極形成工
程を行い、素子を完成する。

【０１０５】このように二つの発光層が同じＧａＡｓ基
板上にエピタキシャル形成されているので、接合基板を
用いた場合と異なり、二つの発光層の間で基板接合面に
おける非発光センターの発生がなく、また、界面の影響
による光の散乱ロスの発生もない。

【０１０６】また、異種基板を接合した場合と異なり、
厚い基板はＧａＡｓ基板だけであるので、動作温度の変
動に伴う基板の反りの問題が発生しない。

【０１０７】また、第１の発光層４がＡｌ_ｘＧａ
_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で形成され、
第２の発光層６がＧａ_１−ｐＩｎ_ｐＡｓ_１−ｑＮ_ｑ（０
≦ｐ≦１、０＜ｑ＜１）で形成されているので、それぞ
れＧａＡｓ基板と格子整合させることができ或いは格子
不整がある場合でも実効的臨界膜厚以内で形成できるの
で転位の発生を防ぐことができる。

【０１０８】発明者らの実験の結果、第１の発光層４の
発光波長が０．６３μｍ〜１．２μｍの時には良質な結
晶が成長できることが分かった。

【０１０９】また、第１の発光層４をＧａ_１−ｙＩｎ_ｙ
Ａｓ（０＜ｙ≦１）として発光波長が０．８７μｍ〜１
μｍとしたときには、第１の発光層４のバンドギャップ
がＧａＡｓのバンドギャップよりも小さいので、第１の
半導体多層膜反射鏡２及び５の一部にＧａＡｓを用いる
ことができる。したがって第１の半導体多層膜反射鏡２
及び５の一部に基板１と同じＧａＡｓを用いることがで
きるので、ＧａＡｓ基板と格子不整が発生せず良質な結
晶が成長できることが分かった。

【０１１０】（実施形態３）図３は、本発明の実施形態
３にかかる面型光半導体装置の概略断面図である。

【０１１１】この実施形態は、実施形態２で示す面型光
半導体装置において、第１の発光層と第２の発光層との
間に、変調用活性層を設けた点に特徴がある。図２と同
一箇所は同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【０１１２】図３に示すように、ｐ型不純物の拡散防止
層１６上に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ位相調整層２４が形成さ
れている。このp型ＡｌＧａＡｓ位相調整層２４上に
は、変調用活性層２５が形成されている。変調用活性層
２５は第２の発光層６と同じ構造である。この変調用活
性層２５上には、ｎ型ＧａＡｓ導電層２２が形成されて
いる。ｎ型ＧａＡｓ道電層２２上には、ｎ型電極２３が
形成されている。

【０１１３】この面型光半導体装置の主な光出力は、実
施形態２で説明した面型光半導体装置とほぼ同様の優れ
た電気特性及び温度特性が得られた。

【０１１４】実施形態２で説明した面型光半導体装置で
は、第１の第１の発光層４に注入する電流に変調をかけ
ると第１のレーザから第２の発光層６へのエネルギー伝
達効率は１０％以下であるので、第２の発光層６に供給
するエネルギー変調量に対して十倍以上の入力変調を行
わなければならない。

【０１１５】これに対して本実施形態で説明する面型光
半導体装置では、変調用活性層２５に注入する電流を変
調することによって直接変調することができるので、変
調する入力エネルギー量が１／１０以下ですむ。

【０１１６】第１の発光層４に注入する電流に対して変
調を行う場合には、数ｍＡ×（第１のレーザの波長のエ
ネルギー）で１０ｍＷ程度のエネルギー変調が必要であ
ったが、変調用活性層２５に電力を供給する場合には
０．数ｍＡ×０．９５ｅＶと１ｍＷ以下のエネルギー変
調ですむ。このため、前者の場合には変調用電源に冷却
機構を設けることが必要となるが、後者の場合には自然
放熱で十分である。

【０１１７】本実施形態においては、実施形態１と同様
に、半導体積層構造を形成する。ｐ型不純物活性層１６
に関してはｎ型ではなくｐ型不純物を１×１０^１８ｃｍ
^−３の低濃度に添加する。これはこの層に電流を流す必
要があるからである。

【０１１８】ＧａＡｓ基板１の途中まで円柱状にエッチ
ングして、電流狭窄層１０を形成した。ｎ型導伝層２
２、変調用活性層２５、位相調整層２４、ｐ型不純物の
拡散抑制層１６を円柱状にエッチングした。活性層６、
位相調整層８ａ及び８ｂ、反射鏡３、ミラー間位相調整
層２１、半導体多層膜反射鏡９を円柱状にエッチングし
た。ｐ型電極１４の蒸着及びアニールをおこなった。そ
の後ｎ型電極２３をリング状に蒸着した。この後ｎ型電
極１５を蒸着し、ｎ型電極２３とｎ型電極１５のアニー
ルを３８０℃で同時に行い素子を完成させた。

【０１１９】以上実施形態１、２、３では第２の発光層
の発振波長が１．３μｍのものをあげて説明したが、
１．５５μｍ帯のものでもよい。この場合には、第１の
発光層４としてＡｌＧａＡｓを用いることで、第１の発
光層４の波長を第２の発光層６の波長の半分にすること
ができるので、第２の発光層６の発光に対しては反射率
が高く、第１の発光層４の発光に対しては透過率の高い
ミラーの設計が容易になる利点がある。

【０１２０】なお、第１のレーザ光と第２の発光波長の
関係を適当な整数比に取ることで、一方の光の透過率が
上がり一方の光の透過率が下がる或いは両者の透過率が
下がるミラーの設計ができるが、この比も上記実施形態
に限るものでない。

【０１２１】

【発明の効果】発光効率が高く、基板が反ることがな
く、信頼性の向上した面型光半導体装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１に係わる面型光半導体装
置の断面図。

【図２】 本発明の実施形態２に係わる面型光半導体装
置の断面図。

【図３】 本発明の実施形態３に係わる面型光半導体装
置の断面図。

【符号の説明】

１・・・ＧａＡｓ基板 ２・・・第１の半導体多層膜反射鏡 ３・・・第１の半導体多層膜反射鏡 ４・・・第１の発光層 ５・・・ｐ型導電層 ６・・・第２の発光層 ７・・・第２の半導体多層膜反射鏡 ８ａ、８ｂ・・・位相調整用半導体層 ９・・・第２の半導体多層膜反射鏡 １０・・・電流狭窄層 １１・・・高Ａｌ濃度の半導体層 １３・・・コンタクト層 １４・・・表面電極 １５・・・裏面電極 １６・・ｐ型不純物の拡散防止層 １７・・・スペーサー層 １８・・・フェイズ調整層 １９・・・フェイズ調整層 ２０・・・フェイズ調整層 ２１・・・フェイズ調整層 ２２・・・ｎ型導電層 ２３・・・ｎ型電極 ２４・・・位相調整層 ２５・・・変調用活性層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 玲 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 西垣 亨彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5F073 AA51 AA52 AA74 AB02 AB17 CA04 CA07 CA17 DA05 DA23 DA27

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、 前記基板上に形成され、電流注入によって発光するＡｌ
   _ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ _ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、
   ０≦ｙ≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層を有
   する第１の発光層と、 前記第１の発光層で発光した光を前記第１の発光層に吸
   収させ第１のレーザ発振を起こす第１の共振器と、 前記第１のレーザ発振によって発振された第１のレーザ
   光を吸収し発光するＧａ_１−ｐＩｎ_ｐＡｓ_１−ｑＮ
   _ｑ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ＜１）層を有する第２の発光層
   とを具備することを特徴とする面型光半導体装置。
2. 【請求項２】前記第２の発光層で発光した光を前記第２
   の発光層に吸収させ第２のレーザ発振を起こさせて、第
   ２のレーザ光を発生させる第２の共振器とを具備する請
   求項１記載の面型光半導体装置。
3. 【請求項３】基板と、前記基板上に形成され、電流注入
   によって発光するＡｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ _ｙＡｓ
   _１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦１−ｘ−ｙ
   ≦１、０≦ｚ≦１）層を有する第１の発光層と、 前記第１の発光層を挟むように配置された一対の第１の
   半導体多層膜反射鏡と、 前記第１の発光層上に形成されたＧａ_１−ｐＩｎ_ｐＡｓ
   _１−ｑＮ_ｑ（０≦ｐ≦１、０＜ｑ＜１）層を有する第２
   の発光層と、 前記第２の発光層を挟むように配置された一対の第２の
   半導体多層膜反射鏡とを具備し、 前記一対の第１の半導体多層膜反射鏡は、前記第１の発
   光層で発光した光を前記第１の発光層に吸収させ第１の
   レーザ発振を起こし、 前記第２の発光層は、前記第１のレーザ発振によって発
   振された第１のレーザ光を吸収して発光し、 前記一対の第２の半導体多層膜反射鏡は、前記第２の発
   光層で発光した光を前記第２の発光層に吸収させ第２の
   レーザ発振を起こさせて、第２のレーザ光を発生させる
   ことを特徴とする面型光半導体装置。
4. 【請求項４】基板と、 前記基板上に形成され、電流注入によって発光する第１
   の発光層と、 前記基板上に形成された第２の発光層と、 前記第１の発光層及び前記第２の発光層を挟むように配
   置された一対の第１の半導体多層膜反射鏡と、 前記第１の発光層及び前記第２の発光層及び前記一対の
   第１の半導体多層膜反射鏡を挟むように配置された一対
   の第２の半導体多層膜反射鏡とを具備し、 前記一対の第１の半導体多層膜反射鏡は、前記第１の発
   光層で発光した光を前記第１の発光層に吸収させ第１の
   レーザ発振を起こし、 前記第２の発光層は、前記第１のレーザ発振によって発
   振された第１のレーザ光を吸収して発光し、 前記一対の第２の半導体多層膜反射鏡は、前記第２の発
   光層で発光した光を前記第２の発光層に吸収させ第２の
   レーザ発振を起こさせて、第２のレーザ光を発生させる
   ことを特徴とする面型光半導体装置。
5. 【請求項５】前記第１の発光層はＡｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}
   Ｉｎ_ｙＡｓ_１−ｚＰ_ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦
   １−ｘ−ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層を有し、前記第２の発
   光層はＧａ_１−ｐＩｎ_ｐＡｓ_１−ｑＮ_ｑ（０≦ｐ≦１、
   ０＜ｑ＜１）層を有することを特徴とする請求項４記載
   の面型光半導体装置。
6. 【請求項６】前記第１のレーザ光の密度がその平均光密
   度よりも高い位置に前記第２の発光層を配置することを
   特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の面
   型光半導体装置。
7. 【請求項７】前記第２のレーザ光の密度がその平均光密
   度よりも高い位置に前記第２の発光層を配置することを
   特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の面
   型光半導体装置。
8. 【請求項８】前記第１のレーザ光の密度がその平均光密
   度よりも高い位置であり、かつ前記第２のレーザ光の密
   度がその平均光密度よりも高い位置に前記第２の発光層
   を配置することを特徴とする請求項２乃至請求項５のい
   ずれかに記載の面型光半導体装置。
9. 【請求項９】前記第２の発光層が複数あることを特徴と
   する請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の面型光半
   導体装置。
10. 【請求項１０】前記第２の発光層のうち少なくとも一つ
    が電流注入可能であることを特徴とする請求項９記載の
    面型光半導体装置。
11. 【請求項１１】前記基板がＧａＡｓであることを特徴と
    する請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の面型光
    半導体装置。