(57)【要約】【課題】光出力の温度依存性を低減することの可能な半導体発光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】下部ＤＢＲ層１８と下部クラッド層１１との間、すなわち、キャビティ内に基板１０が設けられている。これにより、半導体レーザ１の実効的な共振器長が基板１０の厚さの分だけ長くなり、複数の軸モードで発振が生じるので、温度変化により発振波長がシフトした場合であっても、いずれかの軸モードにおいて、シフトした後の発振波長における波長オフセット量が、光出力が最大となるときの波長オフセット量と等しいか、それに近い値になる。【選択図】図１
2010045249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一の面上に、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡を順に含む半導体層を形成すると共に、前記半導体基板の他の面上に、下部多層膜反射鏡を形成する半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記半導体層を、成膜および貼り合わせの少なくとも一方により形成する請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記下部多層膜反射鏡を、成膜または貼り合わせにより形成する請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
半導体基板の一の面上に、第１下部多層膜反射鏡、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡を順に含む半導体層を形成すると共に、前記半導体基板の他の面上に、第２下部多層膜反射鏡を形成する半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記半導体層を、成膜および貼り合わせの少なくとも一方により形成する請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記下部多層膜反射鏡を、成膜または貼り合わせにより形成する請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
下部多層膜反射鏡、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡を順に備える共に、前記下部多層膜反射鏡の内部、または前記下部多層膜反射鏡と下部クラッド層との間に半導体基板を備える半導体発光素子。
【請求項８】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡と前記下部クラッド層との間に配置され、
前記下部クラッド層、前記活性層、前記上部クラッド層および前記上部多層膜反射鏡は前記半導体基板の一の面上に、成膜することにより、または貼り合わせることにより形成されたものである請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡と前記下部クラッド層との間に配置され、
前記下部多層膜反射鏡は前記半導体基板のうち前記下部クラッド層とは反対側の面上に、成膜することにより、または貼り合わせることにより形成されたものである請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡と前記下部クラッド層との間に配置され、
少なくとも前記下部クラッド層、前記活性層、前記上部クラッド層および前記上部多層膜反射鏡を含む半導体層は、積層方向に延在する円柱形状となっており、
前記下部多層膜反射鏡は積層方向に延在する円柱形状となっており、その径は前記半導体層の径と等しいか、またはそれよりも小さい請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡と前記下部クラッド層との間に配置され、
少なくとも前記下部クラッド層、前記活性層、前記上部クラッド層および前記上部多層膜反射鏡を含む半導体層は、積層方向に延在する円柱形状となっており、
前記下部多層膜反射鏡は、積層方向に延在すると共に積層方向と直交する一の方向に延在する扁平な柱形状となっている請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡と前記下部クラッド層との間に配置され、
前記下部多層膜反射鏡は屈折率の互いに異なる誘電体膜を交互に積層してなる請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡と前記下部クラッド層との間に配置され、
前記半導体基板、前記下部クラッド層、前記活性層、前記上部クラッド層および前記上部多層膜反射鏡はＧａＮ系材料からなる請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１４】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡の内部に配置され、
前記下部多層膜反射鏡の一部、前記下部クラッド層、前記活性層、前記上部クラッド層および前記上部多層膜反射鏡は前記半導体基板の一の面上に、成膜することにより、または貼り合わせることにより形成されたものである請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１５】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡の内部に配置され、
前記下部多層膜反射鏡のうち前記半導体基板の一の面側に形成された部分以外の部分は前記半導体基板のうち前記下部クラッド層とは反対側の面上に、成膜することにより、または貼り合わせることにより形成されたものである請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１６】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡の内部に配置され、
少なくとも前記下部クラッド層、前記活性層、前記上部クラッド層および前記上部多層膜反射鏡を含む半導体層は、積層方向に延在する円柱形状となっており、
前記下部多層膜反射鏡のうち前記半導体基板の一の面側に形成された部分以外の部分は積層方向に延在する円柱形状となっており、その径は前記半導体層の径と等しいか、またはそれよりも小さい請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１７】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡の内部に配置され、
少なくとも前記下部クラッド層、前記活性層、前記上部クラッド層および前記上部多層膜反射鏡を含む半導体層は、積層方向に延在する円柱形状となっており、
前記下部多層膜反射鏡のうち前記半導体基板の一の面側に形成された部分以外の部分は積層方向に延在すると共に積層方向と直交する一の方向に延在する扁平な柱形状となっている請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１８】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡の内部に配置され、
前記下部多層膜反射鏡のうち前記半導体基板の一の面側に形成された部分以外の部分は屈折率の互いに異なる誘電体膜を交互に積層してなる請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１９】
前記半導体基板は、前記下部多層膜反射鏡の内部に配置され、
前記下部多層膜反射鏡のうち前記半導体基板の一の面側に形成された部分、前記半導体基板、前記下部クラッド層、前記活性層、前記上部クラッド層および前記上部多層膜反射鏡はＧａＮ系材料からなる請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項２０】
前記半導体基板は１００μｍ以上の厚さを有する請求項７に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層方向にレーザ光を射出する半導体発光素子およびその製造方法に係り、特に、安定した光出力の要求される用途に好適に適用可能な半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型半導体レーザは、従来のファブリペロー共振器型半導体レーザとは異なり、基板に対して直交する方向に光を射出するものであり、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の共振器構造を配列することが可能であることから、近年、データ通信分野などで注目されている。
【０００３】
この面発光型半導体レーザは、一般に、基板上に、下部ＤＢＲ層、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層および上部ＤＢＲ層をこの順に積層してなるメサ形状の共振器構造を備えている（例えば特許文献１参照）。このような半導体レーザでは、発振波長λｘは共振器構造の実効的な共振器長によって決定され、光出力の大きさは活性層のバンドギャップに相当する発光波長λｙから所定の大きさだけシフトした波長（λｙ＋Δλ０）において最も大きくなる（図２１（Ａ），（Ｂ））。そのため、通常は、レーザの温度が例えば２５℃のときに、発振波長λｘがλｙ＋Δλ０と等しくなるように、共振器構造および活性層が構成されている。なお、図２１（Ａ）は利得の温度依存性の一例を表したものであり、図２１（Ｂ）は発振波長と活性層のバンドギャップに相当する発光波長との温度依存性の一例を表したものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３２８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、レーザの温度が例えば２５℃から６０℃に上昇すると、屈折率が大きくなり、実効的な共振器長が大きくなる。また、温度上昇に伴い、活性層のバンドギャップが小さくなり、活性層の発光波長が長波長側にシフトする。このとき、活性層の発光波長のシフト量は、実効的な共振器長の増分よりも大きいので、温度が上昇するに従って、実効的な共振器長と活性層の発光波長とのズレがΔλ０よりも小さくなってしまい、光出力が変動して（小さくなって）しまうという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光出力の温度依存性を低減することの可能な半導体発光素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体発光素子は、下部多層膜反射鏡、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡を順に備えたものである。下部多層膜反射鏡の内部、または下部多層膜反射鏡と下部クラッド層との間には半導体基板が設けられている。
【０００８】
本発明の半導体発光素子では、下部多層膜反射鏡の内部、または下部多層膜反射鏡と下部クラッド層との間に半導体基板が設けられている。これにより、半導体発光素子の実効的な共振器長が半導体基板の厚さの分だけ長くなるので、複数の軸モードで発振が生じる。
【０００９】
本発明の半導体発光素子の第１の製造方法は、半導体基板の一の面上に、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡を順に含む半導体層を形成すると共に、半導体基板の他の面上に、下部多層膜反射鏡を形成するステップを含むものである。
【００１０】
本発明の半導体発光素子の第１の製造方法では、下部多層膜反射鏡と下部クラッド層との間に半導体基板が形成される。これにより、半導体発光素子の実効的な共振器長が半導体基板の厚さの分だけ長くなるので、複数の軸モードで発振が生じる。
【００１１】
本発明の半導体発光素子の第２の製造方法は、半導体基板の一の面上に、第１下部多層膜反射鏡、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡を順に含む半導体層を形成すると共に、半導体基板の他の面上に、第２下部多層膜反射鏡を形成するステップを含むものである。
【００１２】
本発明の半導体発光素子の第２の製造方法では、下部多層膜反射鏡の内部に半導体基板が形成される。これにより、半導体発光素子の実効的な共振器長が半導体基板の厚さの分だけ長くなるので、複数の軸モードで発振が生じる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体発光素子、ならびに本発明の半導体発光素子の第１および第２の製造方法によれば、半導体発光素子の実効的な共振器長を半導体基板の厚さの分だけ長くなるので、複数の軸モードで発振が生じる。これにより、温度変化により、実効的な共振器長と活性層の発光波長との差分（波長オフセット量）が変化した場合であっても、複数の軸モードのうち一の軸モードにおいて、波長オフセット量が、光出力が最大となるときの波長オフセット量（上記のΔλ０）に等しいか、それに近い値になる。その結果、温度変化により、光出力が最大となる波長は若干変化するものの、光出力の大きさはほとんど変化しなくなる。従って、下部多層膜反射鏡の内部、または下部多層膜反射鏡と下部クラッド層との間に半導体基板を設けていない場合と比べて、光出力の温度依存性を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ１の断面構成の一例を表すものである。なお、図１は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。図２（Ａ）は、図１の半導体レーザ１の利得の温度依存性を表したものである。図２（Ｂ）は、半導体レーザ１の発振波長λｘと、後述の活性層１２のバンドギャップに相当する発光波長λｙとの温度依存性を表したものである。
【００１６】
本実施の形態の半導体レーザ１は、積層方向に光を射出する面発光型の半導体レーザであり、基板１０の両面に積層構造を備えている。具体的には、半導体レーザ１は、例えば、図１に示したように、基板１０の一の面上に、下部クラッド層１１、活性層１２、上部クラッド層１３、電流狭窄層１４、上部ＤＢＲ層１５およびコンタクト層１６を基板１０側から順に備えており、基板１０の他の面上（下部クラッド層１１とは反対側の面上）に、下部ＤＢＲ層１８を備えている。つまり、この半導体レーザ１は、上部ＤＢＲ層１５および下部ＤＢＲ層１８によって構成される一対の共振器ミラーの間、すなわち、キャビティ内に基板１０が設けられたものであり、複数の軸モード（例えば、図２（Ｂ）に示したように、λｘ１，λｘ２，λｘ３（λｘ１＜λｘ２＜λｘ３）の３つの波長）で発振可能となっている。
【００１７】
半導体レーザ１における積層構造の上部、具体的には、下部クラッド層１１、活性層１２、上部クラッド層１３、電流狭窄層１４、上部ＤＢＲ層１５およびコンタクト層１６には積層方向に延在するメサ部１７が形成されている。メサ部１７は、例えば幅２０μｍ程度の円柱形状となっている。一方、半導体レーザ１における積層構造の下部、具体的には、下部ＤＢＲ層１８は、例えば、少なくともメサ部１７との対向領域に形成されており、例えば、基板１０の裏面全体に渡って形成されている。
【００１８】
なお、本実施の形態では、下部ＤＢＲ層１８が本発明の「下部多層膜反射鏡」の一具体例に相当し、上部ＤＢＲ層１５が本発明の「上部多層膜反射鏡」の一具体例に相当し、基板１０が本発明の「半導体基板」の一具体例に相当する。
【００１９】
基板１０は、成膜（例えば、エピタキシャル結晶成長、堆積）するための一番下の層（基盤）に相当するものであり、例えばｎ型ＧａＡｓ基板である。基板１０の厚さは、例えば、１００μｍ以上６００μｍ以下の範囲内の値となっている。なお、ｎ型不純物としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。
【００２０】
下部クラッド層１１は、例えばｎ型Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ（０≦ｘ１＜１）からなる。上部クラッド層１３は、例えばｐ型Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ａｓ（０≦ｘ２＜１）からなる。なお、ｐ型不純物としては、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。
【００２１】
活性層１２は、基板１０で吸収されにくい波長帯に相当するバンドギャップを有する材料からなり、例えば、アンドープのＩｎｘ３Ｇａ１−ｘ３Ａｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造となっている（０＜ｘ３＜１）。この活性層１２は、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、２５℃での複数の発振波長（例えば、λ１，λ２，λ３）（λ１＜λ２＜λ３）のうち一の発振波長（例えばλ１）において２５℃で最大利得（例えば、図２（Ａ）のＰ１で示した箇所での利得）となるような材料によって構成されている。より具体的には、活性層１２は、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、２５℃での複数の発振波長（例えば、λ１，λ２，λ３）のうち一の発振波長（例えばλ１）と、活性層１２の２５℃でのバンドギャップに相当する発光波長λ４との差分Δλａ（＝λ１−λ４）が、Δλｍ（最大利得となるときの、発振波長λｘと発光波長λｙ（＜λｘ）との差分）と等しくなるような材料によって構成されている。例えば、活性層１２がアンドープのＩｎｘ３Ｇａ１−ｘ３Ａｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造となっている場合には、Ｉｎ組成比ｘ３が、２５℃での複数の発振波長（例えば、λ１，λ２，λ３）のうち一の発振波長（例えばλ１）において２５℃で最大利得となるような値と等しくなっている。
【００２２】
ここで、発振波長λｘの温度変化に対する変動量と、発光波長λｙの温度変化に対する変動量は互いに異なっており、発光波長λｙの温度変化に対する変動量の方が発振波長λｘの温度変化に対する変動量よりも大きい。そのため、発振波長λｘと発光波長λｙとの差分Δλ（＝λｘ−λｙ）は、温度上昇に伴って小さくなる。従って、活性層１２が、ΔλａがΔλｍと等しくなるような材料によって構成されている場合には、発振波長λｘ２と発光波長λｙとの差分Δλｘ２がΔλｍとなる温度が２５℃よりも高温側（例えば４０℃）に存在し、発振波長λｘ３と発光波長λｙとの差分Δλｘ３がΔλｍとなる温度がさらに高温側（例えば６０℃）に存在することになる。なお、図２（Ｂ）には、２５℃での差分ΔλａがΔλｍとなっており、４０℃での複数の発振波長（例えば、λ５，λ６，λ７）のうち一の発振波長（例えばλ６）と、活性層１２の４０℃でのバンドギャップに相当する発光波長λ８との差分Δλｂ（＝λ６−λ８）がΔλｍとなっており、かつ６０℃での複数の発振波長（例えば、λ９，λ１０，λ１１）のうち一の発振波長（例えばλ１１）と、活性層１２の６０℃でのバンドギャップに相当する発光波長λ１２との差分Δλｃ（＝λ１１−λ１２）がΔλｍとなっている場合が例示されている。
【００２３】
なお、一般に、発振波長λｘと活性層のバンドギャップに相当する発光波長λｙとの差分Δλが所定の大きさとなるときに、面発光型半導体レーザの利得が最大となることが知られている。例えば、活性層１２がＩｎｘ３Ｇａ１−ｘ３Ａｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造からなる場合には、Δλｍが１３ｎｍとなるときに、面発光型半導体レーザの利得が最大となる。また、活性層１２が６５０ｎｍ〜６７０ｎｍの波長帯のＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる場合には、Δλｍが１０ｎｍとなるときに、面発光型半導体レーザの利得が最大となる。
【００２４】
なお、発振波長λｘは、半導体レーザ１から射出されたレーザ光のスペクトル分布を計測することにより確認することが可能である。また、発光波長λｙは、半導体レーザ１から、例えば基板１０および下部ＤＢＲ層１８を除去し、下部クラッド層１２を露出させた上で、下部クラッド層１２に所定のレーザ光を照射して、活性層１２から発せられる光のスペクトル分布を計測することにより確認することが可能である。
【００２５】
電流狭窄層１４は、メサ部１７の側面から所定の深さまでの領域に電流狭窄領域１４Ａを有しており、それ以外の領域（メサ部１７の中央領域）に電流注入領域１４Ｂを有している。電流注入領域１４Ｂは、例えばｐ型Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４Ａｓ（０＜ｘ４≦１）により構成されている。電流狭窄領域１４Ａは、例えば、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）を含んで構成されており、メサ部１７の側面から被酸化層（図示せず）に含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより形成されたものである。従って、活性層１２のうち電流注入領域１４Ｂとの対向領域が活性層１２の電流注入領域、すなわち発光領域１２Ａに対応している。
【００２６】
なお、電流狭窄層１４は、常に上部クラッド層１３と上部ＤＢＲ層１５との間に設けられている必要はなく、例えば、図示しないが、上部ＤＢＲ層１５内の、活性層１２側から数層離れた低屈折率層の部位に低屈折率層の代わり設けられていてもよい。
【００２７】
上部ＤＢＲ層１５は、例えば、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層してなる積層構造となっており、最上層に高屈折率を有している。低屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ１のｐ型Ａｌｘ５Ｇａ１−ｘ５Ａｓ（０＜ｘ５＜１）、高屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ２のｐ型Ａｌｘ６Ｇａ１−ｘ６Ａｓ（０≦ｘ６＜ｘ５）によりそれぞれ構成されている。ここで、ｎ１は低屈折率層の屈折率である。ｎ２高屈折率層の屈折率であり、ｎ２よりも大きい。
【００２８】
なお、上部ＤＢＲ層１５内の低屈折率層および高屈折率層は上記の構成に限られるものではなく、例えば、その光学厚さをλ１／４に保った上で、複数層により構成されていてもよい。
【００２９】
コンタクト層１６は、例えばｐ型Ａｌｘ７Ｇａ１−ｘ７Ａｓ（０≦ｘ７＜１）からなる。
【００３０】
下部ＤＢＲ層１８は、例えば、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層してなる積層構造となっている。この低屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ３のｎ型Ａｌｘ８Ｇａ１−ｘ８Ａｓ（０＜ｘ８＜１）、高屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ４のｎ型Ａｌｘ９Ｇａ１−ｘ９Ａｓ（０≦ｘ９＜ｘ８）によりそれぞれ構成されている。ここで、ｎ３は低屈折率層の屈折率である。ｎ４は高屈折率層の屈折率であり、ｎ３よりも大きい。
【００３１】
なお、上部ＤＢＲ層１５および下部ＤＢＲ層１８内の低屈折率層および高屈折率層は上記の構成に限られるものではなく、例えば、その光学厚さをλ１／４に保った上で、複数層により構成されていてもよい。また、下部ＤＢＲ層１８は、半導体以外の材料によって形成されていてもよく、例えば、屈折率の互いに異なる誘電体膜（例えばＳｉＮ、ＳｉＯ２）を光学厚さλ１／４で交互に積層して構成されていてもよい。ただし、その場合には、下部電極２１と基板１０との間の導通を確保するために、下部ＤＢＲ層１８の一部を除去して、基板１０の裏面を露出させ、その露出面に下部電極２１を形成することが好ましい。
【００３２】
この半導体レーザ１では、メサ部１７の側面から裾野にかけて、例えばＳｉＯ２からなる絶縁層１９が設けられている。また、この半導体レーザ１には、上部電極２０がメサ部１７（コンタクト層１６）の上面に形成されている。上部電極２０は、中央領域に開口を有する環状の形状となっている。また、下部ＤＢＲ層１８の表面（下面）には、下部電極２１が形成されている。
【００３３】
ここで、上部電極２０は、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）を基板１０側からこの順に積層した構造を有しており、コンタクト層１６と電気的に接続されている。下部電極２１は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金，ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）を基板１０側からこの順に積層した構造を有しており、基板１０と電気的に接続されている。
【００３４】
本実施の形態に係る半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００３５】
例えばＧａＡｓ系の面発光型半導体レーザを製造するためには、例えば、基板１０上の積層構造を、例えば、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy；分子線エピタキシー）法や、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属化学気相成長）法によりエピタキシャル結晶成長させることにより形成する。この際、ＧａＡｓ系の化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン (ＡｓＨ３)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。
【００３６】
まず、基板１０の一の面上に、エピタキシャル結晶成長法を用いた成膜により、下部クラッド層１１、活性層１２、上部クラッド層１３、被酸化層１４Ｄ、上部ＤＢＲ層１５およびコンタクト層１６をこの順に積層する（図３（Ａ））。
【００３７】
次に、コンタクト層１６上に円形状のレジスト層（図示せず）を形成する。続いて、例えば反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、レジスト層をマスクとして、コンタクト層１６から下部クラッド層１１まで選択的にエッチングすることにより、メサ部１７を形成する（図３（Ｂ））。その後、レジスト層を除去する。
【００３８】
次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、メサ部１７の側面から被酸化層のＡｌを選択的に酸化する。これにより、被酸化層の外縁領域が電流狭窄領域１４Ａとなり、中央領域が電流注入領域１４Ａとなる（図４（Ａ））。
【００３９】
次に、基板１０の他の面上に、エピタキシャル結晶成長法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法、またはスパッタ法を用いた成膜により、下部ＤＢＲ層１８を形成する（図４（Ｂ））。その後、例えば蒸着法により、コンタクト層１８上に上部電極２０を形成すると共に、下部ＤＢＲ層１８の表面上に下部電極２１を形成する。このようにして、本実施の形態の半導体レーザ１が製造される。
【００４０】
次に、本実施の形態の半導体レーザ１の作用および効果について説明する。
【００４１】
本実施の形態の半導体レーザ１では、上部電極２０と下部電極２１との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層１４によって電流狭窄された電流が活性層１２に注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の下部ＤＢＲ層１８および上部ＤＢＲ層１５により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。
【００４２】
ところで、本実施の形態では、下部ＤＢＲ層１８と下部クラッド層１１との間、すなわち、キャビティ内に基板１０が設けられている。これにより、半導体レーザ１の実効的な共振器長が基板１０の厚さの分だけ長くなるので、複数の軸モード（例えば、図２（Ｂ）に示したように、λｘ１，λｘ２，λｘ３の３つの軸モード）で発振が生じる。
【００４３】
これにより、温度変化により、実効的な共振器長λｘと活性層１２の発光波長λｙとの差分Δλ（波長オフセット量）が変化した場合であっても、複数の軸モードのうち一の軸モードにおいて、波長オフセット量が、光出力が最大となるときの波長オフセット量（上記のΔλ０）に等しいか、それに近い値になる。
【００４４】
ここで、軸モードの間隔λＦＳＲは、以下の式で表すことができる。
λＦＳＲ＝λ０２／（２ｎｒＬ）
【００４５】
ここで、λ０は発振波長である。ｎｒは実効屈折率である。Ｌは共振器長である。
【００４６】
上の式から、共振器長が基板１０の厚さのオーダーとなっている場合には、軸モードの間隔λＦＳＲは極めて狭いことがわかる。そのため、温度変化により発振波長がシフトした場合であっても、いずれかの軸モードにおいて、シフトした後の発振波長における波長オフセット量が光出力が最大となるときの波長オフセット量（Δλｍ）と等しいか、それに近い値になる。従って、温度変化によって光出力の大きさはあまり変化しないので、キャビティ内に基板１０を設けていない場合と比べて、光出力の温度依存性を低減することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、複数の軸モードで発振が生じるので、横モードを多モード化した場合と同様に、戻り光に強い。つまり、本実施の形態では、戻り光に強くするために、横モードを多モード化する必要がないので、後述の方法を用いて単一横モード発振にした場合であっても、戻り光に強い。また、本実施の形態では、戻り光に強くするために、活性層の発光領域を拡大する必要がないことから、低閾値電流で動作させることが可能である。
【００４８】
また、本実施の形態では、下部ＤＢＲ層１８と下部クラッド層１１との間、すなわち、キャビティ内に基板１０が設けられているので、基板１０が発熱源である活性層１２に近い。そのため、基板上に、下部ＤＢＲ層、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層、上部ＤＢＲ層を積層した従来タイプの半導体レーザと比べて、放熱性が高い。従って、電流注入量を増やさなくても、従来タイプの半導体レーザよりも最大出力を大きくすることができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、半導体レーザ１の実効的な共振器長を長くするために、キャビティ内に基板１０を設けている。これにより、例えば、キャビティ内に、基板１０を設ける代わりに、半導体レーザ１の実効的な共振器長を長くするための半導体層をエピタキシャル結晶成長により形成した場合と比べて、半導体レーザの製造に要する時間やコストを大幅に削減することができる。
【００５０】
［変形例］
上記実施の形態では、下部ＤＢＲ層１８を基板１０の裏面全体に形成していたが、基板１０の裏面のうちメサ部１７との対向領域内にだけ形成してもよい。例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、下部ＤＢＲ層１８を、積層方向に延在する円柱形状のメサ部２２とし、メサ部２２の中心軸ＡＸ１がメサ部１７の中心軸ＡＸ２上となるようにメサ部２２を配置することが可能である。このとき、メサ部２２の径Ｗ１はメサ部１７の径Ｗ２と等しいか、またはそれよりも小さくなっている。そのため、活性層１２からメサ部２２側に進むビームは共振器長が長いことに起因して広がっている関係上、活性層１２からメサ部２２側に進むビームの外縁部分、すなわち高次横モードの支配的な部分がメサ部２２に入れない。その結果、活性層１２からメサ部２２側に進むビームのうち主に基本横モードが下部ＤＢＲ層１８で反射されるので、高次横モード発振を抑制しつつ、基本横モード発振を生じさせることができる。従って、本変形例では、高次横モード発振の抑制と高出力化とを両立させることができる。
【００５１】
また、上記変形例において、メサ部１７の形状を円柱形状とする代わりに、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、積層方向に延在すると共に積層方向と直交する一の方向に延在する扁平な柱形状とすることも可能である。このとき、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、メサ部２２の長手方向の長さを、メサ部１７の径Ｗ２と等しいか、またはそれよりも小さくし、さらに、メサ部２２の短手方向の長さを、メサ部２２の長手方向の長さよりも小さくした場合には、高次横モード発振の抑制だけでなく、偏向方向をメサ部２２の長手方向に固定する偏向制御を行うことも可能となる。
【００５２】
また、上記実施の形態および上記変形例では、基板１０が下部ＤＢＲ層１８と下部クラッド層１１との間に配置していたが、例えば、図７、図８（Ａ），（Ｂ）、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、下部ＤＢＲ層１８の内部に配置することも可能である。
【００５３】
このような半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。まず、基板１０の一の面上に、エピタキシャル結晶成長法を用いた成膜により、下部ＤＢＲ層１８の一部（第１下部多層膜反射鏡）、下部クラッド層１１、活性層１２、上部クラッド層１３、被酸化層１４Ｄ、上部ＤＢＲ層１５およびコンタクト層１６をこの順に積層する（図１０（Ａ））。
【００５４】
次に、コンタクト層１６上に円形状のレジスト層（図示せず）を形成する。続いて、例えばＲＩＥ法により、レジスト層をマスクとして、コンタクト層１６から下部クラッド層１１まで選択的にエッチングすることにより、メサ部１７を形成する（図１０（Ｂ））。その後、レジスト層を除去する。
【００５５】
次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、メサ部１７の側面から被酸化層のＡｌを選択的に酸化する。これにより、被酸化層の外縁領域が電流狭窄領域１４Ａとなり、中央領域が電流注入領域１４Ａとなる（図１１（Ａ））。
【００５６】
次に、基板１０の他の面上に、エピタキシャル結晶成長法、ＣＶＤ法、またはスパッタ法を用いた成膜により、下部ＤＢＲ層１８の残り（第２下部多層膜反射鏡）を形成する（図１１（Ｂ））。その後、例えば蒸着法により、コンタクト層１８上に上部電極２０を形成すると共に、下部ＤＢＲ層１８の表面上に下部電極２１を形成する。このようにして、本変形例に係る半導体レーザ１が製造される。
【００５７】
本変形例に係る半導体レーザ１では、基板１０が下部ＤＢＲ層１８の内部に配置されているので、下部ＤＢＲ層１８の一部が活性層１２の近傍に存在する。これにより、下部ＤＢＲ層１８の一部で光を効率良く閉じ込めることができるので、少ない注入電流量で発振させることが可能となる。
【００５８】
[第２の実施の形態]
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ２の断面構成の一例を表すものである。なお、図１２は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。半導体レーザ２は、上記第１の実施の形態の半導体レーザ１と同様、積層方向に光を射出する面発光型の半導体レーザであり、基板３０の両面に積層構造を備えている。しかし、半導体レーザ２は、酸化によって形成された電流狭窄層１４の代わりに、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）などの非酸化の透明導電膜によって構成された電流注入部３５を備えており、例えばＧａＮ系の半導体に好適に適用可能なものである。
【００５９】
半導体レーザ２は、例えば、図１２に示したように、基板３０の一の面上に、下部クラッド層３１、活性層３２、上部クラッド層３３、電流注入部３５および上部ＤＢＲ層３６を基板３０側から順に備えており、基板３０の他の面上（下部クラッド層３１とは反対側の面上）に、下部ＤＢＲ層３９を備えている。つまり、この半導体レーザ２は、上部ＤＢＲ層３６および下部ＤＢＲ層３９によって構成される一対の共振器ミラーの間、すなわち、キャビティ内に基板３０が設けられたものであり、複数の軸モード（例えば、図２（Ｂ）に示したように、λｘ１，λｘ２，λｘ３）の３つの波長）で発振可能となっている。
【００６０】
半導体レーザ２における積層構造の上部、具体的には、上部ＤＢＲ層３６には積層方向に延在するメサ部３７が形成されている。メサ部３７は、例えば幅２０μｍ程度の円柱形状となっている。また、メサ部３７直下の電流注入部３５は、側面を上部電極３４で覆われており、上部電極３４の開口３４Ａ内に設けられている。この上部電極３４の上面には、絶縁層３８が設けられている。一方、半導体レーザ２における積層構造の下部、具体的には、下部ＤＢＲ層３９は、例えば、少なくともメサ部３７との対向領域に形成されており、例えば、基板３０の裏面全体に渡って形成されている。この下部ＤＢＲ層３９の底面には、下部電極４０が設けられている。
【００６１】
なお、本実施の形態では、下部ＤＢＲ層３９が本発明の「下部多層膜反射鏡」の一具体例に相当し、上部ＤＢＲ層３６が本発明の「上部多層膜反射鏡」の一具体例に相当し、基板３０が本発明の「半導体基板」の一具体例に相当する。
【００６２】
基板３０は、成膜（例えば、エピタキシャル結晶成長、堆積）するための一番下の層（基盤）に相当するものであり、例えばｎ型ＧａＮ基板である。基板３０の厚さは、例えば、１００μｍ以上６００μｍ以下の範囲内の値となっている。なお、ｎ型不純物としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。
【００６３】
下部クラッド層３１は、例えばｎ型Ｉｎｘ１０Ｇａ１−ｘ１０Ｎ（０≦ｘ１０＜１）などのＧａＮ系材料からなる。上部クラッド層３３は、例えばｐ型Ｉｎｘ１１Ｇａ１−ｘ１１Ｎ（０≦ｘ１１＜１）などのＧａＮ系材料からなる。なお、ｐ型不純物としては、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。
【００６４】
活性層３２は、基板３０で吸収されにくい波長帯に相当するバンドギャップを有する材料（例えばＧａＮ系材料）からなる。活性層３２は、例えば、アンドープのＩｎｘ１２Ｇａ１−ｘ１２Ｎ／ＧａＮ量子井戸構造となっている（０＜ｘ１２＜１）。この活性層３２は、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、２５℃での複数の発振波長（例えば、λ１，λ２，λ３）のうち一の発振波長（例えばλ１）において２５℃で最大利得（例えば、図２（Ａ）のＰ１で示した箇所での利得）となるような材料によって構成されている。より具体的には、活性層３２は、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、２５℃での複数の発振波長（例えば、λ１，λ２，λ３）のうち一の発振波長（例えばλ１）と、活性層１２の２５℃でのバンドギャップに相当する発光波長λ４との差分Δλａ（＝λ１−λ４）が、Δλｍ（最大利得となるときの、発振波長λｘと発光波長λｙ（＜λｘ）との差分）と等しくなるような材料によって構成されている。例えば、活性層３２がアンドープのＩｎｘ１２Ｇａ１−ｘ１２Ｎ／ＧａＮ量子井戸構造となっている場合には、Ｉｎ組成比ｘ１２が、２５℃での複数の発振波長（例えば、λ１，λ２，λ３）のうち一の発振波長（例えばλ１）において２５℃で最大利得となるような値と等しくなっている。
【００６５】
ここで、発振波長λｘの温度変化に対する変動量と、発光波長λｙの温度変化に対する変動量は互いに異なっており、発光波長λｙの温度変化に対する変動量の方が発振波長λｘの温度変化に対する変動量よりも大きい。そのため、発振波長λｘと発光波長λｙとの差分Δλ（＝λｘ−λｙ）は、温度上昇に伴って小さくなる。従って、活性層３２が、ΔλａがΔλｍと等しくなるような材料によって構成されている場合には、発振波長λｘ２と発光波長λｙとの差分Δλｘ２がΔλｍとなる温度が２５℃よりも高温側（例えば４０℃）に存在し、発振波長λｘ３と発光波長λｙとの差分Δλｘ３がΔλｍとなる温度がさらに高温側（例えば６０℃）に存在することになる。なお、図２（Ｂ）には、２５℃での差分ΔλａがΔλｍとなっており、４０℃での複数の発振波長（例えば、λ５，λ６，λ７）のうち一の発振波長（例えばλ６）と、活性層１２の４０℃でのバンドギャップに相当する発光波長λ８との差分Δλｂ（＝λ６−λ８）がΔλｍとなっており、かつ６０℃での複数の発振波長（例えば、λ９，λ１０，λ１１）のうち一の発振波長（例えばλ１１）と、活性層１２の６０℃でのバンドギャップに相当する発光波長λ１２との差分Δλｃ（＝λ１１−λ１２）がΔλｍとなっている場合が例示されている。
【００６６】
なお、一般に、発振波長λｘと活性層のバンドギャップに相当する発光波長λｙとの差分Δλが所定の大きさとなるときに、面発光型半導体レーザの利得が最大となることが知られている。例えば、活性層１２がＩｎｘ１２Ｇａ１−ｘ１２Ｎ／ＧａＮ量子井戸構造からなる場合には、Δλｍが１０ｎｍとなるときに、面発光型半導体レーザの利得が最大となる。
【００６７】
電流注入部３４は、メサ部３７の中央領域直下の部分に設けられており、例えば円板形状となっている。この電流注入部３４は、上述したように、ＩＴＯなどの非酸化の透明導電膜によって構成されている。従って、活性層３２のうち電流注入部３４との対向領域が活性層３２の電流注入領域、すなわち発光領域３２Ａに対応している。
【００６８】
上部ＤＢＲ層３６は、例えば、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層してなる積層構造となっており、最上層に高屈折率を有している。低屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ１の誘電体膜（例えばＳｉＯ２）からなり、高屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ２の誘電体膜（Ｔａ２Ｏ５）からなる。ここで、ｎ１は低屈折率層の屈折率である。ｎ２高屈折率層の屈折率であり、ｎ２よりも大きい。
【００６９】
下部ＤＢＲ層３９は、例えば、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層してなる積層構造となっている。この低屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ３の誘電体膜（例えばＳｉＯ２）からなり、高屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ４の誘電体膜（Ｔａ２Ｏ５）からなる。ここで、ｎ３は低屈折率層の屈折率である。ｎ４は高屈折率層の屈折率であり、ｎ３よりも大きい。
【００７０】
なお、上部ＤＢＲ層３６および下部ＤＢＲ層３９内の低屈折率層および高屈折率層は上記の構成に限られるものではなく、例えば、その光学厚さをλ１／４に保った上で、複数層により構成されていてもよい。また、上部ＤＢＲ層３６および下部ＤＢＲ層３９の少なくとも一方が、誘電体以外の材料によって形成されていてもよく、例えば、屈折率の互いに異なる半導体層を光学厚さλ１／４で交互に積層して構成されていてもよい。なお、下部ＤＢＲ層３９が誘電体材料により構成されている場合には、下部電極４０と基板３０との間の導通を確保するために、下部ＤＢＲ層３９の一部を除去して、基板３０の表面を露出させ、その露出面に下部電極４０を形成することが好ましい。
【００７１】
上部電極２０は、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）を基板３０側からこの順に積層した構造を有しており、上部クラッド層３３と電気的に接続されている。下部電極４０は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金，ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）を基板３０側からこの順に積層した構造を有しており、基板３０と電気的に接続されている。
【００７２】
本実施の形態に係る半導体レーザ２は、例えば次のようにして製造することができる。
【００７３】
例えばＧａＮ系の面発光型半導体レーザを製造するためには、例えば、基板３０および基板５０上の積層構造を、例えば、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy；分子線エピタキシー）法や、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属化学気相成長）法によりエピタキシャル結晶成長させることにより形成する。この際、ＧａＮ系の化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アンモニア (ＮＨ3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。
【００７４】
まず、基板５０の一の面上に、エピタキシャル結晶成長法を用いた成膜により、上部ＤＢＲ層３６を積層する（図１３（Ａ））。次に、上部ＤＢＲ層３６上に円形状のレジスト層（図示せず）を形成する。続いて、例えば反応性イオンエッチング法により、レジスト層をマスクとして、上部ＤＢＲ層３６を選択的にエッチングすることにより、メサ部３７を形成する（図１３（Ｂ））。その後、レジスト層を除去する。
【００７５】
次に、基板３０の一の面上に、エピタキシャル結晶成長法を用いた成膜により、下部クラッド層３１、活性層３２および上部クラッド層３３をこの順に積層したのち、上部クラッド層３３上の所定の位置に開口３４Ａを有する上部電極３４を形成すると共に、その開口３４Ａの内部に電流注入部３５を形成する（図１４（Ａ））。
【００７６】
次に、基板１０の他の面上に、エピタキシャル結晶成長法、ＣＶＤ法、またはスパッタ法を用いた成膜により、下部ＤＢＲ層３９を形成する（図１４（Ｂ））。その後、例えば蒸着法により、下部ＤＢＲ層３９上に下部電極４０を形成する。
【００７７】
次に、基板５０を、メサ部３７を下にして、基板３０上の電流注入部３５に接合したのち（図１５（Ａ））、基板５０を除去する（図１５（Ｂ））。このようにして、本実施の形態の半導体レーザ２が製造される。
【００７８】
次に、本実施の形態の半導体レーザ２の作用および効果について説明する。
【００７９】
本実施の形態の半導体レーザ２では、上部電極３４と下部電極４０との間に所定の電圧が印加されると、電流注入部３５を介して電流が活性層３２に注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の下部ＤＢＲ層３９および上部ＤＢＲ層３６により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。
【００８０】
ところで、本実施の形態では、下部ＤＢＲ層３９と下部クラッド層３１との間、すなわち、キャビティ内に基板３０が設けられている。これにより、半導体レーザ２の実効的な共振器長が基板３０の厚さの分だけ長くなるので、複数の軸モード（例えば、図２（Ｂ）に示したように、λｘ１，λｘ２，λｘ３の３つの軸モード）で発振が生じる。
【００８１】
これにより、温度変化により、実効的な共振器長λｘと活性層３２の発光波長λｙとの差分Δλ（波長オフセット量）が変化した場合であっても、複数の軸モードのうち一の軸モードにおいて、波長オフセット量が、光出力が最大となるときの波長オフセット量（上記のΔλ０）に等しいか、それに近い値になる。
【００８２】
上記実施の形態で示した軸モードの間隔λＦＳＲの式から、共振器長が基板３０の厚さのオーダーとなっている場合には、軸モードの間隔λＦＳＲは極めて狭いことがわかる。そのため、温度変化により発振波長がシフトした場合であっても、いずれかの軸モードにおいて、シフトした後の発振波長における波長オフセット量が、光出力が最大となるときの波長オフセット量（Δλｍ）と等しいか、それに近い値になる。従って、温度変化によって光出力の大きさはあまり変化しないので、キャビティ内に基板３０を設けていない場合と比べて、光出力の温度依存性を低減することができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、複数の軸モードで発振が生じるので、横モードを多モード化した場合と同様に、戻り光に強い。つまり、本実施の形態では、戻り光に強くするために、横モードを多モード化する必要がないので、後述の方法を用いて単一横モード発振にした場合であっても、戻り光に強い。また、本実施の形態では、戻り光に強くするために、活性層の発光領域を拡大する必要がないことから、低閾値電流で動作させることが可能である。
【００８４】
また、本実施の形態では、下部ＤＢＲ層３９と下部クラッド層３１との間、すなわち、キャビティ内に基板３０が設けられているので、基板３０が発熱源である活性層３２に近い。そのため、基板上に、下部ＤＢＲ層、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層、上部ＤＢＲ層を積層した従来タイプの半導体レーザと比べて、放熱性が高い。従って、電流注入量を増やさなくても、従来タイプの半導体レーザよりも最大出力を大きくすることができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、半導体レーザ２の実効的な共振器長を長くするために、キャビティ内に基板３０を設けている。これにより、例えば、キャビティ内に、基板３０を設ける代わりに、半導体レーザ２の実効的な共振器長を長くするための半導体層をエピタキシャル結晶成長により形成した場合と比べて、半導体レーザの製造に要する時間やコストを大幅に削減することができる。
【００８６】
［変形例］
上記実施の形態では、下部ＤＢＲ層３９を基板３０の裏面全体に形成していたが、基板３０の裏面のうちメサ部３７との対向領域内にだけ形成してもよい。例えば、図１６（Ａ），（Ｂ）に示したように、下部ＤＢＲ層３９を、積層方向に延在する円柱形状のメサ部４１とし、メサ部４１の中心軸ＡＸ１がメサ部３７の中心軸ＡＸ２上となるようにメサ部４１を配置することが可能である。このとき、メサ部４１の径Ｗ３はメサ部３７の径Ｗ４と等しいか、またはそれよりも小さくなっている。そのため、活性層３２からメサ部４１側に進むビームは共振器長が長いことに起因して広がっている関係上、活性層３２からメサ部４１側に進むビームの外縁部分、すなわち高次横モードの支配的な部分がメサ部４１に入れない。その結果、活性層３２からメサ部４１側に進むビームのうち主に基本横モードが下部ＤＢＲ層３９で反射されるので、高次横モード発振を抑制しつつ、基本横モード発振を生じさせることができる。従って、本変形例では、高次横モード発振の抑制と高出力化とを両立させることができる。
【００８７】
また、上記変形例において、メサ部４１の形状を円柱形状とする代わりに、例えば、図１７（Ａ），（Ｂ）に示したように、積層方向に延在すると共に積層方向と直交する一の方向に延在する扁平な柱形状とすることも可能である。このとき、図１７（Ａ），（Ｂ）に示したように、メサ部４１の長手方向の長さを、メサ部３７の径Ｗ４と等しいか、またはそれよりも小さくし、さらに、メサ部４１の短手方向の長さを、メサ部４１の長手方向の長さよりも小さくした場合には、高次横モード発振の抑制だけでなく、偏向方向をメサ部４１の長手方向に固定する偏向制御を行うことも可能となる。
【００８８】
また、上記実施の形態および上記変形例では、基板３０を下部ＤＢＲ層３９と下部クラッド層３１との間に配置していたが、例えば、図１８、図１９（Ａ），（Ｂ）、図２０（Ａ），（Ｂ）に示したように、下部ＤＢＲ層１８の内部に配置することも可能である。
【００８９】
このような半導体レーザ２は、例えば次のようにして製造することができる。まず、基板５０の一の面上に、エピタキシャル結晶成長法を用いた成膜により、上部ＤＢＲ層３６を積層する。次に、上部ＤＢＲ層３６上に円形状のレジスト層を形成する。続いて、例えば反応性イオンエッチング法により、レジスト層をマスクとして、上部ＤＢＲ層３６を選択的にエッチングすることにより、メサ部３７を形成する。その後、レジスト層を除去する。
【００９０】
次に、基板３０の一の面上に、エピタキシャル結晶成長法を用いた成膜により、下部ＤＢＲ層３９（第１下部多層膜反射鏡）の一部、下部クラッド層３１、活性層３２および上部クラッド層３３をこの順に積層したのち、上部クラッド層３３上の所定の位置に開口３４Ａを有する上部電極３４を形成すると共に、その開口３４Ａの内部に電流注入部３５を形成する。
【００９１】
次に、基板３０の他の面上に、エピタキシャル結晶成長法、ＣＶＤ法、またはスパッタ法を用いた成膜により、下部ＤＢＲ層３９の残り（第２下部多層膜反射鏡）を形成する。その後、例えば蒸着法により、下部ＤＢＲ層３９の表面上に下部電極４０を形成する。
【００９２】
次に、基板５０を、メサ部３７を下にして、基板３０上の電流注入部３５に接合したのち、基板５０を除去する。このようにして、本変形例の半導体レーザ２が製造される。
【００９３】
本変形例に係る半導体レーザ２では、基板３０が下部ＤＢＲ層３９の内部に配置されているので、下部ＤＢＲ層３９の一部が活性層３の近傍に存在する。これにより、下部ＤＢＲ層３９の一部で光を効率良く閉じ込めることができるので、少ない注入電流量で発振させることが可能となる。
【００９４】
以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００９５】
例えば、上記実施の形態等では、半導体レーザ１，２の基板としてｎ型半導体基板を用いていたが、ｐ型半導体基板を用いてもよい。ただし、その場合には、上記実施の形態等における各半導体層の記述において、ｐ型をｎ型に読み替えると共に、ｎ型をｐ型に読み替えるものとする。
【００９６】
また、本発明は、半導体レーザだけでなく、発光ダイオードに対してももちろん適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に半導体レーザの断面図である。
【図２】図１の半導体レーザの利得および波長の温度依存性を表した特性図である。
【図３】図１の半導体レーザの製造過程の一例を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く工程について説明するための断面図である。
【図５】図１の半導体レーザの一変形例を表す断面図である。
【図６】図１の半導体レーザの他の変形例を表す断面図である。
【図７】図１の半導体レーザのその他の変形例を表す断面図である。
【図８】図５の半導体レーザの一変形例を表す断面図である。
【図９】図６の半導体レーザの一変形例を表す断面図である。
【図１０】図７の半導体レーザの製造過程の一例を説明するための断面図である。
【図１１】図１０に続く工程について説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に半導体レーザの断面図である。
【図１３】図１２の半導体レーザの製造過程の一例を説明するための断面図である。
【図１４】図１３に続く工程について説明するための断面図である。
【図１５】図１４に続く工程について説明するための断面図である。
【図１６】図１２の半導体レーザの一変形例を表す断面図である。
【図１７】図１２の半導体レーザの他の変形例を表す断面図である。
【図１８】図１２の半導体レーザのその他の変形例を表す断面図である。
【図１９】図１６の半導体レーザの一変形例を表す断面図である。
【図２０】図１７の半導体レーザの一変形例を表す断面図である。
【図２１】従来の半導体レーザの利得および波長の温度依存性を表した特性図である。
【符号の説明】
【００９８】
１，２…半導体レーザ、１０，３０…基板、１１，３１…下部クラッド層、１２，３２…活性層、１２Ａ，３２Ａ…発光領域、１３，３３…上部クラッド層、１４…電流狭窄層、１４Ａ…電流狭窄領域、１４Ｂ…電流注入領域、１５，３６…上部ＤＢＲ層、１６…コンタクト層、１７，２２，３７，４１…メサ部、１８，３９…下部ＤＢＲ層、１９，３８…絶縁層、２０，３４…上部電極、２１，４０…下部電極、３４Ａ…開口、３５…電流注入部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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