(57)【要約】【課題】出射光の偏波モードが安定で且つレーザの変調帯域が広い、高速の光通信に用いる半導体発光装置を実現できるようにする。【解決手段】基板１０の上に第１の反射鏡１１、活性層１５、電流狭窄層１６、第２の反射鏡１７及びｐ型コンタクト層１８が順次積層されてなる素子形成領域が形成されている。素子形成領域の一部は、第１の反射鏡１１が露出するまで選択的にエッチングされて形成された凹部によって他の領域と隔てられ、メサ部３０が形成されている。メサ部３０においてｐ型コンタクト層１８の上には、ＳｉＯ2からなる中間層２１と金等からなる開口部を有する金属膜２３が形成されている。メサ部３０を取り囲む凹部の側壁及び底面を覆うように第１の保護膜２４が形成されており、第１の保護膜２４に覆われた凹部を埋めるようにＢＣＢ樹脂からなる樹脂膜２５が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成され、周囲が掘り込まれてなる凹部によって絶縁され、活性層を含むメサ部を有する共振器と、
前記凹部を埋める樹脂層と、
前記共振器における前記活性層からの発光光を取り出す光取り出し面に設けられ、前記発光光の発光波長よりも径が小さい開口部が形成された金属膜とを備えていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記開口部は、複数形成され且つ周期的に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記開口部の径は、前記発光波長の２分の１以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記光取り出し面から取り出される光は、レーザ光であり、
前記レーザ光のＴＥ偏波成分の強度に対するＴＭ偏波成分の強度の比の値は、２以上であることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記金属膜には、前記開口部が格子状に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記開口部の開口周期をＰ、前記金属膜の誘電率をε1、前記金属膜と接する部材の誘電率をε2、ｉ及びｊを負でない整数としたときに、Ｐが、
Ｐ＝λ×（ｉ2＋ｊ2）0.5／（ε1ε2／（ε1＋ε2））0.5
の関係を満たすことを特徴とする請求項５に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記金属膜には、前記開口部が三角格子状又は六角格子状に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記開口部の開口面の形状は、異方性を有する形状であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記金属膜は、膜厚が１００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記金属膜は、銀、金又はアルミニウムからなることを特徴とする請求項１から９に記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記金属膜は、互いに異なる材料からなる２つの層により形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記金属膜の２つの層のうち上側の層は下側の層よりも薄く、
該下側の層は、銀、金又はアルミニウムからなることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記金属膜の２つの層のうち、下側の層は銀からなり、上側の層は金からなることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記金属膜の前記活性層側の面に形成された中間層をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
前記中間層は、前記発光光が前記金属膜において反射される際の位相変化を補正する膜厚を有していることを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光装置。
【請求項１６】
前記中間層の膜厚は、前記中間層の膜厚をｄ、前記中間層の屈折率をｎ、前記発光光の波長をλ、ｉを負でない整数としたときにｄが
０．６×λ／ｎ×（１／４＋１／２ｉ）≦ｄ≦λ／ｎ×（１／４＋１／２ｉ）
の関係を満たすことを特徴とする請求項１５に記載の半導体発光装置。
【請求項１７】
前記中間層は、誘電体膜であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光装置。
【請求項１８】
前記誘電体は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン及び酸化タンタルのうちのいずれかからなる単層膜又は２つ以上からなる積層膜であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体発光装置。
【請求項１９】
前記中間層は、透明導電膜であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光装置。
【請求項２０】
前記透明導電膜は、スズドープ酸化インジウム、酸化亜鉛又は酸化スズであることを特徴とする請求項１９に記載の半導体発光装置。
【請求項２１】
前記中間層は、半導体の積層膜であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光装置。
【請求項２２】
前記活性層の前記光取り出し面側及び前記光取り出し面と反対の側に設けられた２つの反射鏡をさらに備え、
前記金属膜は、前記光取り出し面側に設けられた反射鏡として機能することを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項２３】
前記光取り出し面側に設けられた反射鏡は、前記金属膜の前記活性層側の面に形成された第１の半導体多層膜を含むことを特徴とする請求項２２に記載の半導体発光装置。
【請求項２４】
前記金属膜の反射率に応じて前記第１の半導体多層膜の積層周期が調整されていることを特徴とする請求項２３に記載の半導体発光装置。
【請求項２５】
前記第１の半導体多層膜の積層周期は９周期以上且つ２２周期以下であることを特徴とする請求項２３に記載の半導体発光装置。
【請求項２６】
前記反射鏡の反射率は、９９．４％以上且つ９９．９％以下であることを特徴とする請求項２２に記載の半導体発光装置。
【請求項２７】
前記光取り出し面と反対側の面に設けられた反射鏡は、第２の半導体多層膜からなる反射鏡であることを特徴とする請求項２２から２６のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項２８】
前記金属膜の前記活性層側の面と反対側の面に形成された上部層をさらに備えていることを特徴とする請求項１４に記載の半導体発光装置。
【請求項２９】
前記樹脂層と前記凹部の側面及び底面との間に形成された第１の保護層と、
前記樹脂層の上面を覆う第２の保護層と、
前記第２の保護層の上に形成され、前記活性層に電流を注入する電極とをさらに備えていることを特徴とする請求項１から２８のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項３０】
前記樹脂層は、前記第１の保護層及び第２の保護層により完全に囲まれていることを特徴とする請求項２９に記載の半導体発光装置。
【請求項３１】
前記第１の保護層及び第２の保護層は、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｒＯ2及びＴａ2Ｏ5のうちのいずれかであることを特徴とする請求項２９に記載の半導体発光装置。
【請求項３２】
前記樹脂層の少なくとも一部は、前記メサ部の上面よりも高い位置にあることを特徴とする請求項２９に記載の半導体発光装置。
【請求項３３】
前記樹脂層の上面と前記メサ部の上面とは、平坦に接続されていることを特徴とする請求項２９に記載の半導体発光装置。
【請求項３４】
前記樹脂層の比誘電率は、３以下であることを特徴とする請求項２９に記載の半導体発光装置。
【請求項３５】
前記樹脂層は、ベンゾシクロブテン樹脂であることを特徴とする請求項３４に記載の半導体発光装置。
【請求項３６】
前記メサ部における前記活性層と前記金属膜との間に設けられており、
選択的に酸化された領域又はプロトンが選択的に注入された領域である高抵抗領域と、
前記高抵抗領域に囲まれてなる電流狭窄領域とを含む電流狭窄層をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３７】
前記電流狭窄領域の径は、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項３６に記載の半導体発光装置。
【請求項３８】
前記メサ部の容量は、装置全体の容量の２分の１以上となるように前記メサ部の径が調整されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３９】
前記メサ部の側面は、傾斜していることを特徴とする請求項２９に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置に関し、特に面発光型半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光記録や光通信などの光源として、半導体レーザ装置等の半導体発光装置の需要が高まっている。中でも面発光型半導体レーザ装置は、閾値電流が低い、ビームスポットが円形であり光ファイバとの直接結合が容易である及びウエハ状態での検査が可能であるといった特徴を有しており、低消費電力で且つ低コストの発光装置として期待されている。
【０００３】
面発光型レーザ装置としては、ｎ型の半導体積層膜からなるｎ型ミラーとｐ型の半導体積層膜からなるｐ型ミラーとの間に、多重量子井戸構造の活性層が挟まれた構造を有しているものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。活性層において生じた発光光は、ｎ型ミラー及びｐ型ミラーによって構成される共振器の内部で発信し、ｐ型ミラーの側に設けられた開口部から外部へ出射される。
【特許文献１】特開２００３−１８８４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の面発光型半導体レーザ装置においては、偏波モードが安定しないという問題がある。半導体レーザ装置から放射される光には縦モード、横モード及び偏波モードの３つのモードがある。このうち、面発光型レーザ装置を光通信に適用する際には、偏波モードの安定化が非常に重要である。しかし、従来の面発光型半導体レーザ装置においては、デバイス構造が対称であるため、直交偏波間の利得差が得られない。このため、偏波モードが安定しないので、温度や駆動電流などの外部条件の微妙な変化によって、容易に偏波方向のスイッチングが生じる。その結果、光通信を行う際に過剰雑音及びモード競合が生じやすくなり、エラーの増加や伝送帯域の制限を引き起こすことになる。
【０００５】
また、従来の面発光型半導体レーザ装置においては、ｐ型ミラーがヘテロ接合を有する半導体積層膜によって形成されているため、ヘテロ接合界面に生じる価電子帯のスパイクが正孔の電気伝導を制限し、面発光レーザを動作させるために非常に大きな印加電圧が必要となるという問題がある。特に、ｐ型ミラーはポスト構造に形状加工する必要があり、断面積が小さくなるので、素子の直列抵抗が非常に大きくなる。素子の直列抵抗が大きくなると、レーザの変調帯域が制限され、高速光通信に用いる際の障害となる。また、高い抵抗はｐ型ミラーにおいて熱が発生するという問題につながる。ｐ型ミラーの断面積は小さいため、発生した熱は十分に放出されず、その結果、レーザの発光効率が低下し、高速変調動作が困難となる。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題を解決し、出射光の偏波モードが安定で且つレーザの変調帯域が広い、高速の光通信に用いる半導体発光装置を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の目的を達成するため、本発明は半導体発光装置を、開口部が設けられた金属膜とメサ部を平坦化する樹脂膜とを備える構成とする。
【０００８】
具体的に本発明の半導体発光装置は、基板の上に形成され、周囲が掘り込まれてなる凹部によって絶縁され、活性層を含むメサ部を有する共振器と、凹部を埋める樹脂層と、共振器における活性層からの発光光を取り出す光取り出し面に設けられ、発光光の発光波長よりも径が小さい開口部が形成された金属膜とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体発光装置によれば、発光光の発光波長よりも径が小さい開口部が形成された金属膜を備えているため、ＴＭ偏波成分の比率が高い出射光が得られる。また、発光装置の抵抗値を低くすることができるので、動作電圧を低減することが可能となる。さらに凹部を埋める樹脂層を備えているため、発光装置の寄生容量を小さくすることができるので、高速な変調動作が可能となる。その結果、偏波モードが安定化された高速の光通信に用いる半導体装置を実現できる。
【００１０】
本発明の半導体発光装置において、開口部は複数形成され且つ周期的に配列されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の半導体発光装置において、開口部の径は発光波長の２分の１以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明の半導体発光装置において、光取り出し面から取り出される光は、レーザ光であり、レーザ光のＴＥ偏波成分の強度に対するＴＭ偏波成分の強度の比の値は、２以上であることが好ましい。このような構成とすることにより、温度及び駆動電流等の外部条件の変化が生じた場合にも、偏波方向が安定な半導体発光装置を確実に実現することができる。
【００１３】
本発明の半導体発光装置において、金属膜には開口部が格子状に配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の半導体発光装置において、開口部の開口周期をＰ、金属膜の誘電率をε1、金属膜と接する部材の誘電率をε2、ｉ及びｊを負でない整数としたときに、ＰがＰ＝λ×（ｉ2＋ｊ2）0.5／（ε1ε2／（ε1＋ε2））0.5の関係を満たすことが好ましい。このような構成とすることにより、光と表面プラズモンとの間のエネルギー変換を効率良く行うことができるので、半導体発光装置の光出力を増大させることができる。
【００１５】
本発明の半導体発光装置において、金属膜には開口部が三角格子状又は六角格子状に配置されていることが好ましい。このような構成とすることにより、開口部の密度を高くすることができるので、金属膜の光透過率を向上させることができる。
【００１６】
本発明の半導体発光装置において、開口部の開口面の形状は、異方性を有する形状であることが好ましい。このような構成とすることにより、屈折率分布が光出射面において非対称となる。従って、偏波方向によって共振器の利得が変化するため、偏波制御が容易となる。
【００１７】
本発明の半導体発光装置において、金属膜は膜厚が１００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ以下であることが好ましい。このような構成とすることによりＴＭ偏波成分の透過率を高く保ちながら、ＴＥ偏波成分の減衰率を向上させることができる。
【００１８】
本発明の半導体発光装置において、金属膜は銀、金又はアルミニウムからなることが好ましい。また、金属膜は互いに異なる材料からなる２つの層により形成されていることが好ましい。この場合において、金属膜の２つの層のうち上側の層は下側の層よりも薄く、下側の層は銀、金又はアルミニウムからなることが好ましい。また、金属膜の２つの層のうち、下側の層は銀からなり、上側の層は金からなることが好ましい。このような構成とすることにより、光の表面プラズモンへの変換が容易となる。
【００１９】
本発明の半導体発光装置において、金属膜の活性層側の面に形成された中間層をさらに備えていることが好ましい。このような構成とすることにより、金属膜の形成工程等において半導体層がダメージを受けることを防止できる。
【００２０】
本発明の半導体発光装置において、中間層は発光光が金属膜において反射される際の位相変化を補正する膜厚を有していることが好ましい。このような構成とすることにより、金属膜からの反射光の位相ずれが抑制され、高い反射率の反射鏡を実現することが可能となる。この場合において、中間層の膜厚は中間層の膜厚をｄ、中間層の屈折率をｎ、発光光の波長をλ、ｉを負でない整数としたときにｄが０．６×λ／ｎ×（１／４＋１／２ｉ）≦ｄ≦λ／ｎ×（１／４＋１／２ｉ）の関係を満たすことが好ましい。
【００２１】
本発明の半導体発光装置において、中間層は誘電体膜であることが好ましい。この場合において、誘電体は酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン及び酸化タンタルのうちのいずれかからなる単層膜又は２つ以上からなる積層膜であることが好ましい。
【００２２】
本発明の半導体発光装置において、中間層は透明導電膜であることが好ましい。このような構成とすることにより、発光効率を低下させることなくコンタクト抵抗を低減することができる。この場合において、透明導電膜はスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛又は酸化スズであることが好ましい。
【００２３】
本発明の半導体発光装置において、中間層は半導体の積層膜であることが好ましい。
【００２４】
本発明の半導体発光装置は、活性層の光取り出し面側及び光取り出し面と反対の側に設けられた２つの反射鏡をさらに備え、金属膜は光取り出し面側に設けられた反射鏡として機能することが好ましい。
【００２５】
本発明の半導体発光装置において、光取り出し面側に設けられた反射鏡は、金属膜の活性層側の面に形成された第１の半導体多層膜を含むことが好ましい。
【００２６】
本発明の半導体発光装置において、金属膜の反射率に応じて第１の半導体多層膜の積層周期が調整されていることが好ましい。この場合において、第１の半導体多層膜の積層周期は９周期以上且つ２２周期以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、反射鏡の反射率を高くすると共に、装置の抵抗値を低く抑えることが可能となる。
【００２７】
本発明の半導体発光装置において、反射鏡の反射率は９９．４％以上且つ９９．９％以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、光出力を向上させることができる。
【００２８】
本発明の半導体発光装置において、光取り出し面と反対側の面に設けられた反射鏡は、第２の半導体多層膜からなる反射鏡であることが好ましい。
【００２９】
本発明の半導体発光装置において、金属膜の活性層側の面と反対側の面に形成された上部層をさらに備えていることが好ましい。
このような構成とすることにより、金属膜と上部層との界面においても表面プラズモン共鳴を生じさせることができ、表面プラズモンから光への再変換を効率良く行うことができる。また、金属膜を保護することも可能となる。
【００３０】
本発明の半導体発光装置において、樹脂層と凹部の側面及び底面との間に形成された第１の保護層と、樹脂層の上面を覆う第２の保護層と、第２の保護層の上に形成され、活性層に電流を注入する電極とをさらに備えていることが好ましい。このような構成とすることにより、電極とによる寄生容量を確実に低減できる。
【００３１】
本発明の半導体発光装置において、樹脂層は第１の保護層及び第２の保護層により完全に囲まれていることが好ましい。
【００３２】
本発明の半導体発光装置において、第１の保護層及び第２の保護層はＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｒＯ2及びＴａ2Ｏ5のうちのいずれかであることが好ましい。
【００３３】
本発明の半導体発光装置において、樹脂層の少なくとも一部は、メサ部の上面よりも高い位置にあることが好ましい。このような構成とすることにより、樹脂層の厚さを厚くすることができ、寄生容量をさらに小さくすることが可能となる。
【００３４】
本発明の半導体発光装置において、樹脂層の上面とメサ部の上面とは、平坦に接続されていることが好ましい。このような構成とすることにより、金属膜に微細開口部を形成する際の加工精度を向上させることが可能となる。また、電極の断線を防止することもできる。
【００３５】
本発明の半導体発光装置において、樹脂層の比誘電率は３以下であることが好ましい。この場合において、樹脂層はベンゾシクロブテン樹脂であることが好ましい。
【００３６】
本発明の半導体発光装置は、メサ部における活性層と金属膜との間に設けられており、選択的に酸化された領域又はプロトンが選択的に注入された注入された領域である高抵抗領域と、高抵抗領域に囲まれてなる電流狭窄領域とを含む電流狭窄層をさらに備えていることが好ましい。この場合において、電流狭窄領域の径は、１０μｍ以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、緩和振動周波数を高くすることができ、変調帯域を向上させることが可能となる。
【００３７】
本発明の半導体発光装置において、メサ部の容量は装置全体の容量の２分の１以上となるようにメサ部の径が調整されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、メサ部以外の寄生容量の影響が相対的に低減されるため、装置全体の容量値と抵抗値との積の値を小さくすることができるので、高速変調が可能となる。
【００３８】
本発明の半導体発光装置において、メサ部の側面は傾斜していることが好ましい。このような構成とすることにより、メサ部の側面に形成された第１の保護層と接する樹脂層に加わる応力が均一となるため、樹脂層とメサ部との間に空隙が発生することを防止できる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の半導体発光装置によれば、出射光の偏波モードが安定で且つレーザの変調帯域が広い、高速の光通信に用いる半導体発光装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は第１の実施形態に係る半導体発光装置であり、（ａ）は平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面構成を示している。
【００４１】
図１に示すようにｎ型のＧａＡｓからなる基板１０の上にｎ型の半導体多層膜からなる第１の反射鏡１１、下部スペーサ層１２、量子井戸層１３、上部スペーサ層１４、電流狭窄層１６、ｐ型の半導体多層膜からなる第２の反射鏡１７及びｐ型コンタクト層１８が順次積層されている。
【００４２】
第１の反射鏡１１は、ｎ型のＡｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ層とｎ型のＡｌ0.90Ｇａ0.10Ａｓ層とが交互に積層された多層膜であり、ｎ型不純物にはシリコンが用いられている。各層の膜厚はλ／４ｎ（λ：レーザ発振波長、ｎ：媒質の屈折率）であり、３４．５周期積層されている。
【００４３】
量子井戸層１３は、ノンドープのＧａＡｓからなる井戸層と、Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓからなる障壁層とが交互に３周期積層されて形成されている。下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１４は、それぞれＡｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓ層であり、量子井戸層１３、下部スペーサ層１２及び上部スペーサ層１４により構成された量子井戸活性層１５全体の膜厚はλ／ｎ（λ：レーザ発振波長、ｎ：媒質の屈折率）である。
【００４４】
電流狭窄層１６は、ｐ型のＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ層からなり、酸化により形成された高抵抗領域１６ｂが電流が流れる電流狭窄領域１６ａを囲むように形成されている。第２の反射鏡１７は、ｐ型の不純物としてカーボンがドーピングされた、Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ層とＡｌ0.90Ｇａ0.10Ａｓ層とが交互に９周期積層された多層膜である。ｐ型コンタクト層１８は、ｐ型のＧａＡｓ層からなり、上部コンタクト電極２７との接触抵抗を低減するため、ｐ型不純物であるカーボンを１×１０19ｃｍ-3以上の濃度でドーピングしている。
【００４５】
第１の反射鏡１１、活性層１５、電流狭窄層１６、第２の反射鏡１７及びｐ型コンタクト層１８からなる素子形成領域の一部は、第１の反射鏡１１が露出するまで選択的にエッチングされて形成された凹部によって他の領域と隔てられ、活性層１５、電流狭窄層１６、第２の反射鏡１７及びｐ型コンタクト層１８からなるメサ部３０が形成されている。
【００４６】
メサ部３０においてｐ型コンタクト層１８の上には、酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる厚さが１１３ｎｍの中間層２１が形成され、中間層２１の上には金（Ａｕ）又は銀（Ａｇ）等からなる厚さが２００ｎｍの金属膜２３が形成されている。金属膜２３には、それぞれがレーザ光の発振波長よりも直径が小さい複数の開口部２３ａが周期的に形成されている。金属膜２３は、厚さが２００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる上部層２２に覆われており、金属膜２３の劣化を防止すると共に、金属膜２３の上面と上部層２２との界面においても表面プラズモンの励起条件が満たされることとなる。従って、表面プラズモンから光へのエネルギーの再変換が効率良く行われることとなる。
【００４７】
本実施形態の半導体発光装置においては、金属膜２３が第２の反射鏡１７と共に上部反射鏡として機能し、第１の反射鏡１１と金属膜２３との間に活性層１５が挟まれたメサ部３０を有する共振器領域３１が形成されている。
【００４８】
メサ部３０を取り囲む凹部の側壁及び底面を覆うように第１の保護膜２４が形成されており、第１の保護膜２４はＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜、Ｎｂ2Ｏ5膜、ＺｒＯ2膜又はＴａ2Ｏ5膜の無機絶縁膜である。第１の保護膜２４に覆われた凹部を埋めるようにベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂からなる樹脂膜２５が形成されている。メサ部３０の中央部を除いて、樹脂膜２５の上面及び素子形成領域の上面を覆うように第２の保護膜２６が形成されており、樹脂膜２５は、第１の保護膜２４及び第２の保護膜２６に囲まれている。
【００４９】
第２の保護膜２６の上面には、ｐ型コンタクト層１８と一部が接するようにして上部コンタクト電極２７が形成されており、基板１０の下面には下部コンタクト電極２８が形成されている。上部コンタクト電極２７と下部コンタクト電極２８との間にバイアス電圧を印加すると、上部コンタクト電極２７のうちｐ型コンタクト層１８に接する部分から注入された電流は、電流狭窄層１６において電流狭窄部１６ａに狭窄された後、量子井戸層１３に注入され、量子井戸層１３においてキャリアの再結合が生じる。その結果、量子井戸層１３において生じた発光が、第１の反射鏡１１からなる下部反射鏡と第２の反射鏡１７及び金属膜２３からなる上部反射鏡との間に形成された共振器領域３１内においてレーザ発振してレーザ光となる。なお、本実施形態の半導体発光装置においては、発振波長は約８５０ｎｍとなる。
【００５０】
本実施形態の半導体発光装置においては、金属膜２３には開口部２３ａが周期的に設けられているため、共振器領域３１の内部から金属膜２３に到達した光は表面プラズモンに変換されやすい状態にある。励起された表面プラズモンは再び光に変換され共振器領域３１の外部に出射される。その結果、開口部２３ａの面積で決定される透過率に比べ桁違いに大きい光透過が生じるので、金属膜２３から外部へのレーザ光の出射が可能となる。
【００５１】
図２は開口部を設けた金属膜からの光の出射について検討した結果を示している。図２において横軸は金属膜に入射した光の波長を示し、縦軸は金属膜を透過した光の強度を示している。図２において用いた金属膜はＡｇであり、石英基板の上に形成した厚さが１１３ｎｍのＳｉＯ2膜の上に形成した。金属膜には、電子線（ＥＢ）リソグラフィとエッチングにより円形状の開口部を正方格子状に形成した。また、金属膜を保護するために厚さが２００ｎｍのＳｉＮ膜により被覆した。なお、金属膜の膜厚は２００ｎｍであり、開口部の直径は２００ｎｍである。また、隣接する開口部同士の中心間距離である開口周期は５５０ｎｍとした。
【００５２】
図２に示すように開口部の直径よりも波長が長い光においても、金属膜を透過する現象が認められた。開口部が正方格子状に配置された場合において、表面プラズモンを励起する開口部の開口周期Ｐは以下の式１により求められることが知られている。
Ｐ＝λ×（ｉ2＋ｊ2）0.5／（ε1ε2／（ε1＋ε2））0.5  ・・・  式１
ここでｉ及びｊは０以上の整数であり、ε1は開口部が形成された金属の誘電率、ε2は金属に接する媒質の誘電率である。
【００５３】
図２において波長１１５０ｎｍにおいて透過光の強度が最も強くなっている。波長１１５０ｎｍにおけるＡｇの誘電率は−４９であり、ＳｉＮの誘電率は４であることから、ｉ2＋ｊ2を１とすると、波長１１５０ｎｍにおける表面プラズモン共鳴が生じる開口周期Ｐは式１より５５０ｎｍとなる。これは、測定に用いた金属膜に形成した開口部の開口周期と一致する。従って、波長１１５０ｎｍにおける透過光強度のピークはＡｇとＳｉＮとの界面における表面プラズモン共鳴を起源とするものであることが明らかである。
【００５４】
また、図２において波長８８６ｎｍにもピークが認められるが、これは、波長８８６ｎｍにおけるＡｇの誘電率が−３３．５であり、ＳｉＯ2の誘電率が２．２５であることから、ＡｇとＳｉＯ2との界面における表面プラズモン共鳴を起源としたものであることが明らかである。さらに、金属膜に入射する光の入射角を変化させた際のピーク波長の変化を詳細に検討したが、このような光の透過に表面プラズモン共鳴が関与していることを裏付ける結果が得られた。
【００５５】
図３は本実施形態の半導体発光装置について開口部の開口周期と半導体発光装置の出力との関係を測定した結果を示している。図３において横軸は開口部の開口径と発光波長との比である開口比を示し、縦軸は装置から取り出された光の出力を示している。なお、測定に用いた半導体発光装置は、発光波長が約８５０ｎｍであり、金属膜２３には厚さが２００ｎｍの銀からなる膜を用い、金属膜２３を覆う厚さが２００ｎｍのＳｉＮからなる上部層２２を設けている。なお、注入電流は５ｍＡとした。
【００５６】
図３に示すように開口部の開口周期が４５０ｎｍ及び５５０ｎｍの場合には、開口周期が６５０ｎｍ及び７５０ｎｍの場合と比べて２倍程度光出力が大きくなっている。波長８５０ｎｍにおけるＡｇとＳｉＮとの界面及びＡｇとＳｉＯ2との界面における表面プラズモン共鳴を満たす開口部の開口周期は、式１からそれぞれ４５０ｎｍ及び５５０ｎｍである。従って、表面プラズモン共鳴により光出力が向上することが明らかである。
【００５７】
共振器領域３１と金属膜２３との界面における電束密度の連続条件から、表面プラズモンを励起することが可能な光の偏波成分はＴＭ偏波（Transverse Magnetic Wave）のみであり、ＴＥ偏波（Transverse Electric Wave）は表面プラズモンを励起することができない。このため、ＴＥ偏波成分に関しては、一般的に知られているように金属膜中において大きな減衰を受ける。本実施形態のように厚さが２００ｎｍのＡｕ又はＡｇ等からなる金属膜の場合、金属膜２３の光透過率は１０-7ｃｍ-3以下と極めて小さいため、共振器領域３１の外部へＴＥ偏波成分の光はほとんど出射されない。また、開口部を通じての光透過に関しても、波長より開口部の直径が小さい場合には、開口の直径をｄとすると光透過率が（ｄ／λ）4に比例することが知られており、本実施形態のように開口径が波長に対して小さい場合は、光透過率も小さくなる。従って、ＴＥ偏波光は外部へほとんど出射されず、表面プラズモンを励起できるＴＭ偏波光のみが金属膜２３から外部に出射される。
【００５８】
以上のように、開口部２３が周期的に設けられた金属膜２３により、レーザ光のＴＭ偏波を選択的に共振器領域３１の外へ取り出すことが可能となり、面発光型レーザ装置から出射されるレーザ光の偏波モードを制御することが可能となる。
【００５９】
図４はガラス基板の上に形成された開口部を有する金属膜の光透過率をシミュレーションした結果である。シミュレーションにはＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain）法を用いた。なお、金属膜は膜厚が２００ｎｍのＡｕとし、開口周期を５５０ｎｍとした。励起光がＴＥ偏波及びＴＭ偏波の場合のそれぞれに対し、開口径を変化させて透過率を計算し、光透過率の開口比依存性を求めた。
【００６０】
図４に示すように、ＴＥ偏波光に対しては開口比を小さくすると光透過率が急激に低下し、開口比が０．４より小さい場合にはＴＥ偏波光がカットオフされている。一方ＴＭ偏波光に対しては開口比の低減に伴い光透過率は減少するものの、開口比が０．２程度の場合においても光透過が可能である。この結果は、ＴＭ偏波光において表面プラズモンを介した光透過が生じていることを示している。
【００６１】
図５は、ＴＭ偏波の光の強度とＴＥ偏波の光の強度の比である偏光比（ＴＭ／ＴＥ）の開口径依存性をシミュレーションにより求めた結果を表したものである。図５に示すように、開口径を小さくすることにより大きな偏光比が得られることが明らかである。これは開口径が小さいほど開口部を通じた光透過が減少し、表面プラズモンを介した光透過の効果が顕著になるためである
以上の結果から、開口部の開口径を発光波長以下とすることにより、ＴＭ偏波成分の強度がＴＭ偏波成分の強度よりも高くなるように偏波モードを制御することができる。また、開口径を発光波長の２分の１以下とすることにより一般的に光通信に適した偏向比が２以上の半導体発光装置が得られる。
【００６２】
一般に面発光レーザは共振器長が短いため、レーザ発振を得るためには光出射面側においても９９％以上の高い反射率を有する反射鏡が必要である。図６は本実施形態における半導体発光装置の光出力をシミュレーションにより求めた結果である。なお、注入電流は５ｍＡとして計算している。図６に示すように光出射面側の反射鏡の反射率を増加させることにより高い光出力を得られることが明らかである。例えば、５ｍＡの電流注入時に１ｍＷ以上の光出力を得るためには光出射面側の反射強の反射率を９９．４％以上とする必要がある。一方、図６によると光出力は９９．９％の反射率で極大となり、これ以上の反射率では逆に光出力が減少する。
【００６３】
このような反射率を得るためには、金属膜による反射鏡と半導体多層膜による反射鏡とを組み合わせることが効果的である。半導体多層膜からなる反射鏡のみによりこのような高い反射率を得るためには周期を２０周期以上且つ２５周期以下とする必要がある。このように多周期の半導体多層膜からなる反射鏡を設けた場合には、半導体発光装置の素子抵抗が上昇してしまう。しかし、本実施形態の半導体発光装置においては、金属膜２３と半導体多層膜からなる第２の反射鏡１７とが組み合わされているため、第２の反射鏡１７の積層周期は９周期程度あればよい。従って、半導体発光装置の素子抵抗の上昇を抑えることができ、素子を高速に動作させることが可能となる。また、金属の熱抵抗は極めて小さいため、金属膜２３において発生した熱を外部に効率良く放出させることができるので、素子の放熱性を向上させることもできる。
【００６４】
なお、金属膜２３の反射率は金属膜２３の材質及び開口部２３ａの直径等の構造パラメータにより変化するため、それに応じて第２の反射鏡１７の周期を適切に設定すればよい。具体的には第２の反射鏡１７の積層周期を９周期以上且つ２２周期以下にすればよい。
【００６５】
本実施の形態において中間層２１の膜厚は１１３ｎｍとした。中間層２１の膜厚を発光波長λの４ｎ分の１（ｎは中間層の屈折率）のおよそ０．８倍とすることにより、金属膜２３、中間層２１及び上部電極１７により形成された反射鏡のブラッグ条件を満足させることができる。従って、金属膜２３の光吸収に起因する位相変化を補償することが可能となり、金属膜２３、中間層２１及び上部電極１７により形成された反射鏡の反射率を最も高くすることができる。
【００６６】
図７はＡｕ、ＳｉＯ2、及び９周期の半導体多層膜により構成された反射鏡にブラッグ波長の光が入射した場合の反射率及び位相変化のＳｉＯ2の膜厚依存性を計算した結果である。図７に示すように膜厚が１１３ｎｍの場合、すなわち０．８×λ／（４ｎ）において反射率が最大となる。また、ＳｉＯ2の膜厚が８５ｎｍ（０．６×λ／（４ｎ））以上且つ１４２ｎｍ（λ／（４ｎ））以下の領域においては反射光の位相変化が抑制されており、高い反射率が得られる。
【００６７】
また、中間層２１をＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）、酸化亜鉛又は酸化スズ等の透明導電材料により形成してもよい。このようにすることにより、メサ部３０の上にも電極を形成することができるため、コンタクト抵抗の低い半導体発光装置を実現することができる。また、中間層２１を誘電体の多層膜又は半導体の多層膜として、反射膜の機能を持たせてもよい。
【００６８】
本実施形態の半導体発光装置においては、第２の反射鏡１７の厚さを薄くしているため、メサ部３０の高さが低くなっている。一般に、上部コンタクト電極２７と第１の反射鏡１１との間の間隔が狭くなると、素子の寄生容量が大きくなる。しかし、本実施形態の半導体発光装置においては、メサ部３０を形成する凹部が誘電率の低いＢＣＢ樹脂からなる樹脂膜２５によって埋め込まれているため、上部コンタクト電極２７第１の反射鏡１１との間に形成される寄生容量を低減することができる。
【００６９】
また、凹部を樹脂膜２５により埋め込むことにより、メサ部３０の周囲の段差構造を解消することができるので、金属膜２３に開口部２３ａを形成する際に、平坦なレジストを形成することが可能となる。その結果、開口部２３ａの開口径及び開口周期の精度及び再現性が優れた金属膜２３を形成することができる。また、上部コンタクト電極２７が段差部において断線することを防止できる。
【００７０】
図８は寄生容量と直列抵抗で制限されるレーザ装置の変調帯域を見積もった結果を示している。３ｄＢ変調帯域は従来のレーザ装置では１０ＧＨｚ程度であるのに対し、本発明の半導体発光装置では上部多層膜反射鏡を設けていないことによる直列抵抗の低減と、低誘電率材料の埋め込みによる寄生容量の低減により、変調帯域が４倍以上に向上されている。図８によれば、メサ部の幅が２２μｍ以上の場合において４０ＧＨｚを越える高い変調帯域が得られている。メサ部の直径を大きくすると変調帯域が向上されるのは、メサ部以外の寄生容量の影響が相対的に低減され、素子全体の容量と抵抗の積が小さくなるためである。
【００７１】
ところで、レーザの変調帯域を制限する要因として、緩和振動周波数を考慮する必要がある。緩和振動周波数はレーザ共振器体積の２分の１乗に反比例するため、電流狭窄層１６における電流狭窄部１６ａの幅（酸化アパーチャ径）を低減するとが好ましい。図９は緩和振動周波数により制限される変調帯域の酸化アパーチャ径の依存性を見積もった結果を示している。なお、光出力は２ｍＷに設定している。酸化アパーチャ径を小さくすることにより変調帯域が向上している。図９に示すように酸化アパーチャ径を１０μｍ以下とすることにより、１５ＧＨｚ以上の高い変調帯域が得られる。
【００７２】
なお、金属膜２３として金又は銀を用いる例を示したが、アルミニウム等を用いてもよい。また、金属膜２３を積層膜としてもよい。例えば、厚さが５０ｎｍのＡｇからなる第１の金属膜と厚さが１５０ｎｍのＡｌからなる第２の金属膜とを順次積層して金属膜２３を形成してもよい。第１の金属膜にＡｇを用いることにより表面プラズモンを効率良く発生させることができると共に、上部にＡｌからなる第２の金属膜を設けることによりＡｇの酸化を防止することができる。また、ＡｕとＡｇ等の組み合わせであってもよい。この場合には上側の層を下側の層よりも薄くすることが好ましい。
【００７３】
また、金属膜２３の膜厚を２００ｎｍとする例を示したが、膜厚が１００ｎｍ以上あれば、ＴＥ偏波成分を十分に減衰させることが可能であり、ＴＭ偏波成分の減衰を防止するためには膜厚を５００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００７４】
金属膜２３に設ける開口部２３ａの開口面の平面形状は円形状だけでなく、異方性を有する、楕円形状又は長方形状等としてもよい。開口部２３ａの開口面の平面形状を異方性を有する形状とすることにより、金属膜２３における屈折率の分布を非対称とすることができる。従って、偏波方向によって共振器利得を変化させることができるので、偏波制御が容易となる。
【００７５】
また、開口部２３ａの配置は、正方格子状以外に、三角格子状又は六角格子状としてもよい。三角格子状又は六角格子状とすることにより、開口部の密度を高くすることが可能となるので、光透過率を高くすることができる。
【００７６】
また、本実施形態において、金属膜２３とｐ型コンタクト層１８との間に中間層２１を設けたが、中間層２１を設けずｐ型コンタクト層１８の上に直接金属膜２３を形成してもよい。この場合には、金属膜と接する媒質はＧａＡｓとなるため、開口部２３の開口周期を変更する必要がある。
【００７７】
例えば、発光波長が８５０ｎｍの場合には、ＧａＡｓの誘電率が１３．３となるため、開口周期Ｐは１８０ｎｍとすればよい。
【００７８】
また、金属膜２３を覆う上部層２２を形成する例を示したが、上部層２２は必ずしも設ける必要はない。また、上部層２２と中間層２１とは同一の材料により形成してもよい。また、金属膜２３と上部層２２との界面において表面プラズモン共鳴を生じさせるためには、上部層２２が金属膜２３の側面を覆っている必要はない。
【００７９】
本実施形態において、樹脂膜２５をＢＣＢ樹脂により形成したが、ＳｉＬＫ（登録商標）又はフッ素化ポリアリーレンエーテル系の樹脂等を用いてもよい。また、メサ部３０を形成する場合に、メサ部３０の斜面が傾斜を有するようにすることが好ましい。メサ部３０の側面に傾斜を設けることにより、メサ部３０の側面に形成された第１の保護膜２４と接する樹脂膜２５に加わる応力を均一とすることができる。これにより、メサ部３０と樹脂膜２５との間に空隙が生じることを防止できるので、半導体発光装置の信頼性を向上させることができる。
【００８０】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照して説明する。図１０は第２の実施形態に係る半導体発光装置の断面構成を示している。図１０において図１と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
【００８１】
本実施形態の半導体発光装置には、第２の反射鏡１７が設けられておらず、金属膜２３のみによって上部反射鏡が形成されている。本実施形態の半導体発光装置は、第２の反射鏡１７を有していないため、素子の抵抗を大幅に低減することができる。
【００８２】
一方、本実施形態の半導体発光装置においては、メサ部３０の高さが非常に低くなるため、寄生容量が増加する恐れがある。この場合には、必要に応じて樹脂膜２５を厚く形成し、メサ部３０の上面よりも突出させることにより、寄生容量を低減することが可能である。
【００８３】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照して説明する。図１１は第３の実施形態に係る半導体発光装置の断面構成を示している。図１１において図１０と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
【００８４】
図１１に示すように本実施形態の半導体発光装置においては、金属膜２３の下に誘電体多層膜４１が形成されている。金属膜２３と誘電体多層膜４１とにより反射鏡が形成されているため、金属膜２３のみの場合に比べて、反射鏡の反射率を向上させることができる。また、金属膜２３が半導体層の上に形成されていないため、金属膜２３の合金化を防止する効果も得られる。
【００８５】
（第４の実施形態）
以下に、本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照して説明する。図１２は第４の実施形態に係る半導体発光装置の断面構成を示している。図１２において図１と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
【００８６】
図１２に示すように本実施形態の半導体発光装置においては、基板１０を露出するコンタクトホールが形成され、下部コンタクト電極２８が素子の上面に引き出されている。このため、基板の同一面に配線を形成することができるので、半導体発光装置の実装効率を高めることができる。
【００８７】
なお、コンタクトホールを形成することにより半導体発光装置に生じる凹凸が大きくなるが、樹脂膜２５の膜厚を調整することにより、上部コンタクト電極２７及び下部コンタクト電極２８を平坦化することが可能である。
【００８８】
なお、各実施形態においては、金属膜を面発光型半導体レーザに設ける例に用いて説明したが、例えばファブリペロー型半導体レーザ、固体レーザ又はガスレーザ等の他のレーザ装置においても同様に金属膜を設けることができ、これらの場合においても各実施形態において示したものと同様の効果が得られる。
【００８９】
（第５の実施形態）
以下に、第５の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。図１３は第５の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を工程順に示している。
【００９０】
図１３（ａ）に示すように例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１０の上に第１の反射鏡１１と、下部スペーサ層１２、量子井戸層１３及び上部スペーサ層１４からなる量子井戸活性層１５と、電流狭窄層１６と、第２の反射鏡１７と、ｐ型コンタクト層１８とを順次結晶成長する。続いて、ＣＶＤ法又はスパッタリング法を用いてシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を基板表面全体に形成した後、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法を用いて所定のパターン形状のＳｉＯ2膜を形成する。
【００９１】
次に、図１３（ｂ）に示すようにＳｉＯ2膜をエッチングマスクとして用いたドライエッチング法により、ｐ型コンタクト層１８、第２の反射鏡１７、電流狭窄層１６、量子井戸活性層１５及び第１の反射鏡１１の一部までをエッチングしてメサ部３０を形成する。この工程は電流狭窄層１６をメサ部３０の側面に露出することを目的としているため、必ずしも第１の反射鏡１１に至るまでエッチングする必要はない。
【００９２】
メサ部３０を形成した後、４００℃の水蒸気雰囲気中に約１５分間晒すことにより、メサ部３０を外周部から酸化する。このときの酸化速度は各層のＡｌ含有量により異なり、Ａｌ含有量が大きいほど酸化速度は速くなる。ここで、電流狭窄層１６のＡｌ含有量を他の層よりも大きくしておくことにより、電流狭窄層１６が他の層よりも高速に酸化される。従って、電流狭窄層１６はメサ部３０の中央部を除いて酸化されるので、メサ部３０の中心部に電流狭窄部分１６ａを有し、メサ部３０の周縁部に酸化された高抵抗部分１６ｂを有する電流狭窄層１６を容易に形成することができる。
【００９３】
次に、図１３（ｃ）に示すようにメサ部３０の上面及び第１の反射鏡１１の表面にＳｉＯ2からなる第１の保護膜２４を形成する。続いて、ＢＣＢ樹脂からなる樹脂膜２５を第１の保護膜２４の上に塗布した後、窒素雰囲気中で熱処理を行い樹脂膜２５を硬化させる。次に、樹脂膜２５の上面とメサ部３０の上面とを覆うようにＳｉＯ2よりなる第２の保護膜２６を形成する。その後、上部コンタクト電極２７とｐ型コンタクト層１８を接触させるために必要となるコンタクト窓を形成するために、メサ部３０の上面に形成された第２の保護膜２６の一部をウェットエッチングにより除去する。
【００９４】
次に、図１４（ａ）に示すようにメサ状構造物の中心部にフォトレジストを用いて所定の形状のマスクを形成し、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕを順次形成した後、リフトオフ法によりフォトレジストを除去し、所定の形状の上部コンタクト電極２７を形成する。
【００９５】
次に図１４（ｂ）に示すようにｐ型コンタクト層１８の上に、厚さが１１３ｎｍのＳｉＯ2からなる中間層２１を形成した後、中間層２１の上に開口部２３ａを有する金からなる金属膜２３を電子線蒸着とリソグラフィを用いて形成する。
【００９６】
開口部２３ａの開口径及び開口周期は正確に形成する必要があるため、リソグラフィに用いるレジストの平坦性が要求される。従来はレジストの平坦性を確保するために、メサ部の形成前に開口部を有する金属膜の形成を行う必要があった。しかし、本実施形態の製造方法においては、メサ部３０の周囲の凹部が樹脂膜２５により埋め込まれており、メサ部が形成されている領域の表面は平坦化されている。従って、レジストの平坦性を確保することが可能であり、開口径及び開口周期が正確な金属膜２３を形成できる。これにより、メサ部３０を形成する工程において金属膜２３が損傷を受けることを防止することもできる。
【００９７】
次に図１４（ｃ）に示すように金属膜２３を覆うＳｉＮからなる上部層２２を形成する。続いて、研磨及びエッチングを用いて基板１０の厚さを任意の厚さに調整した後、基板１０の下面に下部コンタクト電極２８としてＡｕ、Ｇｅ及びＮｉの合金等からなる膜を形成する。続いて、窒素雰囲気中で約４００℃で１０分間の熱処理を行い、下部コンタクト電極２８と基板１０と及び上部コンタクト電極２７とｐ側コンタクト層１８とをオーミック接触させる。
【００９８】
なお、本実施形態においては第１の実施形態に示した半導体発光装置の製造方法を示したが、同様にして他の実施形態に示した半導体発光装置を製造することができる。また、電流狭窄層１６の高抵抗領域１６ｂを熱酸化により形成したが、プロトン注入により形成してもよい。
【００９９】
また、本実施形態においては、樹脂膜２５の上面がｐ型コンタクト層１８の上面と一致するように形成する例を示したが、樹脂膜２５とメサ部３０とが段差なく形成されていれば、金属膜２３の加工精度を向上させることが可能であり、樹脂膜２５の中央部が突出した形状としてもよい。
【０１００】
この場合には、以下のようにして樹脂膜２５を形成すればよい。メサ部３０を形成した後、メサ部３０の上面、メサ部３０の側面及び第１の反射鏡１１表面にＳｉＯ2からなる第１の保護膜２４を形成する。続いて、ＢＣＢ樹脂からなる樹脂膜２５の一部を第１の保護膜２４の上に塗布した後、窒素雰囲気中で熱処理を行い樹脂を硬化させる。硬化した樹脂の上に、再度ＢＣＢ樹脂を塗布する。
【０１０１】
次に、メサ部３０の上面以外の樹脂膜２５を露光し、現像を行うことにより、メサ部３０の上面から未硬化の樹脂膜２５を除去する。これにより、メサ部３０の上面における樹脂膜２５の表面がメサ部３０の周辺部における樹脂膜２５の表面より低くなるように加工する。
【０１０２】
メサ部３０の上面に第１の保護膜２４が露出されるように、樹脂膜２５をドライエッチング法により除去する。エッチングを行うガスにはＣＦ4とＯ2との混合ガスを用いることができる。また、メサ部３０の表面に形成した第１の保護膜２４をドライエッチング時の保護膜として用いる。その後、窒素雰囲気中で樹脂膜２５の硬化を行う。
【０１０３】
このようにすることにより、樹脂膜２５とメサ部３０との間に段差が生じないようにして、メサ部３０の上面より突出した樹脂膜２５を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明の半導体発光装置は、出射光の偏波モードが安定で且つレーザの変調帯域が広い、高速の光通信に用いる半導体発光装置を実現できるという効果を有し、面発光型レーザ装置を含む半導体発光装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置に用いる金属膜の光透過性を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における開口部の開口周期と出力との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における開口部の開口比と光透過性との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における開口部の開口径と出力光の偏光比との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における上部反射鏡の反射率と光出力との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置におけるメサ幅と変調変調帯域との関係を、従来の装置と比較して示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置におけるアパーチャ径と変調変調帯域との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における中間層の膜厚と反射率及び位相変化との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０    基板
１１    第１の反射鏡
１２    下部スペーサ層
１３    量子井戸層
１４    上部スペーサ層
１５    活性層
１６    電流狭窄層
１６ａ  電流狭窄領域
１６ｂ  高抵抗領域
１７    第２の反射鏡
１８    ｐ型コンタクト層
２１    中間層
２２    上部層
２３    金属膜
２３ａ  開口部
２４    第１の保護膜
２５    樹脂膜
２６    第２の保護膜
２７    上部コンタクト電極
２８    下部コンタクト電極
３０    メサ部
３１    共振器領域
４１    誘電体多層膜
５１    コンタクトホール
【図１】
2006156947.tif 000003
【図２】
2006156947.tif 000004
【図３】
2006156947.tif 000005
【図４】
2006156947.tif 000006
【図５】
2006156947.tif 000007
【図６】
2006156947.tif 000008
【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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