(57)【要約】【課題】より容易な製造を可能とする簡素な構造を有していながら、単一横モード（基本横モード）で発振する高出力のレーザ光を出射することのできる面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】下部反射鏡１２と共に共振器を構成する上部反射鏡の一部（第２の上部反射鏡１５）として、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがってペア膜間の屈折率差が順次大きくなる態様で、ｐ型の「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜とｐ型のＧａＡｓからなる半導体膜とからなるペアを交互に積層形成する。このとき、その半導体膜の組成比は、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがってアルミニウムの比率（比率ｘ）が順次大きくなる態様で設定する。【選択図】        図１
2006073823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器を構成する２つの多層膜反射鏡が発光部となる活性層を挟む態様で形成された面発光型半導体レーザ素子において、
前記活性層を挟む態様で形成された２つの多層膜反射鏡の少なくとも１つが、少なくともその一部として、前記活性層から遠ざかるにしたがってペア膜間の屈折率差が順次大きくなる態様で２種の半導体膜のペアが交互に積層形成された多層膜を含む
ことを特徴とする面発光型半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記積層されて多層膜を構成する２種の半導体膜のペアの少なくとも一方が化合物半導体からなり、該化合物半導体からなってペアとなる他方と交互に積層される半導体膜は、前記活性層からの距離に対応するかたちでその組成比が設定されてなる
請求項１に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記化合物半導体からなってペアとなる他方と交互に積層される半導体膜は、その構成元素の１つとしてアルミニウムを含み、前記活性層から遠ざかるにしたがって該構成元素となるアルミニウムの比率が順次大きくなるような組成比をもつ
請求項２に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記積層されて多層膜を構成する２種の半導体膜のペアは、一方が「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）」の組成を、他方が「ＡｌyＧａ1-yＡｓ（０≦ｙ≦１）」の組成を有し、各々の組成比は、「ｘ＞ｙ」なる関係を保ちつつ、前記活性層から遠ざかるにしたがってｘが順次大きくなる態様で設定されてなる
請求項３に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記積層されて多層膜を構成する２種の半導体膜のペアは、一方が「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成を、他方が「ＧａＡｓ」の組成を有し、その組成比は、前記活性層から遠ざかるにしたがってｘが順次大きくなる態様で設定されてなる
請求項３に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項６】
当該レーザ素子の内部構造として、同素子側面からの酸化アルミニウム膜によって前記活性層から遠ざかるにしたがって開口径が順次狭められたアパーチャ構造を有する
請求項３〜５のいずれか一項に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項７】
当該レーザ素子の外形構造として、平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を有する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記ペアを形成する２種の半導体膜の膜厚は各々、この膜厚をａ、同半導体膜の屈折率をｎ、当該レーザ素子から発せられる光の波長をλとするとき、「ａ ＝ λ／（４ｎ）」なる関係を満足するように設定されてなる
請求項１〜７のいずれか一項に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項９】
発光部となる活性層を挟む態様で形成されて共振器を構成する２つの多層膜反射鏡の一方として構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなる半導体膜を、前記活性層から遠ざかるにしたがって前記構成元素となるアルミニウムの比率が順次大きくなるような組成比をもつ態様で積層形成するとともに、該積層形成した多層膜の側面に対して選択的な酸化処理を施すことによって、当該レーザ素子の内部に、同素子側面からの酸化アルミニウム膜により前記活性層から遠ざかるにしたがって開口径が順次狭められたアパーチャ構造を形成する
ことを特徴とする面発光型半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記多層膜の側面に対する選択的な酸化処理に先立ち、当該レーザ素子の外形構造として平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を形成する工程を備え、前記選択的な酸化処理を同工程により形成されたメサ構造の側壁に対して行い、前記アパーチャ構造を、同工程により形成されたメサ構造の側壁からの酸化アルミニウム膜により開口径が順次狭められる態様で形成する
請求項９に記載の面発光型半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなる半導体膜は、ペアとなる別の半導体膜と交互に積層される態様で形成され、それら半導体膜のペアは、一方が「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）」の組成を、他方が「ＡｌyＧａ1-yＡｓ（０≦ｙ≦１）」の組成を有し、各々の組成比は、「ｘ＞ｙ」なる関係で且つ、前記活性層から遠ざかるにしたがってｘが順次大きくなる態様で設定されてなる
請求項９または１０に記載の面発光型半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなる半導体膜は、ペアとなる別の半導体膜と交互に積層される態様で形成され、それら半導体膜のペアは、一方が「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成を、他方が「ＧａＡｓ」の組成を有し、その組成比は、前記活性層から遠ざかるにしたがってｘが順次大きくなる態様で設定されてなる
請求項９または１０に記載の面発光型半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなる半導体膜の膜厚は、この膜厚をａ、同半導体膜の屈折率をｎ、当該レーザ素子から発せられる光の波長をλとするとき、「ａ ＝ λ／（４ｎ）」なる関係を満足するように設定されてなる
請求項９〜１２のいずれか一項に記載の面発光型半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法に関し、詳しくは、共振器を構成する２つの多層膜反射鏡が発光部となる活性層を挟む態様で形成された面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子として一般によく知られているものの多くは、基板表面に対して平行な方向へ光を出す端面発光型レーザ素子である。しかし近年、これに加え、基板表面に対して垂直な方向へ光を出す面発光型半導体レーザ素子、いわゆる垂直共振器型レーザ素子（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）も実用化されるに至っている。この面発光型半導体レーザ素子は、縦モード特性として安定した単一モードが得られるなど、種々の優れた光学特性をもつことから光通信や伝送用途などに適している。またこのほかにも、端面発光型レーザ素子と比較して２次元アレイ化が容易であるなど、多くの特長をもち、他の用途への展開も期待されている。
【０００３】
ところで一般に、こうした面発光型半導体レーザ素子では、素子内部に電流狭窄層を設けることによって、横モード出力の単一モード化（シングル化）が図られている。ところが、こうした方法では、当該素子内部において発光部となる活性層に駆動電流を注入するための電流通路（半導体領域）が狭くなってしまうことに基づいて、単一横モード（基本横モード）で発振するレーザ光の出力として大きな出力を得ることが難しくなっている。そしてこれが、面発光型半導体レーザ素子の用途を制限する要因となっている。
【０００４】
そこで従来、単一横モード（基本横モード）で発振する高出力のレーザ光を得るべく、例えば特許文献１に記載のような、共振器を形成する２つの半導体多層膜反射鏡の一方（上部ミラー）が反射率調整層を備えて構成される構造の面発光型半導体レーザ素子などが提案されている。なお、この反射率調整層は、上部ミラーの中央部に含まれる部分（第１ミラー部）がブラッグ反射条件を満たす膜厚に、上部ミラーの外周部に含まれる部分（第２ミラー部）が反ブラッグ反射条件を満たす膜厚にそれぞれ設定されて且つ、上記第１ミラー部が上記第２ミラー部よりも大きな反射率に設定されたものである。
【０００５】
また、例えば特許文献２に記載のように、共振器を形成する２つの半導体多層膜反射鏡の一方（上部ミラー）について、その周辺部の側面と半導体基板の表面とのなす角度が鋭角に設定された、いわゆるメサ構造の面発光型半導体レーザ素子も提案されている。こうした構造によれば、上記上部ミラーについて、その中央部における反射率が周辺部における反射率よりも大きくなるため、単一横モード（基本横モード）での発振が生じやすくなる。
【０００６】
さらにこれらに加え、多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層を有して、該活性層が周辺部よりも中央部に多くの量子井戸をもつ構造とした面発光型半導体レーザ素子も提案されている（例えば特許文献３参照）。こうした構造によっても、単一横モード（基本横モード）での発振は生じやすくなる。
【特許文献１】特開２００１−２８４７２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２８４７２４号公報
【特許文献３】特開平８−２１３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、上記特許文献１〜３に記載されている面発光型半導体レーザ素子のいずれの構造によっても、単一横モード（基本横モード）で発振する高出力のレーザ光を得ることは確かに可能となる。しかしながら、これらの構造はいずれも、その実現が困難なものとなっている。具体的には、例えば特許文献１に記載のレーザ素子では、ブラッグ反射条件を満たす膜厚（例えば１／４波長）とすべく、エッチング等により上記第１ミラー部の上面に凹部を形成する必要がある。一般に、こうした凹部の形成に際し、エッチング深さ（第１ミラー部の膜厚）やエッチング面の平坦性等を制御することは難しい。すなわち、こうした構造を有する上記レーザ素子自体、その作製が困難なものとなっている。また、上記特許文献２に記載のレーザ素子も、その形状の複雑さから作製が困難である。またさらに、上記特許文献３に記載のレーザ素子も、その製造に際して、上記活性層の周辺部に形成された量子井戸をエッチング等により除去しなければならないため、やはりその作製が困難である。
【０００８】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、より容易な製造を可能とする簡素な構造を有していながら、単一横モード（基本横モード）で発振する高出力のレーザ光を出射することのできる面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
こうした目的を達成すべく、請求項１に記載の発明では、共振器を構成する２つの多層膜反射鏡が発光部となる活性層を挟む態様で形成された面発光型半導体レーザ素子として、前記活性層を挟む態様で形成された２つの多層膜反射鏡の少なくとも１つが、少なくともその一部として、前記活性層から遠ざかるにしたがってペア膜間の屈折率差が順次大きくなる態様で２種の半導体膜のペアが交互に積層形成された多層膜を含む構造とする。
【００１０】
このような構造では、発光部となる活性層から遠ざかるにしたがって上記２種の半導体膜からなるペア膜間の屈折率差が順次大きくなる。そしてこれに伴い、上記共振器を構成する多層膜反射鏡としての反射率も同活性層から遠ざかるにしたがって順次大きくなることとなる。このため、活性層近傍では小さい反射率がそこから遠ざかるにしたがって順次大きくなることとなり、こうした多層膜反射鏡により構成される共振器の実効的な共振器長は長くなることになる。そしてこのように、共振器の実効的な共振器長が長くなることで、横方向の幅を維持しつつ、単一横モード（基本横モード）での発振をより容易く生じさせることができるようになる。一般に、面発光型半導体レーザ素子においては、横方向の幅に比べて共振器長が短いものとなっているため、単一横モード（基本横モード）での発振を実現するためには、横方向の幅を短くする必要がある。しかし、この横方向の幅を短くすることとすれば、素子の設計自由度や製造方法およびその条件等に関して様々な制約を受けることを余儀なくされる。このため、上記構造のように、横方向の幅を短くすることなく単一横モード（基本横モード）での発振を容易くする構造は、面発光型半導体レーザ素子にとって極めて有益である。しかも、共振器の実際の共振器長を長くするのではなく実効的な共振器長を長くするため、縦モードに関する光学特性、すなわち安定した単一モードが得られるといった優れた発振特性等は好適に維持されることとなる。またさらには、共振器内において例えば量子井戸からなる活性層の位置合わせが容易くなる等、当該レーザ素子の製造もより容易に行うことができるようになる。
【００１１】
また、前記積層されて多層膜を構成する２種の半導体膜のペアの少なくとも一方が化合物半導体からなるとするとき、該化合物半導体からなってペアとなる他方と交互に積層される半導体膜についてはこれを、請求項２に記載の発明によるように、前記活性層からの距離に対応するかたちでその組成比が設定されたものとすることが望ましい。具体的には、化合物半導体は通常、その組成比を変えることで屈折率も変化する。このため、例えば前記活性層から遠ざかるにしたがって一乃至複数の構成元素の比率を順次大きくする、あるいは小さくすることで、前記活性層からの距離に応じた屈折率に設定することが可能である。すなわち、こうした構造を採用することで、上記請求項１に記載の構造をより容易に実現することができるようになる。
【００１２】
また、上記請求項１や請求項２に記載の構造を実現する上では、請求項３に記載の発明によるように、前記化合物半導体からなってペアとなる他方と交互に積層される半導体膜を、その構成元素の１つとしてアルミニウムを含み、前記活性層から遠ざかるにしたがって該構成元素となるアルミニウムの比率が順次大きくなるような組成比をもつものとすることが有効である。具体的には、構成元素としてアルミニウムを含む化合物半導体は通常、そのアルミニウムの比率が大きくなるほど屈折率が大きくなる。このため、上記のような組成比に設定することとすれば、前記活性層から遠ざかるにしたがって前記２種の半導体膜からなるペア膜間の屈折率差が順次大きくなることとなり、上述の構造が好適に実現されることとなる。
【００１３】
そして具体的には、例えば請求項４に記載のように、
・前記積層されて多層膜を構成する２種の半導体膜のペアについて、一方を「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）」の組成をもつものに、他方を「ＡｌyＧａ1-yＡｓ（０≦ｙ≦１）」の組成をもつものにして、各々の組成比を、「ｘ＞ｙ」なる関係を保ちつつ、前記活性層から遠ざかるにしたがってｘが順次大きくなる態様で設定した構造。
あるいは請求項５に記載のように、
・前記積層されて多層膜を構成する２種の半導体膜のペアについて、一方を「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつものに、他方を「ＧａＡｓ」の組成をもつものにして、その組成比を、前記活性層から遠ざかるにしたがってｘが順次大きくなる態様で設定した構造。
等々の構造を採用することができる。これらいずれの場合であれ、上記請求項３に記載の構造が好適に実現されることとなる。
【００１４】
また、請求項３〜５のいずれか一項に記載の面発光型半導体レーザ素子に関しては、請求項６に記載のように、当該レーザ素子の内部構造として、同素子側面からの酸化アルミニウム膜によって前記活性層から遠ざかるにしたがって開口径が順次狭められたアパーチャ構造を有するものとすることが特に有効である。
【００１５】
こうしたアパーチャ（開口）構造によれば、絶縁性の酸化アルミニウム膜により電流通路や光導波路が制限されるようになるため、キャリアや光が活性層にうまく閉じ込められ、レーザとして良特性を示すようになる。また、前記活性層から遠ざかるにしたがって同素子内の半導体領域が順次狭められる構造であることから、その開口部分の中心付近での反射率が高められることとなる。そしてこれにより、横モード出力の単一モード化（シングル化）が図られるようになる。
【００１６】
なお、上記請求項３〜５に記載の構造はいずれも、前記化合物半導体からなる半導体膜の構成元素となるアルミニウムの比率が前記活性層から遠ざかるにしたがって順次大きくなるような構造となっている。そしてここで、同半導体膜の酸化速度、すなわち酸化アルミニウム膜の形成速度は、アルミニウムの含有率に依存し、アルミニウムを多く含む膜ほどその酸化速度は速くなる。すなわち、上記アパーチャ構造は、これら請求項３〜５のいずれか一項に記載のレーザ素子に対して適宜の酸化処理を施すことで、容易に実現することができる。
【００１７】
また、請求項１〜６のいずれか一項に記載の面発光型半導体レーザ素子に関しては、請求項７に記載のように、当該レーザ素子の外形構造として、平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を有するものとすることが望ましい。こうした構造によれば、素子外形のメサ構造により電流通路や光導波路が制限されるようになるため、キャリアや光が活性層にうまく閉じ込められ、レーザとして良特性を示すようになる。
【００１８】
また、前記ペアを形成する２種の半導体膜の膜厚についてはこれを各々、請求項８に記載のように、この膜厚をａ、同半導体膜の屈折率をｎ、当該レーザ素子から発せられる光の波長をλとするとき、「ａ ＝ λ／（４ｎ）」なる関係を満足するように設定することがより望ましい。こうした構造を採用することで、前記共振器を構成する多層膜反射鏡として、より高い反射率をもつ反射鏡が得られることになる。
【００１９】
一方、請求項９に記載の発明では、こうした面発光型半導体レーザ素子を製造する方法として、発光部となる活性層を挟む態様で形成されて共振器を構成する２つの多層膜反射鏡の一方として構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなる半導体膜を、前記活性層から遠ざかるにしたがって前記構成元素となるアルミニウムの比率が順次大きくなるような組成比をもつ態様で積層形成するとともに、該積層形成した多層膜の側面に対して選択的な酸化処理を施すことによって、当該レーザ素子の内部に、同素子側面からの酸化アルミニウム膜により前記活性層から遠ざかるにしたがって開口径が順次狭められたアパーチャ構造を形成することとする。
【００２０】
このような製造方法を採用することで、上記請求項６に記載の構造を、より容易に且つ好適に実現することができるようになる。
また、メサ構造を有する面発光型半導体レーザ素子を製造する方法としては、請求項１０に記載のように、前記多層膜の側面に対する選択的な酸化処理に先立ち、当該レーザ素子の外形構造として平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を形成する工程を備え、前記選択的な酸化処理を同工程により形成されたメサ構造の側壁に対して行い、前記アパーチャ構造を、同工程により形成されたメサ構造の側壁からの酸化アルミニウム膜により開口径が順次狭められる態様で形成する方法を採用することが有効である。
【００２１】
また、請求項９または１０に記載の製造方法に関しては、請求項１１に記載のように、
・前記構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなる半導体膜が、ペアとなる別の半導体膜と交互に積層される態様で形成されるとするとき、それら半導体膜のペアについて、一方を「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）」の組成をもつものに、他方を「ＡｌyＧａ1-yＡｓ（０≦ｙ≦１）」の組成をもつものにして、各々の組成比を、「ｘ＞ｙ」なる関係で且つ、前記活性層から遠ざかるにしたがってｘが順次大きくなる態様で設定する方法。
あるいは請求項１２に記載のように、
・前記構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなる半導体膜が、ペアとなる別の半導体膜と交互に積層される態様で形成されるとするとき、それら半導体膜のペアについて、一方を「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつものに、他方が「ＧａＡｓ」の組成をもつものにして、その組成比を、前記活性層から遠ざかるにしたがってｘが順次大きくなる態様で設定する方法。
等々の方法を採用することができる。
【００２２】
さらに、これら製造方法に関し、前記構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなる半導体膜の膜厚についてはこれを、請求項１３に記載の発明によるように、この膜厚をａ、同半導体膜の屈折率をｎ、当該レーザ素子から発せられる光の波長をλとするとき、「ａ ＝ λ／（４ｎ）」なる関係を満足するように設定する方法が、前記共振器を構成する多層膜反射鏡として高い反射率の反射鏡を得る上で有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、この発明に係る面発光型半導体レーザ素子についてその第１の実施の形態を示す。
【００２４】
まず、図１に、この実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子の概略構造を示す。なお、この図１は、このレーザ素子の断面構造を模式的に示す断面図である。
同図１に示すように、このレーザ素子は、その外形構造として素子上部に、平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を有し、大きくは、例えばｎ型のＧａＡｓからなる基板１１の上に、共振器を構成する２つの多層膜反射鏡が、すなわち下部反射鏡１２と上部反射鏡１４および１５とが、活性領域１３を挟む態様で形成されて構成されている。なお、上記上部反射鏡は、第１の上部反射鏡１４と第２の上部反射鏡１５とによって構成されている。また、上記メサ構造は、例えばエッチングにより上部反射鏡の一部を除去することによって形成され、その頂上部分の径は例えば「１０μｍ」程度に設定される。
【００２５】
また、上記第２の上部反射鏡１５の上には、例えばＳｉＯ2やＳｉＮxからなる絶縁膜１６が形成されている。なお、この絶縁膜１６には、例えばフォトリソグラフィやエッチング等により、電極とのコンタクトをとるためのウィンドウ（開口部）が形成されている。そしてこの上には、そのウィンドウ部分で上記第２の上部反射鏡１５とのコンタクトをとる態様で、例えばＣｒ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜からなる電極１７が形成されている。一方、上記基板１１側には、光の出射口となる例えば開口径「１０μｍ〜２００μｍ」のアパーチャ（開口部）Ｗを有して、例えばＡｕ−Ｇｅ合金／Ｎｉ／Ａｕの多層膜からなる電極１８が形成されている。なおこれらは、例えば研削により同基板１１を薄膜化した後、例えばフォトリソグラフィにより上記アパーチャＷに応じてパターニングされた適宜のマスクを通じて例えば蒸着やスパッタリング等により上記電極１８の電極材を成膜し、その後、そのマスクをリフトオフすることによって形成される。
【００２６】
さらに具体的には、上記下部反射鏡１２は、例えば図２に示すように、ｎ型のＡｌＡｓ膜とｎ型のＧａＡｓ膜とが２０層ずつ交互に積層されて構成されている。また、この上の活性領域１３は、例えば図３に示すように、例えば膜厚「６ｎｍ」のｉ−Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ膜が３層、それぞれ例えば膜厚「８ｎｍ」のｉ−ＧａＡｓ膜を介して積層形成された発光部となる活性層を、例えばｉ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる２つのクラッド層の間に有して構成されている。なお、この活性領域１３の厚さは、「（ｍ／２ｎ）×λ」に設定されている。ここで、ｍは２以上の整数を、ｎは活性層の屈折率を、λは当該レーザ素子から発せられる光の波長をそれぞれ示している。
【００２７】
また、第１の上部反射鏡１４は、例えば図４に示すように、ｐ型のＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ膜とｐ型のＧａＡｓ膜とが２０層ずつ交互に積層されて構成されている。またさらに、この上の第２の上部反射鏡１５は、例えば図５に示すように、ｐ型の「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜と、ｐ型のＧａＡｓからなる半導体膜とが交互に積層されて構成されており、その半導体膜の組成比は、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって比率ｘが順次大きくなる態様で設定されている。詳しくは、同比率ｘは、各半導体膜の５層ごとに「０．２」から「１．０」まで、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって「０．１」ずつ増加するかたちで設定されている。
【００２８】
さらに、同第２の上部反射鏡１５を構成する２種の半導体膜を含めた共振器を構成する多層膜反射鏡の各層の膜厚は、この膜厚をａ、各層の屈折率をｎ、当該レーザ素子から発せられる光の波長をλとするとき、「ａ ＝ λ／（４ｎ）」なる関係を満足するようにそれぞれ設定されている。これにより、共振器を構成する多層膜反射鏡として、例えば「９９％」といったより高い反射率をもつ反射鏡が得られることとなる。
【００２９】
そして、この実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子においては、上記電極１７と電極１８との間に適宜の電圧が印加されることに基づいて上記活性領域１３（活性層）に所要の電流が注入され、この活性層（ｐｎ接合部分）にて発光することとなる。そしてここで生じた光は、この活性層を挟むかたちで形成された２つの多層膜反射鏡にて構成される共振器によって増幅され、レーザ光となって上記アパーチャ（開口部）Ｗから出射される。またこのとき、素子上部のメサ構造により電流通路や光導波路が制限されるようになるため、キャリアや光が活性層にうまく閉じ込められ、レーザとして良特性を示すようになる。
【００３０】
ところで一般に、構成元素としてアルミニウムを含む化合物半導体は、そのアルミニウムの比率が大きくなるほど屈折率が大きくなる。ここで上記第２の上部反射鏡１５として用いている「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」もその例外ではない。このため、上記のような組成比に設定することで、上記２種の半導体膜からなるペア膜間の屈折率差は、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって順次大きくなることとなる。そしてこれに伴い、上記共振器を構成する多層膜反射鏡としての反射率も同活性層から遠ざかるにしたがって順次大きくなることとなる。このため、活性層近傍では小さい反射率がそこから遠ざかるにしたがって順次大きくなることとなり、こうした多層膜反射鏡により構成される共振器の実効的な共振器長は長くなることになる。そしてこのように、共振器の実効的な共振器長が長くなることで、横方向の幅を維持しつつ、単一横モード（基本横モード）での発振をより容易く生じさせることができるようになる。一般に、面発光型半導体レーザ素子においては、横方向の幅に比べて共振器長が短いものとなっているため、単一横モード（基本横モード）での発振を実現するためには、横方向の幅を短くする必要がある。しかし、この横方向の幅を短くすることとすれば、素子の設計自由度や製造方法およびその条件等に関して様々な制約を受けることを余儀なくされる。このため、上記構造のように、横方向の幅を短くすることなく単一横モード（基本横モード）での発振を容易くする構造は、面発光型半導体レーザ素子にとって極めて有益である。しかも、共振器の実際の共振器長を長くするのではなく実効的な共振器長を長くするため、縦モードに関する光学特性、すなわち安定した単一モードが得られるといった優れた発振特性等は好適に維持されることとなる。またさらには、共振器内において例えば量子井戸からなる活性層の位置合わせが容易くなる等、当該レーザ素子の製造をより容易に行うこともできるようになる。
【００３１】
以上説明したように、この実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子によれば、以下に示すような優れた効果が得られるようになる。
（１）下部反射鏡１２と共に共振器を構成する上部反射鏡の一部（第２の上部反射鏡１５）として、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがってペア膜間の屈折率差が順次大きくなる態様で、「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜とＧａＡｓからなる半導体膜とからなるペアを交互に積層形成した多層膜を備える構造とした。このとき、その半導体膜の組成比は、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって比率ｘが順次大きくなる態様で設定することとした。これにより、横方向の幅を維持しつつ、単一横モード（基本横モード）での発振をより容易く生じさせることができるようになる。またこのとき、縦モードに関する光学特性、すなわち安定した単一モードが得られるといった優れた発振特性等は好適に維持されることとなる。またさらに、当該レーザ素子の製造をより容易に行うこともできるようになる。
【００３２】
（２）第２の上部反射鏡１５を構成する２種の半導体膜を含めた共振器を構成する多層膜反射鏡の各層の膜厚を、この膜厚をａ、各層の屈折率をｎ、当該レーザ素子から発せられる光の波長をλとするとき、「ａ ＝ λ／（４ｎ）」なる関係を満足するようにそれぞれ設定した。これにより、共振器を構成する多層膜反射鏡として、例えば「９９％」といったより高い反射率をもつ反射鏡が得られることとなる。
【００３３】
（３）当該レーザ素子の外形構造として、平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を有する構造とした。これにより、素子外形のメサ構造により電流通路や光導波路が制限されるようになるため、キャリアや光が活性層にうまく閉じ込められ、レーザとして良特性を示すようになる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
次に、この発明に係る面発光型半導体レーザ素子についてその第２の実施の形態を示す。
【００３５】
図６に、この実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子の概略構造を示す。なお、この図６は、このレーザ素子の断面構造を模式的に示す断面図である。
同図６に示すように、このレーザ素子も、その外形構造として素子上部に、平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を有し、大きくは、例えばｎ型のＧａＡｓからなる基板２１の上に、共振器を構成する２つの多層膜反射鏡が、すなわち下部反射鏡２２および２３と上部反射鏡２５とが、活性領域２４を挟む態様で形成されて構成されている。なお、上記下部反射鏡は、第１の下部反射鏡２２と第２の下部反射鏡２３とによって構成されている。また、上記メサ構造は、例えばエッチングにより上部反射鏡の一部を除去することによって形成され、その頂上部分の径は例えば「１０μｍ」程度に設定される。
【００３６】
また、上記上部反射鏡２５の上には、例えばＳｉＯ2やＳｉＮxからなる絶縁膜２６が形成されている。なお、この絶縁膜２６には、例えばフォトリソグラフィやエッチング等により、電極とのコンタクトをとるためのウィンドウ（開口部）が形成されている。そしてこの上には、そのウィンドウ部分で上記上部反射鏡２５とのコンタクトをとる態様で、例えばＣｒ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜からなる電極２７が形成されている。一方、上記基板２１側には、光の出射口となる例えば開口径「１０μｍ〜２００μｍ」のアパーチャ（開口部）Ｗを有して、例えばＡｕ−Ｇｅ合金／Ｎｉ／Ａｕの多層膜からなる電極２８が形成されている。
【００３７】
さらに具体的には、上記第１の下部反射鏡２２は、例えば図７に示すように、ｎ型の「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜と、ｎ型のＧａＡｓからなる半導体膜とが交互に積層されて構成されており、その半導体膜の組成比は、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって比率ｘが順次大きくなる態様で設定されている。詳しくは、同比率ｘは、各半導体膜の４層ごとに「１．０」から「０．２」まで、活性領域１３（活性層）へ近づくにしたがって「０．１」ずつ減少するかたちで設定されている。ちなみにここでは、基板２１側（下部側）から光が出射されることを考慮し、第１の実施の形態で示した第２の上部反射鏡１５（図５）において５層ごとに変更していた比率ｘを４層ごとに変更するようにして反射率を抑えるようにしている。
【００３８】
また、この上の第２の下部反射鏡２３は、例えば先の図４に示した第１の上部反射鏡１４に準ずるかたちで、ｎ型のＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ膜とｎ型のＧａＡｓ膜とが２０層ずつ交互に積層されて構成されている。また、この上の活性領域２４は、例えば先の図３に示した活性領域１３と同様の構造を有している。また、この上の上部反射鏡２５は、先の図２に示した下部反射鏡１２に準ずるかたちで、ｐ型のＡｌＡｓ膜とｐ型のＧａＡｓ膜とが２５層ずつ交互に積層されて構成されている。
【００３９】
そしてここでも、上記第１の下部反射鏡２２を構成する２種の半導体膜を含めた共振器を構成する多層膜反射鏡の各層の膜厚は、この膜厚をａ、各層の屈折率をｎ、当該レーザ素子から発せられる光の波長をλとするとき、「ａ ＝ λ／（４ｎ）」なる関係を満足するようにそれぞれ設定されている。すなわちこれにより、共振器を構成する多層膜反射鏡として、より高い反射率をもつ反射鏡が得られることとなる。
【００４０】
なお、この実施の形態に係るレーザ素子の動作態様は、基本的に、先の第１の実施の形態のレーザ素子と同様であるため、ここではその説明を割愛する。
以上説明したこの第２の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子によっても、先の第１の実施の形態による上記（１）〜（３）の効果と同様もしくはそれに準じた効果を得ることができる。
【００４１】
（第３の実施の形態）
次に、この発明に係る面発光型半導体レーザ素子についてその第３の実施の形態を示す。
【００４２】
図８に、この実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子の概略構造を示す。なお、この図８は、このレーザ素子の断面構造を模式的に示す断面図である。
同図８に示すように、このレーザ素子も、その外形構造として素子上部に、平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を有し、大きくは、例えばｎ型のＧａＡｓからなる基板３１の上に、共振器を構成する２つの多層膜反射鏡が、すなわち下部反射鏡３２および３３と上部反射鏡３５および３６とが、活性領域３４を挟む態様で形成されて構成されている。なお、上記下部反射鏡は第１の下部反射鏡３２と第２の下部反射鏡３３とによって、また上記上部反射鏡は第１の上部反射鏡３５と第２の上部反射鏡３６とによってそれぞれ構成されている。また、上記メサ構造は、例えばエッチングにより上部反射鏡の一部を除去することによって形成され、その頂上部分の径は例えば「１０μｍ」程度に設定される。
【００４３】
また、上記第２の上部反射鏡３６の上には、例えばＳｉＯ2やＳｉＮxからなる絶縁膜３７が形成されている。なお、この絶縁膜３７には、例えばフォトリソグラフィやエッチング等により、電極とのコンタクトをとるためのウィンドウ（開口部）が形成されている。そしてこの上には、そのウィンドウ部分で上記第２の上部反射鏡３６とコンタクトをとる態様で、例えばＣｒ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜からなる電極３８が形成されている。一方、上記基板３１側には、光の出射口となる例えば開口径「１０μｍ〜２００μｍ」のアパーチャ（開口部）Ｗを有して、例えばＡｕ−Ｇｅ合金／Ｎｉ／Ａｕの多層膜からなる電極３９が形成されている。
【００４４】
さらに具体的には、上記第１の下部反射鏡３２は、例えば先の図７に示した第１の下部反射鏡２２に準ずる態様で、ｎ型の「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜と、ｎ型のＧａＡｓからなる半導体膜とが交互に積層されて構成されている。すなわちここでも、上記比率ｘは、各半導体膜の４層ごとに「１．０」から「０．２」まで、活性領域１３（活性層）へ近づくにしたがって「０．１」ずつ減少するかたちで設定されている。また、この上の第２の下部反射鏡３３は、例えば先の図４に示した第１の上部反射鏡１４に準ずるかたちで、ｎ型のＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ膜とｎ型のＧａＡｓ膜とが２０層ずつ交互に積層されて構成されている。また、この上の活性領域３４は、例えば先の図３に示した活性領域１３と同様の構造を有している。また、この上の第１の上部反射鏡３５は、例えば先の図４に示した第１の上部反射鏡１４に準ずるかたちで、ｐ型のＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ膜とｐ型のＧａＡｓ膜とが２０層ずつ交互に積層されて構成されている。またさらに、この上の第２の上部反射鏡３６は、例えば先の図５に示した第２の上部反射鏡１５に準ずる態様で、ｐ型の「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜と、ｐ型のＧａＡｓからなる半導体膜とが交互に積層されて構成されている。すなわちここでも、上記比率ｘは、各半導体膜の５層ごとに「０．２」から「１．０」まで、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって「０．１」ずつ増加するかたちで設定されている。
【００４５】
そしてここでも、上記共振器を構成する多層膜反射鏡の各層の膜厚は、この膜厚をａ、各層の屈折率をｎ、当該レーザ素子から発せられる光の波長をλとするとき、「ａ ＝ λ／（４ｎ）」なる関係を満足するようにそれぞれ設定されている。すなわちこれにより、共振器を構成する多層膜反射鏡として、より高い反射率をもつ反射鏡が得られることとなる。
【００４６】
なお、この実施の形態に係るレーザ素子の動作態様も、基本的に、先の第１の実施の形態のレーザ素子と同様であるため、ここではその説明を割愛する。
以上説明したこの第３の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子によっても、先の第１の実施の形態による上記（１）〜（３）の効果と同様もしくはそれに準じた効果を得ることはできる。しかも、この第３の実施の形態においては、共振器を構成する２つの多層膜反射鏡の双方についてこれらを、上記のような組成比をもつ第１の下部反射鏡３２や第２の上部反射鏡３６を含むものとしているため、上記効果をさらに高めることもできるようになる。
【００４７】
（第４の実施の形態）
次に、この発明に係る面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法についてその第４の実施の形態を示す。
【００４８】
まず、図９を参照しつつ、先の第１の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係るレーザ素子の構造について説明する。なお、この図９は先の図１に対応する断面図であり、同図１に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示し、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【００４９】
同図９に示されるように、このレーザ素子も、基本的には、図１に例示した先の第１の実施の形態のレーザ素子と略同様の構造を有しており、その動作態様も前述したとおりである。ただし、この実施の形態においては、素子上部に有するメサ構造の頂上部分の径が、比較的大きめの寸法に、例えば「５０μｍ〜２００μｍ」程度に設定される。そして、このメサ構造の側面が、すなわち第２の上部反射鏡１５の一部が選択的に酸化されて、酸化アルミニウム領域１５ａが形成されている。そしてこれにより、当該レーザ素子の内部に、同素子側面からの酸化アルミニウム膜によって活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって開口径が順次狭められたアパーチャ（開口）構造が形成されることとなる。図１０に、このアパーチャ構造の断面構造の一部を拡大して示す。
【００５０】
同図１０に示されるように、上記酸化アルミニウム領域１５ａにおいては、第２の上部反射鏡１５を構成する２種の半導体膜のうち、ｐ型の「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜だけがそれぞれアルミニウムの含有率に応じた酸化膜（酸化アルミニウム膜）領域を有している。すなわち、アルミニウムの比率（比率ｘ）が大きい膜ほど当該レーザ素子のより内側まで酸化膜が形成されている。こうして、上記アパーチャ構造が実現される。
【００５１】
そして、こうしたアパーチャ構造によれば、絶縁性の酸化アルミニウム膜により電流通路や光導波路が制限されるようになるため、キャリアや光が活性層にうまく閉じ込められ、レーザとして良特性を示すようになる。また、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって同素子内の半導体領域が順次狭められる構造であることから、その開口部分の中心付近での反射率が高められることとなる。そしてこれにより、横モード出力の単一モード化（シングル化）が図られるようになる。
【００５２】
次に、この実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
すなわち、このレーザ素子の製造に際しては、まず、基板１１の上に、下部反射鏡１２、活性領域１３、そして上部反射鏡１４および１５を順次形成する。なおこのとき、これら共振器を構成する多層膜反射鏡の各層の膜厚は、上記関係式「ａ ＝ λ／（４ｎ）」を満足するようにそれぞれ設定する。
【００５３】
次いで、例えばエッチングにより上記上部反射鏡の一部を除去することによって、素子上部に上記メサ構造を形成する。その後、例えば水蒸気雰囲気中で、例えば「４００℃〜５００℃」の熱処理を施すことによって、そのメサ構造の側壁を選択的に酸化させ、上記アパーチャ構造を形成する。このとき、上記「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜（化合物半導体膜）についてはこれを、アルミニウムの比率（比率ｘ）が活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって順次大きくなるような組成比としている。通常、同半導体膜の酸化速度は、すなわち酸化アルミニウム膜の形成速度は、アルミニウムの含有率に依存し、アルミニウムを多く含む膜ほどその酸化速度は速くなるため、上記のような酸化処理（熱処理）を施すことで、容易に上記アパーチャ構造が実現されることとなる。
【００５４】
さらにこれに続けて、絶縁膜１６を形成した後、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされた適宜のレジスト等からなるマスクを通じて、この絶縁膜１６に対して適宜のエッチングを行うことにより、電極とのコンタクトをとるためのウィンドウ（開口部）を形成する。そして、例えば蒸着やスパッタリング等により、その開口部を埋めるかたちで電極１７を形成する。一方、基板１１側においては、まず、例えば研削により同基板１１を薄膜化する。その後、例えばフォトリソグラフィによりアパーチャＷに応じてパターニングされた適宜のマスクを通じて例えば蒸着やスパッタリング等を行うことによって、電極１８の電極材を成膜する。そして、そのマスクをリフトオフすることによって電極１８およびアパーチャＷが形成され、このレーザ素子が完成する。
【００５５】
以上説明したように、この第４の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法によれば、先の第１の実施の形態による上記（１）〜（３）の効果と同様もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果も得られるようになる。
【００５６】
（４）当該レーザ素子の内部構造として、同素子側面からの酸化アルミニウム膜によって活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって開口径が順次狭められたアパーチャ構造を有するものとした。これにより、キャリアや光が活性層にうまく閉じ込められ、レーザとして良特性を示すようになる。また、横モード出力の単一モード化（シングル化）が図られるようにもなる。
【００５７】
（５）またこのとき、上記「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜（化合物半導体膜）についてはこれを、アルミニウムの比率（比率ｘ）が活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって順次大きくなるような組成比とした。これにより、上記のような酸化処理（熱処理）を施すことで、容易に上記アパーチャ構造が実現されることとなる。
【００５８】
（６）また、こうしたレーザ素子を製造する方法として、上記「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜（化合物半導体膜）を、活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがってその構成元素となるアルミニウムの比率が順次大きくなるような組成比をもつ態様で積層形成する。そして、当該レーザ素子の外形構造として平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を形成した後、そのメサ構造の側壁に対して選択的な酸化処理を行うことによって、同メサ構造の側壁からの酸化アルミニウム膜により活性領域１３（活性層）から遠ざかるにしたがって開口径が順次狭められたアパーチャ構造を形成することとした。このような製造方法を採用することで、上記構造をより容易に且つ好適に実現することができるようになる。
【００５９】
（７）また、共振器を構成する多層膜反射鏡の各層の膜厚についてはこれを、上記関係式「ａ ＝ λ／（４ｎ）」を満足するようにそれぞれ設定することとした。これにより、上記共振器を構成する多層膜反射鏡として高い反射率の反射鏡を得ることができるようになる。
【００６０】
（第５の実施の形態）
次に、この発明に係る面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法についてその第５の実施の形態を示す。
【００６１】
まず、図１１を参照しつつ、先の第３の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係るレーザ素子の構造について説明する。なお、この図１１は先の図８に対応する断面図であり、同図８に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示し、それら要素についての重複する説明は割愛する。
【００６２】
同図１１に示されるように、このレーザ素子も、基本的には、図８に例示した先の第３の実施の形態のレーザ素子と略同様の構造を有しており、その動作態様も前述したとおりである。ただし、この実施の形態においては、素子上部に有するメサ構造の頂上部分の径が、比較的大きめの寸法に、例えば「５０μｍ〜２００μｍ」程度に設定される。そして、このメサ構造の側面が、すなわち第２の上部反射鏡３６の一部が選択的に酸化されて、酸化アルミニウム領域３６ａが形成されている。そしてこれにより、当該レーザ素子の内部に、同素子側面からの酸化アルミニウム膜によって活性領域３４（活性層）から遠ざかるにしたがって開口径が順次狭められたアパーチャ（開口）構造が形成されることとなる。なお、このアパーチャ構造も、基本的には、先の図１０に例示した断面構造と同様の構造を有している。
【００６３】
なお、この実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子の製造方法は、基本的に、先の第４の実施の形態のレーザ素子と同様であるため、ここではその説明を割愛する。
以上説明したこの第５の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法によっても、先の第１もしくは第４の実施の形態による上記（１）〜（７）の効果と同様もしくはそれに準じた効果を得ることはできる。しかも、この第５の実施の形態においては、共振器を構成する２つの多層膜反射鏡の双方についてこれらを、上記第１の下部反射鏡３２や第２の上部反射鏡３６を含むものとしているため、上記効果をさらに高めることもできるようになることは、先の第３の実施の形態において説明したとおりである。
【００６４】
（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記第１〜第３の実施の形態におけるメサ構造の頂上部分の高さ（崖の深さ）は任意に設定することができる。また、上記第４および第５の実施の形態においても、酸化させる所要の頂上側面が露出される範囲で、メサ構造の頂上部分の高さ（崖の深さ）は任意に設定することができる。
【００６５】
・上記各実施の形態においては、当該レーザ素子の外形構造として、平坦な頂上の周囲に急な崖をもつメサ構造を有する構造としたが、このメサ構造の形成は必須ではない。すなわち、これを割愛した構造とすることもできる。
【００６６】
・上記各実施の形態においては、共振器を構成する多層膜反射鏡の各層の膜厚を、この膜厚をａ、各層の屈折率をｎ、当該半導体レーザ素子から発せられる光の波長をλとするとき、「ａ ＝ λ／（４ｎ）」なる関係を満足するようにそれぞれ設定することとした。しかし、上記共振器を構成する多層膜反射鏡の各層の膜厚は、これに限られることなく任意である。
【００６７】
・上記各実施の形態においては基板側（下部側）に光の出射口となるアパーチャ（開口部）Ｗを設けることとしたが、これに限られることなく、例えば基板と反対側（上部側）に同アパーチャＷを設けたレーザ素子に対してもこの発明は同様に適用することができる。
【００６８】
・上記各実施の形態においては活性領域（活性層）を量子井戸構造としたが、同活性領域（活性層）の構造は任意であり、例えば同活性領域（活性層）がバルク構造であっても、この発明は同様に適用することができる。
【００６９】
・また、上記共振器を構成する２つの多層膜反射鏡の一部として採用した２種の半導体膜からなるペアの間に適宜のバッファ層を挟むようにした構造についても、この発明は同様に適用することができる。ちなみに、そのバッファ層を上記２種の半導体膜の中間の組成をもつものとすることで、両者の界面における抵抗が低減されることとなる。
【００７０】
・上記各実施の形態においては、共振器を構成する２つの多層膜反射鏡の少なくとも一方の一部として、活性層から遠ざかるにしたがってペア膜間の屈折率差が順次大きくなる態様で、ｐ型の「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）」の組成をもつ半導体膜とｐ型のＧａＡｓからなる半導体膜とからなるペアを交互に積層形成した多層膜を備える構造とした。しかし、こうした構造に限られることはない。例えば、該多層膜を構成する２種の半導体膜のペアについて、一方を「ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）」の組成をもつものに、他方を「ＡｌyＧａ1-yＡｓ（０≦ｙ≦１）」の組成をもつものにして、各々の組成比を、「ｘ＞ｙ」なる関係を保ちつつ、上記活性層から遠ざかるにしたがってｘが順次大きくなる態様で設定した構造としてもよい。こうした構造によっても、少なくとも第１の実施の形態による前記（１）の効果と同様もしくはそれに準じた効果は得ることができる。また、これ以外の構造についても、上記多層膜を構成する２種の半導体膜のペアの少なくとも一方が、構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなって、上記活性層から遠ざかるにしたがって該構成元素となるアルミニウムの比率が順次大きくなるような組成比をもつものであれば、上記効果に準ずる効果を得ることはできる。要は、発光部となる活性層を挟む態様で形成されて共振器を構成する２つの多層膜反射鏡の少なくとも１つが、少なくともその一部として、上記活性層から遠ざかるにしたがってペア膜間の屈折率差が順次大きくなる態様で２種の半導体膜のペアが交互に積層形成された多層膜を含む構造であれば足りる。そして、上記半導体膜のペアの双方がその構成元素としてアルミニウムを含まないものである場合には、同ペアのいずれかを化合物半導体として、その化合物半導体からなる半導体膜を、上記活性層からの距離に対応するかたちで組成比が設定されるものとすることが望ましい。具体的には、化合物半導体は通常、その組成比を変えることで屈折率も変化する。このため、例えば活性層から遠ざかるにしたがって一乃至複数の構成元素の比率を順次大きくする、あるいは小さくすることで、同活性層からの距離に応じた屈折率に設定することが可能である。すなわち、こうした構造を採用することで、上記構造の実現も容易となる。
【００７１】
・また、この発明に係る面発光型半導体レーザ素子の製造方法としても、上記第４もしくは第５の実施の形態に例示したものに限られることはない。例えば、同第４もしくは第５の実施の形態においては、水蒸気雰囲気中で熱処理を施すことによってメサ構造の側壁を選択的に酸化させるようにしたが、このほかの適宜の酸化雰囲気中で酸化処理を行うことも可能である。
【００７２】
・要するに、発光部となる活性層を挟む態様で形成されて共振器を構成する２つの多層膜反射鏡の一方として構成元素の１つとしてアルミニウムを含む化合物半導体からなる半導体膜を、上記活性層から遠ざかるにしたがって上記構成元素となるアルミニウムの比率が順次大きくなるような組成比をもつ態様で積層形成する。そして、その積層形成した多層膜の側面に対して選択的な酸化処理を施すことによって、当該レーザ素子の内部に、同素子側面からの酸化アルミニウム膜により上記活性層から遠ざかるにしたがって同素子内の半導体領域が順次狭められたアパーチャ構造を形成する、といった方法であればその範囲で適宜に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】この発明に係る面発光型半導体レーザ素子の第１の実施の形態についてそのレーザ素子の断面構造を模式的に示す断面図。
【図２】同第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子についてその一部を拡大してより詳細な断面構造を模式的に示す断面図。
【図３】同第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子についてその一部を拡大してより詳細な断面構造を模式的に示す断面図。
【図４】同第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子についてその一部を拡大してより詳細な断面構造を模式的に示す断面図。
【図５】同第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子についてその一部を拡大してより詳細な断面構造を模式的に示す断面図。
【図６】この発明に係る面発光型半導体レーザ素子の第２の実施の形態についてそのレーザ素子の断面構造を模式的に示す断面図。
【図７】同第２の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子についてその一部を拡大してより詳細な断面構造を模式的に示す断面図。
【図８】この発明に係る面発光型半導体レーザ素子の第３の実施の形態についてそのレーザ素子の断面構造を模式的に示す断面図。
【図９】この発明に係る面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法の第４の実施の形態についてそのレーザ素子の断面構造を模式的に示す断面図。
【図１０】同第４の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ素子についてその一部を拡大してより詳細な断面構造を模式的に示す断面図。
【図１１】この発明に係る面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法の第５の実施の形態についてそのレーザ素子の断面構造を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７４】
１１、２１、３１…基板、１２…下部反射鏡、１３、２４、３４…活性領域、１４、３５…第１の上部反射鏡、１５、３６…第２の上部反射鏡、１５ａ、３６ａ…酸化アルミニウム領域、１６、２６、３７…絶縁膜、１７、１８、２７、２８、３８、３９…電極、２２。３２…第１の下部反射鏡、２３、３３…第２の下部反射鏡、２５…上部反射鏡、Ｗ…アパーチャ（開口部）。
【図１】
2006073823.tif 000003
【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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