(57)【要約】      （修正有）【課題】安定して電流が狭窄して注入され、高品質かつ高出力な垂直共振器型発光素子を提供する。【解決手段】第２の半導体層１４Ｃの表面の一部を露出させる開口部ＡＰ１を有し、第１の導電型を有する半導体層からなる電流狭窄層１５と、電流狭窄層の開口部を埋め込んで電流狭窄層上に形成された電流注入層を有し、電流注入層は、電流狭窄層の開口部を取り囲む開口部を有して電流狭窄層上に形成され、第２の導電型を有する半導体層からなる第１の副電流注入層１６Ａと、第１の副電流注入層上に形成され、電流狭窄層の開口部及び第１の副電流注入層の開口部を埋め込んで第２の半導体層に接触し、第２の導電型を有しかつ第１の副電流注入層よりも低いドーパント濃度を有する半導体層からなる第２の副電流注入層１６Ｂとを有する。【選択図】図２
2018186213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１の反射鏡と、
前記第１の反射鏡上に形成され、第１の導電型を有する第１の半導体層と、
前記第１の半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成され、前記第１の導電型とは反対の第２の導電型を有する第２の半導体層と、
前記第２の半導体層上に形成され、前記第２の半導体層の表面の一部を露出させる開口部を有し、前記第１の導電型を有する半導体層からなる電流狭窄層と、
前記電流狭窄層の前記開口部を埋め込んで前記電流狭窄層上に形成された電流注入層と、
前記電流注入層上に形成された透光電極層と、
前記透光電極層上に形成された第２の反射鏡と、を有し、
前記電流注入層は、前記電流狭窄層の前記開口部を取り囲む開口部を有して前記電流狭窄層上に形成され、前記第２の導電型を有する半導体層からなる第１の副電流注入層と、前記第１の副電流注入層上に形成され、前記電流狭窄層の前記開口部及び前記第１の副電流注入層の前記開口部を埋め込んで前記第２の半導体層に接触し、前記第２の導電型を有しかつ前記第１の副電流注入層よりも低いドーパント濃度を有する半導体層からなる第２の副電流注入層とを有することを特徴とする垂直共振器型発光素子。
【請求項２】
前記第２の副電流注入層は、前記第１の副電流注入層上の第１の領域と、前記電流狭窄層の前記開口部上の第２の領域とを有し、
前記第２の領域における前記第２の副電流注入層の層厚は、前記第１の領域における前記第２の副電流注入層の層厚より大きいことを特徴とする請求項１に記載の垂直共振器型発光素子。
【請求項３】
前記電流注入層は、前記透光電極層との界面に形成され、前記第２の導電型を有しかつ前記第１の副電流注入層よりも高いドーパント濃度を有する第３の副電流注入層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の垂直共振器型発光素子。
【請求項４】
前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層、前記電流狭窄層及び前記電流注入層よりも大きなバンドギャップを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の垂直共振器型発光素子。
【請求項５】
前記第１の半導体層、前記電流狭窄層及び前記電流注入層の各々はＧａＮの組成を有し、
前記第２の半導体層はＡｌＧａＮの組成を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の垂直共振器型発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL：vertical cavity surface emitting laser）などの垂直共振器型発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（以下、単に面発光レーザと称する）は、基板上に多層膜反射鏡を有し、当該多層膜によって基板面に対して垂直に光を共振させる半導体レーザである。例えば、特許文献１には、酸化狭窄構造を有する電流狭窄層が設けられた半導体積層構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2000-183461号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、面発光レーザなどの垂直共振器型発光素子においては、活性層を含む半導体層の一部に電流が集中して流れるように、電流経路を狭窄する電流狭窄構造が設けられる。その一方で、面発光レーザにおいては、当該狭窄された電流経路上の半導体層や電極の部分が早期に劣化することが懸念される。また、この品質上の懸念のみならず、光出力が低下する場合など、性能が低下する場合がある。
【０００５】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、安定して電流が狭窄して注入され、高品質かつ高出力な垂直共振器型発光素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による垂直共振器型発光素子は、基板と、基板上に形成された第１の反射鏡と、第１の反射鏡上に形成され、第１の導電型を有する第１の半導体層と、第１の半導体層上に形成された活性層と、活性層上に形成され、第１の導電型とは反対の第２の導電型を有する第２の半導体層と、第２の半導体層上に形成され、第２の半導体層の表面の一部を露出させる開口部を有し、第１の導電型を有する半導体層からなる電流狭窄層と、電流狭窄層の開口部を埋め込んで電流狭窄層上に形成された電流注入層と、電流注入層上に形成された透光電極層と、透光電極層上に形成された第２の反射鏡と、を有し、電流注入層は、電流狭窄層の開口部を取り囲む開口部を有して電流狭窄層上に形成され、第２の導電型を有する半導体層からなる第１の副電流注入層と、第１の副電流注入層上に形成され、電流狭窄層の開口部及び第１の副電流注入層の開口部を埋め込んで第２の半導体層に接触し、第２の導電型を有しかつ第１の副電流注入層よりも低いドーパント濃度を有する半導体層からなる第２の副電流注入層とを有することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】実施例１に係る面発光レーザの断面図である。
【図１Ｂ】実施例１に係る面発光レーザの模式的な上面図である。
【図２】実施例１に係る面発光レーザの拡大断面図である。
【図３】実施例１の変形例に係る面発光レーザの拡大断面図である。
【図４】実施例２に係る面発光レーザの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。なお、以下の実施例においては、面発光レーザ（半導体レーザ）について説明する。しかし、本発明は、面発光レーザのみならず、垂直共振器型発光素子に適用することができる。
【実施例１】
【０００９】
図１Ａは、実施例１に係る垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser、以下、面発光レーザと称する）の断面図である。また、図１Ｂは、面発光レーザ１０の模式的な上面図である。図１Ａは、図１ＢのＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１Ａ及び図１Ｂを用いて、面発光レーザ１０の構成について説明する。
【００１０】
まず、面発光レーザ１０の構成の概略について説明する。面発光レーザ１０は、基板１１と、基板１１上に形成され、活性層１４Ｂを含む半導体構造層（発光構造層）１４を介して互いに対向して配置された第１及び第２の反射鏡１３及び１８を有する。面発光レーザ１０においては、第１及び第２の反射鏡１３及び１８が共振器を構成する。
【００１１】
次に、面発光レーザ１０の動作の概略について説明する。面発光レーザ１０が導通された場合、半導体構造層１４の活性層１４Ｂは光を放出する。活性層１４Ｂから放出された光は、第１及び第２の反射鏡１３及び１９間において反射を繰り返し、共振状態に至る（レーザ発振を行う）。また、当該共振光は、その一部が第２の反射鏡１８を透過し、外部に取出される。このようにして、面発光レーザ１０は、基板１１に垂直な方向に光を出射する。
【００１２】
次に、面発光レーザ１０の詳細な構成について説明する。面発光レーザ１０は、基板１１と、基板１１上に形成されたバッファ層１２と、バッファ１２層上に形成された第１の反射鏡１３とを有する。また、面発光レーザ１０は、第１の反射鏡１３上に形成された半導体構造層１４と、半導体構造層１４上に形成された電流狭窄層１５と、電流狭窄層１５上に形成された電流注入層１６とを有する。
【００１３】
また、面発光レーザ１０は、電流注入層１６上に形成された透光電極膜１７と、透光電極膜１７上に形成された第２の反射鏡１８とを有する。
【００１４】
本実施例においては、面発光レーザ１０は、窒化物系半導体からなる半導体レーザである。本実施例においては、基板１１は、半導体構造層１４の結晶成長に用いる成長用基板であり、例えばＧａＮ基板である。また、バッファ層１２は、ＧａＮの組成を有する。
【００１５】
本実施例においては、第１の反射鏡１３は、低屈折率半導体層Ｌ１及び低屈折率半導体層Ｌ１よりも大きな屈折率を有する高屈折率半導体層Ｈ１が交互に複数回積層された半導体多層膜からなる。本実施例においては、低屈折率半導体層Ｌ１は、ＩｎＡｌＮ層である。また、高屈折率半導体層Ｈ１は、ＧａＮ層である。換言すれば、本実施例においては、第１の反射鏡１３は半導体材料からなる分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）である。
【００１６】
半導体構造層１４は、第１の反射鏡１３上に形成されたｎ型半導体層（第１の半導体層）１４Ａと、ｎ型半導体層１４Ａ上に形成された活性層（発光層）１４Ｂと、活性層１４Ｂ上に形成されたｐ型半導体層（第２の半導体層、第１の半導体層とは反対の導電型を有する半導体層）１４Ｃとからなる。
【００１７】
本実施例においては、半導体構造層１４は、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成を有する。例えば、ｎ型半導体層１４Ａは、ＧａＮの組成を有し、ｎ型ドーパントとしてＳｉを有する。活性層１４Ｂは、ＩｎＧａＮ層及びＧａＮ層が交互に積層された多重量子井戸構造を有する。また、ｐ型半導体層１４Ｃは、ＡｌＧａＮ層からなり、ｐ型ドーパントとしてＭｇを有する。ｐ型半導体層１４Ｃは、電子ブロック層として機能する。
【００１８】
電流狭窄層１５は、ｐ型半導体層１４Ｃ上に形成され、ｐ型半導体層１４Ｃの表面の一部を露出させる開口部ＡＰ１を有する。本実施例においては、電流狭窄層１５は、ｎ型の導電型（第１の導電型）を有する半導体層からなる。
【００１９】
本実施例においては、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１は、円錐台形状を有する。なお、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１の形状は円錐台形状に限定されず、例えば円柱形状を有していてもよく、また楕円形や矩形の上面形状（底面形状）を有していてもよい。
【００２０】
電流注入層１６は、電流狭窄層１５上に形成され、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１を取り囲む開口部ＡＰ２を有する第１の副電流注入層１６Ａと、第１の副電流注入層１６Ａ上に形成され、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１及び第１の副電流注入層１６Ａの開口部ＡＰ２を埋め込んでｐ型半導体層１４Ｃに接触する第２の副電流注入層１６Ｂと、第２の副電流注入層１６Ｃとからなる。
【００２１】
本実施例においては、第１の副電流注入層１６Ａの開口部ＡＰ２は、円錐台形状を有する。また、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１と同軸に配置され、わずかに開口部ＡＰ１よりも大きな直径を有する。なお、開口部ＡＰ１及びＡＰ２は、例えば、電流狭窄層１５となる第１のＧａＮ層及び第１の副電流注入層１６Ａとなる第２のＧａＮ層をｐ型半導体層１４Ｃ上に形成した後、当該第１及び第２のＧａＮ層の一部を除去してｐ型半導体層１４Ｃの表面を露出させることで形成することができる。
【００２２】
また、第１の副電流注入層１６Ａは、ｐ型の導電型（第２の導電型）を有する半導体層からなる。第２の副電流注入層１６Ｂは、ｐ型の導電型を有し、第１の副電流注入層１６Ａよりも低いドーパント濃度を有する半導体層からなる。また、第３の副電流注入層１６Ｃは、ｐ型の導電型を有し、第１の副電流注入層１６Ｂよりも高いドーパント濃度を有する半導体層からなる。
【００２３】
本実施例においては、第１〜第３の副電流注入層１６Ａ〜１６Ｃは、それぞれＧａＮの組成を有し、ｐ型ドーパントとしてＭｇを有する。第１の副電流注入層１６Ａは、５×１０19個／ｃｍ3程度のＭｇ濃度を有する。第２の副電流注入層１６Ｂは、２×１０19個／ｃｍ3程度のＭｇ濃度を有する。第３の副電流注入層１６Ｃは、２×１０20個／ｃｍ3程度のＭｇ濃度を有する。なお、本実施例においては、ｐ型半導体層１４Ｃは、第２の副電流注入層１６Ｂと同程度のＭｇ濃度を有する。
【００２４】
なお、第３の副電流注入層１６Ｃは、透光電極層１７との界面に設けられ、透光電極層１７との間でオーミックコンタクトを形成するコンタクト層として機能する。
【００２５】
透光電極層１７は、例えば、半導体構造層１４の活性層１４Ｂから放出された光に対して透光性を有する導電材料からなる。例えば、透光電極層１７は、ＩＴＯ又はＩＺＯなどからなる。
【００２６】
第２の反射鏡１８は、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１上に形成されている。第２の反射鏡１８は、低屈折誘電体層Ｌ２及び低屈折率誘電体層Ｌ２よりも大きな屈折率を有する高屈折率誘電体層Ｈ２が交互に積層された誘電体多層膜からなる。本実施例においては、低屈折率誘電体層Ｌ２はＳｉＯ2層からり、高屈折率誘電体層Ｈ２はＮｂ2Ｏ5層からなる。すなわち、本実施例においては、第２の反射鏡１８は誘電体材料からなる分布ブラッグ反射器である。
【００２７】
また、面発光レーザ１０は、半導体構造層１４のｎ型半導体層１４Ａに接続されたｎ電極（第１の電極）ＥＬ１と、透光電極層１７に接続されたｐ電極（第２の電極）ＥＬ２とを有する。ｎ電極１７は、ｎ型半導体層１４Ａ上に形成されている。また、ｐ電極１７は、透光電極層１７上において第２の反射鏡１８を取り囲むように形成されている。
【００２８】
具体的には、本実施例においては、半導体構造層１４のｐ型半導体層１４Ｃ及び活性層１４Ｂは部分的に除去されており、当該除去後に露出したｎ型半導体層１４Ａの上面上にｎ電極ＥＬ２が形成されている。
【００２９】
また、半導体構造層１４の側面、並びに電流狭窄層１５及び電流注入層１６の側面上に絶縁膜ＩＮＳが形成されている。また、絶縁膜ＩＮＳは、電流注入層１６の上面上に形成され、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１上の領域に対応する位置に開口部を有する。透光電極層１７は、電流注入層１６の上面から絶縁膜ＩＮＳの一部の上面に乗り上げるように形成されている。ｐ電極ＥＬ２は、絶縁膜ＩＮＳ上の透光電極層１７上に形成されている。
【００３０】
なお、面発光レーザ１０は、第１の反射鏡１３、半導体構造層１４、電流狭窄層１５及び電流注入層１６は、全て半導体材料からなる。例えば、面発光レーザ１０は、基板１１を成長用基板として、バッファ層１２、第２の反射鏡１３、半導体構造層１４、電流狭窄層１５及び電流注入層１７を、結晶成長によって形成することができる。従って、例えば電流狭窄層として酸化膜を形成する場合などに比べて、少ない工程で形成することができる。
【００３１】
図２は、面発光レーザ１０の電流注入層１６の近傍の部分を拡大して示す拡大断面図である。図２は、図１Ａの破線で囲まれた部分を拡大して示す図である。図２を用いて、電流注入層１６について詳細に説明する。
【００３２】
図２に示すように、面発光レーザ１０が導通状態となると、電流は、透光電極層１７から電流注入層１６を介して半導体構造層１４（ｐ型半導体層１４Ｃ）に向かって流れる。この際、電流注入層１６においては、主に経路Ｃ１及びＣ２に沿って電流が流れることとなる。
【００３３】
より具体的には、まず、ｐ型半導体層１４Ｃ上には、これとは反対導電型であるｎ型の半導体層である電流狭窄層１５が設けられている。従って、ｐ型半導体層１４Ｃと電流狭窄層１５との間でｐｎ接合が形成される。そして、そのｐｎ接合が形成されている部分においては、その整流作用によってほぼ電流が流れなくなる。
【００３４】
従って、電流は、電流注入層１６から、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１を介してｐ型半導体層１４Ｃに流れることとなる。このようにして、電流狭窄部１５の開口部ＡＰ１は、面発光レーザ１０の電流狭窄部として機能する。以下においては、開口部ＡＰ１を電流狭窄部と称する場合がある。
【００３５】
次に、透光電極層１７に印加された電流は、主に、透光電極層１７内を流れる。従って、図２の経路Ｃ１に示すように、電流は、透光電極層１７内を電流狭窄部ＡＰ１の直上の領域に向かって流れ、電流注入層１６を介してｐ型半導体層１４Ｃに注入される。
【００３６】
一方、電流狭窄層１５上には、比較的高濃度でドープされたｐ+型の半導体層である第１の副電流注入層１６Ａが設けられている。従って、電流は、その一部が透光電極層１７から第１の副電流注入層１６Ａに向かって流れることとなる。また、第１の副電流注入層１６Ａに進んだ電流は、第１の副電流注入層１６Ａ内を電流狭窄部ＡＰ１に向かって流れる。従って、図２の経路Ｃ２に示すような経路で電流がｐ型半導体層１４Ｃに注入される。
【００３７】
なお、第１及び第２の副電流注入層１６Ａ及び１６Ｂが設けられない場合、経路Ｃ２に示す電流経路が形成されない可能性が高い。この場合、電流が経路Ｃ１に集中して流れることとなる。面発光レーザ１０において電流の大部分が経路Ｃ１に沿って流れる場合、透光電極層１７の経路Ｃ１上の部分が早期に劣化及び損傷することが懸念される。これに対し、２つの経路Ｃ１及びＣ２で電流注入を行うことで、透光電極層１７の早期劣化を抑制することができる。これによって、面発光レーザ１０の全体の品質が向上する。
【００３８】
また、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１である電流狭窄部の領域は、面発光レーザ１０における共振器内の領域であり、光が閉じ込められる領域である。本実施例においては、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１には、第１の副電流注入層１６Ａの開口部ＡＰ２が設けられている。また、これら開口部ＡＰ１及びＡＰ２を埋め込むように、第１の副電流注入層１６Ａよりもドーパント濃度が低い第２の副電流注入層１６Ｂが設けられている。
【００３９】
これによって、電流注入層１６における光の吸収が抑制され、光出力の低下が抑制される。具体的には、第１の副電流注入層１６Ａは、電流経路の制御を考慮して、比較的高濃度のドーパントを含むことが好ましい。しかし、第１の副電流注入層１６Ａは、その高いドーパント濃度のため、光を吸収しやすくなる。従って、第１の副電流注入層１６Ａが電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１内に形成されていた場合、共振器内の光量（光密度）が低下しやすくなる。
【００４０】
これに対し、本実施例においては、第１の副電流注入層１６Ａは、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１上にこれを囲むように形成された開口部ＡＰ２を有する。また、開口部ＡＰ１及びＡＰ２内には、第２の副電流注入層１６Ｂとして、比較的低いドーパント濃度の半導体層が形成されている。従って、電流注入層１６内での光の吸収が抑制され、高効率で共振光を生成することができる。
【００４１】
なお、本実施例においては、第１の副電流注入層１６Ａは、５×１０19個／ｃｍ3程度のＭｇ濃度を有する場合について説明した。この第１の副電流注入層１６Ａは、図２に示す経路Ｃ２のような電流経路を形成することを考慮すると、２×１０19個／ｃｍ3以上のＭｇ濃度を有することが好ましい。
【００４２】
また、本実施例においては、電流注入層１６は、透光電極層１７との界面に、第３の副電流注入層１６Ｃとして、さらに高いドーパント濃度を有するｐ++型の半導体層が形成されている。従って、電流注入層１６が透光電極層１７との間で良好なオーミックコンタクトを形成することができ、高効率でｐ型半導体層１４Ｃへの電流注入を行うことができる。なお、電流注入層１６における光吸収の抑制を考慮すると、第３の副電流注入層１６Ｃは、第２の副電流注入層１６Ｂよりも小さな層厚（例えば１０ｎｍ程度）を有することが好ましい。
【００４３】
なお、本実施例においては、電流注入層１６が第３の副電流注入層１６Ｃを有する場合について説明したが、電流注入層１６は第３の副電流注入層１６Ｃを有していなくてもよい。例えば、所望の密度で電流注入を行うことができる場合、電流注入層１６は、第１及び第２の副電流注入層１６Ａ及び１６Ｂから構成されていてもよい。
【００４４】
図３は、実施例１の変形例に係る面発光レーザ１０Ａの構成を示す断面図である。面発光レーザ１０Ａは、電流注入層１６Ｍの構成を除いては、面発光レーザ１０と同様の構成を有する。なお、図３は、面発光レーザ１０Ａの電流注入層１６Ｍの近傍の部分を拡大して示す拡大断面図である。
【００４５】
面発光レーザ１０Ａにおいては、電流注入層１６Ｍは、第１及び第２の副電流注入層１６Ａ及び１６Ｂからなる。本変形例においては、透光電極層１７は、電流注入層１６Ｍの第２の副電流注入層１６Ｂ上に形成されている。
【００４６】
例えば、第２の副電流注入層１６Ｂの層厚やドーパント濃度、また電極の構成及び駆動電流値を調節することで、透光電極層１７から第２の副電流注入層１６Ｂに、電流の印加を行うことができる。従って、本変形例のように、電流注入層１６Ｍが第１及び第２の副電流注入層１６Ａ及び１６Ｂから構成されていてもよい。
【００４７】
また、本実施例においては、第１及び第２の反射鏡１３及び１８がそれぞれ半導体ＤＢＲ及び誘電体ＤＢＲである場合について説明したが、第１及び第２の反射鏡１３及び１８の構成はこれに限定されない。例えば、第１の反射鏡１３が誘電体ＤＢＲであってもよい。
【００４８】
このように、面発光レーザ１０（又は１０Ａ）は、基板１１と、基板１１上に第１の反射鏡１３と、第１の反射鏡１３上に形成されｎ型半導体層１４Ａと、ｎ型半導体層１４Ａ上に形成された活性層１４Ｂと、活性層１４Ｂ上に形成されたｐ型半導体層１４Ｃと、を有する。
【００４９】
また、面発光レーザ１０は、ｐ型半導体層１４Ｃ上に形成され、ｐ型半導体層１４Ｃの表面の一部を露出させる開口部ＡＰ１を有し、ｎ型の導電型を有する半導体層からなる電流狭窄層１５と、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１を埋め込んで電流狭窄層１５上に形成された電流注入層１６と、電流注入層１６上に形成された透光電極層１７と、透光電極層１７上に形成された第２の反射鏡１８と、を有する。
【００５０】
また、電流注入層１６は、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１を取り囲む開口部ＡＰ２を有して電流狭窄層１５上に形成され、ｐ型の導電型を有する半導体層からなる第１の副電流注入層１６Ａと、第１の副電流注入層１６Ａ上に形成され、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１及び第１の副電流注入層１６Ａの開口部ＡＰ２を埋め込んでｐ型半導体層１４Ｃに接触し、ｐ型の導電型を有しかつ第１の副電流注入層１６Ａよりも低いドーパント濃度を有する半導体層からなる第２の副電流注入層１６Ｂとを有する。
【００５１】
従って、安定して電流が狭窄して注入され、高品質かつ高出力な垂直共振器型発光素子を提供することができる。
【００５２】
なお、本実施例においては、ｐ型半導体層１４Ｃは、ｎ型半導体層１４Ａ、電流狭窄層１５及び電流注入層１６よりも大きなバンドギャップを有する。例えば、ｎ型半導体層１４Ａ、電流狭窄層１５及び電流注入層１６は、ＧａＮの組成を有する。一方、ｐ型半導体層１４Ｃは、ＡｌＧａＮの組成を有する。
【００５３】
これによって、ｐ型半導体層１４Ｃは、電子が活性層１４Ｂで再結合することなくｐ型半導体層１４Ｃに進むオーバーフローを抑制する電子ブロック層として機能する。例えば面発光レーザ１０など、大電流駆動時や高温駆動時には電子のオーバーフローが生じやすいため、ｐ型半導体層１４Ｃは、電子ブロック層として機能する組成を有することが好ましい。
【００５４】
なお、本実施例及びその変形例に示した各半導体層の導電型は一例に過ぎない。例えば、各半導体層が上記した導電型とは反対の導電型を有していてもよい。例えば、半導体構造層１４の電流狭窄層１５側の半導体層がｎ型半導体層１４Ａであってもよい。この場合、電流狭窄層１５はｐ型の導電型を有し、電流注入層１６の各層はｎ型の導電型を有していればよい。
【実施例２】
【００５５】
図４は、実施例２に係る面発光レーザ２０の構成を示す断面図である。面発光レーザ２０は、電流注入層２１の構成を除いては、面発光レーザ１０と同様の構成を有する。なお、図４は、面発光レーザ２０の電流注入層２１の近傍の部分を拡大して示す拡大断面図である。
【００５６】
電流注入層２１は、第２の副電流注入層１６Ｂ１の構成を除いては、電流注入層１６と同様の構成を有する。本実施例においては、第２の副電流注入層１６Ｂ１は、第１の副電流注入層１６Ａ上の第１の領域Ｒ１と、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１上の第２の領域Ｒ２とを有する。また、第２の副電流注入層１６Ｂ１は、第１及び第２の領域Ｒ１及びＲ２間で互いに層厚が異なる。
【００５７】
より具体的には、第２の副電流注入層１６Ｂ１は、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１の外側の設けられた領域、すなわち第１の副電流注入層１６Ａ上に形成された第１の領域Ｒ１と、開口部ＡＰ１の内側に設けられた領域、すなわちｐ型半導体層１４Ｃに接触する第２の領域Ｒ２とを有する。
【００５８】
また、第２の領域Ｒ２における第２の副電流注入層１６Ｂ１の層厚Ｔ２は、第１の領域Ｒ１における第２の副電流注入層１６Ｂ１の層厚Ｔ１よりも大きい。すなわち、第２の副電流注入層１６Ｂ１は、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１である電流狭窄部上において相対的に大きな層厚を有する。
【００５９】
第２の副電流注入層１６Ｂ１は、例えば、第２の副電流注入層１６Ｂ１となるＧａＮ層を電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１上のみに成長させ、次にその周囲を含め第１の副電流注入層１６Ａ上の全体に成長させることで、形成することができる。
【００６０】
第２の副電流注入層１６Ｂ１がこのような層厚構成を有することで、電流は、図２に示した２つの経路Ｃ１及びＣ２に沿って安定して流れる。具体的には、まず、第１の領域Ｒ１、すなわち電流狭窄層１５に接する部分の層厚が比較的小さいことで、経路Ｃ２である第１の副電流注入層１６Ａに向かう方向に安定して電流が流れやすくなる。
【００６１】
また、第２の領域Ｒ２が比較的大きな層厚を有することで、透光電極層１７から第２の副電流注入層１６Ｂ１に向かう電流が分散される。従って、電流狭窄層１５の開口部ＡＰ１内、すなわち共振器内に均一に電流を注入することができる。従って、光の強度分布、特にレーザ光のモードが安定する。従って、高性能かつ高品質な面発光レーザ２０となる。
【００６２】
上記したように、本実施例においては、第２の副電流注入層１６Ｂ１は、第１の副電流注入層１６Ａ上に形成された第１の領域Ｒ１と、ｐ型半導体層１４Ｃに接触し、第１の領域Ｒ１よりも大きな層厚Ｔ２を有する第２の領域Ｒ２とを有する。従って、安定して電流が狭窄して注入され、高品質かつ高出力な垂直共振器型発光素子を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０、１０Ａ、２０  半導体レーザ（垂直共振器型発光素子）
１５  電流狭窄層
ＡＰ１  開口部（電流狭窄部）
１６  電流注入層
１６Ａ  第１の副電流注入層
ＡＰ２  開口部
１６Ｂ、１６Ｂ１  第２の副電流注入層
１６Ｃ  第３の副電流注入層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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