(57)【要約】【課題】高湿下でも安定して動作可能な半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】基板１０１と、第１の電極１１３と、第２の電極１１７と、第１の反射鏡１０２と、第２の反射鏡１２０と、第１の反射鏡および第２の反射鏡との間の共振器１３０であって、活性層１０５と電流狭窄層１０７とを含む共振器と、基板１０１の一主面上に形成されたメサポスト１１０であって、電流狭窄層１０７を含むメサポスト１１０と、メサポスト１１０および基板１０１の一主面を覆うパッシベーション膜１２３と、メサポスト１１０の基部を覆う耐湿性の金属膜１３３とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
第１の電極と、
第２の電極と、
第１の反射鏡と、
第２の反射鏡と、
前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡との間に形成された共振器であって、活性層と前記第１の電極と前記第２の電極と間の電流通路を狭窄する電流狭窄層とを含む前記共振器と、
前記基板の一主面上に形成された凸部であって、前記電流狭窄層を含む前記凸部と、
前記凸部および前記基板の一主面を覆うパッシベーション膜と、
前記凸部の基部を直接または前記パッシベーション膜を介して覆う耐湿性の金属膜と、を備える半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記凸部の基部は、前記パッシベーション膜に覆われ、さらに前記基部は前記パッシベーション膜上に設けられた前記耐湿性の金属膜によって前記パッシベーション膜を介して覆われている請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
電極パッドと、
前記第１の電極と前記電極パッドとを接続する引き出し電極と、をさらに備え、
前記第１の電極は前記凸部の上面上に設けられ、前記引き出し電極と前記耐湿性の金属膜とは電気的に接続されている請求項２記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
電極パッドと、
前記第１の電極と前記電極パッドとを接続する引き出し電極と、をさらに備え、
前記第１の電極は前記凸部の上面上に設けられ、前記引き出し電極と前記耐湿性の金属膜との間に第２のパッシベーション膜が設けられており、前記引き出し電極と前記耐湿性の金属膜とは電気的に接続されていない請求項２記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記凸部の基部は、前記耐湿性の金属によって覆われ、さらに前記耐湿性の金属上に設けられた前記パッシベーション膜によって覆われている請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記パッシベーション膜および前記耐湿性の金属を覆う第３のパッシベーション膜と、
前記第３のパッシベーション膜の段差部を覆う第２の耐湿性の金属膜と、をさらに備える請求項１，２または５記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記パッシベーション膜、前記第１の電極、前記引き出し電極および前記耐湿性の金属を覆う第３のパッシベーション膜と、
前記第３のパッシベーション膜の段差部を覆う第２の耐湿性の金属膜と、をさらに備える請求項３または４記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記半導体基板の前記一主面上に設けられた半導体層と、
第２の電極パッドと、
前記第２の電極と前記第２の電極パッドとを接続する第２の引き出し電極と、をさらに備え、
前記凸部は前記半導体層上に設けられ、前記凸部は前記活性層を含み、前記第２の電極は、前記半導体層上に前記凸部と離間して設けられ、
前記第３のパッシベーション膜は、前記半導体層、前記第２の電極および前記第２の引き出し電極をさらに覆っている請求項７記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記耐湿性の金属膜は、Ａｕ膜、Ａｕ膜とその下のＰｔ膜の２層膜、およびＡｕ膜とその下のＭｏ膜の２層膜から成る群より選ばれるいずれかの金属膜である請求項２乃至４のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記耐湿性の金属膜の下に設けられ、前記耐湿性の金属膜と前記パッシベーション膜との密着性を向上させる密着性向上用金属膜をさらに備える請求項２乃至４および９のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記密着性向上用金属膜は、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｄから成る群より選ばれるいずれかの金属膜である請求項１０記載の半導体レーザ素子。
【請求項１２】
前記耐湿性の金属膜は、ＮｉとＣｒとＡｌの合金膜またはＮｉおよびＣｒのシリサイド膜である請求項５記載の半導体レーザ素子。
【請求項１３】
前記第２の耐湿性の金属膜は、Ａｕ膜、Ａｕ膜とその下のＰｔ膜の２層膜、およびＡｕ膜とその下のＭｏ膜の２層膜から成る群より選ばれるいずれかの金属膜である請求項６記載の半導体レーザ素子。
【請求項１４】
前記第２の耐湿性の金属膜の下に設けられ、前記第２の耐湿性の金属膜と前記第３のパッシベーション膜との密着性を向上させる第２の密着性向上用金属膜をさらに備える請求項６または１３記載の半導体レーザ素子。
【請求項１５】
前記第２の密着性向上用金属膜は、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｄから成る群より選ばれるいずれかの金属膜である請求項１４記載の半導体レーザ素子。
【請求項１６】
前記第１の反射鏡は、誘電体多層膜反射鏡であり、前記パッシベーション膜は、前記誘電体多層膜反射鏡の一部である請求項１乃至１５のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項１７】
前記第１の反射鏡は、誘電体多層膜反射鏡であり、前記第２のパッシベーション膜は、前記誘電体多層膜反射鏡の一部である請求項４記載の半導体レーザ素子。
【請求項１８】
前記第１の反射鏡は、誘電体多層膜反射鏡であり、前記第３のパッシベーション膜は、前記誘電体多層膜反射鏡の一部である請求項６または７記載の半導体レーザ素子。
【請求項１９】
前記誘電体多層膜反射鏡は、複数ペアのＳｉＯ２／ＳｉＮｘからなる請求項１６乃至１８のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項２０】
前記電流狭窄層は、アルミニウム含有化合物半導体層と、前記アルミニウム含有化合物半導体層の周囲に設けられた、前記アルミニウム含有化合物半導体層を酸化した酸化物絶縁物層と、を有している請求項１乃至１９のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項２１】
前記パッシベーション膜および前記耐湿性の金属上に設けられた平坦化用誘電体膜をさらに備える請求項１，２または５記載の半導体レーザ素子。
【請求項２２】
電極パッドと、
前記第１の電極と前記電極パッドとを接続する引き出し電極と、をさらに備え、
前記第１の電極は前記凸部上面に設けられ、前記引き出し電極と前記電極パッドは、前記平坦化用誘電体膜上に設けられている請求項２１記載の半導体レーザ素子。
【請求項２３】
基板と、
第１の電極と、
第２の電極と、
第１の反射鏡と、
第２の反射鏡と、
前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡との間に形成された共振器であって、活性層と前記第１の電極と前記第２の電極と間の電流通路を狭窄する電流狭窄層とを含む前記共振器と、
前記基板の一主面上に形成された凸部であって、前記電流狭窄層を含む前記凸部と、
前記凸部および前記基板の一主面を覆うパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の折れ曲がり部を覆う耐湿性の金属膜と、を備える半導体レーザ素子。
【請求項２４】
電極パッドと、
前記第１の電極と前記電極パッドとを接続する引き出し電極と、をさらに備え、
前記第１の電極は前記凸部上面に設けられ、
前記パッシベーション膜は、前記第１の電極と前記電極パッドとをさらに覆っている請求項２３記載の半導体レーザ素子。
【請求項２５】
前記半導体基板の前記一主面上に設けられた半導体層と、
第２の電極パッドと、
前記第２の電極と前記第２の電極パッドとを接続する第２の引き出し電極と、をさらに備え、
前記凸部は前記半導体層上に設けられ、前記凸部は前記活性層を含み、前記第２の電極は、前記半導体層上に前記凸部と離間して設けられ、
前記パッシベーション膜は、前記半導体層、前記第２の電極および前記第２の引き出し電極をさらに覆っている請求項２４記載の半導体レーザ素子。
【請求項２６】
前記第１の反射鏡は、誘電体多層膜反射鏡であり、前記パッシベーション膜は、前記誘電体多層膜反射鏡または前記誘電体多層膜反射鏡の一部である請求項２３乃至２５のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項２７】
請求項１乃至２６のいずれかに記載の半導体レーザ素子を複数備えるレーザアレイ。
【請求項２８】
請求項１乃至２６のいずれかに記載の半導体レーザ素子を備える光学機器。
【請求項２９】
請求項１乃至２６のいずれかに記載の半導体レーザ素子を備える通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子に関し、特に、垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子（VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER）に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の面発光型半導体レーザ素子として、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラーである上部および下部多層膜反射鏡の間に活性層を含む複数の半導体層等を積層した共振器を設けた垂直共振器型の面発光型半導体レーザ素子が開示されている（特許文献１、２参照）。また、特許文献１、２に開示される面発光型半導体レーザ素子は、メサポスト構造を有すると共に、電流経路を制限して電流注入効率を上げるための電流狭窄層がメサポストに設けられている。この電流狭窄層は、外周に位置するＡｌ２Ｏ３等の酸化絶縁物からなる電流狭窄部と、電流狭窄部の中心に位置し、ＡｌＡｓ等のＡｌ含有化合物半導体からなる電流注入部とを有するものである。この電流注入部は、面発光型半導体レーザ素子に電流を注入した際の電流経路になると共に、レーザ光が出射する開口部になる。
【０００３】
しかしながら、このような構造の半導体レーザ素子を高湿下で動作させると、信頼性が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０８８２７号公報
【特許文献２】特開２００７−２５８５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の主な目的は、高湿下でも安定して動作可能な半導体レーザ素子を提供することにある。
【０００６】
本発明者達は、鋭意研究の結果、上記のような面発光型半導体レーザ素子は誘電体からなるパッシベーション膜を備えているが、このパッシベーション膜のある部分が水分を透過してしまうので、高湿下での信頼性が低下してしまうということを見出した。
【０００７】
本発明は、このような知見に基づくものであり、本発明によれば、
基板と、
第１の電極と、
第２の電極と、
第１の反射鏡と、
第２の反射鏡と、
前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡との間に形成された共振器であって、活性層と前記第１の電極と前記第２の電極と間の電流通路を狭窄する電流狭窄層とを含む前記共振器と、
前記基板の一主面上に形成された凸部であって、前記電流狭窄層を含む前記凸部と、
前記凸部および前記基板の一主面を覆うパッシベーション膜と、
前記凸部の基部を直接または前記パッシベーション膜を介して覆う耐湿性の金属膜と、を備える半導体レーザ素子が提供される。
【０００８】
好ましくは、前記凸部の基部は、前記パッシベーション膜に覆われ、さらに前記基部は前記パッシベーション膜上に設けられた前記耐湿性の金属膜によって前記パッシベーション膜を介して覆われている。
【０００９】
前記耐湿性の金属膜は、好ましくは、Ａｕ膜、Ａｕ膜とその下のＰｔ膜の２層膜、およびＡｕ膜とその下のＭｏ膜の２層膜から成る群より選ばれるいずれかの金属膜である。
【００１０】
また、好ましくは、前記耐湿性の金属膜の下に設けられ、前記耐湿性の金属膜と前記パッシベーション膜との密着性を向上させる密着性向上用金属膜をさらに備える。
【００１１】
前記密着性向上用金属膜は、好ましくは、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｄから成る群より選ばれるいずれかの金属膜である。
【００１２】
前記半導体レーザ素子は、好ましくは、電極パッドと、前記第１の電極と前記電極パッドとを接続する引き出し電極と、をさらに備え、前記第１の電極は前記凸部の上面上に設けられ、前記引き出し電極と前記耐湿性の金属膜とは電気的に接続されている。
【００１３】
また、前記半導体レーザ素子は、電極パッドと、前記第１の電極と前記電極パッドとを接続する引き出し電極と、をさらに備え、前記第１の電極は前記凸部の上面上に設けられ、前記引き出し電極と前記耐湿性の金属膜との間に第２のパッシベーション膜が設けられており、前記引き出し電極と前記耐湿性の金属膜とは電気的に接続されていない構成とすることもできる。
【００１４】
また、好ましくは、前記凸部の基部は、前記耐湿性の金属によって覆われ、さらに前記耐湿性の金属上に設けられた前記パッシベーション膜によって覆われている。
【００１５】
この場合に、前記耐湿性の金属膜は、ＮｉとＣｒとＡｌの合金膜またはＮｉおよびＣｒのシリサイド膜である。
【００１６】
また、好ましくは、前記半導体レーザ素子は、前記パッシベーション膜および前記耐湿性の金属を覆う第３のパッシベーション膜と、前記第３のパッシベーション膜の段差部を覆う第２の耐湿性の金属膜と、をさらに備える。
【００１７】
また、好ましくは、前記半導体レーザ素子は、前記パッシベーション膜、前記第１の電極、前記引き出し電極および前記耐湿性の金属を覆う第３のパッシベーション膜と、
前記第３のパッシベーション膜の段差部を覆う第２の耐湿性の金属膜と、をさらに備える。
【００１８】
好ましくは、前記第２の耐湿性の金属膜は、Ａｕ膜、Ａｕ膜とその下のＰｔ膜の２層膜、およびＡｕ膜とその下のＭｏ膜の２層膜から成る群より選ばれるいずれかの金属膜である。
【００１９】
好ましくは、前記第２の耐湿性の金属膜の下に設けられ、前記第２の耐湿性の金属膜と前記第３のパッシベーション膜との密着性を向上させる第２の密着性向上用金属膜をさらに備える。
【００２０】
好ましくは、前記第２の密着性向上用金属膜は、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｄから成る群より選ばれるいずれかの金属膜である。
【００２１】
また、好ましくは、前記半導体レーザ素子は、
前記半導体基板の前記一主面上に設けられた半導体層と、
第２の電極パッドと、
前記第２の電極と前記第２の電極パッドとを接続する第２の引き出し電極と、をさらに備え、
前記凸部は前記半導体層上に設けられ、前記凸部は前記活性層を含み、前記第２の電極は、前記半導体層上に前記凸部と離間して設けられ、
前記第３のパッシベーション膜は、前記半導体層、前記第２の電極および前記第２の引き出し電極をさらに覆っている。
【００２２】
好ましくは、前記第１の反射鏡は、誘電体多層膜反射鏡であり、前記パッシベーション膜は、前記誘電体多層膜反射鏡の一部である。
【００２３】
また、好ましくは、前記第１の反射鏡は、誘電体多層膜反射鏡であり、前記第２のパッシベーション膜は、前記誘電体多層膜反射鏡の一部である。
【００２４】
また、好ましくは、記第１の反射鏡は、誘電体多層膜反射鏡であり、前記第３のパッシベーション膜は、前記誘電体多層膜反射鏡の一部である。
【００２５】
好ましくは、前記誘電体多層膜反射鏡は、複数ペアのＳｉＯ２／ＳｉＮｘからなる。
【００２６】
好ましくは、前記電流狭窄層は、アルミニウム含有化合物半導体層と、前記アルミニウム含有化合物半導体層の周囲に設けられた、前記アルミニウム含有化合物半導体層を酸化した酸化物絶縁物層と、を有している。
【００２７】
また、好ましくは、前記半導体レーザ素子は、前記パッシベーション膜および前記耐湿性の金属上に設けられた平坦化用誘電体膜をさらに備える。
【００２８】
この場合に、好ましくは、前記半導体レーザ素子は、電極パッドと、前記第１の電極と前記電極パッドとを接続する引き出し電極と、をさらに備え、前記第１の電極は前記凸部上面に設けられ、前記引き出し電極と前記電極パッドは、前記平坦化用誘電体膜上に設けられている。
【００２９】
また、本発明によれば、
基板と、
第１の電極と、
第２の電極と、
第１の反射鏡と、
第２の反射鏡と、
前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡との間に形成された共振器であって、活性層と前記第１の電極と前記第２の電極と間の電流通路を狭窄する電流狭窄層とを含む前記共振器と、
前記基板の一主面上に形成された凸部であって、前記電流狭窄層を含む前記凸部と、
前記凸部および前記基板の一主面を覆うパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜の折れ曲がり部を覆う耐湿性の金属膜と、を備える半導体レーザ素子が提供される。
【００３０】
好ましくは、前記半導体レーザ素子は、電極パッドと、前記第１の電極と前記電極パッドとを接続する引き出し電極と、をさらに備え、前記第１の電極は前記凸部上面に設けられ、前記パッシベーション膜は、前記第１の電極と前記電極パッドとをさらに覆っている。
【００３１】
また、好ましくは、前記半導体レーザ素子は、前記半導体基板の前記一主面上に設けられた半導体層と、第２の電極パッドと、前記第２の電極と前記第２の電極パッドとを接続する第２の引き出し電極と、をさらに備え、
前記凸部は前記半導体層上に設けられ、前記凸部は前記活性層を含み、前記第２の電極は、前記半導体層上に前記凸部と離間して設けられ、
前記パッシベーション膜は、前記半導体層、前記第２の電極および前記第２の引き出し電極をさらに覆っている。
【００３２】
好ましくは、前記第１の反射鏡は、誘電体多層膜反射鏡であり、前記パッシベーション膜は、前記誘電体多層膜反射鏡または前記誘電体多層膜反射鏡の一部である。
【００３３】
また、本発明によれば、上記いずれかの半導体レーザ素子を複数備えるレーザアレイが提供される。
【００３４】
また、本発明によれば、上記いずれかの半導体レーザ素子を備える光学機器が提供される。
【００３５】
また、本発明によれば、上記いずれかの半導体レーザ素子を備える通信システムが提供される。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、高湿下でも安定して動作可能な半導体レーザ素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好ましい第１の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子の構造およびその製造方法を説明するための概略平面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線概略縦断面図である。
【図３】本発明の好ましい第２の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子の構造およびその製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図４】本発明の好ましい第３の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子の構造およびその製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５】本発明の好ましい第４の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子の構造およびその製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図６】本発明の好ましい第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子の構造およびその製造方法を説明するための概略平面図である。
【図７】図６のＸ２−Ｘ２線概略縦断面図である。
【図８】本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を複数用いた面発光レーザアレイを説明するための概略斜視図である。
【図９】本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を複数用いた面発光レーザアレイチップを説明するための概略平面図である。
【図１０】本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を用いた面発光レーザパッケージを説明するための概略縦断面図である。
【図１１】本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を用いた光ディスク用ピックアップを説明するための概略縦断面図である。
【図１２】本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を用いた光送受信モジュールを説明するための概略平面図である。
【図１３】本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子と光導波路との光結合構造、または本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を複数用いた面発光レーザアレイと光導波路との光結合構造を説明するための概略縦断面図である。
【図１４】本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子と光導波路との光結合構造、または本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を複数用いた面発光レーザアレイと光導波路との光結合構造を説明するための概略縦断面図である。
【図１５】本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子と光導波路との光結合構造、または本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を複数用いた面発光レーザアレイと光導波路との光結合構造を説明するための概略縦断面図である。
【図１６】本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を用いた通信システム、または本発明の好ましい第１〜第５の実施の形態の面発光型半導体レーザ素子を複数用いた面発光レーザアレイを用いた通信システムを説明するための概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図１、図２を参照して、本発明の好ましい第１の実施の形態を説明する。図１、図２を参照すれば、本実施の形態の半導体レーザ素子は、面発光型半導体レーザ素子であり、この面発光型半導体レーザ素子１００は、基板１０１と、基板１０１上に形成された下部半導体多層膜反射鏡である下部ＤＢＲミラー１０２と、バッファ層１０３と、ｎ型コンタクト層１０４と、多重量子井戸構造を有する活性層１０５と、外周に位置する電流狭窄部１０７ａと電流狭窄部１０７ａの中心に位置する電流注入部１０７ｂとを有する電流狭窄層１０７と、ｐ型スペーサ層１０９と、ｐ＋型コンタクト層１１１とが順次積層した構造を有する。そして、活性層１０５からｐ＋型コンタクト層１１１までが円柱状のメサポスト１１０を構成している。メサポスト１１０は、ｎ型コンタクト層１０４上に形成されている。
【００４０】
基板１０１は、アンドープのＧａＡｓからなる。また、下部ＤＢＲミラー１０２は、ＧａＡｓ／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層の３４ペアからなる。バッファ層１０３は、アンドープのＧａＡｓからなる。また、ｎ型コンタクト層１０４は、ｎ型ＧａＡｓからなる。また、活性層１０５は、層数が３のＩｎＧａＡｓ井戸層と層数が４のＧａＡｓ障壁層が交互に積層した構造を有しており、最下層のＧａＡｓ障壁層はｎ型クラッド層としても機能する。また、電流狭窄層１０７については、電流狭窄部１０７ａはＡｌ２Ｏ３からなり、電流注入部１０７ｂは、直径が６〜１５μmであり、ＡｌＡｓからなる。また、ｐ型スペーサ層１０９とｐ＋型コンタクト層１１１とは、それぞれ炭素をドープしたｐ型、ｐ＋型のＧａＡｓからなる。なお、各ｐ型またはｎ型層のアクセプタまたはドナー濃度（ドーパント濃度）はたとえば２×１０１９ｃｍ−３より小さい１×１０１８ｃｍ−３程度であり、ｐ＋型層のアクセプタ濃度（ドーパント濃度）はたとえば２×１０１９ｃｍ−３である。なお、ＧａＡｓからなる各半導体層の屈折率は約３．４５である。ｐ＋型コンタクト層１１１上には、リング状（環状）のｐ側円環電極１１３が設けられている。ｐ側円環電極１１３の外径は、たとえば３０μｍであり、その開口部１１３ａの内径は、たとえば１０〜２０μｍである。ｐ側円環電極１１３は、例えば、Ｐｔ／Ａｕ（Ａｕとその下のＰｔ）からなる。
【００４１】
また、ｐ側円環電極１１３の開口部１１３ａ内には、窒化珪素（ＳｉＮｘ）からなる円板状の位相調整層１１４が形成されている。この位相調整層１１４は位相を調整するためのものである。なお、この位相調整層１１４の上面からバッファ層１０３の底面までの部分が共振器１３０を構成している。
【００４２】
また、ｎ型コンタクト層１０４は、メサポスト１３０の下部から半径方向外側に延びており、その表面に例えばＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ（Ａｕとその下のＡｕＧｅＮｉ）からなる半円環状のｎ側電極１１７が形成されている。ｎ側電極１１７は、たとえば外径が８０μｍ、内径が４０μｍである。
【００４３】
また、表面保護のためにパッシベーション膜１２３が、メサポスト１３０、ｐ側円環電極１１３、位相調整層１１４、ｎ型コンタクト層１０４、ｎ側電極１１７、バッファ層１０３を覆って、全面に形成されている。パッシベーション膜１２３は、下層のＳｉＯ２膜１２１と、その上層のＳｉＮｘ膜１２２からなっている。
【００４４】
メサポスト１３０の基部１３１部分においては、パッシベーション膜１２３は折れ曲がって設けられている。メサポスト１３０の基部１３１を覆うパッシベーション膜１２３上にさらにメサポスト１３０の基部１３１をメサポスト１３０の基部１３１の全周囲に亘ってパッシベーション膜１２３を介して覆うように金属膜１３３が設けられている。この金属膜１３３は、上層の耐湿性の金属膜１３３ａと、その下層の密着性向上用金属膜１３３ｂとからなっている。耐湿性の金属膜１３３ａは、Ａｕ膜、Ａｕ膜とその下のＰｔ膜の２層膜、またはＡｕ膜とその下のＭｏ膜の２層膜からなっている。密着性向上用金属膜１３３ｂは、Ｔｉ、ＣｒまたはＰｄからなっている。
【００４５】
メサポスト１３０の基部１３１部分には、パッシベーション膜１２３を形成する際に反応ガスが回り込みにくく、膜厚が薄くなったり、膜質が悪くなったりしがちであり、そのような部分から、水分が浸入しがちである。本実施の形態では、メサポスト１３０の基部１３１を覆うパッシベーション膜１２３上にさらにメサポスト１３０の基部１３１をパッシベーション膜１２３を介して覆うように耐湿性の金属膜１３３ａを設けているので、たとえ、メサポスト１３０の基部１３１を覆うパッシベーション膜１２３の膜厚が薄くなったり、膜質が悪くなったりしていても、水分の浸入を有効に防止または抑制できる。その結果、水分の浸入により、特に、電流狭窄部１０７ａが劣化することが有効に防止または抑制できる。
【００４６】
また、ｎ側電極１１７に対して、パッシベーション膜１２３に形成された開口部１４１を介して接触するように、Ａｕからなるｎ側引き出し電極１１８が形成されている。一方、ｐ側円環電極１１３に対しても、パッシベーション膜１２３に形成された開口部１４２を介して接触するように、Ａｕからなるｐ側引き出し電極１１９が形成されている。そして、ｎ側電極１１７およびｐ側円環電極１１３は、それぞれｎ側引き出し電極１１８およびｐ側引き出し電極１１９によって、電極パッド１５２、１５１にそれぞれ接続されている。本実施の形態においては、ｐ側引き出し電極１１９と金属膜１３３とは電気的に接続されている。
【００４７】
さらに、パッシベーション膜１２３、金属膜１３３、ｎ側引き出し電極１１８およびｐ側引き出し電極１１９を覆って、誘電体多層膜１２８が、全面に形成されている。誘電体多層膜１２８は、たとえばＳｉＮｘ／ＳｉＯ２の９〜１１ペアからなっている。パッシベーション膜１２３および誘電体多層膜１２８によって、上部多層膜反射鏡である上部ＤＢＲミラー１１６が構成されている。上部ＤＢＲミラー１１６は、たとえばＳｉＮｘ／ＳｉＯ２の１０〜１２ペアからなっている。上部ＤＢＲミラー１２０はパッシベーション膜としても機能する。
【００４８】
パッシベーション膜１２３は、上部ＤＢＲミラー１２０の一部を兼ねている。従って、パッシベーション膜１２３の下層のＳｉＯ２膜１２１は、上部ＤＢＲミラー１２０の最下層のＳｉＯ２膜を兼ねている。従って、ＳｉＮｘ／ＳｉＯ２からなる上部ＤＢＲミラー１２０は、その最下層は、パッシベーション膜１２３のＳｉＯ２膜１２１であり、その上に、ＳｉＮｘ膜１２２が設けられ、その上に、ＳｉＯ２とＳｉＮｘが交互に積層され、最上層がＳｉＮｘである構造となっている。
【００４９】
上部ＤＢＲミラー１２０には、折れ曲がって、段差が形成されている部分が存在する。これらの部分は、メサポスト１１０、金属膜１３３、ｐ側円環電極１１３、位相調整層１１４、ｎ型コンタクト層１０４、ｎ側電極１１７、バッファ層１０３等が存在することによって形成される凹凸形状を反映して形成されるものである。
【００５０】
これらの、折れ曲がって、段差が形成されている部分を覆って金属膜１３５が設けられている。金属膜１３５は、上層の耐湿性の金属膜１３５ａと、その下層の密着性向上用金属膜１３５ｂとからなっている。耐湿性の金属膜１３５ａは、Ａｕ膜、Ｐｔ／Ａｕ（Ａｕ膜とその下のＰｔ膜）の２層膜、またはＭｏ／Ａｕ（Ａｕ膜とその下のＭｏ膜）の２層膜からなっている。密着性向上用金属膜１３５ｂは、Ｔｉ、ＣｒまたはＰｄからなっている。
【００５１】
上述のように、上部ＤＢＲミラー１２０はパッシベーション膜としても機能するが、メサポスト１１０、金属膜１３３、ｐ側円環電極１１３、位相調整層１１４、ｎ型コンタクト層１０４、ｎ側電極１１７、バッファ層１０３等が存在することによって形成される凹凸形状部分には、誘電体多層膜１２８を形成する際に反応ガスが回り込みにくく、膜厚が薄くなったり、膜質が悪くなったりしがちであり、そのような部分から、水分が浸入しがちである。本実施の形態では、このような凹凸形状を反映して上部ＤＢＲミラー１２０に形成される、折れ曲がって、段差が形成されている部分を覆って耐湿性の金属膜１３５ａを設けているので、たとえ、折れ曲がって、段差が形成されている部分の膜厚が薄くなったり、膜質が悪くなったりしていても、水分の浸入を有効に防止または抑制できる。
【００５２】
また、図１に示すように、上部ＤＢＲミラー１２０に開口１５３、１５４を設けて、電極パッド１５１、１５２を露出させている。電極パッド１５１、１５２を介して、外部の電流供給回路（図示せず）に接続される。そして、この面発光型半導体レーザ素子１００は、外部の電流供給回路（図示せず）からそれぞれｎ側引き出し電極１１８およびｐ側引き出し電極１１９を介してｎ側電極１１７およびｐ側円環電極１１３間に電圧を印加し、電流を注入すると、電流は主に低抵抗のｐ＋型コンタクト層１１１を流れ、さらに電流経路が電流狭窄層１０７によって電流注入部１０７ｂ内に狭窄されて、高い電流密度で活性層１０５に供給される。その結果、活性層１０５はキャリア注入されて自然放出光を発光する。自然放出光のうち、レーザ発振波長である波長λの光は、下部ＤＢＲミラー１０２と上部ＤＢＲミラー１２０との間の共振器１３０で定在波を形成し、活性層１０５によって増幅される。そして、注入電流がしきい値以上になると、定在波を形成する光がレーザ発振し、ｐ側円環電極１１３の開口部１１３ａから１０６０ｎｍ帯のレーザ光が出力する。
【００５３】
次に、本実施の形態の面発光型半導体レーザ素子１００の製造方法について説明する。
【００５４】
はじめに、エピタキシャル成長法によって、基板１０１上に下部ＤＢＲミラー１０２、バッファ層１０３、ｎ型コンタクト層１０４、活性層１０５、ＡｌＡｓからなる被酸化層、ｐ型スペーサ層１０９、ｐ＋型コンタクト層１１１を順次積層し、さらにプラズマＣＶＤ（化学気相成長：Chemical Vapor Deposition)法およびフォトリソグラフィ技術によって、ＳｉＮｘからなる円板状の位相調整層１１４をｐ＋型コンタクト層１１１上に選択的に形成する。位相調整層１１４の光学厚さはλ／４程度である。
【００５５】
次に、リフトオフ法を用いて、誘電体層１１４の周囲のｐ＋型コンタクト層１１１上に、Ｔｉ／Ｐｔ層（Ｐｔとその下のＴｉ）層からなるｐ側円環電極１１３を形成する。          
【００５６】
次に、ｐ側円環電極１１３を金属マスクとして、酸エッチング液等を用いてｎ型コンタクト層１０４に到る深さまで半導体層をエッチングして円柱状のメサポスト１１０を形成し、さらに別のマスクを形成し、バッファ層１０３に到る深さまでｎ型コンタクト層１０４をエッチングする。
【００５７】
次に、水蒸気雰囲気中において熱処理を行って、電流狭窄層１０７に相当する層をメサポスト１１０の外周側から選択酸化する。このとき、電流狭窄層１０７に相当する層の外周部において２ＡｌＡｓ＋３Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｏ３＋２ＡｓＨ３なる化学反応が起こり、電流狭窄部１０７ａが形成される。上記化学反応は電流狭窄層１０７に相当する層の外周側から均一に進行するので、中心にはＡｌＡｓからなる電流注入部１０７ｂが形成される。ここでは、熱処理時間等を調整して、電流注入部１０７ｂの直径が６〜１５μｍになるようにする。このように電流注入部１０７ｂを形成するので、メサポスト１３０の中心と、電流注入部１０７ｂの中心と、さらにｐ側円環電極１１３の開口部１１３ａの中心とを高精度に一致させることができる。その結果、面発光型半導体レーザ素子１００を発振時の横モード数が安定している再現性の良いマルチモード発振モードレーザとすることができる。
【００５８】
次に、メサポスト１３０の外周側のｎ型コンタクト層１０４の表面に、半円環状のｎ側電極１１７を形成する。つぎに、プラズマＣＶＤ法を用いて全面にＳｉＯ２からなるパッシベーション膜１２１と、ＳｉＮｘからなるパッシベーション膜１２２とを形成してパッシベーション膜１２３を形成する。
【００５９】
次に、リフトオフ法を用いて、メサポスト１１０の基部１３１をパッシベーション膜１２３を介して覆う金属膜１３３をパッシベーション膜１２３上に形成する。
【００６０】
次に、ｎ側電極１１７およびｐ側円環電極１１３上においてパッシベーション膜１２３に開口１４１、１４２をそれぞれ形成し、これらの開口部１４１、１４２を介してｎ側電極１１７に接触するｎ側引き出し電極１１８と、ｐ側円環電極１１３に接触するｐ側引き出し電極１１９をそれぞれ形成する。本実施の形態においては、ｐ側引き出し電極１１９と金属膜１３３とは電気的に接続されているので、ｐ側引き出し電極１１９、ｎ側引き出し電極１１８および金属膜１３３は同時に形成することもできる。その場合は、ｐ側引き出し電極１１９およびｎ側引き出し電極１１８を、Ａｕ、Ｐｔ／ＡｕまたはＭｏ／Ａｕからなる耐湿性の金属膜とＴｉ、ＣｒまたはＰｄからなる密着性向上用金属膜とから構成することもできる。
【００６１】
次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、全面にＳｉＯ２からなる膜と、ＳｉＮｘからなる膜１２２を順次形成して、誘電体多層膜１２８を形成して、上部ＤＢＲミラー１２０を形成する。
【００６２】
次に、リフトオフ法を用いて、上部ＤＢＲミラー１２０の、折れ曲がって、段差が形成されている部分を覆って金属膜１３５を形成する。
【００６３】
次に、基板１０１の裏面を研磨し、基板１０１の厚さをたとえば１５０μｍに調整する。その後、素子分離を行い、面発光型半導体レーザ素子１００が完成する。
【００６４】
（第２の実施の形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。上記第１の実施の形態では、ｐ側引き出し電極１１９と金属膜１３３との間には、誘電体膜は何も設けられておらず、ｐ側引き出し電極１１９と金属膜１３３は電気的に接続されているが、本実施の形態では、ｐ側引き出し電極１１９と金属膜１３３との間には、上部ＤＢＲミラー１２０の一部であるＳｉＯ２膜１２４とＳｉＮｘ膜１２５とを設け、ｐ側引き出し電極１１９と金属膜１３３とは電気的に接続されていない点が第１の実施の形態と異なるが、他の点は同様である。
【００６５】
本実施の形態では、パッシベーション膜１２３および金属膜１３３を覆うＳｉＯ２膜１２４と、ＳｉＮｘ膜１２５とをプラズマＣＶＤ法を用いて全面に形成する。
【００６６】
次に、ｎ側電極１１７およびｐ側円環電極１１３上において、パッシベーション膜１２３、ＳｉＯ２膜１２４およびＳｉＮｘ膜１２５に開口１４１、１４２をそれぞれ形成し、これらの開口部１４１、１４２を介してｎ側電極１１７に接触するｎ側引き出し電極１１８と、ｐ側円環電極１１３に接触するｐ側引き出し電極１１９をそれぞれ形成する。
【００６７】
その後、ＳｉＮｘ膜１２５、ｎ側引き出し電極１１８およびｐ側引き出し電極１１９を覆って、誘電体多層膜１２７を、全面に形成する。誘電体多層膜１２７は、たとえばＳｉＮｘ／ＳｉＯ２の８〜１０ペアからなっている。パッシベーション膜１２３、ＳｉＯ２膜１２４、ＳｉＮｘ膜１２５および誘電体多層膜１２７によって、上部多層膜反射鏡である上部ＤＢＲミラー１２０が構成されている。上部ＤＢＲミラー１２０はパッシベーション膜としても機能し、ＳｉＯ２膜１２４およびＳｉＮｘ膜１２５は上部ＤＢＲミラー１２０の一部であり、パッシベーション膜としても機能する。
【００６８】
なお、ｐ側引き出し電極１１９と金属膜１３３との間には、上部ＤＢＲミラー１２０の一部であるどの膜を設けてもよい。
【００６９】
（第３の実施の形態）
次に、図４を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。上記第２の実施の形態では、金属膜１３３の上にＳｉＯ２膜１２４およびＳｉＮｘ膜１２５を介してｐ側引き出し電極１１９を設けたが、本実施の形態では、ｐ側引き出し電極１１９の上にＳｉＯ２膜１２４およびＳｉＮｘ膜１２５を介して金属膜１３３を設けた点が第２の実施の形態と異なるが、他の点は同様である。
【００７０】
本実施の形態では、パッシベーション膜１２３を形成した後、ｎ側電極１１７およびｐ側円環電極１１３上において、パッシベーション膜１２３に開口１４１、１４２をそれぞれ形成し、これらの開口部１４１、１４２を介してｎ側電極１１７に接触するｎ側引き出し電極１１８と、ｐ側円環電極１１３に接触するｐ側引き出し電極１１９をそれぞれ形成する。
【００７１】
その後、パッシベーション膜１２３、ｎ側引き出し電極１１８およびｐ側引き出し電極１１９を覆って、ＳｉＯ２膜１２４と、ＳｉＮｘ膜１２５とをプラズマＣＶＤ法を用いて全面に形成する。
【００７２】
次に、リフトオフ法を用いて、メサポスト１１０の基部１３１をパッシベーション膜１２３、ＳｉＯ２膜１２４およびＳｉＮｘ膜１２５を介して覆う金属膜１３３をＳｉＮｘ膜１２５上に形成する。
【００７３】
その後、ＳｉＮｘからなる膜１２５および金属膜１３３を覆って、誘電体多層膜１２７を、全面に形成する。誘電体多層膜１２７は、たとえばＳｉＮｘ／ＳｉＯ２の８〜１０ペアからなっている。パッシベーション膜１２３、ＳｉＯ２からなる膜１２４、ＳｉＮｘからなる膜１２５および誘電体多層膜１２７によって、上部多層膜反射鏡である上部ＤＢＲミラー１２０が構成されている。上部ＤＢＲミラー１２０はパッシベーション膜としても機能し、ＳｉＯ２膜１２４およびＳｉＮｘ膜１２５は上部ＤＢＲミラー１２０の一部であり、パッシベーション膜としても機能する。
【００７４】
（第４の実施の形態）
次に、図５を参照して、本発明の第４の実施の形態を説明する。上記第１の実施の形態では、メサポスト１３０の基部１３１を覆うパッシベーション膜１２３上にさらにメサポスト１３０の基部１３１をパッシベーション膜１２３を介して覆うように金属膜１３３を設けているが、本実施の形態では、メサポスト１３０の基部１３１をメサポスト１３０の基部１３１の全周囲に亘って覆う耐湿性の金属膜１３３を設け、金属膜１３３の上にメサポスト１３０の基部１３１を金属膜１３３を介して覆うようにパッシベーション膜１２３を設けている点が第１の実施の形態と異なるが、他の点は同様である。
【００７５】
本実施の形態における耐湿性の金属膜１３３には、半導体上に直接形成されるので、高抵抗な材料を使用する。そして、半導体層との熱膨張係数の差や半導体層と反応しないことを考慮すれば、金属膜１３３には、ＮｉとＣｒとＡｌの合金膜またはＮｉおよびＣｒのシリサイド膜が好適に使用できる。
【００７６】
本実施の形態においては、リフトオフ法により、メサポスト１３０の基部１３１を覆う金属膜１３３を設け、金属膜１３３を覆って全面にパッシベーション膜１２３を形成する。
【００７７】
上述した第１乃至第４の実施の形態では、パッシベーション膜１２３は、下層のＳｉＯ２膜１２１と、その上層のＳｉＮｘ膜１２２からなっているが、これらのいずれか１層でもよい。
【００７８】
（第５の実施の形態）
図６、図７を参照して、本発明の好ましい第５の実施の形態を説明する。図６、図７を参照すれば、本実施の形態の半導体レーザ素子は、面発光型半導体レーザ素子であり、この面発光型半導体レーザ素子２００は、基板２０１と、基板２０１上に形成された下部半導体多層膜反射鏡である下部ＤＢＲミラー２０２と、下部ＤＢＲミラー２０２上に形成された下部クラッド層２０３と、下部クラッド層２０３上に形成され、量子井戸構造を有する活性層２０４と、活性層２０４上に形成された上部クラッド層２０５と、上部クラッド層２０５上に形成された上部半導体多層膜反射鏡である上部ＤＢＲミラー２０６とを備えている。そして、下部クラッド層２０３から上部ＤＢＲミラー２０６までが円柱状のメサポスト２１０を構成している。メサポスト２１０は、下部ＤＢＲミラー２０２上に形成されている。下部クラッド層２０３、活性層２０４および上部クラッド層２０５により共振器２２０を構成している。基板２０１の下面には、ｎ側電極２３０が設けられている。
【００７９】
上部ＤＢＲミラー２０６の、活性層２０４に近い側の一層が、外周に位置する電流狭窄部２０８と電流狭窄部２０８の中心に位置する電流注入部２０９とを有する電流狭窄層２０７となっている。
【００８０】
基板２０１は、ｎ−ＧａＡｓからなる。また、下部ＤＢＲミラー２０２は、それぞれの層の厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｎ−Ａｌ０．２  Ｇａ０．８Ａｓの３５ペアからなる。下部クラッド層２０３は、ｎ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓからなる。活性層２０４は、ＧａＡｓ井戸層およびＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓバリア層からなる量子井戸構造である。上部クラッド層２０５は、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓからなる。
【００８１】
上部ＤＢＲミラー２０６は、それぞれの層の厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｐ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの２５ペアからなる。上部ＤＢＲミラー２０６の活性層２０４に近い側の一層が、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層に代えて、ＡｌＡｓ層で形成され、周囲領域のＡｌＡｓが選択的に酸化され、Ａｌ２Ｏ３からなる電流狭窄部２０８となっている。電流狭窄部２０８の中心に位置する電流注入部２０９はＡｌＡｓからなっている。
【００８２】
メサポスト２１０の直径は約３０μｍである。メサポスト２１０の上面である上部ＤＢＲミラー２０６の上面に円環状のｐ側電極２３１が設けられている。ｐ側電極２３１は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔからなる。基板２０１の下面のｎ側電極２３０は、例えば、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなる。
【００８３】
ｐ側電極２３１、メサポスト２１０の上面である上部ＤＢＲミラー２０６の上面、メサポスト２１０の側面、および下部ＤＢＲミラー２０２の上面を覆って、全面にパッシベーション膜２２２が設けられている。パッシベーション膜２２２は、下層のＳｉＯ２膜と、その上層のＳｉＮｘ膜からなっている。パッシベーション膜２２２は、ＳｉＯ２膜で構成してもよく、ＳｉＮｘ膜で構成してもよい。
【００８４】
メサポスト２１０の基部２２１部分においては、パッシベーション膜２２２は折れ曲がって設けられている。メサポスト２１０の基部２２１を覆うパッシベーション膜２２２上にさらにメサポスト２１０の基部２２１をメサポスト２１０の基部２２１の全周囲に亘ってパッシベーション膜２２２を介して覆うように金属膜２２３が設けられている。この金属膜２２３は、上層の耐湿性の金属膜２２３ａと、その下層の密着性向上用金属膜２２３ｂとからなっている。耐湿性の金属膜２２３ａは、Ａｕ膜、Ａｕ膜とその下のＰｔ膜の２層膜、またはＡｕ膜とその下のＭｏ膜の２層膜からなっている。密着性向上用金属膜２２３ｂは、Ｔｉ、ＣｒまたはＰｄからなっている。
【００８５】
メサポスト２１０の基部２２１部分には、パッシベーション膜２２２を形成する際に反応ガスが回り込みにくく、膜厚が薄くなったり、膜質が悪くなったりしがちであり、そのような部分から、水分が浸入しがちである。本実施の形態では、メサポスト２１０の基部２２１を覆うパッシベーション膜２２２上にさらにメサポスト２１０の基部２２１をパッシベーション膜２２２を介して覆うように耐湿性の金属膜２２３ａを設けているので、たとえ、メサポスト２１０の基部２２１を覆うパッシベーション膜２２２の膜厚が薄くなったり、膜質が悪くなったりしていても、水分の浸入を有効に防止または抑制できる。
【００８６】
また、メサポスト２１０の上面上のパッシベーション膜２２２には、開口２３３が設けられ、円環状のｐ側電極２３１の内側部分およびメサポスト２１０の上面である上部ＤＢＲミラー２０６の上面を露出している。
【００８７】
パッシベーション膜２２２および金属膜２２３を覆って、全面にポリイミド層２４０が形成されている。メサポスト２１０の周囲がポリイミド層２４０により埋め込まれている構造となって、平坦化がなされている。ポリイミド層２４０の上部には、リング状のｐ側引き出し電極２３２と、ｐ側引き出し電極２３２に接続された電極パッド２３４が設けられている。ポリイミド層２４０は、耐湿性はなく、水分を浸透させるが、本実施の形態では、パッシベーション膜２２２と耐湿性の金属膜２２３を設けているので、水分の浸入を有効に防止または抑制できる。
【００８８】
次に、本実施の形態の面発光型半導体レーザ素子２００の製造方法を説明する。
【００８９】
はじめに、エピタキシャル成長法によって、基板２０１上に下部ＤＢＲミラー２０２、下部クラッド層２０３、活性層２０４、下部クラッド層２０５、ＡｌＡｓ層をその下部に有する上部ＤＢＲミラー２０６を順次積層する。
【００９０】
次に、リフトオフ法を用いて、上部ＤＢＲミラー２０６上に、Ｔｉ／Ｐｔ層からなる円環状のｐ側電極２３１を形成する。
【００９１】
次に、ｐ側電極２３１を金属マスクとして、酸エッチング液等を用いて下部ＤＢＲミラー２０２に到る深さまで半導体層をエッチングして円柱状のメサポスト２１０を形成する。
【００９２】
次に、水蒸気雰囲気中において熱処理を行って、電流狭窄層２０７に相当する層をメサポスト２１０の外周側から選択酸化する。このとき、電流狭窄層２０７に相当する層の外周部において２ＡｌＡｓ＋３Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｏ３＋２ＡｓＨ３なる化学反応が起こり、電流狭窄部２０８が形成される。上記化学反応は電流狭窄層１０７に相当する層の外周側から均一に進行するので、中心にはＡｌＡｓからなる電流注入部２０９が形成される。
【００９３】
次に、プラズマＣＶＤ法を用いて全面にＳｉＯ２膜とＳｉＮｘ膜とを形成して、パッシベーション膜２２２を形成する。
【００９４】
次に、リフトオフ法を用いて、メサポスト２１０の基部２２１をパッシベーション膜２２２を介して覆う金属膜２２３をパッシベーション膜２２２上に形成する。
【００９５】
次に、パッシベーション膜２２２に開口２３３を設ける。次に、ポリイミド膜２４０を
設ける。次に、ポリイミド膜２４０上に、ｐ側引き出し電極２３２および電極パッド２３４を選択的に形成する。
【００９６】
次に、基板２０１の下面を適宜研磨して基板厚さを例えば２００μｍ厚に調整した後、基板２０１の下面にｎ側電極２３０を形成する。
【００９７】
その後、素子分離を行い、面発光型半導体レーザ素子２００が完成する。
【００９８】
上記第１乃至第４の実施の形態では、電流狭窄層１０７については、Ａｌ２Ｏ３からなる電流狭窄部１０７ａとＡｌＡｓからなる電流注入部１０７ｂを備え、上記第５の実施の形態では、電流狭窄層２０７は、Ａｌ２Ｏ３からなる電流狭窄部２０８と、ＡｌＡｓからなる電流注入部２０９を備えているが、電流狭窄層１０７、２０７は、ＡｌＡｓに微量（例えば、Ａｌの２〜３モル％のＧａで置換したＡｌＧａＡｓで電流注入部を形成し、ＡｌＧａＡｓを酸化した酸化絶縁物で電流狭窄部を形成してもよい。
【００９９】
次に、上記本発明の好ましい実施の形態の面発光型半導体レーザ素子１００、２００を複数用いた面発光レーザアレイの例を図８、９を参照して説明する。一例として、図８に示したように、面発光レーザアレイチップ７００がＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｌｅａｄｅｄ  ｃｈｉｐ  ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれる周知のフラットパッケージ７１０に実装されたものを用いている。図では煩雑さを避けるために、金属キャスター（電極）７１４と面発光レーザアレイチップ７００との接続は省略してある。面発光レーザアレイチップ７００は図９に示したように、中央部に設けられた複数の面発光型半導体レーザ素子１００（２００）からなる素子部７０２、及び周囲に設けられ、素子部７０２の複数の発光部と接続（図示せず）された複数の電極パッド７０６を有している。さらに、各電極パッド７０６はフラットパッケージ７１２の金属キャスター７１４と接続（図示せず）されている。各発光部は、フラットパッケージ７１２と接続された（図示しない）外部制御回路によって発光制御され、所定の波長のレーザ光を射出する。
【０１００】
次に、上記本発明の好ましい実施の形態の面発光型半導体レーザ素子１００、２００を光学機器に適用した例について図面を参照して説明する。図１０は、上記本発明の好ましい実施の形態の面発光型半導体レーザ素子１００、２００を発光素子のパッケージに適応したときの構成を示す概略縦断面図である。面発光レーザパッケージ３００は、面発光型半導体レーザ素子１００、２００、基板３０４および電極３０６からなる面発光レーザモジュール、レンズ３１６、ハウジング３１０、光ファイバマウント３１２、光ファイバ３１４とからなる。電極３０６は、外部の制御回路（図示せず）に電気的に接続され、面発光レーザパッケージの発光が制御されている。面発光型半導体レーザ素子１００、２００から出射したレーザー光はレンズ３１６で集光され光ファイバ３１４に結合される。
【０１０１】
図１１は、上記本発明の好ましい実施の形態の面発光型半導体レーザ素子１００、２００を光記憶媒体への書き込み／読み出し装置のピックアップに適応したときの構成を示す概略縦断面図である。ピックアップ３５０は、面発光型半導体レーザ素子１００、２００、基板３５４、電極３５６、駆動ＩＣ３５８、およびこれらの要素を封止する樹脂３６０からなる面発光レーザモジュールと、レンズ３７６、ハーフミラー３７０、回折格子３７４、光センサー３８０、光記憶媒体３７２とからなる。樹脂３６０の出射面は凸状に加工されレンズ３６２を構成している。電極３５４６は、外部の制御回路（図示せず）に電気的に接続され、レーザピックアップの発光が制御されている。面発光型半導体レーザ素子１００、２００から出射したレーザ光は、レンズ３６２で平行光とされ、ハーフミラー３７０で反射された後、レンズ３７６によって集光され光記憶媒体３７２の所定の箇所に集光される。また、光媒体で反射された光は光センサー３８０に入射される。ここでは、上記本発明の好ましい実施の形態の面発光型半導体レーザ素子１００、２００、あるいは面発光型半導体レーザ素子１００、２００を複数有する面発光レーザ素子アレイを通信用の発光素子パッケージ、あるいは光ディスク用ピックアップに適用した例を示したがこれに限られず、測量機器、レーザーポインター、光学マウス、あるいは、プリンタ、フォトレジストの走査露光用光源、レーザポンピング用光源や、加工用ファイバレーザの光源等の光学機器として用いることもできる。
【０１０２】
図１２は、上記本発明の好ましい実施の形態の面発光型半導体レーザ素子１００、２００を適用した光送受信モジュールの概略構成図である。図１２に示すように、光送受信モジュール４００は、保持部材４０２、光導波路（光ファイバ）４１２と、保持部材４０２上で光導波路（光ファイバ）４１２の位置決め用のスペーサ４１０、光導波路（光ファイバ）４１２を介して光信号を送信する面発光型半導体レーザ素子１００、２００、あるいは面発光型半導体レーザ素子１００、２００を複数有する面発光レーザ素子アレイ及び光信号を受信する受光素子４０４、面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイの発光状態を制御する駆動回路４０６、受光素子４０４で受信された信号を増幅する増幅回路４０８とで構成されている。面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイは外部の制御部（図示せず）からの制御信号によって駆動回路４０６を介して発光制御され、受光素子４０４で受信された信号が増幅回路４０８を介して制御部へ送信される。煩雑さを避けるために、駆動回路４０６と面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイおよび増幅回路４０８と受光素子４０４のワイヤボンディングは省略している。
【０１０３】
図１３〜図１５は図１２における面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイと、光導波路４１２との光結合部分の概略構成図であり、基板５００、面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイ、光導波路４１２は図１３〜図１５で共通している。図１３では、導波路４１２の端面が光軸に対してほぼ４５度に傾斜するように加工されており、さらにこの傾斜面が反射面５０４として、反射膜のコーティング等による鏡面加工が施され、面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイから出射した光は、導波路４１２の下面から導波路に入射され、傾斜面５０４で反射されて光導波路４１２内を伝播する。図１４では、面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイ上、光導波路４１２の端面側方に内部に反射面５０４の設けられたミラーアセンブリ５０６が設置されて、面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイから出射した光は、ミラーアセンブリ５０６の下面から入射され、反射面５０４で反射され、ミラーアセンブリ５０６から出射された光が光導波路４１２に結合されて光導波路４１２内を伝播する。ミラーアセンブリ５０６の入射面あるいは／および出射面にはマイクロレンズ（アレイ）が設けられてもよい。図１５は、コネクタハウジング５１２内に光ファイバ４１２が配置され、さらに光ファイバ心線の曲部５１４の端部が面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイに対向するように配置され、面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイから出射した光が光ファイバ４１２に結合される。
【０１０４】
次に、上記本発明の好ましい実施の形態の面発光型半導体レーザ素子１００、２００、あるいは面発光型半導体レーザ素子１００、２００を複数有する面発光レーザ素子アレイを通信システムに適用した例を示す。図１６には、面発光型半導体レーザ素子１００、２００あるいは面発光レーザ素子アレイを用いた波長多重伝送システムの構成例が示されている。図１６の波長多重伝送システムはコンピュータ、ボードあるいはチップ６０２、通信制御回路（ＣＰＵ，ＭＰＵ、光―電気変換回路、電気―光変換回路、波長制御回路）６０４、面発光型半導体レーザ素子１００、２００を複数有する面発光レーザ素子アレイ６０６、受光素子集積部６０８、合波器６１０、分波器６１２、電気配線６１６、光ファイバ６１７、６１８、通信対象のネットワーク、ＰＣ、ボード、チップなど６１４からなる。図１６の波長多重伝送システムでは、発振波長の異なる複数の面発光レーザ素子を配列して面発光レーザアレイ６０６を構成し、面発光レーザアレイ６０６の各面発光レーザ素子からの各発振光を合波器を通して１本の光ファイバに結合させるように構成されている。このような構成では、１本のファイバで、高スループットに大容量の信号伝送ができる。このように、本発明の好ましい実施の形態の面発光レーザアレイは、モードが安定しており、且つ、各発振波長が安定しているので、高い信頼性で高密度大容量の波長多重伝送が可能になる。なお、本実施形態では各面発光レーザアレイ６０６あるいは受光素子集積部６０８からの出力用光ファイバあるいは入力用光ファイバは合波器６１０あるいは分波器６１２を用いて1本の光ファイバに結合されているが、用途に応じては出力用光ファイバあるいは入力用光ファイバをそのまま通信対象のネットワーク、ＰＣ、ボード、チップなど６１４に接続して並列伝送システムとすることもできる。この場合、本発明の好ましい実施の形態の面発光レーザアレイは、モードが安定しており、且つ、各波長が安定しているので、複数の光源をもつ信頼性の高い並列伝送システムの構築が容易になる。
【０１０５】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【０１０６】
１００、２００  面発光型半導体レーザ素子
１０１、２０１  基板
１０２、２０２  下部ＤＢＲミラー
１０３  バッファ層
１０４  ｎ型コンタクト層
１０５、２０４  活性層
１０７、２０７  電流狭窄層
１０７ａ、２０８  電流狭窄部
１０７ｂ、２０９  電流注入部
１０９  ｐ型スペーサ層
１１０、２１０  メサポスト
１１１  ｐ＋型コンタクト層
１１３  ｐ側円環電極
１１３ａ  開口部
１１４  位相調整層
１１７、２３０  ｎ側電極
１１８  ｎ側引き出し電極
１１９、２３２  ｐ側引き出し電極
１２０、２０６  上部ＤＢＲミラー
１２１、１２４  ＳｉＯ２膜
１２２、１２５  ＳｉＮｘ膜
１２３、２２２  パッシベーション膜
１２７、１２８  誘電体多層膜
１３０、２２０  共振器
１３１、２２１  基部
１３３、２２３、１３５  金属膜
１３３ａ、１３５ａ、２２３ａ  耐湿性の金属膜
１３３ｂ、１３５ｂ、２２３ｂ  密着性向上用金属膜
１４１、１４２  開口
１５１、１５２、２３４  電極パッド
１５３、１５４  開口
２０３  下部クラッド層
２０５  上部クラッド層
２３１  ｐ側電極
２３３  開口
２４０  ポリイミド層
【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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