(57)【要約】【課題】高出力、かつ真円状のビームを得ることの可能な半導体レーザを提供する。【解決手段】上部ＤＢＲ層１５内に、電流狭窄層１８および横モード調整層１９が設けられている。電流狭窄層１８は、横モード調整層１９よりも活性層１３寄りに形成され、横モード調整層１９は、電流狭窄層１８よりも活性層１３から離れて形成されている。電流狭窄層１８の中央領域に、直径の大きな電流注入領域１９Ｂが形成され、横モード調整層１９の中央領域に、直径の小さな光透過領域１９Ａが形成されている。横モード調整層１９のうち中央領域以外の領域に電流注入領域１９Ｂが形成されている。【選択図】図２
2011018855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１多層膜反射鏡、活性層、第２多層膜反射鏡をこの順に備えると共に、第１酸化狭窄層および第２酸化狭窄層を備え、
前記第１酸化狭窄層は、前記第２酸化狭窄層よりも前記活性層寄りに形成され、かつ面内の中央領域に第１未酸化領域を有すると共に、前記第１未酸化領域の周縁に第１酸化領域を有し、
前記第２酸化狭窄層は、前記第１未酸化領域との対向領域内に前記第１未酸化領域の直径よりも小さな直径の第２未酸化領域を有すると共に、前記第１未酸化領域との非対向領域内に第３未酸化領域を有し、かつ前記第２未酸化領域および前記第３未酸化領域の周縁に第２酸化領域を有する
半導体レーザ。
【請求項２】
前記第３未酸化領域の面積は、前記第２未酸化領域の面積よりも大きくなっている
請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記第２未酸化領域と前記第３未酸化領域との間に溝部を備えた
請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記溝部は、前記第２未酸化領域を中心とした円環形状となっているか、または前記第２未酸化領域を中心とした円環領域内に断続して形成されたものである
請求項３に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記第３未酸化領域は、前記第２未酸化領域を中心とした円環形状となっている
請求項４に記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記第１酸化狭窄層および前記第２酸化狭窄層は共に、前記第１多層膜反射鏡内または前記第２多層膜反射鏡内に形成されている
請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記第１酸化狭窄層は、前記第１多層膜反射鏡内または前記第２多層膜反射鏡内に形成され、
前記第２酸化狭窄層は、前記第１多層膜反射鏡および前記第２多層膜反射鏡のうち前記第１酸化狭窄層の形成されていない方の多層膜反射鏡内に形成されている
請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ。
【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レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型の半導体レーザは、端面発光型の半導体レーザと比べて低消費電力であり、かつ、直接変調可能であることから、近年、安価な光通信用光源として使われている。
【０００３】
面発光型半導体レーザでは、一般に、基板上に、下部ＤＢＲ層、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部ＤＢＲ層およびコンタクト層をこの順に積層してなる柱状のメサが設けられている。下部ＤＢＲ層および上部ＤＢＲ層のいずれか一方には、活性層への電流注入効率を高め、しきい値電流を下げるために、電流注入領域を狭めた構造を有する電流狭窄層が設けられている。メサの上面および基板の裏面にはそれぞれ、電極が設けられている。この半導体レーザでは、電極から注入された電流が電流狭窄層により狭窄されたのち活性層に注入され、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、下部ＤＢＲ層および上部ＤＢＲ層により反射され、所定の波長でレーザ発振が生じ、メサの上面からレーザ光として射出される。
【０００４】
ところで、上記した面発光型の半導体レーザでは、高出力、かつ真円状のビームを得ることが容易ではない。面発光型の半導体レーザにおいて、電流狭窄径はおよそ１０μｍであり、端面発光型の半導体レーザの電流狭窄径と比べて大きい。そのため、横モードの利得差が小さく、多モード発振が生じ易い。例えば、光出力を大きくすることを目的として、発光領域に注入する電流を増やすと、真円状の基本横モードに加えて、リング状の高次横モードが発振し、ビーム形状が乱れてしまう。なお、面発光型の半導体レーザにおいて、活性層の厚さはおよそ数十ｎｍ、活性層の発光領域の直径がおよそ１０μｍであり、発光領域の体積は端面発光型の半導体レーザのそれと比べると遥かに小さい。そのため、上記したように発光領域に注入する電流を増やすと、発光領域における局所的な発熱により光出力がすぐに飽和してしまい、単に電流注入量を増やしても大きな光出力を得ることはできない。
【０００５】
そこで、横モードの利得差を大きくするための方策が従来から多数提案されている。例えば、特許文献１では、メサの上面に設けた電極の開口径を従来よりも小さくすることが提案されている。また、例えば、特許文献２では、酸化狭窄層をｐ側とｎ側の両方に１つずつ設け、中心部への電流注入を促進して、基本横モード発振を生じやすくすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０８７５５号公報
【特許文献２】特開２００４−２５３４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の方法では、電極での光損失が大きいので、プロセスマージンが小さく、量産性に乏しいという問題がある。また、特許文献２に記載の方法では、電流狭窄を二重に行っているので、電気抵抗が大きくなってしまうという問題がある。また、この方法では、電流狭窄のみで基本横モード発振を得るためには、電流狭窄径を５μｍ程度に小さくすることが必要である。しかし、このように電流狭窄径を小さくした場合には、発光領域における局所的な発熱により大きな光出力を得ることができないという問題がある。
【０００８】
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、高出力、かつ真円状のビームを得ることの可能な半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体レーザは、第１多層膜反射鏡、活性層、第２多層膜反射鏡をこの順に備えると共に、第１酸化狭窄層および第２酸化狭窄層を備えたものである。第１酸化狭窄層は、第２酸化狭窄層よりも活性層寄りに形成されている。第１酸化狭窄層は、また、面内の中央領域に第１未酸化領域を有すると共に、第１未酸化領域の周縁に第１酸化領域を有している。一方、第２酸化狭窄層は、第１未酸化領域との対向領域内に第１未酸化領域の直径よりも小さな直径の第２未酸化領域を有すると共に、第１未酸化領域との非対向領域内に第３未酸化領域を有している。第２酸化狭窄層は、また、第２未酸化領域および第３未酸化領域の周縁に第２酸化領域を有している。
【００１０】
本発明の半導体レーザでは、活性層寄りの第１酸化狭窄層の中央領域に、直径の大きな第１未酸化領域が形成されており、活性層から離れた第２酸化狭窄層の中央領域に、直径の小さな第２未酸化領域が形成されている。これにより、活性層の発光領域の体積を大きくしつつ、高次横モード発振を抑制することができる。また、本発明では、第２酸化狭窄層のうち中央領域以外の領域に第３未酸化領域が形成されている。これにより、第３未酸化領域を第２酸化狭窄層における電流通路として機能させることができるので、第２酸化狭窄層の抵抗値を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体レーザによれば、活性層寄りの第１酸化狭窄層に第１未酸化領域を形成し、活性層から離れた第２酸化狭窄層に第２未酸化領域を形成すると共に、第２酸化狭窄層のうち中央領域以外の領域に第３未酸化領域を形成するようにした。これにより、高出力、かつ真円状のビームを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る面発光型の半導体レーザの斜視図である。
【図２】図１の半導体レーザの断面図である。
【図３】図１の横モード制御用の酸化狭窄層の断面図である。
【図４】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５】図４に続く工程について説明するための断面図である。
【図６】図１の半導体レーザの電流通路と光場について説明するための模式図である。
【図７】図１の半導体レーザの一変形例の斜視図である。
【図８】図７の半導体レーザのＡ−Ａ矢視方向の断面図である。
【図９】図７の半導体レーザのＢ−Ｂ矢視方向の断面図である。
【図１０】図７の横モード制御用の酸化狭窄層の断面図である。
【図１１】図７の半導体レーザの電流通路と光場について説明するための模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る面発光型の半導体レーザの斜視図である。
【図１３】図１２の半導体レーザのＡ−Ａ矢視方向の断面図である。
【図１４】図１２の半導体レーザのＢ−Ｂ矢視方向の断面図である。
【図１５】図１２の横モード制御用の酸化狭窄層の断面図である。
【図１６】図１２の半導体レーザの電流通路と光場について説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（図１〜図６）
○２つの酸化狭窄層が上部ＤＢＲ層に設けられている例
○酸化狭窄層を貫通する溝部が設けられている例
２．第１の実施の形態の変形例（図７〜図１１）
○溝部内に橋桁部が設けられている例
３．第２の実施の形態（図１２〜図１６）
○２つの酸化狭窄層が上部ＤＢＲ層と下部ＤＢＲ層とに別れて設けられている例
【００１４】
＜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面発光型の半導体レーザ１を斜視的に表したものである。図２は、図１の半導体レーザ１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成の一例を表したものである。図３は、後述する横モード調整層１９の面内の断面構成の一例を表したものである。なお、図１〜図３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。
【００１５】
本実施の形態の半導体レーザ１は、基板１０の一面側に、下部ＤＢＲ層１１、下部スペーサ層１２、活性層１３、上部スペーサ層１４、上部ＤＢＲ層１５およびコンタクト層１６をこの順に積層してなる半導体層２０を備えている。この半導体層２０の上部、具体的には、下部ＤＢＲ層１１の一部、下部スペーサ層１２、活性層１３、上部スペーサ層１４、上部ＤＢＲ層１５およびコンタクト層１６には柱状のメサ部１７が形成されている。
【００１６】
なお、本実施の形態では、下部ＤＢＲ層１１が本発明の「第１多層膜反射鏡」の一具体例に相当する。上部ＤＢＲ層１５が本発明の「第２多層膜反射鏡」の一具体例に相当する。
【００１７】
基板１０は、例えばｎ型ＧａＡｓ基板である。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。半導体層２０は、例えば、ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体によりそれぞれ構成されている。なお、ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうち少なくともアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうち少なくともヒ素（Ａｓ）とを含む化合物半導体のことをいう。
【００１８】
下部ＤＢＲ層１１は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層して形成されたものである。この低屈折率層は、例えば厚さがλ0／４ｎ1 （λ0は発振波長、ｎ1 は屈折率）のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０＜ｘ１＜１）により構成されている。高屈折率層は、例えば厚さがλ0／４ｎ2(ｎ2 は屈折率）のｎ型Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０＜ｘ２＜ｘ１）により構成されている。
【００１９】
下部スペーサ層１２は、例えばｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ（０＜ｘ３＜１）により構成されている。活性層１３は、例えばアンドープのＡｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ（０＜ｘ４＜１）により構成されている。この活性層１３では、後述の電流注入領域１８Ａとの対向領域が発光領域１３Ａとなる。上部スペーサ層１４は、例えばｐ型Ａｌx5Ｇａ1-x5Ａｓ（０≦ｘ５＜１）により構成されている。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。
【００２０】
上部ＤＢＲ層１５は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層して形成されている。低屈折率層は、例えば厚さがλ0／４ｎ3（ｎ3 は屈折率）のｐ型Ａｌx6Ｇａ1-x6Ａｓ（０＜ｘ６＜１）により構成されている。高屈折率層は、例えば厚さがλ0／４ｎ4（ｎ4 は屈折率）のｐ型Ａｌx7Ｇａ1-x7Ａｓ（０＜ｘ７＜ｘ６）により構成されている。コンタクト層１６は、例えばｐ型Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ（０＜ｘ８＜１）により構成されている。
【００２１】
また、この半導体レーザ１では、例えば、上部ＤＢＲ層１５内に、電流狭窄層１８および横モード調整層１９が設けられている。なお、本実施の形態では、電流狭窄層１８が本発明の「第１酸化狭窄層」の一具体例に相当する。横モード調整層１９が本発明の「第２酸化狭窄層」の一具体例に相当する。
【００２２】
電流狭窄層１８は、横モード調整層１９よりも活性層１３寄りに形成されたものである。電流狭窄層１８は、上部ＤＢＲ層１５内において、活性層１３側から数えて例えば数層離れた低屈折率層の部位に、低屈折率層に代わって設けられている。電流狭窄層１８は、電流注入領域１８Ａと、電流狭窄領域１８Ｂとを有している。電流注入領域１８Ａは、面内の中央領域に形成されている。電流注入領域１８Ａは、後述の光透過領域１９Ａの直径よりも大きな直径を有している。電流狭窄領域１８Ｂは、電流注入領域１８Ａの周縁、すなわち電流狭窄層１８の外縁領域に形成されている。なお、本実施の形態では、電流注入領域１８Ａが本発明の「第１未酸化領域」の一具体例に相当する。電流狭窄領域１８Ｂが本発明の「第１酸化領域」の一具体例に相当する。
【００２３】
電流注入領域１８Ａは、例えばｐ型Ａｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ（０＜ｘ９≦１）からなる。電流狭窄領域１８Ｂは、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3）を含んで構成され、後述するように、側面から被酸化層１８Ｄに含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより得られたものである。これにより、電流狭窄層１８は電流を狭窄する機能を有している。なお、電流狭窄層１８は、例えば、上部スペーサ層１４の内部に形成されていたり、上部スペーサ層１４と上部ＤＢＲ層１５との間に形成されていたりしてもよい。
【００２４】
横モード調整層１９は、電流狭窄層１８よりも活性層１３から離れて形成されたものである。横モード調整層１９は、上部ＤＢＲ層１５内において、電流狭窄層１８から数えて例えば数層離れた低屈折率層の部位に、低屈折率層に代わって設けられている。横モード調整層１９は、光透過領域１９Ａと、電流注入領域１９Ｂと、光損失領域１９Ｃとを有している。なお、本実施の形態では、光透過領域１９Ａが本発明の「第２未酸化領域」の一具体例に相当する。電流注入領域１９Ｂが本発明の「第３未酸化領域」の一具体例に相当する。光損失領域１９Ｃが本発明の「第２酸化領域」の一具体例に相当する。
【００２５】
光透過領域１９Ａは、面内の中央領域であって、かつ電流狭窄層１８における電流注入領域１８Ａとの対向領域内に形成されている。光透過領域１９Ａの直径は、電流注入領域１８Ａの直径よりも小さく、例えば、５μｍ以下の大きさとなっている。電流注入領域１９Ｂは、電流注入領域１８Ａとの非対向領域内に形成されている。電流注入領域１９Ｂは、光透過領域１９Ａを中心とした円環形状となっており、その面積は、光透過領域１９Ａの面積よりも大きくなっている。光損失領域１９Ｃは、光透過領域１９Ａおよび電流注入領域１９Ｂの周縁に形成されている。光損失領域１９Ｃは、具体的には、光透過領域１９Ａと後述の溝部３０との間、溝部３０と電流注入領域１９Ｂとの間、および電流注入領域１９Ｂの周縁に形成されており、複数の円環を同心円状に配置した形状となっている。
【００２６】
光透過領域１９Ａは、例えばｐ型Ａｌx10Ｇａ1-x10Ａｓ（０＜ｘ１０≦１）からなる。電流注入領域１９Ｂは、例えばｐ型Ａｌx11Ｇａ1-x11Ａｓ（０＜ｘ１１≦１）からなる。なお、電流注入領域１９Ｂは、光透過領域１９Ａと同一材料（同一組成比）によって構成されていてもよい。光損失領域１９Ｃは、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3）を含んで構成され、後述するように、側面から被酸化層１９Ｄに含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより得られたものである。これにより、光透過領域１９Ａおよび光損失領域１９Ｃは、面内の中央において高次横モード発振を抑制する機能を有している。また、電流注入領域１９Ｂは、面内の外縁において電流を通す機能を有している。つまり、横モード調整層１９は、面内の中央において高次横モード発振を抑制し、面内の外縁において電流を通すようになっている。
【００２７】
横モード調整層１９の厚さ（積層方向の厚さ）は、光透過領域１９Ａおよび電流注入領域１９ＢのＡｌ組成比と電流注入領域１８ＡのＡｌ組成比とが互いに等しい場合には、電流狭窄層１８の厚さよりも薄くなっていることが好ましい。また、横モード調整層１９の厚さ（積層方向の厚さ）は、光透過領域１９Ａおよび電流注入領域１９ＢのＡｌ組成比が電流注入領域１８ＡのＡｌ組成比よりも小さい場合には、電流狭窄層１８の厚さと等しくなっていることが好ましい。
【００２８】
本実施の形態では、メサ部１７の上部、具体的には、上部ＤＢＲ層１５に溝部３０が形成されている。溝部３０は、電流狭窄領域１８Ｂとの非対向領域に形成されており、具体的には、光透過領域１９Ａと電流注入領域１９Ｂとの間であって、かつ光損失領域１９Ｃ内に形成されている。溝部３０は、例えば、図１、図３に示したように、メサ部１７の上面から見たときに、電流狭窄領域１８Ｂ（または光透過領域１９Ａ）を中心とした円環形状となっている。溝部３０は、光透過領域１９Ａと、電流注入領域１９Ｂとの間に形成されており、かつ、電流狭窄層１８と横モード調整層１９との間に底面を有している。つまり、溝部３０は、横モード調整層１９（光損失領域１９Ｃ）を貫通すると共に、電流狭窄層１８に接触しない程度の深さを有している。
【００２９】
メサ部１７の上面（コンタクト層１６の上面）には、少なくとも電流注入領域１８Ａとの対向領域に開口（光射出口３１Ａ）を有する環状の上部電極３１が形成されている。また、メサ部１７の側面および周辺の表面には、絶縁層３２が形成されている。絶縁層３２のうちメサ部１７の周辺に対応する表面上には、ワイヤ（図示せず）をボンディングするための電極パッド３３と、接続部３４とが設けられている。電極パッド３３と上部電極３１とが接続部３４を介して互いに電気的に接続されている。また、基板１０の裏面には、下部電極３５が設けられている。
【００３０】
ここで、絶縁層３２は、例えば酸化物または窒化物などの絶縁材料からなる。上部電極３１、電極パッド３３および接続部３４は、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をこの順に積層して構成されたものであり、メサ部１７上部のコンタクト層１６と電気的に接続されている。下部電極３５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）とを基板１０側から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。
【００３１】
[製造方法]
本実施の形態の半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００３２】
図４（Ａ），（Ｂ）、図５（Ａ），（Ｂ）は、その製造方法を工程順に表したものである。なお、図４（Ａ），（Ｂ）、図５（Ａ），（Ｂ）は、製造過程の素子を図１のＡ−Ａ矢視線に対応する箇所で切断した断面の構成をそれぞれ表したものである。
【００３３】
ここでは、ＧａＡｓからなる基板１０上の化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により形成する。この際、ＩＩＩ−Ｖ族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、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。
【００３４】
具体的には、まず、基板１０上に、下部ＤＢＲ層１１、下部スペーサ層１２、活性層１３、上部スペーサ層１４、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４（Ａ））。このとき、上部ＤＢＲ層１５内の一部に、被酸化層１８Ｄ，被酸化層１９Ｄを、被酸化層１８Ｄが被酸化層１９Ｄよりも活性層寄りとなるように、形成しておく。
【００３５】
なお、被酸化層１８Ｄは、後述の酸化工程で酸化されることにより、電流狭窄層１８になる層であり、例えば、ＡｌＡｓを含んで構成されている。また、被酸化層１９Ｄは、後述の酸化工程で酸化されることにより、横モード調整層１９になる層であり、例えば、ＡｌＡｓを含んで構成されている。ここで、被酸化層１８ＤのＡｌ組成比と被酸化層１９ＤのＡｌ組成比とを互いに等しくした場合には、被酸化層１９Ｄの厚さを被酸化層１８Ｄの厚さよりも薄くしておく。また、被酸化層１８ＤのＡｌ組成比を被酸化層１９ＤのＡｌ組成比よりも小さくした場合には、被酸化層１９Ｄの厚さを被酸化層１８Ｄの厚さと等しくするか、またはそれよりも薄くしておく。
【００３６】
次に、コンタクト層１６の表面に、後の工程で溝部３０を形成することとなる領域に対応して開口を有するレジスト層（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および上部ＤＢＲ層１５を選択的に除去する。このとき、被酸化層１９Ｄを貫通した上で被酸化層１８Ｄに達する手前でエッチングをやめる。これにより、被酸化層１８Ｄと被酸化層１９Ｄとの間に底面を有する環形状の溝部３０が上部ＤＢＲ層１５内に形成される。（図４（Ｂ））。このとき、溝部３０の内壁に被酸化層１９Ｄが露出している。その後、レジスト層を除去する。
【００３７】
次に、コンタクト層１６の表面に、メサ部１７の径と等しい径の円形状のレジスト層（図示せず）を形成する。次に、例えばＲＩＥ法により、上記のレジスト層をマスクとして、下部ＤＢＲ層１１の一部、下部スペーサ層１２、活性層１３、上部スペーサ層１４、上部ＤＢＲ層１５、コンタクト層１６、被酸化層１８Ｄおよび被酸化層１９Ｄを選択的に除去する。これにより、円形状のレジスト層（図示せず）の直下にメサ部１７が形成される（図５（Ａ））。このとき、メサ部１７の側面に被酸化層１８Ｄおよび被酸化層１９Ｄが露出している。その後、上記した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の側面および溝部３０の内壁から被酸化層１８Ｄおよび被酸化層１９Ｄに含まれるＡｌを選択的に酸化する。これにより、メサ部１７内において、被酸化層１８Ｄの外縁領域が絶縁層（酸化アルミニウム）となり、電流狭窄層１８が形成される（図５（Ｂ））。さらに、メサ部１７内において、被酸化層１９Ｄの外縁領域と、被酸化層１９Ｄのうち溝部３０の内壁の近傍とが絶縁層（酸化アルミニウム）となり、横モード調整層１９が形成される（図５（Ｂ））。
【００３９】
次に、表面全体に、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ2）などの絶縁性無機材料からなる絶縁層３２を形成する（図示せず）。続いて、メサ部１７の上面に環状の開口を有するレジスト層（図示せず）を表面全体に形成したのち、例えばＲＩＥ法により、レジスト層をマスクとして、絶縁層３２を選択的に除去する。これにより、上部電極３１の形成される部分に開口（図示せず）が形成される。その後、レジスト層を除去する。
【００４０】
次に、例えば真空蒸着法により、表面全体に前述の金属材料を積層させる。その後、例えば選択エッチングにより、絶縁層３２の開口を埋め込むようにして環状の上部電極３１を形成すると共に、絶縁層３２のうちメサ部１７の周辺に対応する表面に電極パッド３３を形成し、さらに、これらの間に接続部３４を形成する（図１参照）。さらに、基板１０の裏面を適宜研磨してその厚さを調整した後、この基板１０の裏面に下部電極３５を形成する（図１参照）。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。
【００４１】
次に、図６を参照しつつ、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。
【００４２】
[作用・効果]
本実施の形態の半導体レーザ１では、下部電極３５と上部電極３１との間に所定の電圧が印加されると、横モード調整層１９における電流注入領域１９Ｂと、電流狭窄層１８における電流注入領域１８Ａとを通して活性層１３に電流Ｉが注入され、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１１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る。このとき、半導体レーザ１内の光場Ｌｉが横モード調整層１９における光透過領域１９Ａおよび光損失領域１９Ｃを感じ、これにより、高次横モード発振が抑制されると共に、基本横モード発振が生じる。その結果、例えば真円状のビームＬｏが光射出口３１Ａから外部に射出される。
【００４３】
本実施の形態では、活性層１３寄りの電流狭窄層１８の中央領域に、直径の大きな電流注入領域１９Ｂが形成されており、活性層１３から離れた横モード調整層１９の中央領域に、直径の小さな光透過領域１９Ａが形成されている。これにより、活性層１３の発光領域１３Ａの体積を大きくしつつ、高次横モード発振を抑制することができる。また、本本実施の形態では、横モード調整層１９のうち中央領域以外の領域に電流注入領域１９Ｂが形成されている。これにより、電流注入領域１９Ｂを横モード調整層１９における電流通路として機能させることができるので、横モード調整層１９の抵抗値を小さくすることができる。その結果、高出力、かつ真円状のビームＬｏを得ることができる。
【００４４】
＜第１の実施の形態の変形例＞
上記実施の形態では、溝部３０が円環形状となっており、上部ＤＢＲ層１５のうち溝部３０の内側の部分と、溝部３０の外側の部分とが空間分離されていた。しかし、例えば、上部ＤＢＲ層１５のうち溝部３０の内側の部分と、溝部３０の外側の部分とが電気的に接続されていてもよい。例えば、図７〜図１０に示したように、溝部３０の内部に複数の橋桁部３６が設けられ、溝部３０が、メサ部１７の上面から見たときに、光透過領域１９Ａを中心とした円環領域内に断続して形成されていてもよい。なお、図７は、本変形例に係る半導体レーザの斜視図である。図８は、図７の半導体レーザのＡ−Ａ矢視方向の断面図であり、図９は、図７の半導体レーザのＢ−Ｂ矢視方向の断面図である。図１０は、横モード調整層１９の面内における断面図である。
【００４５】
各橋桁部３６は、例えば、図８に示したように、メサ部１７内において、上部ＤＢＲ層１５および横モード調整層１９の一部を構成している。各橋桁部３６は、上部ＤＢＲ層１５のうち溝部３０の内側の部分１７Ａと、溝部３０の外側の部分１７Ｂとを電気的に接続している。これにより、例えば、図１１に示したように、横モード調整層１９における電流注入領域１９Ｂだけでなく、光透過領域１９Ａにも電流Ｉが流れるようになるので、横モード調整層１９の抵抗値をさらに小さくすることができる。
【００４６】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る面発光型の半導体レーザ２について説明する。図１２は、半導体レーザ２を斜視的に表したものである。図１３は、図１２の半導体レーザ２のＡ−Ａ矢視方向の断面構成の一例を表したものであり、図１４は、図１２の半導体レーザ２のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成の一例を表したものである。図１５は、後述する横モード調整層３７の面内の断面構成の一例を表したものである。なお、図１２〜図１５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。
【００４７】
本実施の形態の半導体レーザ２は、上記実施の形態の横モード調整層１９の代わりに横モード調整層３７を設け、上記実施の形態の溝部３０の代わりに溝部３８を設けた点で、上記実施の形態の半導体レーザ１の構成と相違する。そこで、以下では、上記実施の形態との相違点について主に説明し、上記実施の形態との共通点についての説明を適宜省略するものとする。
【００４８】
上記実施の形態では、横モード調整層１９は上部ＤＢＲ層１５内に設けられていたが、横モード調整層３７は下部ＤＢＲ層１１内に設けられている。つまり、横モード調整層３７は、電流狭窄層１８の設けられているＤＢＲ層（上部ＤＢＲ層１５）とは異なるＤＢＲ層（下部ＤＢＲ層１１）内に設けられている。
【００４９】
横モード調整層３７は、電流狭窄層１８よりも活性層１３から離れて形成されたものである。横モード調整層３７は、下部ＤＢＲ層１１内において、電流狭窄層１８よりも遠い位置の低屈折率層の部位に、低屈折率層に代わって設けられている。横モード調整層３７は、光透過領域３７Ａと、電流注入領域３７Ｂと、光損失領域３７Ｃとを有している。なお、本実施の形態では、光透過領域３７Ａが本発明の「第２未酸化領域」の一具体例に相当する。電流注入領域３７Ｂが本発明の「第３未酸化領域」の一具体例に相当する。光損失領域３７Ｃが本発明の「第２酸化領域」の一具体例に相当する。
【００５０】
光透過領域３７Ａは、電流狭窄層１８における電流注入領域１８Ａとの対向領域内に形成されている。光透過領域３７Ａの直径は、電流注入領域１８Ａの直径よりも小さく、例えば、５μｍ以下の大きさとなっている。電流注入領域３７Ｂは、電流注入領域１８Ａとの非対向領域内に形成されている。電流注入領域３７Ｂは、面内において、光損失領域３７Ｃの周縁に形成されており、その面積は、光透過領域３７Ａの面積よりも大きくなっている。光損失領域３７Ｃは、光透過領域３７Ａの周縁に形成されている。光損失領域１９Ｃは、具体的には、光透過領域３７Ａと溝部３８との間、および溝部３８と電流注入領域３７Ｂとの間に形成されている。
【００５１】
光透過領域３７Ａは、例えばｎ型Ａｌx12Ｇａ1-x12Ａｓ（０＜ｘ１２≦１）からなる。電流注入領域３７Ｂは、例えばｎ型Ａｌx13Ｇａ1-x13Ａｓ（０＜ｘ１３≦１）からなる。なお、電流注入領域３７Ｂは、光透過領域３７Ａと同一材料（同一組成比）によって構成されていてもよい。光損失領域３７Ｃは、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3）を含んで構成され、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得られたものである。これにより、光透過領域３７Ａおよび光損失領域３７Ｃは、メサ部１７直下において高次横モード発振を抑制する機能を有している。また、電流注入領域３７Ｂは、メサ部１７直下の周縁において電流を通す機能を有している。つまり、横モード調整層３７は、メサ部１７直下において高次横モード発振を抑制し、メサ部１７直下の周縁において電流を通すようになっている。
【００５２】
横モード調整層３７の厚さ（積層方向の厚さ）は、光透過領域３７Ａおよび電流注入領域３７ＢのＡｌ組成比と電流注入領域１８ＡのＡｌ組成比とが互いに等しい場合には、電流狭窄層１８の厚さよりも薄くなっていることが好ましい。また、横モード調整層３７の厚さ（積層方向の厚さ）は、光透過領域３７Ａおよび電流注入領域３７ＢのＡｌ組成比が電流注入領域１８ＡのＡｌ組成比よりも小さい場合には、電流狭窄層１８の厚さと等しくなっていることが好ましい。
【００５３】
本実施の形態では、メサ部１７の周囲、具体的には、下部ＤＢＲ層１１に溝部３８が形成されている。溝部３８は、電流狭窄領域１８Ｂとの非対向領域に形成されており、具体的には、光透過領域３７Ａと電流注入領域３７Ｂとの間であって、かつ光損失領域３７Ｃ内に形成されている。溝部３８は、例えば、図１５に示したように、メサ部１７の上面から見たときに、電流狭窄領域１８Ｂ（または光透過領域３７Ａ）を中心とした円環領域内に断続して形成されたものである。溝部３８は、光透過領域３７Ａと、電流注入領域３７Ｂとの間に形成されており、かつ、例えば、横モード調整層３７と基板１０との間に底面を有している。つまり、溝部３８は、例えば、横モード調整層３７（光損失領域３７Ｃ）を貫通すると共に、基板１０に接触しない程度の深さを有している。なお、溝部３８は、基板１０にまだ到達する深さとなっていてもよい。
【００５４】
次に、図１６を参照しつつ、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。
【００５５】
[作用・効果]
本実施の形態の半導体レーザ２では、下部電極３５と上部電極３１との間に所定の電圧が印加されると、横モード調整層３７における光透過領域３７Ａおよび電流注入領域３７Ｂと、電流狭窄層１８における電流注入領域１８Ａとを通して活性層１３に電流Ｉが注入され、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１１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る。このとき、半導体レーザ２内の光場Ｌｉが横モード調整層３７における光透過領域３７Ａおよび光損失領域３７Ｃを感じ、これにより、高次横モード発振が抑制されると共に、基本横モード発振が生じる。その結果、例えば真円状のビームＬｏが光射出口３１Ａから外部に射出される。
【００５６】
本実施の形態では、活性層１３寄りの電流狭窄層１８の中央領域に、直径の大きな電流注入領域１９Ｂが形成されており、活性層１３から離れた横モード調整層３７のうち電流注入領域１９Ｂとの対向領域に、直径の小さな光透過領域３７Ａが形成されている。これにより、活性層１３の発光領域１３Ａの体積を大きくしつつ、高次横モード発振を抑制することができる。また、本本実施の形態では、横モード調整層３７のうちメサ部１７直下以外の領域に電流注入領域３７Ｂが形成されている。これにより、光透過領域３７Ａだけでなく、電流注入領域３７Ｂを横モード調整層３７における電流通路として機能させることができるので、横モード調整層３７の抵抗値を小さくすることができる。その結果、高出力、かつ真円状のビームＬｏを得ることができる。
【００５７】
以上、複数の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００５８】
例えば、上記各実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体レーザを例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体レーザ、例えば、酸化可能な化合物半導体からなる半導体レーザにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１，２…半導体レーザ、１０…基板、１１…下部ＤＢＲ層、１２…下部スペーサ層、１３…活性層、１３Ａ…発光領域、１４…上部スペーサ層、１５…上部ＤＢＲ層、１６…コンタクト層、１７…メサ部、１８…電流狭窄層、１８Ａ，１９Ｂ，３７Ｂ…電流注入領域、１８Ｂ…電流狭窄領域、１８Ｄ，１９Ｄ…被酸化層、１９，３７…横モード調整層、１９Ａ，３７Ａ…光透過領域、１９Ｃ，３７Ｃ…光損失領域、２０…半導体層、３０，３８…溝部、３１…上部電極、３１Ａ…光射出口、３２…絶縁層、３３…電極パッド、３４…接続部、３５…下部電極、３６…橋桁部。
【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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