(57)【要約】【課題】  出射される光のシングルモード化を図ることができる半導体発光素子を提供する。【解決手段】  半導体発光素子１Ａでは、非プロトン注入領域１５を介してプロトン注入領域１４の内側に電流が注入される。そのため、活性層４及びＤＢＲ層３，５において電流狭窄領域６ａに対向する発光部１０に電流が積極的に注入される。これにより、発光部１０において基本モードの発生が促進される。更に、上部ＤＢＲ層５において電流狭窄領域６ａの中央部に対向する部分１０ａをプロトン注入領域１４が筒状に包囲している。しかも、プロトン注入領域１４の外側端部１４ｂの少なくとも一部は、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、当該内側端部１５ａの少なくとも一部に重なっている。これらにより、発光部１０において高次モードの発生が抑制される。【選択図】  図１
2011222899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に沿って光を共振させることにより、前記所定の方向に沿って一方の側に光を出射させる半導体発光素子であって、
電流の供給によって光を発する活性層と、
前記活性層で発せられた光を共振させるために、前記所定の方向において前記活性層の一方の側に積層された第１のミラー層と、
前記活性層で発せられた光を共振させるために、前記所定の方向において前記活性層の他方の側に積層された第２のミラー層と、
前記活性層と前記第１のミラー層との間に積層され、前記活性層に供給される電流を狭窄する電流狭窄領域を有する電流狭窄層と、を備え、
前記第１のミラー層には、前記所定の方向に沿って前記電流狭窄領域を通る所定の軸線を筒状に包囲するように、プロトン注入領域が形成されており、
前記プロトン注入領域には、前記プロトン注入領域の内側と外側とを繋ぐように、非プロトン注入領域が設けられており、
前記プロトン注入領域の外側端部の少なくとも一部は、前記所定の軸線上から前記非プロトン注入領域の内側端部を見た場合に、前記内側端部の少なくとも一部に重なっていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
所定の方向に沿って光を共振させることにより、前記所定の方向に沿って一方の側に光を出射させる半導体発光素子であって、
電流の供給によって光を発する活性層と、
前記活性層で発せられた光を共振させるために、前記所定の方向において前記活性層の一方の側に積層された第１のミラー層と、
前記活性層で発せられた光を共振させるために、前記所定の方向において前記活性層の他方の側に積層された第２のミラー層と、
前記活性層と前記第１のミラー層との間に積層され、前記活性層に供給される電流を狭窄する電流狭窄領域を有する電流狭窄層と、を備え、
前記第１のミラー層には、前記所定の方向に沿って前記電流狭窄領域を通る所定の軸線を筒状に包囲するように、プロトン注入領域が形成されており、
前記プロトン注入領域には、前記プロトン注入領域の内側と外側とを繋ぐように、非プロトン注入領域が設けられており、
前記所定の軸線を挟んで前記非プロトン注入領域に対向する部分は、前記プロトン注入領域となっていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
前記プロトン注入領域は、前記第１のミラー層の他方の側の端面から前記第１のミラー層の一方の側の端面までの範囲に渡るように、前記第１のミラー層に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記プロトン注入領域は、前記第１のミラー層の他方の側の端面から前記第１のミラー層の一方の側の端面の手前までの範囲に渡るように、前記第１のミラー層に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１のミラー層の一方の側には、前記第１のミラー層と電気的に接続されたコンタクト電極、及び前記コンタクト電極に電流を供給するための配線電極が形成されており、
前記非プロトン注入領域は、前記第１のミラー層を一方の側から見た場合に、前記所定の軸線に対して前記配線電極側に位置していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直共振器型のレーザ構造を有する半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野の半導体発光素子として、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical  Cavity  Surface  Emitting  Laser）が知られている。ＶＣＳＥＬは、光通信や光インターコネクション等に利用されており、最近では、プリンタ等にも光源として積極的に導入されている。ところで、ＶＣＳＥＬから出射される光がマルチモード化すると、ファイバとの結合効率の低下やプリンタのドットの絞り不足等といった問題が生じるおそれがある。そこで、ＶＣＳＥＬには、高次モードの発生を抑制して基本モードの発生を促進する構造、すなわち、出射される光をシングルモード化し得る構造が望まれている。
【０００３】
そのような構造を有するＶＣＳＥＬの例として、特許文献１には、活性層への電流の注入密度を制御するために、アノード側のＤＢＲ（Distributed  Bragg  Reflector）層上の電流伝達層に、イオン注入法によってリング状の高抵抗化領域が形成されたものが記載されている。また、特許文献２には、発振モード数を低減するために、光出射側のＤＢＲ層に、光出射部を包囲するように複数の空孔が形成されたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９１０５１号公報
【特許文献２】特開２００８−３４７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的にＶＣＳＥＬでは水平方向の比抵抗が垂直方向の比抵抗よりも高くなることから、特許文献１記載のＶＣＳＥＬにあっては、活性層への電流の注入密度を適切に制御することは困難である。また、特許文献２記載のＶＣＳＥＬにあっては、空孔の形状を高精度に制御して発振モード数を適切に低減することは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、出射される光のシングルモード化を図ることができる半導体発光素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体発光素子は、所定の方向に沿って光を共振させることにより、所定の方向に沿って一方の側に光を出射させる半導体発光素子であって、電流の供給によって光を発する活性層と、活性層で発せられた光を共振させるために、所定の方向において活性層の一方の側に積層された第１のミラー層と、活性層で発せられた光を共振させるために、所定の方向において活性層の他方の側に積層された第２のミラー層と、活性層と第１のミラー層との間に積層され、活性層に供給される電流を狭窄する電流狭窄領域を有する電流狭窄層と、を備え、第１のミラー層には、所定の方向に沿って電流狭窄領域を通る所定の軸線を筒状に包囲するように、プロトン注入領域が形成されており、プロトン注入領域には、プロトン注入領域の内側と外側とを繋ぐように、非プロトン注入領域が設けられており、プロトン注入領域の外側端部の少なくとも一部は、所定の軸線上から非プロトン注入領域の内側端部を見た場合に、内側端部の少なくとも一部に重なっていることを特徴とする。
【０００８】
この半導体発光素子では、非プロトン注入領域を介してプロトン注入領域の内側に電流が注入される。そのため、活性層、第１のミラー層及び第２のミラー層において電流狭窄層の電流狭窄領域に対向する発光部に電流が積極的に注入される。これにより、発光部において基本モードの発生が促進される。更に、第１のミラー層において電流狭窄領域の少なくとも一部に対向する部分をプロトン注入領域が筒状に包囲している。しかも、所定の軸線上から非プロトン注入領域の内側端部を見た場合に、プロトン注入領域の外側端部の少なくとも一部が当該内側端部の少なくとも一部に重なっている。これらにより、発光部において高次モードの発生が抑制される。このように、この半導体発光素子によれば、基本モードの発生が促進されると共に高次モードの発生が抑制されるので、出射される光のシングルモード化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明に係る半導体発光素子は、所定の方向に沿って光を共振させることにより、所定の方向に沿って一方の側に光を出射させる半導体発光素子であって、電流の供給によって光を発する活性層と、活性層で発せられた光を共振させるために、所定の方向において活性層の一方の側に積層された第１のミラー層と、活性層で発せられた光を共振させるために、所定の方向において活性層の他方の側に積層された第２のミラー層と、活性層と第１のミラー層との間に積層され、活性層に供給される電流を狭窄する電流狭窄領域を有する電流狭窄層と、を備え、第１のミラー層には、所定の方向に沿って電流狭窄領域を通る所定の軸線を筒状に包囲するように、プロトン注入領域が形成されており、プロトン注入領域には、プロトン注入領域の内側と外側とを繋ぐように、非プロトン注入領域が設けられており、所定の軸線を挟んで非プロトン注入領域に対向する部分は、プロトン注入領域となっていることを特徴とする。
【００１０】
この半導体発光素子では、非プロトン注入領域を介してプロトン注入領域の内側に電流が注入される。そのため、活性層、第１のミラー層及び第２のミラー層において電流狭窄層の電流狭窄領域に対向する発光部に電流が積極的に注入される。これにより、発光部において基本モードの発生が促進される。更に、第１のミラー層において電流狭窄領域の少なくとも一部に対向する部分をプロトン注入領域が筒状に包囲している。しかも、所定の軸線を挟んで非プロトン注入領域に対向する部分がプロトン注入領域となっている。これらにより、発光部において高次モードの発生が抑制される。このように、この半導体発光素子によれば、基本モードの発生が促進されると共に高次モードの発生が抑制されるので、出射される光のシングルモード化を図ることができる。
【００１１】
そして、プロトン注入領域は、第１のミラー層の他方の側の端面から第１のミラー層の一方の側の端面までの範囲に渡るように、第１のミラー層に形成されていることが好ましい。この構成によれば、第１のミラー層において電流狭窄領域の少なくとも一部に対向する部分がプロトン注入領域によってより確実に包囲されることになる。よって、基本モードの発生をより一層促進させることができると共に、高次モードの発生をより一層抑制することができる。
【００１２】
或いは、プロトン注入領域は、第１のミラー層の他方の側の端面から第１のミラー層の一方の側の端面の手前までの範囲に渡るように、第１のミラー層に形成されていることが好ましい。この構成によれば、第１のミラー層の一方の側の端面の手前（すなわち、当該端面から所定の距離だけ内側の位置）から当該端面までの部分の比抵抗を、例えばアニール等の結晶性回復処理を施すことにより、プロトン注入領域の比抵抗よりも低くして、半導体発光素子の低抵抗化を図ることができる。
【００１３】
また、第１のミラー層の一方の側には、第１のミラー層と電気的に接続されたコンタクト電極、及びコンタクト電極に電流を供給するための配線電極が形成されており、非プロトン注入領域は、第１のミラー層を一方の側から見た場合に、所定の軸線に対して配線電極側に位置していることが好ましい。この構成によれば、配線電極を介してコンタクト電極に供給された電流が、より円滑に非プロトン注入領域を介してプロトン注入領域の内側に注入されることになる。よって、基本モードの発生をより一層促進させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、出射される光のシングルモード化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る半導体発光素子の第１の実施形態の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。
【図２】本発明に係る半導体発光素子の第２の実施形態の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。
【図３】本発明に係る半導体発光素子の第３の実施形態の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。
【図４】本発明に係る半導体発光素子の第４の実施形態の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。
【図５】本発明に係る半導体発光素子のプロトン注入領域及び非プロトン注入領域の他の形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］
【００１７】
図１に示されるように、半導体発光素子１Ａは、基板２と、基板２の上側（一方の側）に積層された下部ＤＢＲ層（第２のミラー層）３と、下部ＤＢＲ層３の上側に積層された活性層４と、活性層４の上側に積層された上部ＤＢＲ層（第１のミラー層）５と、活性層４と上部ＤＢＲ層５との間に積層された電流狭窄層６と、を備えている。半導体発光素子１Ａは、基板２の上面２ａと略垂直な方向（所定の方向）（以下、単に「垂直方向」という）に沿って光を共振させることにより、垂直方向に沿って上側に光を出射させる垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。
【００１８】
基板２は、例えば、導電型がｎ型のＧａＡｓからなる。活性層４は、発光層であって、電流の供給によって光を発する。活性層４としては、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰの半導体積層構造で構成された多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple  Quantum  Well）活性層が用いられる。なお、活性層４と下部ＤＢＲ層３との間には、導電型がｎ型の下部クラッド層７が積層されており、活性層４と電流狭窄層６との間には、導電型がｐ型の上部クラッド層８が積層されている。
【００１９】
ＤＢＲ層３，５は、組成が異なる化合物半導体層が交互に積層されることで構成された半導体多層ミラー層である。下部ＤＢＲ層３としては、例えば、導電型がｎ型の半導体多層ミラー層であって、Ａｌ組成比が異なるＡｌＧａＡｓ層が交互に積層された半導体多層構造が用いられる。上部ＤＢＲ層５としては、例えば、導電型がｐ型の半導体多層ミラー層であって、Ａｌ組成比が異なるＡｌＧａＡｓ層が交互に積層された半導体多層構造が用いられる。このようにして活性層４の上側及び下側（他方の側）に積層されたＤＢＲ層３，５は、垂直方向に沿った光共振器を構成し、活性層４で発せられた光を垂直方向に沿って共振させる。
【００２０】
電流狭窄層６は、例えば、高濃度ＡｌＧａＡｓからなるが、円形状の中央部を除く周辺部が酸化されて高抵抗化された構造（すなわち、中央部のみが導電性を有する構造）となっている。これにより、電流狭窄層６においては、円形状の中央部が、活性層４に供給される電流を狭窄して通過させる電流狭窄領域６ａとなり、それを包囲する周辺部が高抵抗領域６ｂとなっている。ここで、活性層４及びＤＢＲ層３，５において電流狭窄領域６ａに対向する部分を発光部１０とする。
【００２１】
上部ＤＢＲ層５の上側には、上部ＤＢＲ層５と電気的に接続されたアノード側のコンタクト電極１１が円環状に形成されている。コンタクト電極１１は、上側から見た場合に、発光部１０を包囲している。ここでは、垂直方向に沿って電流狭窄領域６ａの中心を通る軸線Ｌが、コンタクト電極１１の中心を通っている。更に、上部ＤＢＲ層５の上側には、コンタクト電極１１に電流を供給するための配線電極１２が、上部ＤＢＲ層５との間に絶縁膜１６を介在させた状態で形成されている。一方、基板２の下側には、基板２を介して下部ＤＢＲ層３と電気的に接続されたカソード側のコンタクト電極１３が形成されている。コンタクト電極１３は、下側から見た場合に、アノード側のコンタクト電極１１を含んでいる。
【００２２】
上部ＤＢＲ層５には、軸線Ｌを筒状（ここでは、円筒状）に包囲するように、プロトン注入領域１４が形成されている。プロトン注入領域１４は、上部ＤＢＲ層５の下面（他方の側の端面）５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面（一方の側の端面）５ａまでの範囲に渡るように、上部ＤＢＲ層５に形成されている。プロトン注入領域１４は、上側から見た場合に、アノード側のコンタクト電極１１によって包囲されている。
【００２３】
プロトン注入領域１４には、プロトン注入領域１４の内側と外側とを繋ぐように、複数（ここでは、４つ）の非プロトン注入領域１５が設けられている。各非プロトン注入領域１５は、プロトン注入領域１４を内側から外側に貫通し且つ垂直方向に延在するスリット状（例えば、スリット幅１μｍ程度）の形状を有している。各非プロトン注入領域１５は、上部ＤＢＲ層５の下面５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面５ａまでの範囲に渡っており、プロトン注入領域１４を複数（ここでは、４つ）に分断している。
【００２４】
プロトン注入領域１４は、非プロトン注入領域１５が残存するように、上部ＤＢＲ層５にプロトン注入が施されることにより形成される。つまり、非プロトン注入領域１５は、上部ＤＢＲ層５においてプロトン注入が施されていない領域である。従って、プロトン注入領域１４の比抵抗は、上部ＤＢＲ層５（勿論、非プロトン注入領域１５を含む）の比抵抗よりも高くなっている。なお、上部ＤＢＲ層５には、プロトン注入後に、アニール等の結晶性回復処理が施されている。
【００２５】
プロトン注入領域１４の外側端部１４ｂの少なくとも一部は、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、当該内側端部１５ａの少なくとも一部に重なっている。つまり、非プロトン注入領域１５のそれぞれにおいて、非プロトン注入領域１５の外側端部１５ｂは、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、当該内側端部１５ａから外れている（換言すれば、当該内側端部１５ａと重なっていない）。また、１つの非プロトン注入領域１５は、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している。ここでは、当該１つの非プロトン注入領域１５は、軸線Ｌを通る配線電極１２の中心線上（すなわち、軸線Ｌと配線電極１２との間）に設けられており、他の非プロトン注入領域１５は、当該１つの非プロトン注入領域１５に対して、軸線Ｌを中心として９０°置きに設けられている。
【００２６】
以上のように構成された半導体発光素子１Ａでは、アノード側のコンタクト電極１１とカソード側のコンタクト電極１３との間に電圧が印加されると、発光部１０に電流が供給されて活性層４が光を発する。活性層４で発せられた光は、ＤＢＲ層３，５で構成された光共振器により垂直方向に沿って共振される。そして、共振された光は、コンタクト電極１１の内側を通過し、発光部１０から垂直方向に沿って上側に出射する。
【００２７】
以上説明したように、半導体発光素子１Ａでは、非プロトン注入領域１５を介してプロトン注入領域１４の内側に電流が注入される。そのため、活性層４及びＤＢＲ層３，５において電流狭窄層６の電流狭窄領域６ａに対向する発光部１０に電流が積極的に注入される。これにより、発光部１０において基本モードの発生が促進される。更に、上部ＤＢＲ層５において電流狭窄領域６ａの中央部に対向する部分１０ａをプロトン注入領域１４が筒状に包囲している。しかも、プロトン注入領域１４の外側端部１４ｂの少なくとも一部が、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、当該内側端部１５ａの少なくとも一部に重なっている。これらにより、発光部１０において高次モードの発生が抑制される。このように、半導体発光素子１Ａによれば、基本モードの発生が促進されると共に高次モードの発生が抑制されるので、出射される光のシングルモード化を図ることができる。また、非プロトン注入領域１５の幅を広くしても、非プロトン注入領域１５のそれぞれにおいて、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、非プロトン注入領域１５の外側端部１５ｂが当該内側端部１５ａから外れていれば、高次モードの発生が抑制される。
【００２８】
また、半導体発光素子１Ａでは、プロトン注入領域１４が、上部ＤＢＲ層５の下面５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面５ａまでの範囲に渡るように、上部ＤＢＲ層５に形成されている。これにより、上部ＤＢＲ層５において電流狭窄領域６ａの中央部に対向する部分１０ａの全体がプロトン注入領域１４によって確実に包囲されることになる。この構成によって、基本モードの発生の促進及び高次モードの発生の抑制が確実化される。
【００２９】
また、半導体発光素子１Ａでは、１つの非プロトン注入領域１５が、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している。これにより、配線電極１２を介してコンタクト電極１１に供給された電流が、当該非プロトン注入領域１５を介して円滑にプロトン注入領域１４の内側に注入されることになる。この構成によって、基本モードの発生の促進が確実化される。
［第２の実施形態］
【００３０】
図２に示されるように、半導体発光素子１Ｂは、プロトン注入領域１４及び非プロトン注入領域１５の構成において、上述した半導体発光素子１Ａと相違している。以下、半導体発光素子１Ｂのプロトン注入領域１４及び非プロトン注入領域１５の構成について、詳細に説明する。
【００３１】
半導体発光素子１Ｂにおいて、上部ＤＢＲ層５には、軸線Ｌを筒状（ここでは、円筒状）に包囲するように、プロトン注入領域１４が形成されている。プロトン注入領域１４は、上部ＤＢＲ層５の下面（他方の側の端面）５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面（一方の側の端面）５ａまでの範囲に渡るように、上部ＤＢＲ層５に形成されている。プロトン注入領域１４は、上側から見た場合に、アノード側のコンタクト電極１１によって包囲されている。
【００３２】
プロトン注入領域１４には、プロトン注入領域１４の内側と外側とを繋ぐように、複数（ここでは、２つ）の非プロトン注入領域１５が設けられている。各非プロトン注入領域１５は、プロトン注入領域１４を内側から外側に貫通し且つ垂直方向に延在するスリット状（例えば、スリット幅１μｍ程度）の形状を有している。各非プロトン注入領域１５は、上部ＤＢＲ層５の下面５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面５ａまでの範囲に渡っており、プロトン注入領域１４を複数（ここでは、２つ）に分断している。
【００３３】
プロトン注入領域１４の外側端部１４ｂの少なくとも一部は、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、当該内側端部１５ａの少なくとも一部に重なっている。つまり、非プロトン注入領域１５のそれぞれにおいて、非プロトン注入領域１５の外側端部１５ｂは、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、当該内側端部１５ａから外れている（換言すれば、当該内側端部１５ａと重なっていない）。また、２つの非プロトン注入領域１５は、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している。ここでは、非プロトン注入領域１５は、軸線Ｌを通る配線電極１２の中心線に対して、軸線Ｌを中心として右回りに６０°の位置及び左回りに６０°の位置に設けられている。更に、２つの非プロトン注入領域１５は、軸線Ｌを挟んで対向していないので、軸線Ｌを挟んで各非プロトン注入領域１５に対向する部分は、プロトン注入領域１４となっている。
【００３４】
以上説明したように、半導体発光素子１Ｂでは、非プロトン注入領域１５を介してプロトン注入領域１４の内側に電流が注入される。そのため、活性層４及びＤＢＲ層３，５において電流狭窄層６の電流狭窄領域６ａに対向する発光部１０に電流が積極的に注入される。これにより、発光部１０において基本モードの発生が促進される。更に、上部ＤＢＲ層５において電流狭窄領域６ａの中央部に対向する部分１０ａをプロトン注入領域１４が筒状に包囲している。しかも、プロトン注入領域１４の外側端部１４ｂの少なくとも一部は、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、当該内側端部１５ａの少なくとも一部に重なっている。そして、軸線Ｌを挟んで非プロトン注入領域１５に対向する部分がプロトン注入領域１４となっており、非プロトン注入領域１５が軸線Ｌを挟んで対向していない。これらにより、発光部１０において高次モードの発生が抑制される。このように、半導体発光素子１Ｂによれば、基本モードの発生が促進されると共に高次モードの発生が抑制されるので、出射される光のシングルモード化を図ることができる。
【００３５】
また、半導体発光素子１Ｂでは、プロトン注入領域１４が、上部ＤＢＲ層５の下面５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面５ａまでの範囲に渡るように、上部ＤＢＲ層５に形成されている。これにより、上部ＤＢＲ層５において電流狭窄領域６ａの中央部に対向する部分１０ａの全体がプロトン注入領域１４によって確実に包囲されることになる。この構成によって、基本モードの発生の促進及び高次モードの発生の抑制が確実化される。
【００３６】
また、半導体発光素子１Ｂでは、２つの非プロトン注入領域１５が、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している。これにより、配線電極１２を介してコンタクト電極１１に供給された電流が、当該非プロトン注入領域１５を介して円滑にプロトン注入領域１４の内側に注入されることになる。この構成によって、基本モードの発生の促進が確実化される。
［第３の実施形態］
【００３７】
図３に示されるように、半導体発光素子１Ｃは、プロトン注入領域１４及び非プロトン注入領域１５の構成において、上述した半導体発光素子１Ａと相違している。以下、半導体発光素子１Ｃのプロトン注入領域１４及び非プロトン注入領域１５の構成について、詳細に説明する。
【００３８】
半導体発光素子１Ｃにおいて、上部ＤＢＲ層５には、軸線Ｌを筒状（ここでは、円筒状）に包囲するように、プロトン注入領域１４が形成されている。プロトン注入領域１４は、上部ＤＢＲ層５の下面（他方の側の端面）５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面（一方の側の端面）５ａまでの範囲に渡るように、上部ＤＢＲ層５に形成されている。プロトン注入領域１４は、上側から見た場合に、アノード側のコンタクト電極１１によって包囲されている。
【００３９】
プロトン注入領域１４には、プロトン注入領域１４の内側と外側とを繋ぐように、複数（ここでは、３つ）の非プロトン注入領域１５が設けられている。各非プロトン注入領域１５は、プロトン注入領域１４を内側から外側に貫通し且つ垂直方向に延在するスリット状（例えば、スリット幅１μｍ程度）の形状を有している。各非プロトン注入領域１５は、上部ＤＢＲ層５の下面５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面５ａまでの範囲に渡っており、プロトン注入領域１４を複数（ここでは、３つ）に分断している。
【００４０】
１つの非プロトン注入領域１５は、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している。ここでは、当該１つの非プロトン注入領域１５は、軸線Ｌを通る配線電極１２の中心線上（すなわち、軸線Ｌと配線電極１２との間）に設けられており、他の非プロトン注入領域１５は、当該１つの非プロトン注入領域１５に対して、軸線Ｌを中心として右回りに９０°の位置及び左回りに９０°の位置に設けられている。更に、軸線Ｌを挟んで当該１つの非プロトン注入領域１５（すなわち、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している非プロトン注入領域１５）に対向する部分は、プロトン注入領域１４となっている。
【００４１】
以上説明したように、半導体発光素子１Ｃでは、非プロトン注入領域１５を介してプロトン注入領域１４の内側に電流が注入される。そのため、活性層４及びＤＢＲ層３，５において電流狭窄層６の電流狭窄領域６ａに対向する発光部１０に電流が積極的に注入される。これにより、発光部１０において基本モードの発生が促進される。更に、上部ＤＢＲ層５において電流狭窄領域６ａの中央部に対向する部分１０ａをプロトン注入領域１４が筒状に包囲している。しかも、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している非プロトン注入領域１５に軸線Ｌを挟んで対向する部分が、プロトン注入領域１４となっている。これらにより、発光部１０において高次モードの発生が抑制される。このように、半導体発光素子１Ｃによれば、基本モードの発生が促進されると共に高次モードの発生が抑制されるので、出射される光のシングルモード化を図ることができる。
【００４２】
また、半導体発光素子１Ｃでは、プロトン注入領域１４が、上部ＤＢＲ層５の下面５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面５ａまでの範囲に渡るように、上部ＤＢＲ層５に形成されている。これにより、上部ＤＢＲ層５において電流狭窄領域６ａの中央部に対向する部分１０ａの全体がプロトン注入領域１４によって確実に包囲されることになる。この構成によって、基本モードの発生の促進及び高次モードの発生の抑制が確実化される。
【００４３】
また、半導体発光素子１Ｃでは、１つの非プロトン注入領域１５が、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している。これにより、配線電極１２を介してコンタクト電極１１に供給された電流が、当該非プロトン注入領域１５を介して円滑にプロトン注入領域１４の内側に注入されることになる。この構成によって、基本モードの発生の促進が確実化される。
［第４の実施形態］
【００４４】
図４に示されるように、半導体発光素子１Ｄは、プロトン注入領域１４及び非プロトン注入領域１５の構成において、上述した半導体発光素子１Ａと相違している。以下、半導体発光素子１Ｄのプロトン注入領域１４及び非プロトン注入領域１５の構成について、詳細に説明する。
【００４５】
半導体発光素子１Ｄにおいて、上部ＤＢＲ層５には、軸線Ｌを筒状（ここでは、円筒状）に包囲するように、プロトン注入領域１４が形成されている。プロトン注入領域１４は、上部ＤＢＲ層５の下面（他方の側の端面）５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面（一方の側の端面）５ａまでの範囲に渡るように、上部ＤＢＲ層５に形成されている。プロトン注入領域１４は、上側から見た場合に、アノード側のコンタクト電極１１によって包囲されている。
【００４６】
プロトン注入領域１４には、プロトン注入領域１４の内側と外側とを繋ぐように、複数（ここでは、３つ）の非プロトン注入領域１５が設けられている。各非プロトン注入領域１５は、プロトン注入領域１４を内側から外側に貫通し且つ垂直方向に延在するスリット状（例えば、スリット幅１μｍ程度）の形状を有している。各非プロトン注入領域１５は、上部ＤＢＲ層５の下面５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面５ａまでの範囲に渡っており、プロトン注入領域１４を複数（ここでは、３つ）に分断している。
【００４７】
１つの非プロトン注入領域１５は、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している。ここでは、当該１つの非プロトン注入領域１５は、軸線Ｌを通る配線電極１２の中心線上（すなわち、軸線Ｌと配線電極１２との間）に設けられており、他の非プロトン注入領域１５は、当該１つの非プロトン注入領域１５に対して、軸線Ｌを中心として右回りに１２０°の位置及び左回りに１２０°の位置に設けられている。更に、３つの非プロトン注入領域１５は、軸線Ｌを挟んで対向していないので、軸線Ｌを挟んで各非プロトン注入領域１５に対向する部分は、プロトン注入領域１４となっている。
【００４８】
以上説明したように、半導体発光素子１Ｄでは、非プロトン注入領域１５を介してプロトン注入領域１４の内側に電流が注入される。そのため、活性層４及びＤＢＲ層３，５において電流狭窄層６の電流狭窄領域６ａに対向する発光部１０に電流が積極的に注入される。これにより、発光部１０において基本モードの発生が促進される。更に、上部ＤＢＲ層５において電流狭窄領域６ａの中央部に対向する部分１０ａをプロトン注入領域１４が筒状に包囲している。しかも、軸線Ｌを挟んで各非プロトン注入領域１５に対向する部分がプロトン注入領域１４となっている。これらにより、発光部１０において高次モードの発生が抑制される。このように、半導体発光素子１Ｄによれば、基本モードの発生が促進されると共に高次モードの発生が抑制されるので、出射される光のシングルモード化を図ることができる。
【００４９】
また、半導体発光素子１Ｄでは、プロトン注入領域１４が、上部ＤＢＲ層５の下面５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面５ａまでの範囲に渡るように、上部ＤＢＲ層５に形成されている。これにより、上部ＤＢＲ層５において電流狭窄領域６ａの中央部に対向する部分１０ａの全体がプロトン注入領域１４によって確実に包囲されることになる。この構成によって、基本モードの発生の促進及び高次モードの発生の抑制が確実化される。
【００５０】
また、半導体発光素子１Ｄでは、１つの非プロトン注入領域１５が、上部ＤＢＲ層５を上側から見た場合に、軸線Ｌに対して配線電極１２側に位置している。これにより、配線電極１２を介してコンタクト電極１１に供給された電流が、当該非プロトン注入領域１５を介して円滑にプロトン注入領域１４の内側に注入されることになる。この構成によって、基本モードの発生の促進が確実化される。
【００５１】
以上、本発明の第１の実施形態〜第４の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００５２】
例えば、非プロトン注入領域１５は、プロトン注入領域１４の下端から上端までの範囲に渡っている必要はない。非プロトン注入領域１５は、図５（ａ）に示されるように、プロトン注入領域１４の上側の部分のみに形成されていてもよいし、図５（ｂ）に示されるように、プロトン注入領域１４の中間の部分のみに形成されていてもよいし、図５（ｃ）に示されるように、プロトン注入領域１４の下側の部分のみに形成されていてもよい。
【００５３】
また、非プロトン注入領域１５は、プロトン注入領域１４に複数設けられている場合に限定されず、プロトン注入領域１４に１つ設けられていてもよい。少なくとも１つの非プロトン注入領域１５について、プロトン注入領域１４の外側端部１４ｂの少なくとも一部は、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、当該内側端部１５ａの少なくとも一部に重なっていたり（つまり、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、非プロトン注入領域１５の外側端部１５ｂが当該内側端部１５ａから外れていたり）、軸線Ｌを挟んで非プロトン注入領域１５に対向する部分がプロトン注入領域１４となっていたりすれば、高次モードの発生が抑制される。
【００５４】
また、軸線Ｌ上から非プロトン注入領域１５の内側端部１５ａを見た場合に、非プロトン注入領域１５の外側端部１５ｂの全部が当該内側端部１５ａから外れていなくても、プロトン注入領域１４の外側端部１４ｂの少なくとも一部が当該内側端部１５ａの少なくとも一部に重なっていれば、高次モードの発生が抑制される。そして、このような構成においては、非プロトン注入領域１５の幅を広げて、発光部１０への電流の注入をより一層促進させることができる。
【００５５】
また、プロトン注入領域１４は、上部ＤＢＲ層５の下面（他方の側の端面）５ｂから上部ＤＢＲ層５の上面（一方の側の端面）５ａの手前までの範囲に渡るように、上部ＤＢＲ層５に形成されていてもよい。この構成によれば、上部ＤＢＲ層５の上面５ａの手前（すなわち、上面５ａから所定の距離だけ内側の位置）から上面５ａまでの部分の比抵抗を、例えばアニール等の結晶性回復処理を施すことにより、プロトン注入領域１４の比抵抗よりも低くして、半導体発光素子１Ａ〜１Ｄの低抵抗化を図ることができる。なお、発光部１０への電流の積極的な注入という観点では、プロトン注入領域１４は、垂直方向における上部ＤＢＲ層５の中心に対して活性層４側に片寄って形成されることが好ましい。
【００５６】
また、プロトン注入領域１４の下端部（他方の側の端部）は、上部ＤＢＲ層５の下面（他方の側の端面）５ｂに至っていなくてもよい。プロトン注入領域１４の下端部と上部ＤＢＲ層５の下面５ｂとの間の距離を、その間の部分の電気抵抗値が高くなるような距離にすれば、非プロトン注入領域１５を介してプロトン注入領域１４の内側に積極的に電流を注入させることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…半導体発光素子、３…下部ＤＢＲ層（第２のミラー層）、４…活性層、５…上部ＤＢＲ層（第１のミラー層）、６…電流狭窄層、６ａ…電流狭窄領域、１１…コンタクト電極、１２…配線電極、１４…プロトン注入領域、１４ｂ…外側端部、１５…非プロトン注入領域、１５ａ…内側端部、１５ｂ…外側端部、Ｌ…軸線。
【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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