(57)【要約】【課題】信頼性の低下を抑制することができる面発光型半導体素子を提供する。【解決手段】面発光型レーザ素子１０は、第１のＤＢＲ部１４と、第１のＤＢＲ部１４上に設けられた活性層１８と、活性層１８上に設けられた第２のＤＢＲ部３０と、第２のＤＢＲ部の中に設けられた複数のIII−Ｖ族化合物半導体層２４と、複数のIII−Ｖ族化合物半導体層２４を囲むように第２のＤＢＲ部３０の中に設けられた複数の電流狭窄層２２と、を備える。活性層１８及び複数の電流狭窄層２２は、メサ形状を呈するメサ構造体Ｍに含まれている。複数の電流狭窄層２２は、メサ構造体Ｍの側面Ｍａからメサ構造体Ｍの内側に向かって、それぞれ互いに異なる長さだけ延びている。【選択図】図１
2015046473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＤＢＲ部と、
前記第１のＤＢＲ部上に設けられた活性層と、
前記活性層上に設けられた第２のＤＢＲ部と、
前記第１のＤＢＲ部及び前記第２のＤＢＲ部の少なくとも一方の中に設けられた複数の半導体層と、
前記複数の半導体層のそれぞれを囲むように前記第１のＤＢＲ部及び前記第２のＤＢＲ部の前記少なくとも一方の中に設けられた複数の電流狭窄層と、
を備え、
前記活性層及び前記複数の電流狭窄層は、メサ形状を呈するメサ構造体に含まれており、
前記複数の電流狭窄層は、前記メサ構造体の側面から前記メサ構造体の内側に向かって、それぞれ互いに異なる長さだけ延びている、面発光型半導体素子。
【請求項２】
前記複数の半導体層及び前記複数の電流狭窄層は、前記第２のＤＢＲ部の中に設けられており、前記活性層に近い前記電流狭窄層ほど、前記メサ構造体の側面からの長さが長くなっている、請求項１に記載の面発光型半導体素子。
【請求項３】
前記複数の電流狭窄層は、それぞれ互いにＡｌ組成比の異なる複数のＡｌＧａＡｓ層が酸化されることにより形成されている、請求項１又は２に記載の面発光型半導体素子。
【請求項４】
前記複数のＡｌＧａＡｓ層は、前記第２のＤＢＲ部の中に設けられており、前記活性層に近い前記ＡｌＧａＡｓ層ほど、Ａｌ組成比が高くなっている、請求項３に記載の面発光型半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面発光型半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気信号を光信号に変換して情報を伝送するための、例えばアクティブ光ケーブル等の光インターコネクトに、面発光型レーザ素子等の面発光型半導体素子が用いられている。近年では、高速な情報伝送を可能とするために、より高速な変調動作が可能な面発光型半導体素子が求められている。変調動作の高速化のために、面発光型半導体素子において電流狭窄のための複数の酸化層を設けたものが知られている（例えば、非特許文献１，２参照）。この構成によれば、酸化層の実効的な厚さが増加するため、寄生容量が低減される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】P.  Westbergh  et  al.,  "Large  aperture  850nm  VCSELs  operating  at  bit  rates  up  to  25  Gbit/s",  ELECTRONICS  LETTERS,  17th July 2008,  Vol.  44  No.  15,  pp.907-908
【非特許文献２】A.  Larsson  et  al.,  "High-speed  tunable  and  fixed-wavelength  VCSELs  for  short-reach  optical  links  and  interconnects",  Proc.  of  SPIE,  Vol.  8276  82760H,  2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１，２に記載の面発光型半導体素子では、ＡｌＧａＡｓ層を含むメサ構造体を形成し、ＡｌＧａＡｓ層をメサ構造体の側面から部分的に水蒸気酸化することにより、酸化層が形成されている。ここで、ＡｌＧａＡｓ層と酸化層とは、熱膨張係数が異なる。このため、ＡｌＧａＡｓ層と酸化層との間の界面に、熱膨張係数の違いによる熱歪が発生し、この熱歪に起因する結晶欠陥が生成されることがある。
【０００５】
非特許文献１，２に記載の面発光型半導体素子では、複数の酸化層がメサ構造体の側面から内側に向かって同じ長さだけ延びているため、ＡｌＧａＡｓ層と酸化層との間の界面が、ＡｌＧａＡｓ層及び酸化層の積層方向から見て、同一の位置に複数形成されることとなる。したがって、熱歪に起因する結晶欠陥が更に発生しやすくなり、面発光型半導体素子の信頼性の低下をもたらすおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、信頼性の低下を抑制することができる面発光型半導体素子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】
【０００７】
本発明の一側面に係る面発光型半導体素子は、第１のＤＢＲ部と、第１のＤＢＲ部上に設けられた活性層と、活性層上に設けられた第２のＤＢＲ部と、第１のＤＢＲ部及び第２のＤＢＲ部の少なくとも一方の中に設けられた複数の半導体層と、複数の半導体層のそれぞれを囲むように第１のＤＢＲ部及び第２のＤＢＲ部の少なくとも一方の中に設けられた複数の電流狭窄層と、を備え、活性層及び複数の電流狭窄層は、メサ形状を呈するメサ構造体に含まれており、複数の電流狭窄層は、メサ構造体の側面からメサ構造体の内側に向かって、それぞれ互いに異なる長さだけ延びている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、信頼性の低下を抑制することができる面発光型半導体素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る面発光型半導体素子の構成を示す断面図である。
【図２】図１の電流狭窄層及びその周辺の拡大図である。
【図３】参考例１に係る面発光型半導体素子の構成を示す断面図である。
【図４】参考例２に係る面発光型半導体素子の構成を示す断面図である。
【図５】参考例３に係る面発光型半導体素子の構成を示す断面図である。
【図６】信頼性評価試験の結果を示すグラフである。
【図７】実施形態の変形例に係る面発光型半導体素子の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１１】
実施形態に係る面発光型半導体素子は、第１のＤＢＲ部と、第１のＤＢＲ部上に設けられた活性層と、活性層上に設けられた第２のＤＢＲ部と、第１のＤＢＲ部及び第２のＤＢＲ部の少なくとも一方の中に設けられた複数の半導体層と、複数の半導体層のそれぞれを囲むように第１のＤＢＲ部及び第２のＤＢＲ部の少なくとも一方の中に設けられた複数の電流狭窄層と、を備え、活性層及び複数の電流狭窄層は、メサ形状を呈するメサ構造体に含まれており、複数の電流狭窄層は、メサ構造体の側面からメサ構造体の内側に向かって、それぞれ互いに異なる長さだけ延びている。
【００１２】
上記の面発光型半導体素子では、複数の電流狭窄層は、メサ構造体の側面からそれぞれ互いに異なる長さだけ延びている。したがって、全ての電流狭窄層と半導体層との間の界面が、複数の電流狭窄層の積層方向から見て、それぞれ互いに異なる位置に形成されている。このため、電流狭窄層と半導体層との間の界面で発生する熱歪が一箇所に集中することがない。したがって、信頼性の低下を抑制することができる。また、上記の面発光型半導体素子は、複数の電流狭窄層を備えている。このため、電流狭窄層が有する酸化層の実効的な厚さが増加し、容量が低減され、高速な動作が可能となる。
【００１３】
複数の半導体層及び複数の電流狭窄層は、第２のＤＢＲ部の中に設けられており、活性層に近い電流狭窄層ほど、メサ構造体の側面からの長さが長くなっていてもよい。
【００１４】
この場合には、注入されたキャリアの、活性層の延びる方向に平行な方向への拡散を抑制することができる。また、電流狭窄層の屈折率は半導体層の屈折率と比べて低いため、屈折率分布の観点から、光の閉じ込めも行うことができる。これにより、閾値電流の低減、スロープ効率の増加、変調速度の増加が可能となるため、信頼性の低下を更に抑制することができるとともに、更に高速な動作が可能となる。
【００１５】
複数の電流狭窄層は、それぞれ互いにＡｌ組成比の異なる複数のＡｌＧａＡｓ層が酸化されることにより形成されていてもよい。
【００１６】
ＡｌＧａＡｓ層を酸化することにより電流狭窄層を形成する場合には、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比に応じて、酸化の進行する速度が異なる。したがって、上記構成によれば、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を変化させること以外の特殊なプロセスを実行することなく、電流狭窄層のメサ構造体の側面からの長さをそれぞれ異なるものとすることができる。このため、信頼性の低下の抑制及び動作の高速化を、より容易に行うことができる。
【００１７】
複数のＡｌＧａＡｓ層は、第２のＤＢＲ部の中に設けられており、活性層に近いＡｌＧａＡｓ層ほど、Ａｌ組成比が高くなっていてもよい。
【００１８】
ＡｌＧａＡｓ層を酸化することにより電流狭窄層を形成する場合には、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比が高いほど、酸化の進行する速度が速くなる。したがって、上記構成によれば、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を変化させること以外の特殊なプロセスを実行することなく、活性層に近い電流狭窄層ほどメサ構造体の側面からの長さが長くなる構造を形成することができる。このため、信頼性の低下の抑制及び動作の高速化を、より容易に行うことができる。
【００１９】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００２０】
（面発光型半導体素子の構成）
図１は、実施形態に係る面発光型半導体素子の構成を示す断面図である。図１に示される面発光型レーザ素子１０（面発光型半導体素子）は、例えば垂直共振器型の面発光型レーザ素子（ＶＣＳＥＬ：Vertical  Cavity  Surface  Emitting  Laser）である。面発光型レーザ素子１０は、例えば波長８５０ｎｍの光を出射する。面発光型レーザ素子１０は、第１のＤＢＲ（Distributed  Bragg  Reflector）部１４と、第１のＤＢＲ部１４上に設けられた活性層１８と、活性層１８上に設けられた第２のＤＢＲ部３０と、第２のＤＢＲ部３０に設けられたIII−Ｖ族化合物半導体層（半導体層）２４と、第２のＤＢＲ部３０に設けられた複数の電流狭窄層２２（酸化層）と、を備える。
【００２１】
第１のＤＢＲ部１４は、例えば交互に積層されたIII−Ｖ族化合物半導体層１４ａ及びIII−Ｖ族化合物半導体層１４ｂを有する。III−Ｖ族化合物半導体層１４ａは、例えばｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。III−Ｖ族化合物半導体層１４ｂは、例えばｎ型のＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層である。第１のＤＢＲ部１４は、例えば３５組のIII−Ｖ族化合物半導体層１４ａ及びIII−Ｖ族化合物半導体層１４ｂの対が積層されて形成されている。
【００２２】
活性層１８は、例えば多重量子井戸構造を有する。一例として、活性層１８は、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層と、Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層と、が交互に積層された多重量子井戸構造であり得る。
【００２３】
第２のＤＢＲ部３０は、例えば交互に積層されたIII−Ｖ族化合物半導体層３０ａ及びIII−Ｖ族化合物半導体層３０ｂを有する。III−Ｖ族化合物半導体層３０ａは、例えばｐ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。III−Ｖ族化合物半導体層３０ｂは、例えばｐ型のＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層である。第２のＤＢＲ部３０は、例えば２５組のIII−Ｖ族化合物半導体層３０ａ及びIII−Ｖ族化合物半導体層３０ｂの対が積層されて形成されている。
【００２４】
第１のＤＢＲ部１４及び第２のＤＢＲ部３０は、光共振器を構成する。活性層１８で発生した光は、第１のＤＢＲ部１４と第２のＤＢＲ部３０との間で繰り返し反射され、所定の波長を有する光だけが面発光型レーザ素子１０から出射される。
【００２５】
複数のIII−Ｖ族化合物半導体層２４と、III−Ｖ族化合物半導体層２４を囲むように設けられた複数の円環状の電流狭窄層２２と、は第２のＤＢＲ部３０に設けられている（図２参照）。電流狭窄層２２は、例えばＡｌ２Ｏ３等のアルミニウム酸化物から構成される。電流狭窄層２２は、例えばＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層（ｘは０以上１以下の実数）を高温環境下で水蒸気酸化することにより形成される。ｘの値は、電流狭窄層２２ごとにそれぞれ異なっていてもよい。
【００２６】
互いに隣り合う２層の電流狭窄層２２の間には、例えばIII−Ｖ族化合物半導体層２８が設けられている。III−Ｖ族化合物半導体層２８は、例えばｐ型のＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層である。
【００２７】
第１のＤＢＲ部１４は、基板１２の上に設けられている。基板１２は、例えばｎ型のＧａＡｓ基板である。
【００２８】
第１のＤＢＲ部１４と活性層１８との間には、下部スペーサ層１６が設けられている。下部スペーサ層１６は、例えばｎ型のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層である。
【００２９】
活性層１８と第２のＤＢＲ部３０との間には、上部スペーサ層２０が設けられている。上部スペーサ層２０は、例えばｐ型のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層である。
【００３０】
下部スペーサ層１６、活性層１８、上部スペーサ層２０、及び第２のＤＢＲ部３０は、メサ構造体Ｍを形成している。メサ構造体Ｍは、メサ形状を呈する。より具体的には、メサ構造体Ｍは、例えば円柱形状を呈する。このように、活性層１８及び複数の電流狭窄層２２は、メサ構造体Ｍに含まれている。
【００３１】
ポリイミド３２は、第１のＤＢＲ部１４の上において、メサ構造体Ｍの周囲に、メサ構造体Ｍを埋め込むように設けられている。
【００３２】
基板１２の裏面側には、電極３４が設けられている。第２のＤＢＲ部３０及びポリイミド３２の上には、電極３６が設けられている。電極３６は、円環状の形状を呈する。電極３６には、開口３６ａが設けられている。
【００３３】
面発光型レーザ素子１０の電極３４と電極３６との間に電流を供給すると、電流狭窄層２２により狭窄された電流が活性層１８に注入される。これにより、活性層１８で光が発生し、発生した光が開口３６ａを通って出射される。
【００３４】
（電流狭窄層の構成）
図２を参照して、電流狭窄層２２の構成について、より詳細に説明する。図２は、図１における電流狭窄層２２及びその周辺（図１の四角形ＲIIで示す範囲）の拡大図である。本実施形態では、複数の電流狭窄層２２として、活性層１８に近い順に、５層の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅが設けられている。また、複数のIII−Ｖ族化合物半導体層として、活性層１８に近い順に、５層のIII−Ｖ族化合物半導体層２４Ａ〜２４Ｅが設けられている。５層の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅのそれぞれは、III−Ｖ族化合物半導体層２４Ａ〜２４Ｅを囲むように設けられている。電流狭窄層２２Ａ〜２２ＥとIII−Ｖ族化合物半導体層２４Ａ〜２４Ｅとの間には、それぞれ界面ＳＡ〜ＳＥが形成されている。
【００３５】
全ての複数の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅは、メサ構造体Ｍの側面Ｍａからメサ構造体Ｍの内側に向かって、それぞれ互いに異なる長さだけ延びている。本実施形態では、活性層１８に近い電流狭窄層２２ほど、メサ構造体Ｍの側面Ｍａからの長さが長くなっている。例えば、電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅの、メサ構造体Ｍの側面Ｍａからの長さをそれぞれＬＡ〜ＬＥとすると、ＬＡが最も長く、ＬＢはＬＡよりも短く、ＬＣはＬＢよりも短く、ＬＤはＬＣよりも短く、ＬＥはＬＤよりも短い。
【００３６】
このような複数の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅは、それぞれ互いにＡｌ組成比の異なる複数のＡｌＧａＡｓ層が酸化されることにより形成されている。より具体的には、複数のＡｌＧａＡｓ層は、第２のＤＢＲ部３０に設けられており、活性層１８に近いＡｌＧａＡｓ層ほどＡｌ組成比が高くなっている。隣り合う電流狭窄層２２同士の間のＡｌ組成比の差は、例えば０．００２〜０．２である。
【００３７】
例えば、本実施形態では、活性層１８に近い順に、５層のＡｌＧａＡｓ層を積層し、この５層のＡｌＧａＡｓ層を高温環境下でメサ構造体Ｍの側面Ｍａから水蒸気酸化することにより、電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅが形成されている。水蒸気酸化を行う前の５層のＡｌＧａＡｓ層の組成は、活性層１８に近い順に、それぞれＡｌ０．９８０Ｇａ０．０２０Ａｓ、Ａｌ０．９７５Ｇａ０．０２５Ａｓ、Ａｌ０．９７０Ｇａ０．０３０Ａｓ、Ａｌ０．９６５Ｇａ０．０３５Ａｓ、及びＡｌ０．９６０Ｇａ０．０４０Ａｓである。
【００３８】
ＡｌＧａＡｓ層を水蒸気酸化する場合には、当該ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成が大きいほど、酸化反応が速く進む。したがって、上記したように活性層１８に近いＡｌＧａＡｓ層ほどＡｌ組成を高くすることにより、水蒸気酸化後に形成された電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅのメサ構造体Ｍの側面Ｍａからの長さが長くなる。
【００３９】
（特性評価の結果）
上述した本実施形態の面発光型レーザ素子１０と、３つの参考例に係る面発光型レーザ素子１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃとの特性を比較することにより、面発光型レーザ素子１０の特性評価を行った。特性評価には、小信号応答特性の評価と、信頼性特性の評価と、が含まれる。
【００４０】
図３は、参考例１に係る面発光型レーザ素子１１０Ａの構成を示す断面図である。面発光型レーザ素子１１０Ａは、面発光型レーザ素子１０と比較して、電流狭窄層２２の層数が１層のみである点、及び活性層１８の組成が面発光型レーザ素子１０の活性層１８の組成と異なる点で相違している。活性層１８は、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層と、ＧａＡｓ層と、が交互に積層された多重量子井戸構造とした。電流狭窄層２２は、Ａｌ０．９８０Ｇａ０．０２０Ａｓを水蒸気酸化することにより形成された。その他の点では、面発光型レーザ素子１１０Ａは、面発光型レーザ素子１０と同様の構成とした。
【００４１】
図４は、参考例２に係る面発光型レーザ素子１１０Ｂの構成を示す断面図である。面発光型レーザ素子１１０Ｂは、面発光型レーザ素子１０と比較して、電流狭窄層２２の層数が２層である点で相違している。２層の電流狭窄層２２のメサ構造体Ｍの側面Ｍａからの長さは、いずれも等しい点で相違している。２層の電流狭窄層２２は、いずれも、Ａｌ０．９８０Ｇａ０．０２０Ａｓを水蒸気酸化することにより形成された。その他の点では、面発光型レーザ素子１１０Ｂは、面発光型レーザ素子１０と同様の構成とした。
【００４２】
図５は、参考例３に係る面発光型レーザ素子１１０Ｃの構成を示す断面図である。面発光型レーザ素子１１０Ｃは、面発光型レーザ素子１０と比較して、５層の電流狭窄層２２のメサ構造体Ｍの側面Ｍａからの長さがいずれも等しい点で相違している。その他の点では、面発光型レーザ素子１１０Ｃは、面発光型レーザ素子１０と同様の構成とした。
【００４３】
以下に示す特性評価の結果では、参考例１〜３に係る面発光型レーザ素子１１０Ａ〜１１０Ｃがそれぞれ構造１〜３として示され、本実施形態に係る面発光型レーザ素子１０が構造４として示される。
【００４４】
構造１〜４の各面発光型レーザ素子の小信号応答特性を表１に示す。小信号応答特性は、面発光型レーザ素子の動作速度、及び面発光型レーザ素子を用いて伝送可能な信号の目安となる特性である。構造１〜４の各面発光型レーザ素子に対して、２５℃及び８５℃のそれぞれの温度の環境下で６ｍＡのバイアス電流を供給し、高周波プローブ及び光ネットワークアナライザを用いて、３ｄＢ帯域を測定した。
【表１】
2015046473.tif 000003
【００４５】
表１に示されるように、構造１では、２５℃での３ｄＢ帯域は１０ＧＨｚであり、８５℃での３ｄＢ帯域は８ＧＨｚであった。これに対し、構造２では、２５℃での３ｄＢ帯域は１５ＧＨｚであり、８５℃での３ｄＢ帯域は、１４ＧＨｚとなった。このように、構造２では、構造１と比較して、高速動作が可能となった。
【００４６】
さらに、構造３及び構造４では、いずれも２５℃での３ｄＢ帯域は２０ＧＨｚとなり、８５℃での３ｄＢ帯域は１９ＧＨｚとなった。このように、構造３では、構造２と比較して、さらなる高速動作が可能となった。構造４でも、構造３と同等の高速動作が可能となった。これは、電流狭窄層２２の層の数を５層としたことにより、電流狭窄層２２の実効的な厚さが増加し、それによって寄生容量が低減されたことに起因すると考えられる。なお、面発光型レーザ素子の３ｄＢ帯域が２０ＧＨｚであれば、当該面発光型レーザ素子は、２５Ｇｂｐｓでの変調動作が概ね可能であるといえる。
【００４７】
次に、４種類の面発光型レーザ素子の信頼性の評価を、次のようにして行った。構造１〜４の面発光型レーザ素子のチップをＴＯ−ＣＡＮパッケージに実装し、温度が１２５℃、バイアス電流が１０ｍＡの条件で通電試験を行った。
【００４８】
図６は信頼性評価試験の結果を示すグラフである。横軸は通電時間（単位：時間）を示す。縦軸は、光出力の相対強度を示す。
【００４９】
破線の曲線で示されるように、構造１では、通電時間が約３０００時間で光出力が低下し始め、通電時間が約３７００時間で光出力がほぼゼロとなった。
【００５０】
一方、一点鎖線の曲線で示されるように、構造２では、通電時間が約２６００時間で光出力が低下し始め、通電時間が約３１００時間で光出力がほぼゼロとなった。このように、構造２は、構造１と比較して、信頼性がやや低下した。二点鎖線の曲線で示されるように、構造３では、通電時間が１００時間未満の時点で光出力が低下し始め、通電時間が約２００時間で光出力がほぼゼロとなった。このように、構造３では、構造１と比較して、信頼性が大幅に低下した。
【００５１】
これに対し、実線の曲線で示されるように、構造４では、通電時間が約３０００時間で光出力が低下し始め、通電時間が約３８００時間で光出力がほぼゼロとなった。このように、構造４では、ほぼ構造１と同等の信頼性が得られた。
【００５２】
構造２及び構造３では、複数の電流狭窄層２２におけるIII−Ｖ族化合物半導体層２４と電流狭窄層２２との界面が、電流狭窄層２２の積層方向から見て同じ位置にある。各界面では、III−Ｖ族化合物半導体層２４と電流狭窄層２２との熱膨張係数の違いによる熱歪が発生する。構造２及び構造３では、熱歪が一箇所に集中し、熱歪による格子欠陥が生成されやすくなる。その結果、構造２及び構造３では、面発光型レーザ素子の寿命が短くなったものと考えられる。この影響は、より多くの電流狭窄層２２が設けられている構造３で特に顕著である。
【００５３】
これに対し、構造４では、III−Ｖ族化合物半導体層２４Ａ〜２４Ｅと電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅとの界面ＳＡ〜ＳＥが、電流狭窄層２２の積層方向から見てそれぞれ異なる位置にある。このため、界面ＳＡ〜ＳＥにおける熱歪の影響が低減され、面発光型レーザ素子の寿命が構造１と同等となったと考えられる。
【００５４】
（作用・効果）
以上のように、上記の面発光型レーザ素子１０では、複数の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅは、メサ構造体Ｍの側面Ｍａからそれぞれ互いに異なる長さＬＡ〜ＬＥだけ延びている。したがって、全ての電流狭窄層２２Ａ〜２２ＥとIII−Ｖ族化合物半導体層２４Ａ〜２４Ｅとの間の界面が、複数の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅの積層方向から見て、それぞれ互いに異なる位置に形成されている。このため、電流狭窄層２２Ａ〜２２ＥとIII−Ｖ族化合物半導体層２４Ａ〜２４Ｅとの間の界面ＳＡ〜ＳＥで発生する熱歪が一箇所に集中することがない。したがって、信頼性の低下が抑制されている。また、上記の面発光型レーザ素子１０は、複数の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅを備えている。このため、電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅの実効的な厚さが増加し、容量が低減され、高速な動作が可能となっている。
【００５５】
面発光型レーザ素子１０では、複数の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅ及びIII−Ｖ族化合物半導体層２４Ａ〜２４Ｅは、第２のＤＢＲ部３０に設けられており、活性層１８に近い電流狭窄層２２ほど、メサ構造体Ｍの側面Ｍａからの長さが長くなっている。
【００５６】
このため、電極３４，３６から注入されたキャリアの、活性層１８の延びる方向に平行な方向への拡散が抑制されている。また、電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅの屈折率はIII−Ｖ族化合物半導体層２４Ａ〜２４Ｅの屈折率と比べて低いため、屈折率分布の観点から、光の閉じ込めも行われている。これにより、閾値電流の低減、スロープ効率の増加、変調速度の増加が可能となるため、信頼性の低下を更に抑制することができるとともに、更に高速な動作が可能となっている。
【００５７】
面発光型レーザ素子１０では、複数の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅは、全てそれぞれ互いにＡｌ組成比の異なる複数のＡｌＧａＡｓ層が酸化されることにより形成されている。
【００５８】
ＡｌＧａＡｓ層を酸化することにより電流狭窄層２２を形成する場合には、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比に応じて、酸化の進行する速度が異なる。したがって、上記構成によれば、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を変化させること以外の特殊なプロセスを実行することなく、電流狭窄層２２のメサ構造体Ｍの側面Ｍａからの長さをそれぞれ異なるものとされている。このため、信頼性の低下の抑制及び動作の高速化が、より容易に行われている。
【００５９】
面発光型レーザ素子１０では、複数のIII−Ｖ族化合物半導体層２４及び複数のＡｌＧａＡｓ層は、第２のＤＢＲ部３０に設けられており、活性層１８に近いＡｌＧａＡｓ層ほど、Ａｌ組成比が高くなっている。
【００６０】
ＡｌＧａＡｓ層を酸化することにより電流狭窄層２２を形成する場合には、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比が高いほど、酸化の進行する速度が速くなる。したがって、上記構成によれば、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を変化させること以外の特殊なプロセスを実行することなく、活性層１８に近い電流狭窄層２２ほどメサ構造体Ｍの側面Ｍａからの長さが長くなる構造が形成されている。このため、信頼性の低下の抑制及び動作の高速化が、より容易に行われている。
【００６１】
（変形例）
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されない。
【００６２】
例えば、図７に示されるように、活性層１８から遠い電流狭窄層２２Ｅが、活性層１８から近い電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｄよりも、メサ構造体Ｍの側面Ｍａからの長さが長くなっていてもよい。
【００６３】
例えば、電流狭窄層２２を、ＡｌＧａＡｓ層を水蒸気酸化する方法以外の方法で形成してもよい。電流狭窄層２２が第１のＤＢＲ部１４に配置されていてもよい。
【００６４】
本実施形態の面発光型レーザ素子１０では、電流狭窄層２２を、５層の電流狭窄層２２Ａ〜２２Ｅとしたが、電流狭窄層２２の層の数は５層に限定されない。必要な面発光型レーザ素子１０の動作速度に合わせて、電流狭窄層２２の層の数を適宜設定すればよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０…面発光型レーザ素子（面発光型半導体素子）、１４…第１のＤＢＲ部、１８…活性層、２２，２２Ａ〜２２Ｅ…電流狭窄層、２４，２４Ａ〜２４Ｅ…III−Ｖ族化合物半導体層（半導体層）、３０…第２のＤＢＲ部、Ｍ…メサ構造体、Ｍａ…側面。
【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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