(57)【要約】【課題】  基板上に下部半導体多層膜反射鏡と活性層と上部半導体多層膜反射鏡を有する面発光レーザ素子において、電流狭窄と光狭窄の機能を持つ狭窄構造を有する面発光レーザ素子、及び、その製造方法を提供する。【解決手段】  基板上に半導体層を多層積層し、少なくとも下部半導体多層膜反射鏡と活性層と上部半導体多層膜反射鏡を構成する面発光レーザ素子において、該上部又は下部半導体多層膜反射鏡のいずれか一方は、ｐ型不純物がドープされたｐ型半導体層からなる超格子構造を含んでおり、該超格子構造と同じ層であって、超格子構造の外周領域はｎ型不純物がドープされてなるｎ型半導体で構成され、前記超格子構造と前記ｎ型半導体は、前記超格子構造を構成するｐ型半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有するｐ型半導体層の間に配設する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に半導体層を多層積層し、少なくとも下部半導体多層膜反射鏡と活性層と上部半導体多層膜反射鏡を構成する面発光レーザ素子において、
該上部又は下部半導体多層膜反射鏡のいずれか一方は、ｐ型不純物がドープされたｐ型半導体層からなる超格子構造を含んでおり、
該超格子構造と同じ層であって、超格子構造を環状に囲む外周領域はｎ型不純物がドープされてなるｎ型半導体層で構成され、
前記超格子構造と前記ｎ型半導体層は、前記超格子構造を構成するｐ型半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有するｐ型半導体層の間に配設されていることを特徴とする面発光レーザ素子。  
【請求項２】
前記高い不純物濃度を有するｐ型半導体層は、前記超格子構造を構成するｐ型半導体層よりも原子の拡散速度が小さい拡散抑制層であることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項３】
前記超格子構造を構成するｐ型半導体層のｐ型不純物量は１×１０１８〜１×１０１９ｃｍ−３であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項４】
前記高い不純物濃度を有するｐ型半導体層のｐ型不純物量は１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項５】
前記高い不純物濃度を有するｐ型半導体層のｐ型不純物量は、前記超格子構造を構成するｐ型半導体層のｐ型不純物量の１０倍以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項６】
前記超格子構造または／および前記高い不純物濃度を有するｐ型半導体層のｐ型不純物としてドープされる元素はＣ又はＢｅから選ばれる１種類を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項７】
前記ｎ型半導体層のｎ型不純物はＳｉ（シリコン）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項８】
前記ｎ型半導体層はｎ型不純物とｐ型不純物がコドープされた半導体層であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項９】
前記超格子構造と超格子構造を囲む領域は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）からなる半導体材料で構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１０】
前記超格子構造は厚さが２０ｎｍ以下の組成比の各々異なる層が交互に積層されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１１】
基板上に、ｎ型半導体多層膜反射鏡を構成する半導体層と、活性層と、ｐ型半導体多層膜反射鏡を構成する半導体層とを順次に積層して積層構造を形成する積層工程と、
前記ｐ型半導体多層膜反射鏡を構成する一部の半導体層に環状にｎ型不純物をイオン注入する工程と、
熱処理を施し前記ｎ型不純物が注入された領域を無秩序化する工程とを順次に有することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ素子及びその製造方法に関し、更に詳しくは、電流もしくは光の狭窄を行うための狭窄構造を有する面発光レーザ素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser.  以下、単に面発光レーザ素子と称する。）は、基板に対して直交方向に光を出射させる半導体レーザ素子である。面発光レーザ素子は、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の面発光レーザ素子を配列することが可能であり、通信用光源として、或いは、その他の様々なアプリケーション用デバイスとして注目されている。特に、光インターコネクション等の並列光情報処理や並列光伝送の用途を中心に、面発光レーザ素子のニーズが高まっている。
【０００３】
面発光レーザ素子は、ＧａＡｓやＩｎＰといった半導体基板上に１対の半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector。）を形成し、その対の１対の半導体多層膜反射鏡の間に、発光領域となる活性層を有するレーザ構造部を備えている。例えばＧａＡｓ系面発光レーザ素子では、ＡｌＧａＡｓ系材料が多層膜反射鏡に用いられる。
【０００４】
ＧａＡｓ系面発光レーザ素子は、特にＧａＡｓ基板上に形成でき、しかも、熱伝導率が良好で、反射率の高いＡｌＧａＡｓ系多層膜反射鏡を用いることができるので、０．８μｍ〜１．０μｍ帯のレーザ光を発光できるレーザ素子として有望視されている。また、活性層にＧａＩｎＮＡｓ系材料を用いた面発光レーザ素子は、１．２μｍ〜１．６μｍ帯の長波長域の光を発光できる面発光レーザ素子として有望視されている。これらの面発光レーザ素子では、電流注入効率を高め、閾値電流値を下げるために、ＡｌＡｓ酸化層で電流注入領域を狭窄する構造を構成する、酸化狭窄型の面発光半導体レーザ素子が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
ここで、図５及び図６を参照して、従来の発振波長が長波長、具体的には１．３μｍ帯の面発光レーザ素子の構成を説明する。  発振波長１．３μｍ帯の従来の面発光半導体レーザ素子１０は、膜厚約１００μｍのｐ−ＧａＡｓ基板１２上に、順次、形成されたｐ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓの３５．５ペアからなる下部反射鏡１４、ノンドープＧａＡｓ下部クラッド層１８、活性層２０、ノンドープＧａＡｓ上部クラッド層２２、ｎ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／ｎ−ＧａＡｓの３０ペアからなる上部反射鏡２４、及びｎ−ＧａＡｓキャップ層２６からなる積層構造を備えている。  ｐ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓの３５．５ペアからなる下部反射鏡１４の最上層は、図５に示すように、ｐ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ膜に代えて、膜厚２０ｎｍのＡｌ酸化層１６／ｐ−ＡｌＡｓ層１７が成膜されている。
【０００６】
積層構造のうち、ｎ−ＧａＡｓキャップ層２６、ｎ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／ｎ−ＧａＡｓの３０ペアからなる上部反射鏡２４、ノンドープＧａＡｓ上部クラッド層２２、活性層２０、ノンドープＧａＡｓ下部クラッド層１８、及びＡｌ酸化層１６／ＡｌＡｓ層１７は、円筒状溝２８によって、直径４０から４５μｍのメサポスト構造３０として形成されている。
【０００７】
ｐ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓの３５．５ペアからなる下部反射鏡１４は、図６に示すように、膜厚１１０ｎｍのｐ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ膜５０と膜厚９４ｎｍのｐ−ＧａＡｓ膜４６とが組成傾斜層を介して積層された３５．５ペアの多層膜によって構成されている。
Ａｌ酸化層１６は、ＡｌＡｓ層を酸化することによってメサポスト構造３０の側壁に沿って形成され、電気抵抗の高い電流狭窄領域を構成し、ＡｌＡｓ層１７は中央部に円形領域として形成され、電流注入経路を構成している。
活性層２０は、ＧａＩｎＡｓＮを井戸層としている。
上部反射鏡２４は膜厚１１０ｎｍのｎ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ膜５４と膜厚９４ｎｍのｎ−ＧａＡｓ膜５６とが組成傾斜層を介して積層された３０ペアの多層膜によって構成されている。
【０００８】
円筒状溝２８の溝壁、メサポスト構造３０上を含めて、全面にシリコン窒化膜３２が成膜されている。そして、メサポスト構造３０上面のシリコン窒化膜３２は、直径３０μｍの円形状に除去されて、ｎ−ＧａＡｓキャップ層２６を露出させている。
そこには、内径２０μｍ、外形３０μｍのリング状のＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ金属積層膜がｎ側電極３４として形成されている。更に、中央に円形開口を有するようにしてｎ側電極３４を覆って接続したＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層金属パッドが、ｎ側電極３４の引き出し用電極３６として形成されている。
また、ｐ−ＧａＡｓ基板１２の裏面には、ＡｕＺｎ膜がｐ側電極３８として形成されている。
【０００９】
なお、ｐ−ＧａＡｓ基板１２に替えて、ｎ型半導体基板を用いｐ型半導体層とｎ型半導体層の位置関係が逆になるよう構成された面発光レーザ素子も、従来開発されている。その場合には、酸化狭窄層は上部ＤＢＲミラー内であって、活性層２０近傍に形成される。
【００１０】
このような酸化狭窄層は、メサポストに加工した積層構造を水蒸気雰囲気中にて、約４００℃の温度で酸化処理を行い、メサポストの外側からＡｌＡｓ層１７のＡｌを選択的に酸化させることにより、Ａｌ酸化層１６からなる電流狭窄層が形成されている。
このような酸化狭窄層では、電流注入領域となる非酸化領域に比べ、酸化領域の屈折率が低く、非酸化領域のコア部と酸化領域のクラッド部が形成され、光閉じ込めの機能も有している。酸化領域と非酸化領域の等価屈折率の差は約０．００５であり、シングルモード動作を得るためには、レーザ光の経路（オプティカルアパーチャ）となる非酸化領域の面積を２０〜３０μｍ２程度以下にする必要がある。
【００１１】
そこで、電流を狭窄するための酸化狭窄層とは別に、光閉じ込め機能を有する光狭窄構造を設けた面発光レーザ素子の開発も行われている。
例えば、非酸化領域の径の異なる酸化狭窄層を２種類設け、各々電流狭窄および光狭窄の機能を果たすような面発光レーザ素子の開発が行われている。（特許文献２）
あるいは、多層膜反射鏡を構成する半導体の周辺部に高濃度の不純物をドープすることによって不純物がドープされた領域の半導体の屈折率を低くし光狭窄をおこなう面発光レーザ素子の開発が行われている。（特許文献３）
【００１２】
一方、材料の異なる薄い半導体層を交互に積層した超格子構造に不純物ドープをおこない、その領域の超格子層の無秩序化をおこない半導体の屈折率を制御するという方法が従来の端面発光型の半導体レーザにおいて検討されている。（特許文献４）
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１７９３０８号公報
【特許文献２】特開２００５−９３６３４号公報
【特許文献３】特開２００３−１２４５７０号公報
【特許文献４】特開平２−１０６９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように、酸化狭窄型の面発光レーザ素子では、酸化狭窄層の電流注入領域となる非酸化領域の面積を小さくすることによって、シングルモード動作が得られる。しかしながら、電流注入領域の面積と光出力とは比例関係にあり、電流注入領域の面積を小さくすることによって光出力は小さくなる。
また、酸化狭窄型の面発光レーザ素子では、メサポストを形成し、酸化工程により、特定半導体層の一部を酸化させる際に、多層膜反射鏡や活性層などのメサポスト側面に露出した半導体層の端面部についても、強い酸化条件に曝されるので、その露出した端面部が酸化されることがある。このような端面部の酸化は体積の収縮による応力の発生や活性層へのダメージの要因となり、面発光レーザ素子の信頼性を低下させる。
【００１５】
一方、電流狭窄構造と光狭窄構造を各々設ける面発光レーザ素子では製造工程が複雑になり製造コストの増大を招く。
また、材料の異なる薄い半導体層を交互に積層した超格子構造に不純物ドープをおこなうことによって、その領域の超格子層が無秩序化する方法では、不純物の種類による拡散定数に応じ、ドープ量や熱処理温度および熱処理時間を制御し超格子の無秩序領域および得られる屈折率の制御が困難であった。
【００１６】
上記に鑑み、本発明は、基板上に下部半導体多層膜反射鏡と活性層と上部半導体多層膜反射鏡を有する面発光レーザ素子において、電流狭窄と光狭窄の機能を持つ狭窄構造を有する面発光レーザ素子、及び、その製造方法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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の面発光レーザ素子は、基板上に半導体層を多層積層し、少なくとも下部半導体多層膜反射鏡と活性層と上部半導体多層膜反射鏡を構成する面発光レーザ素子において、該上部又は下部半導体多層膜反射鏡のいずれか一方は、ｐ型不純物がドープされたｐ型半導体層からなる超格子構造を含んでおり、該超格子構造と同じ層であって、超格子構造の外周領域はｎ型不純物がドープされてなるｎ型半導体で構成され、前記超格子構造と前記ｎ型半導体は、前記超格子構造を構成するｐ型半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有するｐ型半導体層の間に配設されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の面発光レーザ素子の製造方法は、基板上に、ｎ型半導体多層膜反射鏡を構成する半導体層と、活性層と、ｐ型半導体多層膜反射鏡を構成する半導体層とを順次に積層して積層構造を形成する積層工程と、
前記ｐ型半導体多層膜反射鏡を構成する一部の半導体層に環状にｎ型不純物をイオン注入する工程と、熱処理を施して前記ｎ型不純物が注入された領域を無秩序化する工程とを順次に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の面発光レーザ素子及び本発明方法によって製造された面発光レーザ素子では、光狭窄と電流狭窄の機能を有し、信頼性の高い面発光レーザ素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
面発光レーザ素子の多層膜反射鏡の構成材料として用いられるＡｌＧａＡｓ半導体のＡｌ組成比を変えた薄い層を交互に積層した超格子構造に不純物をドープし、５００℃〜９００℃で熱処理を行うと、不純物がドープされた領域でのみ、混晶化が促進され、超格子構造が無秩序化することが知られている。不純物としてイオン注入した原子が拡散することによりＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造のAl原子とGa原子の相互拡散は、下記のような方程式で起きるとされている。
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但し、
Xo：  AlGaAsのAl組成の初期値
X(z)：相互拡散後の距離ｚにおけるAlGaAsのAl組成
Lz：  AlGaAs層厚
Ld：  Al原子の相互拡散距離
LdはAl原子の相互拡散距離であるが、イオン注入した原子種による拡散定数や注入量、そして再成長温度や熱処理温度および処理時間による制御できる。
【００２１】
しかしながら、面発光レーザ素子のコア部とクラッド部との等価屈折率の差を良好に制御し光狭窄構造を形成するためには、上述のようなイオン注入した原子種による拡散定数や注入量、そして再成長温度や熱処理温度および処理時間による制御をおこなっても必ずしも安定して良好な光狭窄構造を形成できないことが分かった。イオン注入した原子種や注入量を適切に選択し、再成長温度や熱処理温度および処理時間を最適化すればＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造を無秩序化することはできるが、イオン注入した原子の拡散を抑制は非常に困難である。不純物の拡散が制御できないために、光狭窄構造を形成するコア部とクラッド部との等価屈折率の差が所定の値よりもずれるという問題が生ずる。また、活性層まで不純物が拡散した場合には、レーザの発光特性に影響するという問題がある。
【００２２】
不純物の拡散を抑制するために、他の元素を高濃度にドープした層によって超格子構造を挟んだ構成とすることにより、他の元素を高濃度にドープした層が拡散抑制層として機能し、超格子構造以外の層に不純物が拡散することを抑制できる。例えば、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造にＳｉイオンを注入する場合、Ｓｉ原子の拡散抑制層として高濃度炭素（Ｃ）又はベリリウム（Ｂｅ）ドープした層を用いることができる。
【００２３】
このような方法で形成した光狭窄構造ではコア部とクラッド部の屈折率差を０．００５程度と小さくすることができ、オプティカルアパーチャを大きくしてもレーザ光をシングルモード発振させることができる。
通常、面発光レーザ素子の静電気耐圧は図１に示すように、電流狭窄の開口部の面積と相関があるが、本発明の面発光レーザ素子の光狭窄構造は電流狭窄構造の機能も兼ねており、電流狭窄の開口部面積も大きくすることができるため、面発光レーザ素子の静電気耐圧も向上させることができる。
以下に、実施形態を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
【００２４】
［実施形態１］
図２に示す本発明の第１の実施形態に係る面発光レーザ素子の半導体層の積層の様子を例示する断面図である。本実施形態の面発光半導体レーザ素子１１０は、図５で示した従来の面発光レーザ素子１０とはｐ型半導体層とｎ型半導体層の位置関係が逆になっている。ｎ−ＧａＡｓ基板１１２上に、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ペアからなる下部多層膜反射鏡１１４、下部クラッド層１１８、ＧａＡｓの井戸層とＡｌ0.2 Ｇａ０．８Ａｓのバリア層からなる量子井戸活性層１２０、上部クラッド層１２２、及び、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３０ペアからなる上部多層膜反射鏡１２４Ａ、Ｂの積層構造を備えている。
上部多層膜反射鏡上には、リング状のｐ側電極１３８が形成されている。また、ｎ−ＧａＡｓ基板の裏面には、ｎ側電極１３４として形成されている。
【００２５】
本実施形態の面発光レーザ素子が従来の面発光レーザ素子と異なるところは、酸化狭窄層はなく替わりにｐ型多層膜反射鏡内に各々厚さ６ｎｍのＡｌ0.３Ｇａ0.７Ａｓ／ｐ−Ａｌ0.１８Ｇａ０．８２Ａｓを交互に８周期積層した超格子構造１６０を有することである。超格子構造１６０の上下の層は、ｐ型不純物であるＣを高濃度にドープした層１５０となっている。ｐ型の上部多層膜反射鏡１２４Ａ、Ｂおよび超格子構造１６０を構成するｐ型半導体のｐ型不純物濃度は１×１０１８〜１×１０１９ｃｍ−３であることが好ましい。また、Ｃを高濃度にドープした層１５０では不純物濃度は１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３であることが好ましい。
【００２６】
また、Ｃを高濃度にドープした層１５０に挟まれた超格子構造１６０の同じ層内であって、オプティカルアパーチャ領域となる領域を環状に取り囲む外周領域は、ｎ型不純物であるＳｉをドーズ量２×１０１４ｃｍ−２がドープされ超格子層が無秩序化したＡｌＧａＡｓ半導体１７０で構成されている。オプティカルアパーチャ領域の面積は約４０μｍ２である。
オプティカルアパーチャ領域に対し外周領域では、Ｓｉドープと無秩序化により屈折率が異なっているため、光狭窄構造を形成することができる。また、外周領域ではＳｉがドープされたｎ型半導体をｐ型半導体層が挟んだ構成となっているため、電流が流れにくく電流狭窄の機能も有する構造となっている。
【００２７】
この面発光レーザ素子の発光波長は８５０ｎｍで、スペクトル幅も狭いレーザ光が得られ、変調周波数１０Ｇｂｐｓの高周波でも動作可能であった。
さらには、本実施形態の面発光レーザ素子では、従来の酸化狭窄層を有する面発光レーザ素子に比較してオプティカルアパーチャ面積が広く静電気耐圧特性は１．５倍程度と良好な特性が得られる。
図３に、本実施形態の面発光レーザ素子の光狭窄構造近傍のクラッド部（外周領域）の半導体層の深さ方向の不純物のＳＩＭＳ（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄｕｒｙ  ｉｏｎ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によるプロファイルを示す。
熱処理後、Ｓｉは半導体層の深さ方向に拡散するが高濃度にＣをドープした層によって拡散が抑制されることがわかる。
【００２８】
次に、本実施形態の面発光レーザ素子１１０の製造方法について説明する。
本実施形態の面発光レーザ素子１１０は、図５に示した従来の面発光レーザ素子１０とほぼ同様のプロセスによって作製することができる。
ただし、酸化狭窄層の形成の必要が無いため、従来の面発光レーザ素子で必要であったメサポスト形状を形成する工程、および酸化工程は不要となる。
【００２９】
図４−１〜図４−３は、図２に示す面発光レーザ素子１１０の光狭窄構造の作製方法を説明する図である。
まず、図４−１に示すように、エピ成長によって、ｎ−ＧａＡｓ基板１１２上に、下部多層膜反射鏡１１４、下部クラッド層１１８、量子井戸活性層１２０、上部クラッド層１２２、上部多層膜反射鏡１２４Ｂを構成するｐ-ＡｌＧａＡｓ層２ペアを積層し、最上層には高濃度のＣをドープし、Ｃを高濃度にドープした層１５０を形成する。その後、各々厚さ６ｎｍのＡｌ0.３Ｇａ0.７Ａｓ／ｐ−Ａｌ0.１８Ｇａ０．８２Ａｓを交互に８周期積層し超格子構造１６０を形成する。
次に、図４−２に示すようにオプティカルアパーチャとなる部分にＳｉＯ２マスク１８０を設け、Ｓｉをイオン注入することによって、オプティカルアパーチャを囲む環状領域の半導体にＳｉがドープされる。
さらに、図４−３に示すように、成長温度７００℃で高濃度にＣがドープされた層を１層設け、上部多層膜反射鏡１２４Ａとして、ｐ-ＡｌＧａＡｓ層を２３ペア積層する。上部多層膜反射鏡１２４Ａを成長させる際に、超格子構造１６０も７００℃の熱処理をされることになり、Ｓｉがドープされた環状領域では、Ｓｉが拡散し、超格子構造１６０は無秩序化がなされる。
【００３０】
［実施形態２］
つぎに、実施の形態２にかかる面発光レーザ素子について説明する。実施の形態２の面発光レーザ素子が実施形態１１０の面発光レーザ素子と異なるところは、活性層に、１１００ｎｍ帯のレーザ光を発振するＩｎ０．３Ｇａ０．７Ａｓの井戸層とＧａＡｓのバリア層からなる量子井戸活性層を用いた点と、超格子構造をＡｌ０．３６Ｇａ０．６４Ａｓ（６ｎｍ）／ＧａＡｓ（６ｎｍ）を交互に５周期積層した構造としたことである。また、オプティカルアパーチャの面積は５０μｍ２としたが、シングルモードで発振し変調周波数１０Ｇｂｐｓで動作可能である。静電気耐圧も従来の酸化狭窄層を用いた面発光レーザ素子に比べ、約２倍の静電気耐圧が得られた。
【００３１】
［実施形態３］
実施の形態３にかかる面発光レーザ素子について説明する。実施の形態３の面発光レーザ素子が実施形態１の面発光レーザ素子１１０と異なる点は、活性層に、１３００ｎｍ帯のレーザ光を発振するＩｎＧａＡｓＮの井戸層とＧａＮＡｓのバリア層からなる量子井戸活性層を用い、、超格子構造をＡｌ０．３６Ｇａ０．６４Ａｓ（６ｎｍ）／ＧａＡｓ（６ｎｍ）を交互に５周期積層した構造としたことである。本実施形態の面発光レーザ素子では、オプティカルアパーチャの面積は８０μｍ２としてもシングルモードでレーザ光を発振し、８５℃でのシングルモード出力は２ｍＷと、従来の面発光レーザ素子に比較し大幅に向上した。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】面発光レーザ素子の電流開口部面積と静電気耐圧の相関を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る面発光レーザ素子の断面図である。
【図３】本発明に係る面発光レーザ素子の光狭窄構造近傍での不純物の拡散の様子を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図である。
【図５】従来の酸化狭窄層を有する面発光レーザ素子の形態を示す断面図である。
【図６】従来の酸化狭窄層を有する面発光レーザ素子の上部多層膜反射鏡、活性層、下部多層膜反射鏡の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  従来の面発光レーザ素子  
１２  ｐ−ＧａＡｓ基板
１４  ｐ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓの３５．５ペアからなる下部反射鏡
１６  Ａｌ酸化層
１７  ＡｌＡｓ層
１８  ノンドープＧａＡｓ下部クラッド層
２０  従来例の活性層
２２  ノンドープＧａＡｓ上部クラッド層
２４  ｎ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／ｎ−ＧａＡｓの３０ペアからなる上部反射鏡
２６  ｎ−ＧａＡｓキャップ層
２８  円筒状溝
３０  メサポスト構造
３２  シリコン窒化膜
３４  ｎ側電極
３６  ｎ側電極の引き出し用電極
３８  ｐ側電極
４６  ｐ−ＧａＡｓ膜
５０  ｐ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ膜
５４  ｎ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ膜
５６  ｎ−ＧａＡｓ膜
１１０  実施形態１の面発光レーザ素子
１１２  ｎ−ＧａＡｓ基板
１１４  下部多層膜反射鏡
１１８  下部クラッド層
１２０  量子井戸活性層
１２２  上部クラッド層
１２４Ａ、Ｂ  上部多層膜反射鏡  
１３４  ｎ側電極
１３８  ｐ側電極
１５０  Ｃを高濃度にドープした層
１６０  超格子構造
１７０  無秩序化したＡｌＧａＡｓ半導体
１８０  ＳｉＯ２マスク
【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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