(57)【要約】【課題】低抵抗で高速動作が可能な酸化型面発光半導体レーザおよびその製造方法を提供する。【解決手段】ＧａＡｓ半導体基板１０１上に、ｎ型の下部多層反射膜１０２と、活性層１０４を含むスペーサ層１０３と、ポスト１１２の側面から選択された酸化領域１０８を有するＡｌＡｓ層からなる電流狭窄層１０５と、ｐ型の上部多層反射膜１１０とを備えた垂直共振器型の面発光型半導体レーザであって、電流狭窄層１０５の直下に低抵抗層１０６が形成され、低抵抗層１０６がＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなり、上部多層反射膜１１０の組成がＡｌａＧａ１−ａＡｓとＡｌｂＧａ１−ｂＡｓとからなるとき、ａ＞ｘ＞ｂの関係にある。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、第１導電型の第１の半導体多層反射膜と、第２導電型の第２の半導体多層反射膜と、前記第１、第２の半導体多層反射膜間に配される活性領域および電流狭窄層とを有する面発光型半導体レーザであって、
前記電流狭窄層と前記活性領域との間に低抵抗層を含む、面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
半導体基板上に、第１導電型の第１の半導体多層反射膜と、第２導電型の第２の半導体多層反射膜と、前記第１、第２の半導体多層反射膜間に配される活性領域とを有する面発光型半導体レーザであって、
前記第２の半導体多層反射膜中に電流狭窄層が形成され、該電流狭窄層と前記活性領域との間に低抵抗層が形成される、面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
前記活性領域は、活性層と当該活性層を挟み込むように形成されたスペーサ層とを含み、前記低抵抗層は、前記電流狭窄層と前記スペーサ層との間に形成される、請求項１または２に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
前記低抵抗層がＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなり、前記第２の半導体多層反射膜の組成がＡｌａＧａ１−ａＡｓとＡｌｂＧａ１−ｂＡｓとからなるとき、ａ＞ｘ＞ｂの関係にある、請求項１、２または３に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項５】
前記スペーサ層がＡｌｃＧａ１−ｃＡｓからなるとき、ａ＞ｘ＞ｂであり、かつ、ｘ＞ｃの関係にある、請求項４に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項６】
前記低抵抗層の厚みと屈折率がそれぞれがｄ１とｎ１であり、前記電流狭窄層の厚みと屈折率がｄ２とｎ２であるとき、ｄ１とｎ１の積、もしくは、ｄ１とｎ１の積とｄ２とｎ２の積の和が、レーザ発振する光の波長λのおおよそ４分の１の値である、請求項１、２、３、４または５に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項７】
前記低抵抗層のキャリア濃度が、前記第２の半導体多層反射膜のキャリア濃度よりも高い、請求項４、５または６に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項８】
前記低抵抗層は、複数の半導体層を積層した構造を含む、請求項１、２、３、４、５、６または７に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項９】
半導体基板上に、第１導電型の第１の半導体多層反射膜と、活性領域と、少なくとも一層の高Ａｌ組成半導体層の一部を酸化して形成した電流狭窄層と、第２導電型の第２の半導体多層反射膜とを備えた垂直共振器型の面発光型半導体レーザであって、
前記電流狭窄層の近傍に低抵抗層が形成され、前記低抵抗層がＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなり、前記第２の半導体多層反射膜の組成がＡｌａＧａ１−ａＡｓとＡｌｂＧａ１−ｂＡｓとからなるとき、ａ＞ｘ＞ｂの関係にある、面発光型半導体レーザ。
【請求項１０】
前記低抵抗層は、前記電流狭窄層を挟み込むように形成される、請求項９に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項１１】
半導体基板上に、第１導電型の半導体多層反射膜、活性領域、低抵抗層、高組成のＡｌを含む高Ａｌ組成半導体層、および第２導電型の第２の半導体多層反射膜を含む複数の半導体層を積層し、
前記半導体基板上の複数の半導体層をエッチングして、前記半導体基板上にメサ構造を形成し、
前記メサ構造の側面から前記高Ａｌ組成半導体層の一部を酸化し電流狭窄層を形成する、工程を含む、面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項１２】
半導体基板上に、第１導電型の半導体多層反射膜、活性領域、高組成のＡｌを含む高Ａｌ組成半導体層と、前記高Ａｌ組成半導体層を上下から挟み込む低抵抗層、および第２導電型の第２の半導体多層反射膜を含む複数の半導体層を積層し、
前記半導体基板上の複数の半導体層をエッチングして、前記半導体基板上にメサ構造を形成し、
前記メサ構造の側面から前記高Ａｌ組成半導体層の一部を酸化し電流狭窄層を形成する、工程を含む、面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項１３】
前記低抵抗層がＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなり、前記第２の半導体多層反射膜の組成がＡｌａＧａ１−ａＡｓとＡｌｂＧａ１−ｂＡｓとからなるとき、ａ＞ｘ＞ｂの関係にある、請求項１１または１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記活性領域は、活性層を上下から挟み込みスペーサ層を含み、前記スペーサ層がＡｌｃＧａ１−ｃＡｓからなるとき、ａ＞ｘ＞ｂであり、かつ、ｘ＞ｃの関係にある、請求項１３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光インターコネクションや光情報処理に使われる面発光型半導体レーザに関し、特に、面発光型半導体レーザを低抵抗化するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、データ通信の大容量化・広帯域化に伴い、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等の大容量高速光通信ネットワークの整備が急速に展開されつつある。また、ギガビットイーサネットやデータリンクなどの短距離通信においても、高速・並列処理の光通信技術が浸透してきた。このように光通信が社会のインフラを支える時代といえる２１世紀においては、光デバイスの役割が益々重要となってきている。現在、光通信、ＤＶＤやＣＤ、レーザプリンターなど多くの機器の光源デバイスに半導体レーザが使われている。
【０００３】
これらの半導体レーザは、ヘキ開した半導体基板の端面からレーザ光を放出するタイプのレーザであり、これを端面発光レーザと言う。これに対して、光を半導体基板面と垂直な方向に共振器を有し半導体表面よりレーザ光を放出するタイプのレーザを、面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ：ＶＣＳＥＬ）という。ＶＣＳＥＬは、フォトリソグラフィー法という一般的な半導体プロセスによって光出射口をウエハ表面に形成するため、端面発光レーザでは難しかったレーザアレイの２次元化、ならびに、大規模素子化が容易に可能である。また、活性層体積が小さいため、わずかな電流で駆動可能な低消費電力レーザであること、高速駆動が可能であること、真円形状のビームプロファイルを得られるため光学系が簡略化されることなど、従来の端面発光レーザに無い利点を有している。さらに、ウエハでの検査が可能であること、ヘキ開によるチップ化工程が不要であるため製造歩留まりが高いことなど、生産工程においてもメリットが多い。
【０００４】
ＶＣＳＥＬに関しては、例えば非特許文献１により先駆的な研究がなされておいる。最近のＶＣＳＥＬの構造は、図９に示すように、半導体基板６０１の水平面に対して垂直方向に共振器６０２が形成されている。共振器６０２は、キャリアを閉じこめ光を発生させる活性層６０３と、半導体多層膜による下部反射ミラー６０４と半導体多層膜による上部反射鏡ミラー６０５、活性層で発光した光の位相を上部および下部半導体多層膜反射ミラー６０４、６０５の端部で整合させるスペーサ層６０６とを有している。上部半導体多層反射ミラー６０４の一部として上部コンタクト層６０７が形成され、この上に層間絶縁膜６１０を介してレーザの出射口６１１を規定する機能を併せ持つ上部電極６０８が形成される。また、半導体基板６０１の裏面には、下部電極６０９が形成されている。
【０００５】
電流狭窄手段として、現在、酸化型が主流である。酸化型ＶＣＳＥＬは、半導体基板６０１上に積層された半導体層をドライエッチングすることでメサ構造を作製し、そのメサ構造の側壁から、高温水蒸気により高Ａｌ組成層６１２の一部を外周から水蒸気酸化して絶縁領域６１２Ａを形成する。このとき、酸化時間を調整することにより、メサ中心部には導電領域である半導体層６１２Ｂを残し、電流狭窄構造を形成する。酸化層で形成された電流狭窄構造は、外周部の絶縁層領域と中心部の半導体導電領域で屈折率が異なっているため、レーザ光の横モードを安定させる機能も同時に担う。電流狭窄層のことを酸化アパーチャー層ともいう。酸化アパーチャー層を有する酸化型ＶＣＳＥＬは、例えば非特許文献２および３に示されるように、しきい電流値も低く、電流−光特性も優れていることが知られている。
【０００６】
酸化型ＶＣＳＥＬは、従来の端面発光型半導体レーザに比べて、活性層の体積が格段に小さく屈折率導波型レーザであるため、１０Ｇｂ／ｓ以上の高速駆動も可能であることが大きな特徴である（非特許文献４を参照）。ＩＥＥＥでは、高速なローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の新たな規格として、１０ギガビットイーサネットの規格を２００２年６月に標準化した。この規格のほとんどに、８５０ｎｍや１３１０ｎｍのＶＣＳＥＬが光源として選定されているが、それはＶＣＳＥＬの高速動性が注目されていることに他ならない。これらの通信インフラの光源としての地位をより確かなものにするため、ＶＣＳＥＬのさらなる高速化への改良が現在進められている。
【０００７】
ＶＣＳＥＬを高速化させるためには、活性層体積をできるだけ小さくすること、素子の抵抗や容量を低減することが必要である。酸化型ＶＣＳＥＬの活性層体積は、酸化アパーチャーにより、ｐ型ＤＢＲ層中のキャリア（正孔：ホール）がメサ中心部の小さな半導体領域に狭窄させられることで規定される。このとき、メサ外周部のホールが、メサ中心部へ集まるように電流が発生するが、そのときのキャリアが受ける面内方向抵抗が素子抵抗を増加させる原因の一つとなっている。特許文献１は、電流狭窄層と第２の電極間に２次元キャリアの発生層を設けることにより、このホール抵抗の面内方向成分を低減する方法を開示している。
【０００８】
一方、長距離通信用には、シングルモードファイバーへの適用が可能なシングルモードＶＣＳＥＬが必要となる。安定なシングルモード性を確保し、かつ、十分な光出力を得るためには、非特許文献５や非特許文献６で提唱されている方法、すなわち、半導体積層構造中の電流狭窄層の位置を、共振器内に立っているレーザ光定在波の電界強度がもっとも小さくなる位置周辺（節位置）に設けることが有効である。
【０００９】
【非特許文献１】
伊賀健一、「面発光レーザ」、電子情報通信学会論文誌Ｃ−１、１９９８年９月、Ｖｏｌ．Ｊ８１−Ｃ−１、Ｎｏ．９、ｐ．４８３−４９３
【非特許文献２】
乙間広己、「１２×１２マトリックス駆動７８０ｎｍ酸化型ＶＣＳＥＬアレーの試作と評価」、応用電子物性分科会誌、１９９９年、第５巻、第１号、ｐ．１１−１５
【非特許文献３】
Ｎｏｂｕａｋｉ  Ｕｅｋｉ，  “Ｓｉｎｇｌｅ−Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−Ｍｏｄｅ  ３．４−ｍＷ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｘｉｄｅ−Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  ７８０−ｎｍ  ＶＣＳＥＬ’ｓ”，  ＩＥＥＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＬＥＴＴＥＲＳ，  １９９９  ＤＥＣＥＭＢＥＲ，  Ｖｏｌ．１１，  Ｎｏ．１２，  ｐ．１５３９−１５４１
【非特許文献４】
桜井淳、「１０Ｇビット対応面発光型半導体レーザ」、電子材料、２００２年１１月、Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．１１、ｐ．４９−５２
【非特許文献５】
Ｇｒａｂｈｅｒｒ，  “Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  Ｏｘｉｄｅ−Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  ＧａＡｓ  ＶＣＳＥＬ’ｓ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｉｎ  ｔｈｅ  ８５０−ｎｍ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｒｅｇｉｍｅ”，  ＩＥＥＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＬＥＴＴＥＲＳ，  １９９７  ＯＣＴＯＢＥＲ，  Ｖｏｌ．９，  Ｎｏ．１０，  ｐ．１３０４−１３０６
【非特許文献６】
Ａａｒｏｎ，  “Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  Ｏｘｉｄｅ−Ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒｓ”，  ＩＥＥＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＬＥＴＴＥＲＳ，  １９９８  ＯＣＴＯＢＥＲ，  Ｖｏｌ．１０，  Ｎｏ．１０，  ｐ．１３６２−１３６４
【特許文献１】
特開２００２−１８５０７９号
【０００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の面発光型半導体レーザには、次のような課題がある。上述した非特許文献５および６において述べられる構造を図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１０（ａ）は、酸化アパーチャー７０５が、レーザ光定在波７１３の電界強度がもっとも大きな領域（腹）にある場合を示しており、図１０（ｂ）は、酸化アパーチャー７０５が、レーザ光定在波７１３の電界強度がもっとも小さな領域（節）にある場合を示している。７０１が、Ｓｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型ＧａＡｓ半導体基板、７０２が、４０．５周期のＳｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７ＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ層）、７０３が、アンドープλＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓスペーサ層である。ここで、λとは、膜厚を示し、その光学的な厚みがレーザ波長に等しい場合をいう。７０４が、スペーサ層中にある３重量子井戸ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層、７０５が、その外周部が酸化されたＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型ＡｌＡｓ層の酸化アパーチャーである。７０６は、Ｚｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層、７０７は、Ｚｎドープ（Ｎａ＝１．５×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層であり、７０６と７０７の両ＡｌＧａＡｓ層は、一対でｐ型のＤＢＲ層の第１周期（λ／２）を構成する。７０８が、第２周期以降のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７ＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１からなるＤＢＲ層である。７０９が、Ｚｎドープ（Ｎａ＝１×１０１９ｃｍ−３）ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、７１０が、ＳｉＮｘからなる層間絶縁膜、７１１がｐ側電極、７１２がｎ側電極である。
【００１１】
図１０（ａ）に示す構造は、電流狭窄層である酸化アパーチャー層７０５の直下にアンドープのλＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓスペーサ層７０３が形成されており、この層はアンドープであるが故に抵抗が高くなってしまう。他方、図１０（ｂ）に示す構造は、電流狭窄層である酸化アパーチャー層７０５の直下にＡｌ組成が９０％の層であるＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層７０６がある。このＡｌ組成の高い半導体層は、本来キャリアの移動度が小さい上に、ｐ型不純物の活性化率が低いために十分なキャリア濃度が得られず、したがって、この層は高抵抗層となってしまう。電流狭窄層により電流経路が狭められている領域なだけに、この位置に上記したような高抵抗層が存在すると、素子抵抗を大幅に増加させ、ひいては、レーザ素子の高速駆動の障害となってしまう。この問題に関して、特許文献１は電流狭窄層と上部電極の間にキャリア生成層を形成するが、この層は、キャリアが電流狭窄層を通過する以前の位置での抵抗を減少させるにすぎず、この方法では依然として上記問題を解決することができない。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決し、低抵抗で高速動作が可能な酸化型面発光半導体レーザおよびその製造方法を提供することを目的とする。
さらに本発明は、シングルモード性、モード安定性をも維持可能な酸化型面発光半導体レーザの構造を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る面発光型半導体レーザは、半導体基板上に、第１導電型の第１の半導体多層反射膜と、第２導電型の第２の半導体多層反射膜と、第１、第２の半導体多層反射膜間に配される活性領域および電流狭窄層とを有し、さらに電流狭窄層と活性領域との間に低抵抗層を形成するものである。このような低抵抗層を電流狭窄層と活性領域との間に設けることで、電流狭窄層から活性領域に至る経路の抵抗を減少させ、レーザ素子の高速駆動が可能となる。これにより高周波数応答特性を向上させることができる。
【００１４】
他の発明に係る面発光型半導体レーザは、半導体基板上に、第１導電型の第１の半導体多層反射膜と、第２導電型の第２の半導体多層反射膜と、第１、第２の半導体多層反射膜間に配される活性領域とを有し、さらに第２の半導体多層反射膜中に電流狭窄層が形成され、該電流狭窄層と活性領域との間に低抵抗層が形成される。電流狭窄層を半導体多層反射膜中に形成し、電流狭窄層が活性領域から離間されることで、高速動作を可能にしつつ、活性領域との接合面において生じやすい歪や転移の伝播が遅延され、劣化要因の１つである電流狭窄層の寿命を改善することができる。
【００１５】
好ましくは活性領域は、活性層と当該活性層を挟み込むように形成されたスペーサ層とを含み、低抵抗層は、電流狭窄層とスペーサ層との間に形成される。これにより電流狭窄層によって絞り込まれた電流が、アンドープのスペーサ層によって直接的に抵抗を受けることが緩和され、従来と比較して、素子の高速駆動を改善することができる。
【００１６】
好ましくは、第１、第２の半導体多層反射膜は、分布ブラッグ反射鏡であり、Ａｌ組成の異なる複数のＡｌＧａＡｓを複数周期で積層する。電流狭窄層は、ＡｌＡｓや高Ａｌ組成のＡｌＧａＡｓ等の半導体層の一部を酸化した酸化領域を含み、これにより電流の狭窄と光の閉じ込めを行う。
【００１７】
好ましくは、低抵抗層がＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなり、第２の半導体多層反射膜の組成がＡｌａＧａ１−ａＡｓとＡｌｂＧａ１−ｂＡｓとからなるとき、ａ＞ｘ＞ｂの関係にある。また、スペーサ層がＡｌｃＧａ１−ｃＡｓからなるとき、ａ＞ｘ＞ｂであり、かつ、ｘ＞ｃの関係にある。低抵抗層のＡｌの組成を、第２の半導体多層反射膜の高Ａｌ組成よりも低くすることで、キャリアの移動度が向上する。さらに、不純物の活性化率が向上し、低抵抗層のキャリア濃度が第２の半導体多層反射膜のキャリア濃度よりも高くなり得る。その結果、この層が低抵抗層として機能する。他方、低抵抗層のＡｌの組成を、第２の半導体多層反射膜の低Ａｌ組成よりも大きくすることで、光の反射率の低下を防ぐ。
【００１８】
好ましくは、低抵抗層の厚みと屈折率がそれぞれがｄ１とｎ１であり、前記電流狭窄層の厚みと屈折率がｄ２とｎ２であるとき、ｄ１とｎ１の積、もしくは、ｄ１とｎ１の積とｄ２とｎ２の積の和が、レーザ発振する光の波長λのおおよそ４分の１の値である。
【００１９】
他の発明に係る面発光型半導体レーザは、半導体基板上に、第１導電型の第１の半導体多層反射膜と、活性領域と、少なくとも一層の高Ａｌ組成半導体層の一部を酸化して形成した電流狭窄層と、第２導電型の第２の半導体多層反射膜とを備え、さらに、電流狭窄層の近傍に低抵抗層が形成される。低抵抗層がＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなり、第２の半導体多層反射膜の組成がＡｌａＧａ１−ａＡｓとＡｌｂＧａ１−ｂＡｓとからなるとき、ａ＞ｘ＞ｂの関係にある。
【００２０】
本発明に係る面発光型半導体レーザの製造方法は、半導体基板上に、第１導電型の半導体多層反射膜、活性領域、低抵抗層、高組成Ａｌを含む高Ａｌ組成半導体層、および第２導電型の第２の半導体多層反射膜を含む複数の半導体層を積層するステップと、半導体基板上の複数の半導体層をエッチングして、半導体基板上にメサ構造を形成するステップと、メサ構造の側面から高Ａｌ組成半導体層の一部を酸化し電流狭窄層を形成するステップとを含む。
【００２１】
さらに他の発明に係る面発光型半導体レーザの製造方法は、半導体基板上に、第１導電型の半導体多層反射膜、高組成のＡｌを含む高Ａｌ組成半導体層と、前記高Ａｌ組成半導体層を上下から挟み込む低抵抗層、および第２導電型の第２の半導体多層反射膜を含む複数の半導体層を積層するステップと、半導体基板上の複数の半導体層をエッチングして半導体基板上にメサ構造を形成するステップと、メサ構造の側面から前記高Ａｌ組成半導体層の一部を酸化し電流狭窄層を形成するステップとを含む。高Ａｌ組成半導体層は、好ましくはＡｌＡｓ層、あるいはＡｌＧａＡｓ層でそのＡｌ組成が著しく高い（例えばＡｌ組成が０．９８以上）ものを用いることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の面発光レーザ素子は、少なくとも半導体基板と、第１導電型の分布ブラッグ反射型半導体多層膜反射鏡と、活性層と、活性層を挟み込むように形成されたスペーサ層と、少なくとも一層の高Ａｌ組成半導体層の一部を酸化して形成した電流狭窄層と、第２導電型の分布ブラッグ反射型半導体多層膜反射鏡とを備える垂直共振器型の面発光レーザにおいて、電流狭窄層とスペーサ層との間に、低抵抗層を挿入することにより、電流狭窄層により狭められた電流経路で付加される高抵抗成分を低減する効果がある。さらに、低抵抗層としては、低抵抗層のＡｌ組成を、第２導電型の分布ブラッグ反射鏡を構成する層のうちＡｌ組成の高い層（電流狭窄層は除く）よりも低Ａｌ組成とする。従来のＶＣＳＥＬ、すなわち、モードを安定させるための措置を講じたＶＣＳＥＬでは、第２導電型の分布ブラッグ反射鏡を構成する層のうちＡｌ組成の高い層が、電流狭窄層の直下（活性層側の面に接する）の位置にあり、これが高抵抗の原因となっていた。したがって、より低いＡｌ組成の層をその位置に付設することによって、半導体層自体の移動度を増加せしめられる。また、Ａｌ組成を低減したことで不純物の活性化率が高くなり、低い不純物濃度でも高いキャリア濃度が得られる。以上の効果により、低抵抗層を具現化する。
【００２３】
低抵抗層は、垂直共振器型の面発光半導体レーザの垂直共振器を構成する一つの層であるため、共振条件を満たすように屈折率と厚みを決める必要がある。屈折率は、Ａｌの組成でほぼ一義的に決まる。低抵抗層の厚みと屈折率がそれぞれがｄ１とｎ１であり、電流狭窄層の厚みと屈折率がｄ２とｎ２であり、ｄ１とｎ１の積と、ｄ２とｎ２の積の和が、レーザ発振する光の波長λのおおよそ４分の１の値とするように厚みを決める。あるいは、低抵抗層がＤＢＲ層に含まれる場合、低抵抗層の厚みと屈折率がそれぞれがｄ１とｎ１であり、ＤＢＲ層の厚みと屈折率がｄ３とｎ３であり、ｄ１とｎ１の積と、ｄ３とｎ３の積の和が、レーザ発振する光の波長λのおおよそ４分の１の値とするように厚みを決める。
【００２４】
電流狭窄層が、第２の分布ブラッグ反射鏡の最終層ではなく、第２の分布ブラッグ反射鏡の中にあって、その一部を構成する層であった場合も、電流狭窄層の直下の層を上記で示した低抵抗半導体層とすることで、同様の効果を得ることができる。
【００２５】
図１に本発明の第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザの断面図を示す。同図において、Ｓｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１０１上に、４０．５周期のＳｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ層）１０２、アンドープλＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓスペーサ層１０３が形成されている。ここで、λとは、膜厚を示し、その光学的な厚みがレーザ波長に等しい場合をいう。スペーサ層１０３中に、３重量子井戸ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層１０４が形成される。
【００２６】
スペーサ層１０３上に、低抵抗層のＺｎドープ（Ｎａ＝１．５×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層１０６が形成され、低抵抗層１０６上に、Ｚｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型ＡｌＡｓ層１０５と、Ｚｎドープ（Ｎａ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層１０７が形成されている。低抵抗層のｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層１０６とｐ型ＡｌＡｓ層１０５、さらに、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層１０７の３層は、ｐ型ＤＢＲ層の第１周期を構成しており、これら３層の光学的な総膜厚は、レーザ波長の２分の１（λ／２）であることが好ましい。さらに、ｐ型ＡｌＡｓ層１０５とｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層１０６との光学的な総膜厚、もしくは、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層１０６の光学的な膜厚は、レーザ波長の４分の１（λ／４）であることがＤＢＲ層の反射特性を維持するために好ましい。
【００２７】
ｐ型ＡｌＡｓ層１０５は、メサ１１２の側面から選択的に外周部を酸化された絶縁領域１０８と、中心部の導電性領域１０９とを有する電流狭窄層である。ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層１０７の上に、２０．５周期のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層１１０が積層され、その上にＺｎドープ（Ｎａ＝１×１０１９ｃｍ−３）ｐ型ＧａＡｓのコンタクト層１１１が形成されている。
【００２８】
特徴的なのは、ｐ型ＤＢＲ層の第１周期の層と、ｐ型ＡｌＡｓ層１０５より上のｐ型ＤＢＲ層の第２周期以降の層で、Ａｌ組成の高い層のＡｌの組成が異なることである。ｐ型ＡｌＡｓ層１０５は、電流狭窄層の役目を果たすと同時に、絶縁領域１０８と中心部の導電領域１０９で屈折率が異なるため、酸化アパーチャーとしてレーザ光の膜面内方向のモードを制御をする。
【００２９】
メサまたはポストと呼ばれている柱状の構造１１２は、ドライエッチングにより活性層１０４より下層まで掘り下げられて形成されている（必ずしも活性層１０４より下層まで掘り下げずともいい場合もありえる）。ポスト１１２は、コンタクトホール１１４を有するＳｉＮｘなどの絶縁膜１１３で覆われている。コンタクトホール１１４を介してｐ側電極１１５がｐ型コンタクト層１１１と接している。ｐ側電極は、ｐ型コンタクト層１１１と直接接するコンタクト電極と、引き出し配線電極とに分けて構成されていても良い。ｐ側電極１１５は、ポスト１１２の中央部にあたる部位にレーザ光を素子外部に放出する出射口１１６を有している。ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の下部には、ＡｕＧｅＮｉなどの金属材料によりｎ側電極１１７が形成されている。１１８は、レーザ光の定在波を模式的に描いたものである。ここでは、電流狭窄層１０５が、レーザ光定在波１１８の電界強度がもっとも小さな領域（節）に位置されている。
【００３０】
次に本発明の第２の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを図２に示す。同図において、Ｓｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型ＧａＡｓ半導体基板２０１上に、４０．５周期のＳｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ層）２０２、アンドープλＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓスペーサ層２０３が形成されている。スペーサ層２０３中に、３重量子井戸ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層２０４が形成され、スペーサ層２０３上に、λ／８のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層２０５、低抵抗層であるλ／８のＺｎドープ（Ｎａ＝１．５×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層２０６が積層されている。低抵抗層であるｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層２０６上に、Ｚｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型ＡｌＡｓ層２０７が形成されており、その上に、Ｚｎドープ（Ｎａ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層２１０が積層されている。ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層２０５、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層２０６、ｐ型ＡｌＡｓ層２０７、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層２１０の４層は、ｐ型ＤＢＲ層の第１周期を構成しており、これら４層の光学的な総膜厚は、レーザ波長の２分の１（λ／２）であることが好ましく、さらに、ｐ型ＡｌＡｓ層２０７とｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層２０６との光学的な総膜厚、もしくは、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層２０６の光学的な膜厚は、レーザ波長の４分の１（λ／４）であることがＤＢＲ層の反射特性を維持するために好ましい。
【００３１】
ｐ型ＡｌＡｓ層２０７は、外周部が酸化された絶縁領域２０８と、中心部が導電性領域２０９を含む電流狭窄層である。ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層２１０、２０．５周期のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層２１１が積層され、その上にＺｎドープ（Ｎａ＝１×１０１９ｃｍ−３）ｐ型ＧａＡｓのコンタクト層２１２が形成されている。ｐ型ＡｌＡｓ層２０７は、電流狭窄層の役目を果たすと同時に、絶縁領域２０８と中心部の導電領域２０９で屈折率が異なるため、酸化アパーチャーとしてレーザ光の膜面内方向のモードを制御をする。メサまたはポストと呼ばれている柱状の構造２１３は、ドライエッチングにより活性層２０４より下層まで掘り下げられて形成されている。ポスト２１３は、コンタクトホール２１５を有するＳｉＮｘなどの絶縁膜２１４で覆われている。コンタクトホール２１５を介してｐ側電極２１６がｐ型コンタクト層２１２と接している。ｐ側電極２１６は、ｐ型コンタクト層２１２と直接接するコンタクト電極と、引き出し配線電極とに分けて構成されていても良い。ｐ側電極２１６は、ポスト２１３の中央部にあたる部位にレーザ光を素子外部に放出する出射口２１７を有している。ｎ型ＧａＡｓ基板２０１の下部には、ＡｕＧｅＮｉなどの金属材料によりｎ側電極２１８が形成されている。２１９は、レーザ光の定在波を模式的に描いたものであり、電流狭窄層２０７が、レーザ光定在波２１９の電界強度がもっとも小さな領域（節）に位置されている。
【００３２】
本実施の形態で特徴的なことは、スペーサ層２０３と、電流狭窄層２０７との間に、スペーサ層のＡｌ組成よりも高いｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層２０５と、Ａｌ組成が低い低抵抗層２０６を積層して介在させている。低抵抗層２０６とスペーサ層２０３との間にｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層２０５を設けることで、反射率の低下を抑制し、共振器としての性能を維持することができる。
【００３３】
次に本発明の第３の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを図３に示す。第３の実施の形態は、第１の実施の形態と同様の低抵抗層を有するが、電流狭窄層（酸化アパーチャ層）であるＡｌＡｓ層の位置が、ｐ型ＤＢＲ層中の中ほどに位置するものである。
【００３４】
Ｓｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型ＧａＡｓ半導体基板３０１上に、４０．５周期のＳｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ層）３０２、アンドープλＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓスペーサ層３０３が形成されている。スペーサ層３０３中に、３重量子井戸ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層３０４が形成されている。スペーサ層３０３上に、５周期のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７ＡｓＤＢＲ層３０５が積層されている。その上に、低抵抗層であるλ／４のＺｎドープ（Ｎａ＝１．５×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層３０６、その上にＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型ＡｌＡｓ層３０７が形成されており、その上に、Ｚｎドープ（Ｎａ＝１．５×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層３０８が積層されている。ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層３０６、ｐ型ＡｌＡｓ層３０７、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層３０８の３層は、ｐ型ＤＢＲ層の或る１周期を構成しており、これら３層の光学的な総膜厚は、レーザ波長の２分の１（λ／２）であることが好ましく、さらに、ｐ型ＡｌＡｓ層３０７とｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層３０６との光学的な総膜厚、もしくは、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層３０６の光学的な膜厚は、レーザ波長の４分の１（λ／４）であることがＤＢＲ層の反射特性を維持するために好ましい。
【００３５】
ｐ型ＡｌＡｓ層３０７は、外周部が酸化された絶縁領域３０８と、中心部が導電性領域３０９を含む電流狭窄層である。ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層３０８の上に、１５．５周期のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層３１１が積層され、その上にＺｎドープ（Ｎａ＝１×１０１９ｃｍ−３）ｐ型ＧａＡｓのコンタクト層３１２が形成されている。ｐ型ＡｌＡｓ層３０７は、電流狭窄層の役目を果たすと同時に、絶縁領域３０８と中心部の導電領域３０９で屈折率が異なるため、酸化アパーチャーとしてレーザ光の膜面内方向のモードを制御をする。メサまたはポストと呼ばれている柱状の構造３１３は、ドライエッチングにより活性層３０４より下層まで掘り下げられて形成されている。ポスト３１３は、コンタクトホール３１５を有するＳｉＮｘなどの絶縁膜３１４で覆われている。コンタクトホール３１５を介してｐ側電極３１６がｐ型コンタクト層３１２と接している。ｐ側電極３１６は、ｐ型コンタクト層３１２と直接接するコンタクト電極と、引き出し配線電極とに分けて構成されていても良い。ｐ側電極３１６は、ポスト３１３の中央部にあたる部位にレーザ光を素子外部に放出する出射口３１７を有している。ｎ型ＧａＡｓ基板３０１の下部には、ＡｕＧｅＮｉなどの金属材料によりｎ電極３１８が形成されている。
【００３６】
次に本発明の第４の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを図４に示す。第４の実施形態は、第２の実施形態と同様にスペーサ層と電流狭窄層間に多層構造を有するが、電流狭窄層（酸化アパーチャ層）であるＡｌＡｓ層の位置が、ｐ型ＤＢＲ層中の中ほどにある例である。
【００３７】
Ｓｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型ＧａＡｓ半導体基板４０１上に、４０．５周期のＳｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ層）４０２、アンドープλＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓスペーサ層４０３が形成されている。スペーサ層４０３中に、３重量子井戸ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層４０４が形成されている。スペーサ層４０３上に、５周期のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７ＡｓＤＢＲ層４０５が積層されている。その上にλ／８のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層４０６と、低抵抗層であるλ／８のＺｎドープ（Ｎａ＝１．５×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層４０７と、Ｚｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型ＡｌＡｓ層４０８と、Ｚｎドープ（Ｎａ＝１．５×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層４０９が積層されている。ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層４０６と、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層４０７と、ｐ型ＡｌＡｓ層４０８と、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層４０９は、ｐ型ＤＢＲ層の或る１周期を構成しており、これら４層の光学的な総膜厚は、レーザ波長の２分の１（λ／２）であることが好ましく、さらに、ｐ型ＡｌＡｓ層４０８とｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層４０７との光学的な総膜厚、もしくは、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層４０７の光学的な膜厚は、レーザ波長の４分の１（λ／４）であることがＤＢＲ層の反射特性を維持するために好ましい。
【００３８】
ｐ型ＡｌＡｓ層４０８は、外周部が酸化された絶縁領域４１０と中心部が導電性領域４１１を含む電流狭窄層である。ｐ型ＡｌＡｓ層４０８上に、１５．５周期のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ（ＤＢＲ）層４１２が積層され、その上にＺｎドープ（Ｎａ＝１×１０１９ｃｍ−３）ｐ型ＧａＡｓのコンタクト層４１３が形成されている。ポスト４１４は、ドライエッチングにより活性層４０４より下層まで掘り下げられて形成され、コンタクトホール４１６を有するＳｉＮｘなどの絶縁膜４１５で覆われている。コンタクトホール４１６を介してｐ側電極４１７がｐ型コンタクト層４１３と接している。ｐ側電極４１７は、ｐ型コンタクト層４１３と直接接するコンタクト電極と、引き出し配線電極とに分けて構成されていても良い。ｐ側電極４１７は、ポスト４１４の中央部にあたる部位にレーザ光を素子外部に放出する出射口４１８を有している。ｎ型ＧａＡｓ基板４０１の下部には、ＡｕＧｅＮｉＡｕなどの金属材料によりｎ側電極４１９が形成されている。
【００３９】
次に本発明の第５の実施の形態に係る面発光型半導体レーザを図５に示す。上述した実施形態１ないし４では、いずれも低抵抗層が、電流狭窄層の直下にのみ位置するものであったが、第５の実施の形態では、電流狭窄層をサンドイッチするようにその直下と直上に低抵抗層を設けた例である。
【００４０】
Ｓｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型ＧａＡｓ半導体基板５０１上に、４０．５周期のＳｉドープ（Ｎｄ＝１×１０１８ｃｍ−３）ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ層）５０２、アンドープλＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓスペーサ層５０３が形成されている。スペーサ層５０３中に、３重量子井戸ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層５０４が形成されている。スペーサ層５０３上に、第１の低抵抗層のＺｎドープ（Ｎａ＝１．５×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層５０６、第１の低抵抗層５０６の上に、Ｚｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型ＡｌＡｓ層５０７、ｐ型ＡｌＡｓ層５０７の上に第２の低抵抗層のＺｎドープ（Ｎａ＝２×１０１８ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層５０８が形成されている。第１の低抵抗層のｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層５０６とｐ型ＡｌＡｓ層５０７、さらに、第２の低抵抗層ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層５０８の３層は、ｐ型ＤＢＲ層の第１周期を構成しており、これら３層の光学的な総膜厚は、レーザ波長の２分の１（λ／２）であることが好ましく、さらに、ｐ型ＡｌＡｓ層５０７と第１の低抵抗層ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層５０６との光学的な総膜厚、もしくは、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層５０６の光学的な膜厚は、レーザ波長の４分の１（λ／４）であることがＤＢＲ層の反射特性を維持するために好ましい。ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層５０８の上に、２０．５周期のＺｎドープ（Ｎａ＝７×１０１７ｃｍ−３）ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ（ＤＢＲ）層５１２が積層され、その上にＺｎドープ（Ｎａ＝１×１０１９ｃｍ−３）ｐ型ＧａＡｓのコンタクト層５１３が形成されている。特徴的なのは、ｐ型ＤＢＲ層の第１周期の層のＡｌ組成が、ｐ型ＡｌＡｓ層５０７より上のｐ型ＤＢＲ層の第２周期以降の層のＡｌの組成より低いことである。
【００４１】
ｐ型ＡｌＡｓ層５０７は、電流狭窄層の役目を果たすと同時に、絶縁領域５０９と中心部の導電領域５１０で屈折率が異なるため、酸化アパーチャーとしてレーザ光の膜面内方向のモードを制御をする。ポスト５１４は、コンタクトホール５１６を有するＳｉＮｘなどの絶縁膜５１５で覆われている。コンタクトホール５１６を介してｐ側電極５１７がｐ型コンタクト層５１３と接している。ｐ側電極５１７は、ポスト５１４の中央部にあたる部位にレーザ光を素子外部に放出する出射口５１８を有している。ｎ型ＧａＡｓ基板５０１の下部には、ＡｕＧｅＮｉＡｕなどの金属材料によりｎ側電極５１９が形成されている。
【００４２】
次に、図面を参照しながら第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの製造方法について説明する。図６ないし図８は、図１に示す面発光型半導体レーザの製造工程を示す断面図である。図６（ａ）に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、半絶縁性ＧａＡｓ基板１０１の（１００）面上に、４０．５周期のｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層との複数層積層体よりなる下部多層反射膜１０２と、３重量子井戸ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ（活性層）１０４を含むアンドープλＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層よりなるスペーサ層１０３と、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層１０６と、ｐ型ＡｌＡｓ層（電流狭窄層）１０５と、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層１０７およびｐ型ＧａＡｓのコンタクト層１１１を含むｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの上部多層反射膜１１０とが順次積層される。
【００４３】
次に、レーザ基板を成長室から取り出し、図６（ｂ）に示すように、基板上にフォトレジスト工程によりＳｉＯ２のマスクパターン１２０を形成し、これをマスクにエッチングを行い、図６（ｃ）に示すような角柱状のポストまたはメサ１１２を形成する。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により上部多層反射膜１１０、ＡｌＡｓ層１０５、スペーサ層１０３、および下部多層反射膜１０２の一部を除去する。なお、ポストは、角柱状に限らず、円柱状であってもよい。
【００４４】
ポスト１１２の形成により、ＡｌＡｓ層１０５の側面が露出される。ここでレーザ基板を、例えば、窒素をキャリアガス（流量：２リットル／分）とする３５０℃の水蒸気雰囲気に３０分間晒す。ＡｌＡｓ層１０５は、他の反射膜を構成するＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層やＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層に比べ著しく酸化速度が速く、図７（ｄ）に示すように、ＡｌＡｓ層１０５が、ポストの側面から酸化を開始され、最終的にポスト形状を反映した酸化領域１０８が形成される。酸化領域１０８は、導電性が低下し電流狭窄部となるが、同時に周囲の半導体層に比べ光学屈折率が半分程度（〜１．６）である関係から、光閉じ込め領域としても機能する。酸化されずに残った非酸化領域は導通領域１０９として電流注入部となる。
【００４５】
次に、図７（ｅ）に示すように、マスク１２０を除去し、露出したポスト１１２の側面を含む基板上面にＳｉＮｘ等の絶縁膜１１３を着膜し、図７（ｆ）に示すように、ポスト頂部にコンタクトホール１１４を形成して層間絶縁膜１１３とする。
【００４６】
次に、図８（ｇ）に示すように、ポスト１１２を含む基板の前面に電極層１１５が形成され、図８（ｈ）に示すように、電極層１１５がパターンニングされる。電極層１１５は、その中央に出射口１１６を規定する開口が形成されるとともに、例えばポスト１１２の底部の電極パッド（図示省略）にまで延在されｐ側電極として用いられる。次に、図８（ｉ）に示すように、基板１０１の裏面に、ｎ側電極１１７が形成される。こうして、図１に示す面発光型半導体レーザが形成される。
【００４７】
第２ないし第４の実施の形態に係る面発光型半導体レーザは、それぞれ低抵抗層が介在される位置や数および電流狭窄層が形成される位置が異なる点を除けば、その製造プロセスは、基本的に第１の実施の形態のものと同様である。
【００４８】
以上の実施形態では、電流狭窄層にＡｌＡｓ層を用いたが、Ａｌ０．９８Ｇａ０．１２ＡｓなどＡｌ組成が十分大きいＡｌＧａＡｓを用いるものであっても良い。また、電流狭窄層と低抵抗層の間にバンド構造のギャップを緩衝させる層が挿入されていても良い。さらに、低抵抗層として複数の低抵抗層を積層して用いることも可能であり、同様の効果を得ることができる。この場合、積層される層のＡｌ組成は、それぞれが異なるものであっても良いし、あるいは同一のものであってもよい。
【００４９】
さらに、ｎ側電極の付設位置は、ｎ型ＧａＡｓ基板の裏側としたが、フリップチップ素子のようにｐ側電極およびｎ電極を同方向の面から引き出すタイプの素子にも適用可能である。例えば、レーザ発振用のポストと同じような第２のポストを基板上に形成し、第２のポストの頂部にｎ側電極を形成し、当該ｎ側電極をポスト底部に形成されたコンタクトホールを介してｎ型下部多層反射膜１０２と接続するようにしてもよい。あるいは、第２のポストを形成することなく、ポスト底部にｎ側電極用のパッドを形成し、これを同様に下部多層反射膜１０２とイントラキャビティ接続させるものであってもよい。
【００５０】
また、レーザの波長を７００〜９００ｎｍ程度とするＡｌＧａＡｓ系材料で実施形態を説明したが、ＡｓをＮに置き換え、活性層をＩｎＧａＮとする４００〜５００ｎｍ程度のレーザ波長の材料系にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５１】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上本発明によれば、ＶＣＳＥＬ、特に選択酸化領域を有する電流狭窄層（酸化アパーチャ）により電流を狭窄するタイプのＶＣＳＥＬにおいて、電流狭窄層の直下で電流経路が狭められる部位に、Ａｌ組成が低くキャリア濃度が高い低抵抗層を設けることにより、従来、電流狭窄層の直下で発生していた高抵抗を低減することが可能となる。特に、ＶＣＳＥＬの垂直共振器内において、レーザ光の定在波の節にあたる部分に電流狭窄層を付設し、高出力領域までシングルモード性を維持させたり、モードを安定させたりする高性能ＶＣＳＥＬでは、電流狭窄層直下の層が、ＤＢＲ層のＡｌ組成の高い層となる。したがって、このような構造のＶＣＳＥＬに、本発明の構造を適用すると、その効果が顕著に現われる。低抵抗となった素子は、高速駆動性に優れるばかりでなく、活性層近傍でのジュール熱による劣化も抑えられるため信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１の実施の態様の面発光型半導体レーザの製造プロセスを示す断面図である。
【図７】図７（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、第１の実施の態様の面発光型半導体レーザの製造プロセスを示す断面図である。
【図８】図８（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）は、第１の実施の態様の面発光型半導体レーザの製造プロセスを示す断面図である。
【図９】従来の面発光型半導体レーザの構成例を示す図である。
【図１０】従来の面発光型半導体レーザの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０１    ＧａＡｓ基板              １０２    下部多層反射膜
１０３    スペーサ層                １０４    活性層
１０５    電流狭窄層                １０６    低抵抗層
１０８    酸化（絶縁）領域          １０９    導電領域
１１０    上部多層反射膜            １１１    コンタクト層
１１２    ポスト                    １１３    層間絶縁膜
１１４    コンタクトホール          １１５    ｐ側電極
１１６    出射口                    １１７    ｎ側電極
１１８    定在波
【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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