(57)【要約】【課題】集積性に優れ、かつ、容易に作製することが可能な面発光型半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】この面発光型半導体レーザ素子は、下部多層反射膜２と、下部多層反射膜２上に形成された発光層３と、発光層３上に形成された上部多層反射膜４とを備えている。そして、下部多層反射膜２および上部多層反射膜４のうちの少なくとも１層は、発光層３の発光部３ａに対応する領域の少なくとも一部に位置し、実質的にλ／４ｎ（λ：発振波長、ｎ：屈折率）の厚みを有する第１領域と、第１領域以外の領域に位置し、実質的にλ／４ｎ以外の厚みを有する第２領域とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１多層反射膜と、
前記第１多層反射膜上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第２多層反射膜とを備え、
前記第１多層反射膜および前記第２多層反射膜のうちの少なくとも１層は、
前記活性層に対応する領域の少なくとも一部に位置し、実質的にλ／４ｎ（λ：発振波長、ｎ：屈折率）の厚みを有する第１領域と、
前記第１領域以外の領域に位置し、実質的にλ／４ｎ以外の厚みを有する第２領域とを含む、面発光型半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第２領域は、λ／４ｎよりも小さい厚みを有する、請求項１に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記第２多層反射膜を構成するすべての層は、少なくとも前記実質的にλ／４ｎの厚みを有する第１領域を含み、
前記第２多層反射膜を構成する少なくとも１つの層は、前記実質的にλ／４ｎ以外の厚みに設定されている第２領域を含む、請求項１または２に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第１多層反射膜および前記第２多層反射膜のうちの少なくとも前記活性層に接触する層が、前記第１領域および前記第２領域を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第１領域は、凸状に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、面発光型半導体レーザ素子に関し、特に、多層反射膜を有する面発光型半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板に対して垂直方向にレーザ光が出射される面発光型半導体レーザ素子が知られている。この面発光型半導体レーザ素子では、共振器方向が結晶成長方向と一致しているため、共振器端面を形成するためのへき開プロセスが不要である。また、面発光型半導体レーザ素子は、複数の素子を平面的に配置する際の自由度が高いので、高集積化が可能である。これらの理由から、面発光型半導体レーザ素子は、光情報処理の分野で注目されている。
【０００３】
従来の面発光型半導体レーザ素子の基本的な構造としては、基板上に、下部多層反射膜、発光層および上部多層反射膜が順次形成されているとともに、下部多層反射膜と上部多層反射膜とで共振器が構成されている。これにより、レーザ光は、基板に対して垂直方向に出射される。しかしながら、従来の面発光型半導体レーザ素子では、出射されるレーザ光の偏波方向を制御するのが困難であったため、レーザ光の偏波方向が不安定であるという不都合があった。そこで、従来では、多層反射膜を所定の形状に形成することによって、レーザ光の偏波方向を制御する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１３は、従来の提案された面発光型半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図１４は、図１３に示した従来の提案された面発光型半導体レーザ素子の多層反射膜の形状を説明するための平面図である。まず、図１３および図１４を参照して、従来の提案された面発光型半導体レーザ素子の構造について説明する。
【０００５】
従来の提案された面発光型半導体レーザ素子では、図１３に示すように、ＧａＡｓ基板１０１上に、複数のＧａＡｓ層（図示せず）と複数のＡｌＡｓ層（図示せず）とが交互に積層されたｎ型の下部多層反射膜１０２が形成されている。下部多層反射膜１０２上には、ｎ型の光閉じ込め層１０３、発光層１０４およびｐ型の光閉じ込め層１０５が順次形成されている。そして、ｐ型の光閉じ込め層１０５から下部多層反射膜１０２の所定領域が除去されることにより、下部多層反射膜１０２の表面が露出されている。また、ｎ型の光閉じ込め層１０３、発光層１０４およびｐ型の光閉じ込め層１０５には、発光部１０４ａを挟むように、不活性領域１０６が形成されている。
【０００６】
そして、ｐ型の光閉じ込め層１０５上の発光部１０４ａに対応する領域には、複数のＧａＡｓ層（図示せず）と複数のＡｌＡｓ層（図示せず）とが交互に積層されたポスト形状のｐ型の上部多層反射膜１０７が形成されている。このポスト形状の上部多層反射膜１０７は、図１４に示すように、平面的に見て、正方形に形成されているとともに、対向する１組の側面１０７ａは、鋸歯状に形成されている。
【０００７】
また、図１３に示すように、ポスト形状の上部多層反射膜１０７を覆うように、ｐ側電極１０８が形成されている。そして、下部多層反射膜１０２の露出された表面上には、ｎ側電極１０９が形成されている。
【０００８】
ここで、図１３に示した従来の提案された面発光型半導体レーザ素子では、ｐ側電極１０８とｎ側電極１０９との間に電圧を印加することにより発光層１０４に電流を注入することによって、発光層１０４でレーザ光が発生する。この際、図１４に示すように、上部多層反射膜１０７の鋸歯状の側面１０７ａでは、鋸歯状の側面１０７ａに平行な偏波方向（矢印Ａ）を有するレーザ光の透過損失が大きくなる。その一方、上部多層反射膜１０７の鋸歯状の側面１０７ａ以外の側面１０７ｂでは、鋸歯状の側面１０７ａに垂直な偏波方向（矢印Ｂ）を有するレーザ光の反射率が大きくなるので、鋸歯状の側面１０７ａに垂直な偏波方向（矢印Ｂ）の透過損失が小さくなる。このため、上部多層反射膜１０７の鋸歯状の側面１０７ａに垂直な偏波方向（矢印Ｂ）を有するレーザ光が優勢となる。これにより、図１３に示すように、鋸歯状の側面１０７ａに垂直な偏波方向（矢印Ｂ）（図１４参照）を有するレーザ光のみを、ＧａＡｓ基板１０１側から出射することが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−１８６３２８号公報
【発明が解決しようとする課題】
図１３に示した従来の提案された面発光型半導体レーザ素子の構造において、ポスト形状の上部多層反射膜１０７の厚みは、通常、約３μｍに設定されている。このため、ポスト形状の上部多層反射膜１０７を有する面発光型半導体レーザ素子では、素子の表面に、約３μｍの厚みを有する突出部が形成されることになる。その結果、素子の表面の突出量が大きいことにより後の集積プロセスが困難になるので、集積性が低下するという問題点がある。また、約３μｍの厚みを有する上部多層反射膜１０７の全体をポスト形状に加工する必要があるので、製造プロセスが複雑化するという問題点もあった。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、集積性に優れ、かつ、製造プロセスを簡略化することが可能な面発光型半導体レーザ素子を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による面発光型半導体レーザ素子は、第１多層反射膜と、第１多層反射膜上に形成された活性層と、活性層上に形成された第２多層反射膜とを備え、第１多層反射膜および第２多層反射膜のうちの少なくとも１層は、活性層に対応する領域の少なくとも一部に位置し、実質的にλ／４ｎ（λ：発振波長、ｎ：屈折率）の厚みを有する第１領域と、第１領域以外の領域に位置し、実質的にλ／４ｎ以外の厚みを有する第２領域とを含む。
【００１２】
この一の局面による面発光型半導体レーザ素子では、上記のように、活性層に対応する領域の少なくとも一部に位置し、実質的にλ／４ｎの厚みを有する第１領域と、第１領域以外の領域に位置し、実質的にλ／４ｎ以外の厚みを有する第２領域とを、第１多層反射膜および第２多層反射膜のうちの少なくとも１層に設けることによって、第１領域と第２領域とで反射率に差が生じるので、実質的にλ／４ｎの厚みを有する反射率の高い第１領域でのみレーザ光が発振される。この場合、実質的にλ／４ｎの厚みを有する第１領域の形状を所定の形状にすることによって、その形状に対応した偏波方向を有するレーザ光を出射させることができる。このため、レーザ光の偏波方向を制御するためのポスト形状の多層反射膜を形成する必要がないので、素子の表面の突出量を、小さい突出量に抑えることができる。その結果、後の集積プロセスが困難になることがないので、集積性が低下するのを抑制することができる。また、多層反射膜全体をポスト形状に加工する必要がないので、製造プロセスを簡略化することができる。
【００１３】
上記一の局面による面発光型半導体レーザ素子において、好ましくは、第２領域は、λ／４ｎよりも小さい厚みを有する。このように構成すれば、実質的にλ／４ｎの厚みを有する反射率の高い第１領域が凸状となる。この場合、凸状の第１領域を含む層上に新たに層を成長させる際の原料ガスの流動は、凹状の領域を含む層上に新たに層を成長させる際の原料ガスの流動よりも安定化するので、実質的にλ／４ｎの厚みを有する反射率の高い凸状の第１領域上に厚みの一定な層を成長させることができる。その結果、素子特性の低下を抑制することができる。
【００１４】
上記一の局面による面発光型半導体レーザ素子において、好ましくは、第２多層反射膜を構成するすべての層は、少なくとも実質的にλ／４ｎの厚みを有する第１領域を含み、第２多層反射膜を構成する少なくとも１つの層は、実質的にλ／４ｎ以外の厚みに設定されている第２領域を含む。このように構成すれば、活性層の上方に位置する第２多層反射膜に、実質的にλ／４ｎの厚みを有する第１領域と実質的にλ／４ｎ以外の厚みを有する第２領域とを含む層を設けることによって、第２多層反射膜に段差が形成されたとしても、活性層に段差が形成されることがない。これにより、活性層に段差が形成されることに起因する活性層の発光特性の低下を防止することができる。また、第２多層反射膜を構成するすべての層に、少なくとも実質的にλ／４ｎの厚みを有する第１領域を設けることによって、第２多層反射膜の第１領域に対応する領域における反射率を高くすることができる。
【００１５】
上記一の局面による面発光型半導体レーザ素子において、好ましくは、第１多層反射膜および第２多層反射膜のうちの少なくとも活性層に接触する層が、第１領域および第２領域を有する。このように構成すれば、活性層の近傍でレーザ光の偏波方向を制御することができるので、出射されるレーザ光の偏波方向を良好に制御することができる。
【００１６】
上記一の局面による面発光型半導体レーザ素子において、好ましくは、第１領域は、凸状に形成されている。このように構成すれば、凸状の第１領域を含む層上に新たに層を成長させる際の原料ガスの流動は、凹状の領域を含む層上に新たに層を成長させる際の原料ガスの流動よりも安定化するので、実質的にλ／４ｎの厚みを有する反射率の高い凸状の第１領域上に厚みの一定な層を容易に成長させることができる。その結果、容易に、素子特性の低下を抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。図２は、図１に示した第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の５０−５０線に沿った断面図である。図３は、図１に示した第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の発光層（活性層）周辺を示した平面図である。まず、図１〜図３を参照して、この第１実施形態では、０．８５μｍの発振波長を有する面発光型半導体レーザ素子の構造について説明する。
【００１９】
第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子では、図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型の下部多層反射膜２、発光層３およびｐ型の上部多層反射膜４が順次形成されている。なお、下部多層反射膜２は、本発明の「第１多層反射膜」の一例であり、上部多層反射膜４は、本発明の「第２多層反射膜」の一例である。
【００２０】
下部多層反射膜２は、高屈折率層２ａおよび低屈折率層２ｂの組が２０層積層された構造を有している。高屈折率層２ａは、約５９．７ｎｍの厚みを有するｎ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなるとともに、低屈折率層２ｂは、約７１．３ｎｍの厚みを有するｎ型ＡｌＡｓからなる。この高屈折率層２ａの厚み（約５９．７ｎｍ）および低屈折率層２ｂの厚み（約７１．３ｎｍ）は、下部多層反射膜２の反射率を高くするために、それぞれ、λ／４ｎ（λ：発振波長（０．８５μｍ）、ｎ：屈折率）となるように設定されている。
【００２１】
また、下部多層反射膜２を構成する２０層の低屈折率層２ｂのうち、発光層３の下面に接している低屈折率層２ｂには、低屈折率層２ｂを酸化することにより形成された高抵抗領域５が設けられている。具体的には、図３に示すように、高抵抗領域５は、平面的に見て、発光層３の発光部３ａを囲むように形成されている。また、高抵抗領域５が形成されていない（酸化されていない）領域は、約８μｍの直径を有している。
【００２２】
また、発光層３は、井戸層（図示せず）、障壁層（図示せず）および光ガイド層（図示せず）からなる３重量子井戸構造を有している。井戸層は、約８ｎｍの厚みを有するＧａＡｓからなるとともに、障壁層は、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる。そして、この井戸層と障壁層とによって、活性層が構成されている。また、光ガイド層は、約１００ｎｍの厚みを有するＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる。
【００２３】
また、図２に示すように、上部多層反射膜４は、低屈折率層４ａおよび高屈折率層４ｂの組が２０層積層された構造を有している。低屈折率層４ａは、約７１．３ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＡｓからなるとともに、高屈折率層４ｂは、約５９．７ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる。この低屈折率層４ａの厚み（約７１．３ｎｍ）および高屈折率層４ｂの厚み（約５９．７ｎｍ）は、上部多層反射膜４の反射率を高くするために、それぞれ、λ／４ｎ（λ：発振波長（０．８５μｍ）、ｎ：屈折率）となるように設定されている。
【００２４】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、上部多層反射膜４を構成する２０層の低屈折率層４ａのうち、発光層３の上面に接している低屈折率層４ａは、発光部３ａの一部に対応する領域（第１領域）と発光部３ａの一部に対応する領域以外の領域（第２領域）とで異なる厚みを有している。具体的には、発光層３の上面に接している低屈折率層４ａの発光部３ａの一部に対応する領域（第１領域）の厚みは、約７１．３ｎｍ（λ／４ｎ）であり、発光部３ａの一部に対応する領域以外の領域（第２領域）の厚みは、約３５．６５ｎｍである。このため、発光層３の上面に接している低屈折率層４ａは、発光部３ａの一部に対応する領域（第１領域）に凸部４ｃを有するように形成されている。この凸部４ｃは、約３５．６５ｎｍの突出高さｈ１を有するとともに、凸部４ｃの平面形状は、図３に示すように、長方形状に形成されている。また、図２に示すように、発光層３の上面に接している低屈折率層４ａよりも上方に形成された低屈折率層４ａおよび高屈折率層４ｂは、凸部４ｃの突出高さｈ１（約３５．６５ｎｍ）分だけ上方に突出している。
【００２５】
そして、上部多層反射膜４上には、下層から上層に向かって、約０．１μｍの厚みを有するＣｒ層と、約１．０μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側電極６が形成されている。このｐ側電極６の発光部３ａに対応する領域には、図１に示すような円形状の開口部６ａが形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面上には、ｎ型ＧａＡｓ基板１に近い方から順に、約０．２μｍの厚みを有するＡｕＧｅ層と、約０．０１μｍの厚みを有するＮｉ層と、約０．６μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側電極７が形成されている。
【００２６】
第１実施形態では、上記のように、発光層３の上面に接している上部多層反射膜４を構成する低屈折率層４ａの厚みを、発光部３ａの一部に対応する領域（約７１．３ｎｍ（λ／４ｎ））と発光部３ａの一部に対応する領域以外の領域（約３５．６５ｎｍ）とで異ならせることによって、発光部３ａの一部に対応する領域（第１領域）と発光部３ａの一部に対応する領域以外の領域（第２領域）とで反射率に差が生じるので、実質的にλ／４ｎの厚みを有する反射率の高い発光部３ａの一部に対応する領域（第１領域）でのみレーザ光が発振される。また、第１実施形態では、発光層３の上面に接している低屈折率層４ａの発光部３ａの一部に対応する領域に位置する凸部４ｃの平面形状を、長方形状にすることによって、長方形状の凸部４ｃの長手方向に平行な偏波方向を有するレーザ光を出射させることができる。このため、レーザ光の偏波方向を制御するためのポスト形状の多層反射膜を形成する必要がないので、素子の表面の発光部３ａの一部に対応する領域の突出量を、凸部４ｃの突出高さｈ１（約３５．６５ｎｍ）分に抑えることができる。その結果、後の集積プロセスが困難になることがないので、集積性が低下するのを抑制することができる。また、多層反射膜全体をポスト形状に加工する必要がないので、製造プロセスを簡略化することができる。
【００２７】
また、第１実施形態では、発光部３ａの一部に対応する領域と発光部３ａの一部に対応する領域以外の領域とで異なる厚みを有する低屈折率層４ａを、発光層３の上面に接するように設けることによって、発光層３の上面近傍でレーザ光の偏波方向を制御することができる。これにより、出射されるレーザ光の偏波方向を良好に制御することができる。
【００２８】
また、第１実施形態では、上記のように、発光層３の上方に位置する上部多層反射膜４を、発光部３ａの一部に対応する領域と発光部３ａの一部に対応する領域以外の領域とで厚みを異ならせるための凸部４ｃが形成された低屈折率層４ａを含むように形成することによって、上部多層反射膜４の発光部３ａの一部に対応する領域が、凸部４ｃの突出高さｈ１（約３５．６５ｎｍ）分だけ上方に突出したとしても、発光層３の発光部３ａの一部が上方に突出することがない。これにより、発光層３に段差が形成されるのを防止することができるので、発光層３の発光特性が低下するのを防止することができる。
【００２９】
また、第１実施形態では、上記のように、下部多層反射膜２および上部多層反射膜４を構成するすべての層（高屈折率層２ａ、低屈折率層２ｂ、低屈折率層４ａおよび高屈折率層４ｂ）の発光部３ａの一部に対応する領域の厚みを、実質的にλ／４ｎにすることによって、下部多層反射膜２および上部多層反射膜４の発光部３ａの一部に対応する領域における反射率を高くすることができる。
【００３０】
また、第１実施形態では、上記のように、平面的に見て、発光層３の発光部３ａの一部を囲むように、高抵抗領域５を形成することによって、高抵抗領域５には電流がほとんど流れないので、発光層３に注入される電流の幅を絞ることができる。これにより、しきい値電流が増大するのを抑制することができるので、低しきい値でレーザ光を発振させることができる。
【００３１】
図４〜図８は、図１および図２に示した第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図および平面図である。次に、図１〜図８を参照して、第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００３２】
まず、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相堆積）法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、下部多層反射膜２を形成する。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、約５９．７ｎｍの厚みを有するｎ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる２０層の高屈折率層２ａと、約７１．３ｎｍの厚みを有するｎ型ＡｌＡｓからなる２０層の低屈折率層２ｂとを交互に成長させる。これにより、２０層の高屈折率層２ａおよび２０層の低屈折率層２ｂからなる下部多層反射膜２が形成される。
【００３３】
引き続いて、下部多層反射膜２上に、井戸層（図示せず）、障壁層（図示せず）および光ガイド層（図示せず）からなる３重量子井戸構造を有する発光層３を形成する。なお、井戸層を形成する際には、約８ｎｍの厚みを有するＧａＡｓ層を成長させるとともに、障壁層を形成する際には、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層を成長させる。これにより、井戸層と障壁層とからなる活性層が形成される。また、光ガイド層を形成する際には、約１００ｎｍの厚みを有するＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層を成長させる。この後、発光層３上に、上部多層反射膜４（図１参照）を構成する約７１．３ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＡｓからなる低屈折率層４ａを１層成長させる。
【００３４】
次に、第１実施形態では、図５および図６に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、低屈折率層４ａ上の発光部３ａの一部に対応する領域に、平面形状が長方形状のフォトレジスト１１を形成する。この後、リン酸および過酸化水素水系のエッチング液を用いて、フォトレジスト１１をマスクとして、低屈折率層４ａをウェットエッチングする。この際、低屈折率層４ａの上面から約３５．６５ｎｍの深さまでをエッチングする。これにより、図７に示すように、低屈折率層４ａは、発光部３ａの一部に対応する領域と発光部３ａの一部に対応する領域以外の領域とで異なる厚みを有するように、かつ、発光部３ａの一部に対応する領域に凸部４ｃを有するように形成される。具体的には、低屈折率層４ａの発光部３ａの一部に対応する領域の厚みが約７１．３ｎｍ（λ／４ｎ）となり、発光部３ａの一部に対応する領域以外の領域の厚みが約３５．６５ｎｍとなる。また、図３に示したように、低屈折率層４ａの凸部４ｃの平面形状は、長方形状に形成されるとともに、凸部４ｃの突出高さｈ１は、約３５．６５ｎｍとなる。この後、フォトレジスト１１を除去する。
【００３５】
次に、図８に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、発光層３の上面に接する低屈折率層４ａを覆うように、約５９．７ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる２０層の高屈折率層４ｂと、約７１．３ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＡｓからなる１９層の低屈折率層４ａとを交互に成長させる。この際、発光層３の上面に接している低屈折率層４ａよりも上方に形成される低屈折率層４ａおよび高屈折率層４ｂは、発光部３ａの一部に対応する領域が、凸部４ｃの突出高さｈ１（約３５．６５ｎｍ）分だけ上方に突出するように形成される。ここで、ＭＯＣＶＤ法を用いて、凸部４ｃを有する低屈折率層４ａ上に高屈折率層４ｂおよび低屈折率層４ａを成長させる場合の原料ガスの流動は、凹状の領域を含む層上に高屈折率層４ｂおよび低屈折率層４ａを成長させる場合の原料ガスの流動よりも安定化するので、実質的にλ／４ｎの厚みを有する反射率の高い低屈折率層４ａの凸部４ｃに対応する領域上に位置する高屈折率層４ｂおよび低屈折率層４ａの厚みを一定にすることができる。その結果、素子特性の低下を抑制することができる。このようにして、２０層の低屈折率層４ａおよび２０層の高屈折率層４ｂからなる上部多層反射膜４が形成される。
【００３６】
次に、図２に示したように、下部多層反射膜２を構成する２０層の低屈折率層２ｂのうち、発光層３の下面に接している低屈折率層２ｂに、高抵抗領域５を形成する。具体的には、図３に示したように、平面的に見て、発光層３の発光部３ａの一部を囲むように、発光層３の下面に接している低屈折率層２ｂを選択的に酸化処理する。この際、酸化されない領域が、約８μｍの直径を有するように酸化処理する。これにより、酸化処理された領域が高抵抗となるので、発光層３の下面に接している低屈折率層２ｂに、発光層３の発光部３ａの一部を囲むように高抵抗領域５が形成される。
【００３７】
この後、真空蒸着法を用いて、全面を覆うように、下層から上層に向かって、約０．１μｍの厚みを有するＣｒ層（図示せず）と、約１．０μｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とを形成した後、発光層３の発光部３ａの一部に対応する領域に位置するＣｒ層およびＡｕ層を除去する。これにより、発光層３の発光部３ａの一部に対応する領域に、図１に示したような円形状の開口部６ａを有するｐ側電極６が形成される。最後に、真空蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面上に、ｎ型ＧａＡｓ基板１に近い方から順に、約０．２μｍの厚みを有するＡｕＧｅ層と、約０．０１μｍの厚みを有するＮｉ層と、約０．６μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側電極７を形成する。このようにして、第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子が形成される。
【００３８】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態による面発光型半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。図１０は、図９に示した第２実施形態による面発光型半導体レーザ素子の７０−７０線に沿った断面図である。図９および図１０を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、下部多層反射膜を構成する高屈折率層の厚みを、発光部の一部に対応する領域と発光部の一部に対応する領域以外の領域とで異ならせる場合の例について説明する。
【００３９】
すなわち、この第２実施形態では、図１０に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型の下部多層反射膜２２、発光層２３およびｐ型の上部多層反射膜２４が順次形成されている。なお、下部多層反射膜２２は、本発明の「第１多層反射膜」の一例であり、上部多層反射膜２４は、本発明の「第２多層反射膜」の一例である。
【００４０】
下部多層反射膜２２は、高屈折率層２２ａおよび低屈折率層２２ｂの組が２０層積層された構造を有している。高屈折率層２２ａは、約５９．７ｎｍの厚みを有するｎ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなるとともに、低屈折率層２２ｂは、約７１．３ｎｍの厚みを有するｎ型ＡｌＡｓからなる。この高屈折率層２２ａの厚み（約５９．７ｎｍ）および低屈折率層２２ｂの厚み（約７１．３ｎｍ）は、下部多層反射膜２２の反射率を高くするために、それぞれ、λ／４ｎ（λ：発振波長（０．８５μｍ）、ｎ：屈折率）となるように設定されている。
【００４１】
ここで、第２実施形態では、下部多層反射膜２２を構成する２０層の高屈折率層２２ａのうち、発光層２３の下面に最も近い高屈折率層２２ａは、発光部２３ａの一部に対応する領域（第１領域）と発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域（第２領域）とで異なる厚みを有している。具体的には、発光層２３の下面に最も近い高屈折率層２２ａの発光部２３ａの一部に対応する領域（第１領域）の厚みは、約５９．７ｎｍ（λ／４ｎ）であり、発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域（第２領域）の厚みは、約２９．８５ｎｍである。このため、発光層２３の下面に最も近い高屈折率層２２ａは、発光部２３ａの一部に対応する領域（第１領域）に凸部２２ｃを有するように形成されている。この凸部２２ｃは、約２９．８５ｎｍの突出高さｈ２を有するとともに、凸部２２ｃの平面形状は、図３に示した第１実施形態と同様、長方形状に形成されている。また、図１０に示すように、発光層２３の下面に最も近い高屈折率層２２ａよりも上方に形成された低屈折率層２２ｂは、発光部２３ａの一部に対応する領域が、凸部２２ｃの突出高さｈ２（約２９．８５ｎｍ）分だけ上方に突出している。
【００４２】
また、発光層２３は、上記第１実施形態の発光層３と同様、井戸層（図示せず）、障壁層（図示せず）および光ガイド層（図示せず）からなる３重量子井戸構造を有している。ただし、この第２実施形態では、発光層２３の発光部２３ａの一部は、凸部２２ｃの突出高さｈ２分（約２９．８５ｎｍ）だけ上方に突出している。
【００４３】
また、上部多層反射膜２４は、低屈折率層２４ａおよび高屈折率層２４ｂの組が２０層積層された構造を有している。低屈折率層２４ａは、約７１．３ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＡｓからなるとともに、高屈折率層２４ｂは、約５９．７ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる。この低屈折率層２４ａの厚み（約７１．３ｎｍ）および高屈折率層２４ｂの厚み（約５９．７ｎｍ）は、上部多層反射膜２４の反射率を高くするために、それぞれ、λ／４ｎ（λ：発振波長（０．８５μｍ）、ｎ：屈折率）となるように設定されている。また、上部多層反射膜２４を構成する低屈折率層２４ａおよび高屈折率層２４ｂは、発光部２３ａの一部に対応する領域が、凸部２２ｃの突出高さｈ２（約２９．８５ｎｍ）分だけ上方に突出している。
【００４４】
また、上部多層反射膜２４を構成する２０層の低屈折率層２４ａのうち、発光層２３の上面に接している低屈折率層２４ａには、低屈折率層２４ａを酸化することにより形成された高抵抗領域２５が設けられている。具体的には、図１に示した第１実施形態と同様、高抵抗領域２５は、平面的に見て、発光層２３の発光部２３ａの一部を囲むように形成されている。また、高抵抗領域２５が形成されていない（酸化されていない）領域は、約８μｍの直径を有している。
【００４５】
そして、上部多層反射膜２４上には、ｐ側電極６が形成されている。このｐ側電極６の発光部２３ａの一部に対応する領域には、図９に示すような円形状の開口部６ａが形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面上には、ｎ側電極７が形成されている。
【００４６】
第２実施形態では、上記のように、発光層２３の下面に最も近い下部多層反射膜２２を構成する高屈折率層２２ａの厚みを、発光部２３ａの一部に対応する領域（５９．７ｎｍ（λ／４ｎ））と発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域（約２９．８５ｎｍ）とで異ならせるとともに、発光部２３ａの一部に対応する領域に位置する凸部２２ｃの平面形状を長方形状にすることによって、上記第１実施形態と同様、レーザ光の偏波方向を制御することができる。これにより、レーザ光の偏波方向を制御するためのポスト形状の多層反射膜を形成する必要がないので、素子の表面の発光部２３ａの一部に対応する領域の突出量を、凸部２２ｃの突出高さｈ２（約２９．８５ｎｍ）分に抑えることができる。その結果、下部多層反射膜２２を構成する高屈折率層２２ａの厚みを、発光部２３ａの一部に対応する領域と発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域とで異ならせた場合においても、上記第１実施形態と同様、後の集積プロセスが困難になることがないので、集積性が低下するのを抑制することができる。また、多層反射膜全体をポスト形状に加工する必要がないので、製造プロセスを簡略化することができる。
【００４７】
なお、第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、発光層２３の発光部２３ａの一部が、凸部２２ｃの突出高さｈ２（約２９．８５ｎｍ）分だけ上方に突出していることに起因して発光層２３に段差が形成されるので、上記第１実施形態に比べて、発光層２３の発光特性が低下する。また、発光部２３ａの一部に対応する領域と発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域とで厚みを異ならせるための凸部２２ｃが形成された高屈折率層２２ａが、発光層２３に接するように設けられていないので、上記第１実施形態よりもレーザ光の偏波方向の制御性が低下する。
【００４８】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４９】
（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態による面発光型半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。図１２は、図１１に示した第３実施形態による面発光型半導体レーザ素子の８０−８０線に沿った断面図である。図１１および図１２を参照して、この第３実施形態では、上記第１および第２実施形態と異なり、下部多層反射膜を構成する高屈折率層の厚みおよび上部多層反射膜を構成する高屈折率層の厚みを、発光部の一部に対応する領域と発光部の一部に対応する領域以外の領域とで異ならせる場合の例について説明する。
【００５０】
すなわち、この第３実施形態では、図１２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型の下部多層反射膜２２、発光層２３およびｐ型の上部多層反射膜３４が順次形成されている。なお、上部多層反射膜３４は、本発明の「第２多層反射膜」の一例である。
【００５１】
下部多層反射膜２２は、高屈折率層２２ａおよび低屈折率層２２ｂの組が２０層積層された構造を有しているとともに、上記第２実施形態と同様の厚みおよび組成を有している。
【００５２】
なお、第３実施形態では、上記第２実施形態と同様、下部多層反射膜２２を構成する２０層の高屈折率層２２ａのうち、発光層２３の下面に最も近い高屈折率層２２ａは、発光部２３ａの一部に対応する領域（第１領域）と発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域（第２領域）とで異なる厚みを有している。また、発光層２３の下面に最も近い高屈折率層２２ａは、発光部２３ａの一部に対応する領域に凸部２２ｃを有するように形成されている。また、下部多層反射膜２２の発光部２３ａの一部に対応する領域が、凸部２２ｃの突出高さｈ２（約２９．８５ｎｍ）分だけ上方に突出している。
【００５３】
また、発光層２３は、上記第１実施形態と同様の厚みおよび組成を有するとともに、発光層２３の発光部２３ａの一部は、凸部２２ｃの突出高さｈ２（約２９．８５ｎｍ）分だけ上方に突出している。
【００５４】
また、上部多層反射膜３４は、低屈折率層３４ａおよび高屈折率層３４ｂの組が２０層積層された構造を有している。低屈折率層３４ａは、約７１．３ｎｍの厚みを有するｐ型ＡｌＡｓからなるとともに、高屈折率層３４ｂは、約５９．７ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる。この低屈折率層３４ａの厚み（約７１．３ｎｍ）および高屈折率層３４ｂの厚み（約５９．７ｎｍ）は、上部多層反射膜３４の反射率を高くするために、それぞれ、λ／４ｎ（λ：発振波長（０．８５μｍ）、ｎ：屈折率）となるように設定されている。
【００５５】
また、上部多層反射膜３４を構成する２０層の低屈折率層３４ａのうち、発光層２３の上面に接している低屈折率層３４ａは、発光部２３ａの一部に対応する領域が、凸部２２ｃの突出高さｈ２（約２９．８５ｎｍ）分だけ上方に突出している。また、発光層２３の上面に接している低屈折率層３４ａには、低屈折率層３４ａを酸化することにより形成された高抵抗領域３５が設けられている。この高抵抗領域３５は、図１に示した第１実施形態と同様、平面的に見て、発光層２３の発光部２３ａの一部を囲むように形成されている。また、高抵抗領域３５が形成されていない（酸化されていない）領域は、約８μｍの直径を有している。
【００５６】
ここで、第３実施形態では、図１２に示すように、上部多層反射膜３４を構成する２０層の高屈折率層３４ｂのうち、発光層２３の上面に最も近い高屈折率層３４ｂは、発光部２３ａの一部に対応する領域（第１領域）と発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域（第２領域）とで異なる厚みを有している。具体的には、発光層２３の上面に最も近い高屈折率層３４ｂの発光部２３ａの一部に対応する領域（第１領域）の厚みは、約５９．７ｎｍ（λ／４ｎ）であり、発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域（第２領域）の厚みは、約２９．８５ｎｍである。つまり、この高屈折率層３４ｂの発光部２３ａの一部に対応する領域は、発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域よりも約２９．８５ｎｍだけ大きい厚みを有している。そして、この高屈折率層３４ｂの発光部２３ａの一部に対応する領域は、凸部２２ｃの突出高さｈ２（約２９．８５ｎｍ）分だけ上方に突出しているため、合計約５９．７ｎｍ（ｈ３）だけ上方に突出した凸部３４ｃを有するように形成されている。この凸部３４ｃの平面形状は、図３に示した第１実施形態と同様、長方形状に形成されている。また、図１２に示すように、発光層２３の上面に最も近い高屈折率層３４ｂよりも上方に形成された低屈折率層３４ａおよび高屈折率層３４ｂは、発光部２３ａの一部に対応する領域が、凸部３４ｃの突出高さｈ３（約５９．７ｎｍ）分だけ上方に突出している。
【００５７】
そして、上部多層反射膜３４上には、ｐ側電極６が形成されている。このｐ側電極６の発光部２３ａに対応する領域には、図１１に示すような円形状の開口部６ａが形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面上には、ｎ側電極７が形成されている。
【００５８】
第３実施形態では、上記のように、下部多層反射膜２２および上部多層反射膜３４の発光層２３の下面および上面に最も近い高屈折率層２２ａおよび３４ｂの厚みを、それぞれ、発光部２３ａの一部に対応する領域（第１領域）と発光部２３ａの一部に対応する領域以外の領域（第２領域）とで異ならせることによって、発光層２３の下方と上方とでレーザ光の偏波方向を制御することができる。これにより、出射されるレーザ光の偏波方向をより良好に制御することができる。
【００５９】
なお、第３実施形態では、素子の表面の発光部２３ａの一部に対応する領域の突出量が、凸部３４ｃの突出高さｈ３（約５９．７ｎｍ）分になるので、上記第１および第２実施形態の突出量（約３５．６５ｎｍおよび約２９．８５ｎｍ）よりも大きくなる。
【００６０】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００６１】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６２】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、低屈折率層（高屈折率層）の発光部の一部に対応する領域に凸部を形成することにより、低屈折率層（高屈折率層）の発光部の一部に対応する領域と発光部の一部に対応する領域以外の領域とで厚みを異ならせるようにしたが、本発明はこれに限らず、低屈折率層（高屈折率層）の発光部の一部に対応する領域が凹状になるように、発光部の一部に対応する領域と発光部の一部に対応する領域以外の領域とで厚みを異ならせるようにしてもよい。
【００６３】
また、上記第１〜第３実施形態では、低屈折率層（高屈折率層）の発光部の一部に対応する領域に位置する凸部の形状を、長方形状にするようにしたが、本発明はこれに限らず、偏波方向を制御することが可能な形状であれば、凸部の形状を長方形状以外の形状にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の５０−５０線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の発光層（活性層）周辺を示した平面図である。
【図４】図１および図２に示した第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図５】図１および図２に示した第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。
【図６】図５の６０−６０線に沿った断面図である。
【図７】図１および図２に示した第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】図１および図２に示した第１実施形態による面発光型半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による面発光型半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。
【図１０】図９に示した第２実施形態による面発光型半導体レーザ素子の７０−７０線に沿った断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による面発光型半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。
【図１２】図１１に示した第３実施形態による面発光型半導体レーザ素子の８０−８０線に沿った断面図である。
【図１３】従来の提案された面発光型半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【図１４】図１３に示した従来の提案された面発光型半導体レーザ素子の多層反射膜の形状を説明するための平面図である。
【符号の説明】
２、２２  下部多層反射膜（第１多層反射膜）
２ａ、４ｂ、２２ａ、２４ｂ、３４ｂ  高屈折率層
２ｂ、４ａ、２２ｂ、２４ａ、３４ａ  低屈折率層
４、２４、３４  上部多層反射膜（第２多層反射膜）
【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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