(57)【要約】【課題】素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供する。【解決手段】ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１０８，ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３に、それぞれ、ＡｌＡｓ被選択酸化層１０９，１０４が設けられており、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３中に設けられた非酸化（導通）領域１１３ｂの一辺の長さを５μｍとして、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１０８中の非酸化（導通）領域１１３ａに比べて小さくしている。【選択図】      図１
2004253408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器とを備え、正孔通路の途中に設けたＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る正孔狭窄層を有する面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の他に、Ａｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る高次横モード抑制層を有し、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積が、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対して、相対的に小さいことを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項２】
請求項１記載の面発光レーザ素子において、前記高次横モード抑制層は、電子通路の途中に設けられていることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項３】
請求項１記載の面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の非酸化領域の面積に対し、相対的に面積の小さな非酸化領域を有する前記高次横モード抑制層が、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられていることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の面発光レーザ素子において、選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層がｐ導電型であり、選択酸化により高次横モード抑制層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層がｎ導電型であることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項５】
請求項３記載の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層がｐ導電型であることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料から構成されていることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料と誘電体材料から構成されていることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方はｎ導電型半導体ブラッグ反射器を含み、更に、ｎ導電型半導体ブラッグ反射器と活性層との間にトンネル接合を備えていることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方の分布ブラッグ反射器は、ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、一部にノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域を含んだブラッグ反射器であり、更に該ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、ノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域と活性層との間の半導体層に、キャリアを注入するための電極が設けられていることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた正孔狭窄層の位置を、発振光の定在波の腹となる位置としたことを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中に設けた高次横モード抑制層、若しくは、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けた高次横モード抑制層を複数としたことを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子，正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層の厚さが、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層の厚さに対して、相対的に厚いことを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子，正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層のＡｌ組成が、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層のＡｌ組成に対して、相対的に大きいことを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するＩＩＩ族元素として、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎのうちの少なくとも１つを含み、また、Ｖ族元素として、Ａｓ，Ｐのうちの少なくとも１つを含み、発振波長が１．１μｍよりも短波であることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するＩＩＩ族元素として、Ｇａ，Ｉｎのうちの少なくとも１つを含み、また、Ｖ族元素として、Ａｓ，Ｐ，Ｎ，Ｓｂのうちの少なくとも１つを含み、発振波長が１．１μｍよりも長波であることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項１７】
請求項１６記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が相違することによって発振波長が異なる２種以上の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項１８】
請求項１７記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイを構成する個々の面発光レーザ素子は、２層以上の複数の高次横モード抑制層を備えていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが用いられていることを特徴とする面発光レーザモジュール。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられていることを特徴とする電子写真システム。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光インターコネクションシステム。
【請求項２２】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光通信システム。
【請求項２３】
請求項１７または請求項１８記載の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光通信システム。
【請求項２４】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一の厚さを有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二の厚さを有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項２５】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のＡｌ組成を有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二のＡｌ組成を有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項２６】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のメサ径を有し高次横モード抑制層を含んだ第一のメサと、第一のメサ径とは異なる第二のメサ径を有し正孔狭窄層を含んだ第二のメサとにより、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項２７】
請求項１７または請求項１８記載の面発光レーザアレイの製造方法において、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子において、高次横モード制御層を含むメサの径が相違することにより、面積が相違する非酸化領域を設けることを特徴とする面発光レーザアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
面発光レーザ（面発光型半導体レーザ）は、端面発光型レーザに比べて活性層体積が小さく、高速変調が可能であることから、ギガビットイーサネット（登録商標）等の通信光源として注目されている。また、面発光レーザは、基板に垂直な方向にレーザ出力が取り出せることから、２次元アレイ集積が容易であり、更にアレイ化した場合でも消費電力が少ないことから並列光インターコネクション用光源としての期待も大きい。
【０００３】
従来、面発光レーザの低閾値化を可能とするものとして、次のようなＡｌ混晶の酸化物による電流狭窄構造が知られている。例えば、非特許文献１には、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によって結晶成長されたＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸活性層と、この上下にＡｌＡｓ／ＧａＡｓからなる分布ブラッグ反射器とを有する素子の選択酸化構造による電流狭窄について記述がなされている。
【０００４】
この従来技術では、素子部を結晶成長した後、素子部表面から基板表面までを直径２０μｍの円柱形状にエッチングし、８０℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングして得られた水蒸気雰囲気中において、４００℃の温度でアニールを行い、円柱部の側面からメサ中心部に向けてＡｌＡｓ層のみを選択的に酸化し、直径５μｍの電流通路を円柱の中央部に残して、円柱周辺部にＡｌｘＯｙによる電流狭窄構造を形成している。ＡｌｘＯｙは高い絶縁性を有しているため、酸化が行われなかった領域に効率良く電流を狭窄することができる。上記の素子は、この構造により、７０μＡという極低閾値を実現している。
【０００５】
更に、ＡｌｘＯｙの屈折率は、１．６程度と他の半導体層と比べて低いことから、共振器構造内に横方向の屈折率差が生じ、発振光がメサ中央に閉じ込められるので、回折による損失が低減し、素子の効率が向上する作用がある。しかし、逆に光閉じ込めが大きくなるので、高次横モードの発振を抑制する為に、酸化狭窄径を小さくする事が必要となる。従来、波長帯にもよるが、酸化狭窄径を発振波長の３〜４倍程度に絞る事により、単一基本モード発振が得られている。この様に、酸化狭窄構造により、発振閾値の低減と、回折損失の低減、及び単一基本モード制御を実現する事ができる。
【０００６】
また、酸化層によってさらに高効率に単一基本横モード制御を行った従来技術として、非特許文献２には、ＭＯＸ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｏｘｉｄｅ）構造による横モード制御に関して記述がなされている。この従来技術では、ｐ型分布ブラッグ反射器中に、主に電流狭窄（正孔狭窄）を行うための酸化層と、この酸化層の上層に、これよりも酸化径の広い、高次横モードの抑制を行う複数の酸化層とを設けたＭＯＸ構造が示されている。
【０００７】
基本横モードはメサ中央部に大きな電場振幅を有するのに対し、高次横モードの多くはメサ中心部から離れた周辺部にも大きな電場振幅を有しており、酸化構造によりメサ周辺部に屈折率の小さい構造を形成すると、この構造によって高次横モードの回折（漏洩）損失が生じて発振が抑制される。基本横モードは酸化がなされていないメサ中心部に大きな電場振幅を有するので、基本モードが酸化径の広い酸化構造から受ける回折損失は僅かであり、この結果、基本横モードが選択的に発振する。この例では、電流狭窄層とは別に３層の酸化層を設けることによって単一基本横モード制御を効率良く行っている。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ３１（１９９５）ｐ５６０−５６２
【０００９】
【非特許文献２】
第４７回春季応用物理学会  講演予稿集２９ｐ−Ｎ−２
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来、電流狭窄構造によって単一横モード発振を得るためには、酸化径を小さくし、高次モードに対する回折損失を大きくする必要がある。酸化狭窄径を小さくすることにより、閾値電流を低減できるが、発振に寄与する領域が減少するので、高出力を得ることが難しくなるという問題がある。
【００１１】
上記問題に加えて、導通領域の面積が減少することで素子抵抗が大きくなり、素子発熱による出力飽和により高出力までの発振が難しくなるという問題もある。特に、ｐ型半導体材料では、正孔の有効質量が大きく、移動度が小さいので、ヘテロスパイク緩衝層等を界面に挿入した場合でも分布ブラッグ反射器の抵抗が大きく、酸化狭窄径を小さくすることで素子抵抗が大幅に増加してしまう。
【００１２】
逆に酸化径を大きくした場合は、発振領域が広くなることで比較的高い出力を得ることが可能になるが、酸化狭窄層による高次横モードの抑制効果が弱くなるため、高次横モードの発振が起こる。
【００１３】
このように、単一基本横モード発振させることと高出力を得ることとは相反する関係にあり、波長帯にもよるが、従来、単一の酸化狭窄構造によって単一基本横モード発振を得るためには、発振波長の３〜４倍程度の一辺、又は直径が必要とされている。しかし、この際の出力は２ｍＷ程度が上限である。
【００１４】
また、電子写真システム，光ディスク等の書き込み光源や、光ファイバを用いた長距離通信光源等、多くの面発光レーザ素子の応用例において、単峰性のビーム形状，単一基本横モード発振が強く望まれており、微小な非酸化領域を有する選択酸化構造による単一基本横モード制御は必要不可欠となっている。
【００１５】
以上のように、従来の酸化狭窄型面発光レーザ素子では、微小な非酸化領域を有する選択酸化構造により、電流狭窄と単一基本横モード制御を同時に行なっており、極低閾値電流と単一基本横モード発振を得ているが、素子は非常に高抵抗であり、更に、発振領域の減少と、高抵抗化による発熱の増大によって高出力を得ることが難しいという問題を有している。また、素子が高抵抗であることから、高速変調が困難であるという問題を有している。
【００１６】
また、非特許文献２のＭＯＸ構造では、高い高次モードの抑制効果と同時に寄生容量の低減効果が得られるものの、ｐ型分布ブラッグ反射器中に、このような酸化狭窄構造を多数設けていることから、素子の高抵抗化を引き起こしてしまうという問題がある。また、電流狭窄（正孔狭窄）層として、酸化狭窄径の小さな酸化構造を用いている事により、上述の様に、素子の低抵抗化、及び高出力化は難しい。
【００１７】
本発明は、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、活性層と、活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器とを備え、正孔通路の途中に設けたＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る正孔狭窄層を有する面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の他に、Ａｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る高次横モード抑制層を有し、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積が、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対して、相対的に小さいことを特徴としている。
【００１９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の面発光レーザ素子において、前記高次横モード抑制層は、電子通路の途中に設けられていることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の非酸化領域の面積に対し、相対的に面積の小さな非酸化領域を有する前記高次横モード抑制層が、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の面発光レーザ素子において、選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層がｐ導電型であり、選択酸化により高次横モード抑制層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層がｎ導電型であることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項５記載の発明は、請求項３記載の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層がｐ導電型であることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料から構成されていることを特徴としている。
【００２４】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料と誘電体材料から構成されていることを特徴としている。
【００２５】
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方はｎ導電型半導体ブラッグ反射器を含み、更に、ｎ導電型半導体ブラッグ反射器と活性層との間にトンネル接合を備えていることを特徴としている。
【００２６】
また、請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方の分布ブラッグ反射器は、ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、一部にノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域を含んだブラッグ反射器であり、更に該ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、ノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域と活性層との間の半導体層に、キャリアを注入するための電極が設けられていることを特徴としている。
【００２７】
また、請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた正孔狭窄層の位置を、発振光の定在波の腹となる位置としたことを特徴としている。
【００２８】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中に設けた高次横モード抑制層、若しくは、電子及び正孔の通路以外に設けた高次横モード抑制層を複数としたことを特徴としている。
【００２９】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子，正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層の厚さが、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層の厚さに対して、相対的に厚いことを特徴としている。
【００３０】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子，正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層のＡｌ組成が、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層のＡｌ組成に対して、相対的に大きいことを特徴としている。
【００３１】
また、請求項１４記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するＩＩＩ族元素として、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎのうちの少なくとも１つを含み、また、Ｖ族元素として、Ａｓ，Ｐのうちの少なくとも１つを含み、発振波長が１．１μｍよりも短波であることを特徴としている。
【００３２】
また、請求項１５記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するＩＩＩ族元素として、Ｇａ，Ｉｎのうちの少なくとも１つを含み、また、Ｖ族元素として、Ａｓ，Ｐ，Ｎ，Ｓｂのうちの少なくとも１つを含み、発振波長が１．１μｍよりも長波であることを特徴としている。
【００３３】
また、請求項１６記載の発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。
【００３４】
また、請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が相違することによって発振波長が異なる２種以上の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。
【００３５】
また、請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイを構成する個々の面発光レーザ素子が、２層以上の複数の高次横モード抑制層を備えていることを特徴とする面発光レーザアレイである。
【００３６】
また、請求項１９記載の発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが用いられていることを特徴とする面発光レーザモジュールである。
【００３７】
また、請求項２０記載の発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられていることを特徴とする電子写真システムである。
【００３８】
また、請求項２１記載の発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光インターコネクションシステムである。
【００３９】
また、請求項２２記載の発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光通信システムである。
【００４０】
また、請求項２３記載の発明は、請求項１７または請求項１８記載の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光通信システムである。
【００４１】
また、請求項２４記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一の厚さを有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二の厚さを有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【００４２】
また、請求項２５記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のＡｌ組成を有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二のＡｌ組成を有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【００４３】
また、請求項２６記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のメサ径を有し高次横モード抑制層を含んだ第一のメサと、第一のメサ径とは異なる第二のメサ径を有し正孔狭窄層を含んだ第二のメサとにより、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【００４４】
また、請求項２７記載の発明は、請求項１７または請求項１８記載の面発光レーザアレイの製造方法において、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子において、高次横モード制御層を含むメサの径が相違することにより、面積が相違する非酸化領域を設けることを特徴としている。
【００４５】
このように、本発明では、面発光レーザ素子において、正孔、及び電子通路の途中となるｐ型、及びｎ型半導体層中に、それぞれ非酸化（導通）領域の面積が異なる選択酸化構造を設けて、電子通路の途中にあたる非酸化（導通）領域の面積を、正孔通路の途中にあたる非酸化（導通）領域の面積に対し、相対的に小さい構成としている。
【００４６】
ここで、電子通路の途中に設けた非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造は、高次横モードの発振を抑制する高次横モード抑制層として機能し、正孔通路の途中に設けた非酸化領域の面積が大きな選択酸化構造は正孔狭窄層として機能する。以上のように、正孔狭窄層と高次横モード抑制層をそれぞれ分離して設ける構成とし、微小な非酸化領域が必要である高次横モード抑制層を、高抵抗化し難い電子通路の途中（ｎ型半導体中）に設け、素子の高抵抗化を防止する方法としている。
【００４７】
また、同様の目的から、正孔通路の途中（ｐ型半導体中）と、キャリアの通路（電子通路、及び正孔通路）以外の領域にそれぞれ非酸化領域の面積が異なる選択酸化構造を設け、キャリアの通路以外の領域に設けた非酸化領域の面積を、正孔通路の途中に設けた非酸化領域の面積に対し相対的に小さい構成としている。
【００４８】
ここで、キャリア通路以外の領域に設けた、非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造は、高次横モード抑制層として、正孔通路の途中に設けた非酸化領域の面積が大きな選択酸化構造は、正孔狭窄層として設けている。以上のように、正孔狭窄層と、高次横モード抑制層を分離する構成とし、微小な非酸化領域が必要となる高次横モード抑制層を、素子抵抗に関係しないキャリアの通路以外に設け、素子の高抵抗化を防止する方法としている。
【００４９】
【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。
【００５０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、活性層と、活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器とを備え、正孔通路の途中に設けたＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る正孔狭窄層を有する面発光レーザ素子（面発光型半導体レーザ）において、前記正孔狭窄層の他に、Ａｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る高次横モード抑制層を有し、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積が、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対し、相対的に小さいことを特徴としている。
【００５１】
このような構成とすることによって、従来同一の選択酸化構造により行なっていた正孔狭窄と単一基本横モード制御を、それぞれの選択酸化構造により独立に行なうことが可能となり、正孔狭窄と単一基本横モード制御とのそれぞれに最適な設計を行なうことが可能となる。よって、正孔狭窄層は、高次横モードの抑制を行なう必要が無くなり、非酸化領域の面積を大きく設けることによって、素子抵抗が著しく増加するのを防止することができる。また、正孔は狭窄効率が大きいため、正孔狭窄層の非酸化領域の面積を大きく設けることにより、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現することが可能となる。
【００５２】
また、正孔狭窄層の他に新たに設けた、非酸化領域の面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、抵抗への影響が少なくなる領域に設ける等の最適な設計を行なうことによって、素子抵抗を著しく増加させること無く、高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【００５３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、上記第１の実施形態の面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の非酸化領域の面積に対し相対的に面積の小さな非酸化領域を有する前記高次横モード抑制層が、電子通路の途中に設けられている構成となっている。
【００５４】
この第２の実施形態の構成では、電子通路の途中に新たに設けた、非酸化領域の面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、素子抵抗を著しく増加させること無く、高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【００５５】
また、正孔通路の途中に設けた、非酸化領域の面積が相対的に大きな選択酸化構造から成る正孔狭窄層は、素子抵抗を著しく増加させること無く、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現する機能を有する。
【００５６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、上記第１の実施形態の面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の非酸化領域の面積に対し、相対的に面積の小さな非酸化領域を有する前記高次横モード抑制層が、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられている構成となっている。
【００５７】
この第３の実施形態の構成では、正孔狭窄層の他に、電子及び正孔の通路を避けた領域に新たに設けた、非酸化領域の面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、素子抵抗を増加させること無く高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【００５８】
また、正孔通路の途中に設けた、非酸化領域の面積が相対的に大きな選択酸化構造から成る正孔狭窄層は、素子抵抗を著しく増加させること無く、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現する機能を有する。
【００５９】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、上記第２の実施形態の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた選択酸化によって正孔狭窄層を形成する前記Ａｌを組成に含む半導体層はｐ導電型であり、更に電子通路の途中に設けられた選択酸化によって高次横モード抑制層を形成する前記Ａｌを組成に含む半導体層はｎ導電型である構成となっている。
【００６０】
上記正孔狭窄層及び高次横モード抑制層の位置としては、半導体分布ブラッグ反射器中、又は共振器スペーサー層中等が考えられるが、共振領域中（共振器スペーサー層中）はノンドープである場合が多く、同様にノンドープの被選択酸化層を設けた場合、酸化狭窄により高抵抗となってしまう。従って、この場合に限らず、正孔通路の途中に設けられる正孔狭窄層を形成する被選択酸化層をｐ導電型とし、電子通路の途中に設けられる高次横モード抑制層を形成する被選択酸化層をｎ導電型とすることにより、それぞれのキャリアに対する抵抗を効果的に低減することができる。
【００６１】
第４の実施形態の構成とすることによって、正孔通路の途中に設けた非酸化領域の面積が相対的に大きな選択酸化構造は、素子抵抗をより低抵抗に保ったまま、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現する機能を有する。
【００６２】
また、電子通路の途中に設けた非酸化面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、素子抵抗をより低抵抗に保ったまま、高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【００６３】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、上記第３の実施形態の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成する、前記Ａｌを組成に含む半導体層は、ｐ導電型である構成となっている。
【００６４】
第４の実施形態と同様に、正孔通路の途中に設けられる正孔狭窄層の位置としては、半導体分布ブラッグ反射器中、又は共振器スペーサー層中等が考えられるが、共振領域中（共振器スペーサー層中）はノンドープである場合が多く、同様にノンドープの被選択酸化層を設けた場合、酸化狭窄により高抵抗となってしまう。従って、この場合に限らず、正孔通路の途中に設けられる正孔狭窄層を形成する被選択酸化層をｐ導電型とすることによって、素子抵抗をより低抵抗に保ったまま、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現することができる。
【００６５】
また、電子通路及び正孔通路以外の領域に設けた非酸化面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、素子抵抗を増加させること無く、高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【００６６】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態は、第１乃至第５のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は半導体材料である構成となっている。
【００６７】
第６の実施形態の構成とすることによって、第１乃至第５のいずれかの実施形態の素子を一回の結晶成長により精度良く得ることができる。また、制御性の良い半導体プロセスにより、制御性，歩留まり良く素子を得ることができる。
【００６８】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態は、第１乃至第５のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料と誘電体材料である構成となっている。
【００６９】
この第７の実施形態の構成とすることによって、吸収損失の少ない誘電体反射ミラーによって、効率の優れた本発明の面発光レーザ素子が得られる。
【００７０】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態は、第１乃至第７のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方はｎ導電型半導体ブラッグ反射器を含み、更に該ｎ導電型半導体ブラッグ反射器と活性層との間にトンネル接合を備えている構成となっている。
【００７１】
この第８の実施形態の構成とすることによって、ｐ型半導体分布ブラッグ反射器の代わりに、吸収損失の少ないｎ型半導体分布ブラッグ反射器によって、効率の優れた本発明の面発光レーザ素子が得られる。
【００７２】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態は、第１乃至第８のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方の分布ブラッグ反射器は、ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、一部にノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域を含んだブラッグ反射器であり、更に該ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、ノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域と活性層との間の半導体層に、キャリアを注入するための電極が設けられている構成となっている。
【００７３】
この第９の実施形態の構成とすることによって、吸収損失の少ないノンドープ半導体分布ブラッグ反射器を用いて、効率の優れた本発明の面発光レーザ素子が得られる。
【００７４】
（第１０の実施形態）
本発明の第１０の実施形態は、第１乃至第９のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた正孔狭窄層の位置を、発振光の定在波の腹となる位置とした構成となっている。
【００７５】
この第１０の実施形態の構成とすることによって、発振光の定在波の腹となる位置に設けた選択酸化構造より成る高次横モード抑制層は、より効果的に高次横モードの発振を抑制する。
【００７６】
（第１１の実施形態）
本発明の第１１の実施形態は、第１乃至第１０のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、電子通路の途中に設けた高次横モード抑制層、若しくは、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けた高次横モード抑制層を複数とする構成となっている。
【００７７】
この第１１の実施形態の構成とすることによって、電子通路の途中、若しくは、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられた相対的に非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造より成る高次横モード抑制層は、より効果的に高次横モードの発振を抑制する。
【００７８】
（第１２の実施形態）
本発明の第１２の実施形態は、第１乃至第１１のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子，正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するＡｌを組成に含む半導体被選択酸化層の厚さが、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを組成に含む半導体被選択酸化層の厚さに対して相対的に厚い構成となっている。
【００７９】
この第１２の実施形態の構成とすることによって、容易に制御性良く本発明の面発光レーザ素子を得ることができる。
【００８０】
（第１３の実施形態）
本発明の第１３の実施形態は、第１乃至第１１のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子，正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するＡｌを組成に含む半導体被選択酸化層のＡｌ組成が、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するＡｌを組成に含む半導体被選択酸化層のＡｌ組成に対して相対的に大きい構成とした。
【００８１】
この第１３の実施形態の構成とすることによって、容易に制御性良く本発明の面発光レーザ素子を得ることができる。
【００８２】
（第１４の実施形態）
本発明の第１４の実施形態は、第１乃至第１１のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、活性層を構成するＩＩＩ族元素として、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎのうちの少なくとも１つを含み、また、Ｖ族元素として、Ａｓ，Ｐのうちの少なくとも１つを含み、発振波長が１．１μｍよりも短波である構成となっている。
【００８３】
第１４の実施形態の構成では、特に短波長域に発振波長を有する素子において、効果的に高出力まで単一基本横モード発振が得られる。
【００８４】
（第１５の実施形態）
本発明の第１５の実施形態は、第１乃至第１１のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、活性層を構成するＩＩＩ族元素として、Ｇａ，Ｉｎのうちの少なくとも１つを含み、また、Ｖ族元素として、Ａｓ，Ｐ，Ｎ，Ｓｂのうちの少なくとも１つを含み、発振波長が１．１μｍよりも長波である構成となっている。
【００８５】
第１５の実施形態の構成では、特に長波長域に発振波長を有する素子において、素子の効率の優れた素子が得られる。
【００８６】
また、第１５の実施形態の構成とすることによって、特に、温度特性にすぐれた、光通信光源に最適な素子が得られる。
【００８７】
（第１６の実施形態）
本発明の第１６の実施形態は、第１乃至第１５のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子により構成されている面発光レーザアレイである。
【００８８】
第１６の実施形態の面発光レーザアレイは、第１乃至第１５のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子により構成されているので、素子抵抗が低く、高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザアレイを提供できる。
【００８９】
（第１７の実施形態）
本発明の第１７の実施形態は、第１６の実施形態の面発光レーザアレイにおいて、該面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が相違することによって発振波長が異なる２種以上の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴としている。
【００９０】
酸化狭窄型面発光レーザ素子では、選択酸化構造における非酸化領域の面積の違いによって共振器の共振波長が変化するという特徴があり、非酸化領域の面積を小さくすることにより、発振波長（共振波長）が短波長シフトすることが知られている。非酸化領域の面積の大きさにより波長変化が生じる理由は、酸化領域が発振横モードに対して閉じ込め作用を有していることから、非酸化領域の面積が変化することで横モード広がりが変化し、共振器の垂直方向の共振条件が変化するためである。
【００９１】
例えば、文献「ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｉｃｓ  Ｉｎ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｖｏｌ．３，  Ｎｏ．２，  ｐｐ．３４４，  １９９７」や、文献「ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｖｏｌ．３４，  Ｎｏ．１０，ｐｐ．１８９０，  １９９８」では、数値計算により、０．９８μｍ帯の素子における非酸化領域の面積に対する発振波長（共振波長）の短波長シフト量が見積もられている。これらの文献の結果では、非酸化領域の直径が５μｍ程度から、徐々に短波長シフトが始まり、非酸化領域の直径が２μｍ程度以下から急激に増加することが示されている。
【００９２】
また、実際に、文献「ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒ  Ｖｏｌ．８，  Ｎｏ．７，  ｐｐ．８５８  １９９６」では、非酸化領域の面積が異なる素子を作製し、０．９８μｍ帯において波長間隔約１ｎｍの２×２の面発光レーザアレイを作製した例が報告されている。この際の最小の狭窄径は２．０μｍであり、最大の狭窄径は３．５μｍである。
【００９３】
しかしながら、従来の電流狭窄と、高次横モード抑制の単一の選択酸化構造により行なう面発光レーザ素子では、酸化狭窄径を変化させることにより、閾値電流，光出力等のアレイ内分布が非常に大きくなるという不具合が生じる。更に、前述のように酸化狭窄径を微小にすることで狭窄領域の抵抗が激増し、発熱のために高出力を得ることが難しいという不具合がある。実際に、上記の文献では酸化狭窄径が最大の３．５μｍの素子においても、素子発熱のために最大の光出力は０．３８ｍＷ程度であったと記述されている。これよりも酸化狭窄径の小さな素子では、高抵抗化による発熱の影響等により光出力は更に小さいものと考えられる。このように、従来構造の素子では、上述のような方法により多波長面発光レーザアレイを作製した場合に、高出力動作が可能な面発光レーザアレイを作製することは困難である。
【００９４】
また、より広帯域な多波長面発光レーザアレイを得るためには、更に非酸化領域の面積を小さくする必要がある。実際には非酸化領域の直径が１μｍ程度以下になると選択酸化構造による光の損失が急激に増加し始めるので、この程度が実際に動作し得る下限と考えられるものの、従来構造の素子において、上記の値程度まで非酸化領域の面積を小さくした場合には、素子発熱（高抵抗化）は激増し、発振を得ることが非常に困難である。
【００９５】
ところが、本発明の面発光レーザ素子を用いた多波長面発光レーザアレイでは、前述のような問題を解決することが可能である。すなわち、先ず、本発明の面発光レーザ素子では、電流狭窄層と高次横モード抑制層とを個別に夫々設ける構成としており、更に高次横モード抑制層を、高抵抗化しにくいｎ導電型の半導体層中、若しくは、電気抵抗に関係しないキャリア（電子、正孔）通路以外の領域に設ける構成としている。このため、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積を微小にした場合の抵抗の増加は、従来構造の素子に対して少ないか、後者の場合には全く無い。従って、高抵抗化による発熱の影響を低く抑えることができるので、上述のように高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が小さな素子に対して、基本横モード発振で且つ高出力を得ることが可能であり、また素子間での光出力のばらつきを小さくすることが可能である。更に、アレイ内の素子に対し別途設けた電流狭窄層の非酸化領域の面積を同じにすることによって、発振閾値電流や、動作電圧等の特性のばらつき等も非常に小さくすることが可能である。
【００９６】
以上のように、第１７の実施形態の面発光レーザアレイは、特性のばらつきが小さく、且つ高出力動作が可能な多波長面発光レーザアレイとして動作する。
【００９７】
（第１８の実施形態）
本発明の第１８の実施形態は、第１７の実施形態の面発光レーザアレイにおいて、該面発光レーザアレイを構成する個々の面発光レーザ素子が、２層以上の複数の高次横モード抑制層を備えていることを特徴としている。
【００９８】
この第１８の実施形態では、高次横モード抑制層を２層以上の多層とすることにより、光の横モードの閉じ込め効果を大きくし、より効果的に発振波長（共振波長）を短波長シフトさせることができる。
【００９９】
（第１９の実施形態）
本発明の第１９の実施形態は、第１乃至第１５のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第１６の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている面発光レーザモジュールである。
【０１００】
第１乃至第１５の実施形態の面発光レーザ素子，第１６の実施形態の面発光レーザアレイは、単一基本横モードで、高出力まで安定に発振が得られる。従って、第１乃至第１５のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第１６の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている面発光レーザモジュールファイバとの結合率が変動すること無く安定であり、信頼性の高い面発光レーザアレイモジュールとして動作する。
【０１０１】
（第２０の実施形態）
本発明の第２０の実施形態は、第１乃至第１５のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第１６の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている電子写真システムである。
【０１０２】
第１乃至第１５の実施形態の面発光レーザ素子，第１６の実施形態の面発光レーザアレイは、単一基本横モードで、高出力まで発振が得られる。また、出射ビームが円形であり、高いアレイ間の位置精度を有していることから、同一のレンズで複数のビームを再現性良く容易に集光できるので、光学系が簡単で済み、低コストな電子写真システムを構成できる。また、基本横モードで高出力が得られるので、アレイを用いた場合、特に高速書き込みが可能であり、高速な電子写真システムを提供できる。
【０１０３】
（第２１の実施形態）
本発明の第２２の実施形態は、第１乃至第１５のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第１６の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている光インターコネクションシステムである。
【０１０４】
第１乃至第１５の実施形態の面発光レーザ素子，第１６の実施形態の面発光レーザアレイは、単一基本横モードで、高出力まで発振が得られ、光ファイバとの結合が高く、素子の動作状態の変化に対しても横モードが安定しているので、信頼性の高い光インターコネクションシステムを提供できる。
【０１０５】
（第２２の実施形態）
本発明の第２２の実施形態は、第１乃至第１５のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第１６の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている光通信システムである。
【０１０６】
第１乃至第１５の実施形態の面発光レーザ素子，第１６の実施形態の面発光レーザアレイは、単一基本横モードで、高出力まで発振が得られ、光ファイバとの結合が高く、素子の動作状態の変化に対しても横モードが安定しているので、信頼性の高い光通信システムを提供できる。また、基本横モード出力が高いことから、遠距離通信が可能な光通信システムを提供できる。
【０１０７】
（第２３の実施形態）
本発明の第２３の実施形態は、第１７または第１８の実施形態の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光通信システムである。
【０１０８】
第１７，第１８の実施形態の面発光レーザアレイでは、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子の特性ばらつきが少なく、面発光レーザアレイの駆動制御が容易であり、単一基本横モードにおいて高出力動作が可能な多波長面発光レーザアレイによって、低コストで信頼性の高い光通信システムを提供できる。
【０１０９】
（第２４の実施形態）
本発明の第２４の実施形態は、第１乃至第１１のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子の製造方法において、第一の厚さを有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二の厚さを有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【０１１０】
この第２４の実施形態の製造方法によって、容易に制御性良く、且つ歩留まり良く、第１乃至第１１の実施形態の面発光レーザ素子を得ることができる。
【０１１１】
（第２５の実施形態）
本発明の第２５の実施形態は、第１乃至第１１のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のＡｌ組成を有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二のＡｌ組成を有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【０１１２】
この第２５の実施形態の製造方法によって、容易に制御性良く、且つ歩留まり良く、第１乃至第１１の実施形態の面発光レーザ素子を得ることができる。
【０１１３】
（第２６の実施形態）
本発明の第２６の実施形態は、第１乃至第１１のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のメサ径を有し高次横モード抑制層を含んだ第一のメサと、第一のメサ径とは異なる第二のメサ径を有し正孔狭窄層を含んだ第二のメサとにより、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【０１１４】
第２６の実施形態の製造方法によって、容易に制御性良く、且つ歩留まり良く第１乃至第１１の実施形態の面発光レーザ素子を得ることができる。
【０１１５】
（第２７の実施形態）
本発明の第２７の実施形態は、第１７または第１８の実施形態の面発光レーザアレイの製造方法において、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子において、高次横モード制御層を含むメサの径が相違することにより、面積が相違する非酸化領域を設けることを特徴としている。
【０１１６】
第２７の実施形態の製造方法によって、第１７，第１８の実施形態の多波長面発光レーザアレイを、素子の作製工程を増やすことなく容易に制御性良く、且つ歩留まり良く得ることができる。
【０１１７】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【０１１８】
（第１の実施例）
図１は第１の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【０１１９】
図１の面発光レーザ素子は、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸構造を活性層とする０．８５μｍ帯面発光レーザ素子である。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【０１２０】
図１の面発光レーザ素子は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により結晶成長を行なっており、ＩＩＩ族原料に、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ），トリメチルガリウム（ＴＭＧ），トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族原料に、アルシン（ＡｓＨ３）ガスを用いている。また、ｐ型ドーパントにはＣＢｒ４を用い、ｎ型ドーパントにはＨ２Ｓｅを用いている。
【０１２１】
具体的に、図１の素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層１０２、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓの対を１周期とした３６周期のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３、ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー１０５、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層１０６、ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８１５Ａｓ共振器スペーサー１０７、２０周期のｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１０８を順次結晶成長している。また、上部分布ブラッグ反射器１０８の最表面層となるＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層では表面付近のｐ型ドーパント（炭素）のドーピングを高濃度としたコンタクト層（図示せず）が設けられている。
【０１２２】
また、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器１０３中、及びｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器１０８中には、それぞれ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４、及びｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０９が設けられている。更に、各被選択酸化層１０４，１０９は、選択酸化により酸化が成された酸化領域１１２（図で黒く示した領域；以降の実施例についても同様）と、酸化が成されていない非酸化領域１１３ａ，１１３ｂとからなっている。
【０１２３】
ここで、上部分布ブラッグ反射器１０８，下部分布ブラッグ反射器１０３の低屈折率層にあたるｎ及びｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層１０３ａ，１０８ａと、高屈折率層にあたるｎ及びｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０３ｂ，１０８ｂの膜厚は、分布ブラッグ反射器の多重反射の位相条件を満たすように、それぞれ各半導体層中における発振光の位相変化がπ／２となる層厚としている（各層については図２を参照）。具体的な各層の厚さは、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層１０３ａ，１０８ａが６９．８ｎｍ、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０３ｂ，１０８ｂが５９．７ｎｍである。
【０１２４】
図２は、図１の面発光レーザ素子の共振領域（共振器領域）を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。以後、共振領域を、ブラッグ反射器によって挟まれた領域と定義する。この第１の実施例の素子では、図１において、符号１１１によって示される領域が共振領域である。
【０１２５】
図２には、共振領域１１１と、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１０３ａとｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１０３ｂとによるｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３の１周期分の構造と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１０８ａとｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１０８ｂとによるｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１０８の１周期分の構造とが示されている。
【０１２６】
ここで、図１の面発光レーザ素子では、図２のように、共振領域に接するｎ及びｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１０３ａ，１０８ａ中に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０９がそれぞれ設けられている。ＡｌＡｓ被選択酸化層の厚さは、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４を３０ｎｍ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０９を２０ｎｍとしている。また、ＡｌＡｓ被選択酸化層が設けられているｎ及びｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部（上部）半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１０３ａ，１０８ａの厚さのみ、ＡｌＡｓ層を含めた各領域における発振光の位相変化が３π／２となる厚さにしている。
【０１２７】
また、共振領域を形成するノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層１０５，ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層１０６，ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層１０７は、これらからなる共振領域において、発振光の位相変化が２πに等しくなるように調整され、所謂１λ共振器構造を形成している。
【０１２８】
また、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層１０６は、高い誘導放出確率を得るために、発振光の定在波の腹にあたる位置に設けられている。逆に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４及びｐ−ＡｌＡｓ選択酸化層１０９は、光の回折損失を低減するために、発振光の定在波の節にあたる位置に設けられている。図１の素子では、図２に示すように、それぞれ活性層１０６から見て２番目の定在波の節となる位置に設けられている。
【０１２９】
図１の面発光レーザ素子は、結晶成長の後、公知の写真製版技術によって一辺が３０μｍの正方形レジストパターンが形成されて、公知のドライエッチング技術を用いて、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１０８の表面からｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布半導体ブラッグ反射器１０３の途中までの各層のエッチング除去が行なわれて、正方形メサを形成している。
【０１３０】
次に、水蒸気を含む加熱雰囲気中においてエッチング端面からメサ中央部に向けて、一回の酸化工程により、基板と平行方向にｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４とｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０９の選択酸化を行って、中央に非酸化領域１１３ａ，１１３ｂを残して、メサ周辺部に選択酸化領域１１２を形成している。
【０１３１】
この際、被選択酸化層１０４，１０９の酸化レートは、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４とｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０９の厚さの違いによって異なり、相対的に厚さの厚いｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４の方が、酸化レートが大きい。従って、非酸化領域１１３ｂの方が非酸化領域１１３ａよりも面積が小さく形成されている。ここで、非酸化領域１１３ｂの一辺は３μｍ、非酸化領域１１３ａの一辺は１０μｍであった。以上のように、電子通路における非酸化（導通）領域１１３ｂの面積は、正孔通路における非酸化（導通）領域１１３ａの面積に対して、相対的に小さくなるように形成されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域１１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０１３２】
次に、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ウエハ全面にＳｉＯ２層１１４を形成した後、メサの中央部にアラインして、絶縁樹脂１１５のスピンコートを行い、メサ上の絶縁樹脂の除去を行った。次に、絶縁樹脂除去部のＳｉＯ２層１１４の除去を行った。次に、メサ上の光出射部となる領域に１０μｍの方形レジストパターンを形成し、蒸着を行なった。次に、光出射部の電極材料をリフトオフにより除去し、ｐ側電極１１６を形成した。次に、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面を研磨した後、基板１０１の裏面に、蒸着によってｎ側電極１１７を設けた。次に、アニールによって、両電極１１６，１１７のオーミック導通を取った。
【０１３３】
図１の面発光レーザ素子は、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１０８，ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３に、それぞれ、ＡｌＡｓ被選択酸化層１０９，１０４が設けられており、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３中に設けられた非酸化（導通）領域１１３ｂの一辺の長さを３μｍとして、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１０８中の非酸化（導通）領域１１３ａに比べて小さくしている。ここで、ＡｌＡｓの酸化物は屈折率が１．６程度であり、共振器内の導波モードに対して作用を及ぼす。つまり、メサ中心部以外にも大きな電場振幅を持つ高次横モードは、酸化層による回折損失が大きく発振が抑制される。メサ中心部に大きな電場振幅を持つ基本横モードは、メサ中心部が酸化されていないことから、酸化狭窄構造による回折損失が少なく容易に発振が可能である。
【０１３４】
従来の面発光レーザ素子は、安定に単一基本横モード発振を得るために、ｐ型分布ブラッグ反射器中の非酸化領域の面積を小さくしており、これが発振領域の減少による素子の出力の制限と、高抵抗化による素子発熱の増大（熱によるロールオーバー）を招いていた。
【０１３５】
しかし、この第１の実施例の素子は、主にｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３中に設けた酸化狭窄構造によって、発振横モードの制御を行っており、ｎ型分布ブラッグ反射器の抵抗はｐ型分布ブラッグ反射器に比べて低く、従って、素子を高抵抗化させることなく高次横モードの発振を抑制することができる。
【０１３６】
しかし、電子は正孔に比べて移動度が大きいので、ｎ型分布ブラッグ反射器中に設けた酸化狭窄層によって、キャリアの注入領域を効果的にメサ中心部に狭窄することは難しく、キャリアがメサ側面へ拡散し、メサ側面の非発光再結合準位によって発光効率が低下する不具合を生じる。これを防ぐためには、正孔に対しても狭窄構造を設け、高密度に電子―正孔が励起される領域をメサ中心部に制限する必要がある。
【０１３７】
この目的のために、この第１の実施例の素子では、ｐ型分布ブラッグ反射器にも酸化狭窄構造を設け、正孔の狭窄を行っている。この酸化狭窄構造は、高次横モードの発振を抑制する程度に非酸化領域を小さく絞る必要は無く、正孔がメサ側面にまで拡散しない程度の大きさに選べば良い。つまり、高出力が得られるように大きめに選ぶことができる。従って、従来のように著しく素子抵抗を増加させることが無く、熱による出力飽和の影響が小さい。従って、更に高出力までの発振が可能になる。
【０１３８】
このように、この第１の実施例の素子は、高出力まで単一基本モードによる発振が得られ、また、熱による出力飽和点も従来の素子に比べ高かった。
【０１３９】
（第２の実施例）
図３は第２の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図３の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【０１４０】
図３の面発光レーザ素子は、第１の実施例と同じ結晶成長法により結晶成長が行なわれている。具体的に、図３の素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層２０２と、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓの対を１周期とした３６周期のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器２０３と、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー２０５とＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０６とノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー２０７とから成る共振領域２１１と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体ブラッグ反射器２１０とｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器２０８とから成る２０周期の上部半導体分布ブラッグ反射器とを、順次結晶成長して構成されている。また、上部分布ブラッグ反射器の最表面層となるＧａＡｓ層では表面付近のｐ型ドーパントである炭素のドーピングを高濃度としたｐ−ＧａＡｓコンタクト層（図示せず）が設けられている。
【０１４１】
また、上部半導体分布ブラッグ反射器２０８，２１０，下部半導体多分布ブラッグ反射器２０３を構成する各層は、第１の実施例と同様に、発振波長に対して各層における光の位相変化がπ／２となる層厚としている。具体的には、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層を１０９．９ｎｍ、ＧａＡｓ層を９５．２ｎｍとしている。
【０１４２】
また、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器２０３中、及びｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器２１０中には、それそれ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０４、及びｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０９が設けられている。更に、各被選択酸化層２０４，２０９は、選択酸化により酸化が成された酸化領域２１２と、酸化が成されていない非酸化領域２１３ａ，２１３ｂとからなっている。
【０１４３】
図４は、図３の面発光レーザ素子における共振領域２１１の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【０１４４】
図４には、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー２０５とＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０６とノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー２０７とから成る共振領域２１１と、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層２０３ａとｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０４とｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２０３ｂとから成るｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器２０３の１周期分の構造と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層２１０ａと、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０９と、ｐ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２１０ｂと、トンネル接合２１７と、ｎ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２０８ｂと、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層２０８ａとからなる構造が示されている。
【０１４５】
ここで、図３の面発光レーザ素子では、図４のように共振領域に接するｎ及びｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部（上部）半導体分布ブラッグ反射器低屈折層２０３ａ，２１０ａ中に、それぞれ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０４，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０９が設けられており、ＡｌＡｓ被選択酸化層の厚さは、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４を３０ｎｍ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０９を２０ｎｍとしている。
【０１４６】
また、ｐ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２１０ｂとｎ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２０８ｂとの間には、ｐ＋＋−ＧａＡｓ層とｎ＋＋−ＧａＡｓ層とからなるトンネル接合２１７が設けられている。
【０１４７】
ＡｌＡｓ被選択酸化層を設けたｎ及びｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部（上部）半導体分布ブラッグ反射器低屈折層２０３ａ，２１０ａの厚さは、ブラッグ反射器の位相条件を満たすようにＡｌＡｓ被選択酸化層を含めた各領域における発振光の位相変化が３π／２となる厚さにしている。
【０１４８】
また、トンネル接合２１７と、及びこれの両側に位置しているｐ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２１０ｂと、ｎ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２０８ｂも、同様に、これらの層中における光の位相変化が３π／２となる厚さにしている。
【０１４９】
この第２の実施例の素子は、第１の実施例と同様にメサ形成を行なった後、第１の実施例と同様に、選択酸化により、選択酸化領域２１２、及び非酸化領域２１３ａ，２１３ｂが形成されている。ここで、非酸化領域の面積は、ＡｌＡｓ被選択酸化層の厚さの違いによって、正孔通路となる非酸化（導通）領域２１３ａの方が、電子通路となる非酸化（導通）領域２１３ｂに対して相対的に大きくなるように形成されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域２１３ｂから成る選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０１５０】
次に、第１の実施例と同様にＳｉＯ２絶縁層２１４，絶縁性樹脂２１５による絶縁領域の形成を行なった後、ｐ側電極２１６ａ，ｎ側電極２１６ｂの形成を行なっている。
【０１５１】
また、この第２の実施例の素子は、第１の実施例の素子と同様に、主にｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器２０３中に設けた酸化狭窄構造によって横モードの制御を行っており、ｎ型分布ブラッグ反射器の抵抗はｐ型分布ブラッグ反射器に比べて低いことから、高抵抗化させることなく高次横モードの発振を抑制することができる。
【０１５２】
実際、図３の面発光レーザ素子は、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、上下の反射ミラーの大部分をｐ−半導体分布ブラッグ反射器に対して吸収損失の少ないｎ−半導体分布ブラッグ反射器で構成しており、高スロープ効率，低発振閾値電流等の特性の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができた。
【０１５３】
この第２の実施例のように、トンネル接合を有する面発光レーザ素子構造とすることもできる。
【０１５４】
（第３の実施例）
図５は第３の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図５の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする０．９８μｍ帯面発光レーザ素子である。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【０１５５】
図５の面発光レーザ素子は、第１の実施例と同じ結晶成長法により結晶成長が行なわれている。具体的に、図５の素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板３０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層３０２と、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓの対を１周期とした３６周期のｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器３０３と、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー３０５とＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層３０６とノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー３０７とから成る共振領域３１１と、２０周期のｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器３０８とを順次結晶成長して構成されている。また、上部分布ブラッグ反射器の最表面層となるＧａＡｓ層では表面付近のｐ型ドーパントである炭素のドーピングを高濃度としたｐ−ＧａＡｓコンタクト層（図示せず）が設けられている。
【０１５６】
また、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器３０３中、及びｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器３０８中には、それぞれ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４、及びｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０９が設けられている。更に、各被選択酸化層３０４，３０９は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域３１２と、酸化がなされていない非酸化領域３１３ａ，３１３ｂとからなっている。
【０１５７】
ここで、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層３０３ａ、ｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層３０８ａ，及びｎ−ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層３０３ｂ、ｎ−ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層３０８ｂの膜厚は、分布ブラッグ反射器の多重反射の位相条件を満たすように、それぞれ各半導体層中における発振光の位相変化がπ／２となる層厚としている。具体的な各層の厚さは、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層が８０．２ｎｍ、ＧａＡｓ層が６９．５ｎｍである。
【０１５８】
この第３の実施例が、第１の実施例と異なる点は、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０９の位置である。すなわち、第１の実施例では、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０９は、ｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器３０８中において、共振領域から見て１番目のｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層３０８ａ中に設けているのに対し、この第３の実施例では、共振領域から見て５番目のｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層３０８ａ中に設けられている。
【０１５９】
図６は、図５の面発光レーザ素子の共振領域３１１と、ｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器３０８中においてｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０９を設けた領域を詳しく示す図である。
【０１６０】
図６には、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層３０３ａとｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４とｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層３０３ｂとによるｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器３０３の１周期分の構造と、ｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層３０８ａとｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０９とｐ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層３０８ｂとによるｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器３０８の１周期分とによって挟まれた共振領域３１１の構造が示されている。
【０１６１】
ここで、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０９は、共振領域３１１から見て５番目にあたるｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層３０８ａ中に設けられている。また、これら２種のＡｌＡｓ被選択酸化層３０４，３０９は、発振光の定在波の節にあたる位置に設けられている。
【０１６２】
更に、それぞれのＡｌＡｓ被選択酸化層３０４，３０９の厚さは、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４を３０ｎｍ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０９を２０ｎｍとしている。また、ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４，３０９が設けられているｎ及びｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部（上部）半導体分布ブラッグ反射器低屈折層３０３ａ，３０８ａの厚さのみ、ＡｌＡｓ層を含めたこの領域における発振光の位相変化が３π／２となる厚さにしている。
【０１６３】
共振領域は、第１の実施例と同様に１λ共振器構造を形成しており、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層３０６を、発振光の定在波の腹となる位置に設けている。
【０１６４】
この第３の実施例の素子は、第１の実施例と同様にメサ形成を行なった後、第１の実施例と同様に、選択酸化により、選択酸化領域３１２と、非酸化領域３１３ａ，３１３ｂを形成している。非酸化領域の面積は、ＡｌＡｓ被選択酸化層の厚さの違いによって、正孔通路となる非酸化（導通）領域３１３ａの方が、電子通路となる非酸化（導通）領域３１３ｂに対して相対的に大きくなるように調整されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域３１３ｂから成る選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０１６５】
そして、この第３の実施例の素子は、第１の実施例と同様に、ＳｉＯ２絶縁層３１４，絶縁性樹脂３１５による絶縁領域の形成を行なった後、ｐ側電極３１６，ｎ側電極３１７の形成を行なっている。
【０１６６】
図３の面発光レーザ素子は、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。高次横モード抑制層の位置としては、共振領域の近くに限らず、この第３の実施例のように、分布ブラッグ反射器の任意の位置に設けることもできる。
【０１６７】
（第４の実施例）
図７は第４の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図７の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする０．９８μｍ帯面発光レーザ素子である。以下、その構造を説明する。
【０１６８】
図７の面発光レーザ素子は、一部を除いて第３の実施例の素子と同じ層構成になっている。すなわち、第３の実施例と異なっているのは、ｐ−ＡｌＡｓ選択酸化層４０９が、ｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器４０８の、共振領域４１１からみて５番目に当たるｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層４０８ａ中の、発振光の定在波の腹に当たる位置に設けられている点である。
【０１６９】
図８は、図７の面発光レーザ素子を詳しく示す図であり、第３の実施例で説明した図６に対応する図である。図８を参照すると、第４の実施例では、厚さ２０ｎｍのｐ−ＡｌＡｓ選択酸化層４０９を、ｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層４０８ａ中において、発振光の定在波の腹に当たる位置に設けている。また、ｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層４０８ａの厚さは、ｐ−ＡｌＡｓ選択酸化層４０９とｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層４０８ａからなる領域中における発振光の位相変化が３π／２に等しくなるように調整されている。
【０１７０】
この第４の実施例の素子は、第３の実施例と同様に、選択酸化により、選択酸化領域４１２と、非酸化領域４１３ａ，４１３ｂを形成している。非酸化領域の面積は、ＡｌＡｓ被選択酸化層の厚さの違いによって、正孔通路となる非酸化（導通）領域４１３ａの方が、電子通路となる非酸化（導通）領域４１３ｂに対して相対的に大きくなるように調整されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域４１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。非酸化（導通）領域４１３ａの一辺の長さは１０μｍであり、非酸化（導通）領域４１３ｂの一辺の長さは３μｍであった。
【０１７１】
高次横モードの発振光は、基本横モード光に対して横方向の電界の広がりが大きい。また、酸化層を電界振幅の大きな定在波の腹となる位置に設けることにより、光の回折損失は大きくなる。従って、非酸化領域の面積の大きな選択酸化構造を定在波の電界の腹となる位置に設けることによって、基本横モードに対する回折損失を抑え、高次横モードに対する回折損失を大きくすることができる。図７の面発光レーザ素子は、以上のように、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【０１７２】
（第５の実施例）
図９は第５の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図９の面発光レーザ素子は、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸構造を活性層とする０．８５μｍ帯面発光レーザ素子である。図９の面発光レーザ素子は、第１の実施例の素子に対し、活性層を挟む上下の導電型を反転させて構成したものであり、この点を除いて第１の実施例と同じ構成となっている。以下、その構造を説明する。
【０１７３】
具体的に、図９の素子は、ｐ−ＧａＡｓ基板５０１上に、ｐ−ＧａＡｓバッファー層５０２と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓの対を１周期とした３６周期のｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器５０３と、ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー５０５とＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層５０６とノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８１５Ａｓ共振器スペーサー５０７とから成る共振領域５１１と、２０周期のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器５０８とを順次結晶成長して構成されている。また、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器５０３中、及びｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器５０８中には、それぞれ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４、及びｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０９が設けられている。更に、各被選択酸化層は、選択酸化により酸化がなされた酸化領域５１２と、酸化がなされていない非酸化領域５１３ａ，５１３ｂとからなっている。
【０１７４】
図１０は、図９の面発光レーザ素子の共振領域５１１の周辺を詳しく示す図である。図１０には、共振領域５１１と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層５０３ａとｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４とｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層５０３ｂとから成るｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器５０３の１周期分の構造と、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層５０８ａとｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０９とｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層５０８ｂとから成るｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器５０８の１周期分の構造が示されている。
【０１７５】
ここで、図９の面発光レーザ素子では、図１０のように共振領域に接するｐ及びｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部（上部）半導体分布ブラッグ反射器低屈折層５０３ａ，５０８ａ中に、それぞれ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４，ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０９が設けられている。ＡｌＡｓ被選択酸化層の厚さは、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０９を３０ｎｍ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４を２０ｎｍとしている。また、ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４，５０９が設けられているｐ及びｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部（上部）半導体分布ブラッグ反射器低屈折層５０３ａ，５０８ａの厚さのみ、ＡｌＡｓ被選択酸化層を含めた各領域における発振光の位相変化が３π／２となる厚さにしている。
【０１７６】
また、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層５０６は発振光の定在波の腹となる位置に、ｐ及びｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４，５０９は節となる位置に設けられている。また、素子は１λ共振器構造を形成している。
【０１７７】
この第５の実施例の素子では、第１の実施例と同様に、メサ形成を行なった後、選択酸化を行い、各ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４，５０９の厚さの違いによって面積が異なる選択酸化領域５１２と、非酸化（導通）領域５１３ａ，５１３ｂを形成している。
【０１７８】
ここで、電子通路における非酸化（導通）領域５１３ｂの面積は、正孔通路における非酸化（導通）領域５１３ａの面積に対し、相対的に小さくなるように形成されている。非酸化領域５１３ｂの一辺は３μｍ、非酸化領域５１３ａの一辺は１０μｍであった。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域５１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０１７９】
そして、この第５の実施例では、第１の実施例と同様に、ＳｉＯ２絶縁層５１４，絶縁性樹脂５１５による絶縁領域の形成を行なった後、ｐ側電極５１６，ｎ側電極５１７の形成を行なっている。
【０１８０】
図９の面発光レーザ素子は、同様に、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【０１８１】
このように、ｐ導半導体基板を用いて、共振領域に対し基板側をｐ導電型とし、表面側をｎ導電型として、素子を形成することもできる。
【０１８２】
（第６の実施例）
図１１は第６の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図１１の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。また、図１１の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けた所謂イントラキャビティコンタクト構造となっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【０１８３】
図１１の面発光レーザ素子は、第１の実施例と同様にＭＯＣＶＤ法によって結晶成長を行なったものであり、活性層の窒素原料にはジメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）を用いている。
【０１８４】
具体的に、図１１の素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板６０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層６０２と、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓの対を１周期とした３６周期のｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器６０３と、共振領域６１１と、２０周期のノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器６０８とを順次結晶成長して構成されている。
【０１８５】
ここで、共振領域６１１は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層６０７と、ＧａＡｓ共振器スペーサー層と、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０５とから構成されている。
【０１８６】
また、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器６０３中には、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４が設けられており、更に、各被選択酸化層６０５，６０４は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域６１２と、酸化がなされていない非酸化領域６１３ａ，６１３ｂを形成している。
【０１８７】
図１２は、図１１のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子の共振領域の周辺を詳しく示す図である。即ち、図１２には、共振領域６１１と、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層６０９ａとｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４とｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層６０９ｂとによるｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器６０３の１周期分の構造と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層６１０ａとノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層６１０ｂとによるノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器６０８の１周期分の構造とが示されている。
【０１８８】
ここで、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層６０９ａ中には、図１２に示すように、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４が設けられている。
【０１８９】
また、共振領域６１１は、基板６０１側から順に、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ａ、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造６０７、ノンドープＧａＡｓスペーサー層６０６ｂ、ｐ−ＧａＡｓスペーサー層６０６ｃ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０５、ｐ−ＧａＡｓスペーサー層６０６ｄ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト兼共振器スペーサー層６０６ｅ、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ｆが結晶成長されて形成されている。
【０１９０】
ここで、上部分布ブラッグ反射器，下部分布ブラッグ反射器６０３，６０８の低屈折率層にあたるＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層６０９ａ，６１０ａと高屈折率層にあたるＧａＡｓ層６０９ｂ，６１０ｂの膜厚は、分布ブラッグ反射器の多重反射の位相条件を満たすように、それぞれ各半導体層中における発振光の位相変化がπ／２となる層厚としている。具体的な各層の厚さは、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層が１０８．２ｎｍ、ＧａＡｓ層が９５．２ｎｍである。
【０１９１】
但し、図１２に示すように、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４が設けられているｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層６０９ａの層厚のみ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４とｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層６０９ａにおける発振光の位相変化が３π／２となるようにしている。ここで、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４の厚さは３０ｎｍとしている。
【０１９２】
また、共振領域６１１を形成するノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ａ，６０６ｂ，ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造６０７，ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ｃ，６０６ｄ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ｆ，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０５，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層６０６ｅは、これらからなる共振領域６１１において、発振光の位相変化が４πに等しくなるように厚さが調整され、２λ共振器構造となっている。
【０１９３】
また、活性層であるＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造６０７は、発振光の定在波の腹にあたる位置に設けられている。逆に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４，ｐ−ＡｌＡｓ選択酸化層６０５は、光の回折損失を低減するために、発振光の定在波の節にあたる位置に設けられている。図１１の素子では、図１２に示すように、活性層から見てそれぞれ２番目の定在波の節となる位置にｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４，ｐ−ＡｌＡｓ選択酸化層６０５を設けた。ここで、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０５の厚さは２０ｎｍとした。
【０１９４】
また、ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー兼コンタクト層６０６ｅは、高濃度にｐ型ドーピングされた半導体層による光の吸収損失を低減するために、定在波の節となる位置に設けられている。
【０１９５】
図１１の面発光レーザ素子は、次のように作製された、すなわち、各層を結晶成長した後、第１の実施例と同様に、公知の写真製版技術，エッチング技術によって、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器６０８の表面からｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー兼コンタクト層６０６ｅの表面までの各層のエッチング除去を行ない、図１２のように一辺が３０μｍの正方形メサの形成を行なった。
【０１９６】
次に、同様に写真製版技術を用い前記の正方形メサにアラインして、一辺が５０μｍの正方形レジストパターンを形成し、ドライエッチングによって、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４とｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０５との端面が露出するようにｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器６０３の途中までの各層をエッチング除去し、２段メサを形成した。
【０１９７】
次に、水蒸気を含む加熱雰囲気中において、一回の選択酸化工程により、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４とｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０５の厚さの違いにより酸化レートを制御し、メサ中央部に非酸化面積が相対的に大きな非酸化領域６１３ａと非酸化面積が相対的に小さな非酸化領域６１３ｂとを形成し、メサ周辺部に選択酸化領域６１２を形成した。
【０１９８】
ここで、非酸化領域６１３ｂの一辺は５μｍ、非酸化領域６１３ａの一辺は１０μｍであった。以上のように、電子通路における非酸化（導通）領域６１３ｂの面積は、正孔通路における非酸化（導通）領域６１３ａの面積に対し、相対的に小さくなるように形成した。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域６１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０１９９】
次に、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ウエハ全面にＳｉＯ２層６１４を形成した後、メサの中央部にアラインして、直径４５μｍの正方形レジスト開口パターンを形成し、開口部のＳｉＯ２の除去を行った。次に、ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー兼コンタクト層６０６ｅ上に、メサにアラインして３０μｍのレジストパターンを形成し、蒸着及びリフトオフによって、ｐ側電極６１５を形成した。次に、基板６０１の裏面を研磨した後、基板６０１の裏面に、蒸着によってｎ側電極６１６を設けた。次に、アニールによって両電極６１５，６１６のオーミック導通を取った。
【０２００】
図１１の面発光レーザ素子は、同様に単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【０２０１】
また、ｐ型半導体材料では、特に１．３μｍ帯等を含む長波長帯において光の吸収が顕著になる傾向があり、高濃度ｐ型ドーピング層やｐ型分布ブラッグ反射器による吸収損失の影響によって発振閾値電流が増加し、スロープ効率が低下するといった傾向が見られる。
【０２０２】
これに対し、この第６の実施例のようにイントラキャビティコンタクト構造とした場合は、正孔注入を行なうことにより、ｐ型分布ブラッグ反射器を用いる必要が無くなるので、光の吸収の影響を低減することができる。よって、特に性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【０２０３】
（第７の実施例）
図１３は第７の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図１３の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。また、図１３の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第７の実施例の素子は、第６の実施例の素子に対し、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層の位置を共振領域中に設ける構成となっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【０２０４】
図１３の面発光レーザ素子は、第６の実施例と同様な結晶成長法を用いて、ｎ−ＧａＡｓ基板７０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層７０２と、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器７０３と、共振領域７１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器７０８とを順次結晶成長して構成されている。
【０２０５】
図１４は、図１３の面発光レーザ素子の共振領域を詳しく示す図である。すなわち、図１４には、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層７０９ａとｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層７０９ｂとによるｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器７０３の１周期分の構造と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層７１０ａとノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層７１０ｂとによるノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器７０８の１周期分の構造と、これらの間に設けられた共振領域７１１とが示されている。
【０２０６】
図１３のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器７０３の結晶成長を行なった後、図１４に示すように、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層７０６ａ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層７０４、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層７０６ｂ、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層７０６ｃ、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造７０７、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層７０６ｄ、ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層７０６ｅ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層７０５、ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層７０６ｆ、ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー兼コンタクト層７０６ｇ、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層７０６ｈからなる共振領域７１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器７０８との結晶成長を行なっている。
【０２０７】
図１３の素子は、結晶成長の後、第６の実施例の素子と同様な手法により、エッチングによる正方形状のメサ形成、選択酸化、ＳｉＯ２絶縁膜７１４，ｐ側電極７１５，ｎ側電極７１６の形成を行なっている。
【０２０８】
また、この第７の実施例では、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層７０４の位置を、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層７０６ａ，７０６ｂの間としており、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層７０４，７０５を、図１３のように、共振領域７１１中に設けている。
【０２０９】
また、共振領域７１１における発振光の位相変化は５πに等しく、２．５λ共振器を形成している。また、被選択酸化層には、厚さの異なるｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層７０４，７０５を用いており、電子通路となるｎ型半導体層中に設けた非酸化（導通）領域７１３ｂの一辺が５μｍ、正孔通路となるｐ型半導体層中に設けた非酸化（導通）領域７１３ａの一辺が１０μｍとなるように形成されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域７１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０２１０】
図１３の面発光レーザ素子は、同様に、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。この第７の実施例のように、被選択酸化層の位置を共振領域中とする構成も可能である。
【０２１１】
（第８の実施例）
図１５は第８の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図１５の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。また、図１５の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第８の実施例の素子は、第７の実施例の素子と同様に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層の位置を共振領域中に設ける構成とし、上部反射鏡を誘電体材料（ＭｇＦ２）と半導体材料（ＺｎＳｅ）から構成したものとなっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【０２１２】
図１５のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板８０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層８０２の結晶成長を行った後、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓの対を１周期とした３６周期のｎ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器８０３と、共振領域８１１と、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８０６ｇとの結晶成長が行なわれている。
【０２１３】
図１６は、図１５のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子における共振領域８１１の周辺を詳しく示した図である。すなわち、図１６には、ｎ−ＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層８０９ａとｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層８０９ｂとによるｎ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器８０３の１周期分の構造と、この上に設けられた共振領域８１１とが示されている。
【０２１４】
図１５のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、ｎ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器８０３の結晶成長を行なった後、図１６に示すように、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６ａ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層８０４、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６ｂ、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６ｃ、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造８０７、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６ｄ、ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６ｅ、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ被選択酸化層８０５、ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６ｆからなる共振領域８１１と、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８０６ｇとの結晶成長が行なわれている。共振領域８１１における発振光の位相変化は４πに等しく、２λ共振器構造としている。
【０２１５】
図１５のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、エッチングによるメサ形成、選択酸化、ＳｉＯ２絶縁膜８１３の形成を行なった後、吸収損失を低減するために、共振領域にあたるｐ−ＧａＡｓコンタクト層８０６ｇをエッチングにより除去し、ＺｎＳｅ／ＭｇＦ２を１周期とする５周期のＺｎＳｅ／ＭｇＦ２上部分布ブラッグ反射器８０８を電子ビーム蒸着により形成している。ＧａＡｓコンタクト層８０６ｇのエッチングは、ウエットエッチング等が適しており、この際、ＧａＡｓコンタクト層８０６ｇの下層にＧａＩｎＰエッチング停止層等を設けることにより、制御性良くエッチングを行なうことができる。
【０２１６】
そして、ｐ側電極８１５，ｎ側電極８１６の形成を行なった後、ＺｎＳｅ／ＭｇＦ２上部分布ブラッグ反射器８０８をドライエッチング法によりメサ形状にエッチング加工した。
【０２１７】
また、この第８の実施例では、ＡｌＡｓ被選択酸化層としてＡｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓを用いており、ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６ｅ，８０６ｆの間にはｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ被選択酸化層８０５を設け、また、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６ａ，８０６ｂの間にはｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層８０４を設けた。両被選択酸化層８０４，８０５の厚さは、いずれも３０ｎｍとした。
【０２１８】
ＡｌＧａＡｓはＡｌ組成が大きいもの程酸化レートが速く、一回の酸化でＡｌ組成の違いにより面積の異なる非酸化領域８１３ａ，８１３ｂを形成することができる。このようにＡｌ組成の違いから酸化レートを制御し、電子通路における非酸化（導通）領域８１３ｂの面積は、正孔通路における非酸化（導通）領域８１３ａの面積に対し、相対的に小さく形成した。非酸化領域８１３ｂの一辺は５μｍ、非酸化領域８１３ａの一辺は１０μｍとした。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域８１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０２１９】
図１５の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であった。また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、素子は低抵抗であった。
【０２２０】
以上のように、上部分布ブラッグ反射器としては、半導体以外にも誘電体材料等を用いて構成することもできる。
【０２２１】
（第９の実施例）
図１７は第９の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図１７の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。また、図１７の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第９の実施例の素子では、ｐ及びｎ電極が全て基板の表面側に設けられた構成になっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【０２２２】
図１７の面発光レーザ素子は、半絶縁性ＧａＡｓ基板９０１上に、ノンドープＧａＡｓバッファー層９０２の結晶成長を行った後、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓの対を１周期とした３６周期のノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器９０３と、共振領域９１１と、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓの対を１周期とした２０周期のノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器９０８との結晶成長を行なっている。
【０２２３】
図１８は、図１７の面発光レーザ素子における共振領域９１１の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図１８には、ノンドープＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層９０９ａとノンドープＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層９０９ｂとによるノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器９０３の１周期分の構造と、この上に設けられた共振領域９１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層９１０ａとノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層４１０ｂとによるノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器４０８の１周期分の構造とが示されている。
【０２２４】
図１８に示すように、図１７のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器９０３の結晶成長を行なった後、ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層９０６ａ，ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６ｂ，ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層９０４，ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６ｃ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６ｄ，ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造９０７，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６ｅ，ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６ｆ，ｐ−Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ被選択酸化層９０５，ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６ｇ，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層９０６ｈ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６ｉによる共振領域９１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器９０８との結晶成長を行なっている。
【０２２５】
図１７のように、この第９の実施例の素子では、ｐ側電極と導通を取るためのｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー兼コンタクト層９０６ｈと、ｎ側電極とのコンタクトを取るためのｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー兼コンタクト層９０６ａを設けており、図１７のようにそれぞれのコンタクト層の表面までをエッチングにより除去し、２段の正方形状メサを形成し、しかる後、水蒸気を含む加熱雰囲気中において、選択酸化領域９１２と、非酸化（導通）領域９１３ａ，９１３ｂとを設け、次いで、ｎ側電極９１５，ｐ側電極９１４を設けている。
【０２２６】
また、この第９の実施例では、非酸化領域の面積は、被選択酸化層のＡｌ組成の違いによって制御しており、正孔通路の途中にはｐ−Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ被選択酸化層９０５を設け、電子通路の途中にはｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層９０４を設けて、電子通路における非酸化（導通）領域９１３ｂの面積が、正孔通路における非酸化（導通）領域の面積９１３ａに対し、相対的に小さくなるように形成している。
【０２２７】
ここで、電子通路となるｎ型半導体層中に設けた非酸化（導通）領域９１３ｂの一辺は３μｍであり、正孔通路となるｐ型半導体層中に設けた非酸化（導通）領域９１３ａの一辺は１０μｍであった。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域９１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けている。
【０２２８】
図１７の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であった。また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、素子は低抵抗であった。
【０２２９】
この第９の実施例のように、素子の電極を全て基板表面から取る構成とすることもできる。
【０２３０】
また、この第９の実施例の素子は、ｐ，ｎいずれの電極も共振器内に設けたコンタクト層上に設けており、半導体分布ブラッグ反射器を介してキャリア注入が行なわれない構造となっている。従って、導通のために、半導体分布ブラッグ反射器に不純物ドーピングを施す必要が無く、自由キャリア吸収等による光の吸収損失を低減することができる。このように、特に性能の優れた長波長帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子を得ることができる。
【０２３１】
（第１０の実施例）
図１９は第１０の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図１９の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ多重量子井戸構造を活性層とする６７０ｎｍ帯可視面発光レーザ素子となっている。また、図１９の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第１０の実施例の素子も、ｐ及びｎ電極を全て基板の表面側に設けたものとなっているが、第９の実施例とは異なる構成となっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【０２３２】
図１９の面発光レーザ素子は、ＭＯＣＶＤ法を用いて作製される。ここで、燐（Ｐ）材料としては、フォスフィン（ＰＨ３）を用いている。また、一部の層のｐ型ドーパントして、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用いている。
【０２３３】
図１９の面発光レーザ素子では、半絶縁性ＧａＡｓ基板１００１上に、ノンドープＧａＡｓバッファー層１００２の結晶成長を行った後、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓの対を１周期とした５６周期のノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１００３と、共振領域１０１１と、ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐコンタクト層１００６ｈとの結晶成長が行なわれている。
【０２３４】
図２０は、図１９の面発光レーザ素子における共振領域１０１１の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図２０には、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層１００９ａとノンドープＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１００９ｂとによるノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１００３の１周期分の構造と、この上に設けられた共振領域１０１１と、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１００６ｈとが示されている。
【０２３５】
また、図２０に示すように、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器１００３の活性層側に最も近いノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層１００９ａ中の、発振光の定在波の節に当たる位置に、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１００４が設けられている。
【０２３６】
図１９の面発光レーザ素子では、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器１００３の結晶成長を行なった後、図２０に示すように、ｎ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐコンタクト層兼共振器スペーサー層１００６ａ，ｎ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層１００６ｂ，ノンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層１００６ｃ，ノンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層１００６ｄ，ＧａＩｎＰ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ多重量子井戸構造１００７，ノンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層１００６ｅ、ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層１００６ｆ，ｐ−Ａｌ０．９２Ｇａ０．０２Ａｓ被選択酸化層１００５，ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層１００６ｇ，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１００６ｈの結晶成長が行なわれている。
【０２３７】
ここで、ｐ−Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ被選択酸化層１００５は、発振光の定在波の節に当たる位置に設けられており、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１００４とは、層厚，Ａｌ組成が異なる構成となっている。具体的には、ｐ−Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ被選択酸化層１００５の厚さを２０ｎｍとし、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１００４の厚さを３０ｎｍとしている。また、共振領域は、２．５λ共振器構造としている。
【０２３８】
次に、公知の写真製版技術，公知のドライエッチング技術により、図１９に示すように２段の正方形状メサ構造の形成を行ない、更に発振光の吸収を低減するために、共振領域１０１１におけるｐ−ＧａＡｓコンタクト層１００６ｈのエッチング除去を行っている。
【０２３９】
次に、水蒸気を含む加熱雰囲気中で、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ被選択酸化層１００５，ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１００４をエッチング端面から酸化し、選択酸化領域１０１２と、非酸化領域１０１３ａ，１０１３ｂとを形成した。被選択酸化層の酸化レートは、Ａｌ組成，厚さの違いによって制御を行なった。本素子では、非酸化領域１０１３ａの一辺が１０μｍとなり、非酸化領域１０１３ｂの一辺が３μｍとなるように被選択酸化層のＡｌ組成と厚さの調整を行なった。ここで、非酸化面積が相対的に小さな非酸化領域１０１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０２４０】
次に、電子ビーム蒸着法を用いてＴｉＯ２／ＳｉＯ２の対を１周期とした７周期のＴｉＯ２／ＳｉＯ２上部誘電体分布ブラッグ反射器１００８を蒸着し、公知のドライエッチング技術を用いて図１９のようにメサ形状に加工した。次に、ｐ側電極電極１０１４，ｎ側電極電極１０１５の形成を行った。
【０２４１】
図１９の面発光レーザ素子は、基板表面に設けた２種の電極１０１４，１０１５によって、キャリアの注入が行なわれ、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ｇａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器１００３に設けた酸化絶縁層は電気抵抗に影響を与えない構造となっている。
【０２４２】
更に、この第１０の実施例の素子では、ｐ側，ｎ側いずれの電極も共振器内に設けたコンタクト層上に設けられており、半導体分布ブラッグ反射器を介したキャリアの注入が行なわれない。従って、半導体分布ブラッグ反射器に不純物ドーピングを施す必要が無く、自由キャリア等による光の吸収損失を低減することができる。また、上部分布ブラッグ反射器を誘電体材料としたことによっても吸収損失を低減する効果を得ることができる。特に可視帯域においては、単一基本横モード制御を行なうために、非酸化領域の面積を小さくすることが必要であり、高抵抗化し易く、発熱の影響を受けやすいが、この第１０の実施例の素子では、面積が相対的に小さい非酸化領域１０１３ｂを素子の電流通路以外に設けており、非酸化領域１０１３ｂによる高抵抗化を防止することができる。
【０２４３】
図１９の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、素子は非常に低抵抗であった。
【０２４４】
（第１１の実施例）
図２１は第１１の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図２１の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子となっている。また、図２１の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第１１の実施例の素子は、キャリアの導通領域以外の領域に発振横モード制御を行なうための選択酸化構造を設けた構成となっている。以下、その構造を説明する。
【０２４５】
図２１の面発光レーザ素子では、共振領域１１１１の構造を、第６の実施例の素子と類似の構造とし、第６の実施例において、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器６０３中に設けたｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４よる選択酸化構造の代わりに、後述のように、ノンドープ上部分布ブラッグ反射器中に、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層による選択酸化構造を設けている。また、活性層にはＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を用いている。
【０２４６】
図２１の素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板１１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ１１０２と、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１１０３と、共振領域１１１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器１１０８とを順次に結晶成長して構成されている。
【０２４７】
図２２は、図２１の面発光レーザ素子の共振領域を詳しく示す図である。すなわち、図２２には、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１１０９ａとｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１１０９ｂとによるｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１１０３の１周期分の構造と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１１１０ａとノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１１１０ｂとによるノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１１０８の１周期分の構造と、これらの間に設けられた共振領域１１１１とが示されている。
【０２４８】
共振領域１１１１は、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１１０３の結晶成長を行なった後、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１１０６ａ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１１０７、ノンドープＧａＡｓスペーサー層１１０６ｂ、ｐ−ＧａＡｓスペーサー層１１０６ｃ，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１１０５、ｐ−ＧａＡｓスペーサー層１１０６ｄ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト兼共振器スペーサー層１１０６ｅ、ノンドープＧａＡｓスペーサー層１１０６ｆを結晶成長して形成されている。
【０２４９】
また、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１１０８中には、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１１０４を設けている。ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１１０５の厚さは、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１１０４の厚さに対し、相対的に薄くしている。
【０２５０】
ここで、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１１０４は、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器１１０８中において、共振領域１１１１側から見て１番目の、発振光の定在波の節に当たる、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１１１０ａ中に設けられている。また、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１１０４が設けられているノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１１１０ａの厚さは、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１１０４とノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１１１０ａにおける光の位相変化が３π／２となるように調整されている。また、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１１０５も、同様に、発振光の定在波の節に当たる位置に設けられている。
【０２５１】
次に、正方形状の２段メサを形成した後、水蒸気を含む加熱雰囲気中で、２種の選択酸化層１１０４，１１０５の選択酸化を行い、選択酸化領域１１１２と、非選択酸化領域１１１３ａ，１１１３ｂとの形成を行なった。被選択酸化層の酸化レートは厚さの違いによって制御した。ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１１０４の非酸化領域１１１２ｂの一辺は５μｍ、正孔通路となるｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１１０５の非酸化領域１１１３ａの一辺は１０μｍであった。ここで、非酸化領域１１１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０２５２】
次に、ＳｉＯ２絶縁膜１１１４，ｐ側電極１１１５，ｎ側電極１１１６を形成し、図２１の面発光レーザ素子とした。
【０２５３】
図２１の面発光レーザ素子は、上部分布ブラッグ反射器１１０８を介して電流注入が行なわれない構造となっており、上部半導体分布ブラッグ反射器１１０８はノンドープであり、更にｐ型分布ブラッグ反射器が用いられていないので、吸収損失が少ない。また、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１１０８中に設けた非酸化領域１１１３ｂは抵抗に影響を及ぼさない。従って、非常に低抵抗である。
【０２５４】
図２１の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【０２５５】
このように、特に性能の優れた長波長帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子を得ることができる。
【０２５６】
（第１２の実施例）
図２３は第１２の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図２３の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。また、図２３の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第１２の実施例の素子は、第１１の実施例の素子に対して、ｐ及びｎ電極を基板の表面に設ける構成となっている。以下、その構造について説明する。
【０２５７】
図２３の素子は、半絶縁性ＧａＡｓ基板１２０１上に、ノンドープＧａＡｓバッファー層１２０２、ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１２０３、共振領域１２１１、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器１２０８を順次結晶成長して構成されている。
【０２５８】
図２４は、図２３の面発光レーザ素子における共振領域１２１１の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図２４には、ノンドープＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１２０９ａとノンドープＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１２０９ｂとによるノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１２０３の１周期分の構造と、この上に設けられた共振領域１２１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１２１０ａとノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１２１０ｂとによるノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１２０８の１周期分の構造とが示されている。
【０２５９】
図２３のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器１２０３の結晶成長を行なった後、図２４に示すように、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１２０６ａ，ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層１２０６ｂ，ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１２０４、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１２０６ｃ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１２０６ｄ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１２０７，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１２０６ｅ，ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１２０６ｆ，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１２０５，ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１２０６ｇ，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層１２０６ｈ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１２０６ｉによる共振領域１２１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１２０８との結晶成長を行なっている。本実施例では、更に自由キャリアによる吸収損失を低減するために、ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層１２０６ｂも発振光の定在波の位置に設けている。
【０２６０】
ここで、図２４のようにノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１２０８中，共振領域１２１１中の発振光の定在波の節に当たる位置に、それぞれ、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１２０４，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１２０５を設けている。また、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１２０４の厚さは、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１２０５に対して、相対的に厚くしている。
【０２６１】
このように各層を結晶成長した後、公知の写真製版技術，ドライエッチング技術により２段正方形メサを形成し、選択酸化により、選択酸化領域１２１１と、非酸化領域１２１３ａ，１２１３ｂとを形成した。ここで、非酸化領域１２１３ａ，１２１３ｂの大きさは、ＡｌＡｓ被選択酸化層１２０４，１２０５の厚さによって調整しており、非酸化領域１２１３ａの方が相対的に面積が大きい。相対的に非酸化領域の面積の小さな１２１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０２６２】
次に、ｐ側電極１２１４，ｎ側電極１２１５を形成して、図２３の面発光レーザ素子とした。
【０２６３】
図２３のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子は、上部分布ブラッグ反射器１２０８を介して電流注入が行なわれない構造となっており、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１２０８中に設けた非酸化領域１２１３ｂは抵抗に影響を及ぼさない。従って、非常に低抵抗であった。また、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１２０８中に設けた非酸化領域１２１３ｂにより、横モード制御が可能であり、高出力まで単一基本横モード発振が得られた。
【０２６４】
図２３の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【０２６５】
また、第１２の実施例の素子には、上部，下部ともにノンドープ半導体分布ブラッグ反射器を用いており、光の吸収損失が低減されている。このように、特に性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【０２６６】
（第１３の実施例）
図２５は第１３の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図２５の面発光レーザ素子は、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸構造を活性層とする０．８５μｍ帯面発光レーザ素子である。また、この第１３の実施例の素子は、第１の実施例の素子において、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器中に設けた非酸化（導通）領域の面積が小さな選択酸化構造を、複数とする構成になっている。以下、その構造について説明する。
【０２６７】
図２５の素子は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１３０３中に設けたｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４の層数を除いて、第１の実施例の素子と同じ層構成によって結晶成長を行なったものであり、図２５の素子では、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４の層数を３層としている。
【０２６８】
図２６は、図２５の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図２６には、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１３０３ａとｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１３０３ｂとによるｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１３０３の３周期分の構造と、この上に設けられた共振領域１３１１と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１３０８ａとｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１３０８ｂとによるｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１３０８の１周期分の構造とが示されている。
【０２６９】
図２５の面発光レーザ素子では、図２６のように、共振領域１３１１側から順に、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１３０３ａ中に１層づつ計３層のｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４を設けている。各ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４は、発振光の定在波の節となる位置に設けられている。また、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４の厚さは、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１３０９に対して、相対的に厚く設けている。
【０２７０】
図２５の素子では、各層を結晶成長した後、メサ形成，選択酸化を行ない、選択酸化領域１３１２、非酸化領域１３１３ａ，１３１３ｂを形成している。また、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４は厚さを相対的に厚くしているため、非酸化領域１３１３ｂの面積は、非酸化領域１３１３ａに比べて、相対的に小さく形成されている。ここで、非酸化領域１３１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０２７１】
上記のような選択酸化を行なった後、ＳｉＯ２絶縁膜１３１４、絶縁性樹脂１３１５、ｐ側電極１３１６、ｎ側電極１３１７の形成を行い、図２５の面発光レーザ素子とした。
【０２７２】
図２５の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、図２５の面発光レーザ素子は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器中に、非酸化領域１３１３ｂからなる選択酸化構造を複数（３層）設けたことにより、横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振を得ることができた。
【０２７３】
以上のように、性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【０２７４】
（第１４の実施例）
図２７は第１４の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図２７の面発光レーザ素子は、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸構造を活性層とする０．８５μｍ帯面発光レーザ素子である。また、この第１４の実施例の素子は、第５の実施例の素子において、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器中に設けた非酸化（導通）領域の面積が小さな選択酸化構造を複数とする構成になっており、第１３の実施例の素子に対し、活性層の上下の導電型を反転した構成に対応している。以下、その構造について説明する。
【０２７５】
図２７の素子は、ｐ−ＧａＡｓ基板１４０１上に結晶成長が行なわれており、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１４０８中に設けたｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１４０９の層数を除いて、第５の実施例の素子と同じ層構成によって結晶成長を行なったものであり、図２７の素子では、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１４０９の層数を３層としている。
【０２７６】
図２８は、図２７の面発光レーザ素子の共振領域１４１１の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。すなわち、図２８には、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１４０３ａとｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１４０３ｂとによるｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１４０３の１周期分の構造と、この上に設けられた共振領域１４１１と、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１４０８ａとｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１４０８ｂとによるｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１４０８の３周期分の構造とが示されている。
【０２７７】
図２７の面発光レーザ素子では、図２８のように、共振領域１４１１側から順に、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１４０８ａ中に１層づつ計３層のｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１４０９を設けている。各ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１４０９は、図２８から分かるように、発振光の定在波の節となる位置に設けられている。また、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１４０９の厚さは、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１４０４に対して、相対的に厚く設けている。
【０２７８】
図２７の素子では、各層を結晶成長した後、メサ形成，選択酸化を行ない、選択酸化領域１４１２、非酸化領域１４１３ａ，１４１３ｂを形成している。また、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１４０９は厚さを相対的に厚くしているため、非酸化領域１４１３ｂの面積は、非酸化領域１４１３ａに比べて、相対的に小さく形成されている。ここで、非酸化領域１４１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０２７９】
上記のような選択酸化を行なった後、ＳｉＯ２絶縁膜１３１４、絶縁性樹脂１４１５、ｐ側電極１４１７、ｎ側電極１４１６の形成を行い、図２７の面発光レーザ素子とした。
【０２８０】
図２７の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、図２７の面発光レーザ素子は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器中に、非酸化領域１４１３ｂからなる選択酸化構造を複数（３層）設けたことにより、横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振を得ることができた。
【０２８１】
以上のように、性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【０２８２】
（第１５の実施例）
図２９は第１５の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図２９の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。また、この第１５の実施例の素子は、第１１の実施例の素子において、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器中に設けた、非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造を複数とする構成になっている。以下、その構造について説明する。
【０２８３】
図２９の素子は、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１５０８層中に設けたｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１５０４の層数を除いて、第１１の実施例の素子と同じ層構成によって結晶成長を行なって形成されたものである。なお、図２９の素子では、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１５０４の層数を４層としている。
【０２８４】
図３０は、図２９の面発光レーザ素子における共振領域１５１１の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。すなわち、図３０には、共振領域１５１１と、ｎ−ＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１５０９ａとｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１５０９ｂとによるｐ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１５０３の１周期分の構造と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１５１０ａとノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１５１０ｂとによるノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１５０８の５周期分の構造とが示されている。
【０２８５】
図２９の素子では、第１１の実施例の素子と同様に、ｎ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１５０３の結晶成長を行なった後、共振領域１５１１にあたるノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１５０６ａ，ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１５０７，ノンドープＧａＡｓスペーサー層１５０６ｂ，ｐ−ＧａＡｓスペーサー層１５０６ｃ，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１５０５，ｐ−ＧａＡｓスペーサー層１５０６ｄ，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層１５０６ｅ，ノンドープＧａＡｓスペーサー層１５０６ｆ，ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１５０８の結晶成長を行なっている。
【０２８６】
図２９の面発光レーザ素子では、図３０のように、共振領域１５１１側から順に、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１５１０ａ中に１層づつ計４層のノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１５０４を設けている。各ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１５０４は、図３０から分かるように、発振光の定在波の節となる位置に設けている。また、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１５０４の厚さは、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１５０５に対して、相対的に厚く設けられている。
【０２８７】
図２９の素子は結晶成長の後、２段メサの形成，選択酸化を行ない、選択酸化領域１５１２、非酸化領域１５１３ａ，１５１３ｂを形成している。非酸化領域１５１３ｂの一辺の長さは５μｍであり、非酸化領域１５１３ａの一辺の長さは１０μｍである。ここで、非酸化領域１５１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０２８８】
図２９の面発光レーザ素子は、第１１の実施例の素子に対し、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１５０８中のノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１５０４を多層（４層）とし、複数の非酸化領域１５１３ｂを設けたことにより、横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振が得られた。また、面積の小さな非酸化領域１５１３ｂを電流通路以外の領域に設けたので、非常に低抵抗であった。
【０２８９】
以上のように、性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【０２９０】
（第１６の実施例）
図３１は第１６の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図３１の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。また、この第１６の実施例の素子は、第６の実施例の素子において、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器中に設けた、非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造を複数とする構成になっている。以下、その構造について説明する。
【０２９１】
図３１の素子は、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１６０３層中に設けたｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１６０４の層数を除いて、第６の実施例の素子と同じ層構成によって結晶成長を行なって形成されている。なお、共振領域１６１１の詳細な層構成は第６の実施例と同じであるので省略する。また、図３１の素子では、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１６０４の層数を３層としている。
【０２９２】
図３１の面発光レーザ素子では、ｎ−ＧａＡｓ基板１６０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層１６０２と、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１６０３と、共振領域１６１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１６０８との結晶成長を行なっている。
【０２９３】
ここで、共振領域１６１１は、ＧａＡｓ共振器スペーサー層１６０６、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１６０７、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１６０５から構成されている。
【０２９４】
この第１６の実施例の素子では、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１６０３中の、発振光の定在波の節に当たる位置に、共振領域１６１１側から順にそれぞれ１層づつ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１６０４を計３層設ける構成となっている。ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１６０４の厚さは、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１６０５に対して、相対的に厚く設けている。具体的に、２種のＡｌＡｓ被選択酸化層１６０４，１６０５の厚さは、非酸化領域１６１３ｂの一辺が５μｍ、非酸化領域１６１３ａの一辺が１０μｍとなるように厚さの調整を行なっている。ここで、非酸化領域１６１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０２９５】
図３１のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子は、下部分布ブラッグ反射器中の酸化層を多層（３層）とし、複数の非酸化領域１６１３ｂを設けたことにより横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振を得ることができた。
【０２９６】
以上のように、特に性能の優れた長波長帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子を得ることができる。
【０２９７】
（第１７の実施例）
図３２は第１７の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図３２の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。また、この第１７の実施例の素子は、第１６の実施例の素子において、ｐ及びｎ側電極を基板表面に設ける構成なっている。以下、その構造について説明する。
【０２９８】
図３２の素子は、第１６の実施例の素子に対し、ｐ及びｎ側電極を基板表面に設ける構成とし、下部分布ブラッグ反射器をノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１７０３とし、更に面積が小さな非酸化領域１７１３ｂを含む選択酸化構造１７０４の位置を、共振領域１７１１に対してノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１７１３中とし、更に選択酸化構造１７０４を複数（３層）としている。なお、共振領域１７１１の層構成は、第１２の実施例とほぼ同様であるので、詳細は省略する。
【０２９９】
図３２の面発光レーザ素子では、半絶縁性ＧａＡｓ基板１７０１上に、ノンドープＧａＡｓバッファー層１７０２と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１７０３と、共振領域１７１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１７０８との結晶成長を行なっている。
【０３００】
ここで、共振領域１７１１は、ＧａＡｓ共振器スペーサー層１７０６、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１７０７、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１７０５から構成されている。
【０３０１】
図３２の素子では、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１７０３中の、発振光の定在波の節に当たる位置に、共振領域１７１１側から順にそれぞれ１層づつ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１７０４を計３層設ける構成としている。また、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１７０４の厚さは、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１７０５に対して、相対的に厚く設けている。２種のＡｌＡｓ被選択酸化層１７０４，１７０５の厚さは、それぞれ、非酸化領域１７１３ｂの一辺が５μｍ、非酸化領域１７１３ａの一辺が１０μｍとなるように厚さの調整を行なっている。
【０３０２】
図３２の素子は、結晶成長の後、メサ形成，選択酸化を行ない、選択酸化領域１７１２、非酸化領域１７１３ａ，１７１３ｂを形成している。ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１７０４は厚さを相対的に厚くしているため、非酸化領域１７１３ｂの面積は、非酸化領域１７１３ａに比べて、相対的に小さく形成されている。ここで、非酸化領域１７１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０３０３】
図３２のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子は、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１７０３中の酸化層を多層（３層）とし、複数の非酸化領域１７１３ｂを設けたことにより、横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振を得ることができた。また、面積が相対的に小さな非酸化領域１７１３ｂを電流通路以外に設けているので、素子抵抗を低く保つことができ、高出力まで基本単一モード発振が得られた。
【０３０４】
以上のように、特に性能の優れた長波長帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子を得ることができる。
【０３０５】
（第１８の実施例）
図３３は第１８の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図３３の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子である。これまでに説明したイントラキャビティコンタクト型の面発光レーザ素子では、いずれも共振領域に対して基板側がｎ導電型となる構成を示したが、この第１８の実施例の素子は、基板側がｐ導電型となる構成となっている。以下、その構造について説明する。
【０３０６】
図３３の素子は、半絶縁性ＧａＡｓ基板１８０１上に、ノンドープＧａＡｓバッファー層１８０２の結晶成長を行った後、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓの対を１周期した３６周期のノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１８０３と、共振領域１８１１と、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓの対を１周期とした２０周期のノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１８０８との結晶成長を行なっている。
【０３０７】
図３４は、図３３の面発光レーザ素子の共振領域１８１１の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図３４には、ノンドープＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１８０９ａとノンドープＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１８０９ｂとによるノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１８０３の１周期分の構造と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１８１０ａとノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１８１０ｂとによるノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１８０８の１周期分の構造と、これらの間に設けた共振領域１８１１の構成が示されている。
【０３０８】
共振領域１８１１は、ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１８０３の結晶成長を行なった後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層１８０６ａ，ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１８０６ｂ，ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１８０５，ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１８０６ｃ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１８０６ｄ，ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１８０７，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１８０６ｅ，ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１８０６ｆ，ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１８０４，ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１８０６ｇ，ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層１８０６ｈ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１８０６ｉを結晶成長して形成されている。
【０３０９】
図３３の素子では、結晶成長の後、２段のメサ形成，選択酸化を行ない、選択酸化領域１８１２と、非酸化領域１８１３ｂ，１８１３ａを形成している。
【０３１０】
図３３の素子では、選択酸化工程のおいて、正孔通路となる非酸化（導通）領域１８１３ａの面積が、電子通路となる非酸化（導通）領域１８１３ｂの面積に対して、相対的に大きくなるように、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１８０４の厚さをｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１８０５の厚さに対し厚くしている。具体的に、電子通路となる非酸化（導通）領域１８１３ｂの一辺を３μｍ、正孔通路となる非酸化（導通）領域１８１３ａの一辺を１０μｍとしている。ここで、非酸化領域１８１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【０３１１】
図３３の素子も、同様に、抵抗が低く、単一基本横モード発振において、高出力を得ることができた。
【０３１２】
また、他の実施例に示した構造の異なる素子についても、この実施例と同様に、活性層に対し基板側をｐ型導電性として構成することが可能である。更に、この明細書に記載した以外の構造の素子においても、活性層に対し基板側をｐ型導電性とした同様な構成とすることが可能である。
【０３１３】
また、以上の各実施例においては、結晶成長方法として、ＭＯＣＶＤ法を例に挙げて説明を行なったが、この他にも、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）等の、その他の結晶成長方法を用いることもできる。また、基板として、ｎ型基板，半絶縁性基板の他にも、ｐ型基板を用いても良い。また、発振波長も、上述した６７０ｎｍ帯，０．９８μｍ帯，１．３μｍ帯以外にも、１．５μｍ帯や０．８５μｍ帯以外の波長帯であっても良く、素子を構成する半導体材料には、発振波長に応じ、上述以外のものが用いられていても良い。また、素子構造は、上述した各実施例に示した以外の構造であっても良く、また、各実施例で示した素子も、他の発振波長であっても良い。また、分布ブラッグ反射器の材料，構成を、発振波長により、最適に選ぶことで、いずれの構造も任意の発振波長に対応した素子を形成することができる。
【０３１４】
また、誘電体ミラー等の分布ブラッグ反射器を構成する材料も、上述以外のものを用いることができる。また、共振器の長さ及び構造も上述以外のものとすることができる。また、素子の抵抗をより低減するためには、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ／ＧａＡｓ等のヘテロ界面には、これらの間の組成を有するヘテロスパイク緩衝層を設けることが効果的であり、被選択酸化層等の界面にもヘテロスパイク緩衝層が設けられていても良い。ヘテロスパイク緩衝層としては、ヘテロ界面を構成する２層の間の組成を有する単層や、組成の異なる複数の層を組み合わせたもの、又は組成を連続的に変化させたもの等が挙げられる。
【０３１５】
（第１９の実施例）
図３５は第１９の実施例の面発光レーザアレイを示す図である。すなわち、図３５は、本発明の面発光レーザ素子を２次元に４×４個集積したモノリシックレーザアレイの上面図を示したものである。図３５の例では、個々の素子を独立に駆動するために個別に上部電極に配線が設けられている。また、図３５の面発光レーザアレイは前述の各実施例と同様の手順・方法で作製されたものである。
【０３１６】
図３５の面発光レーザアレイを構成する個々の素子は、いずれも、電子通路の途中、又は非導通領域に微細な非酸化領域面積を有した選択酸化構造による高次横モード抑制層を備えており、素子抵抗を増加させることなく、高次横モードの発振が抑制されている。また、ｐ型分布ブラッグ反射器中に設けた非酸化領域面積の大きな選択酸化構造によって、素子抵抗を著しく増加させること無く正孔の注入領域をメサ中心部に制限している。従って、低抵抗であり、発振領域を広くすることができた。よって発熱が少なく、高出力まで、単一基本横モードで発振した。以上のように、単一横モードで高出力動作する面発光レーザアレイが得られた。
【０３１７】
（第２０の実施例）
図３６，図３７は第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイを示す図である。なお、図３６はＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とした２×３個の１．５５μｍ帯面発光レーザ素子より構成された多波長面発光レーザアレイであり、図３７は図３６の多波長面発光レーザアレイで領域Ａに位置する隣接した２つの素子Ａ，Ｂについての構造を示す図である。
【０３１８】
この第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイの１．５５μｍ帯面発光レーザ素子は、図３７に示すように、第１１の実施例の面発光レーザ素子と同様な構成となっている。但し、面発光レーザ素子を構成する各層の厚さは、本素子の発振波長である１．５５μｍ帯に対して調整を行っている。この第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイは、図３７に示すように、面発光レーザ素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっており、更にキャリアの導通領域以外の領域に発振横モード制御を行なうための選択酸化構造が設けられたものとなっている。
【０３１９】
また、この第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイは、図３６に示すように、面発光レーザ素子の上面に個々の面発光レーザ素子を独立に駆動するためのｐ側電極が設けられている。また、基板の裏面にｎ側共通電極が設けられている。
【０３２０】
また、更にこの第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイは、後述するようにアレイ内における面発光レーザ素子のメサ径が互いに異なる構成となっている。図３６では、図中に示す上部メサ径（上部メササイズ）の変化方向に向かって、徐々に上部メサの径が大きくなっている。また、例えば、隣接する２つの素子Ａ，Ｂを示した図３７を参照すると、素子Ａは、素子Ｂに対して、上部メサの径が相対的に大きく作製されている。
【０３２１】
具体的に、この第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイの構造について説明する。図３７の各面発光レーザ素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板１９０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１９０２と、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１９０３と、共振領域１９１１と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器１９０８とを結晶成長して構成されている。
【０３２２】
ここで、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器１９０８中には、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１９０４が一層設けられている。
【０３２３】
また、共振領域１９１１は、第６の実施例と同様に、ＧａＡｓ共振器スペーサー層１９０６と、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１９０７と、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１９０５とにより構成されている。ここで、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１９０５は、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１９０４に対して相対的に厚さが薄くなっている。詳細な層構成は、第６の実施例と同様のものとなっている。
【０３２４】
次に、上述した各実施例と同様に、公知の写真製版技術，エッチング技術によって、２回のエッチングにより図３７のように正方形２段メサ形状を形成している。ここで、上部メサを形成する際に、メサの径を面発光レーザアレイ内で変化させて作製している。図３７では、上述のように、素子Ａの上部メサの径を、素子Ｂの上部メサの径に対して大きく形成している。この後、選択酸化により、２種の被選択酸化層１９０５，１９０４の酸化を行ない、選択酸化領域１９１２と、非選択酸化領域１９１３ａ，１９１３ｂ，１９１３ｃとを形成している。
【０３２５】
ここで、ｐ−ＡｌＡｓ選択酸化層１９０５は、ノンドープＡｌＡｓ選択酸化層１９０４に対し、相対的に厚さを厚く設けているので、酸化レートが大きい。また、非選択酸化領域１９１３ａの面積は、非選択酸化領域１９１３ｂ，１９１３ｃの面積に比べて大きく形成されている。また、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１９０４の酸化レートは、素子Ａと素子Ｂとで同じであるが、素子Ａの上部メサの径が、素子Ｂの上部メサの径に比べて相対的に大きいことにより、非選択酸化領域１９１３ｂの面積は、被選択酸化領域１９１３ｃの面積に比べて相対的に大きく形成されている。ここで、非酸化領域１９１３ｂ，１９１３ｃからなる選択酸化構造は、それぞれ高次横モード抑制層として設けられている。
【０３２６】
また、図３６の多波長面発光レーザアレイでは、アレイを構成する面発光レーザ素子の上部メサの径は、全ての面発光レーザ素子において、互いに異なるように作製されており、上述と同様にノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１９０４によって形成される非酸化領域の面積は、全ての面発光レーザ素子で異なっている。
【０３２７】
次に、面発光レーザ素子のＳｉＯ２絶縁膜１９１４を形成し、蒸着及びリフトオフにより、ｐ側電極１９１５を形成している。次に、基板の裏面にｎ側電極１９１６を蒸着し、アニールによってオーミック導通を取り、図３６，図３７の多波長面発光レーザアレイを作製することができる。
【０３２８】
図３６の面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積がアレイ内の全ての面発光レーザ素子において互いに異なっており、これによって、各面発光レーザ素子の発振波長も異なっている。高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が小さな面発光レーザ素子ほど、短波長において発振が得られる。この第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイを構成する各面発光レーザ素子の波長間隔は１ｎｍであり、１５４６ｎｍから１５５３ｎｍまでの発振波長を得ることができる。
【０３２９】
また、図３６の面発光レーザ素子は、上部半導体分布ブラッグ反射器を介して電流注入が行なわれない構造であり、更に、上部半導体分布ブラッグ反射器はノンドープである。すなわち、図３６の面発光レーザ素子は、光吸収の大きいｐ型分布ブラッグ反射器が用いられていないので、低損失である。このため、発振閾値電流は低く、スロープ効率は高い。また更に、高出力を得ることができる。
【０３３０】
また、高次横モード抑制層は、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１９０８中に設けられているので、非酸化領域１９１３ｂ，１９１３ｃは素子抵抗に寄与しない。従って、面発光レーザ素子は非常に低抵抗であり、発熱が少ない。従って、図３６の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能である。また、図３６の面発光レーザ素子の電流狭窄は、共振領域に設けたｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１９０５を選択酸化したことによって形成される選択酸化構造によって行なっており、個々の面発光レーザ素子の発振閾値電流，動作電圧等のアレイ内分布は非常に小さく、均一な特性を持つ多波長面発光レーザアレイを得ることができる。この第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイでは、単一基本横モード発振で、高出力を得ることができる。
【０３３１】
なお、上述の例では、２×３個の面発光レーザ素子よりなる多波長面発光レーザアレイについて説明したが、アレイの形態（素子数，素子の配置）としては、これ以外のものにすることもできる。
【０３３２】
（第２１の実施例）
図３８は第２１の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図３８の面発光レーザ素子は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯面発光レーザ素子であり、第５の実施例と同様にｐ型半導体基板上に作製された面発光レーザ素子となっている。この第２１の実施例の面発光レーザ素子の構成は、第５の実施例の素子に対し、発振波長，活性層の材料，分布ブラッグ反射器を構成する半導体材料の組成が異なる点を除いて、同じである。すなわち、詳細な構成は、第５の実施例に示されているものと同様である。但し、各層の厚さは、発振波長に応じて、調整が行われている。また、半導体分布ブラッグ反射器を構成する半導体材料の組成は、発振波長に対して透明な組成となるように調整が行われている。
【０３３３】
また、この第２１の実施例の面発光レーザ素子は、図３８に示すように、上部メサの形状が、メサ頂上部から底部にかけてメサ径が次第に大きくなる順メサ形状（順テーパ形状）となるように加工が行われている。以下、その構造について説明を行う。
【０３３４】
具体的に、図３８の面発光レーザ素子は、ｐ−ＧａＡｓ基板２００１上に、ｐ−ＧａＡｓバッファー層２００２と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓの対を１周期とした３６周期のｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器２００３と、ＧａＡｓ共振器スペーサー２００５とＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２００６とから成る共振領域２０１１と、２６周期のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器２００８とを順次結晶成長して構成されている。
【０３３５】
また、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器２００３中，ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器２００８中には、それぞれ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２００４，ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２００９が設けられている。ここで、ＡｌＡｓ被選択酸化層２００４，２００９の厚さは、同じ厚さ（２０ｎｍ）としている。また、共振領域２０１１の構成は、第５の実施例と同様な設計としている。
【０３３６】
図３８の素子では、結晶成長の後、公知の写真製版技術によりレジストマスクを形成した後、ドライエッチングにより、四辺のいずれもが図３８のような順メサ形状を有する方形メサが形成されている。順メサ形状のエッチングプロファイルを得る方法としては、レジストマスクを形成する際にフォトマスクとして公知の面積階調マスク等を使用したり、ドライエッチング条件を最適に選ぶことが挙げられる。この第２１の実施例の素子では、面積階調マスクを使用することによって、凸状のレジストマスクを形成し、エッチングを行っている。これ以外に、順メサ形状を形成する方法としては、例えば、マスク形状，エッチング液，エッチング方法を適切に選んだウエットエッチング等が挙げられる。
【０３３７】
以上のように順メサ形状を形成した後、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２００４，ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２００９の選択酸化を行い、選択酸化領域２０１２と、互いに面積が異なる非酸化（導通）領域２０１３ａ，２０１３ｂとの形成を行なう。ここで、非酸化領域２０１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられ、また、非酸化領域２０１３ａからなる選択酸化構造は、正孔狭窄層として設けられている。
【０３３８】
この第２１の実施例の面発光レーザ素子では、以上のような順メサ形状を有していることにより、選択酸化により正孔狭窄層を形成するｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２００４が含まれている部分のメサの径が、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２００９が含まれている部分の径に対して大きくなっている。このため、同程度の酸化レートによって、同じ距離だけ被選択酸化層を酸化すると、メサ径の違いによってメサ下部の径が大きい部分に位置する被選択酸化層の方が、非酸化領域の面積が大きく形成される。以上のように、電子通路における非酸化（導通）領域２０１３ｂの面積は、正孔通路における非酸化（導通）領域２０１３ａの面積に対し、相対的に小さくなるように形成される。
【０３３９】
選択酸化の後、ＳｉＯ２絶縁層２０１４，絶縁性樹脂２０１５による絶縁領域の形成を行ない、ｐ側電極２０１６，ｎ側電極２０１７の形成を行ない、図３８の面発光レーザ素子を得ることができる。
【０３４０】
図３８の面発光レーザ素子は、同様に単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができる。
【０３４１】
以上のように、本発明でいうところの径の異なるメサとは、垂直なエッチング側面を有した互いに径が相違する複数のメサ以外にも、この第２１の実施例のように、順メサのように連続的にメサ径が変化する場合も含まれる。
【０３４２】
（第２２の実施例）
図３９は第２２の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図３９の面発光レーザ素子は、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸構造を活性層とする０．８５μｍ帯面発光レーザ素子となっている。また、図３９の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第２２の実施例の素子は、キャリアの導通領域以外の領域に発振横モード制御を行なうための選択酸化構造が設けられたものとなっている。
【０３４３】
図３９の面発光レーザ素子の構成は、発振波長，活性層の材料，共振器スペーサー層，分布ブラッグ反射器を構成する半導体材料の組成が異なる点を除いて、第１１の実施例の素子と同じ構成である。すなわち、詳細な層構成は、第１１の実施例に示されているものと同様である。但し、各層の厚さは、発振波長に応じて調整が行われている。また、半導体分布ブラッグ反射器を構成する半導体材料の組成は、発振波長に対して透明な組成となるように調整されている。具体的には、第１１の実施例におけるＧａＡｓ共振器スペーサー層をＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層にし、上部及び下部Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ半導体分布ブラッグ反射器をＡｌ０．９Ｇａ０１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ半導体分布ブラッグ反射器にしている。各層の厚さは、発振波長に対して共振条件を満たすように調整がなされている。
【０３４４】
また、図３９の面発光レーザ素子は、非酸化領域が異なる２種の選択酸化構造を形成する方法として、それぞれの被選択酸化層が含まれるメサの径が相違することを利用して作製が行われている。以下、その構造を説明する。
【０３４５】
すなわち、図３９の素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板２１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２１０２と、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器２１０３と、共振領域２１１１と、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器２１０８とを結晶成長して構成されている。
【０３４６】
ここで、共振領域２１１１は、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層２１０６と、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ  多重量子井戸構造２１０７と、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２１０５とにより構成されている。また、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器２１０８中には、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層２１０４が設けられている。ここで、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２１０５とノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層２１０４との厚さは、同じ厚さ（２０ｎｍ）としている。
【０３４７】
図３９の素子では、結晶成長の後、公知の写真製版技術，エッチング技術を用いて、径が異なる２段の方形状メサが形成されている。ここで、上部メサの径（１辺の長さ）を１０μｍ、下部メサの径（１辺の長さ）を１８μｍとしている。ここで、図３９のように、上部メサ中にはノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層２１０４が含まれ、下部メサ中にはｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２１０５が含まれている。
【０３４８】
次に、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層２１０４とｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２１０５の選択酸化を行い、選択酸化領域２１１２と、面積が互いに異なる非酸化（導通）領域２１１３ａ，２１１３ｂとの形成を行なう。この際、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層２１０４とｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２１０５が含まれているメサの径が異なっていることにより、２種の被選択酸化層を同程度のレートで同程度の距離を酸化することによって、メサの径が大きい下部のメサ中に設けたｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２１０５の方が相対的に非酸化領域の面積が大きく形成される。
【０３４９】
この第２２の実施例の素子では、それぞれの被選択酸化層２１０５，２１０４を周辺から３．５μｍづつ酸化し、一辺が１１μｍの非酸化領域２１１３ａと、一辺が３μｍの非酸化領域２１１３ｂとを形成している。
【０３５０】
ここで、面積が相対的に小さい非酸化領域２１１３ｂからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられ、また、面積が相対的に大きい非酸化領域２１１３ａからなる選択酸化構造は、正孔狭窄層として設けられている。
【０３５１】
次に、ＳｉＯ２絶縁膜２１１４，ｐ側電極２１１５，ｎ側電極２１１６の形成を行い、図３９の面発光レーザ素子を得ることができる。
【０３５２】
図３９の面発光レーザ素子は、上部半導体分布ブラッグ反射器を介して電流注入が行なわれない構造であり、更に、上部半導体分布ブラッグ反射器はノンドープである。このように、図３９の面発光レーザ素子は、光吸収の大きいｐ型分布ブラッグ反射器が用いられていないので、低損失である。このため、発振閾値電流は低く、スロープ効率は高い。また、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器２１０８中に設けた非酸化領域２１１３ｂは抵抗に影響を及ぼさない。従って、非常に低抵抗である。
【０３５３】
図３９の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができる。
【０３５４】
上述した各実施例では、選択酸化の方法として（すなわち、非酸化領域の異なる選択酸化構造を形成するための方法として）、被選択酸化層の厚さ，Ａｌ組成，又はメサの径の違いを利用し、１回の酸化工程により形成している。しかし、これ以外にも、それぞれの選択酸化層を、それぞれ別々に酸化させて形成することや、同一の被選択酸化層に対し２回以上の酸化を行って形成することもできる。例えば、メサのエッチング形成工程と、酸化工程の順番や、メサ形成時のエッチングの深さや等を最適に組み合わせることにより可能である。また、この他には、被選択酸化層の側面に酸化保護膜等を形成することによって、被選択酸化層を個別に酸化すること等も可能である。
【０３５５】
（第２３の実施例）
図４０は第２３の実施例の電子写真システムを示す図である。図４０の電子写真システムは、感光ドラムと、光学走査系（走査収束光学系）と、書き込み光源と、同期制御回路（同期制御部）とを有しており、書き込み光源には、本発明の面発光レーザ素子または面発光レーザアレイが用いられている。
【０３５６】
図４０の電子写真システムは、同期制御回路によって制御され、書き込み光源（面発光レーザ素子）からの光は、ポリゴンミラー，レンズ収束系からなる走査収束光学系によって感光ドラム上に集光され、潜像を形成する。従来、面発光レーザ素子は、発熱の影響により高出力動作が困難であったが、本発明の面発光レーザ素子は、従来の素子に比べ高出力動作が可能であり、電子写真システムの書き込み光源として用いることができる。また、発振モードも単一基本横モードであるので、遠視野像は単峰性であり、ビームの集光が容易なことから、高精彩な画質を得ることができる。
【０３５７】
また、ＡｌＧａＩｎＰ系材料を活性層材料とした赤色面発光レーザ素子は、発振波長が６５０ｎｍ程度とＡｌＧａＡｓ系材料に比べ短波長発振が可能であり、光学設計の余裕度を大きくすることができる。従って、高精彩電子写真の書き込み光源として好適である。このような赤色面発光レーザ素子は、活性層にＡｌＧａＩｎＰ系材料を用い、分布ブラッグ反射器にＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いて、構成することができる。また、これらの材料はＧａＡｓ基板に格子整合して結晶成長を行うことが可能であるので、ＡｌＡｓ材料等を選択酸化層として用いることが可能である。ところが、ＡｌＧａＩｎＰ系材料は、温度変化に対する影響を非常に受けやすく、素子発熱による温度上昇により、出力の飽和，発振の停止等が問題となっている。しかしながら、本発明による赤色面発光レーザ素子は、電子通路の途中、又は、非導通領域に、微細な非酸化領域面積を有した選択酸化構造による高次横モード抑制層を備えているので、素子抵抗を増加させることなく、高次横モードの発振が抑制できる。また、従来のようにｐ型ブラッグ反射器等の正孔通路の途中に設けた単一の酸化狭窄構造により、発振横モード制御を行なう必要が無いので、電流狭窄径を必要以上に微小にする必要が無く、素子を低抵抗化することができる。以上から、素子発熱が低減されており、単一基本横モード発振において、従来に比べ高出力動作が可能である。このように、本発明の面発光レーザ素子または面発光レーザアレイは、電子写真システムの書き込み光源として好適である。
【０３５８】
また、第１９の実施例の面発光レーザアレイを用いることにより、マルチビーム書き込み系を得ることができるので、書き込み速度等も従来に比べて高速にできる。以上から、高速、且つ高精彩な電子写真システムを得ることができる。
【０３５９】
（第２４の実施例）
図４１は第２４の実施例の面発光レーザモジュールの概要を示す図である。図４１のレーザアレイモジュールは、シリコン基板上に、１次元モノリシック面発光レーザアレイと、マイクロレンズアレイと、ファイバアレイとが実装されて構成されている。
【０３６０】
ここで、面発光レーザアレイは、ファイバに対向して設けられており、マイクロレンズアレイを介して、シリコン基板に形成されたＶ溝に実装された石英シングルモードファイバと結合している。面発光レーザアレイの発振波長は１．３μｍ帯であり、石英シングルモードファイバを用いることで高速伝送が行える。
【０３６１】
また、この第２４の実施例の面発光レーザモジュールは、本発明による面発光レーザアレイが用いられていることで、環境温度等の駆動条件の変化に対しても基本横モードで安定に発振し、ファイバとの結合率の変化も少なく、信頼性の高いレーザモジュールを得ることができる。
【０３６２】
（第２５の実施例）
図４２は第２５の実施例の光インターコネクションシステムを示す図である。図４２のインターコネクションシステムは、機器１と機器２との間を、光ファイバアレイを用いて接続したものとなっている。送信側である機器１には、本発明による面発光レーザ素子又は面発光レーザアレイ用いた１次元レーザアレイモジュールと、これの駆動回路とが設けられている。また、受信側である機器２には、フォトダイオードアレイモジュールと、信号検出回路とが設けられている。
【０３６３】
また、この第２５の実施例の光インターコネクションシステムは、本発明による面発光レーザアレイが用いられていることで、環境温度等の駆動条件の変化に対しても基本横モードで安定に発振し、ファイバとの結合率の変化も少なく、信頼性の高いインターコネクションシステムを構成することができる。
【０３６４】
この第２５の実施例では、並列光インターコネクションシステムを例に説明したが、この他にも、単一素子を用いたシリアル伝送システムを構成することもできる。また、機器間の他にも、ボード間，チップ間，チップ内インターコネクションに応用することもできる。
【０３６５】
（第２６の実施例）
図４３は第２６の実施例の光通信システムを示す図である。図４３の光通信システムは、本発明による面発光レーザ素子又は面発光レーザアレイ素子を用いて光ＬＡＮシステムを構成したものとなっている。すなわち、サーバーとコアスイッチとの間、及び、コアスイッチと各スイッチとの間、及び、スイッチと各端末との間の光伝送の光源に、本発明の実施形態の面発光レーザ素子又は面発光レーザアレイが用いられている。
【０３６６】
また、各機器間は、石英シングルモードファイバ又はマルチモードファイバによって結合されている。このような光ＬＡＮの物理層としては、例えば１０００ＢＡＳＥ−ＬＸ等のギガビットイーサネットが挙げられる。図４３の光ＬＡＮシステムでは、光源のレーザ素子に、本発明による面発光レーザ素子を用いたことで、環境温度等の駆動条件の変化に対しても基本横モードで安定に発振し、ファイバとの結合率の変化も少なく、信頼性の高いインターコネクションシステムを構成することができる。
【０３６７】
（第２７の実施例）
図４４は第２７の実施例の波長多重（ＷＤＭ）通信システムを示す図である。
【０３６８】
図４４の波長多重通信システムは、本発明の多波長面発光レーザアレイによる光源と、ＷＤＭ合波器と、石英マルチモードファイバと、ＷＤＭ分波器と、受光器とからなっている。
【０３６９】
ここで、分波器，合波器としては、アレイド  ウエーブガイド  グレーティング（ＡＷＧ）等を用いることができる。また、多波長面発光レーザアレイとしては、１．５５μｍ帯を発振波長とした第２０の実施例で示したようなＧａＩｎＮＡｓＳｂを活性層材料とする面発光レーザアレイを用いることができる。ここで、面発光レーザアレイ内の各面発光レーザ素子の波長間隔は１ｎｍである。また、図４４の波長多重通信システムでは、８個の素子からなる中心波長の異なる面発光レーザアレイを４個用い、３２チャンネルのシステムを構成している。面発光レーザアレイ内の各面発光レーザ素子から送信される信号は、合波器で合波され、１本のマルチモードファイバを伝搬し、再び分波器で波長に応じた受光器に送られて電気信号に変換される。
【０３７０】
この第２７の実施例の光通信システムの光源である多波長面発光レーザアレイは、上述のように個々の面発光レーザ素子の抵抗が小さく、基本単一横モード発振において、高出力を得ることができる。従って、高速変調が可能であり、また発振閾値電流等のアレイ内における各面発光レーザ素子の特性のばらつきは非常に小さい。従って、アレイを駆動するために複雑な駆動回路を必要としない。この結果、低コストで信頼性の高い光通信システムを構成することが可能となる。
【０３７１】
なお、この第２７の実施例では、１．５５μｍ帯における波長多重通信システムを例に説明を行なったが、波長帯としては、１．３μｍ帯等の他の波長帯とすることもできる。多波長面発光レーザアレイを構成する素子の材料，組成は波長帯に応じて最適に選ぶことができる。また、チャンネル数，波長間隔も用途に応じて他の組み合わせとすることもできる。また、光ファイバも石英マルチモードファイバ以外にも、石英シングルモードファイバやＰＯＦ等も用いることができる。また、使用する波長帯に応じて最適なファイバを使用することができる。
【０３７２】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１乃至請求項１５記載の発明によれば、活性層と、活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器とを備え、正孔通路の途中に設けたＡｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る正孔狭窄層を有する面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の他に、Ａｌを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る高次横モード抑制層を有し、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積が、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対して、相対的に小さいので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【０３７３】
すなわち、従来、面発光レーザ素子では、単一基本横モード制御と電流狭窄とを同一の酸化層によって行なう構成となっており、酸化層は、キャリアの狭窄効率の高い正孔の注入側に設けられている。２種のキャリアの内、正孔は電子に比べて移動度が小さいため、狭窄後も拡散しにくく、高い狭窄効果を維持できるからである。また、正孔狭窄層の非酸化領域の直径又は一辺の長さを発振波長の３〜５倍程度と微小にすることにより、高次横モードの発振が抑制され、単一基本横モード発振を得ることができる。しかし、正孔の移動度が小さいことによって、正孔狭窄層の狭窄部は高抵抗化し易く、単一基本横モードとなる程度に非酸化（導通）領域の面積を小さくした場合、素子は非常に高抵抗となる。
【０３７４】
そこで、請求項１記載の面発光レーザ素子では、以上のような高抵抗化を防止するために、正孔狭窄層とは別に、高次横モードの発振を抑制するための別の選択酸化構造（高次横モード抑制層）を設け、更に、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積を、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対して小さくしている。
【０３７５】
このように、正孔狭窄層と高次横モード抑制層とをそれぞれ設ける構成とすることにより、それぞれの層を独立に、また最適に設計することが可能となる。ここで、高次横モード抑制層を設ける位置は、非酸化領域を微小とした場合においても、抵抗への影響が小さい位置とすることで、素子の高抵抗化を防止することができる。
【０３７６】
このように、新たに設けた高次横モード抑制層によって高次横モードの発振を抑制することにより、正孔狭窄層により高次横モードの抑制を行なう必要が無くなる。従って、顕著に高抵抗化する程度に正孔狭窄層の非酸化領域の面積を小さくせずに済む。よって、抵抗が低い素子を得ることができる。また、正孔は狭窄効果が大きく正孔狭窄層の非酸化領域の面積を大きくした場合でも、活性層領域において正孔をメサの中央部に狭窄することができるので、メサ側面での非発光再結合を防止することが可能であり、高い内部量子効率を維持することができる。また、正孔狭窄層の非酸化領域を大きくしたことにより、発振領域が拡大し、出力を増大させることができる。更に、低抵抗化による発熱の低減によって、高出力動作が可能となる。更に抵抗の低減によって、高速変調が可能となる。
【０３７７】
上述のように、正孔は電子に比べ移動度小さく高い狭窄効果を維持する反面、移動度が小さいことから狭窄による高抵抗化が顕著である。逆に電子は狭窄後の拡散が顕著であり狭窄には適していない反面、狭窄による抵抗の増加が少ないという特徴がある。
【０３７８】
そこで、請求項２記載の面発光レーザ素子では、請求項１記載の面発光レーザ素子において、正孔狭窄層とは別に新たに設けた相対的に非酸化領域の面積が小さな高次横モード抑制層の位置を、電子通路の途中とし、微小な非酸化領域を有する高次横モード抑制層による高抵抗化を防止する構成としている。
【０３７９】
このように、微小な非酸化領域を有する高次横モード抑制層を電子通路の途中に設けることにより、素子抵抗を著しく高抵抗化させること無く、高次横モードの発振を抑制することができる。
【０３８０】
また、請求項３記載の面発光レーザ素子では、非酸化領域の面積が相対的に小さな選択酸化構造からなる高次横モード抑制層の位置を、キャリアの通路（電子通路、及び正孔通路）を避けた領域中に設けている。
【０３８１】
このように、高次横モード抑制層をキャリア通路を避けた領域に設けることにより、素子抵抗は高次横モード抑制層の非酸化領域の面積に依存しなくなる。また、正孔狭窄層は高次横モード抑制を別途設けたことにより、非酸化領域の面積を微小にする必要が無くなるので、非酸化領域の面積を従来に比べ広くすることが可能であり、素子の高抵抗化を防止することができる。
【０３８２】
高次横モード抑制層をキャリア通路の途中に設けた場合は、本質的に非酸化領域の面積の減少に伴う高抵抗化は避けることができないが、本構成では高次横モード抑制層がキャリア通路以外の領域にあるため、この層による抵抗への影響は全く無い。また、本構成は、可視帯域等のように、単一基本横モード制御のために、特に微小な非酸化領域の面積が必要となる短波長面発光レーザにおいて非常に好適な構成である。
【０３８３】
また、請求項４記載の面発光レーザ素子では、正孔通路の途中に設けられた前記Ａｌを組成に含む半導体層がｐ導電型であり、更に電子通路の途中に設けられた前記Ａｌを組成に含む半導体層をｎ導電型としている。前述のように、酸化狭窄構造を有する面発光レーザ素子の抵抗の大部分は、キャリアの狭窄部である非酸化導通領域の抵抗であり、素子抵抗を十分に低減するためには、非酸化領域の抵抗を低減することが重要である。
【０３８４】
また、電子及び正孔通路の途中に設けられる被選択酸化層の位置としては、半導体分布ブラッグ反射器中又は共振器スペーサー層中等が考えられるが、共振領域中（共振器スペーサー層中）はノンドープである場合が多く、同様にノンドープの被選択酸化層を設けた場合、酸化狭窄により高抵抗となってしまう。従って、この場合に限らず、正孔通路の途中に設けられる被選択酸化層をｐ導電型とし、電子通路の途中に設けられる被選択酸化層をｎ導電型とすることにより、それぞれのキャリアに対する抵抗を効果的に低減することができる。よって、抵抗が十分に低減された請求項２記載の面発光レーザ素子を得ることができる。
【０３８５】
また、請求項５記載の面発光レーザ素子では、正孔通路の途中に設けられた前記Ａｌを組成に含む半導体層をｐ導電型としている。上述のように、酸化狭窄構造を有する面発光レーザ素子の抵抗の大部分は、キャリアの狭窄部である非酸化導通領域の抵抗であり、素子抵抗を十分に低減するためには、非酸化領域の抵抗を低減することが重要である。
【０３８６】
また、同様に正孔通路の途中に設けられる被選択酸化層の位置としては、半導体分布ブラッグ反射器中又は共振器スペーサー層中等が考えられるが、共振領域中（共振器スペーサー層中）はノンドープである場合が多く、同様にノンドープの被選択酸化層を設けた場合、酸化狭窄により高抵抗となってしまう。従って、この場合に限らず、正孔通路の途中に設けられる被選択酸化層をｐ導電型とすることによって、抵抗を効果的に低減することができる。よって、抵抗が十分に低減された請求項３記載の面発光レーザ素子を得ることができる。
【０３８７】
また、請求項６記載の面発光レーザ素子では、請求項１乃至５のいずれかに記載の面発光レーザ素子において、半導体材料からなる分布ブラッグ反射器を用いる構成としており、半導体からなる分布ブラッグ反射器を用いて素子を構成することにより、１回の結晶成長によって素子を構成する各層を設けることができ、また、共振領域，分布ブラッグ反射器等の高い膜厚精度が必要とされる各部を、同一の装置によって制御性良く形成することができる。
【０３８８】
また、制御性の高い半導体プロセス技術を用いて素子の作製が行なえるため、特性ばらつきの少ない信頼性の高い素子を得ることができる。
【０３８９】
また、請求項７記載の面発光レーザ素子では、請求項１乃至５のいずれかに記載の面発光レーザ素子において、分布ブラッグ反射器を半導体材料と誘電体材料から構成している。誘電体材料では半導体材料に比べ、光吸収が少なく、また、少ない積層数によって高い反射率を得ることができる。吸収損失は、素子の発振閾値電流の増加や、スロープ効率、出力の低減等といった不具合を生じる。特に半導体材料では、ドーピングを高濃度にするに従い、自由キャリア吸収，価電子帯間吸収が顕著になり、光の吸収損失が増加するという性質がある。また、光吸収は長波の光ほど顕著となる。従って、特性の優れた長波長帯の素子を得るのが難しいという問題がある。これに対し、誘電体材料による分布ブラッグ反射器では、発振光の吸収損失を低減することが可能であり、上述した特性が優れた素子を得ることができる。よって、特に、長波長帯において特性の優れた請求項１乃至５の面発光レーザ素子を得ることができる。請求項１乃至５記載の面発光レーザ素子は、抵抗が小さく、高出力まで基本単一横モード発振が可能であり、また、抵抗が低いことから高速変調が可能である。この請求項７の構成によれば、特に光ファイバ通信用途に好適な面発光レーザ素子を提供することができる。すなわち、請求項７記載の発明によれば、素子抵抗が低く、低吸収で効率が高く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【０３９０】
ここで、誘電体材料と半導体材料からなる分布ブラッグ反射器としては、低屈折率層及び高屈折率層の全てが誘電体材料である場合や、誘電体と半導体材料からなる組み合わせである場合等が含まれる。また活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器の組み合わせとしては、少なくとも一方が半導体材料のみから構成されているような場合も含まれる。
【０３９１】
また、請求項８記載の面発光レーザ素子では、請求項１乃至７のいずれかに記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方はｎ導電型半導体ブラッグ反射器であり、更に、ｎ導電型半導体ブラッグ反射器と活性層との間にトンネル接合を備えている。前述のように、半導体ブラッグ反射器はドーピングにより吸収損失が大きくなる傾向があるが、これは特にｐ導電型半導体の方が顕著である。また、ドーピングを低濃度とした場合には素子が高抵抗化となる問題がある。従って、ｐ導電型の半導体ブラッグ反射器を用いた場合には、光学特性（低吸収）と電気特性の両方が優れた素子を得ることが難しい。ところが、トンネル接合では、バンド間トンネリングによって、逆バイアスされた高濃度ドープの薄膜ｐｎ接合により、正孔の生成、及び活性領域への注入が可能であり、ｐ導電型半導体ブラッグ反射器を用いずに、活性領域への電子，正孔注入が行なえる。
【０３９２】
よって、半導体ブラッグ反射器による吸収損失を低減することが可能であり、この請求項８の構成を用いることにより、発振閾値電流が低く、スロープ効率，出力の大きな請求項１乃至７記載の面発光レーザ素子を得ることができる。請求項１乃至７記載の面発光レーザ素子の素子は、抵抗が小さく、高出力まで基本単一横モード発振が可能である。また、抵抗が低いことから、高速変調が可能である。更に、この請求項８の構成は、半導体による光吸収が顕著となる長波長帯において、特性の優れた面発光レーザ素子を得ることが可能である。よって、特に通信用途に好適な面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、請求項８記載の発明によれば、素子抵抗が低く、低吸収で効率が高く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【０３９３】
また、請求項９記載の発明では、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方の分布ブラッグ反射器は、ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、一部にノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域を含んだブラッグ反射器であり、更に該ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、ノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域と活性層との間の半導体層に、キャリアを注入するための電極が設けられていることを特徴としている。
【０３９４】
前述のように、半導体ブラッグ反射器はドーピングを高濃度にするに従い、光吸収が増加する。従って、ｐ導電型半導体分布ブラッグ反射器を用いた面発光レーザ素子では、光学特性（低吸収）と電気特性との両方に優れた素子を得ることが難しい。ところが、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、一部、若しくは、全部をノンドープとした半導体分布ブラッグ反射器を用いることが可能である。よって、ノンドープ領域の分布ブラッグ反射器による光吸収を低減することができる。
【０３９５】
また、ｎ型半導体でも、程度は小さいものの、ドーピングの高濃度化により自由キャリア吸収が増加し、光吸収が顕著になる性質がある。従って、導電型に依らず、分布ブラッグ反射器の一部、若しくは、全部をノンドープとすることにより、発振光の吸収損失が低減され、これにより、発振閾値電流が低く、スロープ効率，出力の大きな請求項１乃至８の素子を得ることができる。請求項１乃至８記載の面発光レーザ素子は、抵抗が小さく、高出力まで基本単一横モード発振が可能である。また、抵抗が低いことから高速変調が可能である。更に、この請求項９の構成は、半導体による光吸収が顕著となる長波長帯において、特性の優れた面発光レーザ素子を得ることが可能である。よって特に通信用途に好適な面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、請求項９記載の発明によれば、素子抵抗が低く、低吸収で効率が高く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【０３９６】
また、請求項１０記載の面発光レーザ素子では、正孔通路の途中に設けられたＡｌを構成元素として含む半導体被酸化層を選択酸化してなる酸化絶縁領域と選択酸化がなされていない非酸化導通領域とからなる選択酸化構造（正孔狭窄層）を、発振光の定在波の腹となる位置に設けている。
【０３９７】
従来、メサ周辺部でも大きな電場強度を持つ高次横モード光を抑制するために、酸化狭窄径を小さく絞っており、これは基本横モード光に対しても若干の損失となっている。従って、従来の単一の酸化狭窄構造により、低閾値化と、高次横モードの抑制を行う素子の多くは、発振光の回折損失を低く抑えるために、光の電場強度が小さい定在波の節の位置に酸化狭窄構造を設けている。
【０３９８】
これに対し、本発明の素子では、主に高次横モードの抑制は電子通路の途中に設けた酸化狭窄構造によって行っており、正孔通路の途中に設けた酸化狭窄構造は、正孔の注入領域を素子抵抗が著しく増加しない程度にメサ中心部に制限できる大きさであれば良い。従って、従来に比べて、より大きな狭窄径とすることができるので、基本横モードに対する損失は少ない。しかし、メサ周辺部にも大きな電場強度を持つ高次横モードに対しては抑制効果が得られるので、定在波の腹の位置に設けることにより、効果的に高次モードの発振を抑制することができる。以上から、素子抵抗が低く、高出力まで単一横モード発振が得られる面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、請求項１０記載の発明によれば、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つより高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【０３９９】
また、請求項１１記載の面発光レーザ素子では、電子通路の途中、若しくは、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられた相対的に非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造（高次横モード抑制層）を複数とした構成としている。酸化層を多層とすることによって、高次横モードの発振を抑制する効果をより大きく得ることができる。従来の素子においては、非酸化領域の面積の小さな選択酸化構造を多層構造として設けた場合、抵抗の増加が非常に顕著となるが、本発明の場合においては、高次横モード抑制層は電気抵抗の小さな電子通路の途中（ｎ型半導体層）に設けているため、多層とした場合の抵抗の増加は少ない。以上のように抵抗を著しく増加させること無く、単一基本横モードの選択性を向上させる効果がある。すなわち、請求項１１記載の発明によれば、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つより高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【０４００】
また、請求項１２記載の面発光レーザ素子では、選択酸化によって相対的に面積の小さな非酸化領域を形成する、Ａｌを組成に含む半導体層よりなる被選択酸化層の厚さが、選択酸化によって相対的に面積の大きな非酸化領域を形成する、Ａｌを組成に含む半導体層よりなる被選択酸化層の厚さに対して、相対的に厚くなるようにしている。
【０４０１】
ＡｌＧａＡｓ混晶のようにＡｌを組成に含む半導体混晶は、加熱水蒸気雰囲気中において酸化させることができるが、この時の酸化速度は、Ａｌを組成に含む半導体層のＡｌ組成，厚さに依存し、Ａｌ組成が大きく、厚さの厚い構造ほど、酸化が速く進行する。従って、同じ組成の半導体層であれば、成長される選択酸化層の厚さを変えることによって、酸化狭窄径の大きさを制御することが可能であり、この請求項１２のような構造とすることで、一度の酸化によって狭窄径の異なる酸化狭窄構造を設けることができる。Ａｌを組成に含む半導体層の厚さを、この請求項１２のように選ぶことにより、請求項１乃至１１に記載の素子抵抗が低く、高出力まで単一横モード発振が得られる面発光レーザ素子を容易に得ることができる。すなわち、請求項１２記載の発明によれば、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に得ることができる。
【０４０２】
また、請求項１３記載の面発光レーザ素子では、選択酸化によって相対的に面積の小さな非酸化領域を形成する、Ａｌを組成に含む半導体層よりなる被選択酸化層のＡｌ組成が、選択酸化によって相対的に面積の大きな非酸化領域を形成する、Ａｌを組成に含む半導体層よりなる被選択酸化層のＡｌ組成に対して、相対的に大きくなるようにしている。
【０４０３】
ＡｌＧａＡｓのようにＡｌを組成に含む半導体混晶は、加熱水蒸気雰囲気中において酸化させることができるが、この時の酸化速度は、Ａｌを組成に含む半導体層のＡｌ組成，厚さに依存し、Ａｌ組成が大きく、厚さの厚い構造ほど、酸化が速く進行する。ＡｌＧａＡｓ混晶の場合、Ａｌ組成が０．９以上であれば酸化が可能である。
【０４０４】
従って、Ａｌ組成を調節することにより酸化狭窄径の大きさを制御することが可能であり、この請求項１３のような構造とすることで、同一構造内に、一度の酸化で狭窄径の異なる酸化狭窄構造を設けることができる。Ａｌを組成に含む半導体層のＡｌ組成をこの請求項１３のように選ぶことにより、請求項１乃至１１記載の素子抵抗が低く、高出力まで単一横モード発振が得られる面発光レーザ素子を容易に得ることができる。すなわち、請求項１３記載の発明によれば、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に得ることができる。
【０４０５】
また、請求項１４記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するＩＩＩ族元素として、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎのうちの少なくとも１つを含み、また、Ｖ族元素として、Ａｓ，Ｐのうちの少なくとも１つを含み、発振波長が１．１μｍよりも短波であるので、特に、短波長域において、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、発振波長が１．１μｍよりも短波である面発光レーザ素子において、単一基本横モード制御を行なうためには、非酸化領域一辺の長さ又は直径を５μｍ程度以下とする必要があり、素子抵抗の増加が特に顕著になる。しかしながら、この請求項１４によれば、非常に効果的に素子抵抗を低減することができる。
【０４０６】
これは、特に可視帯域における面発光レーザにおいて、大きな効果を得ることができる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系材料を面発光レーザ素子の活性層として用いると、６６０ｎｍ帯の発振波長を有する赤色面発光レーザ素子を得ることが可能であるが、このような面発光レーザ素子において、単一基本横モード発振を得るためには、３μｍ以下の非常に微細な非酸化領域の一辺の長さ又は直径が必要であり、狭窄による抵抗の増加は非常に顕著となる。
【０４０７】
しかしながら、本発明の素子では、微小な非酸化領域の面積が必要な高次横モードの抑制層は、高抵抗化し難い電子通路の途中（ｎ型半導体中）、若しくは、抵抗に寄与しないキャリアの通路以外の領域に設けているので、著しく素子を高抵抗化させること無く、単一基本横モード制御を行なうことができる。
【０４０８】
以上のように、発振波長が１．１μｍよりも短波である面発光レーザ素子において、素子抵抗の低減と、単一基本横モード発振における高出力動作が可能となる。
【０４０９】
また、請求項１５記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するＩＩＩ族元素として、Ｇａ，Ｉｎのうちの少なくとも１つを含み、また、Ｖ族元素として、Ａｓ，Ｐ，Ｎ，Ｓｂのうちの少なくとも１つを含み、発振波長が１．１μｍよりも長波であるので、特に、長波長域において、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、発振波長が１．１μｍよりも長波である面発光レーザ素子は、石英ファイバ通信光源として非常に重要である。特に１．３μｍ帯は、石英ファイバの零分散帯であり、長距離，高速通信が可能である。また、１．５μｍ帯は波長多重通通信帯域として重要な波長帯である。
【０４１０】
本発明の素子は、素子抵抗が低いことから、高速変調が可能であり、これらの光源として非常に好適である。また、単一基本横モード発振において、高出力が得られるため、特に１．３μｍ帯において長距離通信が可能であり、以上のように光通信光源に好適な面発光レーザ素子を得ることができる。
【０４１１】
このように、請求項１５記載の発明によれば、ＧａＡｓ基板上に１．１μｍから１．６μｍまでの発振波長を持つ面発光レーザ素子が得られる。ＧａＡｓ基板上では、特性の優れたＡｌＧａＡｓ混晶による分布ブラッグ反射器を用いることが可能で、特性の優れた素子が得られる。更に、これらの材料の中でもＧａＩｎＡｓに数％以下の窒素を微量添加したＧａＩｎＮＡｓ材料は、ＧａＡｓ等のバリア層に対し伝導帯バンド不連続量が大きく、従来のＩｎＰ基板上における同波長帯の素子と比べ良好な温度特性を有している。更に、請求項１乃至１１によって素子抵抗が低く、高出力まで単一横モード発振が得られるので、特に光ファイバ等に対する結合効率が高い。以上から光ファイバ通信に好適な面発光レーザ素子を得ることができる。
【０４１２】
また、請求項１６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザアレイを提供することができる。すなわち、請求項１６記載の面発光レーザアレイでは、請求項１乃至１５記載の面発光レーザ素子によってモノリシックレーザアレイを構成しているので、素子抵抗が低く、高出力まで基本横モード発振が可能な面発光レーザアレイを提供することができる。従って、本面発光レーザアレイは、電子写真システムのマルチビーム書き込み系や、長距離の光通信システム等の光源として好適である。
【０４１３】
また、請求項１７記載の発明によれば、請求項１６記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が相違することによって発振波長が異なる２種以上の面発光レーザ素子により構成されているので、素子抵抗が低く、高出力動作が可能であり、且つ高出力まで単一基本モード発振が可能であり、更にアレイ内の素子特性のばらつきが小さい多波長面発光レーザアレイを提供することができる。
【０４１４】
すなわち、請求項１７記載の多波長面発光レーザアレイでは、アレイ内の各面発光レーザ素子における高次横モード抑制層の非酸化領域の面積を変化させることにより、アレイ面内における発振波長を変化させている。この際、本発明の面発光レーザ素子では、電流狭窄層と高次横モード抑制層とをそれぞれ個別に設ける構成としており、更に、高次横モード抑制層を、高抵抗化しにくいｎ導電型の半導体層中、若しくは電気抵抗に関係しないキャリア（電子，正孔）の通路以外の領域に設ける構成としている。このため、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積を微小にすることによる抵抗の増加は、従来構造の素子に比べて少ないか、後者の場合には全く無い。
【０４１５】
以上のように高抵抗化による発熱の影響を低く抑えることができるので、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が小さな素子に対して、基本横モード発振で且つ高出力を得ることが可能であり、また素子間の光出力のばらつきを小さくすることが可能である。更に、別途設けた電流狭窄層の非酸化領域の面積を同じにすることにより、発振閾値電流や、動作電圧等の特性のばらつきも非常に小さくすることが可能である。以上のように、特性のばらつきが小さく、且つ高出力動作が可能な多波長面発光レーザアレイを得ることが可能である。
【０４１６】
更に、素子発熱（高抵抗化）の影響を低減できることにより、従来では十分な特性を得ることが困難な微小な非酸化領域を有した素子を作製することが可能となり、より発振波長が短波である素子を作りこむことが可能となる。これによって、従来に比べ広帯域な多波長面発光レーザアレイを得ることが可能となる。
【０４１７】
また、請求項１８記載の発明によれば、請求項１７記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイを構成する個々の面発光レーザ素子が、２層以上の複数の高次横モード抑制層を備えているので、素子抵抗が低く、高出力動作が可能であり、且つ高出力まで単一基本モード発振が可能であり、更にアレイ内の素子特性のばらつきが小さい多波長面発光レーザアレイを提供することができる。
【０４１８】
すなわち、請求項１８記載の多波長面発光レーザアレイは、請求項１７記載の多波長面発光レーザアレイにおいて、高次横モード抑制層の層数を２つ以上の複数とする構成としている。
【０４１９】
非酸化領域を微細にすることによる発振波長（共振波長）の変化は、酸化層によって横モードの広がりが変化するためであり、横モードの広がりを小さくすることで、より大きな波長変化の効果を得ることができる。請求項１９では、横モード抑制層を多層にすることによって、横モードに対する閉じ込め効果が大きくなり、従来に比べて広帯域な多波長面発光レーザアレイを得ることができる。
【０４２０】
また、請求項１８においても、請求項１７の作用，効果と同様に、素子抵抗が低く、高出力動作が可能であり、更にアレイを構成する面発光レーザ素子間での特性ばらつきが小さな多波長面発光レーザアレイを得ることができる。
【０４２１】
また、請求項１９記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが用いられていることを特徴とする面発光レーザモジュールであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザにより、信頼性の高いレーザモジュールを提供することができる。すなわち、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイでは、基本横モードで、高出力まで発振が得られるので、光ファイバとの結合が高い。また、高次横モードの発振が抑制されていることから、出力等の素子の動作状態が変化した場合でも、結合率が変化しファイバへの光入力が変化するようなことが非常に少ない。よって、信頼性の高い面発光レーザモジュールを提供することができる。
【０４２２】
また、請求項２０記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられていることを特徴とする電子写真システムであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザにより、高精彩な電子写真システムを提供することができる。すなわち、従来の面発光レーザ素子は出力が小さく、電子写真システムの書き込み光源として用いることが難しかったが、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイでは、基本横モードで、高出力まで発振が得られる。従って、電子写真システムの書き込み光源として用いることが可能である。また、面発光レーザ素子を電子写真システムの書き込み光源として用いると、出射ビームが円形であることから、ビーム成形が容易である。更に、高いアレイ間の位置精度を有していることから、同一のレンズで複数のビームを再現性良く容易に集光することができる。よって、光学系が簡単で済み、低コストに高精彩なシステムを得ることができる。また、本発明の面発光レーザ素子は、出力が大きいことから、特にアレイを用いた場合には高速書き込みが可能である。以上のように、低コスト，高精彩の電子写真システムを提供することができる。
【０４２３】
また、請求項２１記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光インターコネクションシステムであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザにより、信頼性の高い光インターコネクションシステムを提供することができる。すなわち、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイでは、基本横モードで、高出力まで発振が得られるので、光ファイバとの結合が高い。また、高次横モードの発振が抑制されていることから、出力等の素子の動作状態が変化した場合でも、結合率が変化しファイバへの光入力が変化するようなことが非常に少ない。よって、信頼性の高い光インターコネクションシステムを提供することができる。
【０４２４】
また、請求項２２記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項１６記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光通信システムであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザにより、信頼性の高い光通信システムを提供することができる。すなわち、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイでは、基本横モードで、高出力まで発振が得られるので、光ファイバとの結合が高い。また、高次横モードの発振が抑制されていることから、出力等の素子の動作状態が変化した場合でも、結合率が変化しファイバへの光入力が変化するようなことが非常に少ない。また、従来に比べ、高出力が得られるので、長距離の通信が可能である。よって、信頼性の高い光通信システムを提供することができる。
【０４２５】
また、請求項２３記載の発明によれば、請求項１７または請求項１８記載の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光通信システムであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能であり、更にアレイ内の素子特性のばらつきが小さい面発光レーザアレイによって、素子の駆動が容易で、信頼性の高い光通信システムを提供することができる。
【０４２６】
すなわち、請求項２３記載の光通信システムでは、通信光源として、請求項１７または請求項１８記載の多波長面発光レーザアレイが用いられており、請求項１７または請求項１８記載の多波長面発光レーザアレイの特徴は、アレイ内の面発光レーザ素子の特性ばらつきが少なく、また高出力を得られる点にある。従って、請求項１７または請求項１８記載の多波長面発光レーザアレイは、アレイ内の面発光レーザ素子の特性が揃っていることから、動作信頼性が高く、また駆動回路が簡単で済むため、コストを低くできる。また、素子抵抗も従来の素子に比べて低いので、高速変調が容易となる。
【０４２７】
また、請求項１７または請求項１８記載の面発光レーザアレイは、個々の面発光レーザ素子の波長が異なる多波長アレイであることから、特に波長分割多重通信システムの光源として好適である。波長分割多重通信では、波長の異なる複数の信号光を一本のファイバにより伝送することにより、高速大容量通信を行なうことが可能である。
【０４２８】
以上のように、本発明の多波長面発光レーザアレイによって構成された光通信システムは、信頼性が高く、また高速通信が可能である。
【０４２９】
また、請求項２４記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一の厚さを有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二の厚さを有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成するので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に製造することができる。すなわち、請求項２４記載の製造方法によって作製された面発光レーザ素子は、Ａｌを組成に含む半導体混晶の厚さの違いによる酸化速度の差によって、同一構造内に一度の酸化工程において非酸化領域の面積が異なる酸化狭窄構造を得ることができる。
【０４３０】
従って、従来の面発光レーザ素子に対して特別の工程を追加すること無く、同じ作製工程，コストによって作製が可能であり、同等のコストで高出力まで単一横モード発振が可能という優れた性能を備えた素子を製造することができる。
【０４３１】
また、請求項２５記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のＡｌ組成を有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二のＡｌ組成を有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成するので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に製造することができる。すなわち、請求項２５記載の製造方法によって作製された面発光レーザ素子は、Ａｌを組成に含む半導体混晶のＡｌ組成の違いによる酸化速度の差によって、同一構造内に一度の酸化工程において径の異なる酸化狭窄構造を得ることができる。
【０４３２】
従って、従来の面発光レーザ素子に対して特別の工程を追加すること無く、同じ作製工程，コストによって作製が可能であり、同等のコストで高出力まで単一横モード発振が可能という優れた性能を備えた素子を製造することができる。
【０４３３】
また、請求項２６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のメサ径を有し高次横モード抑制層を含んだ第一のメサと、第一のメサ径とは異なる第二のメサ径を有し正孔狭窄層を含んだ第二のメサとにより、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成するので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に、且つ低コストに製造することができる。
【０４３４】
すなわち、請求項２６記載の製造方法では、高次横モード抑制層が含まれるメサの径と正孔狭窄層が含まれるメサの径とを相違させ、正孔狭窄層が含まれるメサの径を、高次横モード抑制層が含まれるメサの径に対して相対的に大きくすることによって、メサの径の違いにより、これらの被選択酸化層を同時に同程度の酸化レートで酸化した場合に、正孔狭窄層における非選択酸化領域の面積を、高次横モード抑制層における非選択酸化領域の面積に対して相対的に大きく形成することができる。
【０４３５】
従って、従来の面発光レーザ素子に対し、特別の工程を追加すること無く、同じ作製工程，コストによって作製が可能であり、同等のコストで高出力まで単一横モード発振が可能という優れた性能を備えた面発光レーザ素子を製造することができる。請求項２７記載の製造方法は、特にイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子に好適な製造方法である。
【０４３６】
また、請求項２７記載の発明によれば、請求項１７または請求項１８記載の面発光レーザアレイの製造方法において、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子において、高次横モード制御層を含むメサの径が相違することにより、面積が相違する非酸化領域を設けるので、素子抵抗が低く、高出力動作が可能であり、且つ高出力まで単一基本モード発振が可能であり、更にアレイ内の素子特性のばらつきが小さい面発光レーザアレイを制御性良く容易に、且つ低コストに製造することができる。
【０４３７】
すなわち、請求項２７記載の製造方法では、請求項１７または請求項１８記載の多波長面発光レーザアレイの製造方法として、アレイ内で、高次横モード抑制層が含まれるメサ部の径を変化させる製法としている。
【０４３８】
高次横モード抑制層の酸化レートは面内で一定であるので、このようにメサの径を変化させることにより、メサの中央に残る非酸化領域の径を変化させることが可能である。また、請求項２７記載の製造方法によれば、１回の酸化工程により、非酸化領域の面積が異なる面発光レーザ素子を一度に作製することが可能であり、従来と同等のコストによって、本発明の多波長面発光レーザアレイを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図２】図１の面発光レーザ素子の共振領域（共振器領域）を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【図３】第２の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図４】図３の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【図５】第３の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図６】図５の面発光レーザ素子の共振領域と、ｐ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器中においてｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層を設けた領域を詳しく示す図である。
【図７】第４の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図８】図７の面発光レーザ素子を詳しく示す図である。
【図９】第５の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図１０】図９の面発光レーザ素子の共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図１１】第６の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図１２】図１１のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子の共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図１３】第７の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図１４】図１３の面発光レーザ素子の共振領域を詳しく示す図である。
【図１５】第８の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図１６】図１５のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示した図である。
【図１７】第９の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図１８】図１７の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図１９】第１０の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図２０】図１９の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図２１】第１１の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図２２】図２１の面発光レーザ素子の共振領域を詳しく示す図である。
【図２３】第１２の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図２４】図２３の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図２５】第１３の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図２６】図２５の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図２７】第１４の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図２８】図２７の面発光レーザ素子の共振領域の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【図２９】第１５の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図３０】図２９の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【図３１】第１６の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図３２】第１７の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図３３】第１８の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図３４】図３３の面発光レーザ素子の共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図３５】第１９の実施例の面発光レーザアレイを示す図である。
【図３６】第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイを示す図である。
【図３７】第２０の実施例の多波長面発光レーザアレイを示す図である。
【図３８】第２１の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図３９】第２２の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図４０】第２３の実施例の電子写真システムを示す図である。
【図４１】第２４の実施例の面発光レーザモジュールの概要を示す図である。
【図４２】第２５の実施例の光インターコネクションシステムを示す図である。
【図４３】第２６の実施例の光通信システムを示す図である。
【図４４】第２７の実施例の波長多重（ＷＤＭ）通信システムを示す図である。
【符号の説明】
１０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
１０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１０３          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器
１０３ａ          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１０３ｂ          ｎ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１０５          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１０６          ノンドープＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層
１０７          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１０８          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ  ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
１０８ａ          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１０８ｂ          ｐ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１０９          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１１１          共振領域
１１２          選択酸化領域
１１３ａ          非酸化領域
１１３ｂ          非酸化領域
１１４          ＳｉＯ２絶縁層
１１５          絶縁性樹脂
１１６          ｐ側電極
１１７          ｎ側電極
２０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
２０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
２０３          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器
２０３ａ          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
２０３ｂ          ｎ−ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
２０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
２０５          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
２０６          ノンドープＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層
２０７          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
２０８          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
２０８ａ          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
２０８ｂ          ｎ−ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
２０９          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
２１０          ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
２１０ａ          ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層
２１０ｂ          ｐ−ＧａＡｓ高屈折率層
２１１          共振領域
２１２          選択酸化領域
２１３ａ          非酸化領域
２１３ｂ          非酸化領域
２１４          ＳｉＯ２絶縁層
２１５          絶縁性樹脂
２１６ａ          ｎ側電極
２１６ｂ          ｎ側電極
２１７          トンネル接合
３０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
３０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
３０３          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器
３０３ａ          ｎ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
３０３ｂ          ｎ−  ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
３０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
３０５          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
３０６          ノンドープＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層
３０７          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
３０８          ｐ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
３０８ａ          ｐ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
３０８ｂ          ｐ−  ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
３０９          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
３１１          共振領域
３１２          選択酸化領域
３１３ａ          非酸化領域
３１３ｂ          非酸化領域
３１４          ＳｉＯ２絶縁層
３１５          絶縁性樹脂
３１６          ｐ側電極
３１７          ｎ側電極
４０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
４０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
４０３          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器
４０３ａ          ｎ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
４０３ｂ          ｎ−  ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
４０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
４０５          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
４０６          ノンドープＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層
４０７          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
４０８          ｐ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
４０８ａ          ｐ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
４０８ｂ          ｐ−  ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
４０９          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
４１０          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
４１１          共振領域
４１２          選択酸化領域
４１３ａ          非酸化領域
４１３ｂ          非酸化領域
４１４          ＳｉＯ２絶縁層
４１５          絶縁性樹脂
４１６          ｐ側電極
４１７          ｎ側電極
５０１          ｐ−ＧａＡｓ基板
５０２          ｐ−ＧａＡｓバッファー層
５０３          ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器
５０３ａ          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
５０３ｂ          ｐ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
５０４          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
５０５          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
５０６          ノンドープＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層
５０７          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
５０８          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ  ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
５０８ａ          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
５０８ｂ          ｎ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
５０９          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
５１１          共振領域
５１２          選択酸化領域
５１３ａ          非酸化領域
５１３ｂ          非酸化領域
５１４          ＳｉＯ２絶縁層
５１５          絶縁性樹脂
５１６          ｐ側電極
５１７          ｎ側電極
６０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
６０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
６０３          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
６０４          ｎ−ＡｌＡｓ  被選択酸化層
６０５          ｐ−ＡｌＡｓ  被選択酸化層
６０６ａ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
６０６ｂ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
６０６ｃ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
６０６ｄ          ｐ−ＧａＡｓ  共振器スペーサー層
６０６ｅ          ｐ−ＧａＡｓ  コンタクト層兼共振器スペーサー層
６０６ｆ          ｐ−ＧａＡｓ  共振器スペーサー層
６０７          ＧａＩｎＮＡｓ  ／ＧａＡｓ  多重量子井戸構造
６０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ  ／ＧａＡｓ  上部半導体分布ブラッグ反射器
６０９ａ          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ  下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
６０９ｂ          ｎ−ＧａＡｓ  下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層６１０ａ          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ  上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
６１０ｂ          ノンドープＧａＡｓ  上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
６１１          共振領域
６１２          選択酸化領域
６１３ａ          非酸化領域
６１３ｂ          非酸化領域
６１４          ＳｉＯ２絶縁膜
６１５          ｐ  側電極
６１６          ｎ  側電極
７０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
７０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
７０３          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
７０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
７０５          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
７０６ａ          ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
７０６ｂ          ｎ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
７０６ｃ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
７０６ｄ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
７０６ｅ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
７０６ｆ          ｐ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
７０６ｈ          ｐ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
７０７          ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
７０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
７０９ａ          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
７０９ｂ          ｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
７１０ａ          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
７１０ｂ          ノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
７１１          共振領域
７１２          選択酸化領域
７１３ａ          非酸化領域
７１３ｂ          非酸化領域
７１４          ＳｉＯ２絶縁膜
７１５          ｐ側電極
７１６          ｎ側電極
８０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
８０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
８０３          ｎ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
８０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
８０５          ｐ−  Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ被選択酸化層
８０６ａ          ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
８０６ｂ          ｎ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
８０６ｃ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
８０６ｄ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
８０６ｅ          ｐ−Ｇａ８Ａｓ共振器スペーサー層
８０６ｆ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
８０６ｇ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
８０７          ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
８０８          ＭｇＦ２／ＺｎＳｅ上部半導体分布ブラッグ反射器
８０９ａ          ｎ−ＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
８０９ｂ          ｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
８１１          共振領域
８１２          選択酸化領域
８１３ａ          非酸化領域
８１３ｂ          非酸化領域
８１４          ＳｉＯ２絶縁膜
８１５          ｐ側電極
８１６          ｎ側電極
９０１          半絶縁性ＧａＡｓ基板
９０２          ノンドープＧａＡｓバッファー層
９０３          ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
９０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
９０５          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
９０６ａ          ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
９０６ｂ          ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
９０６ｃ          ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
９０６ｄ          ノンドープ  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
９０６ｅ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
９０６ｆ          ｐ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
９０６ｇ          ｐ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
９０６ｈ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
９０６ｉ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
９０７          ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
９０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
９０９ａ          ノンドープＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
９０９ｂ          ノンドープＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
９１０ａ          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
９１０ｂ          ノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
９１１          共振領域
９１２          選択酸化領域
９１３ａ          非酸化領域
９１３ｂ          非酸化領域
９１４          ｐ側電極
９１５          ｎ側電極
１００１          半絶縁性ＧａＡｓ基板
１００２          ノンドープＧａＡｓバッファー層
１００３          ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１００４          ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層
１００５          ｐ−  Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ被選択酸化層
１００６ａ          ｎ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐコンタクト層兼共振器スペーサー層
１００６ｂ          ｎ−  （Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
１００６ｃ          ノンドープ  （Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
１００６ｄ          ノンドープ  （Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
１００６ｅ          ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
１００６ｆ          ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
１００６ｇ          ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
１００６ｈ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
１００７          ＧａＩｎＰ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ多重量子井戸構造
１００８          ＴｉＯ２／ＳｉＯ２上部誘電体布ブラッグ反射器
１００９ａ          ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１００９ｂ          ノンドープＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１０１１          共振領域
１０１２          選択酸化領域
１０１３ａ          非酸化領域
１０１３ｂ          非酸化領域
１０１４          ｐ側電極
１０１５          ｎ側電極
１１０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
１１０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１１０３          ｎ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１１０４          ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層
１１０５          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１１０６ａ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１１０６ｂ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１１０６ｃ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１１０６ｄ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１１０６ｅ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
１１０６ｆ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１１０７          ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
１１０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
１１０９ａ          ｎ−ＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層１１０９ｂ          ｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層１１１０ａ          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１１１０ｂ          ノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１１１１          共振領域
１１１２          選択酸化領域
１１１３ａ          非酸化領域
１１１３ｂ          非酸化領域
１１１４          ＳｉＯ２絶縁膜
１１１５          ｐ側電極
１１１６          ｎ側電極
１２０１          半絶縁性ＧａＡｓ基板
１２０２          ノンドープＧａＡｓバッファー層
１２０３          ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１２０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１２０５          ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層
１２０６ａ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１２０６ｂ          ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
１２０６ｃ          ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１２０６ｄ          ノンドープ  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１２０６ｅ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１２０６ｆ          ｐ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１２０６ｇ          ｐ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１２０６ｈ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
１２０６ｉ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１２０７          ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
１２０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
１２０９ａ          ノンドープＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１２０９ｂ          ノンドープＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１２１０ａ          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１２１０ｂ          ノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１２１１          共振領域
１２１２          選択酸化領域
１２１３ａ          非酸化領域
１２１３ｂ          非酸化領域
１２１４          ｐ側電極
１２１５          ｎ側電極
１３０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
１３０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１３０３          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器
１３０３ａ          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１３０３ｂ          ｎ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１３０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１３０５          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１３０６          ノンドープＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層
１３０７          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１３０８          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ  ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
１３０８ａ          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１３０８ｂ          ｐ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１３０９          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１３１０          ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓコンタクト層
１３１１          共振領域
１３１２          選択酸化領域
１３１３ａ          非酸化領域
１３１３ｂ          非酸化領域
１３１４          ＳｉＯ２絶縁層
１３１５          絶縁性樹脂
１３１６          ｐ側電極
１３１７          ｎ側電極
１４０１          ｐ−ＧａＡｓ基板
１４０２          ｐ−ＧａＡｓバッファー層
１４０３          ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器
１４０３ａ          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１４０３ｂ          ｐ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１４０４          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１４０５          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１４０６          ノンドープＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層
１４０７          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１４０８          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ  ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
１４０８ａ          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１４０８ｂ          ｎ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１４０９          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１４１１          共振領域
１４１２          選択酸化領域
１４１３ａ          非酸化領域
１４１３ｂ          非酸化領域
１４１４          ＳｉＯ２絶縁層
１４１５          絶縁性樹脂
１４１６          ｎ側電極
１４１７          ｐ側電極
１５０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
１５０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１５０３          ｎ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１５０４          ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層
１５０５          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１５０６ａ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１５０６ｂ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１５０６ｃ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１５０６ｄ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１５０６ｅ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
１５０６ｆ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１５０７          ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
１５０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
１５０９ａ          ｎ−ＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層１５０９ｂ          ｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層１５１０ａ          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１５１０ｂ          ノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１５１１          選択酸化領域
１５１２ａ          非酸化領域
１５１２ｂ          非酸化領域
１５１３          ＳｉＯ２絶縁膜
１５１４          ｐ側電極
１５１５          ｎ側電極
１６０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
１６０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１６０３          ｎ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１６０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１６０５          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１６０６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１６０７          ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
１６０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
１６１１          共振領域
１６１２          選択酸化領域
１６１３ａ          非酸化領域
１６１３ｂ          非酸化領域
１６１４          ＳｉＯ２絶縁膜
１６１５          ｐ側電極
１６１６          ｎ側電極
１７０１          半絶縁性ＧａＡｓ基板
１７０２          ノンドープＧａＡｓバッファー層
１７０３          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１７０４          ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層
１７０５          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１７０６          共振器スペーサー層
１７０７          ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
１７０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
１７１１          共振領域
１７１２          選択酸化領域
１７１３ａ          非酸化領域
１７１３ｂ          非酸化領域
１７１４          ｐ側電極
１７１５          ｎ側電極
１８０１          半絶縁性ＧａＡｓ基板
１８０２          ノンドープＧａＡｓバッファー層
１８０３          ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１８０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１８０５          ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１８０６ａ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
１８０６ｂ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１８０６ｃ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１８０６ｄ          ノンドープ  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１８０６ｅ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１８０６ｆ          ｎ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１８０６ｇ          ｎ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１８０６ｈ          ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
１８０６ｉ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１８０７          ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
１８０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
１８０９ａ          ノンドープＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１８０９ｂ          ノンドープＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１８１０ａ          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１８１０ｂ          ノンドープＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１８１１          共振領域
１８１２          選択酸化領域
１８１３ａ          非酸化領域
１８１３ｂ          非酸化領域
１８１４          ｐ側電極
１８１５          ｎ側電極
【図１】
2004253408.tif 000003
【図２】
2004253408.tif 000004
【図３】
2004253408.tif 000005
【図４】
2004253408.tif 000006
【図５】
2004253408.tif 000007
【図６】
2004253408.tif 000008
【図７】
2004253408.tif 000009
【図８】
2004253408.tif 000010
【図９】
2004253408.tif 000011
【図１０】
2004253408.tif 000012
【図１１】
2004253408.tif 000013
【図１２】
2004253408.tif 000014
【図１３】
2004253408.tif 000015
【図１４】
2004253408.tif 000016
【図１５】
2004253408.tif 000017
【図１６】
2004253408.tif 000018
【図１７】
2004253408.tif 000019
【図１８】
2004253408.tif 000020
【図１９】
2004253408.tif 000021
【図２０】
2004253408.tif 000022
【図２１】
2004253408.tif 000023
【図２２】
2004253408.tif 000024
【図２３】
2004253408.tif 000025
【図２４】
2004253408.tif 000026
【図２５】
2004253408.tif 000027
【図２６】
2004253408.tif 000028
【図２７】
2004253408.tif 000029
【図２８】
2004253408.tif 000030
【図２９】
2004253408.tif 000031
【図３０】
2004253408.tif 000032
【図３１】
2004253408.tif 000033
【図３２】
2004253408.tif 000034
【図３３】
2004253408.tif 000035
【図３４】
2004253408.tif 000036
【図３５】
2004253408.tif 000037
【図３６】
2004253408.tif 000038
【図３７】
2004253408.tif 000039
【図３８】
2004253408.tif 000040
【図３９】
2004253408.tif 000041
【図４０】
2004253408.tif 000042
【図４１】
2004253408.tif 000043
【図４２】
2004253408.tif 000044
【図４３】
2004253408.tif 000045
【図４４】
2004253408.tif 000046