(57)【要約】【課題】安定して発振する半導体レーザにおいて、従来よりも効果的にｎ型コンタクト層から漏れ出る光の干渉縞（ＦＦＰの乱れ）を抑制すること。【解決手段】従来のｎ型コンタクト層に現れる干渉縞の間隔Λは、発光出力部１０４から放出される光の発光波長λ、ｎ型コンタクト層の屈折率ｎ、ｎ型コンタクト層の導波モードの等価屈折率ｎeqの関数（ｆ（λ）＝λ（ｎ2 −ｎeq2 ）-1/2／２）で与えられる。また、結晶成長基板裏面の凹部Ｄにおけるｎ型コンタクト層１０２の残存膜厚δはΛ／２程度で良い。少なくとも共振器の真下に位置するｎ型コンタクト層の一部分をδ程度の膜厚で残しておけば、共振器直下においても負電極とのコンタクトが良好に確保できるので、効果的な光の閉じ込め作用に基づいてｎ型コンタクト層から漏れ出る光に依るＦＦＰの乱れを十分に抑制することができると同時に、半導体レーザが安定して発振する。【選択図】図１
2004253788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶成長基板上に複数の半導体層を積層することにより共振器等が形成される端面発光型の半導体レーザにおいて、
ｎ型コンタクト層の膜厚が、前記共振器の少なくとも真下において、
活性層の発光波長λと、
前記発光波長λに依存する前記ｎ型コンタクト層の屈折率ｎと、
前記発光波長λに依存する前記ｎ型コンタクト層の導波モードの等価屈折率
ｎeqと
を用いて表現される前記発光波長λの関数：
「Λ≡ｆ（λ）＝λ（ｎ2 −ｎeq2 ）-1/2／２」の関数値Λ
よりも薄く形成されている
ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記共振器の少なくとも真下の、前記ｎ型コンタクト層の直下領域の屈折率は、
前記屈折率ｎよりも小さく設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記共振器の少なくとも真下に、
凹部または空洞部が形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記凹部または前記空洞部は、
前記共振器の少なくとも真下に位置する前記半導体層の少なくとも一部をレーザ照射によって揮発させることにより形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
結晶成長基板上に複数の半導体層を積層することにより共振器等が形成される端面発光型の半導体レーザにおいて、
ｎ型コンタクト層の膜厚が、
活性層の発光波長λと、
前記発光波長λに依存する前記ｎ型コンタクト層の屈折率ｎと、
前記発光波長λに依存する前記ｎ型コンタクト層の導波モードの等価屈折率
ｎeqと
を用いて表現される前記発光波長λの関数：
「Λ≡ｆ（λ）＝λ（ｎ2 −ｎeq2 ）-1/2／２」の関数値Λ
よりも薄くなる位置まで、
前記共振器の少なくとも真下に位置する前記結晶成長基板と前記半導体層を、前記結晶成長基板の裏面側から削除することにより、前記共振器の下方に凹部が形成されている
ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】
前記共振器の少なくとも真下に位置する、少なくとも前記ｎ型コンタクト層の底部は、
前記共振器の共振方向に光を共振させる分布帰還構造（ＤＦＢ構造）を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記凹部内に露出した前記ｎ型コンタクト層の底面に、ｎ型クラッド層よりも屈折率の小さい、誘電体膜または半導体膜が積層されている
ことを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項８】
少なくとも前記凹部内の一部分又は全部に金属層又は金属部を有する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項７の何れか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項９】
前記金属層又は前記金属部で負電極を形成した
ことを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザ。
【請求項１０】
前記複数の半導体層の上層側からのエッチング処理により上方に露出された前記ｎ型コンタクト層の露出面上に負電極を有し、
前記ｎ型コンタクト層と前記結晶成長基板との間にｐ型又は不純物無添加の III族窒化物系化合物から成る半導体層を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項１１】
前記共振器の真下に位置する前記ｎ型コンタクト層の膜厚δをΛ／５以上、Λ未満に設定した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶成長基板上に複数の半導体層を積層することにより共振器等が形成される端面発光型の半導体レーザに関する。本発明は、出力光（ビーム）のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）が整った収斂性の高い出力特性を有する半導体レーザを得るためのものである。
したがって、本発明に基づいて製造される半導体レーザは、例えば、情報入出力処理装置、情報演算処理装置、情報伝達装置、或いはレーザビーム照射を用いた加工処理装置等の分野で極めて有用である。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の非特許文献１にも記載されている様に、半導体レーザの問題として、導波光の光軸に対して垂直な方向にサブピークが現れ、ファーフィールドパターン（ＦＦＰ）が乱れる現象がある。
図１０に、このＦＦＰが乱れる現象を説明する半導体レーザの断面図を例示する。この様なＦＦＰが乱れる現象は、ｎ型コンタクト層を副導波路として漏れ出す光により引き起こされる。この様な乱れの原因となる光は、下記の非特許文献１にも記載されている様に、ｎ型コンタクト層内で干渉縞を形成して、主導波路（活性層＋ガイド層）から出力される光と共に外部に放出される。
下記の非特許文献１に記載されている従来技術は、このＦＦＰの乱れを、ｎ型クラッド層の膜厚を最低でも０．８μｍ以上とすることで抑制しようとするものである。
【０００３】
また、下記の特許文献１は、半導体発光素子の結晶成長基板の裏面側の凹部構造や、外部量子効率、素子の耐久性、素子の生産性等に言及したものであり、これらの各側面における一応の有効性は認められる。しかし、この特許文献１は、例えば下記の非特許文献１の様には、特定の半導体層の膜厚に関する適正範囲等を具体的に開示する等しておらず、よって、下記の特許文献１は、半導体レーザのｎ型コンタクト層を中心としたＦＦＰの乱れを排除する手段や方法等に関して、具体的或いは効果的な技術を何ら示唆したものではない。即ち、この特許文献１から我々は、半導体レーザのＦＦＰの乱れを排除するための有効かつ具体的な手段や方法を何ら知ることができない。
【非特許文献１】シャープ技報（SHARP Technical Journal ）Ｎo.９，通巻７７号，「青紫色リッジ導波路型半導体レーザの発振モード」
【特許文献１】特開平１０−３０８５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、上記の特許文献１に開示されている半導体レーザをそのまま試作して見たところで、ＦＦＰの乱れない半導体レーザが得られる保証は全くなく、その様な試作からＦＦＰが乱れずに、安定して発振する半導体レーザを得ることは極めて困難である。
例えば、共振器下方のコンタクト層を削除しなければ、その部位（コンタクト層）から光が漏れ出てしまうので、効率よく安定したレーザ発振を望むことはできなくなる。また、共振器下方のコンタクト層を削除した場合には、共振器と負電極との電気的な接続が良好にならず、良好な電流密度分布を形成することが困難となる。したがって、この場合にも効率よく安定したレーザ発振を望むことはできなくなる。
【０００５】
他方、上記の非特許文献１に記載されている様に、ｎ型クラッド層の膜厚を最低でも０．８μｍ以上に設定することで、ＦＦＰの乱れはある程度抑制することができる。
しかしながら、この方法によれば、活性層、光ガイド層、ｎ型クラッド層等の各半導体層の組成等にも依るが少なくとも０．８〜１μｍ以上の膜厚でｎ型クラッド層を積層しない限り、ｎ型コンタクト層の干渉縞（ＦＦＰの乱れ）に対する十分な抑制効果が得られない。このため、非特許文献１の従来技術は、ｎ型クラッド層の結晶成長工程に関する生産性が低いと言わざるを得ない。
【０００６】
また、非特許文献１の従来技術では、ｎ型クラッド層の膜厚の増大に応じて干渉縞のピーク強度が弱まっていくと言う至極当然の方式を採用しているため、この方式に基づいてｎ型コンタクト層から漏れる光によって作られる干渉縞のピーク強度を弱めることはできても、この方式に基づいて干渉縞を完全に消失させることはできない。
また、共振器を中心とする放熱効果や或いは内部量子効率（閾値電圧）等の観点から言っても、ｎ型クラッド層の膜厚を上記の様に厚くすることは、半導体レーザの構成上必ずしも得策とは言い難い。
【０００７】
また、その他の光閉じ込め手法としては、例えば、ｎ型のＧａＮから成る上記のｎ型クラッド層をｎ型のＡｌＧａＮ層に変更して積層する方法等が考えられる。この様な方法によれば、ＡｌＧａＮは相対的に屈折率が小さいため、共振器内部への光の閉じ込め効果は得られると思われる。
しかしながら、この様な方法では、格子定数差に基づく半導体層間の内部応力の問題が派生するため厚膜の形成が非常に困難であり、事実上半導体レーザの製造を実施することはできない。
【０００８】
また、上記のｎ型クラッド層にその他の不純物を添加して、このｎ型クラッド層の屈折率を低く抑制する手法も考えられるが、屈折率が大幅に変化する程の量の不純物を添加した場合、このｎ型クラッド層やそれ以降に積層される半導体層の結晶性の劣化が顕著となる。したがって、この様な手法によっても、事実上半導体レーザの製造を実施することはできない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、安定して発振する半導体レーザにおいて、従来よりも効果的にｎ型コンタクト層から漏れ出る光の干渉縞（ＦＦＰの乱れ）を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第１の手段は、結晶成長基板上に複数の半導体層を積層することにより共振器等が形成される端面発光型の半導体レーザにおいて、ｎ型コンタクト層の膜厚が、共振器の少なくとも真下において、活性層の発光波長λと、発光波長λに依存するｎ型コンタクト層の屈折率ｎと、発光波長λに依存するｎ型コンタクト層の導波モードの等価屈折率ｎeqとを用いて表現される発光波長λの関数：「Λ≡ｆ（λ）＝λ（ｎ2 −ｎeq2 ）-1/2／２」の関数値Λよりも薄く形成することである。
【００１１】
ただし、本発明の半導体レーザの一部を構成する結晶成長基板上に複数の半導体層を積層する際には、これらの半導体層として III族窒化物系化合物半導体を用いることができる。ただし、ここで言う「 III族窒化物系化合物半導体」一般には、２元、３元、又は４元の「Ａｌ1-x-y Ｇａy Ｉｎx Ｎ；０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦１−ｘ−ｙ≦１」成る一般式で表される任意の混晶比の半導体が含まれ、更に、ｐ型或いはｎ型の不純物が添加された半導体もまた、これらの「 III族窒化物系化合物半導体」の範疇である。
また、上記の III族元素（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）の内の少なくとも一部をボロン（Ｂ）やタリウム（Ｔｌ）等で置換したり、或いは、窒素（Ｎ）の少なくとも一部をリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換したりした半導体等をもまた、これらの「 III族窒化物系化合物半導体」の範疇とする。
【００１２】
また、上記のｐ型の不純物としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）や、或いはカルシウム（Ｃａ）等を添加することができる。
また、上記のｎ型の不純物としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）や、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、或いはゲルマニウム（Ｇｅ）などを添加することができる。
また、これらの不純物は、同時に２元素以上を添加しても良いし、同時に両型（ｐ型とｎ型）を添加しても良い。
【００１３】
また、本発明の第２の手段は、上記の第１の手段において、共振器の少なくとも真下の、ｎ型コンタクト層の直下領域の屈折率を上記の屈折率ｎよりも小さく設定することである。
【００１４】
また、本発明の第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、上記の共振器の少なくとも真下に、凹部または空洞部を形成することである。
【００１５】
また、本発明の第４の手段は、上記の第３の手段において、共振器の少なくとも真下に位置する半導体層の少なくとも一部をレーザ照射によって揮発させることにより、上記の凹部または空洞部を形成することである。
【００１６】
また、本発明の第５の手段は、結晶成長基板上に複数の半導体層を積層することにより共振器等が形成される端面発光型の半導体レーザにおいて、ｎ型コンタクト層の膜厚が、活性層の発光波長λと、発光波長λに依存するｎ型コンタクト層の屈折率ｎと、発光波長λに依存するｎ型コンタクト層の導波モードの等価屈折率ｎeqとを用いて表現される発光波長λの関数：「Λ≡ｆ（λ）＝λ（ｎ2 −ｎeq2 ）-1/2／２」の関数値Λよりも薄くなる位置まで、共振器の少なくとも真下に位置する結晶成長基板と半導体層を結晶成長基板の裏面側から削除することにより、上記の共振器の下方に凹部を形成することである。
【００１７】
また、本発明の第６の手段は、上記の第１乃至第５の何れか１つの手段において、共振器の少なくとも真下に位置する、少なくともｎ型コンタクト層の底部に、共振器の共振方向に光を共振させる分布帰還構造（ＤＦＢ構造）を備えることである。
【００１８】
また、本発明の第７の手段は、上記の第３乃至第６の何れか１つの手段において、凹部内に露出したｎ型コンタクト層の底面に、ｎ型クラッド層よりも屈折率の小さい誘電体膜または半導体膜を積層することである。
【００１９】
また、本発明の第８の手段は、上記の第３乃至第７の何れか１つの手段において、少なくとも凹部内の一部分又は全部に金属層又は金属部を備えることである。
【００２０】
また、本発明の第９の手段は、上記の第８の手段において、上記の金属層又は金属部で負電極を形成することである。
【００２１】
また、本発明の第１０の手段は、上記の第１乃至第９の何れか１つの手段において、複数の半導体層の上層側からのエッチング処理により上方に露出されたｎ型コンタクト層の露出面上に負電極を設け、ｎ型コンタクト層と結晶成長基板との間にｐ型又は不純物無添加の III族窒化物系化合物から成る半導体層を設けることである。
【００２２】
また、本発明の第１１の手段は、上記の第１乃至第１０の何れか１つの手段において、共振器の真下に位置するｎ型コンタクト層の膜厚δをΛ／５以上、Λ未満に設定することである。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明の第１の手段によれば、ｎ型コンタクト層の干渉縞（ＦＦＰの乱れ）に対する抑制効果を得ることができる。
ｎ型コンタクト層に干渉縞が複数発現した時のそれらの縞の間隔（空間的周期）は、非特許文献１からも判る様に、上記の関数値Λに一致する。したがって、ｎ型コンタクト層の膜厚をこの関数値Λ未満に設定しておけば、ｎ型コンタクト層に干渉縞（のピーク）が発現することはない。
【００２４】
共振器の真下に位置するｎ型コンタクト層を全部削ってしまうと電流密度分布に偏りが生じて、共振器に効率よく電流を供給することができなくなるが、本発明では、少なくとも共振器の真下に位置するｎ型コンタクト層は、薄くとも上記の膜厚に設定されるので、共振器直下においても負電極とのコンタクトが良好に確保できる。このため、本構成に従えば、共振器内及び共振器周辺の電流の密度分布が理想的な状態に維持できる。
【００２５】
即ち、本発明によれば、理想的な電流密度分布や効果的な光の閉じ込め作用に基づいて安定して発振する半導体レーザが製造できると共に、従来よりも効果的にｎ型コンタクト層の干渉縞（ＦＦＰの乱れ）に対する十分な抑制効果を得ることができる。この様な半導体レーザの構造は、上下方向のＦＦＰが乱れないため、レーザビームの照射位置（照射領域）を正確に制御するのに都合が良く、収斂性の良好なスポットサイズの小さな半導体レーザを実現する上で非常に有用である。
したがって、本発明に基づいて製造される半導体レーザは、例えば、情報入出力処理装置、情報演算処理装置、情報伝達装置、或いはレーザビーム照射を実行する熱加工処理装置（レーザビーム照射装置）等の分野で極めて有用となる。
【００２６】
また、本発明の第２の手段によれば、共振器の少なくとも真下の、ｎ型コンタクト層の直下領域の屈折率が上記の屈折率ｎよりも小さく設定されるので、出力される光は共振器側に効果的に閉じ込められる。このため、本発明の第２の手段によれば、半導体レーザが効率よく発振し、レーザ出力が安定する。
【００２７】
また、本発明の第３の手段によれば、上記の凹部または空洞部に空気や不活性ガスなどの適当或いは任意の気体を充填したり、或いはこの空間を略真空状態にすることなどにより、上記の第２の手段を必然的に具現することができる。
ただし、この空間（上記の凹部または空洞部）には、後述する様に、適当な固体材料を充填しても良い。
【００２８】
また、本発明の第４の手段によれば、エッチングなどで結晶成長基板を必ずしも削除しなくても、この様な空間（上記の凹部または空洞部）を形成することができる。このレーザ照射では、半導体の揮発対象（除去対象）とすべき部位にレーザの焦点を絞って、目的の部位を局所的に揮発させる。また、使用するレーザの種類としてはＹＡＧまたはＥｘｃｉｍｅｒなどが有用であるが、加工部の平坦性を考慮すると後者の方が有利である。
【００２９】
また、本発明の第５の手段によれば、結晶成長基板を裏面からエッチングすると言う比較的簡単な形態で、上記と略同様に本発明の作用・効果を得ることができる。即ち、このような手段によっても、ｎ型コンタクト層の干渉縞（ＦＦＰの乱れ）に対する抑制効果を得ることができる。
【００３０】
したがって、本発明の第５の手段によっても、理想的な電流密度分布や効果的な光の閉じ込め作用に基づいて安定して発振する半導体レーザが製造できると共に、従来よりも効果的にｎ型コンタクト層の干渉縞（ＦＦＰの乱れ）に対する十分な抑制効果を得ることができる。この様な半導体レーザの構造は、上下方向のＦＦＰが乱れないため、レーザビームの照射位置（照射領域）を正確に制御するのに都合が良く、収斂性の良好なスポットサイズの小さな半導体レーザを実現する上で非常に有用である。
【００３１】
ただし、ｎ型コンタクト層の膜厚が、最初から上記のΛ未満の厚さであった場合には、結晶成長基板の裏面側からｎ型コンタクト層の底面（結晶成長開始面）が露出するまで結晶成長基板等を削除すれば十分である。また、ｎ型コンタクト層やそれより後から（よって、それより上方に）積層される各半導体層の結晶性を良好或いは十分に確保するためには、通常、ｎ型コンタクト層の膜厚は、少なくとも上記のΛ以上の厚さに一旦は積層することが望ましい。
【００３２】
また、上記の本発明の第５の手段では、共振器の少なくとも真下の領域において、上記のｎ型コンタクト層は全部を削ることなく、必ず一部分を残しておくものとする。即ち、上記のｎ型コンタクト層の残される部位の膜厚をδと記せば、０＜δ＜Λとすべきである。また、共振器の下方に形成される上記の凹部内には、そのまま空気を配置しておいても良いし、真空にしておいても良いし、或いは、使用される各半導体層よりも屈折率の低い透明な絶縁材料や不活性ガス等を充填しておいても良い。
【００３３】
また、本発明の第６の手段によれば、共振器の共振方向に光を共振させる分布帰還構造（ＤＦＢ構造）がｎ型コンタクト層の底部に形成されるため、レーザ発光が略単一モード化される。これにより、発光ピークの鋭いシャープ或いはピュアーな発光特性を得ることができる。
【００３４】
また、本発明の第７の手段によれば、上記の共振器における光の閉じ込め効果が補強されるため、レーザの発光効率を高くすることができる。
例えば、複数の誘電体層または半導体層を、活性層側から結晶成長基板側に向う向きに沿って屈折率が単調に減少する様に順次積層しても良い。或いは、その向きに連続的に屈折率が単調に減少する様な単一層の誘電体膜または半導体膜を形成しても良い。これらの場合には、誘電体膜または半導体膜で光を活性層側に戻す導波路を形成することができる。また、上記の誘電体膜または半導体膜は、勿論、屈折率が略均一の単一層で構成しても良い。
【００３５】
この様な反射膜の材料として用いることができる誘電体としては、例えばＳｉＯ2 やＴｉＯ2 等をあげることができるが、勿論一般にはこれらの誘電体材料に限定されるものではない。その他にも、例えば、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦１）等の半導体層から反射膜を形成しても良い。Ａｌx Ｇａ1-x Ｎの屈折率は、アルミニウム組成比ｘの単調減少関数であるので、上記の半導体層の屈折率を段階的若しくは連続的に変化させる調整パラメータとして、この組成比ｘを用いることもできる。
【００３６】
例えば、上記の凹部内に露出したｎ型コンタクト層の底面に、活性層側から結晶成長基板側に向う向きに沿って屈折率が単調に減少する様に、即ち、その向きに沿ってアルミニウム組成比ｘが単調に増加する様に、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎから成る単一の半導体層を連続的に形成しても良い。勿論、アルミニウム組成比ｘを段階的に増加させることにより、多層膜を形成しても良い。これらの誘電体材料を用いれば、例えば空気や金属等の他の材料に比べて光の吸収や透過が効果的に抑制できるため、エネルギー効率の高い光導波路を形成することができる。
【００３７】
また、本発明の第８の手段によれば、この様な金属層や金属部は、共振器で発生する熱を効率よくヒートシンク等の外部・周辺に伝導するので、半導体レーザの発振動作をより安定させることができる。これらの意味で、上記の金属層や金属部は例えば銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）等の熱伝導性の高いものが望ましい。勿論、複数の金属から成る合金でも良い。或いは、これらの金属層や金属部は、異種金属から成る多層構造にしても良い。
【００３８】
また、上記の金属層や金属部は、光反射面を形成するので共振器内部の光閉じ込め効果にも寄与する。この意味で、上記の金属層や金属部は例えばアルミニウム（Ａｌ）、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の所望の発光波長λに対する反射率の高いものが望ましい。或いは、例えばプラチナ（Ｐｔ）等の耐蝕性の高い金属を適当量混ぜた合金を使用しても良い。
上記の金属層や金属部は、これらの各種の条件を十分に勘案して適当なものを選択すれば良い。勿論、複数の金属から成る合金でも良い。或いは、これらの金属層や金属部は、異種金属から成る多層構造にしても良い。
【００３９】
また、本発明の第９の手段によれば、凹部内に露出したｎ型コンタクト層の露出面上に接続された上記の金属層又は金属部に配線等を接続するだけで、負電極が実現できる。したがって、この様な構成に従えば、複数の半導体層の上層側からｎ型コンタクト層にまで至るエッチング処理によりｎ型コンタクト層を上方に露出させたり、このｎ型コンタクト層の露出面上に負電極（他の金属層又は金属部）を別途設けたりする必要がなくなる。負電極を構成するこの様な金属層や金属部は、半導体に対するオーミック特性の優れたものが望ましい。
したがって、上記の金属層や金属部には、以上の各種の条件を十分に勘案して適当な金属を選択すれば良い。勿論、複数の金属から成る合金でも良い。或いは、これらの金属層や金属部は、異種金属から成る多層構造にしても良い。
【００４０】
また、上記の様に金属層又は金属部で負電極を形成すれば、半導体ウエハを製造する際に正電極とは反対の側の面に負電極を形成することができるため、１枚の半導体ウエハから取り出すことができる半導体レーザのチップ数を、半導体層積層側（結晶成長側）に両電極を共に形成する場合よりも増大させることができる。
したがって、上記の手段によれば、干渉縞（ＦＦＰの乱れ）に対する十分な抑制効果を備えた半導体レーザの生産性を大幅に向上させることができる。
【００４１】
また、本発明の第１０の手段により、不純物無添加の III族窒化物系化合物から成る半導体層（例：ＧａＮ層）をｎ型コンタクト層と結晶成長基板との間に設ければ、基板側への電流成分が抑制されるので、電流注入効率が向上する。
また、ｐ型の III族窒化物系化合物から成る半導体層（例：ＧａＮ層）をｎ型コンタクト層と結晶成長基板との間に設ければ、この部位に発光作用や受光作用を持たないｐｎｐ接合のダイオードの様な構造が形成されるため、電流リークが妨げられて素子の耐圧性が向上する。
この様な構成は、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）等の導電性基板を用いた場合等に特に有効であるが、例えば不純物無添加シリコン（Ｓｉ）やサファイア基板等のその他一般の結晶成長基板を用いた場合等においても十分な効果を奏する。
【００４２】
また、本発明の第１１の手段によれば、本来のｎ型コンタクト層の機能を損なわずに、負電極とのコンタクトを十分良好に保ったまま、上記の作用効果を確実に引き出すことができる。共振器の真下に位置するｎ型コンタクト層の膜厚δは、その設定精度（加工精度）等にも依るが、負電極とのコンタクトを十分良好に保ったまま上記の作用効果を確実に引き出すために、例えば青紫色発光レーザの場合更に理想的には、ｎ型コンタクト層の膜厚δは、概ねΛ／３≦δ≦２Λ／３なる範囲に納めることがより望ましい。
負電極とのコンタクトを十分良好に保つことが可能となる上記の膜厚δの適当な下限値は、例えば共振器のストライプ幅等の各部の寸法やレーザの構造等にも依るが、概ね０．２μｍ程度と思われる。
【００４３】
共振器の真下に位置するｎ型コンタクト層の膜厚δの値が大き過ぎると、出力されるＦＦＰの中に干渉縞のピーク付近が発現して望ましくない。この干渉縞の発現は、膜厚δの値を小さくするほど抑制される。しかし、この膜厚δの値が小さ過ぎると、負電極側のコンタクトが良好には確保し難く、よって、電流密度分布を理想的な状態にし難くなり、これらの結果、内部量子効率が低下する等して望ましくない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００４５】
図１は、本発明の実施例１の半導体レーザ１００αの断面図である。
サファイアから成る結晶成長基板１０１の上には、窒化アルミニウム（AlＮ）から成るバッファ層１０９αが積層されている。更にその上には、シリコン(Si)ドープのGaN から成る高キャリア濃度のｎ型コンタクト層１０２と、GaN から成るｎ型クラッド層１０３とが順次積層されている。
【００４６】
更にその上には、活性層とその上下両側に位置する各型の光ガイド層から成る発光出力部１０４が形成されている。より具体的には、この発光出力部１０４は、Al0.01Ga0.99Nより成るｎ型の光ガイド層と、公知の端面発光型レーザダイオードに見られる一般的な多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性層と、マグネシウム(Mg)ドープのAl0.01Ga0.99Nから成るｐ型の光ガイド層とを順次積層することにより形成されたものである。
【００４７】
この発光出力部１０４の上には、ｐ型のAl0.12Ga0.88N から成るｐ型クラッド層と、Ｍｇドープのｐ型のＧａＮから成るｐ型コンタクト層の計２層が順次積層されて形成されたｐ型半導体層１０５が形成されている。
【００４８】
ｎ型コンタクト層１０２は、上方（ｐ型半導体層１０５側）からのエッチングによりその大部分が露出され、本エッチングにより、基板に対して略垂直に立脚した平頂な共振器部分が形成される。また、この共振器の両脇には、屈折率が約1.４のＳｉＯ2 より成る絶縁性保護膜１１０がスパッタリングにより形成されている。
【００４９】
また、結晶成長基板１０１の裏面の凹部Ｄはエッチング処理により形成したものであり、符号δはこの凹部Ｄにおけるｎ型コンタクト層１０２の残存膜厚を表している。
ｎ型コンタクト層１０２の屈折率ｎ、ｎ型コンタクト層１０２の導波モードの等価屈折率ｎeqの各値は、発光出力部１０４から放出される光の発光波長λに依存する。これらの発光波長λ、屈折率ｎ、等価屈折率ｎeqの各値は、次式（１）〜（３）の通りである。
（設計パラメータの例）
λ＝４０５［ｎｍ］  （青紫色）                              …（１）
ｎ＝２．５２５                                              …（２）
ｎeq＝２．５０２                                            …（３）
【００５０】
また、発光波長λの関数ｆ（λ）の関数値Λと、結晶成長基板裏面の凹部Ｄにおけるｎ型コンタクト層の残存膜厚δの各値は、それぞれ次式（４）、（５）により表される。
（設計パラメータの例）
Λ≡ｆ（λ）＝λ（ｎ2 −ｎeq2 ）-1/2／２
＝５９６［ｎｍ］                                …（４）
δ＝０．３０［μｍ］≒Λ／２                                …（５）
【００５１】
共振器の真下に位置するｎ型コンタクト層を全部削ってしまうと電流密度分布に偏りが生じて、共振器に効率よく電流を供給することができなくなるが、例えば本実施例の様に、少なくとも共振器の真下に位置するｎ型コンタクト層については、必ずその一部分を残しておく様にすると良い。この構成に従えば、共振器直下においても負電極とのコンタクトが良好に確保できるので、共振器内及び共振器周辺の電流の密度分布が理想的な状態に維持できる。
【００５２】
したがって、上記の様な構成によれば、理想的な電流密度分布や効果的な光の閉じ込め作用に基づいて安定して発振する半導体レーザが製造できると共に、従来よりも効果的にｎ型コンタクト層の干渉縞（ＦＦＰの乱れ）に対する十分な抑制効果を得ることができる。
この様な半導体レーザの構造は、上下方向のＦＦＰが乱れないため、レーザビームの照射位置（照射領域）を正確に制御するのに都合が良く、収斂性の良好なスポットサイズの小さな半導体レーザを実現する上で非常に有用である。
【００５３】
尚、光閉じ込め効果、結晶性の確保、半導体結晶の生産性等を総じて考慮すれば、ｎ型コンタクト層１０２の上に積層するｎ型クラッド層１０３の膜厚の適正範囲は、０．１〜２．０μｍ程度であると考えられる。中でも特に０．４〜０．８μｍ程度の範囲では、ｎ型クラッド層１０３の形成工程における半導体結晶の生産性を従来以上に改善した上で、更に従来よりもＦＦＰの綺麗な収斂性の高い半導体レーザを製造することができる。
【００５４】
また、結晶成長基板１０１には、上記のサファイアの他にも、シリコン、炭化シリコン、窒化ガリウム等の公知の結晶成長基板材料を用いることができる。例えば、ノンドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）から成るバルク基板を結晶成長基板として用いれば、良質の半導体結晶を容易に得ることができ、バッファ層１０９α等を成膜しなくて良い等の利点も得られる。
【００５５】
以下、上記の本実施例１の半導体レーザ１００α（図１）のその他の部分についても、安定したレーザ発振に寄与する各部の構造や特徴的な作用等について開示しておく。
（１）例えば、半導体結晶に形成する電極の構成としては、共振器の平頂部（ｐ型半導体層１０５）の上には、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする例えばニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）との合金等より成る正電極１０６Ａが、蒸着により成膜されている。また、ｎ型コンタクト層１０２の露出部には、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする例えばアルミニウム（Ａｌ）とバナジウム（Ｖ）との合金等より成る負電極１０６Ｂが、チップの表側からの蒸着処理により成膜されている。
【００５６】
（２）また、絶縁性保護膜１１０で共振器を左右両側から挟む構造を採用することにより、共振器の水平方向の幅（厚さ）、特に発光出力部１０４、ｐ型半導体層１０５の幅を１〜３μｍ程度と非常に細くすることができるので、これらの構成により、高い電流狭窄効果が得られる。また、共振器の幅を細くした上で、活性層の両脇を屈折率の低い絶縁材料（絶縁性保護膜１１０）で埋め込んだことにより、活性層から出力される光の横方向の閉じ込めが効果的に実施できる。
【００５７】
（３）また、共振器の平頂部に形成される正電極１０６Ａは、絶縁性保護膜１１０の上にも形成され、正電極１０６Ａの成膜面積が広がったため、正電極１０６Ａが共振器平頂部より局所的に剥離することがなくなった。即ち、正電極１０６Ａは、この平頂部に一様に密着して成膜された状態を安定して維持できる。
【００５８】
（４）また、発光出力部１０４及びその周辺で発生した熱は、共振器平頂部のみを放熱経路（熱伝導経路）とするにとどまらず、絶縁性保護膜１１０及び絶縁性保護膜１１０上に成膜された正電極１０６Ａを介して、図略のヒートシンク側に放熱することができる。ただし、ヒートシンクは、不都合な短絡（ショート）が発生しない構成を取れば、勿論、任意の部位に外付けすることができる。
例えば、正電極１０６Ａの大面積を利用して、この露出面の大部分に接触させる様にヒートシンクを配置する等の構成が考えられる。
【００５９】
（５）また、半導体レーザ１００αでは、共振器の裾（下部）が太くなっている。即ち、エッチング処理により残されたｎ型クラッド層１０３とｎ型コンタクト層１０２が、共振器を下方両脇より支持する構造になっている。これにより、共振器の物理的な強度が補強されるため、共振器の平頂部のストライプ幅を細く形成することが容易となる。また、絶縁性保護膜１１０が共振器を支えているため、凹部Ｄの形成も容易或いは確実と成る。また、共振器の平頂部の一部にまで絶縁性保護膜１１０が拡張されて成膜されている。
これらの構成によっても、光の閉じ込め効果や電流狭窄効果の高い構造を容易に得ることができる。
【００６０】
（６）また、絶縁性保護膜１１０の一部が負電極１０６Ｂの上にまで拡張して積層されており、この絶縁性保護膜１１０の拡張部分を介して、正電極１０６Ａの拡張部位と負電極１０６Ｂとが重ねて積層されている。この構造により、正電極１０６Ａか負電極１０６Ｂの何方か一方の電極に放熱経路が集中する等の不都合がない。言い換えれば、正負両電極間等の各部間の熱伝導効率が高まり、各部間の温度差が低減されるため、高い放熱効果が得られる。
【００６１】
以上の（１）〜（６）等の作用によっても、半導体レーザ１００αの発振しきい値をより効果的に抑止することができる。
例えば以上の様に本発明に基づいて半導体レーザを構成すれば、駆動電圧が効果的に抑制された、継続的に安定して発振する収斂性の良い半導体レーザを実現することができる。
【実施例２】
【００６２】
図２は、本実施例２の半導体レーザ２０１の断面図である。この半導体レーザ２０１のｎ型コンタクト層１０２、ｎ型クラッド層１０３、発光出力部１０４、ｐ型半導体層１０５、絶縁性保護膜１１０、正電極１０６Ａの各部に関する材料（組成や物性）及び、共振器略中央における各層の積層構成（積層順序や膜厚）等は、前述の実施例１の半導体レーザ１００αとそれぞれ略同等である。
また、エッチング処理後の凹部Ｄにおけるｎ型コンタクト層１０２の残存膜厚δに付いても、前述の式（４）、式（５）の手法に準拠して設定されている。
【００６３】
この半導体レーザ２０１の構成は、実施例１の半導体レーザ１００αの構成と共通点が多いが、この半導体レーザ２０１（図２）のその他の主な特徴は次の通りである。
（１）ｐ型半導体層１０５の断面形状を略台形にエッチング処理することにより、リッジが形成されている。
（２）結晶成長基板１０１ａの材料としては、ｐ型又はノンドープのＧａＮからなるバルク結晶が採用されている。
（３）上記の凹部Ｄには、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属が蒸着処理により充填されており、この金属部により、光反射部と負電極１０６Ｃとが同時に形成されている。
【００６４】
例えば、以上の様に半導体レーザ２０１を形成することにより、ｎ型コンタクト層１０２と金属部（負電極１０６Ｃ）との境界面から成る光反射面で光が発光出力部１０４の方に反射されるため、良好な光閉じ込め効果を得ることができる。また、結晶成長基板１０１ａにｐ型又はノンドープのＧａＮを用いることで、電流は結晶成長基板１０１ａを通らないため理想的な電流狭窄が実現できる。
【００６５】
また、ｐ型又はノンドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）から成るバルク基板を結晶成長基板として用いているため、前述のバッファ層１０９α等を成膜しなくて良い。
例えば、以上の様な構成によっても、安定して効率よく連続発振するＦＦＰの綺麗な収斂性の高い半導体レーザを製造することができる。
【実施例３】
【００６６】
図３は、本実施例３の半導体レーザ２０２の断面図である。本半導体レーザ２０２は、上記の実施例２の半導体レーザ２０１と略同等の構造を有するが、凹部Ｄ内に露出したｎ型コンタクト層１０２の底面に、ＳｉドープのＧａＮから成るｎ型クラッド層１０３よりも屈折率の小さい半導体多層膜１０７が積層されている点が大きな特徴と成っている。
【００６７】
この半導体多層膜１０７は、多層構造を有し、ｎ型コンタクト層１０２に対する基板裏側からのエッチング処理完了後、ｎ型コンタクト層１０２の露出面に半導体結晶を８層順次成長させて積層したものである。従って、半導体多層膜１０７を構成する計８層の半導体層は、他の半導体層１０２、１０３、１０４、１０５等とは積層順序や結晶成長方向が逆向き（下向き）になっている。
【００６８】
上記の計８層の半導体層は、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦１）を結晶成長により積層したもので、ｎ型コンタクト層１０２の底面（露出面）側から順に、順次以下のアルミニウム組成比ｘm （ｍ＝１，２，３，．．．，８）を有する層を成膜したものである。
（アルミニウム組成比ｘm の設定例）
ｘ1 ＝０．１３，
ｘ2 ＝０．２５，
ｘ3 ＝０．３８，
ｘ4 ＝０．５０，
ｘ5 ＝０．６３，
ｘ6 ＝０．７５，
ｘ7 ＝０．８８，
ｘ8 ＝１．００                                              …（６）
これらの半導体結晶Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦１）は、電流密度分布を理想的に確保するために、例えばＳｉ等を添加することによりｎ型の半導体にしておくことが望ましい。
【００６９】
以上の様な構成に従えば、金属製の光反射面で光が吸収される恐れが少なくなり、エネルギー効率の高い光閉じ込め効果を得ることができる。勿論、金属部での光反射作用も同時に得ることができる。
例えば、この様な構成によっても、安定して効率よく連続発振するＦＦＰの綺麗な収斂性の高い半導体レーザを製造することができる。
【実施例４】
【００７０】
図４は、本実施例４の半導体レーザ２０３の断面図である。本半導体レーザ２０３は、上記の実施例２の半導体レーザ２０２と略同等の構造を有するが、半導体多層膜１０７′を構成する計１６層の半導体層は、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（０＜ｘ≦１）を結晶成長により積層したもので、ｎ型コンタクト層１０２の底面（露出面）側から順に、順次以下のアルミニウム組成比ｘm を有する層を成膜したものである。
（アルミニウム組成比ｘm の設定例）
ｘm ＝ｍ／１６  （ｍ＝１，２，３，．．．，１６）            …（７）
【００７１】
半導体多層膜１０７′を構成する各半導体層は、例えばＳｉ等のｎ型作成用の添加物を高濃度に添加することによりｎ型の半導体結晶とし、結晶成長基板１０１ａは、不純物無添加のＧａＮか或いはｐ型のＧａＮ等から形成することが、電流密度分布を理想的に形成する上で望ましい。勿論、この場合にも、負電極１０６Ｃは電極として使用する。
【００７２】
尚、上記の結晶成長基板１０１ａ及び半導体多層膜１０７′には、電流が流れない様にしても良い。この様な場合には、図１の半導体レーザ１００αの場合と同様に、半導体ウエハの表側（上側）に負電極を形成すれば、レーザ発振をさせることができる。この場合、上記の負電極１０６Ｃは、電極としては作用しないが、上記の場合と同様に放熱のための効果的な熱伝導作用や、半導体多層膜１０７′から僅かに漏れ出す光に対する反射作用等を奏する。
この様な構成を実現する際、上記の結晶成長基板１０１ａは、例えばサファイアや不純物無添加のＧａＮやｐ型のＧａＮ等から形成することができる。この場合、勿論、半導体多層膜１０７′に付いても、同様に不純物無添加又はｐ型の半導体層を用いれば良い。
【実施例５】
【００７３】
図５は、本発明の実施例５の半導体レーザ１００βの断面図である。この半導体レーザ１００βは、前述の実施例１の半導体レーザ１００αを部分的に改造したものである。本半導体レーザ１００βの半導体レーザ１００αとの相違点は、以下の通りである。
【００７４】
（１）サファイア基板１０１の上には、半導体層１０９βが結晶成長により積層されている。この半導体層１０９βは、２層構造を有し、下から順にＡｌＮから成るバッファ層とｐ型のＧａＮ層とを順次結晶成長させることにより形成されている。
（２）スパッタリングにより、ＳｉＯ2 から成る単一層の誘電体層１０７βが共振器の下方の凹部Ｄに形成されている。この単一層の誘電体層１０７βはその他の例えばＴｉＯ2 等の誘電体材料から形成しても良い。
（３）更に、この凹部Ｄには、アルミニウム（Ａｌ）が蒸着処理により充填されている。これにより、放熱用金属層１０８が形成されている。
【００７５】
２層構造の半導体層１０９βには、ｐ型のＧａＮ層が含まれているので、放熱用金属層１０８とｎ型コンタクト層１０２との間は十分に絶縁される。また、上記の構成において、誘電体層１０７βの屈折率は低く確保されているため、光閉じ込め作用が効果的に達成されている。即ち、誘電体層１０７βは効果的に光導波路を構成している。また、放熱用金属層１０８は、良好に熱伝導作用（放熱作用）を果たしている。
【００７６】
図６は、この半導体レーザ１００βのマウント状態を説明する断面図である。リードフレーム５０は、ヒートシンクを兼ねたメタルステム５３と、メタルポスト５１を有する。ポスト側金線５７とメタルステム側金線５８は、共に金（Ａｕ）から成り、それぞれ半導体レーザ１００βの正負各電極をリードフレーム５０の各部（５７，５８）に電気的に接続している。
【００７７】
通常、半導体レーザを製造する際には、サブマウントやヒートシンクの材料として、高い絶縁性と高い熱伝導性とを兼ね備えたダイヤモンド等を用いるケースも少なくない。しかしながら、上記の図５の半導体積層構成においては、放熱用金属層１０８とｎ型コンタクト層１０２との間は十分に絶縁されており、ここに高い耐電圧性が確保されているため、図５のサブマウント５２やヒートシンク（メタルステム５３）等は共に、電気伝導性と熱伝導性が共に高く且つ価格の安い例えば銅（Ｃｕ）等から形成することができる。
即ち、上記の図５の様な半導体積層構成に従えば、例えば図６に例示される様に、半導体レーザの製造コストの削減と耐電圧性の向上等を同時に効果的に達成することが可能又は容易となる場合が在る。
【実施例６】
【００７８】
図７に本発明の実施例６の半導体レーザ１００γの断面図を示す。この半導体レーザ１００γは、前記の実施例１の半導体レーザ１００αを改良したものであるが、本図７の図面上においては、本実施例６の半導体レーザ１００γと前述の半導体レーザ１００αとの構造上の差異は見受けられない。しかしながら、本実施例６の半導体レーザ１００γと前述の半導体レーザ１００αとの構造上の差異は、図示するｘ軸に垂直な断面σ上に見ることができる。この断面σは共振器の共振方向に平行であり、共振器を鉛直方向（ｚ軸方向）に沿って２分している。
【００７９】
図８にこの半導体レーザ１００γの断面σにおける模式的な断面図を示す。周期構造の繰り返しによって形成された分布帰還構造（ＤＦＢ構造）のｙ軸方向、即ち、共振器の共振方向における凹凸の各部の厚さＤ1 ，Ｄ2 は、以下の条件式を略満たすものとする。
（Ｄ1 ，Ｄ2 の条件式）
Ｄ1 ＝ｋλ／（２ｎ1 ），
Ｄ2 ＝ｋλ／（２ｎ2 ）                                              …（８）
ただし、ここで、ｎ1 は凹部を構成する部位の屈折率であり、ｎ2 は下方に突き出た凸部を構成する部位の屈折率である。また、ｋは適当な自然数である。このｋの値は、この分布帰還構造を形成する際の電子線加工装置における加工精度などの条件に応じて適当に決定することが望ましい。
【００８０】
本実施例（半導体レーザ１００γ）では、図７からも判る様に上記の凹部には自然に空気が充填されるので、ｎ1 ＝１．００であり、また上記の凸部（ｎ型コンタクト層１０２の底部）をＧａＮで形成するので、ｎ2 ＝２．４０である。この場合、λ＝４００ｎｍ，ｋ＝１とすると、図８の構成では式（８）より、Ｄ1 ＝２００ｎｍ，Ｄ2 ＝８３ｎｍが上記の周期構造を規定する適正な長さとなる。また、ｎ型コンタクト層１０２の厚さ（δ）は３００ｎｍ程度で良く、上記の凸部の高さｈは１５０ｎｍ程度でよい。
【００８１】
この様な分布帰還構造（ＤＦＢ構造）を取り入れた構成によれば、共振器の共振方向に光を共振させる分布帰還構造におけるｙ軸方向の共振作用により、レーザ発光が略単一モード化される。これにより、前記の実施例１の半導体レーザ１００αと同様の作用・効果が得られると共に、更に、発光ピークの鋭いシャープ或いはピュアーな発光特性を得ることができる。
【００８２】
なお、本発明の半導体レーザにおける分布帰還構造（ＤＦＢ構造）を形成する、半導体層を下方に突き出させることによって形成すべき凸部の高さの有効範囲は、概ね１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。より望ましくは、上記の凸部の高さは１００〜５００ｎｍの間がより有効であり、これらの条件設定により、分布帰還構造に基づく効果的な共振作用が得られると同時に、前述の設計パラメータΛに対するｎ型コンタクト層の膜厚δの適度な設定による前述の干渉縞の抑制作用を得ることができる。
【実施例７】
【００８３】
図９に、本発明の実施例７に係わる半導体レーザ１００δの断面図を示す。この半導体レーザ１００γは、前記の実施例１の半導体レーザ１００αを変形したものであり、半導体レーザ１００αにおける凹部Ｄの代わりに、共振器の真下のｎ型コンタクト層１０２の直下には、大気で満たされた空洞Ｇが形成されている。即ち、共振器の真下のｎ型コンタクト層１０２の膜厚δは、この空洞Ｇの大きさ（深さ）の調整によって、例えば前述の式（５）に例示した様に、好適或いは最適な膜厚に設定されている。
ただし、ここで用いた結晶成長基板１０１δの材料はサファイアであり、また、バッファ層１０９δには、膜厚約５０ｎｍのＧａＮ層を結晶成長温度約５００℃で積層する。
【００８４】
また、上記の空洞Ｇの形成手段としては、該当する部位に積層されていた半導体層（バッファ層１０９δの一部とｎ型コンタクト層１０２の一部）をレーザ照射によって揮発させる方法を採る。ＧａＮをレーザで加熱すると窒素とガリウム（Ｎ2 ガス＋２Ｇａ）に分解するので、半導体レーザ１００δの少なくとも片側の端面を開放系にしておき、そこからレーザ照射を始めれば、その開放部（：ｎ型コンタクト層１０２の端面）にできる穴から窒素とガリウム（Ｎ2 ガス＋２Ｇａ）を排出することができる。分解されたＧａはレーザ照射中にＨＣｌガスを流し続けることにより、ＧａＣｌ3 ガスとして排気することができるが、レーザ照射後に希塩酸などで除去しても良い。
なお、空洞Ｇを形成する際のレーザ照射にはＹＡＧレーザまたはエキシマーレーザを用いることができるが、加工平坦性などを考慮すればエキシマーレーザを使用した方が望ましい。
【００８５】
以上のような構成によっても、結晶成長基板を裏側から削り取ることなく、前述の干渉縞の抑制作用を導く適当な膜厚のｎ型コンタクト層（ｎ型コンタクト層１０２）を高品質に形成することができる。
【実施例８】
【００８６】
例えば、上記の実施例６では、共振器の下方に空気を満たすことにより、式（８）の屈折率ｎ1 を１．００としたが、実施例６の半導体レーザ１００γ（図７、図８）のｎ型コンタクト層１０２の直下には、例えば導電性材料などを配置しても良い。
例えば、実施例６の半導体レーザ１００γ（図７、図８）のｎ型コンタクト層１０２の直下に、空気の代わりに、インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）を配置しても良い。配置手段としてはスパッタリング装置などが有効である。
ただし、本実施例８の場合、ＩＴＯの屈折率ｎ1 は２．０２なので、前述の式（８）より、分布帰還構造の周期構造を規定する前述の幅Ｄ1 の適正値は、約９９ｎｍとなる。
【００８７】
更に、ＩＴＯ（導電性材料）の直下には、銅などの電極形成に適した金属材料を配置しても良い。例えば、図５の断面図において、符号１０７βが指す部位に上記のようにＩＴＯを配置し、符号１０８が指す部位に銅（Ｃｕ）を配置し、更にその他の部位の構造を図７、図８と同様に構成すれば、前述の実施例５の半導体レーザ１００β（図５）がもたらす作用・効果と、前述の実施例６の半導体レーザ１００γ（図７、図８）がもたらす作用・効果とを同時に得ることができる。
したがって、この様な構成に従えば、干渉縞の抑制された略単一モードのレーザ発光出力を安定的に得ることができる。
【００８８】
〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
【００８９】
（変形例１）
以下、実施例４の半導体レーザ２０３の変形例に付いて説明する。前記の実施例４でも説明した通り、半導体レーザ２０３（図４）の負電極の構成は任意である。即ち、図４の結晶成長基板１０１ａ及び半導体多層膜１０７′には、電流が流れない様にしても良い。そこで、本変形例１では、実施例４の説明の後半でも言及した様に、半導体ウエハの表側（上側）に負電極を形成する。また、半導体レーザ２０３の半導体多層膜１０７′を構成する薄膜の半導体層の積層数（：ｍの上限値）も任意である。そこで、本変形例１では、この層数を２０〜３０程度とする。この場合、図４の断面図における金属層１０６Ｃの反射作用は期待する必要がなくなる。
【００９０】
これらの条件を満たす半導体レーザとしては、例えば、実施例４の半導体レーザ２０３（図４）に基づいて、以下の構成１〜構成５を備えた変形例を考えることができる。
（構成１）結晶成長基板に凹部は設けない。その結晶成長基板には、例えばサファイアや無添加のＧａＮバルク基板などの絶縁材料を使用する。その絶縁材料は周知の結晶成長基板として使用可能なものであれば任意で良い。
（構成２）半導体多層膜１０７′は最初に結晶成長させる。即ち、結晶成長基板１０１ａの結晶成長面上に直接（または適当なバッファ層を介して、）最初に、結晶成長面と同じ面積で半導体多層膜１０７′を各層毎に順次積層する。半導体多層膜１０７′を構成する薄膜の半導体層の積層数（：ｍの上限値）は２５とする。
【００９１】
この時、半導体多層膜１０７′を構成する薄膜の半導体層としては、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ＜１）を積層する。各層のアルミニウム組成比ｘm は最下層から順次、次式（９）に従う設定とする。ただし、ｍは結晶成長基板寄りに位置する最下層から順に数えた各層の番号である。
（アルミニウム組成比ｘm の設定例）
ｘm ＝１−ｍ／２５  （ｍ＝１，２，３，．．．，２５）            …（９）
【００９２】
（構成３）その後、式（４）、式（５）の関係を満たす膜厚δのｎ型コンタクト層１０２を、既に結晶成長基板上に積層されている半導体多層膜１０７′の上に、その結晶成長面と同じ面積で成長させる。
（構成４）ｎ型クラッド層１０３以降の積層構造や、各電極の構成は、前記の実施例４に準拠する。負電極は上記の通り、半導体ウエハの表側（上側）に形成する。
（構成５）放熱性を考慮し、結晶成長基板の略平坦な裏面には金属層を成膜する。
【００９３】
この様な構成に従えば、半導体多層膜１０７′の積層（結晶成長）により、結晶品質の良質化が図られるので、ｎ型コンタクト層１０２を最初から薄く成膜しても、ｎ型コンタクト層１０２の品質を確保することができ、また、結晶成長基板を裏面からエッチングして凹部を形成したり、結晶成長基板を裏返して結晶成長の方向を逆転させたりする必要もなくなる。そして、この様な凹部や空洞部を設けない構成によっても、前述の実施例４と同等に、本発明の作用・効果を得ることができる。
【００９４】
なお、上記の変形例１では、式（９）に例示する様に、積層順序にしたがって半導体多層膜１０７′のアルミニウム組成比ｘm を単調に減少させたが、ｎ型コンタクト層の下で光閉じ込め作用を奏する多層膜を構成する各層の屈折率を周期的に変化させることにより、これらの多層膜によって周知のＤＢＲ構造（：分布ブラッグ反射構造）を構成しても良い。
また、先の実施例３や実施例４では、適当な半導体を用いて多層膜を形成したが、これらの多層構造は、例えばＳｉＯ2 やＴｉＯ2 等の互いに屈折率の異なる適当な誘電体を用いて形成しても良い。また、それらの多層膜で周知のＤＢＲ構造を構成しても良い。
変形されたこれらの構成などによっても、本発明に基づいて所望の光閉じ込め作用を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１に係わる半導体レーザ１００αの断面図
【図２】本発明の実施例２に係わる半導体レーザ２０１の断面図
【図３】本発明の実施例３に係わる半導体レーザ２０２の断面図
【図４】本発明の実施例４に係わる半導体レーザ２０３の断面図
【図５】本発明の実施例５に係わる半導体レーザ１００βの断面図
【図６】実施例５の半導体レーザ１００βのマウント状態を説明する断面図
【図７】本発明の実施例６に係わる半導体レーザ１００γの断面図
【図８】実施例６の半導体レーザ１００γの断面σにおける断面図
【図９】本発明の実施例７に係わる半導体レーザ１００δの断面図
【図１０】ＦＦＰが乱れる現象を説明する半導体レーザの断面図
【符号の説明】
【００９６】
１００α  ：  半導体レーザ（実施例１）
２０１    ：  半導体レーザ（実施例２）
２０２    ：  半導体レーザ（実施例３）
２０３    ：  半導体レーザ（実施例４）
１００β  ：  半導体レーザ（実施例５）
１００γ  ：  半導体レーザ（実施例６）
１００δ  ：  半導体レーザ（実施例７）
１０１，
１０１ａ  ：  結晶成長基板
１０２    ：  ｎ型コンタクト層
１０３    ：  ｎ型クラッド層
１０４    ：  発光出力部（活性層及び光ガイド層）
１０５    ：  ｐ型半導体層（ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層）
１０６Ａ  ：  正電極
１０６Ｂ  ：  負電極（チップの表側に形成）
１０６Ｃ  ：  負電極（チップの裏側に形成）
１０７，１０７′，
１０７β  ：  半導体多層膜
１０８    ：  放熱用金属層
１０９α  ：  バッファ層
１０９β  ：  半導体層（バッファ層とｐ型のＧａＮ層）
１１０    ：  絶縁性保護膜
５０    ：  リードフレーム
５１    ：  メタルポスト
５２    ：  サブマウント（導電性）
５３    ：  メタルステム（ヒートシンク）
５７    ：  ポスト側金線
５８    ：  メタルステム側金線
λ    ：  発光波長
ｎ    ：  ｎ型コンタクト層の屈折率
ｎeq  ：  ｎ型コンタクト層の導波モードの等価屈折率
Ｄ    ：  結晶成長基板裏面の凹部
δ    ：  凹部Ｄにおけるｎ型コンタクト層の残存膜厚
ｆ（λ）  ：  発光波長λの関数
Λ    ：  関数ｆ（λ）の関数値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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