(57)【要約】【課題】単一基本横モード発振において、高出力動作が得られ、更に素子抵抗が低く、高速動作が可能な面発光レーザ素子を提供する。【解決手段】正孔通路の途中には、イオン注入によって設けられた高抵抗領域１１６と高抵抗領域１１６によって囲まれた導通領域１１７とによって構成された、活性層１０６への正孔注入領域を規定する正孔狭窄構造が設けられ、また、正孔狭窄構造とは別に、Ａｌを構成元素として含む半導体層を選択酸化してなる選択酸化領域１１５と選択酸化領域１１５によって囲まれた非酸化領域１１４とによって構成された高次横モード抑制構造が設けられており、高次横モード抑制構造の非酸化領域１１４は、正孔狭窄構造の導通領域１１７よりも小さな面積を有している。【選択図】      図１
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【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、第１の電極から活性層へ到達する正孔通路と、第２の電極から活性層へ到達する電子通路とを備えた面発光レーザ素子において、
前記正孔通路の途中には、イオン注入によって設けられた高抵抗領域と前記高抵抗領域によって囲まれた導通領域とによって構成された、前記活性層への正孔注入領域を規定する正孔狭窄構造が設けられ、また、前記正孔狭窄構造とは別に、Ａｌを構成元素として含む半導体層を選択酸化してなる選択酸化領域と前記選択酸化領域によって囲まれた非酸化領域とによって構成された高次横モード抑制構造が設けられており、前記高次横モード抑制構造の非酸化領域は、前記正孔狭窄構造の導通領域よりも小さな面積を有している事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構造は、前記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、前記高次横モード抑制構造は、前記電子通路及び前記正孔通路を避けて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乃至請求項３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５】
請求項１乃至請求項３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、半導体材料及び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、前記電子通路の途中に設けた高次横モード抑制構造、若しくは、前記電子及び前記正孔の通路を避けた領域中に設けた高次横モード抑制構造は、複数のものとなっ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、前記活性層を構成する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１０】
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、前記活性層を構成する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１２】
請求項１１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、高次横モード抑制構造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１３】
請求項１２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構造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１４】
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、又は、請求項１１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１５】
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、又は、請求項１１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１６】
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、又は、請求項１１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１７】
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、又は、請求項１１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１８】
請求項１２または請求項１３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１９】
高次横モード抑制構造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面発光レーザアレイの製造方法であって、高次横モード制御層を含むメサの径を相違させることにより、高次横モード制御層の非酸化領域の面積を相違させ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、面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザモジュールおよび電子写真システムおよび光インターコネクションシステムおよび光通信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、ＬＡＮ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、並列光インターコネクション用光源としても注目されている。また、面発光レーザ素子は、端面発光型レーザに比べて活性層の体積が低減できることから発振閾値電流の低減が容易であり、低閾値電流化に関して広く研究がなされている。
【０００３】
面発光レーザ素子の代表的な構造として、次の様な選択酸化を用いた構造と、水素イオン注入を用いた構造とが知られている。
【０００４】
まず、選択酸化を用いた構造として、例えば非特許文献１，非特許文献２には、ＩｎＧａＡｓを活性層とした０．９８μｍ帯面発光レーザ素子が示されている。これらの非特許文献における面発光レーザ素子では、活性層の上部に設けたｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓからなる上部分布ブラッグ反射器中に、Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ被選択酸化層が設けられている。この面発光レーザ素子は、結晶成長の後、エッチングにより被選択酸化層の側面が露出するように上部分布ブラッグ反射器を方形状のメサにエッチング加工し、８５℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングした雰囲気中において４２５℃に加熱して、エッチング側面からメサの中央に向かってＡｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ被選択酸化層の選択酸化を行っている。選択酸化によってメサの周辺にはＡｌ２Ｏ３による絶縁領域が形成され、メサの中央には、非酸化領域による導通領域が形成される。
【０００５】
非特許文献１，非特許文献２の面発光レーザ素子では、上部分布ブラッグ反射器の表面から注入された正孔は、メサの中央の非酸化導通領域へと狭窄されて活性層に注入される。Ａｌ２Ｏ３は非常に良好な絶縁体であり、正孔の注入領域をメサの中央部に限定する事が可能である。このような選択酸化構造を用いる事によって、発振閾値電流を大幅に低減する事ができる。例えば、非特許文献２では、非酸化領域の面積を４．５μｍ×８μｍとした素子において、９００μｍの低閾値電流が得られている。
【０００６】
更に、Ａｌ２Ｏ３の屈折率は、１．６程度と、他の半導体層に比べて低い事から、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、素子の効率を向上させる事が可能である。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。波長帯にもよるが、従来、単一の酸化狭窄構造を設けた面発光レーザ素子では、酸化狭窄径を発振波長の３〜４倍程度に絞る事によって、単一基本モード発振を得る事が可能である。以上の様に、選択酸化構造を用いる事により、発振閾値の低減と、回折損失の低減と、単一基本モード制御とが実現されている。
【０００７】
次に、水素イオン注入を用いた構造として、例えば非特許文献３には、ＧａＡｓを活性層とした０．８５μｍ帯面発光レーザ素子が示されている。この非特許文献３における面発光レーザ素子では、活性層の上部にｐ型分布ブラッグ反射器が設けられた構成となっており、結晶成長の後、ウエハの上面から、水素イオン注入を行って、活性層の近傍におけるｐ型分布ブラッグ反射器の一部を、正孔の導通領域となる領域を残し高抵抗化している。これによって、正孔の注入領域は活性層の一部の領域に限定され、発振閾値電流が低減される。この非特許文献３の面発光レーザ素子では、直径１０μｍの正孔注入領域により、２．５ｍＡの発振閾値電流が得られている。
【０００８】
また、更に非特許文献４には、水素イオン注入と選択酸化とを併用した構造として、高出力化を目的とした０．８５μｍ帯面発光レーザ素子の例が示されている。この非特許文献４に示された面発光レーザ素子では、活性層の上下に非酸化領域の大きな選択酸化構造を設け、また、活性層と選択酸化構造との間以外の領域に、選択酸化構造よりも狭窄径の小さな、水素イオン注入によるキャリアの狭窄構造が設けられている。
【０００９】
この素子における選択酸化構造は、横モードの閉じ込めの為に設けられたものであるが、酸化径が大きく高次横モードの抑制効果自体は少ない。しかし、ｐ導電型分布ブラッグ反射器中に設けた水素注入による高抵抗化領域の面積を、上記の非酸化領域の面積に対して小さくし、キャリアが注入される領域をメサの中央の小さな領域に限定する事によって、高次横モードに対する利得を抑え、５ｍＷ高出力までの単一基本横モード発振を達成している。
【００１０】
【非特許文献１】
Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ｖｏｌ．  ６６，  Ｎｏ．  ２５，  ｐｐ．３４１３−３４１５，  １９９５
【００１１】
【非特許文献２】
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｎｏ．２４，  Ｖｏｌ．３０，  ｐｐ．２０４３−２０４４，  １９９４
【００１２】
【非特許文献３】
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｎｏ．５，  Ｖｏｌ．  ２７，  ｐｐ．４５７−４５８，  １９９１
【００１３】
【非特許文献４】
ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．  １３，  Ｎｏ．  ９，  ｐｐ．９２７−９２９，  ２００１
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバを用いた長距離通信光源や、電子写真システム，光ディスク等の書き込み光源等の、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の要求は非常に高い。
【００１５】
しかし、従来、非特許文献１，非特許文献２の選択酸化による電流狭窄構造により単一横モード発振を得るためには、酸化狭窄径を小さくし、高次モードの発振を抑制する必要がある。酸化狭窄径を小さくすることにより、閾値電流を低減することはできるが、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。
【００１６】
更に、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、素子の発熱による出力飽和の為に高出力までの発振が難しくなるという問題がある。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、元々高抵抗であり、酸化狭窄径を小さくした場合の高抵抗化は非常に顕著になる。ｐ導電型分布ブラッグ反射器の抵抗を低減する方法として、ヘテロスパイク緩衝層等を界面に挿入する方法もあるが、この場合においても依然として酸化狭窄による抵抗は大きい。
【００１７】
逆に、酸化狭窄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ものの、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生じてしまう。
【００１８】
以上の様に、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、従来、波長帯にもよるが、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、従来の酸化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い、極低閾値電流と単一基本横モード発振を得ている為に、素子は非常に高抵抗であり、高抵抗化による発熱の影響と、発振領域の減少から出力の上限は２ｍＷ程度となっている。また、素子の高抵抗化によって高速動作は困難である。
【００１９】
また、非特許文献３に示されている従来の水素イオン注入型面発光レーザ素子では、素子内部に作り込みの導波構造を有しておらず、横モード閉じ込めは、通電によって生じる屈折率変化によって行っている。つまり、メサ中央部の電流通路は、通電により発熱し、この領域の屈折率が増加し、導波構造が形成される。この様な現象はサーマルレンズ効果と呼ばれている。サーマルレンズ効果によって生じる屈折率の変化は５×１０−４Ｋ−１程度と僅かである。従って、逆に高次横モードを抑制する為に、酸化型面発光レーザ素子の様に正孔狭窄径を小さくする必要は無く、比較的高出力を得やすい構造ではあるものの、作り付けの導波構造を持たない構造である為にサーマルレンズ効果による屈折率の変動に対し敏感であり、横モードの安定性が悪い。つまり、素子の注入電流の変化に対し、横モードが不安定であり、単一基本横モード発振を得る事が難しい。
【００２０】
更に、水素イオン注入型面発光レーザ素子では、サーマルレンズ効果がプラズマ効果により生じる反導波構造を打ち消して導波構造を形成するまでに、半導体層の温度が十分に変化するまでの時間が必要であり、一般にナノ秒オーダーの発振遅れを生じる事が知られている。従って、素子の高速動作の妨げになるという問題がある。
【００２１】
また、非特許文献４に示されている面発光レーザ素子では、高次横モード発振を抑制する為に利得領域をメサの中央部の微小な領域に限定しており、ｐ導電型分布ブラッグ反射器中に設けた水素イオン注入による正孔狭窄構造の狭窄径を小さく絞っている。従って、以上に述べた様に狭窄部の抵抗は高く、素子の発熱によって出力に影響を与えていると考えられる。また、同様に抵抗の増加によって高速動作が難しい事が予想される。
【００２２】
以上の様に、従来の酸化型面発光レーザ素子、水素注入型面発光レーザ素子のいずれも、単一基本横モード発振において高出力を得る事が難しいという問題を有している。また、酸化型面発光レーザ素子は、酸化狭窄による高抵抗化の為に、また、水素注入型面発光レーザ素子は、サーマルレンズ効果による発振遅延の為に、高速動作が難しいという問題がある。
【００２３】
本発明は、単一基本横モード発振において、高出力動作が得られ、更に素子抵抗が低く、高速動作が可能な面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザモジュールおよび電子写真システムおよび光インターコネクションシステムおよび光通信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。
【００２４】
【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、第１の電極から活性層へ到達する正孔通路と、第２の電極から活性層へ到達する電子通路とを備えた面発光レーザ素子において、
前記正孔通路の途中には、イオン注入によって設けられた高抵抗領域と前記高抵抗領域によって囲まれた導通領域とによって構成された、前記活性層への正孔注入領域を規定する正孔狭窄構造が設けられ、また、前記正孔狭窄構造とは別に、Ａｌを構成元素として含む半導体層を選択酸化してなる選択酸化領域と前記選択酸化領域によって囲まれた非酸化領域とによって構成された高次横モード抑制構造が設けられており、前記高次横モード抑制構造の非酸化領域は、前記正孔狭窄構造の導通領域よりも小さな面積を有していることを特徴としている。
【００２５】
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構造は、前記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。
【００２６】
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、前記高次横モード抑制構造は、前記電子通路及び前記正孔通路を避けて設けられていることを特徴としている。
【００２７】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３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。
【００２８】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項３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、半導体材料及び誘電体材料から構成されていることを特徴としている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、前記電子通路の途中に設けた高次横モード抑制構造、若しくは、前記電子及び前記正孔の通路を避けた領域中に設けた高次横モード抑制構造は、複数のものとなっていることを特徴としている。
【００３２】
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、前記活性層を構成する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。
【００３３】
また、請求項１０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、前記活性層を構成する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。
【００３４】
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１２記載の発明は、請求項１１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、高次横モード抑制構造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。
【００３６】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１２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構造を備えていることを特徴としている。
【００３７】
また、請求項１４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、又は、請求項１１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。
【００３８】
また、請求項１５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、又は、請求項１１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。
【００３９】
また、請求項１６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、又は、請求項１１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。
【００４０】
また、請求項１７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、又は、請求項１１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。
【００４１】
また、請求項１８記載の発明は、請求項１２または請求項１３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している。
【００４２】
また、請求項１９記載の発明は、高次横モード抑制構造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面発光レーザアレイの製造方法であって、高次横モード制御層を含むメサの径を相違させることにより、高次横モード制御層の非酸化領域の面積を相違させることを特徴としている。
【００４３】
【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。
【００４４】
（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、第１の電極から活性層へ到達する正孔通路と、第２の電極から活性層へ到達する電子通路とを備えた面発光レーザ素子において、
前記正孔通路の途中には、イオン注入によって設けられた高抵抗領域と前記高抵抗領域によって囲まれた導通領域とによって構成された、前記活性層への正孔注入領域を規定する正孔狭窄構造が設けられ、また、前記正孔狭窄構造とは別に、Ａｌを構成元素として含む半導体層を選択酸化してなる選択酸化領域と前記選択酸化領域によって囲まれた非酸化領域とによって構成された高次横モード抑制構造が設けられており、前記高次横モード抑制構造の非酸化領域は、前記正孔狭窄構造の導通領域よりも小さな面積を有している事を特徴としている。
【００４５】
この第１の実施形態の構成によれば、Ａｌを組成に含む半導体層を選択酸化して設けられる高次横モード抑制構造は、面発光レーザ中に横モードの光閉じ込め構造を形成し、駆動状態の変化に対して発振状態を安定にする機能を有する。更に非酸化領域の面積を小さく設ける事により、高次横モードの発振を抑制し、単一基本横モード発振を得ることができる。
【００４６】
また、イオン注入によって形成された、高次横モード抑制構造における非酸化領域に対して相対的に大きな正孔狭窄領域を有する正孔狭窄構造は、メサの側面へのキャリアの拡散を防止し、高い内部量子効率を得る機能を有する。
【００４７】
また、高次横モード抑制構造と正孔狭窄構造とを別に設ける構成とした事によって、正孔狭窄領域の面積を大きくする事が可能となり、発振領域の拡大を図ることができるとともに、素子抵抗の増加を低減することができる。そして、素子抵抗の増加を低減する事によって、高出力動作が可能となる。
【００４８】
以上の様に、第１の実施形態の構成では、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態の面発光レーザ素子において、前記高次横モード抑制構造は、前記電子通路の途中に設けられている構成となっている。
【００５０】
この第２の実施形態の構成によれば、電子通路の途中に設けた、Ａｌを組成に含む半導体層を選択酸化して設けられる高次横モード抑制構造は、面発光レーザ中に横モードの光閉じ込め構造を形成し、駆動状態の変化に対して発振状態を安定にする機能を有する。更に非酸化領域の面積を小さく設ける事により、高次横モードの発振を抑制し、単一基本横モード発振を得ることができる。
【００５１】
更に、ｎ導電型半導体は、ｐ導電型半導体に対し、電気抵抗が約一桁程度小さい為に、第２の実施形態における高次横モード抑制構造は、素子抵抗を著しく増加させる事無く、高次横モード発振を抑制することができる。
【００５２】
以上のように、第１，第２の実施形態では、正孔狭窄構造と高次横モード抑制構造をそれぞれ分離して設ける構成とし、高次横モードの発振を抑制する為に必要な微小な非酸化領域を有する高次横モード抑制構造を、高抵抗化しにくい電子通路の途中に設け、素子の高抵抗化を防止している。また、正孔狭窄構造における導通領域の面積を大きくし、発振領域の拡大を図るとともに、素子の高抵抗化を防止している。
【００５３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、第１の実施形態の面発光レーザ素子において、前記高次横モード抑制構造は、前記電子通路及び前記正孔通路を避けて設けられている構成となっている。
【００５４】
この第３の実施形態の構成によれば、電子通路及び正孔通路を避けて設けた、Ａｌを組成に含む半導体層を選択酸化して設けられる高次横モード抑制構造は、面発光レーザ中に横モードの光閉じ込め構造を形成し、駆動状態の変化に対して発振状態を安定にする動作を有する。更に非酸化領域の面積を小さく設ける事により、高次横モードの発振を抑制し、単一基本横モード発振を得る動作を有する。
【００５５】
更に、この第３の実施形態における高次横モード抑制構造は、電子通路及び正孔通路を避けて設けている事により、素子抵抗への影響は全く無くなり、従って、素子抵抗を増加させる事無く、高次横モード発振を抑制することができる。
【００５６】
以上のように、第１，第３の実施形態では、正孔狭窄構造と高次横モード抑制構造をそれぞれ分離して設ける構成とし、高次横モードの発振を抑制する為に必要な、微小な非酸化領域を有する高次横モード抑制構造を、正孔通路および電子通路を避けた領域に設け、素子の高抵抗化を防止している。また、正孔狭窄構造における導通領域の面積を大きくし、発振領域の拡大を図るとともに、素子の高抵抗化を防止している。
【００５７】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、第１乃至第３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が、半導体材料から構成されていることを特徴としている。
【００５８】
この第４の実施形態の構成によれば、第１乃至第３のいずれかの実施形態の面発光レーザ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。
【００５９】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、第１乃至第３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が、半導体材料および誘電体材料から構成されていることを特徴としている。
【００６０】
誘電体材料は、半導体材料に対して光の吸収損失が少なく、また半導体材料に比べて、屈折率差の大きな材料を用いる事が可能であり、少ない積層数で高い反射率を得る事ができる。従って、第５の実施形態によれば、吸収損失の少ない誘電体分布ブラッグ反射器により、効率の優れた本発明の面発光レーザ素子が得られる。
【００６１】
すなわち、第５の実施形態のよれば、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能であり、更に光吸収による損失が低減された効率の高い面発光レーザ素子を提供することができる。
【００６２】
（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。
【００６３】
高濃度ドーピングが施されたｐｎ接合を逆バイアスする事により、バンド間トンネリングによって正孔が生成され、活性領域へ正孔を注入する事が可能である。従って、トンネル接合とｎ導電型分布ブラッグ反射器を用いて正孔注入が可能である。また、ｎ導電型分布ブラッグ反射器は、ｐ導電型分布ブラッグ反射器に対し吸収損失が低い。
【００６４】
従って、第６の実施形態の構成によれば、ｐ導電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り、低閾値電流，高スロープ効率等の特徴を有する面発光レーザ素子が得られる。
【００６５】
すなわち、第６の実施形態によれば、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能であり、更に光吸収による損失が低減された効率の高い面発光レーザ素子を提供することができる。
【００６６】
（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。
【００６７】
半導体材料は、一般にドーピングの濃度の増加により、自由キャリアによる光吸収が増加する傾向がある。また、特にｐ導電型半導体では、これに加えて価電子帯間吸収による光吸収が生じる。これに対し、第７の実施形態の構成によれば、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ることで、低閾値電流，高スロープ効率等の特性に優れた面発光レーザ素子が得られる。
【００６８】
すなわち、第７の実施形態によれば、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能であり、更に光吸収による損失が低減された効率の高い面発光レーザ素子を提供することができる。
【００６９】
（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、電子通路の途中に設けた高次横モード抑制構造、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構造を複数とする構成となっている。
【００７０】
この第８の実施形態の構成によれば、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、正孔狭窄領域に対して相対的に小さな面積を有する非酸化領域を備えた高次横モード抑制構造を複数とする事によって、より効果的に高次横モードの発振を抑制することができる。
【００７１】
（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、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、活性層を構成する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。
【００７２】
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、第９の実施形態の構成によれば、非常に効果的に素子抵抗を低減することができる。
【００７３】
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では、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一辺の長さ又は直径が必要となり、狭窄による抵抗の増加は非常に顕著となる。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を必要とする高次横モードの抑制構造は、高抵抗化しにくい電子通路の途中（ｎ型半導体中）、若しくは、抵抗に寄与しない電子通路及び正孔通路を避けた領域に設けているので、素子を高抵抗化させることなく、単一基本横モード制御を行なうことができる。
【００７４】
以上のように、第９の実施形態の構成によれば、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とが可能となる。
【００７５】
（第１０の実施形態）
本発明の第１０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、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、活性層を構成する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。
【００７６】
ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）等を活性層に用いた面発光レーザ素子は、光ファイバ通信で重要な波長帯である１．３μｍ帯及び１．５５μｍ帯での発振を得る事ができる。また、高い特性温度が得られる為、加入者光源として重要度も高い。特に１．３μｍ帯は、石英シングルモードファイバによる高速通信が可能であるが、高い光ファイバとの結合率を得る為に単一基本横モード発振である事が強く望まれている。本発明の面発光レーザ素子では、高出力まで単一基本横モード発振が得られるので、駆動条件の変動によってファイバとの結合率が変動する事が無い。また、上記の様に素子抵抗が低い事により、高速動作が可能である。
【００７７】
従って、第１０の実施形態の構成によれば、特に特性の優れた長波長域に発振波長を有する素子を得ることができる。
【００７８】
（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が複数個配列された面発光レーザアレイである。
【００７９】
この第１１の実施形態によれば、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より構成された面発光レーザアレイであるので、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能な面発光レーザアレイを提供することができる。
【００８０】
（第１２の実施形態）
本発明の第１２の実施形態は、第１１の実施形態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、高次横モード抑制構造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。
【００８１】
酸化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。
【００８２】
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程度以下から短波長シフトが急激に増加することが示されている。
【００８３】
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。
【００８４】
しかしながら、従来の電流狭窄と高次横モード抑制とを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程度であったと記載されている。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。
【００８５】
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、従来構造の素子では、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。
【００８６】
本発明によれば、イオン注入による正孔狭窄構造と選択酸化による高次横モード抑制構造とを夫々個別に設ける構成としており、更に高次横モード抑制構造を、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、高次横モード抑制構造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構造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イオン注入によって別途設けられる正孔狭窄構造の狭窄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。
【００８７】
以上の様に、第１２の実施形態によれば、発振閾値電流や、出力等の特性ばらつきが少なく、高出力まで単一基本横モード発振が可能な多波長面発光レーザアレイが得られる。すなわち、第１２の実施形態によれば、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能な多波長面発光レーザアレイを提供することができる。
【００８８】
（第１３の実施形態）
本発明の第１３の実施形態は、第１２の実施形態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構造を備えていることを特徴としている。
【００８９】
この第１３の実施形態の構成によれば、高次横モード抑制構造を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、より広帯域な多波長面発光レーザアレイが得られる。すなわち、第１３の実施形態によれば、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて更に高出力が得られ、高速動作が可能であり、波長帯域がより広い多波長面発光レーザアレイを提供することができる。
【００９０】
（第１４の実施形態）
本発明の第１４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、又は、第１１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。
【００９１】
第１乃至第１０の実施形態の面発光レーザ素子，第１１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。また、素子抵抗が低く高速動作が可能である。従って、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、又は、第１１の実施形態の面発光レーザアレイを用いた面発光レーザモジュールは、高速動作が可能であり、また、ファイバとの結合率が変動すること無く安定であり、信頼性の高いものとなる。
【００９２】
すなわち、第１４の実施形態によれば、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能な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。
【００９３】
（第１５の実施形態）
本発明の第１５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、又は、第１１の実施形態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電子写真システムである。
【００９４】
第１乃至第１０の実施形態の面発光レーザ素子，第１１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、アレイ間の高い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、これにより、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実現できる。
【００９５】
すなわち、第１５の実施形態によれば、高速動作書き込みが可能であり、高精細な電子写真システムを提供することができる。
【００９６】
（第１６の実施形態）
本発明の第１６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、又は、第１１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ている光インターコネクションシステムである。
【００９７】
第１乃至第１５の実施形態の面発光レーザ素子，第１１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。更に素子抵抗が低いので、高速動作が可能である。よって、これらを光源に用いることで、信頼性の高い光インターコネクションシステムを実現できる。
【００９８】
すなわち、第１６の実施形態によれば、ファイバとの結合が安定し、高速伝達が可能な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。
【００９９】
（第１７の実施形態）
本発明の第１７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、又は、第１１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ている光通信システムである。
【０１００】
第１乃至第１５の実施形態の面発光レーザ素子，第１１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。更に素子抵抗が低いので、高速動作が可能である。よって、これらを光源に用いることで、信頼性の高い光通信システムを実現できる。
【０１０１】
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も実現できる。
【０１０２】
このように、第１７の実施形態によれば、ファイバとの結合が安定し、高速通信が可能な信頼性の高い光通信システムを提供することができる。
【０１０３】
（第１８の実施形態）
本発明の第１８の実施形態は、第１２または第１３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ている光通信システムである。
【０１０４】
第１２，第１３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である。更に素子抵抗が低いので高速動作が可能である。また、第１２，第１３の実施形態の面発光レーザアレイは、多波長アレイである事から、波長多重分割通信が可能である。
【０１０５】
よって、これらを光源に用いることで、信頼性の高い波長多重光通信システムを実現できる。
【０１０６】
このように、第１８の実施形態によれば、ファイバとの結合が安定し、高速伝達が可能な信頼性の高い波長多重分割通信システムを提供することができる。
【０１０７】
（第１９の実施形態）
本発明の第１９の実施形態は、高次横モード抑制構造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面発光レーザアレイの製造方法であって、高次横モード制御層を含むメサの径を相違させることにより、高次横モード制御層の非酸化領域の面積を相違させることを特徴としている。
【０１０８】
この第１９の実施形態によれば、容易に制御性良く、且つ歩留まり良く、低コストで、第１２，第１３の実施形態の面発光レーザアレイを得ることができる。
【０１０９】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。
【１１０】
（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。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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ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構成されている。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。
【０１１３】
また、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器１０３中には、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４が設けられており、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４は、選択酸化により酸化が成された酸化領域１１５（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１１４とから構成されている。また、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器１０８中には、イオン注入高抵抗化領域１１６とイオン非注入導通領域１１７とが設けられている。
【０１１４】
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であり、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層１０３ｂ，１０８ｂが５９．７ｎｍである。
【０１１５】
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１１３によって示される領域が共振領域である。図２には、共振領域１１３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。
【０１１６】
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−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１０３ａ中に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４が設けられている。ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層の厚さは３０ｎｍとしている。また、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層が設けられているｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１０３ａの厚さのみ、ｎ−ＡｌＡｓ層１０４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。
【０１１７】
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，ノンドープ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、１λ共振器構造を形成している。また、ノンドープ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。
【０１１８】
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１０μｍの正方形レジストパターンが形成され、レジストパターンをマスクとして水素イオン注入が行なわれ、図に示した高抵抗化領域１１６が形成されている。次に、水素イオン注入領域にアラインし、再び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、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。
【０１１９】
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、基板と平行方向にｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１０４の選択酸化を行って、中央に非酸化領域１１４を残して、メサ周辺部に選択酸化領域１１５を形成している。ここで、非酸化領域１１４の一辺は３μｍ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１１４は、正孔通路におけるイオン非注入導通領域１１７の一辺１０μｍに対して、面積が相対的に小さくなるように形成されている。なお、非酸化領域１１４及び選択酸化領域１１５からなる選択酸化構造は、高次横モード抑制構造として設けられている。
【０１２０】
次に、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ウエハ全面にＳｉＯ２層１０９を形成した後、メサの中央部にアラインして、絶縁樹脂１１０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１０９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、ｐ側電極材料の蒸着を行なった。次に、光出射部の電極材料をリフトオフし、ｐ側電極１１１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１１２を設けた。次に、アニールによって、両電極１１１，１１２のオーミック導通を取った。
【０１２１】
図１の面発光レーザ素子では、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１０８中に、イオン注入高抵抗化領域１１６とイオン非注入導通領域１１７とから成る正孔狭窄構造を備え、また、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３中に、選択酸化領域１１５と非酸化領域１１４とから成る高次横モード抑制構造を備えており、高次横モード抑制構造における非酸化領域１１４の面積が、正孔狭窄構造におけるイオン非注入導通領域１１７の面積に対し小さく設けられている。
【０１２２】
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導電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を引き起こしていた。
【０１２３】
しかし、この第１の実施例の素子は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１０３中に設けた高次横モード抑制構造によって、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導電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出力まで単一基本横モード発振を得る事ができる。
【０１２４】
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高次横モード抑制構造によって、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問題がある。狭窄効率の高い正孔をメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現する為に、イオン注入によって正孔狭窄構造を設けている。また、高い内部量子効率が得られる範囲で正孔狭窄構造におけるイオン非注入導通領域の面積を大きく選ぶ事により、発振領域の拡大を図ることができるとともに、素子の高抵抗化を防止する事ができる。
【０１２５】
また、本構造の面発光レーザ素子では、屈折率差の大きな選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができる。
【０１２６】
この様に、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て高く、高出力を得る事ができた。また、素子は低抵抗であり、高速変調が可能であった。
【０１２７】
また、この第１の実施例では、高次横モード抑制構造の位置を、分布ブラッグ反射器中において、活性層に最も近い定在波の節の位置としたが、この他の節の位置としても良い。また、高次横モード抑制構造の位置を、定在波の節以外にも腹等の任意の位置に設ける事もできる。
【０１２８】
（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。図３の面発光レーザ素子は、第１の実施例の面発光レーザ素子と同様に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。
【０１２９】
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とノンドープ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２１３と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体ブラッグ反射器２０８とｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器２１９とから成る２０周期の上部半導体分布ブラッグ反射器を、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。
【０１３０】
また、上部半導体分布ブラッグ反射器２１９，２０８、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。以後の実施例についても同じである。
【０１３１】
また、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器２０３中には、厚さ３０ｎｍのｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０４が設けられており、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０４は、選択酸化により酸化が成された選択酸化領域２１５と、酸化が成されていない非酸化領域２１４とから構成されている。また、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体ブラッグ反射器２０８，２１９中には、イオン注入高抵抗化領域２１６とイオン非注入導通領域２１７とが設けられている。
【０１３２】
図４は、図３の面発光レーザ素子における共振領域２１３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４には、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー２０５とノンドープ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２１３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２０８ａと、ｐ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２０８ｂと、トンネル接合２１８と、ｎ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２１９ｂと、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層２１９ａとからなる構造が示されている。
【０１３３】
また、ｐ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２０８ｂとｎ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２１９ｂとの間には、ｐ＋＋−ＧａＡｓ層とｎ＋＋−ＧａＡｓ層とからなるトンネル接合２１８が設けられている。ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０４が設けられているｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層２０３ａ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となる厚さになっている。また、トンネル接合２１８，ｐ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２０８ｂ，ｎ−ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層２１９ｂも、同様に、これらの層中における光の位相変化が３π／２となる厚さになっている。
【０１３４】
この第２の実施例の素子では、第１の実施例と同様に水素イオン注入によって、イオン注入高抵抗化領域２１６と、イオン注入高抵抗化領域２１６によって囲まれるイオン非注入導通領域２１７による正孔狭窄構造の形成を行った後、同様にメサを形成している。次に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２０４の選択酸化を行って、選択酸化領域２１５及び非酸化領域２１４を形成している。ここで、非酸化（導通）領域２１４の面積は、イオン非注入導通領域２１７の面積に対し、相対的に小さく形成されている。具体的には、イオン非注入導通領域２１７の一辺の長さは１０μｍであり、非酸化領域２１４の一辺の長さは５μｍである。また、非酸化領域２１４，選択酸化領域２１５から成る選択酸化構造は、高次横モード抑制構造として設けられている。
【０１３５】
ここで、この第２の実施例の面発光レーザ素子は、発振波長が長波である事から、０．８５μｍ帯の素子等と比べて分布ブラッグ反射器の厚さが厚く、活性層付近に高抵抗化領域を設ける為に、より大きな水素イオンの加速電圧を必要とする。従って、この第２の実施例の面発光レーザ素子では、通常よりも大きな加速電圧によって活性層付近の領域に高抵抗化領域を設けている。
【０１３６】
また、この他の作製方法として、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器２１９の結晶成長の際に、成長中断を行い、レジストパターンを形成した後、水素イオン注入を行ってイオン注入高抵抗化領域２１６を設け、レジスト剥離及び成長表面の清浄化を行なった後、再び残りのｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器２１９の結晶成長を行う事もできる。この様な作製方法とする事で、比較的低い加速電圧によって容易に高抵抗化領域を設ける事が可能である。また、この際、水素イオンのかわりに酸素イオン注入によりイオン注入高抵抗化領域２１６を形成すると、成長時の温度の影響によってイオン注入領域が低抵抗化する事を効果的に低減する効果がある。
【０１３７】
次に、第１の実施例と同様にＳｉＯ２絶縁層２０９，絶縁性樹脂２１０による絶縁領域の形成を行なった後、ｐ側電極２１１，ｎ側電極２１２の形成を行なう。
【０１３８】
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、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器２０３中に設けた高次横モード抑制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導電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。
【０１３９】
実際、図３の面発光レーザ素子は、実施例１の素子と同様に素子抵抗が低く、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、更に高速動作も可能であった。また、選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができた。
【０１４０】
また、上下の分布ブラッグ反射器の大部分をｐ−半導体分布ブラッグ反射器に比べ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。本発明では、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。
【０１４１】
（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、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５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。
【０１４２】
具体的に、図５の素子は、ｐ−ＧａＡｓ基板３０１上に、ｐ−ＧａＡｓバッファー層３０２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３０３と、ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー３０５とＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層３０６とノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー３０７とから成る共振領域３１３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３０８とを順次結晶成長して構成されている。また、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器３０８中には、厚さ３０ｎｍのｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４が設けられており、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域３１５と、酸化がなされていない非酸化領域３１４とから構成されている。また、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体ブラッグ反射器３０８、及び共振器領域３１３、及びｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体ブラッグ反射器３０３中には、水素イオン注入によって形成されたイオン注入高抵抗化領域３１６と、イオン注入高抵抗化領域３１６に囲まれたイオン非注入導通領域３１７とが設けられている。
【０１４３】
図６は、図５の面発光レーザ素子の共振領域３１３の周辺を詳しく示す図である。図６には、共振領域３１３と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層３０３ａとｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層３０３ｂ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３０３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３０８ａとｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４とｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層３０８ｂ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３０８の１周期分の構造とが示されている。
【０１４４】
ここで、図５の面発光レーザ素子では、図６のように共振領域に接するｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層３０８ａ中に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４が設けられている。また、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４が設けられているｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層３０３ａの厚さのみ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４を含めた各領域における発振光の位相変化が３π／２となる厚さになっている。また、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層３０６は、発振光の定在波の腹となる位置に設けられ、また、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４は、節となる位置に設けられている。また、素子は、１λ共振器構造となっている。
【０１４５】
この第３の実施例の素子では、第１の実施例と同様に、水素イオン注入によって、イオン注入高抵抗化領域３１６及びイオン非注入導通領域３１７からなる正孔狭窄構造を形成した後、メサ形成を行なっている。次に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層３０４の選択酸化を行って、選択酸化領域３１５と非酸化（導通）領域３１４とからなる高次横モード抑制構造を形成している。ここで、非酸化（導通）領域３１４の面積は、イオン非注入導通領域３１７の面積に対し、相対的に小さく形成されている。具体的には、イオン非注入導通領域３１７の一辺の長さは１０μｍであり、非酸化領域３１４の一辺の長さは３μｍである。
【０１４６】
そして、この第３の実施例では、第１の実施例と同様に、ＳｉＯ２絶縁層３０９，絶縁性樹脂３１０による絶縁領域の形成を行なった後、ｎ側電極３１１，ｐ側電極３１２の形成を行なう。
【０１４７】
図５の面発光レーザ素子は、実施例１の素子と同様に、素子抵抗が低く、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、更に高速動作も可能であった。また、選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができた。
【０１４８】
このように、ｐ導半導体基板を用い、共振領域に対して、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。
【０１４９】
（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、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、図７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いわゆる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。
【０１５０】
図７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る。具体的に、図７の素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板４０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層４０２と、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４０３と、共振領域４１３と、２０周期のノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器４０８とを順次結晶成長して構成されている。ここで、共振領域４１３は、ノンドープＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層４０７と、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層４０６とから構成されている。
【０１５１】
また、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器４０３中には、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層４０４が設けられており、被選択酸化層４０４は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域４１５と、酸化がなされていない非酸化領域４１４とにより構成されている。また、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層４０６中には、イオン注入高抵抗化領域４１６と、イオン非注入導通領域４１７とが設けられている。
【０１５２】
図８は、図７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８には、共振領域４１３と、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層４０３ａとｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層４０４とｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層４０３ｂ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４０３の１周期分の構造と、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層４０８ａとノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層４０８ｂとによるノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器４０８の１周期分の構造とが示されている。
【０１５３】
ここで、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層４０３ａ中には、図８に示すように、厚さ３０ｎｍのｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層４０４が設けられている。また、共振領域４１３は、基板４０１側から順に、ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層４０６ａ、ノンドープＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸構造４０７、ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓスペーサー層４０６ｂ、ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓスペーサー層４０６ｃ、ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓコンタクト兼共振器スペーサー層４０６ｄ、ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層４０６ｅが結晶成長されて形成されている。
【０１５４】
図７の面発光レーザ素子では、図８に示すように、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層４０４が設けられているｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層４０３ａの層厚のみ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層４０４とｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層４０３ａとにおける発振光の位相変化が３π／２となるように調整している。また、共振領域４１３を形成するノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層４０６ａ，４０６ｂ，ノンドープＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸構造４０７，ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層４０６ｃ，ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓコンタクト層兼共振器スペーサー層４０６ｄ、ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層４０６ｅは、２λ共振器構造を構成している。
【０１５５】
また、活性層であるＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸構造４０７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４０４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７の素子では、図８に示すように、活性層から見て２番目の定在波の節となる位置にｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層４０４が設けられている。また、ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー兼コンタクト層４０６ｄ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ている。
【０１５６】
図７の面発光レーザ素子は、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とイオン注入技術によって、図８に示す様に、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー４０６中に水素イオン注入を行い、イオン注入高抵抗化領域４１６と、イオン注入高抵抗化領域４１６に囲まれたイオン非注入導通領域４１７とからなる正孔狭窄構造を設けた。ここで、イオン非注入導通領域４１７の一辺の長さを１０μｍとた。
【０１５７】
次に、再び写真製版技術と、エッチング技術を用いて、イオン非注入導通領域４１７にアラインして、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射４０８の表面からｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー兼コンタクト層４０６ｄの表面までの各層のエッチング除去を行ない、図７のように一辺が２０μｍの正方形メサの形成を行なった。
【０１５８】
次に、再び写真製版技術と、エッチング技術を用いて、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器４０３の途中までの各層のエッチング除去を行ない、図７のように一辺が４０μｍの正方形メサの形成を行なった。
【０１５９】
次に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層４０４の選択酸化を行って、選択酸化領域４１５と非酸化（導通）領域４１４とからなる高次横モード抑制構造を形成している。ここで、非酸化領域４１４の面積は、イオン非注入導通領域４１７の面積に対し、相対的に小さく形成されている。具体的には、イオン非注入導通領域４１７の一辺の長さは１０μｍであり、非酸化領域４１４の一辺の長さは３μｍである。
【０１６０】
次に、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ウエハ全面にＳｉＯ２層４０９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−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー兼コンタクト層４０６ｄ上に、メサにアラインして２０μｍ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４１１を形成した。次に、基板４０１の裏面を研磨した後、基板４０１の裏面に、蒸着によってｎ側電極４１２を設けた。次に、アニールによって両電極４１１，４１２のオーミック導通をとり、図７の素子とした。
【０１６１】
半導体材料では、ドーピングが増加すると光の吸収が顕著になる傾向があり、高濃度ドーピング層や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。
【０１６２】
これに対し、この第４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、共振器内に設けたコンタクト層を介してキャリアを注入する事によって、分布ブラッグ反射器にドーピングを行う必要が無くなり、光吸収の影響を低減することができる。この第４の実施例の素子では、共振器内に設けたコンタクト層を介して正孔注入を行っており、ｐ導電型分布ブラッグ反射器を用いていない。よって、発振閾値電流が低く、スロープ効率が大きな面発光レーザ素子を得ることができる。
【０１６３】
また、図７の面発光レーザ素子は、第１の実施例の素子と同様に素子抵抗が低く、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、更に高速動作も可能であった。また、選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができた。
【０１６４】
以上の様に、イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子に対しても、本発明の構成を適応する事ができる。
【０１６５】
（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、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９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５の実施例の素子は、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。
【０１６６】
図９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５０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層５０２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５０３と、共振領域５１３と、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０６ｆとを結晶成長して構成されている。
【０１６７】
ここで、共振領域５１３は、ノンドープＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造５０７と、ＧａＡｓ共振器スペーサー層５０６とから構成されており、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層５０６中には、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４が設けられている。被選択酸化層５０４は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域５１５と、酸化がなされていない非酸化領域５１４とにより構成されている。また、ＧａＡｓ共振器スペーサー層５０６中には、イオン注入高抵抗化領域５１６と、イオン非注入導通領域５１７とが設けられている。
【０１６８】
図１０は、図９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５１３の周辺を詳しく示した図である。すなわち、図１０には、ｎ−ＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層５０３ａとｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層５０３ｂとによるｎ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器５０３の１周期分の構造と、この上に設けられた共振領域５１３とが示されている。
【０１６９】
図９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５０３の結晶成長を行なった後、図１０に示すように、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層５０６ａ、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層５０６ｂ、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層５０６ｃ、ノンドープＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造５０７、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層５０６ｄ、ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層５０６ｅからなる共振領域５１３と、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０６ｆとを結晶成長している。ここで、共振領域５１３は、２．５λ共振器構造となっている。
【０１７０】
図９の面発光レーザ素子は、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とイオン注入技術によって、図１０に示す様に、ＧａＡｓ共振器スペーサー層５０６中に水素イオン注入を行い、イオン注入高抵抗化領域５１６と、イオン注入高抵抗化領域５１６に囲まれたイオン非注入導通領域５１７とからなる正孔狭窄構造を設けた。ここで、イオン非注入導通領域５１７の一辺の長さを１５μｍとした。この第５の実施例の様に、誘電体による上部半導体分布ブラッグ反射器を有する素子では、誘電体上部分布ブラッグ反射器形成前に、水素イオン注入を行う事ができるので、注入深さは浅くて良く、容易に制御制良く、高抵抗化領域を設ける事ができる。従って、この第５の実施例の構成は、特に長波長帯面発光レーザ素子に好適な構成である。
【０１７１】
次に、公知の写真製版技術及びエッチング技術により、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー５０６ａの途中までをエッチング除去し、５０μｍの正方形メサの形成を行った。
【０１７２】
次に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層５０４の選択酸化を行って、選択酸化領域５１５と非酸化（導通）領域５１４とからなる高次横モード抑制構造を形成している。ここで、非酸化領域５１４の面積は、イオン非注入導通領域５１７の面積に対し、相対的に小さく形成されている。具体的には、イオン非注入導通領域５１７の一辺の長さは１５μｍであり、非酸化領域５１４の一辺の長さは５μｍである。
【０１７３】
次に、ＳｉＯ２絶縁膜５０９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５０６ｆをエッチングにより除去した。この際、ＧａＡｓコンタクト層５０６ｆのエッチングは、ウエットエッチング等が適しており、ＧａＡｓコンタクト層５０６ｆ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。次に、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５０８を電子ビーム蒸着により形成している。次に、ＺｎＳｅ／ＭｇＦ２上部分布ブラッグ反射器５０８をドライエッチングによってメサ形状にエッチング加工した後、ｐ側電極５１１，ｎ側電極５１２の形成を行なった。次に、アニールによって両電極５１１，５１２のオーミック導通を取り、図９の素子とした。
【０１７４】
半導体材料では、ドーピングが増加すると光の吸収が顕著になる傾向があり、高濃度ドーピング層や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ある、特にｐ型半導体材料では、波長が長波に成るに従い、価電子帯間吸収によって光吸収が増加する傾向がある。
【０１７５】
これに対し、この第５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、共振器内に設けたコンタクト層を介してキャリアを注入する事によって、半導体材料による分布ブラッグ反射器を用いる必要が無くなり、光吸収の影響を大幅に低減することができる。以上の様に、特に発振閾値電流が低く、スロープ効率が大きな長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【０１７６】
また、図９の面発光レーザ素子は、素子抵抗が低く、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、更に高速動作も可能であった。また、選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができた。
【０１７７】
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。なお、この第５の実施例では、誘電体と半導体を組み合わせた上部分布ブラッグ反射器を用いているが、この他にも誘電体材料のみを用いて上部分布ブラッグ反射器を構成する事もできる。誘電体材料は、半導体材料に比べ吸収損失が小さい為、これを用いる事によって、発振閾値電流が低く、スロープ効率の高い面発光レーザ素子を得る事ができる。
【０１７８】
（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６の実施例の素子では、ｐ側電極，ｎ側電極のいずれも、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。
【０１７９】
図１１の面発光レーザ素子は、半絶縁性ＧａＡｓ基板６０１上に、ノンドープＧａＡｓバッファー層６０２を結晶成長した後、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６０３と、共振領域６１３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６０８とを結晶成長して構成されている。
【０１８０】
ここで、共振領域６１３は、ノンドープＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造６０７と、ＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６とから構成されており、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６中には、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４が設けられている。被選択酸化層６０４は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域６１５と、酸化がなされていない非酸化領域６１４とにより構成されている。また、ＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６中には、イオン注入高抵抗化領域６１６と、イオン非注入導通領域６１７とが設けられている。
【０１８１】
図１２は、図１１の面発光レーザ素子における共振領域６１３の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図１２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６０３ａ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６０３ｂ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６０３の１周期分の構造と、この上に設けられた共振領域６１３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６０８ａ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６０８ｂ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。
【０１８２】
図１２のように、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では、ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器６０３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６０６ａ、ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ｂ，ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４，ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ｃ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ｄ，ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造６０７，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ｅ，ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ｆ，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層６０６ｇ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層６０６ｈによる共振領域６１３と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器６０８とを結晶成長している。
【０１８３】
また、図１１の面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器６０８の一部の結晶成長を行った後、一旦成長中断を行い、レジストパターンを形成して水素イオン注入を行ない、イオン注入高抵抗化領域６１６と、イオン注入高抵抗化領域６１６によって囲まれたイオン非注入導通領域６１７とからなる正孔狭窄構造を設けている。また、ここで、イオン非注入導通領域６１７の一辺の長さは、１５μｍとしている。この後、レジストを除去し、成長表面の清浄化処理を行い、再び残りのノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器６０８の結晶成長を行っている。以上の様な作製方法とする事によって、イオンの注入深さを浅くできるので、容易に制御制良く高抵抗化領域を設ける事ができる。
【０１８４】
また、この他の作製方法として、素子の結晶成長の後、高加速電圧により活性層近辺に到達するように深くイオン注入を行う事もできる。また、０．８５μｍ帯等の素子では、発振波長が本素子に比べて短波である事に対応して、分布ブラッグ反射器の厚さが薄いので、通常の加速電圧により容易にイオン注入を行う事が可能である。
【０１８５】
この第６の実施例の面発光レーザ素子では、図１２のように、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６０６ｇ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６０６ａとが設けられており、図１１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、それぞれ一辺の長さが、３０μｍと、５０μｍである２段の正方形状メサを形成している。
【０１８６】
次に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層６０４の選択酸化を行って、選択酸化領域６１５と非酸化（導通）領域６１４とからなる高次横モード抑制構造を形成している。ここで、非酸化領域６１４の面積は、イオン非注入導通領域６１７の面積に対し、相対的に小さく形成されている。具体的には、イオン非注入導通領域６１７の一辺の長さは１５μｍであり、非酸化領域６１４の一辺の長さは５μｍである。次に、ｐ側電極６１１，ｎ側電極６１２を設け、図１１の面発光レーザ素子とした。
【０１８７】
この第６の実施例の素子では、ｐ側電極，ｎ側電極のいずれも、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。
【０１８８】
図１１の面発光レーザ素子は、第５の実施例の面発光レーザ素子と同様に、素子抵抗が低く、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、更に高速動作も可能であった。また、選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができた。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た。この第６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。
【０１８９】
（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、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の実施例の素子も、第６の実施例と同様に、ｐ側電極，ｎ側電極のいずれをも、全て基板の表面側に設けたものとなっているが、第６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。
【０１９０】
図１３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。図１３の面発光レーザ素子では、半絶縁性ＧａＡｓ基板７０１上に、ノンドープＧａＡｓバッファー層７０２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７０３と、共振領域７１３と、ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐコンタクト層７０６ｇとを結晶成長している。
【０１９１】
ここで、共振領域７１３は、ノンドープＧａＩｎＰ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ多重量子井戸構造７０７と、（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層７０６とから構成されている。また、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器７０３中には、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層７０４が設けられており、被選択酸化層７０４は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域７１５と、酸化がなされていない非酸化領域７１４とにより構成されている。また、（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層中７０６には、イオン注入高抵抗化領域７１６と、イオン非注入導通領域７１７とが設けられている。
【０１９２】
図１４は、図１３の面発光レーザ素子における共振領域７１３の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図１４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７０３ａ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７０３ｂ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７０３の１周期分の構造と、この上に設けられた共振領域７１３と、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層７０６ｇとが示されている。
【０１９３】
また、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層７０４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７０３ａ中の、活性層側に最も近い発振光の定在波の節に当たる位置に、設けられている。なお、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層７０４の厚さは、２０ｎｍとしている。
【０１９４】
図１３の面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ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、ノンドープ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層７０６ａ，ｎ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐコンタクト層兼共振器スペーサー層７０６ｂ，ｎ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層７０６ｃ、ノンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層７０６ｄ，ノンドープＧａＩｎＰ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ多重量子井戸構造７０７，ノンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層７０６ｅ，ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層７０６ｆ，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層７０６ｇを結晶成長している。ここで、共振器構造は、３λ構造となっている。
【０１９５】
図１３の面発光レーザ素子は、各層を結晶成長した後、第５の実施例と同様に、公知の写真製版技術とイオン注入技術によって、図１０に示す様に、（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層７０６中に水素イオン注入を行い、イオン注入高抵抗化領域７１６と、イオン注入高抵抗化領域７１６に囲まれたイオン非注入導通領域７１７とからなる正孔狭窄構造を設けた。ここで、イオン非注入導通領域７１７の一辺の長さを１０μｍとした。
【０１９６】
この第７の実施例の様に、誘電体による上部半導体分布ブラッグ反射器を有する素子では、誘電体上部分布ブラッグ反射器形成前に、水素イオン注入を行う事ができるので、注入深さは浅くて良く、容易に制御制良く、高抵抗化領域を設ける事ができる。
【０１９７】
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１３に示すように、一辺の長さがそれぞれ３０μｍと、５０μｍである２段の正方形状メサ構造の形成を行なった。ここで、上段のメサは、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層７０６ｇの表面までをエッチングして形成されている。また、下段のメサは、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器７０３の途中までをエッチングして形成されている。
【０１９８】
次に、ノンドープ−ＡｌＡｓ被選択酸化層７０４の選択酸化を行って、選択酸化領域７１５と非酸化領域７１４とからなる高次横モード抑制構造を形成している。ここで、非酸化領域７１４の面積は、イオン非注入導通領域７１７の面積に対し、相対的に小さく形成されている。具体的には、イオン非注入導通領域７１７の一辺の長さは１０μｍであり、非酸化領域７１４の一辺の長さは３μｍである。
【０１９９】
次に、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７０６ｇをエッチングにより除去した。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７０８を蒸着し、公知のドライエッチング技術を用いて図１３のようにメサ形状に加工した。次に、ｐ側電極電極７１１，ｎ側電極電極７１２の形成を行い、図１３の面発光レーザ素子とした。
【０２００】
図１３の面発光レーザ素子は、基板表面に設けた２種の電極７１１，７１２によって、キャリアの注入が行なわれ、ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器７０３に設けた高次横モード抑制構造を形成する非酸化領域７１４の面積は電気抵抗に影響を与えない構造となっている。
【０２０１】
更に、この第７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７の実施例の素子では、面積が小さな非酸化領域７１４を、素子の電子通路及び正孔通路を避けた領域に設けており、非酸化領域７１４による高抵抗化を防止することができる。
【０２０２】
図１３の面発光レーザ素子は、素子抵抗が低く、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、更に高速動作も可能であった。また、選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができた。このように、特に性能の優れた可視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た。
【０２０３】
（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、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、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。
【０２０４】
図１５の面発光レーザ素子では、共振領域８１３の構造を、第４の実施例の素子と類似の構造とし、第４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中に設けたｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層に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。
【０２０５】
図１５の素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板８０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ８０２と、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器８０３と、共振領域８１３と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器８０８とを順次に結晶成長して構成されている。
【０２０６】
ここで、共振領域８１３は、ノンドープＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造８０７とＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６とから構成されている。また、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器８０８中には、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層８０４が設けられており、被選択酸化層８０４は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域８１５と、酸化がなされていない非酸化領域８１４とにより構成されている。また、ＧａＡｓ共振器スペーサー層８０６中、及びｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部分布ブラッグ反射器８０３中の一部の領域には、イオン注入高抵抗化領域８１６とイオン非注入導通領域８１７とが設けられている。
【０２０７】
図１６は、図１５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１６には、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層８０３ａとｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層８０３ｂとによるｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／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、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８０８ａ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８０８ｂ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８０８の１周期分の構造と、これらの間に設けられた共振領域８１３とが示されている。
【０２０８】
共振領域８１３は、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器８０３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８０６ａ、ノンドープＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造８０７、ノンドープＧａＡｓスペーサー層８０６ｂ、ｐ−ＧａＡｓスペーサー層８０６ｃ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト兼共振器スペーサー層８０６ｄ、ノンドープＧａＡｓスペーサー層８０６ｅを結晶成長して形成されている。また、共振領域は、２λ共振器構造となっている。
【０２０９】
ここで、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層８０４は、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器８０８中において、共振領域８１３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８０８ａ中に設けられている。ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層８０４の厚さは２０ｎｍとしている。また、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層８０４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８０８ａの厚さは、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層８０４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８０８ａ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。
【０２１０】
図１５の面発光レーザ素子では、各層を結晶成長した後、第４の実施例と同様に、公知の写真製版技術とイオン注入技術によって、ＧａＡｓ共振器スペーサー８０６中、及びｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器８０３の一部に、水素イオン注入を行ない、イオン注入高抵抗化領域８１６と、イオン注入高抵抗化領域８１６に囲まれたイオン非注入導通領域８１７とからなる正孔狭窄構造を設けた。ここで、イオン非注入導通領域８１７の一辺の長さを１０μｍとした。この第８の実施例の面発光レーザ素子では、特に高加速電圧を用いて、活性層付近に水素イオンが到達するように、深くイオン注入を行っている。この他にも、前述の様に、成長中断を設けてイオン注入を行う事もできる。
【０２１１】
次に、再び写真製版技術と、エッチング技術を用いて、イオン非注入導通領域８１７にアラインして、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器８０８の表面からｐ−ＧａＡｓコンタクト兼共振器スペーサー層８０６ｄの表面までの各層のエッチング除去を行ない、図１５のように一辺が２０μｍの正方形メサの形成を行なった。次に、再び写真製版技術と、エッチング技術を用いて、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器８０３の途中までの各層のエッチング除去を行ない、図１５のように一辺が４０μｍの正方形メサの形成を行なった。
【０２１２】
次に、ノンドープ−ＡｌＡｓ被選択酸化層８０４の選択酸化を行って、選択酸化領域８１５と非酸化領域８１４とからなる高次横モード抑制構造を形成している。ここで、非酸化領域８１４の面積は、イオン非注入導通領域８１７の面積に対し、相対的に小さく形成されている。具体的には、イオン非注入導通領域８１７の一辺の長さは１０μｍであり、非酸化領域８１４の一辺の長さは５μｍである。
【０２１３】
次に、ＳｉＯ２絶縁膜８０９，ｐ側電極８１１，ｎ側電極８１２を形成し、図１５の面発光レーザ素子とした。
【０２１４】
図１５の面発光レーザ素子は、上部分布ブラッグ反射器８０８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８０８はノンドープであり、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８０８中に設けた非酸化領域８１５は抵抗に影響を及ぼさない。従って、素子は非常に低抵抗である。
【０２１５】
図１５の面発光レーザ素子は、以上の様に素子抵抗が低く、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、更に高速動作も可能であった。また、選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができた。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た。
【０２１６】
（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の実施例の素子は、ｐ側電極及びｎ側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。
【０２１７】
図１７の素子は、半絶縁性ＧａＡｓ基板９０１上に、ノンドープＧａＡｓバッファー層９０２、ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器９０３、共振領域９１３、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器９０８を順次結晶成長して構成されている。
【０２１８】
ここで、共振領域９１３は、ノンドープＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造９０７と、ＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６とから構成されている。また、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器９０８中には、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層９０４が設けられており、被選択酸化層９０４は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域９１５と、酸化がなされていない非酸化領域９１４とにより構成されている。また、ＧａＡｓ共振器スペーサー９０６中には、イオン注入高抵抗化領域９１６と、イオン非注入導通領域９１７とが設けられている。
【０２１９】
図１８は、図１７の面発光レーザ素子における共振領域９１３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９０３ａ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９０３ｂ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９１３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９０８ａ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９０８ｂ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９０８の１周期分の構造とが示されている。
【０２２０】
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、図１８に示すように、ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層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，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６ｄ，ノンドープ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−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層９０６ｇ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層９０６ｈによる共振領域９１３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とを結晶成長している。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９０６ｂも発振光の定在波の位置に設けている。ここで、図１８に示すように、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器９０８中において定在波の節に当たる位置に、厚さ３０ｎｍのノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層９０４を設けている。
【０２２１】
また、図１７の面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器９０８の一部の結晶成長を行った後、一旦成長中断を行い、レジストパターンを形成して水素イオン注入を行ない、イオン注入高抵抗化領域９１６と、イオン注入高抵抗化領域９１６によって囲まれたイオン非注入導通領域９１７とからなる正孔狭窄構造を設けている。また、ここで、イオン非注入導通領域９１７の一辺の長さは、１０μｍとしている。この後、レジストを除去し、成長表面の清浄化処理を行い、再び残りのノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器９０８の結晶成長を行っている。以上の様な作製方法とする事によって、イオンの注入深さを浅くできるので、容易に制御制良く高抵抗化領域を設ける事ができる。
【０２２２】
また、この他の作製方法として、素子の結晶成長の後、高加速電圧により活性層近辺に到達するように深くイオン注入を行う事もできる。
【０２２３】
この第９の実施例の面発光レーザ素子では、図１８に示すように、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９０６ｇ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９０６ｂとが設けられており、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、それぞれ一辺の長さが、３０μｍと、５０μｍである２段の正方形状メサを形成している。
【０２２４】
次に、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層９０４の選択酸化を行って、選択酸化領域９１５と非酸化領域９１４とからなる高次横モード抑制構造を形成している。ここで、非酸化領域９１４の面積は、イオン非注入導通領域９１７の面積に対し、相対的に小さく形成されている。具体的には、イオン非注入導通領域９１７の一辺の長さは１０μｍであり、非酸化領域９１４の一辺の長さは５μｍである。
【０２２５】
次に、ｐ側電極９１１，ｎ側電極９１２を形成して、図１７の面発光レーザ素子とした。
【０２２６】
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は、上部，下部ともに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となっており、ドーピングが行なわれていないので、光吸収が少ないので、発振閾値電流は低く、スロープ効率は高かった。ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器９０８中に設けた非酸化領域９１４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。従って、素子は非常に低抵抗である。
【０２２７】
図１７の面発光レーザ素子は、以上の様に素子抵抗が低く、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、更に高速動作も可能であった。また、選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができた。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た。
【０２２８】
（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、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１０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。
【０２２９】
図１９の素子は、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、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１００３と、共振領域１０１３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１００８とを結晶成長して構成されている。
【０２３０】
ここで、共振領域１０１３は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１００７と、ＧａＡｓ共振器スペーサー層１００６とから構成されており、ＧａＡｓ共振器スペーサー層１００６中には、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１００４が設けられている。ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１００４は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域１０１５と、酸化がなされていない非酸化領域１０１４とにより構成されている。また、ＧａＡｓ共振器スペーサー層１００６中には、イオン注入高抵抗化領域１０１６と、イオン非注入導通領域１０１７とが設けられている。
【０２３１】
図２０は、図１９の面発光レーザ素子の共振領域１０１３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ＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１００３ａ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１００３ｂ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１００３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１００８ａ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１００８ｂ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１００８の１周期分の構造と、これらの間に設けた共振領域１０１３の構成とが示されている。
【０２３２】
ここで、共振領域１０１３は、ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１００３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１００６ａ，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層１００６ｂ，ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１００６ｃ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１００６ｄ，ノンドープＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１００７，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１００６ｅ，ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１００６ｆ，ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１００４，ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層１００６ｇ，ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層１００６ｈ，ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層１００６ｉを結晶成長して構成されている。
【０２３３】
また、図１９の面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１００８の一部の結晶成長を行った後、一旦成長中断を行い、レジストパターンを形成して水素イオン注入を行ない、イオン注入高抵抗化領域１０１６と、イオン注入高抵抗化領域１０１６によって囲まれたイオン非注入導通領域１０１７からなる正孔狭窄構造を設けている。ここで、イオン非注入導通領域１０１７の一辺の長さは、１０μｍとしている。この後、レジストを除去し、成長表面の清浄化処理を行い、再び残りのノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１００８の結晶成長を行っている。以上の様な作製方法とする事によって、イオンの注入深さを浅くできるので、容易に制御制良く高抵抗化領域を設ける事ができる。
【０２３４】
また、この他の作製方法として、素子の結晶成長の後、高加速電圧により活性層近辺に到達するように深くイオン注入を行う事もできる。
【０２３５】
次に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１００４の選択酸化を行って、選択酸化領域１０１５と非酸化領域１０１４とからなる高次横モード抑制構造を形成している。ここで、非酸化領域１０１４の面積は、イオン非注入導通領域１０１７の面積に対し、相対的に小さく形成されている。具体的には、イオン非注入導通領域１０１７の一辺の長さは１０μｍであり、非酸化領域１０１４の一辺の長さは５μｍである。次に、ｎ側電極１０１１，ｐ側電極１０１２を形成して、図１９の面発光レーザ素子とした。
【０２３６】
図１９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，下部ともに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となっており、ドーピングが行なわれていない。従って、光吸収が少いので、発振閾値電流は低く、スロープ効率は高かった。
【０２３７】
図１９の面発光レーザ素子は、以上の様に素子抵抗が低く、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、更に高速動作も可能であった。また、選択酸化構造によって横モード閉じ込めを行っているので、素子の駆動状態の変化に対しても、安定に単一基本横モード発振を得る事ができた。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た。以上の様に、基板側をｐ導電型とし、表面側をｎ導電型として構成する事もできる。
【０２３８】
（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、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１１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高次横モード抑制構造を、複数とする構成についての例を示したものである。素子の層構成は、この点を除いて第１の実施例と同様であり、詳細な層構成については、第１の実施例に示す通りであるので、共振器領域１１１３の近傍のみについて詳しく説明する。
【０２３９】
図２２は、図２１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２２には、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１１０３ａとｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１１０３ｂ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１１０３の３周期分の構造と、この上に設けられた共振領域１１１３と、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１１０８ａとｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１１０８ｂ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１１０８の１周期分の構造とが示されている。
【０２４０】
図２１の面発光レーザ素子では、図２２に示すように、共振領域１１１３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１１０３ａ中に１層づつ計３層の厚さ３０ｎｍのｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１１０４を設けている。各ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１１０４は、発振光の定在波の節となる位置に設けられている。
【０２４１】
図２１の素子では、各層を結晶成長した後、第１の実施例と同様に水素イオン注入によって、イオン注入高抵抗化領域１１１６とイオン非注入導通領域１１１７とからなる正孔狭窄構造を設けた後、メサ形成を行ない、更に選択酸化によって、選択酸化領域１１１５と非酸化（導通）領域１１１４とからなる高次横モード抑制構造を設けている。
【０２４２】
この際、高次横モード抑制構造を形成する非酸化領域１１１４の面積は、正孔狭窄構造を形成するイオン非注入（導通）領域１１１７の面積に対し相対的に小さく形成している。具体的には、イオン非注入領域１１１７の一辺の長さは１０μｍであり、非酸化領域１１１４の一辺の長さは３μｍである。
【０２４３】
次に、ＳｉＯ２絶縁膜１１０９、絶縁性樹脂１１１０、ｐ側電極１１１１、ｎ側電極１１１２の形成を行い、図２１の面発光レーザ素子とした。
【０２４４】
図２１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１１１４と選択酸化領域１１１５とからなる高次横モード抑制構造を複数個（図２１の例では、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。また、素子抵抗が低く、高速動作も可能であった。
【０２４５】
（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、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１２の実施例の素子は、第３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高次横モード抑制構造を複数とする構成になっており、第１１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。素子の層構成は、高次横モード抑制構造の数を除いて第３の実施例と同様であり、詳細な層構成については、第３の実施例に示す通りであるので、共振器領域１２１３の近傍のみについて詳しく説明する
【０２４６】
図２４は、図２３の面発光レーザ素子の共振領域１２１３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２４には、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１２０３ａとｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１２０３ｂ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１２０３の１周期分の構造と、この上に設けられた共振領域１２１３と、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１２０８ａとｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１２０８ｂ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１２０８の３周期分の構造とが示されている。
【０２４７】
図２３の面発光レーザ素子では、図２４のように、共振領域１２１３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１２０８ａ中に１層づつ計３層の厚さ２０ｎｍのｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１２０４を設けている。各ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１２０４は、図２４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。
【０２４８】
図２３の素子では、各層を結晶成長した後、第３の実施例と同様に水素イオン注入によって、イオン注入高抵抗化領域１２１６とイオン非注入導通領域１２１７とからなる正孔狭窄構造を設けた後、メサ形成を行い、更に選択酸化によって、選択酸化領域１２１５と非酸化領域１２１４とからなる高次横モード抑制構造を設けている。
【０２４９】
この際、高次横モード抑制構造を形成する非酸化領域１２１４の面積は、正孔狭窄構造を形成するイオン非注入領域１２１７の面積に対し相対的に小さく形成している。具体的には、イオン非注入領域１２１７の一辺の長さは、１０μｍであり、非酸化領域１２１４の一辺の長さは３μｍである。
【０２５０】
次に、ＳｉＯ２絶縁膜１２０９、絶縁性樹脂１２１０、ｎ側電極１２１１、ｐ側電極１２１２の形成を行い、図２３の面発光レーザ素子とした。
【０２５１】
図２３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１２１４からなる選択酸化構造を複数個（図２３の例では、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。また、素子抵抗が低く、高速動作も可能であった。
【０２５２】
（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、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１３の実施例の素子は、第８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、高次横モード抑制構造を複数とする構成になっている。素子の層構成は、高次横モード抑制構造の数を除いて第８の実施例と同様であり、詳細な層構成については、第８の実施例に示す通りであるので、共振器領域１３１３の近傍のみについて詳しく説明する。
【０２５３】
図２６は、図２５の面発光レーザ素子における共振領域１３１３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２６には、共振領域１３１３と、ｎ−ＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層１３０３ａとｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層１３０３ｂとによるｐ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１３０３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１３０８ａ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１３０８ｂ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１３０８の５周期分の構造とが示されている。
【０２５４】
図２５の面発光レーザ素子では、図２６に示すように、共振領域１３１３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１３０８ａ中に１層づつ計４層の厚さ２０ｍのノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４を設けている。各ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４は、図２６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。
【０２５５】
また、図２５の面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１３０８の一部の結晶成長を行った後、一旦成長中断を行い、レジストパターンを形成して水素イオン注入を行ない、イオン注入高抵抗化領域１３１６と、イオン注入高抵抗化領域１３１６によって囲まれたイオン非注入導通領域６１７とからなる正孔狭窄構造を設けている。また、ここで、イオン非注入導通領域１３１７の一辺の長さは、１０μｍとしている。この後、レジストを除去し、成長表面の清浄化処理を行い、再び残りのノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１３０８の結晶成長を行っている。以上の様な作製方法とする事によって、イオンの注入深さを浅くできるので、容易に制御制良く高抵抗化領域を設ける事ができる。
【０２５６】
また、この他の作製方法として、素子の結晶成長の後、高加速電圧により活性層近辺に到達するように深くイオン注入を行う事もできる。
【０２５７】
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２５に示すように２段の正方形状メサ構造の形成を行なっている。ここで、エッチングは、コンタクト層１３０６ｄの表面が露呈する様に行っている。
【０２５８】
次に、ＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４の選択酸化によって、選択酸化領域１３１５と非酸化領域１３１４とからなる高次横モード抑制構造を設けている。ここで、非酸化領域１３１４の一辺の長さは５μｍであり、正孔狭窄構造における非注入領域の面積に対し、相対的に小さくなっている。
【０２５９】
図２５の面発光レーザ素子は、第８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１３０８中のノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１３０４を複数（図２５の例では、４層）にし、複数の非酸化領域１３１４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１３１４を電流通路以外の領域に設けた事により、非常に低抵抗であった。また、素子抵抗が低く、高速動作も可能であった。
【０２６０】
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。
【０２６１】
（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、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を活性層とする１．３μｍ帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子であり、下部半導体分布ブラッグ反射器中に設けられる高次横モード抑制構造を複数とする構成になっている。素子の層構成は、第４の実施例の０．８５μｍ帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子に対し、ＡｌＡｓ被選択酸化層の層数が異なる点と、素子を構成する半導体材料が異なる点とを除いて同様であり、素子の構成は第４の実施例に示されている。また、この第１４の実施例の面発光レーザ素子における具体的な半導体材料は、図２７の符号の説明に示している通りである。
【０２６２】
この第１４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１４０３中の、発振光の定在波の節に当たる位置に、共振領域１４１３側から順にそれぞれ１層づつ、厚さ３０ｎｍのｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１４０４を計３層設ける構成となっており、これによって、３つの高次横モード抑制構造が形成されている。
【０２６３】
また、この第１４の実施例の面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１４０８の一部の結晶成長を行った後、一旦成長中断を行い、レジストパターンを形成して水素イオン注入を行ない、イオン注入高抵抗化領域１４１６と、イオン注入高抵抗化領域１４１６によって囲まれたイオン非注入導通領域１４１７とからなる正孔狭窄構造を設けている。ここで、イオン非注入導通領域１４１７の一辺の長さは、１０μｍとしている。この後、レジストを除去し、成長表面の清浄化処理を行い、再び残りのノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１４０８の結晶成長を行っている。以上の様な作製方法とする事によって、イオンの注入深さを浅くできるので、容易に制御制良く高抵抗化領域を設ける事ができる。
【０２６４】
また、この他の作製方法として、素子の結晶成長の後、第４の実施例の様に、高加速電圧により活性層近辺に到達するように深くイオン注入を行う事もできる。
【０２６５】
図２７の面発光レーザ素子は、２段の正方形状メサ構造の形成を行なった後、水素イオン注入によって、イオン注入高抵抗化領域１４１６と、イオン注入高抵抗化領域１４１６によって囲まれたイオン非注入領域１４１７とからなる正孔狭窄構造を設けている。ここで、非注入領域１４１７の一辺の長さは、１０μｍとしている。
【０２６６】
次に、ＡｌＡｓ被選択酸化層１４０４の選択酸化によって、選択酸化領域１４１５と、非酸化領域１４１４の形成を行っている。ここで、非酸化領域１４１４の一辺の長さは５μｍであり、正孔狭窄構造における非注入領域の面積に対し、相対的に小さくなっている。ここで、選択酸化領域１４１５と非酸化領域１４１４からなる構造は、高次横モード抑制構造として設けられている。
【０２６７】
図２７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高次横モード抑制構造を複数（図２７の例では、３個）とした事により、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、面積の小さな非酸化領域１４１４を電流通路以外の領域に設けた事により、非常に低抵抗であった。また、素子抵抗が低く、高速動作も可能であった。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。
【０２６８】
（第１５の実施例）
図２８は第１５の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図２８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１４の実施例の素子において、ｐ側電極，ｎ側電極を基板表面に設ける構成となっている。この点を除いて、素子の構造は第１４の実施例の素子と類似である。また、この第１５の実施例の面発光レーザ素子における具体的な半導体材料は、図２８の符号の説明に示している通りである。
【０２６９】
図２８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１５０３中の、発振光の定在波の節に当たる位置に、共振領域１５１３側から順にそれぞれ１層づつ、厚さ２０ｎｍのｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１５０４を計３層設ける構成となっており、これによって、３つの高次横モード抑制構造が形成されている。
【０２７０】
また、図２８の面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１５０８の一部の結晶成長を行った後、一旦成長中断を行い、レジストパターンを形成して水素イオン注入を行ない、イオン注入高抵抗化領域１５１６と、イオン注入高抵抗化領域１５１６によって囲まれたイオン非注入導通領域１５１７とからなる正孔狭窄構造を設けている。ここで、イオン非注入導通領域１５１７の一辺の長さは、１０μｍとしている。この後、レジストを除去し、成長表面の清浄化処理を行い、再び残りのノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１５０８の結晶成長を行っている。以上の様な作製方法とする事によって、イオンの注入深さを浅くできるので、容易に制御制良く高抵抗化領域を設ける事ができる。
【０２７１】
また、この他の作製方法として、素子の結晶成長の後、第４の実施例の様に、高加速電圧により活性層近辺に到達するように深くイオン注入を行う事もできる。
【０２７２】
図２８の面発光レーザ素子は、２段の正方形状メサ構造の形成を行なった後、水素イオン注入によって、イオン注入高抵抗化領域１５１６と、イオン注入高抵抗化領域１５１６によって囲まれたイオン非注入領域１５１７とからなる正孔狭窄構造を設けている。ここで、非注入領域１５１７の一辺の長さは、１０μｍとしている。
【０２７３】
次に、ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層１５０４の選択酸化によって、選択酸化領域１５１５と非酸化領域１５１４とを形成している。ここで、非酸化領域１５１４の一辺の長さは５μｍであり、正孔狭窄構造における非注入領域の面積に対し、相対的に小さくなっている。ここで、選択酸化領域１５１５と非酸化領域１５１４からなる構造は、高次横モード抑制構造として設けられている。
【０２７４】
図２８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高次横モード抑制構造を複数（図２８の例では、３個）とした事によって、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、素子抵抗が低く、高速動作も可能であった。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。
【０２７５】
（第１６の実施例）
図２９は第１６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２９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２９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２９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。
【０２７６】
図２９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、又は電子及び正孔通路を避けた領域に、高次横モード抑制構造を備えており、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水素イオン注入による導通領域の大きな正孔狭窄構造によって、素子抵抗を著しく増加させることなく、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る。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。
【０２７７】
（第１７の実施例）
図３０，図３１は第１７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３０はＧａＩｎＮＡｓ／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３１は図３０の多波長面発光レーザアレイで領域Ｒ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。
【０２７８】
この第１７の実施例の多波長面発光レーザアレイは、図３１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、正孔通路および電子通路を避けた領域に発振横モード制御を行なうための高次横モード抑制構造が設けられたものとなっている。
【０２７９】
また、この第１７の実施例の多波長面発光レーザアレイは、図３１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１７１１が設けられている。また、基板１７０１の裏面にｎ側共通電極１７１２が設けられている。
【０２８０】
また、更に、この第１７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３１では、図中に示す上部のメササイズの変化方向に向かって、上部メサのサイズが次第に大きくなっている。また、例えば、隣接する２つの素子Ａ，Ｂを示した図３１を参照すると、素子Ａは、素子Ｂに対して、上部メササイズが相対的に大きく作製されている。
【０２８１】
次に、この第１７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３１の各面発光レーザ素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板１７０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１７０２と、ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器１７０３と、共振領域１７１３と、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器１７０８とを結晶成長して構成されている。
【０２８２】
ここで、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器１７０８中には、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１７０４が一層設けられている。また、共振領域１７１３は、第６の実施例と同様に、ＧａＡｓ共振器スペーサー層１７０６と、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造１７０７とにより構成されている。
【０２８３】
また、本面発光レーザ素子では、ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１７０８の一部の結晶成長を行った後、一旦成長中断を行い、レジストパターンを形成して水素イオン注入を行ないイオン注入高抵抗化領域１５１６と、イオン注入高抵抗化領域１５１６によって囲まれたイオン非注入導通領域１７１７とからなる正孔狭窄構造を設けている。ここで、イオン非注入導通領域１７１７の一辺の長さは、１０μｍとしている。この後、レジストを除去し、成長表面の清浄化処理を行い、再び残りのノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器１７０８の結晶成長を行っている。以上の様な作製方法とする事によって、イオンの注入深さを浅くできるので、容易に制御制良く高抵抗化領域を設ける事ができる。
【０２８４】
また、この他の作製方法として、素子の結晶成長の後、実施例４の様に、高加速電圧により活性層近辺に到達するように深くイオン注入を行う事もできる。
【０２８５】
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３１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３１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、アンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１７０４の酸化を行ない、選択酸化領域１７１５と、非酸化領域１７１４ａ，１７１４ｂとを形成している。
【０２８６】
ここで、ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層１７０４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、非酸化領域１７１４ａの面積は、非酸化領域１７１４ｂの面積に比べて相対的に大きく形成されている。また、非酸化領域１７１４ａ、および１７１４ｂの面積は、いずれも、イオン非注入導通領域１７１７の面積に対して小さい。ここで、選択酸化領域１７１５および非酸化領域１７１４ａ，１７１４ｂからなる選択酸化構造は、それぞれ高次横モード抑制構造として設けられている。
【０２８７】
また、図３０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、高次横モード抑制構造の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。
【０２８８】
次に、面発光レーザ素子のＳｉＯ２絶縁膜１７０９を形成し、蒸着及びリフトオフにより、ｐ側電極１７１１を形成している。次に、基板の裏面にｎ側電極１７１２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。
【０２８９】
図３０の面発光レーザアレイは、高次横モード抑制構造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。高次横モード抑制構造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１７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。
【０２９０】
また、図３１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。また、図３１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。
【０２９１】
また、高次横モード抑制構造は、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１７１４ａ，１７１４ｂ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３１の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能である。また、図３１の面発光レーザ素子は、同じ面積を有したイオン非注入導通領域を有しており、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１７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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
（第１８の実施例）
図３２は第１８の実施例の電子写真システムを示す図である。図３２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。
【０２９４】
図３２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。
【０２９５】
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、電子通路及び正孔通路を避けた領域に、選択酸化によって形成された非酸化領域の面積が小さな高次横モード抑制構造を備えているので、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、ｐ型分布ブラッグ反射器等の正孔通路の途中に設けた、面積の大きなイオン非注入通領域を有した正孔狭窄構造により、正孔の狭窄を行っているので、従来の様に、素子の低抵を増加させる事がない。
【０２９６】
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。
【０２９７】
また、第１６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。
【０２９８】
（第１９の実施例）
図３３は第１９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３３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。
【０２９９】
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。また、この第１９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。
【０３００】
（第２０の実施例）
図３４は第２０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３４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。
【０３０１】
また、この第２０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。この第２０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。
【０３０２】
（第２１の実施例）
図３５は第２１の実施例の光通信システムを示す図である。図３５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。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３５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。
【０３０３】
（第２２の実施例）
図３６は第２２の実施例の波長多重（ＷＤＭ）通信システムを示す図である。図３６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。
【０３０４】
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１７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３６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。
【０３０５】
この第２２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。
【０３０６】
なお、この第２２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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
また、誘電体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。
【０３０９】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１乃至請求項１０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、第１の電極から活性層へ到達する正孔通路と、第２の電極から活性層へ到達する電子通路とを備えた面発光レーザ素子において、
前記正孔通路の途中には、イオン注入によって設けられた高抵抗領域と前記高抵抗領域によって囲まれた導通領域とによって構成された、前記活性層への正孔注入領域を規定する正孔狭窄構造が設けられ、また、前記正孔狭窄構造とは別に、Ａｌを構成元素として含む半導体層を選択酸化してなる選択酸化領域と前記選択酸化領域によって囲まれた非酸化領域とによって構成された高次横モード抑制構造が設けられており、前記高次横モード抑制構造の非酸化領域は、前記正孔狭窄構造の導通領域よりも小さな面積を有しているので、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【０３１０】
すなわち、従来、酸化型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３〜４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り、高出力，高速動作を得る事が難しかった。
【０３１１】
また、イオン注入型面発光レーザ素子では、同様に電流狭窄の為に、ｐ導電型分布ブラッグ反射器中に高抵抗化領域による正孔狭窄構造を設ける構造となっており、利得導波とサーマルレンズ効果により、横モード制御を行っている。しかし、作り込みの光閉じ込め構造を有していない為、素子の動作状態に対し横モードが非常に不安定であり、単一基本横モードにおいて、高出力を得る事が難しい。
【０３１２】
そこで、請求項１乃至請求項１０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高次横モード抑制構造を新たに設け、更に、高次横モード抑制構造における非酸化領域の面積を、正孔狭窄構造における非酸化領域の面積に対して小さくしている。このように、正孔狭窄構造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、それぞれの構造を独立に、また最適に設計することが可能となる。
【０３１３】
請求項１乃至請求項１０の構成によれば、Ａｌを組成に含む半導体層を選択酸化して設けられる高次横モード抑制構造は、面発光レーザ中に横モードの光閉じ込め構造を形成し、駆動状態の変化に対して発振状態を安定にする動作を有する。更に非酸化領域の面積を小さく設ける事により、高次横モードの発振を抑制し、単一基本横モード発振を得る事ができる。
【０３１４】
また、イオン注入によって形成された、高次横モード抑制構造における非酸化領域に対し相対的に大きな正孔狭窄領域を有する正孔狭窄構造は、メサの側面へのキャリアの拡散を防止し、高い内部量子効率を得る機能を有する。また、高次横モード抑制構造と電流狭窄構造を別に設ける構成とした事によって、正孔狭窄領域を広く設ける事が可能となり、発振領域を拡大することができるとともに、素子抵抗の増加を低減する事ができる。また、素子抵抗の増加を低減する事によって、高出力動作が可能になる。以上の様に、請求項１乃至請求項１０の発明では、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能な面発光レーザ素子を得る事ができる。
【０３１５】
より具体的に、請求項２の発明では、電子通路の途中に設けた、Ａｌを組成に含む半導体層を選択酸化して設けられる高次横モード抑制構造によって、面発光レーザ中に横モードの光閉じ込め構造を形成し、駆動状態の変化に対して発振状態を安定にする事ができる。更に非酸化領域の面積を小さく設ける事により、高次横モードの発振を抑制し、単一基本横モード発振を得る事ができる。
【０３１６】
更に、ｎ導電型半導体は、ｐ導電型半導体に対し、電気抵抗が約一桁程度小さい為に、請求項２における高次横モード抑制構造は、素子抵抗を著しく増加させる事無く、高次横モード発振を抑制する事ができる。
【０３１７】
また、イオン注入によって形成された、高次横モード抑制構造における非酸化領域に対し相対的に大きな正孔狭窄領域を有する正孔狭窄構造は、メサの側面へのキャリアの拡散を防止し、高い内部量子効率を得る事ができる。また、高次横モード抑制構造と電流狭窄構造を別に設ける構成とした事によって、正孔狭窄領域を広く設ける事が可能となり、発振領域を拡大することができるとともに、素子抵抗の増加を低減する事ができる。また、素子抵抗の増加を低減する事によって、高出力動作を可能にする事ができる。以上の様に、請求項２の発明では、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能な面発光レーザ素子を得る事ができる。
【０３１８】
また、請求項３の発明では、電子通路及び正孔通路を避けて設けた、Ａｌを組成に含む半導体層を選択酸化して設けられる高次横モード抑制構造によって、面発光レーザ中に横モードの光閉じ込め構造を形成し、駆動状態の変化に対して発振状態を安定にする事ができる。更に非酸化領域の面積を小さく設ける事により、高次横モードの発振を抑制し、単一基本横モード発振を得る事ができる。
【０３１９】
更に、請求項３における高次横モード抑制構造は、電子通路及び正孔通路を避けて設けている事により、素子抵抗への影響は全く無いので、素子抵抗を増加させる事無く、高次横モード発振を抑制する事ができる。
【０３２０】
また、イオン注入によって形成された、高次横モード抑制構造における非酸化領域に対し相対的に大きな正孔狭窄領域を有する正孔狭窄構造は、メサの側面へのキャリアの拡散を防止し、高い内部量子効率を得る事ができる。また、高次横モード抑制構造と電流狭窄構造を別に設ける構成とした事によって、正孔狭窄領域を広く設ける事が可能となり、発振領域を拡大することができるとともに、素子抵抗の増加を低減する事ができる。また、素子抵抗の増加を低減する事によって、高出力動作を可能にする事ができる。以上の様に、請求項３の発明では、素子抵抗が低く、単一基本横モードにおいて高出力が得られ、高速動作が可能な面発光レーザ素子を得る事ができる。
【０３２１】
また、請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項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なっており、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。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。
【０３２２】
また、請求項５の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項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乃至請求項３の面発光レーザ素子を得ることができる。請求項１乃至請求項３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５の構成によれば、特に光ファイバ通信用途に好適な長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【０３２３】
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。
【０３２４】
また、請求項６の面発光レーザ素子では、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。
【０３２５】
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６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乃至請求項３の面発光レーザ素子を得ることができる。請求項１乃至請求項３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６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６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得ることができる。
【０３２６】
また、請求項７の発明では、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。
【０３２７】
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。
【０３２８】
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乃至請求項５の素子を得ることができる。請求項１乃至請求項５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７の構成では、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７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。
【０３２９】
また、請求項８の面発光レーザ素子では、電子通路の途中、若しくは、電子通路及び正孔通路を避けた領域中に設けられた高次横モード抑制構造を複数とした構成としている。
【０３３０】
高次横モード抑制構造を複数とすることによって、高次横モードの抑制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複数設けた場合、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、高次横モード抑制構造は電気抵抗の小さな電子通路の途中に、または、電子通路及び正孔通路を避けた領域に設けているため、複数とした場合の抵抗の増加は少ないか、後者の場合は全く無い。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８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得る事ができる。
【０３３１】
また、請求項９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、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、活性層を構成する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している。
【０３３２】
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９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。
【０３３３】
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。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構造は、高抵抗化しにくい電子通路の途中（ｎ型半導体中）、若しくは、抵抗に寄与しない電子通路及び正孔通路を避けた領域に設けているので、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。
【０３３４】
以上のように、請求項９の発明では、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。
【０３３５】
また、請求項１０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、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、活性層を構成する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。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。
【０３３６】
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。
【０３３７】
このように、請求項１０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乃至請求項８の発明によって、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。
【０３３８】
また、請求項１１乃至請求項１３記載の発明によれば、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１１記載の面発光レーザアレイでは、請求項１乃至１０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得る事ができる。
【０３３９】
従って、請求項１１乃至請求項１３の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、光通信システム等の光源として好適である。
【０３４０】
特に、請求項１２の発明では、請求項１１記載の面発光レーザアレイにおいて、高次横モード抑制構造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多波長面発光レーザアレイを構成している。
【０３４１】
請求項１２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構造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、正孔狭窄構造と高次横モード抑制構造とをそれぞれ個別に設ける構成としており、更に、高次横モード抑制構造を、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電子通路及び正孔通路を避けた領域に設ける構成としている。このため、高次横モード抑制構造における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。
【０３４２】
以上のように、請求項１２の発明では、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、高次横モード抑制構造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、別途設けた正孔狭窄構造における正孔狭窄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。
【０３４３】
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な素子を作りこむことが可能となる。これによって、従来に比べて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。
【０３４４】
また、請求項１３の発明では、請求項１２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構造を備えている構成となっている。
【０３４５】
高次横モード抑制構造における非酸化領域の面積を微細にすることによる発振波長（共振波長）の変化は、選択酸化構造（高次横モード抑制構造）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１３の発明では、横モード抑制構造を多層にすることによって、基本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。
【０３４６】
また、請求項１３の発明においても、請求項１２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。
【０３４７】
また、請求項１４記載の発明によれば、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、又は、請求項１１記載の面発光レーザアレイを用いて面発光レーザモジュールを構成している。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く、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、抵抗が低い事から高速動作が可能である。よって、信頼性の高い面発光レーザモジュールを得ることができる。
【０３４８】
また、請求項１５記載の発明によれば、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、又は、請求項１１記載の面発光レーザアレイを書き込み光源に用いて電子写真システムを構成している。
【０３４９】
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，高精彩な電子写真システムを得る事ができる。
【０３５０】
また、請求項１６記載の発明によれば、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、又は、請求項１１記載の面発光レーザアレイを光源として用いて光インターコネクションシステムを構成している。
【０３５１】
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、出力等の素子の駆動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、抵抗が低い事から高速動作が可能である。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得ることができる。
【０３５２】
また、請求項１７記載の発明によれば、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、又は、請求項１１記載の面発光レーザアレイを光源として用いて光通信システムを構成している。
【０３５３】
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、出力等の素子の駆動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、抵抗が低い事から高速動作が可能である。また、従来に比べて、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得る事ができる。
【０３５４】
また、請求項１８記載の発明によれば、請求項１２または請求項１３記載の面発光レーザアレイを光源に用いて光通信システムを構成している。
【０３５５】
請求項１８の光通信システムでは、通信光源として、請求項１２または請求項１３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１２または請求項１３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１２または請求項１３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。また、請求項１２または請求項１３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。
【０３５６】
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。
【０３５７】
また、請求項１９記載の製造方法では、請求項１２または請求項１３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ｌ構造が含まれるメサ部の径を変化させる製法としている。
【０３５８】
高次横モード抑制構造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１９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の周辺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における共振領域の周辺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の面発光レーザ素子の共振領域を詳しく示す図である。
【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の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における共振領域の周辺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発振光の定在波とともに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】第１５の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図２９】第１６の実施例の面発光レーザアレイを示す図である。
【図３０】第１７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３１】第１７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３２】第１８の実施例の電子写真システムを示す図である。
【図３３】第１９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３４】第２０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３５】第２１の実施例の光通信システムを示す図である。
【図３６】第２２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  ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ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
１１３          共振領域
１１４          非酸化領域
１１５          選択酸化領域
１１６          イオン注入高抵抗化領域
１１７          イオン非注入導通領域
１０９          ＳｉＯ２絶縁層
１１０          絶縁性樹脂
１１１          ｐ側電極
１１２          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          ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
２０８ａ          ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
２０８ｂ          ｐ−ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
２０９          ＳｉＯ２絶縁層
２１０          絶縁性樹脂
２１１          ｐ側電極
２１２          ｎ側電極
２１３          共振領域
２１４          非選択酸化領域
２１５          選択酸化領域
２１６          イオン注入高抵抗化領域
２１７          イオン非注入導通領域
２１８          トンネル接合
２１９          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器
２１９ａ          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
２１９ｂ          ｎ−ＧａＡｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
３０１          ｐ−ＧａＡｓ基板
３０２          ｐ−ＧａＡｓバッファー層
３０３          ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器
３０３ａ          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
３０３ｂ          ｐ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ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Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
３０６          ノンドープＧａＡｓ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層
３０７          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
３０８          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器
３０８ａ          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
３０８ｂ          ｎ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
３０９          ＳｉＯ２絶縁層
３１０          絶縁性樹脂
３１１          ｎ側電極
３１２          ｐ側電極
３１３          共振領域
３１４          非酸化領域
３１５          選択酸化領域
３１６          イオン注入高抵抗化領域
３１７          イオン非注入導通領域
４０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
４０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
４０３          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
４０３ａ          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ  下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
４０３ｂ          ｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ  下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
４０４          ｎ−ＡｌＡｓ  被選択酸化層
４０６          Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
４０６ａ          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
４０６ｂ          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
４０６ｃ          ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
４０６ｄ          ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ  コンタクト層兼共振器スペーサー層
４０６ｅ          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ  共振器スペーサー層
４０７          ノンドープＧａＡｓ  ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ  多重量子井戸構造
４０８          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
４０８ａ          ノンドープＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ  上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
４０８ｂ          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ  上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
４０９          ＳｉＯ２絶縁膜
４１１          ｐ  側電極
４１２          ｎ  側電極
４１３          共振領域
４１４          非酸化領域
４１５          選択酸化領域
４１６          イオン注入高抵抗化領域
４１７          イオン非注入導通領域
５０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
５０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
５０３          ｎ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
５０３ａ          ｎ−ＡｌＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
５０３ｂ          ｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
５０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
５０６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
５０６ａ          ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
５０６ｂ          ｎ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
５０６ｃ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
５０６ｄ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
５０６ｅ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
５０６ｆ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
５０７          ノンドープＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
５０８          ＭｇＦ２／ＺｎＳｅ上部半導体分布ブラッグ反射器
５０９          ＳｉＯ２絶縁膜
５１１          ｐ側電極
５１２          ｎ側電極
５１３          共振領域
５１４          非酸化領域
５１５          選択酸化領域
５１６          イオン注入高抵抗化領域
５１７          イオン非注入導通領域
６０１          半絶縁性ＧａＡｓ基板
６０２          ノンドープＧａＡｓバッファー層
６０３          ノンドープＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
６０３ａ          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
６０３ｂ          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
６０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
６０６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
６０６ａ          ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
６０６ｂ          ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
６０６ｃ          ｎ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
６０６ｄ          ノンドープ  ＧａＡｓ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          ｐ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
６０６ｇ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
６０６ｈ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
６０７          ノンドープ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
６０８ａ          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
６０８ｂ          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          ｐ側電極
６１２          ｎ側電極
６１３          共振領域
６１４          非酸化領域
６１５          選択酸化領域
６１６          イオン注入高抵抗化領域
６１７          イオン非注入導通領域
７０１          半絶縁性ＧａＡｓ基板
７０２          ノンドープＧａＡｓバッファー層
７０３          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
７０３ａ          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
７０３ｂ          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
７０４          ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層
７０６          （Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
７０６ａ          ノンドープ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
７０６ｂ          ｎ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐコンタクト層兼共振器スペーサー層
７０６ｃ          ｎ−  （Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
７０６ｄ          ノンドープ  （Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
７０６ｅ          ノンドープ  （Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
７０６ｆ          ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ共振器スペーサー層
７０６ｇ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
７０７          ノンドープＧａＩｎＰ／（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）  ０．５Ｉｎ０．５Ｐ多重量子井戸構造
７０８          ＴｉＯ２／ＳｉＯ２上部誘電体布ブラッグ反射器
７１１          ｐ側電極
７１２          ｎ側電極
７１３          共振領域
７１４          非酸化領域
７１５          選択酸化領域
７１６          イオン注入高抵抗化領域
７１７          イオン非注入導通領域
８０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
８０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
８０３          ｎ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ  ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
８０３ａ          ｎ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
８０３ｂ          ｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
８０４          ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層
８０６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
８０６ａ          ノンドープ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          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
８０６ｄ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
８０６ｅ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
８０７          ノンドープＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
８０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
８０８ａ          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
８０８ｂ          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
８０９          ＳｉＯ２絶縁膜
８１１          ｐ側電極
８１２          ｎ側電極
８１３          共振領域
８１４          選択酸化領域
８１５          非酸化領域
８１６          イオン注入高抵抗化領域
８１７          イオン非注入導通領域
８０９          ＳｉＯ２絶縁膜
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
９０３ａ          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
９０３ｂ          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
９０４          ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層
９０６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
９０６ａ          ノンドープＧａＡｓ兼共振器スペーサー層
９０６ｂ          ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼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
９０７          ノンドープ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
９０８ａ          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
９０８ｂ          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          ｐ側電極
９１２          ｎ側電極
９１３          共振領域
９１４          非酸化領域
９１５          選択酸化領域
９１６          イオン注入高抵抗化領域
９１７          イオン非注入導通領域
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ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１００３ａ          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
１００３ｂ          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
１００４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１００６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１００６ａ          アンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１００６ｂ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
１００６ｃ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１００６ｄ          ノンドープ  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１００６ｅ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１００６ｆ          ｎ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１００６ｇ          ｎ−  ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１００６ｈ          ｎ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
１００６ｉ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１００７          ノンドープＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
１００８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
１００８ａ          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
１００８ｂ          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
１０１１          ｎ側電極
１０１２          ｐ側電極
１０１３          共振領域
１０１４          非酸化領域
１０１５          選択酸化領域
１０１６          イオン注入高抵抗化領域
１０１７          イオン非注入導通領域
１１０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
１１０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１１０３          ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器
１１０３ａ          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１１０３ｂ          ｎ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１１０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１１０５          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１１０６          ノンドープＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層
１１０７          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１１０８          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ  ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器
１１０８ａ          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１１０８ｂ          ｐ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１１０９          ＳｉＯ２絶縁層
１１１０          絶縁性樹脂
１１１１          ｐ側電極
１１１２          ｎ側電極
１１１３          共振領域
１１１４          非酸化領域
１１１５          選択酸化領域
１１１６          イオン注入高抵抗化領域
１１１７          イオン非注入導通領域
１２０１          ｐ−ＧａＡｓ基板
１２０２          ｐ−ＧａＡｓバッファー層
１２０３          ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器
１２０３ａ          ｐ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１２０３ｂ          ｐ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１２０４          ｎ−ＡｌＡｓ被選択酸化層
１２０５          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１２０６          ノンドープＧａＡｓ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ多重量子井戸活性層
１２０７          ノンドープＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ共振器スペーサー層
１２０８          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器
１２０８ａ          ｎ−  Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
１２０８ｂ          ｎ−  Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
１２０９          ＳｉＯ２絶縁層
１２１０          絶縁性樹脂
１２１１          ｎ側電極
１２１２          ｐ側電極
１２１３          共振領域
１２１４          非酸化領域
１２１５          選択酸化領域
１２１６          イオン注入高抵抗化領域
１２１７          イオン非注入導通領域
１３０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
１３０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１３０３          ｎ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ  ／ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１３０３ａ          ｎ−  Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１３０３ｂ          ｎ−ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１３０４          ノンドープＡｌＡｓ被選択酸化層
１３０６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１３０６ａ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１３０６ｂ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１３０６ｃ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１３０６ｄ          ｐ−ＧａＡｓコンタクト層兼共振器スペーサー層
１３０６ｅ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１３０７          ノンドープＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造
１３０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／ＧａＡｓ上部半導体分布ブラッグ反射器
１３０８ａ          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
１３０８ｂ          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
１３０９          ＳｉＯ２絶縁膜
１３１１          ｐ側電極
１３１２          ｎ側電極
１３１３          共振領域
１３１４          選択酸化領域
１３１５          非酸化領域
１３１６          イオン注入高抵抗化領域
１３１７          イオン非注入導通領域
１４０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
１４０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１４０３          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／  ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１４０３ａ          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ  下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１４０３ｂ          ｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ  下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１４０４          ｎ−ＡｌＡｓ  被選択酸化層
１４０６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１４０６ａ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１４０６ｂ          ノンドープＧａＡｓ共振器スペーサー層
１４０６ｃ          ｐ−ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１４０６ｄ          ｐ−ＧａＡｓ  コンタクト層兼共振器スペーサー層
１４０６ｅ          ノンドープＧａＡｓ  共振器スペーサー層
１４０７          ノンドープＧａＩｎＮＡｓ  ／ＧａＡｓ  多重量子井戸構造
１４０８          ノンドープＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／  ＧａＡｓ  上部半導体分布ブラッグ反射器
１４０８ａ          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
１４０８ｂ          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
１４０９          ＳｉＯ２絶縁膜
１４１１          ｐ  側電極
１４１２          ｎ  側電極
１４１３          共振領域
１４１４          非酸化領域
１４１５          選択酸化領域
１４１６          イオン注入高抵抗化領域
１４１７          イオン非注入導通領域
１５０１          ｎ−ＧａＡｓ基板
１５０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１５０３          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ／  ＧａＡｓ下部半導体分布ブラッグ反射器
１５０３ａ          ｎ−Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ  下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
１５０３ｂ          ｎ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ  下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
１５０４          ｎ−ＡｌＡｓ  被選択酸化層
１５０６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
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  コンタクト層兼共振器スペーサー層
１５０６ｅ          ノンドープＧａＡｓ  共振器スペーサー層
１５０７          ノンドープ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
１５０８ａ          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
１５０８ｂ          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
１５０９          ＳｉＯ２絶縁膜
１５１１          ｐ  側電極
１５１２          ｎ  側電極
１５１３          共振領域
１５１４          非酸化領域
１５１５          選択酸化領域
１５１６          イオン注入高抵抗化領域
１５１７          イオン非注入導通領域
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          ノンドープ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          ｎ−ＧａＡｓ基板
１７０２          ｎ−ＧａＡｓバッファー層
１７０３          ｎ−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
１７０６          ＧａＡｓ共振器スペーサー層
１７０７          ノンドープ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
１７０９          ＳｉＯ２絶縁膜
１７１１          ｐ側電極
１７１２          ｎ側電極
１７１３          共振領域
１７１４ａ          非酸化領域
１７１４ｂ          非酸化領域
１７１５          選択酸化領域
１７１６          イオン注入高抵抗化領域
１７１７          イオン非注入導通領域
【図１】
2005044964.tif 000003
【図２】
2005044964.tif 000004
【図３】
2005044964.tif 000005
【図４】
2005044964.tif 000006
【図５】
2005044964.tif 000007
【図６】
2005044964.tif 000008
【図７】
2005044964.tif 000009
【図８】
2005044964.tif 000010
【図９】
2005044964.tif 000011
【図１０】
2005044964.tif 000012
【図１１】
2005044964.tif 000013
【図１２】
2005044964.tif 000014
【図１３】
2005044964.tif 000015
【図１４】
2005044964.tif 000016
【図１５】
2005044964.tif 000017
【図１６】
2005044964.tif 000018
【図１７】
2005044964.tif 000019
【図１８】
2005044964.tif 000020
【図１９】
2005044964.tif 000021
【図２０】
2005044964.tif 000022
【図２１】
2005044964.tif 000023
【図２２】
2005044964.tif 000024
【図２３】
2005044964.tif 000025
【図２４】
2005044964.tif 000026
【図２５】
2005044964.tif 000027
【図２６】
2005044964.tif 000028
【図２７】
2005044964.tif 000029
【図２８】
2005044964.tif 000030
【図２９】
2005044964.tif 000031
【図３０】
2005044964.tif 000032
【図３１】
2005044964.tif 000033
【図３２】
2005044964.tif 000034
【図３３】
2005044964.tif 000035
【図３４】
2005044964.tif 000036
【図３５】
2005044964.tif 000037
【図３６】
2005044964.tif 000038