(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面に、活性層を挟んで上下の反射膜が形成され、該上下の反射膜の少なくとも一方に、その周縁部が酸化された選択酸化層を備えた面発光型半導体レーザにおいて、
前記半導体基板の主面は、結晶学的に（１００）面と等価な結晶面方位を有する面に対し、［１００］方向を基準として、［１１０］方向に−５°から＋５°の範囲の角度で傾斜しており、
前記活性層がＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体で構成され、
前記半導体基板の主面と平行な面で切断したときの外周形状が少なくとも特異点のないマクロ的に滑らかな形状の被酸化層を周縁部から酸化して、前記選択酸化層を形成したことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
前記被酸化層を主面と平行な面で切断したときの外周形状が、円、楕円、及び長円のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
前記外周形状が楕円または長円であり、その長軸方向が［０１１］方向、または［０１−１］方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
前記選択酸化層の非酸化領域は、０次基本モード発振が得られる範囲内の直径を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項５】
発光部上方に形成され且つ光を取り出すための開口部を有する上部電極と、前記半導体基板の裏面側に形成された下部電極と、を更に備え、
前記半導体基板の主面に降ろした射影に対して少なくとも−１０°から＋１０°の範囲の角度をなす延伸方向で、前記上部電極の配線を配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザを、単一の半導体基板上に複数個並べて配置したことを特徴とするレーザアレイ。
【請求項７】
アレイを構成する複数の面発光型半導体レーザの各々が、発光部上方に形成され且つ光を取り出すための開口部を有する上部電極と、前記半導体基板の裏面側に形成された下部電極と、を備え、
前記アレイを構成する複数の面発光型半導体レーザの前記上部電極が特定の列方向に共通となるように、前記半導体基板の主面に降ろした射影に対して少なくとも−１０°から＋１０°の範囲の角度をなす延伸方向で、前記上部電極の配線を配置したことを特徴とする請求項６に記載のレーザアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光型半導体レーザ及びレーザアレイに関し、特に、光情報処理や光通信、あるいは光を用いた画像形成装置の光源として利用される偏光制御型の面発光型半導体レーザと、この面発光型半導体レーザを複数個配列したレーザアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ応用技術においては、しばしば発光スポットの円形化が要求されるが、面発光型半導体レーザは、発光スポットの円形化が容易にできる、という特徴を持ち、また、２次元集積が可能であることから、利便性の高い光源として、通信分野を中心に注目を集めている。ところで、歪み量子井戸活性層を有するいわゆる歪み系の面発光型半導体レーザを除けば、面発光型レーザは出射方向に対して垂直な平面内において発振しきい値利得の異方性を持たないから、偏光はすべての方向に対して等しい確率で向くことになる。即ち、レーザ素子ごとに異なる偏光を有することになる。
【０００３】
レーザ素子によって偏光方向が異なると、特殊なコーティングを施していないミラーや偏光ビームスプリッタといった偏波依存性のある光学素子を組合せて使用した場合、これらを通過した後の光線において、光学的な特性変化が生じる。また、多数個のレーザ素子を同一の光学系を用いて使用する場合、レーザ素子毎に異なる偏光特性の影響で光量ばらつきが生ずるなど支障をきたす。このため、従来よりレーザ素子の偏光を一方向に安定化させる工夫がなされている。
【０００４】
これまでにも様々な偏光制御の方法が考えられてきたが、完全な制御となると必ずしも成功しておらず、現在もなお各方面での検討が進められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、傾斜基板を用いる偏光制御方法が有力視されている。
【０００６】
ＩＥＥＥ フォトニクステクノロジーレターズ  第１０巻、６３３頁には、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）（３１１）Ｂ面を法線方向とする傾斜基板を用いたインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）系の選択酸化型面発光型レーザが記載されている。選択酸化によって形成された光導波（活性）領域の径は６μｍ×３μｍの矩形で、長軸方向は[−２３３]方向にあたり、偏光の方向も[−２３３]方向である。この選択酸化型面発光型レーザにおいては、このように極めて特殊な傾斜基板を使用することで、偏光モード抑圧比３０ｄＢ以上の特性を得ている。
【０００７】
この方法は偏光の制御には非常に有効な手段であると思われるが、（３１１）Ｂ面を法線方向とするＧａＡｓ傾斜基板は特殊仕様であるため、（１００）面を法線方向とする汎用基板に比べるとコストが割高である。また、結晶成長に関しても、広く行われている（１００）面上の成長とは条件が異なるため、再現性の良い成長条件を見つけ、実用化するまでには多大のコストと時間とを要する。
【０００８】
また、アプライドフィジクスレターズ  第７１巻、７４１頁には、（１１１）Ａ方向にわずか２°傾斜させた（００１）基板（上述の（１００）基板とは記方上の違いであり、結晶学的に言えば等価な結晶面方位を表す）を用いて作製されたアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）系のプロトン注入型面発光型レーザが記載されている。このプロトン注入型面発光型レーザでは、偏光モード抑圧比が最大で４００を超える特性を得ている。ここで用いられている２°程度の傾斜の基板は、低転位基板として広く使用されているため入手も容易で、結晶成長条件も傾斜させていない基板を用いる場合とほとんど変わらず、この方法は簡便な偏光制御手段と言える。
【０００９】
しかしながら、得られるレーザはプロトン注入型面発光型レーザである。
【００１０】
プロトン注入型レーザはサーマルレンズ効果と呼ばれる電流注入に伴う発熱を利用した素子であるため、ある程度の時間、電流が注入され続けないと熱による導波路形成がなされないからレーザ発振に至らず、しきい値電流が数ミリアンペアと高い上に光応答特性が悪いという、構造に起因する特性上の課題を有している。このため、最近では、酸化領域を形成して電流狭窄と光閉じ込めとを行い、低しきい値電流で高出力を得ることができる選択酸化型面発光型レーザが主流になりつつある。しかしながら、選択酸化型面発光型レーザでは、酸化領域の形状が偏光特性に影響を与えることが知られており、また、この偏光特性は製造プロセス履歴にも大きく左右されるので、プロトン注入型面発光型レーザと同様の方法では、選択酸化型面発光型レーザの偏光方向を充分に制御することができない。
【００１１】
また、上記文献に記載のプロトン注入型面発光型レーザでは、偏光モード抑圧比が１００以上の値を示すのは光出力値がピークを迎えるよりも手前の範囲にとどまっており、さらに高出力で偏光制御が可能なことが求められる。
【００１２】
また、レーザ素子を複数個配列して駆動するレーザアレイの場合には、各素子の偏光方向が揃うように制御されることが特に必要とされるが、測定された偏光モード抑圧比は１素子についてのものにすぎず、アレイ化した場合にすべての素子で偏光方向にばらつきがなく同じ特性が得られるという保証はない。
【００１３】
従って、本発明の第１の目的は、比較的簡単な構成でレーザ光の偏光を一定方向に制御することができ、低しきい値電流、高出力を得ることができる面発光型半導体レーザを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、単一基板上に複数個並べて配置した各レーザ素子間で偏光特性にばらつきの無いレーザアレイを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の面発光型半導体レーザは、半導体基板の主面に、活性層を挟んで上下の反射膜が形成され、該上下の反射膜の少なくとも一方に、その周縁部が酸化された選択酸化層を備えた面発光型半導体レーザにおいて、前記半導体基板の主面は、結晶学的に（１００）面と等価な結晶面方位を有する面に対し、［１００］方向を基準として、［１１０］方向に−５°から＋５°の範囲の角度で傾斜しており、前記活性層がＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体で構成され、前記半導体基板の主面と平行な面で切断したときの外周形状が少なくとも特異点のないマクロ的に滑らかな形状の被酸化層を周縁部から酸化して、前記選択酸化層を形成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、基準となる結晶軸を含む面に対して傾斜した半導体基板を用いると共に、特異点のないマクロ的に滑らかな外周形状を有する被酸化層の周縁部から酸化を行い、その周縁部が選択的に酸化された選択酸化層を形成することで、被酸化層の外周形状と略相似形の外周形状を有する非酸化領域が形成される。これにより、活性層がＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体で構成された面発光型半導体レーザにおいても、光学モードの発振しきい値利得の異方性を誘起し、スイッチング等起こすことなく偏光が一定方向に制御される。
【００１６】
また、酸化領域は殆ど電流を通さないため、半導体基板の主面に平行な面内において電流狭窄及び光閉じ込めがなされる屈折率導波路が形成されるから、横モードが安定で、かつしきい値電流の低い、良好な特性の素子が得られる。
【００１９】
上記の面発光型半導体レーザにおいて、前記被酸化層を主面と平行な面で切断したときの外周形状が、円、楕円、及び長円のいずれかであることが好ましい。外周形状が楕円または長円である場合に、更にその長軸方向が［０１１］方向、若しくは［０１−１］方向であることが好ましい。光学モードの発振しきい値利得の異方性を引き出すための最適条件となっているから、これらの相乗効果により、さらに偏光の制御性が高まった面発光型半導体レーザを得ることができる。
【００２０】
上記の面発光型半導体レーザにおいて、前記選択酸化層の非酸化領域は、０次基本モード発振が得られる範囲内の直径を有することが好ましい。光学モードの発振しきい値利得の異方性を引き出すための最適条件となっているから、これらの相乗効果により、さらに偏光の制御性が高まった面発光型半導体レーザを得ることができる。
【００２２】
上記の面発光型半導体レーザにおいて、発光部上方に形成され且つ光を取り出すための開口部を有する上部電極と、前記半導体基板の裏面側に形成された下部電極と、を更に備え、前記半導体基板の主面に降ろした射影に対して少なくとも−１０°から＋１０°の範囲の角度をなす延伸方向で、前記上部電極の配線を配置したことを特徴とする。
【００２３】
上記配線によれば、配線とその下部に配置された材料間での熱膨張係数の違いにより、活性領域に対して配線方向に沿った応力が印加されるから、基板のオフ角度方向と配線の延伸方向とを略一致させることで、発振しきい値利得の応力依存性に起因する異方性が生じて、偏光が一定方向に制御された面発光型半導体レーザを得ることができる。
【００２４】
上記第２の目的を達成するために、請求項６に記載のレーザアレイは、請求項１〜４のいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザを、単一基板上に複数個並べて配置したことを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、各レーザ素子が、同様に光学モードの発振しきい値利得の異方性が誘起され、偏光が一定方向に制御されるため、各レーザ素子間で偏光特性にばらつきの無いレーザアレイを得ることができる。
【００２６】
上記のレーザアレイにおいて、アレイを構成する複数の面発光型半導体レーザの各々が、発光部上方に形成され且つ光を取り出すための開口部を有する上部電極と、前記半導体基板の裏面側に形成された下部電極と、を備え、前記アレイを構成する複数の面発光型半導体レーザの前記上部電極が特定の列方向に共通となるように、前記半導体基板の主面に降ろした射影に対して少なくとも−１０°から＋１０°の範囲の角度をなす延伸方向で、前記上部電極の配線を配置することが好ましい。
【００２７】
上記配線によれば、複数個の素子間で方向性の一様な応力が活性層に印加されるから、素子間でばらつきのない、偏光方向が揃った面発光型半導体レーザアレイを得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の実施形態の面発光型半導体レーザは、活性領域１４及び選択酸化層１６が形成され、円柱状のポスト部２４を備えた上面放出型の面発光型半導体レーザ素子であり、本実施の形態の傾斜基板１０では、この結晶学的な面方位が図２（ａ）に示す通り、[１００]方向から（１１０）面の法線方向である[１１０]方向に略２°傾斜している。なお、半導体ウエハの結晶方位を図２（ｂ）に示したが、結晶面が（１００）であり、この面の法線から仰角４５°で［０１０］方向に倒した方向が[１１０]方向である。以下、詳細に説明する。
【００２９】
ｎ型ＧａＡｓ傾斜基板１０上には、詳細には図示しないがｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）をドーピングした厚さλ／（４ｎr ）（λ：発振波長、ｎr ：媒質の屈折率）のｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜と厚さλ／（４ｎr ）のｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを交互に４０．５周期積層してキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3を得たｎ型第１反射ミラー層１２が設けられている。
【００３０】
ｎ型第１反射ミラー層１２の上面には、中央部に４層の膜厚５ｎｍのアンドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ障壁層と３層の膜厚８ｎｍのアンドープＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ井戸層とが交互に積層された量子井戸活性層（図示せず）を有するアンドープＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなるスペーサ層１４が設けられている。
【００３１】
この量子井戸活性層を含むスペーサ層１４の膜厚はλ／ｎr の整数倍となるよう設定され、定在波が保持される構造となっている。すなわち、面発光型半導体レーザとして機能する際、光強度の最も強いいわゆる「腹」の部分が、スペーサ層１４の中央付近に配置された量子井戸活性層（図示せず）の領域と重なるよう設計されている。
【００３２】
スペーサ層１４の上面には、反射ミラー層を構成するＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜やＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜よりもＡｌの組成比が高く、水蒸気雰囲気下での熱処理によって酸化を受けやすいＡｌＡｓ層１６Ａが積層され、後にＡｌＡｓ層１６Ａの周縁部が選択的に酸化されて周縁部酸化領域１６Ｂとなっている。ここでは、酸化されずに残ったＡｌＡｓ層１６Ａと周縁部酸化領域１６Ｂとからなる層を選択酸化層１６と称する。
【００３３】
ＡｌＡｓ層１６Ａの上面には、詳細には図示しないが炭素（Ｃ）をドーピングした厚さλ／（４ｎr ）のｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜と厚さλ／（４ｎr ）のｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを交互に３０周期積層して３×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度を得たｐ型第２反射ミラー層１８と、Ｃをドーピングしてキャリア濃度１×１０20ｃｍ-3を得た膜厚１０ｎｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０とが設けられている。このような層構成を有する基板を加工して略円柱状のポスト部２４が形成されている。
【００３４】
ところで、ｐ型第２反射ミラー層１８は、前述したｎ型第１反射ミラー層１２よりも周期数（層数）が少なくなっており、 レーザに対する光学的な反射率がｎ型第１反射ミラー層１２よりも小さくなるように設計されている。この反射率差によって出射光がポスト部２４上面から取り出されることになる。なお、図示はしていないが、ｐ型第２反射ミラー層１８を構成するｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜との間にはその中間のＡｌ組成比を有する中間層が段階的に設けられており、素子の直列抵抗を下げる働きをしている。
【００３５】
以下、上記構成の面発光型半導体レーザの製造工程を図３〜図５を参照して説明する。
【００３６】
図３に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に、ｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを交互に積層して構成したｎ型第１反射ミラー層１２と、中央部に量子井戸活性層（図示せず）を有するアンドープＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓスペーサ層１４と、Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜よりもＡｌ組成を高く調整したＡｌＡｓ層１６Ａと、ｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜とを中間層（図示せず）を介して交互に積層して構成したｐ型第２反射ミラー層１８と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０とを、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などの半導体結晶成長技術を用いて順次積層形成する（積層工程）。
【００３７】
上記の積層膜上の全面にシリコン系絶縁膜２２を堆積した後、フォトリソグラフィ技術を使って直径２０〜５０μｍの円形に加工する。次に図４に示すように、これをエッチングマスクとして反応性イオンエッチングを行い、ｎ型第１反射ミラー層１２が露出するまでエッチングして円柱状のポスト部を形成する。
【００３８】
その後、水蒸気を充満させた石英管内で４００℃に加熱し、１０分間の熱処理を行う。これにより、図５に示すように、円柱状のポスト部の側面に露出したＡｌＡｓ層１６Ａが外周部から内部に向かって徐々に酸化され、周縁部酸化領域１６Ｂが形成される。酸化されずに内部に残った非酸化領域の径は円柱状のポスト部の直径に応じて異なるが、本発明の発現に適するものは、典型的には３．５μｍ以下である。
【００３９】
その後、フォトリソグラフィ技術を使って、ＧａＡｓ基板１０の表面側にはポスト部２４の上面に、光を取り出すための開口部を有するｐ側電極を絶縁保護膜を介して形成し、一方裏面側には全面にｎ側電極を形成して、λ〜７８０ｎｍの発振波長を備えた面発光型半導体レーザを得る。
【００４０】
このような素子において得られた偏光Ｉ−Ｌ特性を図６に示す。偏光Ｉ−Ｌ特性とは、偏光プリズムを９０°変化させた場合の注入電流に対する光出力を変化前後で比較したものである。左側が[０１−１]方向への光出力であり、右側が[０１１]方向への光出力である。比較のため、同様の工程により得られた角柱状のポスト部を有する素子において得られた偏光Ｉ−Ｌ特性も示す。
【００４１】
図６から、円柱状のポスト部を有する（ａ）の素子では、測定した１６個の素子すべての偏光方向が[０１−１]方向（図２（ｂ）に示される半導体ウエハのオリフラ部の法線方向に相当）に制御されているのに対して、角柱状のポスト部を有する（ｂ）の素子では、偏光方向が固定されておらず、また特定の電流値において偏光方向のスイッチングが生じており、偏光が十分に制御されていないことがわかる。
【００４２】
以上説明した第１の実施形態においては、半導体基板に関して[１００]から[１１０]方向に対して略２°傾斜した基板を用いたが、これに限定されることなく、例えば[１１０]方向とは[００１]方向を挟んで対称な位置関係にある[１−１０]方向に略２°傾斜した基板でも同様な効果が得られる。実験によれば、傾斜角度０．５°付近から効果が現れ始め、効果は徐々に強まっていくが、傾斜角度が５°を超えると結晶成長条件への影響が無視できなくなるので、−５°〜５°の範囲が適当である。
また、第１の実施形態においては、円柱状のポスト部の外周形状がエッチングマスクとして用いたシリコン系絶縁膜２２の形状に対応して円柱状となっているが、これに限定されることなく、例えばエッチングマスクの形状を楕円形や長円形など、基板上方から俯瞰した際の周縁部の外周形状が曲線であり、少なくとも特異点のないマクロ的に滑らかな形状とすることで同様の効果を得ることができる。
【００４３】
偏光をより安定化させるために、ポスト部の外周形状を、利得の異方性が生じ易い長円形または楕円形などの長軸と短軸とを有する形状とすることが好ましい。また、本発明者の実験によれば、長軸の方向を［０１１］方向または［０１−１］方向とした場合にはばらつきのない良好な偏光特性が得られたが、長軸の方向をその中間方向に仕向けた場合にはばらつきが生じた。このため、長円形または楕円形などの長軸と短軸とを有する形状とする場合には、その長軸の方向を［０１１］方向または［０１−１］方向とすることが望ましい。なお「柱状」とは、上面と下面の寸法が同じ物に限らず、上面の方が下面よりも小さいまたは大きい寸法の柱状も含む意味である。
【００４４】
また、第１の実施形態においては、円柱状のポスト部の側面に露出したＡｌＡｓ層１６Ａを外周部から内部に向かって徐々に酸化して周縁部酸化領域１６Ｂを形成し、この時酸化されずに残った内部領域（非酸化領域）の径を３．５μｍ以下としたが、これは全電流注入領域において０次基本モード発振が得られる範囲内の径とする場合の数値であり、実際には基板積層方向に対する周縁酸化領域の活性層からの位置によってはこれ以上の径であっても全電流注入領域において０次基本モード発振が得られることがあり、その場合は径が３．５μｍを超えてもよい。また、必ずしも全電流注入領域において０次基本モード発振が得られず、電流注入の増加と共に高次モードが現れる場合でも、同様な偏光制御効果は観測されており、典型的な選択酸化型レーザの場合、非酸化領域の径が５μｍ以下であれば充分使用可能である。
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、上述した第１の実施形態と同様の面発光型半導体レーザ素子のポスト上部に、特定方向へ延伸された金属配線を付加した例である。
【００４５】
ｎ型第１反射ミラー層１２と、スペーサ層１４と、ＡｌＡｓ層１６Ａと、第２反射ミラー層１８と、コンタクト層２０を備え、ＡｌＡｓ層１６Ａを外周部から酸化して周縁部酸化領域１６Ｂを形成するところまでは、第１の実施形態と同一であるから説明は省略する。
【００４６】
ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に形成された選択酸化型の面発光レーザ素子２６の上部電極２８を形成する際に、図７に示すように、基板のオフ角度方向と配線の延伸方向とが一致するように配線を這わせる。ただし光出力を上面から取り出すため、所定部位には光出射用の窓部３０を設ける。
【００４７】
このような状態において得られた偏光Ｉ−Ｌ特性を図８に示す。比較のため、配線の延伸方向がこれと９０°異なる素子について得られた偏光Ｉ−Ｌ特性も示す。図８から、基板のオフ角度方向と配線の延伸方向とが一致した（ａ）の素子では偏光方向が完全に[０１−１]方向に制御されていたのに対して、基板のオフ角度方向と配線の延伸方向が直交している（ｂ）の素子では特定の電流値において偏光方向のスイッチングが生じており、偏光が制御されていないことがわかる。ここで言う「基板のオフ角度方向と配線の延伸方向の一致」とは、図７に示す通り、基準となる結晶軸の（１００）基板主面に降ろした射影の方向と配線の延伸方向とが基板水平面内でなす角度θが、できる限り０°に近いことを意味している。少なくとも−１０°〜＋１０°の角度範囲にあればこの条件に準ずる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、図９に示すように、上述した第２の実施形態の面発光型半導体レーザ素子２６を複数個周期的に並べてアレイ状とした例である。ここでは上部電極２８が特定の列方向に共通であり、下部電極（図示しない）も共通の場合は特定列の同時駆動、下部電極が個別に接続されている場合は独立駆動を想定している。ただし、どちらの場合でも本発明の目的である偏光方向の制御性に関して違いはない。
【００４８】
このようにして作製された約１００ビットの発光部を有する独立駆動型面発光レーザアレイの偏光Ｉ−Ｌ特性を図１０に示す。比較のため、配線の延伸方向がこれと９０°異なる素子について得られた偏光Ｉ−Ｌ特性も示す。これによると基板のオフ角度方向と配線の延伸方向とが一致した（ａ）の素子では偏光方向が完全に[０１−１]方向に制御されているのに対して、基板のオフ角度方向と金属配線２８の延伸方向とが一致していない（ｂ）の素子では、偏光方向が固定されておらず、特定の電流値において偏光方向のスイッチングが生じており、偏光が制御されていないことがわかる。
【００４９】
以上説明した第１〜３の実施形態においては、周縁部に酸化領域を形成するＡｌＡｓ層は、第１の反射ミラー層と第２の反射ミラー層とを構成するＡｌ組成比の異なる２種類の膜（Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜とＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ膜）よりもＡｌの組成を高く調整した組成としているが、前記２種類の膜のうち、Ａｌ組成比の高い方（ここでは９０％のＡｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ膜）と熱処理を行う際の酸化速度に差が生じれば良いことから、周縁部に酸化領域を形成する層としては、Ａｌ組成比（ｘ）が９５％以上、望ましくは９８％以上のＡｌxＧａ1-xＡｓ層であればよい。
【００５０】
なお、一般にｐ型層はｎ型層に比べバンド不連続に起因して、素子抵抗が増大する懸念があるため、このことを考慮して上記第１および第２の実施形態においては、対向して設けられる２つのミラー層のうち層数の少ない光出射側の反射ミラー層の導電型をｐ型としているが、これに限定されることなく導電型を入替えることも可能である。
【００５１】
また、上記第１〜３の実施形態においては、出射光をポスト部が形成された表面側から取り出す構成としたが、ＧａＡｓ基板裏面から取り出す構成とすることもできる。この場合スペーサ層よりも下側に位置する第１反射ミラー層１２の層数より、スペーサ層よりも上側に位置する第２反射ミラー層１８の層数の方を多くして相対的な反射率を大きくするとよい。
【００５２】
なお、上記第１〜３の実施形態においては、量子井戸活性層を構成する材料としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体を用いたが、これに限定されることなく、例えば量子井戸活性層にＧａＩｎＰ／ＩｎＧａＡｌＰ系半導体を用いることも可能である。
【００５３】
また、周縁部の酸化領域を形成させるための選択酸化の加熱温度を４００℃としたが、これに限定されることなく、最終的な電流通路の大きさが所望の値となるよう制御できる条件であれば良い。温度を上げると酸化速度が増し、短時間で所望の酸化領域を形成することができるが、４００℃前後が酸化距離を最も制御し易く好ましい。
【００５４】
さらに、上記第１および第２の実施形態においては、選択酸化層の数を１つとしているが、これに限定されることなく、２つ以上としても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の面発光型半導体レーザは、基準となる結晶軸を含む面に対して傾斜した半導体基板を用いて、特異点のないマクロ的に滑らかな外周形状を有する被酸化層の周縁部から酸化を行い、その周縁部が選択的に酸化された選択酸化層を形成することで、光学モードの発振しきい値利得の異方性を引き出し、偏光を一定方向に制御できるという効果を奏する。
【００５６】
また、本発明のレーザアレイは、各レーザ素子が、同様に光学モードの発振しきい値利得の異方性を示し、偏光が一定方向に制御されるため、各レーザ素子間で偏光特性にばらつきが無いという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の面発光型半導体レーザにおける概略斜視図、（ｂ）はα−α'矢視断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の面発光型半導体レーザにおける半導体基板の結晶学的な面方位を表す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザの製造方法における積層工程終了後の状態を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザの製造方法におけるエッチング工程終了後の状態を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザの製造方法における酸化工程終了後の状態を示す概略図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第１実施形態の面発光型半導体レーザにおける直交する２方向に偏光分離して測定したＩ−Ｌ特性図、（ｂ）は比較のため測定した角柱状ポスト素子の特性である。
【図７】本発明の第２実施形態の面発光型半導体レーザにおける上面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第２実施形態の面発光型半導体レーザにおける直交する２方向に偏光分離して測定したＩ−Ｌ特性図、（ｂ）は比較のため測定した基板のオフ角度方向と配線の延伸方向が直交した素子の特性である。
【図９】本発明の第２実施形態の面発光型半導体レーザアレイにおける上面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第２実施形態の面発光型半導体レーザアレイにおける直交する２方向に偏光分離して測定したＩ−Ｌ特性図、（ｂ）は比較のため測定した基板のオフ角度方向と配線の延伸方向が直交したアレイ素子の特性である。
【符号の説明】
１０      半導体基板
１２      第１反射ミラー層
１４      量子井戸活性層を含むスペーサ層
１６Ａ      ＡｌＡｓ層
１６Ｂ     周縁部酸化領域
１８      第２反射ミラー層
２０      コンタクト層
２２      シリコン絶縁膜
２４      ポスト部
２６      レーザ素子
２８      上部電極（若しくは金属配線）
３０      光出射用の窓部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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