JP2006210430A - 半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】素子の信頼性の向上した面発光型半導体レーザを提供する。
【解決手段】下部ＤＢＲミラー層１１および上部ＤＢＲミラー層１５は、それぞれ高屈折率層１１Ａｉ（１５Ａｊ）および低屈折率層１１Ｂｉ（１５Ｂｊ）の組を複数積層した構造を有する。下部ＤＢＲミラー層１１および上部ＤＢＲミラー層１５それぞれにおいて、複数の高屈折率層１１Ａｉ（１５Ａｊ）のうち活性層１３の近傍の層の不純物濃度は、活性層１３の近傍以外の層のそれよりも低濃度（第１の不純物濃度）である。また、複数の低屈折率層１１Ｂｉ（１５Ｂｊ）のうち活性層１３の近傍の層の不純物濃度は、上記高屈折率層１１Ａｉ（１５Ａｊ）における第１の不純物濃度よりも高濃度（第２の不純物濃度）である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一対の多層膜反射鏡の間に活性層を含んで構成した面発光型半導体レーザに関する。

面発光型半導体レーザは、従来のファブリペロー共振器型半導体レーザとは異なり、基板に対して直交方向に光を出射するものであり、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の素子を配列することが可能であることから、近年、データ通信分野で注目されている。

ここで、一般的な面発光型半導体レーザの基本構造とその動作について簡単に説明する。面発光型半導体レーザは、半導体基板上に一対の多層膜反射鏡が形成され、その対の反射鏡の間に発光領域となる活性層を有するレーザ構造部を備えている。一方の多層膜反射鏡には、活性層への電流注入効率を高め、しきい値電流を下げるために電流狭窄層が設けられている。また、下面側にはｎ側電極、上面側にはｐ側電極がそれぞれ設けられ、ｐ側電極にはレーザ光を出射するための開口部が設けられている。この面発光型半導体レーザでは、一方の多層膜反射鏡に設けられた電流狭窄層により狭窄された電流が活性層へ注入され、活性層で発光した光はレーザ光としてｐ側電極に設けられた開口部から出射される。

ところで、上記した面発光型半導体レーザは、ファブリペロー共振器型と比べてしきい値電流が小さく、素子寿命が長いなどの多くの利点を有する一方で、多層膜反射鏡の直列抵抗などに起因する発熱が大きいため、活性層でキャリア・オーバーフローや素子劣化などが生じ易い。その結果、素子の信頼性が低下し易いという問題を有する。これを解決する方策は、近年多数提案されているが、例えば、特許文献１において、多層膜反射鏡のうち活性層に近接する領域における不純物のドーピング濃度を一律に低くする方法が提案されている。

特開２００１−３３２８１２号公報

しかしながら、このような方法では、ドーピング濃度が相対的に低い領域が広くなるので、直列抵抗に起因する発熱がより大きくなり、活性層でキャリア・オーバーフローが生じたり、不純物がより拡散して素子劣化が生じる虞があり、素子の信頼性を向上させることは困難である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、素子の信頼性の向上した面発光型半導体レーザを提供することにある。

本発明の面発光型半導体レーザは、それぞれ高屈折率層および低屈折率層の組を複数積層した構造を有し、互いに異なる導電型の不純物濃度を含有する第１多層膜反射鏡および第２多層膜反射鏡と、第１多層膜反射鏡と第２多層膜反射鏡との間に設けられた活性層とを備え、第１多層膜反射鏡および第２多層膜反射鏡それぞれにおいて、複数の高屈折率層のうち活性層の近傍の層はそれ以外の層よりも低濃度の第１の不純物濃度を有し、かつ、複数の低屈折率層のうち活性層の近傍の層は第１の不純物濃度よりも高濃度の第２の不純物濃度を有するを備えたものである。

本発明の面発光型半導体レーザでは、第１多層膜反射鏡および第２多層膜反射鏡それぞれにおいて、複数の高屈折率層のうち活性層の近傍の層はそれ以外の層よりも低濃度の第１の不純物濃度を有しており、具体的には、１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ 以下の不純物濃度を有している。また、複数の低屈折率層のうち活性層の近傍の層は第１の不純物濃度よりも高濃度の第２の不純物濃度を有有しており、具体的には、１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ より高い不純物濃度を有している。これにより、高濃度の不純物が活性層へ拡散するのを抑制することができるだけでなく、多層膜反射鏡の直列抵抗の上昇を抑制することができる。

なお、本明細書において「活性層の近傍」とは、第１多層膜反射鏡および第２多層膜反射鏡それぞれにおいて、活性層側から数えて１層目から数層目（およそ１０層目）までの層を指しており、多層膜反射鏡の直列抵抗の上昇を抑制する観点からすると、１層目から３層目までの層であることが望ましく、１層目の層のみであることが最も望ましい。また、「不純物」とは、多層膜反射鏡を製造する過程において、層内に望ましい性質を作り出すために意図的に添加される物質であり、例えば、ｐ型不純物としての亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）もしくはベリリウム（Ｂｅ）、または、ｎ型不純物としてのケイ素（Ｓｉ）もしくはセレン（Ｓｅ）などを含む概念である。

本発明の面発光型半導体レーザ素子によれば、多層膜反射鏡を構成する複数の高屈折率層において、活性層近傍の層の不純物濃度を、活性層近傍以外の層の不純物濃度より低い濃度（第１の不純物濃度）とすると共に、同じく多層膜反射鏡を構成する複数の低屈折率層において、活性層近傍の層の不純物濃度を、上記高屈折率層における第１の不純物濃度より高い濃度（第２の不純物濃度）とするようにしたので、発熱による活性層でのキャリア・オーバーフローや素子の劣化を抑制することができ、その結果、素子の信頼性が向上する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１の断面構造を表したものである。また、図２（Ａ）〜（Ｃ）は、図１の面発光型半導体レーザ１の断面構造の一部を拡大すると共に、この面発光型半導体レーザ１における屈折率の分布および不純物濃度の分布を表したものである。

面発光型半導体レーザ１は、基板１０の一面側に、下部ＤＢＲミラー層１１（第１多層膜反射鏡）、下部クラッド層１２、活性層１３、上部クラッド層１４、上部ＤＢＲミラー層１５（第２多層膜反射鏡）およびｐ型コンタクト層１６をこの順に積層して構成したものである。ここで、下部クラッド層１２の一部、活性層１３、上部クラッド層１４、上部ＤＢＲミラー層１５およびｐ型コンタクト層１６は、ｐ型コンタクト層１６まで形成されたのち、選択的にエッチングされることによりメサポスト２となっている。

基板１０、下部ＤＢＲミラー層１１、下部クラッド層１２、活性層１３、上部クラッド層１４、上部ＤＢＲミラー層１５およびｐ型コンタクト層１６は、例えばＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）系の化合物半導体によりそれぞれ構成されている。なお、ＧａＡｓ系化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうち少なくともガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうち少なくともヒ素（Ａｓ）とを含む化合物半導体のことをいう。

基板１０は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成されている。下部ＤＢＲミラー層１１は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、低屈折率層１１Ａｉおよび高屈折率層１１Ｂｉ（１≦ｉ≦ｘ）を１組として、それをｘ組分含んで構成されたものである。なお、活性層１４側に向かうにつれてｉの値は小さくなるものとする。この低屈折率層１１Ａｉは、例えば厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｎ型Ａｌ_a Ｇａ_1-a Ａｓ（０＜ａ＜１）により構成されており、高屈折率層１１Ｂｉは、例えば厚さがλ／４ｎのｎ型Ａｌ_b Ｇａ_1-b Ａｓ（０＜ｂ＜ａ）により構成されている。ここで、ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。

また、活性層１３側から数えて１層目から数層目（およそ１０層目）までの、望ましくは１層目から３層目までの、より望ましくは１層目のみの高屈折率層１１Ｂｉは、それ以外の高屈折率層１１Ｂｉより低濃度のｎ型不純物濃度（第１の不純物濃度）を有しており、例えば１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ 以下の濃度のｎ型不純物濃度を有していることが望ましい。なお、図２（Ｃ）において、活性層１３側から数えて１層目の高屈折率層１１Ｂ１だけが、それ以外の高屈折率層１１Ｂｉより低濃度のｎ型不純物濃度を有している様子を例示した。

ところで、このような低濃度は、後述のように、この層を製造する過程においてｎ型不純物の供給を停止することにより実現されるが、実際には隣接する層からｎ型不純物が拡散してくるため、この層のｎ型不純物濃度は、おおよそ１．０x １０¹⁶／ｃｍ³ 以上１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ 以下の範囲となることが多い。

一方、活性層１３側から数えて１層目から数層目（およそ１０層目）までの、望ましくは１層目から３層目までの、より望ましくは１層目のみの低屈折率層１１Ａｉは、活性層１３側から数えて数層目までの高屈折率層１１Ｂｉより高濃度のｎ型不純物濃度（第２の不純物濃度）を有しており、例えば１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ より大きく１．０x １０¹⁹／ｃｍ³ 以下の濃度のｎ型不純物濃度を有していることが望ましく、１．０x １０¹⁸／ｃｍ³ 以上１．０x １０¹⁹／ｃｍ³ 以下の濃度のｎ型不純物濃度を有していることがより望ましい。なお、図２（Ｃ）において、活性層１３側から数えて１層目の低屈折率層１１Ａ１だけが、活性層１３側から数えて数層目までの高屈折率層１１Ｂｉより高濃度のｎ型不純物濃度を有している様子を例示した。

下部クラッド層１２は、例えばＡｌ_c Ｇａ_1-c Ａｓ（０＜ｃ＜１）により構成されている。活性層１３は、例えばＧａＡｓ系材料により構成されている。上部クラッド層１４は、例えばＡｌ_f Ｇａ_1-f Ａｓ（０＜ｆ＜１）により構成されている。この下部クラッド層１２、活性層１３および上部クラッド層１４は、アンドープであることが望ましいが、ｐ型またはｎ型不純物が含まれていてもよい。

上部ＤＢＲミラー層１５は、図２（Ｂ），（Ｃ）に示したように、低屈折率層１５Ａｊおよび高屈折率層１５Ｂｊ（１≦ｊ≦ｙ）を１組として、それをｙ組分含んで構成されたものである。なお、活性層１４側に向かうにつれてｊの値は小さくなるものとする。この低屈折率層１５Ａｊは、例えば厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｐ型Ａｌ_g Ｇａ_1-g Ａｓ（０＜ｇ＜１）により構成されており、高屈折率層１１Ｂｊは、例えば厚さがλ／４ｎのｐ型Ａｌ_h Ｇａ_1-h Ａｓ（０＜ｈ＜ｇ）により構成されている。ここで、ｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。

ただし、上部ＤＢＲミラー層１５において、活性層１３側から数えてｚ組（１≦ｚ≦ｙ）離れた低屈折率層１５Ａｊの部位には、低屈折率層１５Ａｊの代わりに、電流狭窄層１５Ｃが形成されている。この電流狭窄層１５Ｃは、その中央領域に設けられた電流注入領域１５Ｃ−１、および電流注入領域１５Ｃ−１を取り囲む部位に設けられた電流狭窄領域１５Ｃ−２を含んで構成されている。なお、図２では、電流狭窄層１５Ｃが活性層１３側から数えて１層目の低屈折率層１５Ａ１の部位に設けられた場合の構造および屈折率の分布を例示した。

また、活性層１３側から数えて１層目から数層目（およそ１０層目）までの、望ましくは１層目から３層目までの、より望ましくは１層目のみの高屈折率層１５Ｂｊは、それ以外の高屈折率層１５Ｂｊより低濃度のｐ型不純物濃度（第１の不純物濃度）を有しており、例えば１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ 以下の濃度のｐ型不純物濃度を有している。なお、図２（Ｃ）において、活性層１３側から数えて１層目の高屈折率層１５Ｂ１だけが、それ以外の高屈折率層１５Ｂｉより低濃度のｐ型不純物濃度を有している様子を例示した。また、上記の下部ＤＢＲミラー層１１の場合と同様の理由により、この層のｐ型不純物濃度は、おおよそ１．０x １０¹⁶／ｃｍ³ 以上１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ 以下の範囲となることが多い。

一方、活性層１３側から数えて１層目から数層目（およそ１０層目）までの、望ましくは１層目から３層目までの、より望ましくは１層目のみの低屈折率層１５Ａｊは、活性層１３側から数えて数層目までの高屈折率層１５Ｂｊより高濃度のｐ型不純物濃度（第２の不純物濃度）を有しており、例えば１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ より大きく１．０x １０¹⁹／ｃｍ³ 以下の濃度のｐ型不純物濃度を有していることが望ましく、１．０x １０¹⁸／ｃｍ³ 以上１．０x １０¹⁹／ｃｍ³ 以下の濃度のｐ型不純物濃度を有していることがより望ましい。なお、図２（Ｃ）において、活性層１３側から数えて１層目の低屈折率層１５Ａ１だけが、活性層１３側から数えて数層目までの高屈折率層１５Ｂｊより高濃度のｐ型不純物濃度を有している様子を例示した。

また、本実施の形態では、電流狭窄層１５Ｃは活性層１４側から数えて１層目の高屈折率層１５Ｂ１の部位に設けられているので、活性層１４側から数えて１層目から数層目までの他の高屈折率層１５Ｂｊと同様に、活性層１３側から数えて数層目までの高屈折率層１５Ｂｊより高濃度のｐ型不純物濃度を有している。

ｐ型コンタクト層１６は、例えばｐ型ＧａＡｓにより構成されており、上記の電流注入領域１５Ｃ−１と対向する領域に例えば円形の開口部１６Ａを有している。

絶縁層１７は、上記開口部１６Ａと、ｐ型コンタクト層１６のうち開口部１６Ａの周縁部とを除くメサポスト２全体を覆うように形成されており、例えばポリイミドにより構成されている。ｐ側電極１８は、開口部１６Ａの周縁部と、絶縁層１７とを覆うように形成されている。このｐ側電極１８は、例えば、チタン（Ｔｉ）層，白金（Ｐｔ）層および金（Ａｕ）層をｐ側コンタクト層１６の側から順に積層したものであり、ｐ型コンタクト層１６と電気的に接続されている。また、基板１０の裏面にはｎ型コンタクト層１９およびｎ側電極２０がこの順に形成されている。ここで、ｎ型コンタクト層１９は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成されている。また、ｎ側電極２０は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層とを基板１０の側から順に積層した構造を有しており、ｎ型コンタクト層１９と電気的に接続されている。

このような構成を有する面発光型半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、その製造方法を工程順に表したものである。例えばＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）系の面発光型半導体レーザ１を製造するためには、基板１０上の化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により形成する。この際、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料としては、例えば、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（ＴＭＩｎ）、アルシン (ＡｓＨ₃)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、Ｈ₂ Ｓｅを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。

具体的には、まず、図３（Ａ）に示したように、基板１０上に、下部ＤＢＲミラー層１１，下部クラッド層１２，活性層１３，上部クラッド層１４，上部ＤＢＲミラー層１５およびｐ側コンタクト層１６をこの順に積層する。

ただし、下部クラッド層１２および上部ＤＢＲミラー層１５のうち、活性層１３側から数えて１層目から数層目までの高屈折率層１１Ｂｉおよび１５Ｂｊを積層する際には、不純物の供給を停止する。これにより、理想的には活性層１３側から数えて１層目から数層目までの高屈折率層１１Ｂｉおよび１５Ｂｊをアンドープとすることができるが、実際には隣接する層からの不純物の拡散により、これらの層の不純物濃度は、おおよそ１．０x １０¹⁶／ｃｍ³ 以上１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ 以下の範囲となることが多い。

次に、図３（Ｂ）に示したように、例えば、ｐ側コンタクト層１６の上にマスク層（図示せず）を形成し、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、ｐ側コンタクト層１６，上部ＤＢＲミラー層１５，上部クラッド層１４，活性層１３および下部クラッド層１２の一部を選択的に除去すると共に、ｐ側コンタクト層１６の一部をエッチングして開口部１６Ａを形成する。これにより、頂上に開口部１６Ａを有するメサポスト２が形成される。

次に、図３（Ｃ）に示したように、水蒸気雰囲気中にて、高温で酸化処理を行い、メサポスト２の外側から例えば電流狭窄層１５ＣとなることとなるＡｌＡｓからなる層のＡｌを選択的に酸化する。これにより、その層の中心領域に電流注入領域１５Ｃ−１が形成され、それ以外の領域には電流狭窄領域１５Ｃ−２が形成され、その結果、電流注入領域１５Ｃ−１および電流狭窄領域１５Ｃ−２からなる電流狭窄層１５Ｃが形成される。

次に、図１に示したように、メサポスト２上およびメサポスト２の周辺基板上に例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法により絶縁層１７を積層させる。その後、エッチングにより絶縁層１７のうちメサポスト２の頂上の一部分を選択的に除去して、開口部１６Ａ内に上部ＤＢＲミラー層１５を露出させると共に、ｐ側コンタクト層１６のうち開口部１６Ａの外縁部を露出させる。

続いて、メサポスト２上およびメサポスト２の周辺基板上に例えば真空蒸着法により例えばＴｉ、ＰｔおよびＡｕを順次積層してｐ側電極１８を形成する。その後、リフトオフまたは選択エッチングにより、開口部１６Ａ内にｐ型クラッド層１５を露出させる。なお、リフトオフによりｐ型クラッド層１５を露出させる場合には、ｐ側電極１８を形成する前に、開口部１６Ａにフォトレジスト膜をあらかじめ形成したのち、ｐ側電極１８をそのフォトレジスト膜と共に除去する。

次いで、基板１１の裏面を適宜研磨して基板の厚さを調整した後、その面上にｎ側コンタクト層１９を形成する。続いて、例えば、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，Ｎｉ層およびＡｕ層とをこの順に積層してｎ側電極２０を形成する。このようにして面発光型の半導体レーザ素子１が製造される。

次に、この面発光型半導体レーザ１の作用・効果について説明する。

面発光型半導体レーザ１では、ｎ側電極２０とｐ側電極１８との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層１５Ｃにおける電流注入領域１５Ｃ−１を通して活性層１３に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の下部ＤＢＲミラー層１１および上部ＤＢＲミラー層１５により反射され、素子内を一往復したときの位相の変化が２πの整数倍となる波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に出射される。

ところで、一般的な面発光型半導体レーザでは、下部ＤＢＲミラー層および上部ＤＢＲミラー層のうち活性層近傍において、不純物濃度が相対的に低い領域を広くすると、直列抵抗が大きくなり、それに起因する発熱が大きくなる。その結果、活性層でキャリア・オーバーフローや、不純物が活性層へ拡散して素子の劣化が生じる虞がある。一方、不純物濃度が相対的に低い領域を狭くすると、直列抵抗は小さくなるものの、高濃度の不純物が活性層へ拡散して素子劣化が生じる虞がある。

しかしながら、本実施の形態の面発光型半導体レーザ１では、下部ＤＢＲミラー層１１および上部ＤＢＲミラー層１５のうち活性層近傍において、不純物濃度が相対的に低い領域と、不純物濃度が相対的に高い領域とを交互に積層した構造を備えるようにしたので、高濃度の不純物が活性層１３へ拡散するのを抑制することができ、その結果、素子劣化が生じるのを抑制することができる。

また、一般的に、高屈折率層の不純物濃度を下げた場合の方が、低屈折率層の不純物濃度を下げた場合よりも、ＤＢＲミラー層の電気抵抗の上昇の割合が小さくなるという傾向がある。そこで、本実施の形態では、この性質に着目して、下部ＤＢＲミラー層１１および上部ＤＢＲミラー層１５のうち活性層１３側から数えて１層目から数層目（およそ１０層目）までの高屈折率層１１Ｂｉ，１５Ｂｊが、それ以外の高屈折率層１１Ｂｉ，１５Ｂｊより低濃度の不純物濃度（第１の不純物濃度）を有するようにすると共に、下部ＤＢＲミラー層１１および上部ＤＢＲミラー層１５のうち活性層１３側から数えて１層目から数層目（およそ１０層目）までの低屈折率層１５Ａｉ，１５Ａｊが、活性層１３側から数えて１層目から数層目（およそ１０層目）までの高屈折率層１１Ｂｉ，１５Ｂｊより高濃度の不純物濃度（第２の不純物濃度）を有するようにした。これにより、下部ＤＢＲミラー層１１および上部ＤＢＲミラー層１５の直列抵抗の上昇を抑えて発熱量が増加するのを抑制することできる。その結果、活性層でキャリア・オーバーフローが生じたり、不純物が活性層１３へ拡散して素子劣化が生じるのを抑制することができる。

また、図２（Ｃ）に示したように、活性層１３側から数えて１層目の高屈折率層１１Ｂ１，１５Ｂ１だけが、それ以外の高屈折率層１１Ｂｉ，１５Ｂｊより低濃度の不純物濃度を有するようにして、低濃度の領域を最小限にした場合には、活性層１３側から数えて複数の高屈折率層１１Ｂｉ，１５Ｂｊが、それ以外の高屈折率層１１Ｂｉ，１５Ｂｊより低濃度の不純物濃度を有するようにした場合と比べて、ＤＢＲミラー層の電気抵抗の上昇の割合がより小さくなる。従って、このようにした場合には、活性層でキャリア・オーバーフローが生じるのをより抑制することができる。また、不純物が活性層１３へ拡散して素子劣化が生じるのを抑制することもできる。

以上より、本実施の形態の面発光型半導体レーザ１によれば、活性層でキャリア・オーバーフローが生じたり、不純物が活性層１３へ拡散して素子劣化が生じるのを抑制することができるので、素子の信頼性を向上させることができる。

次に、上記の実施の形態の面発光型半導体レーザ１の実施例を、比較例と対比して説明する。なお、本実施例において、上記の実施の形態の面発光型半導体レーザ１と共通する構成、作用、製法および効果については適宜省略する。また、比較例は、下部ＤＢＲミラー層および上部ＤＢＲミラー層において、不純物濃度がほぼ等しいという点で、本実施例と相違する。

本実施例では、基板１０を厚さ１１０μｍ，不純物濃度０．８〜２．０x １０¹⁸のｎ型ＧａＡｓにより構成した。また、下部ＤＢＲミラー層１１を、厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｎ型Ａｌ_0.92Ｇａ_0.08Ａｓ（低屈折率層１１Ａｉ）／ｎ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓ（高屈折率層１１Ｂｉ）を１組として、それを４３組分含む構成とした。ここで、活性層１３から数えて１層目の高屈折率層１１Ｂ１の不純物濃度は１．０x １０¹⁸であり、その他の高屈折率層１１Ｂｉの不純物濃度は３．０x １０¹⁸であり、また、低屈折率層１１Ａｉの不純物濃度は８．０x １０¹⁸である。

下部クラッド層１２を厚さ１００μｍ，不純物濃度２．０x １０¹⁸のＡｌ_0.52Ｇａ_0.48Ａｓ、活性層１３を厚さ７．０ｎｍ，アンドープのＧａＡｓ、上部クラッド層１４を厚さ１００ｎｍ，不純物濃度２．０x １０¹⁸のＡｌ_0.52Ｇａ_0.48Ａｓにより構成した。上部ＤＢＲミラー層１５を、厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｐ型Ａｌ_0.92Ｇａ_0.08Ａｓ（低屈折率層１５Ａｊ）／ｐ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓ（高屈折率層１５Ｂｊ）を１組として、それを２６組分含む構成とした。ここで、活性層１３から数えて１層目の高屈折率層１５Ｂ１の不純物濃度は１．０x １０¹⁸であり、その他の高屈折率層１５Ｂｊの不純物濃度は２．０x １０¹⁸であり、また、低屈折率層１５Ａｊの不純物濃度は２．０x １０¹⁸である。

ｐ型コンタクト層１６を厚さ３００ｎｍのｐ型ＧａＡｓ、絶縁層１７をポリイミド、ｎ型コンタクト層１９をｎ型ＧａＡｓにより構成した。ｐ側電極１８をＴｉ層，Ｐｔ層およびＡｕ層をｐ側コンタクト層１６の側から順に積層し、ｎ側電極２０を、ＡｕとＧｅとの合金層，Ｎｉ層およびＡｕ層とを基板１０の側から順に積層して構成した。

一方、比較例では、下部ＤＢＲミラー層および上部ＤＢＲミラー層は、不純物濃度がほぼ等しく、２．０x １０¹⁸の濃度の不純物を含有する。すなわち、活性層１３から数えて１層目の高屈折率層１１Ｂ１，１５Ｂ１は、他の高屈折率層１１Ｂｉ，１５Ｂｊと等しい不純物濃度を有する。その他の構成は、本実施例と同様である。

図４は、本実施例および本比較例の発光強度の径時変化の様子を規格化した数値で表したものである。図４に示したように、本実施例に係る発光強度は、本比較例に係る発光強度の経時変化と比べると、発光強度が低下する割合が非常に緩やかであり、素子の劣化が抑制されている様子が確認できる。

従って、活性層１３近傍の高屈折率層１１Ｂ１，１５Ｂ１の不純物濃度を低くすることにより、不純物が活性層１３へ拡散して素子劣化が生じるのが抑制された結果、素子の信頼性が向上したと考えられる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。

本発明の一実施の形態に係る面発光型半導体レーザの断面構成図である 図１のレーザの要部を屈折率分布および不純物濃度分布と共に表す図である 図１に示したレーザの製造過程を説明するための断面図である。 図１に示したレーザの信頼性について説明するためのエージング特性図である。

符号の説明

１…半導体レーザ素子、２…メサポスト、１０…基板、１１…下部ＤＢＲミラー層、１１Ａｉ，１５Ａｊ…低屈折率層、１１Ｂｉ，１５Ｂｊ…高屈折率層、１２…下部クラッド層、１３…活性層、１４…上部クラッド層、１５…上部ＤＢＲミラー層、１５Ｃ…電流狭窄層、１５Ｃ−１…電流注入領域、１５Ｃ−２…電流狭窄領域、１５Ｄ…ＡｌＡｓ層、１６…ｐ側コンタクト層、１７…絶縁層、１８…ｐ側電極、１９…ｎ側コンタクト層、２０…ｎ側電極

Claims (3)

1. それぞれ高屈折率層および低屈折率層の組を複数積層した構造を有し、互いに異なる導電型の不純物濃度を含有する第１多層膜反射鏡および第２多層膜反射鏡と、前記第１多層膜反射鏡と前記第２多層膜反射鏡との間に設けられた活性層とを備え、
   前記第１多層膜反射鏡および前記第２多層膜反射鏡それぞれにおいて、複数の高屈折率層のうち前記活性層の近傍の層はそれ以外の層よりも低濃度の第１の不純物濃度を有し、かつ、複数の低屈折率層のうち前記活性層の近傍の層は前記第１の不純物濃度よりも高濃度の第２の不純物濃度を有する
   ことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
2. 前記第１多層膜反射鏡および前記第２多層膜反射鏡それぞれにおいて、複数の高屈折率層のうち前記活性層に最も近い層のみが前記第１の不純物濃度を有し、かつ、複数の低屈折率層のうち前記活性層に最も近い層のみが前記第２の不純物濃度を有する
   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。
3. 前記第１の不純物濃度は、１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ 以下であり、
   前記第２の不純物濃度は、１．０x １０¹⁷／ｃｍ³ より大きい
   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。
   

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