JP4656183B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、積層方向にレーザ光を射出する半導体発光素子に係り、特に、大きな光出力
の要求される用途に好適に適用可能な半導体発光素子に関する。
面発光型半導体レーザは、端面発光型半導体レーザとは異なり、基板に対して直交する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、データ通信分野などで注目されている。
一般的な面発光型半導体レーザは、例えば、ｎ型半導体基板上に、一対のｎ型多層膜反射鏡およびｐ型多層膜反射鏡と、その一対のｎ型多層膜反射鏡およびｐ型多層膜反射鏡の間に設けられたキャビティ層とを有する。キャビティ層は、ｎ型クラッド層、発光領域を含む活性層、ｐ型クラッド層および電流狭窄層をｎ型多層膜反射鏡側からこの順に含んで構成されている。電流狭窄層は、電流注入領域を狭めた環状の電流狭窄領域を有しており、活性層への電流注入効率を高め、しきい値電流を下げる役割を有している。一対のｎ型多層膜反射鏡およびｐ型多層膜反射鏡は、光学膜厚がそれぞれλ／４（λは発光波長）である低屈折率層および高屈折率層を交互に積層して構成されたものである。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側電極には発光領域からの光を射出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、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一対のｎ型多層膜反射鏡およびｐ型多層膜反射鏡により反射されると共に増幅され、その結果、ｐ側電極に設けられた開口部から射出される。
ところで、上記した面発光型半導体レーザでは、活性層の厚さがおよそ数十ｎｍ、活性層の発光領域の直径がおよそ１０μｍであり、発光領域の体積は端面発光型半導体レーザのそれと比べると遥かに小さい。そのため、発光領域に注入する電流を増やすと、発光領域における局所的な発熱により光出力がすぐに飽和してしまうので、単に電流注入量を増やしても大きな光出力を得ることができない。そこで、光出力がすぐに飽和しないようにするために、電流狭窄層の電流狭窄領域の内径（電流狭窄径）を大きくして、発光領域の面積（体積）を大きくすることが考えられる。しかし、発光領域の面積が大きくなると、光出力の横方向の分布を不安定にする多モード発振が生じてしまい、その結果、ＦＦＰ（Far Field Pattern ：遠視野像）が不安定になってしまうという問題がある。また、発光領域の面積はそのままで、活性層を厚くすることも考えられる。例えば、活性層を多重量子井戸で構成すると共に、その量子井戸の積層数を増やすことにより、活性層を厚くすることも考えられる。しかし、このようにして活性層を厚くすると、量子井戸ごとの電流注入効率が下がり、しきい値電流が上がるので、活性層の厚さを厚くしても光出力をあまり大きくすることができないという問題がある。
そこで、キャビティ内に二つの活性層を設け、それぞれの活性層に別個に電流注入可能な構成とすることが考えられる。これにより、活性層への電流注入量や、電流狭窄径、活性層の厚さなどを変更することなく、面発光型半導体レーザ全体として活性層の厚さを厚くすることができるので、ＦＦＰが安定した状態で光出力を大きくすることできる。例えば、特許文献１には、一対のｐ型多層膜反射鏡およびｎ型多層膜反射鏡の間に、ｐ型電流狭窄層、ｐ型クラッド層、活性層およびｎ型クラッド層をｐ型多層膜反射鏡側から順に積層してなるＰＩＮ構造と、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層およびｐ型電流狭窄層をｎ型多層膜反射鏡側から順に積層してなるＰＩＮ構造を設けると共に、双方のＰＩＮ構造の間にｎ型コンタクト層を設け、このｎ型コンタクト層に電気的に接続された電極を双方のＰＩＮ構造に対する共通電極とし、この共通電極から２つの活性層へ並列に電流注入することにより、それぞれの活性層に別個に電流注入する技術が開示されている。
特開２００７−２２７８６０号公報
しかし、二つの活性層を並列駆動させることは、電流制御の面で難しい。一つのレーザダイオードドライバで二つの活性層を並列駆動した場合に、二つの活性層の電気的特性がばらついているときには、電気的特性のばらつきに起因して片方の活性層に電流が多く流れてしまうが、そのようなときに、二つの活性層に流れる電流の大きさを等しくすることは容易ではない。そこで、共通電極を用いるのを止めて、活性層ごとにレーザダイオードドライバを用意し、活性層を個別に駆動することが考えられる。しかし、そのようにした場合には、レーザダイオードドライバの数が増える分だけコスト高となってしまう。
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、ＦＦＰが安定した状態で光出力を大きくすることができ、かつ一つのドライバで容易に電流制御することの可能な半導体発光素子を提供することにある。
本発明の半導体発光素子は、一対の第１導電型の第１多層膜反射鏡および第２導電型の第２多層膜反射鏡の間にキャビティ層を備えたものであり、そのキャビティ層への電流注入に用いられる第１導電部および第２導電部を備えている。キャビティ層は、第１導電型またはアンドープの第１クラッド層、アンドープの第１活性層、第２導電型またはアンドープの第２クラッド層、第２導電型の第１コンタクト層、第３導電部、第１導電型の第２コンタクト層、第１導電型またはアンドープの第３クラッド層、アンドープの第２活性層および第２導電型またはアンドープの第４クラッド層を第１多層膜反射鏡側から順に含む積層構造となっている。第１導電部は、第１多層膜反射鏡と電気的に接続されており、第２導電部は、第２多層膜反射鏡と電気的に接続されている。第３導電部は、第１コンタクト層および第２コンタクト層と電気的に接続されており、かつ第４導電部および第５導電部を積層した構造となっている。キャビティ層は、第１クラッド層、第１活性層、第２クラッド層、第１コンタクト層および第４導電部を順に含む第１積層構造と、第５導電部、第２コンタクト層、第３クラッド層、第２活性層、第４クラッド層およびを順に含む第２積層構造とを、第４導電部および第５導電部を互いに対向させた状態で重ね合わせることにより形成されている。
本発明の半導体発光素子では、第１クラッド層、第１活性層、第２クラッド層および第１コンタクト層によって形成されるＰＩＮ構造における第１コンタクト層と、第２コンタクト層、第３クラッド層、第２活性層および第４クラッド層によって形成されるＰＩＮ構造における第２コンタクト層とが第３導電部によって電気的に接続されている。これにより、二つの活性層（第１活性層および第２活性層）を第１導電部と第２導電部との間に電気的に直列に接続することができる。
本発明の半導体発光素子によれば、第１クラッド層、第１活性層、第２クラッド層および第１コンタクト層によって形成されるＰＩＮ構造における第１コンタクト層と、第２コンタクト層、第３クラッド層、第２活性層および第４クラッド層によって形成されるＰＩＮ構造における第２コンタクト層とを第３導電部によって電気的に接続するようにしたので、二つの活性層（第１活性層および第２活性層）を第１導電部と第２導電部との間に電気的に直列に接続することができる。これにより、第１導電部および第２導電部から二つの活性層へ直列に電流を注入することができるので、双方の活性層へ同じ大きさの電流を流すことができる。その結果、個々の活性層の電気的特性がばらついていた場合であっても、一つのドライバで容易に電流制御を行うことができる。また、キャビティ層内に設けた二つの活性層に対して別個に電流注入することができるので、ＦＦＰが安定した状態で光出力を大きくすることができる。
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、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ１の上面図の一例を表すものである。図２は、図１の半導体レーザ１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成の一例を、図３は、図１の半導体レーザ１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成の他の例をそれぞれ表すものである。
本実施の形態の半導体レーザ１は、積層方向に光を射出する面発光型の半導体レーザであり、ｎ型半導体基板１０の一面側に積層構造１１を備えている。この積層構造１１は、一対の共振器ミラーを備えており、ｎ型半導体基板１０側にｎ型ＤＢＲ層１２（第１導電型の第１多層膜反射鏡）を、ｎ型半導体基板１０とは反対側にｐ型ＤＢＲ層１３（第２導電型の第２多層膜反射鏡）をそれぞれ備えている。ｎ型ＤＢＲ層１２とｐ型ＤＢＲ層１３との間にはキャビティ層１４が設けられており、ｐ型ＤＢＲ層１３の、ｎ型半導体基板１０とは反対側にコンタクト層１５が設けられている。
キャビティ層１４は、ｎ型ＤＢＲ層１２側から、ｎ型またはアンドープのクラッド層１６（第１クラッド層）、アンドープの活性層１７（第１活性層）、ｐ型またはアンドープのクラッド層１８（第２クラッド層）、ｐ型コンタクト層１９（第１コンタクト層）、ｎ型コンタクト層２０（第２コンタクト層）、ｎ型またはアンドープのクラッド層２１（第３クラッド層）、アンドープの活性層２２（第２活性層）およびｐ型またはアンドープのクラッド層２３（第４クラッド層）をこの順に積層して構成されている。
また、キャビティ層１４外には、ｎ型電流狭窄層２４（第１電流狭窄層）およびｐ型電流狭窄層２５（第２電流狭窄層）が設けられている。ｎ型電流狭窄層２４は、図２、図３に例示したように、ｎ型ＤＢＲ層１２内、もしくはｎ型ＤＢＲ層１２とクラッド層１６との間に設けられている。また、ｐ型電流狭窄層２５は、図２、図３に例示したように、ｐ型ＤＢＲ層１３内、もしくはｐ型ＤＢＲ層１３内とクラッド層２３との間に設けられている。つまり、本実施の形態では、ｎ型電流狭窄層２４およびｐ型電流狭窄層２５は、ｎ型電流狭窄層２４およびｐ型電流狭窄層２５を設けていない場合と設けている場合とでキャビティ長が異なることのないような位置に設けられている
積層構造１１内において、ｎ型ＤＢＲ層１２、クラッド層１６、活性層１７、クラッド層１８およびｐ型コンタクト層１９によってＰＩＮ構造が形成されており、また、ｎ型コンタクト層２０、クラッド層２１、活性層２２、クラッド層２３およびｐ型ＤＢＲ層１３によってＰＩＮ構造が形成されている。つまり、本実施の形態では、積層構造１１内（キャビティ層１４内）に二つのＰＩＮ構造が、一方のＰＩＮ構造のｎ型半導体層（ｎ型コンタクト層２０）と他方のＰＩＮ構造のｐ型半導体層（ｐ型コンタクト層１９）とを互いに接触させて積層されている。
積層構造１１の上部、具体的には、クラッド層２１、活性層２２、クラッド層２３、ｐ型ＤＢＲ層１３およびｐ型コンタクト層１５には柱状のメサ部２６が形成されている。また、積層構造１１の下部、具体的には、ｎ型ＤＢＲ層１２の上部、クラッド層１６、活性層１７、クラッド層１８、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０にも、メサ部２６の径と等しいか、それよりも大きな径の柱状のメサ部２７が形成されている。なお、メサ部２７の径がメサ部２６の径よりも大きくなっている場合には、図２に例示したように、メサ部２７の上面の外縁が、キャビティ層１４の側面に露出すると共に積層面に対してほぼ平行な円環状の平坦面となっており、キャビティ層１４の側面が階段状となっている。
メサ部２６は、クラッド層２１の底面からｐ型コンタクト層１５の上面にかけて、積層方向に中心軸ＡＸ１を有する円柱形状となっている。メサ部２６の側面（周面）は、積層面に対して垂直（またはほぼ垂直）に交差する垂直面となっており、その垂直面にｐ型電流狭窄層２５の側面が露出している。
メサ部２７は、ｎ型ＤＢＲ層１２の上部からｎ型コンタクト層２０の上面にかけて、積層方向に中心軸ＡＸ２を有する円柱形状となっている。メサ部２７の側面（周面）は、積層面に対して垂直（またはほぼ垂直）に交差する垂直面となっており、その垂直面にｎ型電流狭窄層２４の側面が露出している。
メサ部２７の径がメサ部２６の径とほぼ等しくなっている場合には、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０の側面が共にメサ部２７の側面に露出している。また、メサ部２７の径がメサ部２６の径よりも大きくなっている場合には、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０の側面がメサ部２７の側面に露出しているだけでなく、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０の上面の一部がメサ部２７の上面の外縁（メサ部２６の裾野）に露出している。ｐ型コンタクト層１９のうちメサ部２７の側面や上面に露出している露出面１９Ａ（第１露出面）およびｎ型コンタクト層２０のうちメサ部２７の側面や上面に露出している露出面２０Ａ（第２露出面）は共に円環状となっており、露出面１９Ａの内周側に露出面２０Ａが形成されている。
メサ部２６の中心軸ＡＸ１（後述の電流注入領域２５Ｂの中心軸）は、半導体レーザ１からの光出力（発光スポット）を一つにする場合には、図２、図３に示したように、メサ部２７の中心軸ＡＸ２（後述の電流注入領域２４Ｂの中心軸）と重なり合っていることが好ましい。また、メサ部２６の中心軸ＡＸ１（電流注入領域２５Ｂの中心軸）は、半導体レーザ１からの光出力（発光スポット）を広げたり、二つにしたりする場合には、図４に示したように、メサ部２７の中心軸ＡＸ２（電流注入領域２４Ｂの中心軸）とずれていることが好ましい。
ここで、ｎ型半導体基板１０は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ｎ型ＤＢＲ層１２は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層して構成されたものである。低屈折率層は例えば光学厚さがλ１／４（λ１は発振波長）のｎ型Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ（０＜ｘ１＜１）からなり、高屈折率層は例えば光学厚さがλ１／４のｎ型Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ａｓ（０≦ｘ２＜ｘ１）からなる。なお、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。ｐ型ＤＢＲ層１３は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層して構成されたものである。低屈折率層は例えば光学厚さがλ１／４のｐ型Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３Ａｓ（０＜ｘ３＜１）からなり、高屈折率層は例えば光学厚さがλ１／４のｎ型Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４Ａｓ（０≦ｘ４＜ｘ３）からなる。なお、ｐ型不純物としては、炭素（Ｃ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。ｐ型コンタクト層１５は、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓからなり、高濃度のｐ型不純物を含有している。
クラッド層１６は、例えばｎ型またはアンドープのＡｌＧａＡｓからなる。活性層１７は、例えばアンドープのＧａＡｓ系材料からなる。この活性層１７では、活性層１７のうち積層面内方向における中央部分（後述の電流注入領域２４Ｂとの対向領域）が発光領域１７Ａとなる。クラッド層１８は、例えばｐ型またはアンドープのＡｌＧａＡｓからなる。ｐ型コンタクト層１９は、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓからなり、高濃度のｐ型不純物を含有している。
ｎ型コンタクト層２０は、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓからなり、高濃度のｎ型不純物を含有している。クラッド層２１は、例えばｎ型またはアンドープのＡｌＧａＡｓからなる。活性層２２は、例えばアンドープのＧａＡｓ系材料からなる。この活性層２２では、活性層２２のうち積層面内方向における中央部分（後述の電流注入領域２５Ｂとの対向領域）が発光領域２２Ａとなる。クラッド層２３は、例えばｐ型またはアンドープのＡｌＧａＡｓからなる。
活性層１７，２２は、互いに等しいバンドギャップ（例えば発振波長λ１に対応するバンドギャップ）を有していてもよいし、互いに異なるバンドギャップを有していてもよい。ただし、活性層１７，２２のバンドギャップが互いに異なる場合には、活性層１７，２２のバンドギャップが、ｎ型ＤＢＲ層１２およびｐ型ＤＢＲ層１３が活性層１７，２２から発せられる光の波長に対して反射鏡として機能する範囲内の波長に対応する値となっている必要がある。
ここで、活性層１７，２２が互いに等しいバンドギャップを有している場合には、例えば、図５（Ａ）に示したように、積層構造１１内（キャビティ層１４内）に、活性層１７，２２のバンドギャップに対応する単一波長λ１の定在波が発生する。その場合には、活性層１７，２２は、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、定在波の腹Ｐ１の部位に対応して配置されることが好ましい。活性層１７，２２を腹Ｐ１の部位に対応して配置することにより、活性層１７，２２からの発光光のゲインを大きくすることができ、レーザ発振に好都合だからである。このように、活性層１７，２２をそれぞれ、定在波の腹Ｐ１の部位に対応して配置するためには、活性層１７，２２の数以上の腹Ｐ１がキャビティ層１４内に存在しないといけないので、キャビティ層１４の厚さ（キャビティ長）を少なくとも定在波の波長の２倍にすることが必要となる。また、このとき、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０は、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、定在波の節Ｐ２の部位に対応して配置されることが好ましい。これにより、活性層１７，２２からの発光光がｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０で吸収される割合を低減することができる。
また、本実施の形態において、活性層１７，２２が互いに異なるバンドギャップを有している場合には、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、積層構造１１内（キャビティ層１４内）に、活性層２２のバンドギャップに対応する波長λ１の定在波と、活性層１７のバンドギャップに対応する波長λ２の定在波とが混在して発生する。その場合には、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、活性層１７を、波長λ２の定在波の腹Ｐ１の部位に対応して配置すると共に、波長λ１の定在波の節Ｐ２の部位に対応して配置することが好ましい。さらに、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、活性層２２を、波長λ１の定在波の腹Ｐ１の部位に対応して配置すると共に、波長λ２の定在波の節Ｐ２の部位に対応して配置することが好ましい。これにより、活性層１７からの発光光が活性層２２で吸収される割合を低減すると共に、活性層２２からの発光光が活性層１７で吸収される割合を低減することができる。
ｎ型電流狭窄層２４は、ｎ型ＤＢＲ層１２内に含まれる複数の低屈折率層のうち活性層１７側の一の低屈折率層の部位に、その低屈折率層に代わって設けられている。このｎ型電流狭窄層２４は、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、波長λ１の定在波の節Ｐ２の部位に対応して配置されていることが好ましい。これにより、積層構造１１内を往復する光が酸化物を含むｎ型電流狭窄層２４によって散乱(scattering)される割合を低減し、積層構造１１内を往復する光に損失が与えられるのを最低限に抑えることができる。
ｎ型電流狭窄層２４は、メサ部２７の側面から所定の深さまでの領域に電流狭窄領域２４Ａを有しており、それ以外の領域（メサ部２７の中央領域）が電流注入領域２４Ｂとなっている。電流注入領域２４Ｂは、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓからなる。電流狭窄領域２４Ａは、例えば、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）を含んで構成され、後述するように、側面から被酸化層２４Ｄに含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより得られるものである。従って、ｎ型電流狭窄層２４は電流を狭窄する機能を有している。
ｎ型電流狭窄層２４はメサ部２７内に形成されており、電流狭窄領域２４Ａは、例えば、電流注入領域２４Ｂの中心軸（メサ部２７の中心軸ＡＸ２）を中心としたリング板形状となっている。この直径は、後述の酸化工程においてメサ部２７の内部に所定の大きさの未酸化領域（電流注入領域２４Ｂ）が残るようにするために、酸化工程における酸化速度および酸化時間などに応じて適切に調整されている。
ｐ型電流狭窄層２５は、ｐ型ＤＢＲ層１３内に含まれる複数の低屈折率層のうち活性層２２側の一の低屈折率層の部位に、その低屈折率層に代わって設けられている。このｐ型電流狭窄層２５は、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、波長λ１の定在波の節Ｐ２の部位に対応して配置されていることが好ましい。これにより、積層構造１１内を往復する光が酸化物を含むｐ型電流狭窄層２５によって散乱(scattering)される割合を低減し、積層構造１１内を往復する光に損失が与えられるのを最低限に抑えることができる。
ｐ型電流狭窄層２５は、メサ部２６の側面から所定の深さまでの領域に電流狭窄領域２５Ａを有しており、それ以外の領域（メサ部２６の中央領域）が電流注入領域２５Ｂとなっている。電流注入領域２５Ｂは、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓからなる。電流狭窄領域２５Ａは、例えば、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）を含んで構成され、後述するように、側面から被酸化層２５Ｄに含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより得られるものである。従って、ｐ型電流狭窄層２５は電流を狭窄する機能を有している。
ｐ型電流狭窄層２５はメサ部２６内に形成されており、電流狭窄領域２５Ａは、例えば、電流注入領域２５Ｂの中心軸（メサ部２６の中心軸ＡＸ１）を中心としたリング板形状となっている。この直径は、後述の酸化工程においてメサ部２６の内部に所定の大きさの未酸化領域（電流注入領域２５Ｂ）が残るようにするために、酸化工程における酸化速度および酸化時間などに応じて適切に調整されている。
ここで、ｐ型電流狭窄層２５の電流注入領域２５Ｂの径Ｗ２は、例えば、図２〜図４に示したように、ｎ型電流狭窄層２４の電流注入領域２４Ｂの径Ｗ１と等しくなっていてもよいし、例えば、図７に示したように、ｎ型電流狭窄層２４の電流注入領域２４Ｂの径Ｗ１と異なっていてもよい。
また、本実施の形態では、メサ部２６の上面（ｐ型コンタクト層１５の上面）には、電流注入領域２４Ｂ，２５Ｂとの対向領域に開口２８Ａを有する環状のｐ側電極２８（第１導電部）が設けられている。ｐ側電極２８は、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をメサ部２６の上面側から順に積層した構造を有しており、ｐ型コンタクト層１５と電気的に接続されている。また、ｎ型半導体基板１０の裏面には、ｎ側電極２９（第２導電部）が設けられている。ｎ側電極２９は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金，ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）とをｎ型半導体基板１０側から順に積層した構造を有しており、ｎ型半導体基板１０と電気的に接続されている。
ところで、本実施の形態では、ｐ型コンタクト層１９の露出面１９Ａおよびｎ型コンタクト層２０の露出面２０Ａと接すると共に電気的に接続された連結部３０（第３導電部）が設けられている。この連結部３０は、メサ部２７の径がメサ部２６の径とほぼ等しくなっている場合にはｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０の側面（メサ部２７の側面）に接して形成されており、メサ部２７の径がメサ部２６の径よりも大きくなっている場合には、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０の上面の外縁（メサ部２６の裾野）に接して形成されている。
図８は、本実施の形態の半導体レーザ１の等価回路の一例を表したものである。半導体レーザ１は、図８に例示したように、ｐ側電極２８と、メサ部２６内に形成されているＰＩＮ構造のダイオードＤ１および抵抗成分Ｒ１と、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０によって形成されるＰＮ構造のダイオードＤ２と、メサ部２７内に形成されているＰＩＮ構造のダイオードＤ３および抵抗成分Ｒ３と、ｎ側電極２９が直列に接続されたパスのダイオードＤ２に、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０の双方に電気的に接続された連結部３０が並列に接続された回路で表される。
図８から、ダイオードＤ２に並列接続された連結部３０は、ダイオードＤ２との関係で通常は逆バイアスとなる方向（ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが互いに接触している際にｎ型半導体層側からｐ型半導体層側へ向かう方向）に電流を流すことを可能とする迂回路となっている。つまり、ダイオードＤ１，Ｄ２は連結部３０を介して直列に接続されているので、ｐ側電極２８およびｎ側電極２９の間、すなわちダイオードＤ１，Ｄ２に、直列で順方向電流を流すことが可能となっている。
このような構成の半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。
図９〜図１２は、半導体レーザ１の製造方法の一例を工程順に表すものである。なお、図９〜図１２には製造過程の素子の断面構成がそれぞれ示されている。半導体レーザ１を製造するためには、ｎ型ＧａＡｓからなるｎ型半導体基板１０上にＧａＡｓ系化合物半導体を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：有機金属気相成長）法により形成する。この際、ＧａＡｓ系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）、アルシン (ＡｓＨ3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。
まず、ｎ型半導体基板１０上に、被酸化層２４Ｄを含むｎ型ＤＢＲ層１２、キャビティ層１４、被酸化層２５Ｄを含むｐ型ＤＢＲ層１３およびｐ型コンタクト層１５をこの順に積層して、積層構造１１Ｄを形成する（図９）。
次に、ｐ型コンタクト層１５の上面全体に渡ってフォトレジスト（図示せず）を形成したのち、フォトリソグラフィー処理および現像処理を行うことにより、メサ部２６の径と同じ径の円形状のレジスト層（図示せず）を形成する。続いて、例えば、ドライエッチング法により、レジスト層をマスクとして積層構造２０Ｄの上面からクラッド層２１まで選択的にエッチングする。これにより、柱状のメサ部２６が形成されると共に、ｎ型コンタクト層２０がメサ部２６の裾野に露出する（図１０）。
なお、図１１に示したように、クラッド層２１とｎ型コンタクト層２０との間にエッチングストップ層３１を設けておき、このエッチングストップ層３１を利用してメサ部２６を形成する際のエッチングを止め、その後、エッチングストップ層３１を除去することにより、メサ部２６を形成するようにしてもよい。
次に、ｎ型コンタクト層２０のうちメサ部２６の裾野に露出している部分を選択的にエッチングすることにより、ｐ型コンタクト層１９を露出させたのち、ｐ型コンタクト層１９の上面からｎ型ＤＢＲ層１２の上部まで選択的にエッチングする。これにより、柱状のメサ部２７が形成されると共に、メサ部２７の上面の外縁（メサ部２６の裾野）にｐ型コンタクト層１９の露出面１９Ａおよびｎ型コンタクト層２０の露出面２０Ａが形成される（図１２）。
次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、被酸化層２４Ｄ，２５Ｄをメサ部２６，２７の側面から選択的に酸化する。これにより、被酸化層２４Ｄ，２５Ｄのうち側面から所定の深さまでの領域が酸化アルミニウムを含む酸化領域（絶縁領域）となり、その領域が電流狭窄領域２４Ａ，２５Ａとして機能する。そして、それよりも奥の領域が未酸化領域となり、その領域が電流注入領域２４Ｂ，２５Ｂとして機能する。このようにして、ｎ型電流狭窄層２４およびｐ型電流狭窄層２５を有する積層構造１１が形成される。
次に、例えば蒸着法により、ｐ型コンタクト層１５上に開口２８Ａを有する環状のｐ側電極２５を、露出面１９Ａ，２０Ａ上に連結部３０をそれぞれ形成すると共に、ｎ型半導体基板１０の裏面にｎ側電極２９を形成する(図２)。このようにして、本実施の形態の半導体レーザ１が製造される。
次に、本実施の形態の半導体レーザ１の作用および効果について説明する。
本実施の形態の半導体レーザ１では、ｐ側電極２５とｎ側電極２９との間に所定の電圧が印加されると、図８の等価回路で示したように、ダイオードＤ２に並列接続された連結部３０を介して、ダイオードＤ１，Ｄ２に直列に電流が流れる。その結果、ダイオードＤ１，Ｄ２内の活性層１７，２２に別個に電流が注入され、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ｎ型ＤＢＲ層１２およびｐ型ＤＢＲ層１３により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとしてｐ側電極２５の開口２８Ａから外部に射出される。
ところで、本実施の形態の半導体レーザ１では、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型またはアンドープのクラッド層１６、アンドープの活性層１７、ｐ型またはアンドープのクラッド層１８およびｐ型コンタクト層１９によって形成されるＰＩＮ構造におけるｐ型コンタクト層１９と、ｎ型コンタクト層２０、ｎ型またはアンドープのクラッド層２１、アンドープの活性層２２、ｐ型またはアンドープのクラッド層２３およびｐ型ＤＢＲ層１３によって形成されるＰＩＮ構造におけるｎ型コンタクト層２０とが連結部３０によって電気的に接続されている。これにより、ダイオードＤ２との関係で通常は逆バイアスとなる方向に、連結部３０を介して電流を流すことができるので、ダイオードＤ１，Ｄ２（活性層１７，２２）をｐ側電極２８およびｎ側電極２９の間に電気的に直列に接続することができる。従って、ｐ側電極２８およびｎ側電極２９から二つの活性層１７，２２へ直列に電流を注入することができるので、双方の活性層１７，２２へ同じ大きさの電流を流すことができる。その結果、個々の活性層１７，２２の電気的特性がばらついていた場合であっても、一つのドライバで容易に電流制御を行うことができる。
また、キャビティ層１４内に設けた二つの活性層１７，２２に対して別個に電流注入することができるので、例えば、図２、図３、図７に示したように、メサ部２６の中心軸ＡＸ１（電流注入領域２５Ｂの中心軸）とメサ部２７の中心軸ＡＸ２（電流注入領域２４Ｂの中心軸）とを互いに重なり合わせ、さらに活性層１７，２２のバンドギャップを互いに等しくした場合には、ＦＦＰが安定した状態で光出力を大きくすることができる。なお、このとき、活性層１７，２２のバンドギャップを互いに異ならせた場合には、２つの波長を含む１本のレーザビームを出力させることができる。
また、本実施の形態では、ｎ型電流狭窄層２４およびｐ型電流狭窄層２５がキャビティ層１４の外に形成されているので、光の閉じ込め性が良く、低閾値を実現することができる。もっとも、電流狭窄性を高めるために、例えば、図１４に示したように、ｎ型電流狭窄層２４をキャビティ層１４内のｐ側（ｐ型コンタクト層１９とクラッド層１８との間）に形成してもよい。ただし、その場合には、ｎ型電流狭窄層２４の導電型をｐ型に変更することが必要となる。
また、本実施の形態において、例えば、図４に示したように、メサ部２６の中心軸ＡＸ１（電流注入領域２５Ｂの中心軸）とメサ部２７の中心軸ＡＸ２（電流注入領域２４Ｂの中心軸）とが互いにずれている場合には、ｐ側電極２５の開口２８Ａから、同一波長または互いに異なる波長の２本のレーザビームを出力させることが可能である。
また、本実施の形態において、例えば、図２〜図４、図７に示したように、メサ部２７の径をメサ部２６の径よりも大きくし、メサ部２７の上面の外縁（メサ部２６の裾野）に設けられた露出面１９Ａ，２０Ａに連結部３０を設けるようにした場合には、例えば蒸着法などにより簡単に連結部３０を形成することができる。その結果、連結部３０の形成に伴って歩留りが低下する虞をなくすることができる。
［変形例］
上記実施の形態では、キャビティ層１４内にｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０はそれぞれ１層ずつ設けられていたが、複数層ずつ設けられていてもよい。例えば、図１５に示したように、クラッド層１８とクラッド層２１との間に、低屈折率層３２Ａおよび高屈折率層３２Ｂを交互に積層してなるｐ型ＤＢＲ層３２（第３多層膜反射鏡）と、低屈折率層３３Ａおよび高屈折率層３３Ｂを交互に積層してなるｎ型ＤＢＲ層３３（第３多層膜反射鏡）をクラッド層１８側から順に設け、低屈折率層３２Ａの部位にｐ型コンタクト層１９を配置すると共に、低屈折率層３３Ａの部位にｎ型コンタクト層２０を配置することも可能である。
［第２の実施の形態］
図１６は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ２の断面構成を表すものである。この半導体レーザ２は、ｐ型コンタクト層１９とｎ型コンタクト層２０との間に連結部３６を備えている点で、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０の露出面１９Ａ，２０Ａに連結部３０を備えた上記実施の形態の半導体レーザ１の構成と主に相違する。そこで、以下では、上記実施の形態との相違点について主に説明し、上記実施の形態との共通点については適宜省略するものとする。
本実施の形態の半導体レーザ２は、積層方向に光を射出する面発光型の半導体レーザであり、ｎ型半導体基板１０の一面側に積層構造３４を備えている。この積層構造３４は、一対の共振器ミラーを備えており、ｎ型半導体基板１０側にｎ型ＤＢＲ層１２を、ｎ型半導体基板１０とは反対側にｐ型ＤＢＲ層１３をそれぞれ備えている。ｎ型ＤＢＲ層１２とｐ型ＤＢＲ層１３との間にはキャビティ層３５が設けられており、ｐ型ＤＢＲ層１３の、ｎ型半導体基板１０とは反対側にコンタクト層１５が設けられている。
キャビティ層３５は、ｎ型ＤＢＲ層１２側から、クラッド層１６、活性層１７、クラッド層１８、ｐ型コンタクト層１９、連結部３６、ｎ型コンタクト層２０、クラッド層２１、活性層２２およびクラッド層２３をこの順に積層して構成されている。また、キャビティ層３５外には、ｎ型電流狭窄層２４およびｐ型電流狭窄層２５が設けられている。例えば、図１６に示したように、ｎ型電流狭窄層２４はｎ型ＤＢＲ層１２内に設けられ、ｐ型電流狭窄層２５はｐ型ＤＢＲ層１３内に設けられている。また、例えば、図１７に示したように、ｎ型電流狭窄層２４はｎ型ＤＢＲ層１２とクラッド層１６との間に設けられ、ｐ型電流狭窄層２５はｐ型ＤＢＲ層１３内とクラッド層２３との間に設けられている。
積層構造３４の上部、具体的には、ｎ型ＤＢＲ層１２の上部からｐ型コンタクト層１５にかけて、柱状のメサ部３７が形成されている。メサ部３７の側面（周面）は、積層面に対して垂直（またはほぼ垂直）に交差する垂直面となっており、その垂直面にｎ型電流狭窄層２４およびｐ型電流狭窄層２５の側面が露出している。
半導体レーザ２からの光出力（発光スポット）を一つにする場合には、図１６、図１７に示したように、ｎ型電流狭窄層２４の電流注入領域２４Ｂの中心軸ＡＸ２はｐ型電流狭窄層２５の電流注入領域２５Ｂの中心軸ＡＸ１と重なり合っていることが好ましい。また、半導体レーザ２からの光出力（発光スポット）を広げたり、二つにしたりする場合には、図１８に示したように、キャビティ層３５のうちｐ型電流狭窄層２５を含む下部にメサ径の大きなメサ部３８を設け、ｎ型電流狭窄層２４の電流注入領域２４Ｂの中心軸ＡＸ２をｐ型電流狭窄層２５の電流注入領域２５Ｂの中心軸ＡＸ１からずらすことが好ましい。
ここで、ｐ型電流狭窄層２５の電流注入領域２５Ｂの径Ｗ２は、例えば、図１６〜図１８に示したように、ｎ型電流狭窄層２４の電流注入領域２４Ｂの径Ｗ１と等しくなっていてもよいし、例えば、図１９に示したように、ｎ型電流狭窄層２４の電流注入領域２４Ｂの径Ｗ１と異なっていてもよい。
積層構造３４内において、ｎ型ＤＢＲ層１２、クラッド層１６、活性層１７、クラッド層１８およびｐ型コンタクト層１９によってＰＩＮ構造が形成されており、また、ｎ型コンタクト層２０、クラッド層２１、活性層２２、クラッド層２３およびｐ型ＤＢＲ層１３によってＰＩＮ構造が形成されている。つまり、本実施の形態では、積層構造３４内（キャビティ層３５内）に二つのＰＩＮ構造が、一方のＰＩＮ構造のｎ型半導体層（ｎ型コンタクト層２０）と他方のＰＩＮ構造のｐ型半導体層（ｐ型コンタクト層１９）とを、連結部３６を介して互いに接触させて（貼り合わせて）積層されている。
また、本実施の形態では、メサ部３７の上面（ｐ型コンタクト層１５の上面）には、電流注入領域２４Ｂ，２５Ｂとの対向領域に開口２８Ａを有する環状のｐ側電極２８が設けられている。また、ｎ型半導体基板１０の裏面には、ｎ側電極２９が設けられている。
ところで、本実施の形態では、ｐ型コンタクト層１９とｎ型コンタクト層２０との間に、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０と接すると共に電気的に接続された連結部３６が設けられている。この連結部３６は、電流注入領域２４Ｂおよび電流注入領域２５Ｂとの対向領域に開口３６Ａを有している。この開口３６Ａは、例えば空気や、導電性または絶縁性の材料などによって満たされている。
図２０は、本実施の形態の半導体レーザ２の等価回路の一例を表したものである。半導体レーザ２は、図２０に例示したように、ｐ側電極２８と、メサ部２６内に形成されているＰＩＮ構造のダイオードＤ１および抵抗成分Ｒ１と、メサ部２７内に形成されているＰＩＮ構造のダイオードＤ３および抵抗成分Ｒ３と、ｎ側電極２９が直列に接続されたパスのダイオードＤ１とダイオードＤ２との間に、ｐ型コンタクト層１９およびｎ型コンタクト層２０の双方に電気的に接続された連結部３６が直列に接続された回路で表される。
図２０から、ダイオードＤ１，Ｄ２は連結部３６を介して直列に接続されている。これにより、ｐ側電極２８およびｎ側電極２９の間、すなわちダイオードＤ１，Ｄ２に、直列で順方向電流を流すことが可能となっている。
このような構成の半導体レーザ２は、例えば次のようにして製造することができる。
図２１（Ａ），（Ｂ）〜図２６は、半導体レーザ２の製造方法の一例を工程順に表すものである。なお、図２１（Ａ），（Ｂ）〜図２６には製造過程の素子の断面構成がそれぞれ示されている。半導体レーザ２を製造するためには、ｎ型ＧａＡｓからなるｎ型半導体基板１０上、およびｐ型ＧａＡｓからなるｐ型半導体基板３８上に、ＧａＡｓ系化合物半導体を、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する。
まず、ｐ型半導体基板３８上に、ｐ型コンタクト層１５、被酸化層２５Ｄを含むｐ型ＤＢＲ層１３、クラッド層２３、活性層２２、クラッド層２１およびｎ型コンタクト層２０をこの順に積層して、ウェハ３９を形成する（図２１（Ａ））。また、ｎ型半導体基板１０上に、被酸化層２４Ｄを含むｎ型ＤＢＲ層１２、クラッド層１６、活性層１７、クラッド層１８およびｐ型コンタクト層１９をこの順に積層して、ウェハ４０を形成する（図２１（Ｂ））。
次に、ウェハ３９の表面の所定の位置に連結部３６Ｂを形成する（図２２（Ａ））。また、ウェハ４０の表面の所定の位置に連結部３６Ｃを形成する（図２２（Ａ））。続いて、ウェハ３９，４０を、連結部３６Ｂ，３６Ｃを互いに対向させた状態で重ね合わせたのち、連結部３６Ｂ，３６Ｃを互いに接合する。これにより、キャビティ層３５および被酸化層２４Ｄ，２５Ｄを含む積層構造３４Ｄが形成される（図２３）。
次に、ウェハ３９のｐ型半導体基板３８を除去して、ｐ型コンタクト層１５を露出させたのち（図２４）、ｐ型コンタクト層１５の上面からｎ型ＤＢＲ層１２の上部まで選択的にエッチングする。これにより、柱状のメサ部３７が形成される（図２５）。
次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、被酸化層２４Ｄ，２５Ｄをメサ部３７の側面から選択的に酸化する。これにより、被酸化層２４Ｄ，２５Ｄのうち側面から所定の深さまでの領域が酸化アルミニウムを含む酸化領域（絶縁領域）となり、その領域が電流狭窄領域２４Ａ，２５Ａとして機能する。そして、それよりも奥の領域が未酸化領域となり、その領域が電流注入領域２４Ｂ，２５Ｂとして機能する。このようにして、ｎ型電流狭窄層２４およびｐ型電流狭窄層２５を有する積層構造３４が形成される（図２６）。
次に、例えば蒸着法により、ｐ型コンタクト層１５上に開口２８Ａを有する環状のｐ側電極２５を、露出面１９Ａ，２０Ａ上に連結部３０をそれぞれ形成すると共に、基板１０の裏面にｎ側電極２９を形成する(図１６)。このようにして、本実施の形態の半導体レーザ２が製造される。
次に、本実施の形態の半導体レーザ２の作用および効果について説明する。
本実施の形態の半導体レーザ２では、ｐ側電極２５とｎ側電極２９との間に所定の電圧が印加されると、図２０の等価回路で示したように、ダイオードＤ１，Ｄ２の間に直列接続された連結部３６を介して、ダイオードＤ１，Ｄ２に直列に電流が流れる。その結果、ダイオードＤ１，Ｄ２内の活性層１７，２２に別個に電流が注入され、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ｎ型ＤＢＲ層１２およびｐ型ＤＢＲ層１３により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとしてｐ側電極２５の開口２８Ａから外部に射出される。
ところで、本実施の形態の半導体レーザ２では、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型またはアンドープのクラッド層１６、アンドープの活性層１７、ｐ型またはアンドープのクラッド層１８およびｐ型コンタクト層１９によって形成されるＰＩＮ構造におけるｐ型コンタクト層１９と、ｎ型コンタクト層２０、ｎ型またはアンドープのクラッド層２１、アンドープの活性層２２、ｐ型またはアンドープのクラッド層２３およびｐ型ＤＢＲ層１３によって形成されるＰＩＮ構造におけるｎ型コンタクト層２０とが連結部３６によって電気的に接続されている。これにより、ダイオードＤ１，Ｄ２（活性層１７，２２）をｐ側電極２８およびｎ側電極２９の間に電気的に直列に接続することができる。従って、ｐ側電極２８およびｎ側電極２９から二つの活性層１７，２２へ直列に電流を注入することができるので、双方の活性層１７，２２へ同じ大きさの電流を流すことができる。その結果、個々の活性層１７，２２の電気的特性がばらついていた場合であっても、一つのドライバで容易に電流制御を行うことができる。
また、キャビティ層３５内に設けた二つの活性層１７，２２に対して別個に電流注入することができるので、例えば、図１６、図１７、図１９に示したように、電流注入領域２５Ｂの中心軸ＡＸ１と電流注入領域２４Ｂの中心軸ＡＸ２とを互いに重なり合わせ、さらに活性層１７，２２のバンドギャップを互いに等しくした場合には、ＦＦＰが安定した状態で光出力を大きくすることができる。なお、このとき、活性層１７，２２のバンドギャップを互いに異ならせた場合には、２つの波長を含む１本のレーザビームを出力させることができる。
また、本実施の形態では、ｎ型電流狭窄層２４およびｐ型電流狭窄層２５がキャビティ層３５の外に形成されているので、光の閉じ込め性が良く、低閾値を実現することができる。もっとも、電流狭窄性を高めるために、例えば、図２７に示したように、ｎ型電流狭窄層２４をキャビティ層１４内のｐ側（ｐ型コンタクト層１９とクラッド層１８との間）に形成してもよい。ただし、その場合には、ｎ型電流狭窄層２４の導電型をｐ型に変更することが必要となる。
また、本実施の形態において、例えば、図１８に示したように、電流注入領域２５Ｂの中心軸ＡＸ１と電流注入領域２４Ｂの中心軸ＡＸ２とが互いにずれている場合には、ｐ側電極２５の開口２８Ａから、同一波長または互いに異なる波長の２本のレーザビームを出力させることが可能である。
以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
例えば、上記実施の形態等では、半導体レーザ１，２の基板としてｐ型半導体基板を用いていたが、ｎ型半導体基板を用いてもよい。ただし、その場合には、上記実施の形態等における各半導体層の記述において、ｐ型をｎ型に読み替えると共に、ｎ型をｐ型に読み替えるものとする。
また、上記実施の形態等では、ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体レーザを例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体レーザ、例えばＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＮ系、ＧａＩｎＮ系、ＧａＩｎＮＡｓ系などのなど化合物半導体レーザにも適用可能である。また、本発明は、半導体レーザだけでなく、発光ダイオードに対してももちろん適用可能なものである。
本発明の第１の実施の形態に半導体レーザの上面図である。 図１の半導体レーザのＡ−Ａ矢視方向の断面構成の一例を表す断面図である。 図１の半導体レーザのＡ−Ａ矢視方向の断面構成の他の例を表す断面図である。 図１の半導体レーザのＡ−Ａ矢視方向の断面構成のその他の例を表す断面図である。 図１の活性層等と定在波との位置関係の一例について説明するための模式図である。 図１の活性層と定在波との位置関係の他の例について説明するための模式図である。 図１の半導体レーザのＡ−Ａ矢視方向の断面構成の更にその他の例を表す断面図である。 図１の半導体レーザの等価回路図である。 図１の半導体レーザの製造過程の一例を説明するための断面図である。 図９に続く工程について説明するための断面図である。 図１０に続く工程について説明するための断面図である。 図１１に続く工程について説明するための断面図である。 図１２に続く工程について説明するための断面図である。 図１の半導体レーザのＡ−Ａ矢視方向の断面構成の更にその他の例を表す断面図である。 図１の半導体レーザのＡ−Ａ矢視方向の断面構成の更にその他の例を表す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に半導体レーザの断面構成の一例を表す断面図である。 図１６の半導体レーザの断面構成の他の例を表す断面図である。 図１６の半導体レーザの断面構成のその他の例を表す断面図である。 図１６の半導体レーザの断面構成の更にその他の例を表す断面図である。 図１６の半導体レーザの等価回路図である。 図１６の半導体レーザの製造過程の一例を説明するための断面図である。 図２１に続く工程について説明するための断面図である。 図２２に続く工程について説明するための断面図である。 図２３に続く工程について説明するための断面図である。 図２４に続く工程について説明するための断面図である。 図２５に続く工程について説明するための断面図である。 図１６の半導体レーザの断面構成の更にその他の例を表す断面図である。
符号の説明
１，２…半導体レーザ、１０…ｎ型半導体基板、１１，３４…積層構造、１２，３３…ｎ型ＤＢＲ層、１３，３２…ｐ型ＤＢＲ層、１４，３５…キャビティ層、１５，１９…ｐ型コンタクト層、１６,１８，２１，２３…クラッド層、１７，２２…活性層、１７Ａ，２２Ａ…発光領域、１９Ａ，２０Ａ，３２Ｃ，３３Ｃ…露出面、２４…ｎ型電流狭窄層、２４Ａ，２５Ａ…電流狭窄領域、２４Ｂ，２５Ｂ…電流注入領域、２５…ｐ型電流狭窄層、２６，２７，３７，３８…メサ部、２８…ｐ側電極、２８Ａ，３６Ａ…開口、２９…ｎ側電極、３０，３６，３６Ｂ，３６Ｃ…連結部、３２Ａ，３３Ａ…低屈折率層、３２Ｂ，３３Ｂ…高屈折率層、３９，４０…ウェハ。

Claims (12)

  1. 第１導電型の第１多層膜反射鏡および第２導電型の第２多層膜反射鏡と、
    前記第１多層膜反射鏡および前記第２多層膜反射鏡の間に設けられたキャビティ層と、
    前記キャビティ層への電流注入に用いられる第１導電部および第２導電部と
    を備え、
    前記キャビティ層は、第１導電型またはアンドープの第１クラッド層、アンドープの第１活性層、第２導電型またはアンドープの第２クラッド層、第２導電型の第１コンタクト層、第３導電部、第１導電型の第２コンタクト層、第１導電型またはアンドープの第３クラッド層、アンドープの第２活性層および第２導電型またはアンドープの第４クラッド層を前記第１多層膜反射鏡側から順に含む積層構造となっており、
    前記第１導電部は、前記第１多層膜反射鏡と電気的に接続され、
    前記第２導電部は、前記第２多層膜反射鏡と電気的に接続され、
    前記第３導電部は、前記第１コンタクト層および前記第２コンタクト層と電気的に接続されており、かつ第４導電部および第５導電部を積層した構造となっており、
    前記キャビティ層は、前記第１クラッド層、前記第１活性層、前記第２クラッド層、前記第１コンタクト層および前記第４導電部を順に含む第１積層構造と、前記第５導電部、前記第２コンタクト層、前記第３クラッド層、前記第２活性層および前記第４クラッド層を順に含む第２積層構造とを、前記第４導電部および前記第５導電部を互いに対向させた状態で重ね合わせることにより形成されている
    半導体発光素子。
  2. 前記第１活性層および前記第２活性層は、互いに等しいバンドギャップを有する
    請求項１に記載の半導体発光素子。
  3. 前記第１活性層および前記第２活性層は共に、前記キャビティ層内に発生する共振モードの腹の位置に対応して設けられている
    請求項２に記載の半導体発光素子。
  4. 前記第１活性層および前記第２活性層は、互いに異なるバンドギャップを有する
    請求項１に記載の半導体発光素子。
  5. 前記第１活性層は、当該第１活性層から発せられる光によって前記キャビティ内に発生する共振モードの腹の位置であって、かつ前記第２活性層から発せられる光によって前記キャビティ内に発生する共振モードの節の位置に対応して設けられ、
    前記第２活性層は、当該第２活性層から発せられる光によって前記キャビティ内に発生する共振モードの腹の位置であって、かつ前記第１活性層から発せられる光によって前記キャビティ内に発生する共振モードの節の位置に対応して設けられている
    請求項４に記載の半導体発光素子。
  6. 前記第１多層膜反射鏡内、もしくは前記第１多層膜反射鏡と前記第１クラッド層との間に設けられた第１導電型の第１電流狭窄層と、
    前記第２多層膜反射鏡内、もしくは前記第２多層膜反射鏡と前記第４クラッド層との間に設けられた第２導電型の第２電流狭窄層と
    を備えた
    請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
  7. 前記第２クラッド層と前記第１コンタクト層との間に設けられた第２導電型の第１電流狭窄層と、
    前記第２多層膜反射鏡内、もしくは前記第２多層膜反射鏡と前記第４クラッド層との間に設けられた第２導電型の第２電流狭窄層と
    を備えた
    請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
  8. 前記第１電流狭窄層および前記第２電流狭窄層は共に、積層面内方向の中央に電流注入領域を有すると共に、積層面内方向において前記電流注入領域の周囲に電流狭窄領域を有する
    請求項６または請求項７に記載の半導体発光素子。
  9. 前記第１電流狭窄層および前記第２電流狭窄層のそれぞれの電流注入領域の径が互いに等しい
    請求項６または請求項７に記載の半導体発光素子。
  10. 前記第１電流狭窄層および前記第２電流狭窄層のそれぞれの電流注入領域の径が互いに異なる
    請求項６または請求項７に記載の半導体発光素子。
  11. 前記第１電流狭窄層および前記第２電流狭窄層のそれぞれの電流注入領域の積層面内の中心軸が互いに重なり合う
    請求項６または請求項７に記載の半導体発光素子。
  12. 前記第１電流狭窄層および前記第２電流狭窄層のそれぞれの電流注入領域の積層面内の中心軸が互いにずれている
    請求項６または請求項７に記載の半導体発光素子。
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