JP5092559B2 - 面発光レーザ - Google Patents

Description

本発明は、面発光レーザに関し、例えば光通信や光インターコネクションの分野で好適に用いられる半導体発光素子に関するものである。

光通信は、長距離、大容量伝送が可能であることから、特に長距離通信では早くから広く実用に供されてきた。一般に光通信の送信装置には光源として半導体レーザが用いられており、その中で面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は小型、低消費電力などの利点を有することから、短距離通信用の光源として利用されている。ＶＣＳＥＬは、活性層を含む共振部が上下の分布型ブラッグ反射鏡（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）に挟まれた構造を有している。一般にＤＢＲは半導体で形成されることが多いが、誘電体で形成されたもの、あるいは半導体層と空気層を用いた所謂Ａｉｒ−Ｇａｐ型ＤＢＲも用いられる場合がある。

ＤＢＲは、反射率が相対的に高い層（高屈折率層）と低い層（低屈折率層）を交互に繰り返した構造を有している。ＤＢＲへの光の侵入長、すなわち実効ＤＢＲ長は、面発光レーザの直接変調速度に影響し、短い方が好ましいが、この実効ＤＢＲ長は上記層間の屈折率差が大きい方が短くなる。したがって屈折率差を大きくすることが望ましい。誘電体ＤＢＲやＡｉｒ−Ｇａｐ型ＤＢＲは、半導体ＤＢＲと比べて屈折率差を大きく取ることができるため、この点で有利である。

また、誘電体ＤＢＲは、半導体に比べて低温で形成することが可能であるため、熱履歴を低減することが可能である。したがって活性層よりも後に形成する上側ＤＢＲを誘電体で形成することにより、高温での安定性が比較的低い活性層を用いる場合、あるいは界面のドーピング急峻性が重要となるトンネル接合を含む場合でも、これらを長時間高温状態にすることを回避できるなどの利点がある。

一方、Ａｉｒ−Ｇａｐ型ＤＢＲでは、非常に高い屈折率差を実現できることに加え、半導体ＤＢＲにおいてＤＢＲを構成する半導体の格子定数が基板と若干異なることにより生じる歪、あるいは誘電体ＤＢＲにおいて誘電体と半導体の熱膨張係数の違いなどにより生じる歪により活性層側に応力が生じるといった問題を回避できるという利点がある。

非特許文献１には、Ａｉｒ−Ｇａｐ型ＤＢＲを用いた技術が記載され、非特許文献２には、実効ＤＢＲ長について詳細な記述がある。
Ｑ．Ｍｏ ｅｔ ａｌ．，"Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｗａｖｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＧａＡｓ−ｂａｓｅｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃａｖｉｔｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｓｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐ−ｔｙｐｅ ＧａＡｓ／ａｉｒ ｍｉｒｒｏｒ"Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．６，ｐ．５２５（２００３） Ｄｕｂｒａｖｋｏ ｅｔ ａｌ．，"Ａｎａｌｙｔｉｃ Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｄｅｌａｙ，Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ｄｅｐｔｈ，ａｎｄ Ａｂｓｏｒｐｔａｎｃｅ ｏｆ Ｑｕａｒｔｅｒ−Ｗａｖｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｉｒｒｏｒｓ"，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．２，ｐ５１４（１９９２）

しかし一方でこれらのＤＢＲには欠点もある。例えば、誘電体ＤＢＲでは一般に誘電体と半導体の熱膨張係数が大きく異なるため、両者の間に応力が生じ、素子の信頼性を低下させる原因となり得る。半導体との熱膨張係数差ができるだけ小さい誘電体を選ぶことによりこの問題を回避することも考えられる。しかし一般には熱膨張係数差を半導体に近づけるほど屈折率が大きくなる傾向がある。例えばＳｉＯ₂は屈折率が低く、低屈折率層に好ましいが、熱膨張係数は半導体の１／１０程度と小さい。これにＧｅを添加すると熱膨張係数は半導体に近づくが、同時に屈折率は大きくなるため、高屈折率層との屈折率差は小さくなる。あるいはＳｉＮ_xは熱膨張係数がＳｉＯ₂の５倍程度と大きく半導体に近くなるが、やはり屈折率はＳｉＯ₂に比べて大きい。実効ＤＢＲ長を考えれば、低屈折率層の屈折率は低い方が好ましいが、上記のように、一般に屈折率の低減と半導体との熱膨張係数差はトレードオフの関係にある。

一方、Ａｉｒ−Ｇａｐ型は上述のようにこのような応力の問題はないが、空洞部分が潰れないように半導体部分で支える構造をとるため、半導体部分を厚くする必要が生じる。例えば、非特許文献１では、空気層とＧａＡｓ層からなるＡｉｒ−Ｇａｐ型ＤＢＲを用いているが、ＧａＡｓ層厚は光路長が発振波長の３／４となるようにしている。通常、ＤＢＲの各層厚は光路長が発振波長の１／４となるように設定おり、上記のＧａＡｓ層厚はこの３倍に当たる。このため、高屈折率層と低屈折率層の屈折率差が大きいにも関わらず、光のＤＢＲへの染み出し距離、すなわち実効ＤＢＲ長が長くなり、高速動作には不利となる。

本発明の目的は、実効ＤＢＲ長が短く素子特性に優れた面発光レーザを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、活性層を含む半導体層が分布型ブラッグ反射鏡で挟まれた共振構造を有する面発光レーザであって、
少なくとも片方の前記反射鏡が、屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された積層構造を有し、これらの低屈折率層間で他の低屈折率層と異なる屈折率を有する低屈折率層を有し、そのうち最も屈折率の低い層が誘電体からなり、この誘電体からなる低屈折率層より前記活性層から遠い側に、その誘電体より屈折率が高い低屈折率層を有する面発光レーザが提供される。

上記の面発光レーザにおいて、少なくとも片方の前記反射鏡は、全ての低屈折率層が誘電体からなり、そのうち前記活性層に最も近い低屈折率層の屈折率が最も低いことが好ましい。

本発明の第２の態様によれば、活性層を含む半導体層が分布型ブラッグ反射鏡で挟まれた共振構造を有する面発光レーザであって、
少なくとも片方の前記反射鏡が、屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された積層構造を有し、これらの低屈折率層の一つとして空隙を有する空隙層を含み、この空隙層より前記活性層から遠い側に、その空隙より屈折率の高い低屈折率層を有する面発光レーザが提供される。

上記面発光レーザにおいて、少なくとも片方の前記反射鏡は、その低屈折率層のうち、前記空隙層が前記活性層に最も近い側にあることが好ましい。

本発明の第３の態様によれば、活性層を含む半導体層が分布型ブラッグ反射鏡で挟まれた共振構造を有する面発光レーザであって、
少なくとも片方の前記反射鏡が、半導体のみからなり前記活性層に近い側の第１の反射鏡と、少なくとも一部に誘電体を含み前記活性層から遠い側の第２の反射鏡で構成され、
第２の反射鏡は、屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された積層構造を有し、これらの低屈折率層間で他の低屈折率層と異なる屈折率を有する低屈折率層を有し、そのうち最も屈折率の低い層が誘電体からなり、この誘電体からなる低屈折率層より前記活性層から遠い側に、その誘電体より屈折率が高い低屈折率層を有する面発光レーザが提供される。

上記の面発光レーザにおいては、第２の反射鏡において、最も屈折率の低い低屈折率層が前記活性層に最も近い側にあることが好ましい。

本発明の第４の態様によれば、活性層を含む半導体層が分布型ブラッグ反射鏡で挟まれた共振構造を有する面発光レーザであって、
少なくとも片方の前記反射鏡が、半導体のみからなり前記活性層に近い側の第１の反射鏡と、空隙を有する空隙層を含み前記活性層から遠い側の第２の反射鏡で構成され、
第２の反射鏡は、屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された積層構造を有し、これらの低屈折率層の一つとして前記空隙層を含み、この空隙層より前記活性層から遠い側に、その空隙より屈折率の高い低屈折率層を有する面発光レーザが提供される。

上記の面発光レーザにおいては、第２の反射鏡において、前記空隙層が前記活性層に最も近い側にあることが好ましい。

また、上記の第１〜第４の態様による面発光レーザにおいては、他方の前記反射鏡が半導体のみからなることが好ましく、さらに、この半導体のみからなる他方の反射鏡が前記活性層よりも基板に近い側にあることが好ましい。

本発明によれば、実効ＤＢＲ長が短く素子特性の優れた面発光レーザを提供できる。

本発明の一実施例によれば、分布型ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）の材料の選択や構造上の制約、屈折率と熱膨張係数のトレードオフを緩和し、高い素子信頼性と、高速動作に有利となる短い実効ＤＢＲ長などの優れた素子特性を同時に実現できる。

前述のように、一般にはＤＢＲを構成する２種の層の屈折率差が大きいほど実効ＤＢＲ長が短くできることが知られている。しかし発明者らが詳細に検討したところ、実際には上記屈折率差の絶対値のみではなく、ＤＢＲと接する半導体層の屈折率、およびＤＢＲ内の各層の屈折率の分布が重要であることが明らかになった。例えば、（ａ）屈折率２の層と３の層の６ペアからなるＤＢＲと、（ｂ）屈折率１．４の層と２の層の７ペアからなるＤＢＲの実効ＤＢＲを計算により比較する。ここで実効ＤＢＲ長は非特許文献２に記載の方法により計算した。ただしここでは実効ＤＢＲ長を光路長で表すこととする。誘電体ＤＢＲと接する半導体層の屈折率は３．５、発振波長は１μｍとしており、ＤＢＲのペア数は両者で同じ反射率（約９９．２％）となるように設定した。（ａ）の屈折率差は３−２＝１、（ｂ）は平均で２−１．４＝０．６であり、（ａ）の方が高くなっているが、実効ＤＢＲ長は（ａ）が０．４２６μｍ、（ｂ）が０．３３２μｍである。（ａ）の方がＤＢＲを構成する２種の層の屈折率差が大きいにも関わらず、実効ＤＢＲ長は（ｂ）の方が短いことが分かる。これは（ｂ）の方が、半導体層と接するＤＢＲの低屈折率層と半導体間の屈折率差が大きく取れるためである。

次に図５（ａ）に示すような屈折率２．５の層と３．５の層の８ペアからなるＤＢＲと、同図（ｂ）に示すような活性層側の半導体と接する低屈折率層の屈折率が１．８、その他の低屈折率層の屈折率が２．７、高屈折率層の屈折率が３．５（計９ペア）であるＤＢＲの実効ＤＢＲ長を計算した。誘電体ＤＢＲと接する半導体層の屈折率は３．５、発振波長は１μｍとしており、ＤＢＲのペア数は両者でほぼ同じ反射率（約９９．２％）となるように設定した。また、ＤＢＲの各層は光路長が発振波長の１／４となるように設定した。（ａ）の屈折率差は３．５−２．５＝１．０、（ｂ）は平均で３．５−（１．８＋８×２．７）／９＝０．９であり、（ａ）の方が高くなっているが、実効ＤＢＲ長は（ａ）が０．６２２μｍ、（ｂ）が０．４１５μｍである。（ｂ）の方がＤＢＲ内の平均屈折率差が大きいにも関わらず、実効ＤＢＲ長は（ｂ）の方が短いことが分かる。これは（ｂ）のＤＢＲ内に他の低屈折率層と屈折率が異なる低屈折率層があり、屈折率が低い方が活性層側に近く配置されているためである。活性層側ほど定在波の光強度が強くなるため、活性層に近い側の屈折率差を大きくすることが重要となる。

また、ＤＢＲ内での屈折率差のみでなく、ＤＢＲのうち最も活性層に近い層と、それに接する半導体層の間の屈折率差も重要となる。特に上記の例のように誘電体ＤＢＲを用いる場合、活性層側の半導体と接する低屈折率層の屈折率が低いことが重要となる。これはこの箇所が最も定在波の強度が高くなることのみでなく、一般に２種の誘電体間よりも誘電体と半導体の組み合わせの方が反射率を大きく取ることが可能であるためである。

このように、例えば活性層側に最も近い低屈折率層に、半導体との熱膨張係数差はやや大きいが、屈折率が低い誘電体材料（例えば酸化シリコン）を使用し、それ以外の低屈折率層には屈折率はやや高くなるが、半導体との熱膨張係数差が小さい誘電体材料（例えば窒化シリコン）を使用すれば、全体の歪を抑えつつも、高い反射率と短い実効ＤＢＲ長を得ることが可能になる。

一方、Ａｉｒ−Ｇａｐ型の場合には、先述のように、機械的な強度を保つため、半導体部分を厚くする必要が生じ、これにより実効ＤＢＲ長が長くなっている。これを最も内側の低屈折率層のみ空気層とし、それより外側の層は半導体もしくは誘電体で構成すれば、実効ＤＢＲ長を短くすることが可能である。

図６（ａ）に示すような、光路長が発振波長の１／４の空気層（屈折率１）と光路長が発振波長の３／４であり、屈折率が３．５の半導体の２ペアからなるＡｉｒ−ｇａｐ型ＤＢＲと、同図（ｂ）に示すような活性層側の半導体と接する低屈折率層を空気層、それより外側は光路長λ／４、屈折率が３．５および３の半導体層（８ペア）で構成したＤＢＲの実効ＤＢＲ長（光路長）を計算した。（ｂ）の半導体層数は、反射率が両者でほぼ同等となるように調整した。また、ＤＢＲと接する活性層側の半導体の屈折率は３．５、波長は１μｍとしている。ＤＢＲのペア数は両者でほぼ同じ反射率（約９９．２％）となるように設定した。（ａ）の実効ＤＢＲ長は０．１４４μｍであるのに対し、（ｂ）は０．１２９μｍである。ＤＢＲ内での平均屈折率差は（ａ）が３．５−１＝２．５、（ｂ）が３．５−（１＋３×８）／９＝０．７２２であり、（ａ）の方が圧倒的に大きいが、実効ＤＢＲ長は（ｂ）の方が短くなっている。これは（ｂ）の方が空気層を１層のみとし、他の層を半導体層としたことにより、半導体層厚を全て光路長でλ／４と薄くしても十分な機械的強度を得ることが出来たためである。（ｂ）の構造では空気層を入れることによってＤＢＲで生じ得る歪の活性層側への影響を低減するとともに、短い実効ＤＢＲ長を実現している。

なお、以上に述べた各ＤＢＲは共振器を挟む２つのＤＢＲのいずれにも適用可能であり、また２つともに適用することも可能である。またこれらを組み合わせて、例えば片側は誘電体ＤＢＲ、他方は空気層を含むＤＢＲとすることも可能である。しかし、一般に面発光レーザは電流注入により駆動され、その電流により熱が発生する。その熱により特性が低下するため、熱抵抗を下げることが重要となる。一方、誘電体もしくは空気層は半導体に比べて熱抵抗が極めて高いため、両側を上記のようなＤＢＲとすると、素子の熱抵抗は非常に高くなる。したがって２つのＤＢＲのうち、片方は半導体のみからなるＤＢＲとし、そちら側から放熱を行うことが望ましい。面発光レーザには基板側から光を放射する裏面出射型と基板と逆側から光を放射する表面出射型があるが、裏面出射型は基板で吸収される波長域には適用が困難であること、また基板内で光が広がることなどから、表面出射型が主流である。また上記の誘電体ＤＢＲもしくは空気層を含むＤＢＲの作製も表面側の方が容易である。以上のことから、活性層より基板に近い側のＤＢＲは半導体のみで形成し、その反対側のＤＢＲに誘電体もしくは空気層を含むＤＢＲを適用することが好ましい。

次に本発明の実施例について図を参照して説明する。

第１の実施例
以下に本発明の第１の実施例である発光素子の構成について図１を参照して説明する。ここではＧａＡｓ基板上に形成した発振波長１．３μｍのトンネル接合型面発光レーザに本発明を適用した例を挙げる。

まず、図１（ａ）に示すようにｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓ層とｎ−ＡｌＡｓ層の一対を基本単位とするＤＢＲ（ｎ型半導体ミラー層）を複数積層した第１のＤＢＲ層１０２、ｎ−ＧａＡｓクラッド層１０３、ノンドープＧａＩｎＮＡｓ量子井戸とＧａＡｓ障壁層からなる活性層１０４、ｐ−ＧａＡｓクラッド層１０５、ｐ−ＧａＡｓ_0.25Ｐ_0.75層１０６、ｐ⁺−Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ層１０７、ｎ⁺−Ｇａ_0.9Ｉｎ_0.1Ｎ_0.02Ａｓ_0.098層１０８、ｎ−ＧａＡｓ層１０９を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法にて順次積層する（工程１）。

ここで第１のＤＢＲ層中のＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層の膜厚は、これら媒質内の各々の光路長が発振波長のほぼ１／４となるように設定してある。また、層１０７のｐ型ドーパントとしてはＣ、層１０８のｎ型ドーパントとしてはＳｅを用い、ｐドーピング濃度は８×１０¹⁹ｃｍ^-3、ｎドーピング濃度は５×１０¹⁹ｃｍ^-3とした。また各層の厚さは層１０７が５ｎｍ、層１０８は１０ｎｍとした。層１０６の厚さは１５ｎｍである。上記の層１０７と層１０８がトンネル接合を形成している。

次にフォトリソグラフィ技術により直径約６μｍの円形のレジストマスクを形成した後、エッチングにより上記の層１０７から層１０９を除去する。その後、フォトレジストを除去する（工程２）。

続いて工程２で形成した６μｍ径のトンネル接合と中心軸が一致するように、直径約１５μｍのレジストマスクを形成し、酸素イオン注入を行う。その後フォトレジストを除去する（工程３）。イオン注入された箇所は高抵抗層となるため、素子の電気容量を低減することができる。これにより所謂ＣＲ時定数による帯域制限を回避し、高速変調を行うことが可能となる。

次に再びＭＯＣＶＤ法を用いてｎ−ＧａＡｓ層１１０を成長する（工程４）。第１のＤＢＲ層１０２表面から活性層１０４の中心までの光路長は発振波長の１／２、活性層１０４の中心からｎ−ＧａＡｓ層１１０の表面までの光路長は発振波長とほぼ一致するように設定してある。

次に図１（ｂ）に示すように、このウエハ上にスパッタを用いてＳｉＯ₂およびアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を積層した後、ＳｉＮ_xとａ−Ｓｉを交互に３層ずつ積層する（工程５）。このＳｉＯ₂層、ａ−Ｓｉ層、ＳｉＮ_x層からなる層が、面発光レーザにおける片方のＤＢＲとして機能する。これを第２のＤＢＲ層１１１と称する。ＳｉＯ₂層、ａ−Ｓｉ層、ＳｉＮ_x層の膜厚はそれぞれ、これらの媒質内での光路長が発振波長のほぼ１／４となるように設定してある。

次に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術により、工程２で形成した円形のトンネル接合部と同軸上に直径約１０μｍの円形マスクを形成した後、第２のＤＢＲ層１１１をエッチングする。その後マスクを除去する（工程６）。

続いて工程２、６で形成した円形パターンと同軸上に直径約２０μｍの円形のマスクを形成した後、ｎ−ＧａＡｓクラッド層１０３内で止まるようにエッチングを行い、円柱状構造１１２を形成する（工程７、図１（ｃ）参照）。この後、レジストを除去する。

次に上記メサエッチングにより露出したｎ−ＧａＡｓクラッド層１０３上に電極を形成する。まず全面にフォトレジストを塗布した後、リソグラフィにより電極を形成する部分のみ除去する。ＡｕＧｅ／ＡｕＮｉを蒸着した後、上記フォトレジストを除去してリフトオフすることによりｎ−ＧａＡｓクラッド層１０３上の一部に電極１１３が形成される（工程８）。

次にポリイミド１１４により、メサ（円柱状構造１１２）及び電極１１３を埋め込んだ後、円柱状構造１１２及び電極１１３上のポリイミドを除去する（工程９）。

続いて円柱状構造１１２及び電極１１３にそれぞれ接続する電極を形成する。まずフォトレジストを塗布し、マスク露光によりパターニングした後、ＡｕＧｅ／ＡｕＮｉを蒸着し、上記フォトレジストを除去してリフトオフすることによりリング電極１１５およびそれと接続されたパッド電極１１６を形成する。またこのとき同時にポリイミド上に、上記工程８で形成した電極１１３と接続しているパッド電極１１７を形成する（工程１０。図１（ｄ）参照）。

このようにＧａＡｓ基板上に作製したＶＣＳＥＬを、１個ごともしくは所望のアレイ状（例えば１個×１０個、１００個×１００個など）に切り出して使用可能である。

本実施例では４層の低屈折率層のうち３層にＳｉＯ₂よりも熱膨張係数が半導体に近いＳｉＮ_xを用い、ＳｉＮ_xよりも屈折率が小さいＳｉＯ₂を活性層側に最も近い箇所に配置している。これにより、先に述べたように、全体の歪を抑えつつも、高い反射率と短い実効ＤＢＲ長を得ることが可能になる。

第２の実施例
次に本発明の第２の実施例について図２を参照して説明する。ここでは発振波長約０．９８μｍの酸化狭窄型面発光レーザに本発明を適用した場合を例に挙げる。

まず、図２（ａ）に示すように、ｐ−ＧａＡｓ基板２０１上に、ｐ−ＧａＡｓ層とｐ−Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層の一対を基本単位とするＤＢＲ（ｐ型半導体ミラー層）を複数積層した第１のＤＢＲ層２０２、ｐ−Ａｌ_0.98Ｇａ_0.2Ａｓの酸化電流狭窄部形成層２０３、ｐ−Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ層の第１クラッド層２０４、ノンドープＩｎＧａＡｓ量子井戸とＧａＡｓ障壁層からなる活性層２０５、ｎ−Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ層の第２クラッド層２０６、ｎ−ＧａＡｓ層２０７、ｎ−Ｉｎ_0.49Ｇａ_0.51Ｐ層２０８、ｎ−ＧａＡｓ層２０９、ｎ−ＧａＡｓ層とｎ−Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ層を交互に１０層ずつ積み重ねた層２１０を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法にて順次積層する（工程１）。この層２０８から層２１０が面発光レーザにおける片方のＤＢＲとして機能する。これを第２のＤＢＲ層２１１と称する。層２１０中では、高屈折率層であるＧａＡｓ層と低屈折率層であるＡｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ層とのそれぞれの膜厚は、これら媒質内の各々の光路長が発振波長のほぼ１／４なるように設定してある。また、層２０８は後に述べるようにエッチングにより空気層として機能するようにするため、その層厚は空気中での波長の１／４となるように設定してある。

次に、フォトリソグラフィにより第２のＤＢＲ層２１１上に円形のマスクを形成する。次いで、ドライエッチングにより、図２（ｂ）に示すように第１のＤＢＲ層２０２の表面が露出するまでエッチングを行い、直径約２０μｍの円柱状構造２１２を形成する（工程２）。この工程により、電流狭窄部形成層２０３の側面が露出する。その後、レジストを除去する。

次に、水蒸気雰囲気中の炉内において温度約４５０℃で約１０分間加熱を行う（工程３）。これにより、図２（ｃ）に示すように、電流狭窄部形成層２０３のみが円環状に選択的に同時に酸化される。この酸化により、電流狭窄部形成層２０３の中心部には直径が約５μｍの非酸化領域が形成される。電流狭窄部形成層２０３に形成された、酸化領域と非酸化領域からなる構成を電流狭窄部という。電流狭窄部は、電流を非酸化領域とほぼ同じ幅の活性層領域に集中して流すために設けている。なお、本工程においては、電流狭窄部形成層２０３の酸化速度をＤＢＲ部よりも速くする必要がある。このため層２０３のＡｌ組成はＤＢＲの低屈折率層よりも高い０．９８としている。

次にポリイミド２１３により図２（ｄ）に示すようにメサ（円柱状構造２１２）を埋め込んだ後、円柱状構造２１２上のマスクパターン２１４及びポリイミドを除去する（工程４）。

このウエハの上面にフォトリソグラフィにより、図２（ｅ）に示すようなマスクパターン２１４をその開口部が円柱状構造２１２上に位置するように形成し、エッチングにより層２０８の表面にまで達する穴を形成する。次に選択エッチングにより層２０８をエッチングする。この際、横方向にもエッチングが進むため、層２０８の中央部分は全て空洞となる。その周囲の部分では層２０８が残るため、この部分で層２０９および層２１０を支える所謂Ａｉｒ−ＧａＰ構造となる（工程５）。

続いてｎ側電極を形成する。まず、フォトレジストを塗布し、マスク露光によりパターニングする。その後、ＡｕＧｅ／ＡｕＮｉを蒸着し、上記フォトレジストを除去してリフトオフすることによりｎ側リング電極２１５およびそれと接続されたパッド電極２１６が形成される（工程６）。

最後にｐ−ＧａＡｓ基板２０１の裏面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕをスパッタにより積層し、ｐ側電極２１７を形成する（工程７、図２（ｆ）参照）。

このようにＧａＡｓ基板上に作製したＶＣＳＥＬを１個ごともしくは所望のアレイ状（例えば１個×１０個、１００個×１００個など）に切り出して使用可能である。

本実施例では４層の低屈折率層のうち１層を空気層とし、残りは半導体層としている。全ての低屈折率層を空気層とした場合には機械的強度の問題から、高屈折率層の層厚を、光路長が発振波長の３／４（３／４λ）あるいは５／４（５／４λ）となるように厚くする必要があったが、本実施例では空気層は１つであるため、他の層は全て光路長が発振波長の１／４（λ／４）とすることができる。この結果、先に述べたように、従来構造よりも実効ＤＢＲ長を短くすることが可能になる。

なお、上記ではエッチングにより空洞を形成した２０８層の部分を「空気層」と称したが、これは必ずしも内部に空気を含むとは限らず、純窒素またはその他のガスであっても良く、面発光レーザ素子のパッケージ内の雰囲気もしくは使用箇所の雰囲気などによって変わり得るものである。

第３の実施例
次に本発明の第３の実施例である発光素子の構成について図３を参照して説明する。ここではＧａＡｓ基板上に形成した発振波長１．０６μｍのトンネル接合型面発光レーザに本発明を適用した例を挙げる。

まず、図３（ａ）に示すようにｎ−ＧａＡｓ基板３０１上に、ｎ−ＧａＡｓ層とｎ−Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層の一対を基本単位とするＤＢＲ（ｎ型半導体ミラー層）を複数積層した第１のＤＢＲ層３０２、ｎ−ＧａＡｓクラッド層３０３、ノンドープＩｎＧａＡｓ量子井戸とＧａＡｓ障壁層からなる活性層３０４、ｐ−ＧａＡｓクラッド層３０５、ｐ−Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ層３０６、ｐ⁺−ＧａＡｓ_0.94Ｓｂ_0.06層３０７、ｎ⁺−Ｉｎ_0.12Ｇａ_0.88Ａｓ層３０８、ｎ−ＧａＡｓ層３０９を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法にて順次積層する（工程１）。

ここで第１のＤＢＲ層中のＧａＡｓ層とＡｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層の膜厚は、これら媒質内の各々の光路長が発振波長のほぼ１／４となるように設定してある。また、層３０７のｐ型ドーパントとしてはＣ、層３０８のｎ型ドーパントとしてはＳｉを用い、ｐドーピング濃度は１．５×１０¹⁹ｃｍ^-3、ｎドーピング濃度は２×１０¹⁹ｃｍ^-3とした。また各層の厚さは層３０７が５ｎｍ、層３０８は１０ｎｍとした。層３０６の厚さは１０ｎｍである。上記層３０７と層３０８がトンネル接合（ＴＪ）を形成している。また、第１のＤＢＲ層３０２から活性層３０４の中心までの光路長および活性層３０４の中心からＴＪを形成する層３０７と層３０８の界面までの光路長はそれぞれ発振波長のほぼ半分（λ／２）および１／４（λ／４）となっている。

次にフォトリソグラフィ技術により直径約６μｍの円形のレジストマスクを形成した後、エッチングにより上記の層３０７から層３０９を除去する。その後、フォトレジストを除去する（工程２）。

続いて工程２で形成した６μｍ径のＴＪと中心軸が一致するように、直径約１５μｍのレジストマスクを形成し、酸素イオン注入を行う。その後フォトレジストを除去する（工程３）。

次に再びＭＯＣＶＤ法を用いてｎ−ＧａＡｓ層３１０、ｎ−Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層３１１、ｎ−ＧａＡｓ層３１２を順次成長する（工程４）。上記の層３０７と層３０８のＴＪ界面から層３１０の表面までの光路長および層３１１、層３１２の光路長がそれぞれ、工程２で形成した円形のＴＪ部上において発振波長のほぼ１／４になるように、各層の厚みを設定している。したがって活性層３０４の中心からｎ−ＧａＡｓ層３１２の表面までの光路長はほぼ発振波長に等しくなる。

次に図３（ｂ）に示すように、このウエハ上にスパッタを用いてＳｉＯ₂およびアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を積層した後、ＳｉＮ_xとａ−Ｓｉを交互に３層ずつ積層する（工程５）。このＳｉＯ₂層、ａ−Ｓｉ層、ＳｉＮ_x層からなる層が、面発光レーザにおける片方のＤＢＲとして機能する。これを第２のＤＢＲ層３１３と称する。ＳｉＯ₂層、ａ−Ｓｉ層、ＳｉＮ_x層の膜厚はそれぞれ、これらの媒質内での光路長が発振波長のほぼ１／４となるように設定してある。

次に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術により、工程２で形成した円形のＴＪ部と同軸上に直径約１０μｍの円形マスクを形成した後、第２のＤＢＲ層３１３をエッチングする。その後マスクを除去する（工程６）。

続いて工程２、６で形成した円形パターンと同軸上に直径約３０μｍの円形のマスクを形成した後、第１のＤＢＲ層３０２の表面が露出するまでエッチングを行い、円柱状構造３１４を形成する（工程７、図３（ｃ）参照）。この後、レジストを除去する。

次に上記メサエッチングにより露出した第１のＤＢＲ層３０２上に電極を形成する。まず全面にフォトレジストを塗布した後、リソグラフィにより電極を形成する部分のみ除去する。ＡｕＧｅ／ＡｕＮｉを蒸着した後、上記フォトレジストを除去してリフトオフすることにより第１のＤＢＲ層３０２の表面に電極３１５が形成される（工程８）。

次にポリイミド３１６によりメサ（円柱状構造３１４）及び電極３１５を埋め込んだ後、円柱状構造３１４及び電極３１５上のポリイミドを除去する（工程９）。

続いて円柱状構造３１４及び電極３１５にそれぞれ接続する電極を形成する。まずフォトレジストを塗布し、マスク露光によりパターニングした後、ＡｕＧｅ／ＡｕＮｉを蒸着し、上記フォトレジストを除去してリフトオフすることによりリング電極３１７およびそれと接続されたパッド電極３１８を形成する。またこのとき同時にポリイミド上に、上記工程８で形成した電極３１５と接続しているパッド電極３１９を形成する（工程１０。図３（ｄ）参照）。

このようにＧａＡｓ基板上に作製したＶＣＳＥＬを、１個ごともしくは所望のアレイ状（例えば１個×１０個、１００個×１００個など）に切り出して使用可能である。

本実施例でも第１の実施例と同様に、第２のＤＢＲ層３１３中の４層の低屈折率層のうち３層にＳｉＯ₂よりも熱膨張係数が半導体に近いＳｉＮ_xを用い、ＳｉＮ_xよりも屈折率が小さいＳｉＯ₂を活性層側に最も近い箇所に配置しており、これにより全体の歪を抑えつつも、高い反射率と短い実効ＤＢＲ長を得ることが可能になる。

さらに本実施例では、ＴＪ界面から層３１０の表面までの光路長および層３１１、層３１２の光路長がそれぞれ発振波長の１／４（λ／４）になるようにしているため、上記第２のＤＢＲ層３１３のみでなく、この部分も反射鏡（ＤＢＲ）として機能する。実効共振器長を短くするにはこの部分は薄い方が良いので、この観点からは、層３１１、層３１２を形成しないで層３１０のみを設けることが好ましい。しかしその場合には電気抵抗が増加する。層３１０の厚みはλ／４弱と薄いため、ｎ型半導体といえども、その抵抗は無視できなくなるためである。またその場合には電流注入不均一が生じる懸念もある。抵抗を低減するためにはＴＪ界面から層３１０の表面までの光路長を３λ／４となるように層厚を増やせば良い。しかし層３１０の厚みをλ／４弱とした場合と比べると実効共振器長が長くなる。すなわち抵抗と実効共振器長はトレードオフの関係にある。本実施例ではＴＪ部から層３１０の表面までの光路長、層３１１、層３１２の光路長をそれぞれλ／４とし、全体としては３λ／４としている。これにより電気抵抗の増加を抑えつつ、この部分も反射鏡として機能する構成とすることにより実効共振器長の増加も抑制し、前記トレードオフの関係を緩和している。

第４の実施例
次に本発明の第４の実施例である発光素子の構成について図４を参照して説明する。ここではＩｎＰ基板上に形成した発振波長１．５５μｍのトンネル接合型面発光レーザに本発明を適用した例を挙げる。

まず、図４（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板４０１上に、ｎ−ＩｎＰ層とＩｎＰに格子整合するｎ−ＡｌＧａＩｎＡｓ層の一対を基本単位とするＤＢＲ（ｎ型半導体ミラー層）を複数積層した第１のＤＢＲ層４０２、ｎ−ＩｎＰクラッド層４０３、ノンドープＡｌ_0.13Ｇａ_0.17Ｉｎ_0.7Ａｓ量子井戸とＡｌ_0.23Ｇａ_0.28Ｉｎ_0.49Ａｓ障壁層からなる活性層４０４、ｐ−ＩｎＰクラッド層４０５、ｐ−Ｉｎ_0.52Ａｌ_0.48Ａｓ層４０６、ｐ−ＩｎＰ層４０７、ｐ⁺−Ａｌ_0.15Ｇａ_0.15Ｉｎ_0.7Ａｓ層４０８、ｎ⁺−Ｉｎ_0.64Ｇａ_0.36Ａｓ_0.76Ｐ_0.24層４０９、ｎ−ＩｎＰ層４１０を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法にて順次積層する（工程１）。

ここで層４０８のｐ型ドーパントとしてはＣ、層４０９のｎ型ドーパントとしてはＳｉを用い、ドーピング濃度は層４０８が７×１０¹⁹ｃｍ^-3、層４０９は１．５×１０¹⁹ｃｍ^-3とした。各層の厚さは層４０８が５ｎｍ、層４０９は１５ｎｍとした。また層４０６の厚さは３０ｎｍであり、その他の各層の層厚は、層４０３から層４０８までの合計の光路長が発振波長のほぼ５／４となるように設定してある。

次にフォトリソグラフィ技術により直径約６μｍの円形のレジストマスクを形成し、エッチングにより上記の層４０８から層４１０を除去する。その後、フォトレジストを除去する（工程２）。この際、エッチングが層４０７内で止まるようにエッチング時間を調整している。

続いて工程２で形成した６μｍ径のＴＪと中心軸が一致するように、直径約１５μｍのレジストマスクを形成し、酸素イオン注入を行う。その後フォトレジストを除去する（工程３）。

次に再びＭＯＣＶＤ法を用いてｎ−ＩｎＰ層４１１、ｎ−ＡｌＧａＩｎＡｓ層４１２、ｎ−ＩｎＰ層４１３、アンドープ（ｕ−）ＡｌＩｎＡｓ層４１４、ｕ−ＩｎＰ層４１５およびｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層とｕ−ＩｎＰ層を交互に１５層ずつ積み重ねた層４１６を順次積層する（工程４、図４（ｂ）参照）。

ここで、層４１２、層４１３、層４１５並びに層４１６中のＩｎＧａＡｓＰ層およびＩｎＰ層はそれぞれの膜厚が、これら媒質内の各々の光路長が発振波長のほぼ１／４なるように設定してある。また、層４１４は、後に述べるようにエッチングにより空気層として機能するようにするため、その層厚は空気中での波長の１／４となるように設定してある。

次に、フォトリソグラフィとエッチングにより、工程２で形成した円形のトンネル接合部と同軸上に直径約２２μｍの円形部分４１７を残して、表面から層４１４までをエッチングする。これにより上記円形部分以外は層４１３の表面が露出することになる。次いで、フォトリソグラフィとエッチングにより、この円形部分４１７と同軸となるように、図４（ｃ）に示すように第１のＤＢＲ層４０２の表面まで達するエッチングを行って直径約３０μｍの円柱状構造４１８を形成する（工程５）。

次に上記メサエッチングにより露出した第１のＤＢＲ層４０２上に電極を形成する。まず全面にフォトレジストを塗布した後、リソグラフィにより電極を形成する部分のみ除去する。Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着した後、上記フォトレジストを除去してリフトオフすることにより第１のＤＢＲ層４０２上の一部に電極４１９が形成される（工程６）。

次にポリイミド４２０により、メサ（円柱状構造４２２、円形部分４１７）及び電極４１９を埋め込んだ後、電極４１９上のポリイミドを除去する（工程７、図４（ｄ）参照）。

このウエハの上面にＣＶＤ法によりＳｉＯ₂膜を形成する。次にフォトリソグラフィとエッチングにより、図４（ｅ）に示すような上記ＳｉＯ₂膜からなるマスクパターン４２１をその開口部が円形部分４１７上に位置するように形成し、エッチングにより層４１４の表面にまで達する穴を形成する。次に選択エッチングにより層４１４をエッチングする。この際、横方向にもエッチングが進むため、層４１４の中央部分は全て空洞となる。その周囲の部分では層４１４が残るため、この部分で層４１５および層４１６を支える所謂Ａｉｒ−ＧａＰ構造となる（工程８）。

続いてメサ及び電極４１９にそれぞれ接続する電極を形成する。まずフォトレジストを塗布、マスク露光によりパターニングした後、ＡｕＧｅ／ＡｕＮｉを蒸着し、上記フォトレジストを除去してリフトオフすることにより、図４（ｆ）に示すようにリング電極４２２およびそれと接続されたパッド電極４２３を形成する。またこのとき同時にポリイミド上に、上記工程６で形成した電極４１９と接続しているパッド電極４２４を形成する（工程７）。

このようにＩｎＰ基板上に作製したＶＣＳＥＬを、１個ごともしくは所望のアレイ状（例えば１個×１０個、１００個×１００個など）に切り出して使用可能である。

本実施例でも第２の実施例と同様に、ＤＢＲ層となる層４１６の半導体側に空気層である層４１４が配置されているため、通常の半導体ＤＢＲより実効ＤＢＲ長を短くすることが可能である。また本実施例では第３の実施例と同様に、層４１０から層４１３がＤＢＲ層兼電流注入層として機能するため、低抵抗と短い実効ＤＢＲ長を両立することが可能となる。

以上、本発明の４つの実施例について説明したが、本発明の実施方法は上記した各種形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形が可能である。例えば上記４つの実施例では最も屈折率の低い低屈折率層を１層としているが、これは複数層あっても良い。また、第２および第４の実施例では上側ＤＢＲとして空気層および半導体からなるＤＢＲを用いているが、半導体ＤＢＲの上にさらに誘電体ＤＢＲを設けても良い。また、実効ＤＢＲ長の観点からはＤＢＲとして機能する層のうち、最も屈折率の小さい層が半導体に最も近いことが望ましく、第１および第２の実施例ではそのような構成となっているが、最も屈折率の小さい層を半導体側から２番目、あるいはそれ以降の低屈折率層に用いても良い。この場合、半導体に最も近い箇所に配置した場合に比べて、実効ＤＢＲ長は長くなるが、活性層側への熱膨張差に起因する歪の影響が低減されるなどの利点がある。また、第３および第４の実施例ではＤＢＲ層兼電流注入層として機能する半導体層を約３λ／４層としたが、これを５λ／４層などとしても良い。これにより実効ＤＢＲ長は長くなるが、電気抵抗は低減する。このように必要な高速性と素子への応力、電気抵抗などを勘案して上記実施例を変形することも可能である。

本発明の第１の実施例の面発光レーザ作製工程を説明する図である。 本発明の第２の実施例の面発光レーザ作製工程を説明する図である。 本発明の第３の実施例の面発光レーザ作製工程を説明する図である。 本発明の第４の実施例の面発光レーザ作製工程を説明する図である。 本発明の作用を説明するためのＤＢＲの構造の比較例を示す断面図である。 本発明の作用を説明するためのＤＢＲの構造の一例を示す断面図である。 本発明の作用を説明するためのＡｉｒ−Ｇａｐ型ＤＢＲの構造の一例を示す断面図である。

符号の説明

１０１ ｎ−ＧａＡｓ基板
１０２ 第１のＤＢＲ層
１０３ ｎ−ＧａＡｓクラッド層
１０４ ノンドープＧａＩｎＮＡｓ量子井戸とＧａＡｓ障壁層からなる活性層
１０５ ｐ−ＧａＡｓクラッド層
１０６ ｐ−ＧａＡｓ_0.25Ｐ_0.75層
１０７ ｐ⁺−Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ層
１０８ ｎ⁺−Ｇａ_0.9Ｉｎ_0.1Ｎ_0.02Ａｓ_0.098層
１０９ ｎ−ＧａＡｓ層
１１０ ｎ−ＧａＡｓ埋込層
１１１ 第２のＤＢＲ層
１１２ 円柱状構造
１１３ 電極
１１４ ポリイミド
１１５ リング電極
１１６ パッド電極
１１７ パッド電極
２０１ ｐ−ＧａＡｓ基板
２０２ 第１のＤＢＲ層
２０３ ｐ−Ａｌ_0.98Ｇａ_0.02Ａｓの酸化電流狭窄部形成層
２０４ ｐ−Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層
２０５ ノンドープＩｎＧａＡｓ量子井戸とＧａＡｓ障壁層からなる活性層
２０６ ｎ−Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層
２０７ ｎ−ＧａＡｓ層
２０８ ｎ−Ｉｎ_0.49Ｇａ_0.51Ｐ層
２０９ ｎ−ＧａＡｓ層
２１０ ｎ−ＧａＡｓ層とｎ−Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ層を交互に１０層ずつ積み重ねた層
２１１ 第２のＤＢＲ層
２１２ 円柱状構造
２１３ ポリイミド
２１４ マスクパターン
２１５ リング電極
２１６ パッド電極
２１７ ｐ側電極
３０１ ｎ−ＧａＡｓ基板
３０２ 第１のＤＢＲ層
３０３ ｎ−ＧａＡｓクラッド層
３０４ ノンドープＩｎＧａＡｓ量子井戸とＧａＡｓ障壁層からなる活性層
３０５ ｐ− ＧａＡｓクラッド層
３０６ ｐ−Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ層
３０７ ｐ⁺−ＧａＡｓ_0.94Ｓｂ_0.06層
３０８ ｎ⁺−Ｉｎ_0.12Ｇａ_0.88Ａｓ層
３０９ ｎ−ＧａＡｓ層
３１０ ｎ−ＧａＡｓ層
３１１ ｎ−Ａｌ_0.9Ｇａ_0.1Ａｓ層
３１２ ｎ−ＧａＡｓ層
３１３ 第２のＤＢＲ層
３１４ 円柱状構造
３１５ 電極
３１６ ポリイミド
３１７ リング電極
３１８ パッド電極
３１９ パッド電極
４０１ ｎ−ＩｎＰ基板
４０２ 第１のＤＢＲ層
４０３ ｎ−ＩｎＰクラッド層
４０４ ノンドープＡｌ_0.13Ｇａ_0.17Ｉｎ_0.7Ａｓ量子井戸とＡｌ_0.23Ｇａ_0.28Ｉｎ_0.49Ａｓ障壁層からなる活性層
４０５ ｐ−ＩｎＰクラッド層
４０６ ｐ−Ｉｎ_0.52Ａｌ_0.48Ａｓ層
４０７ ｐ−ＩｎＰ層
４０８ ｐ⁺−Ａｌ_0.15Ｇａ_0.15Ｉｎ_0.7Ａｓ層
４０９ ｎ⁺−Ｉｎ_0.64Ｇａ_0.36Ａｓ_0.76Ｐ_0.24層
４１０ ｎ−ＩｎＰ層
４１１ ｎ−ＩｎＰ層
４１２ ｎ−ＡｌＧａＩｎＡｓ層
４１３ ｎ−ＩｎＰ層
４１４ ｕ−ＡｌＩｎＡｓ層
４１５ ｕ−ＩｎＰ層
４１６ ｕ−ＩｎＧａＡｓＰ層とｕ−ＩｎＰ層を交互に１５層ずつ積み重ねた層
４１７ 直径約２２μｍの円形部分
４１８ 直径約３０μｍの円柱状構造
４１９ 電極
４２０ ポリイミド
４２１ マスクパターン
４２２ リング電極
４２３ パッド電極
４２４ パッド電極

Claims (10)

1. 活性層を含む半導体層が分布型ブラッグ反射鏡で挟まれた共振構造を有する面発光レーザであって、
   少なくとも片方の前記反射鏡が、屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された積層構造を有し、これらの低屈折率層間で他の低屈折率層と異なる屈折率を有する低屈折率層を有し、そのうち最も屈折率の低い層が誘電体からなり、この誘電体からなる低屈折率層より前記活性層から遠い側に、その誘電体より屈折率が高い低屈折率層を有する面発光レーザ。
2. 活性層を含む半導体層が分布型ブラッグ反射鏡で挟まれた共振構造を有する面発光レーザであって、
   少なくとも片方の前記反射鏡が、屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された積層構造を有し、この積層構造は全て半導体からなり、これらの低屈折率層の一つとして空隙を有する空隙層を含み、この空隙層より前記活性層から遠い側に、その空隙より屈折率の高い低屈折率層を有する面発光レーザ。
3. 少なくとも片方の前記反射鏡は、全ての低屈折率層が誘電体からなり、そのうち前記活性層に最も近い低屈折率層の屈折率が最も低い請求項１に記載の面発光レーザ。
4. 少なくとも片方の前記反射鏡は、その低屈折率層のうち、前記空隙層が前記活性層に最も近い側にある請求項２に記載の面発光レーザ。
5. 活性層を含む半導体層が分布型ブラッグ反射鏡で挟まれた共振構造を有する面発光レーザであって、
   少なくとも片方の前記反射鏡が、半導体のみからなり前記活性層に近い側の第１の反射鏡と、少なくとも一部に誘電体を含み前記活性層から遠い側の第２の反射鏡で構成され、
   第２の反射鏡は、屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された積層構造を有し、これらの低屈折率層間で他の低屈折率層と異なる屈折率を有する低屈折率層を有し、そのうち最も屈折率の低い層が誘電体からなり、この誘電体からなる低屈折率層より前記活性層から遠い側に、その誘電体より屈折率が高い低屈折率層を有する面発光レーザ。
6. 活性層を含む半導体層が分布型ブラッグ反射鏡で挟まれた共振構造を有する面発光レーザであって、
   少なくとも片方の前記反射鏡が、半導体のみからなり前記活性層に近い側の第１の反射鏡と、空隙を有する空隙層を含み前記活性層から遠い側の第２の反射鏡で構成され、
   第２の反射鏡は、屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された積層構造を有し、これらの低屈折率層の一つとして前記空隙層を含み、この空隙層より前記活性層から遠い側に、その空隙より屈折率の高い低屈折率層を有する面発光レーザ。
7. 第２の反射鏡において、最も屈折率の低い低屈折率層が前記活性層に最も近い側にある請求項５に記載の面発光レーザ。
8. 第２の反射鏡において、前記空隙層が前記活性層に最も近い側にある請求項６に記載の面発光レーザ。
9. 他方の前記反射鏡は半導体のみからなる請求項１から８のいずれかに記載の面発光レーザ。
10. 半導体のみからなる他方の前記反射鏡は前記活性層よりも基板に近い側にある請求項９に記載の面発光レーザ。

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