特許 7415329 発光素子、および発光素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】発光素子、および発光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/026 20060101AFI20240110BHJP

   H01S 5/183 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01S5/026 616

H01S5/183

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019079037

(22)【出願日】2019-04-18

(65)【公開番号】P2020178027

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2022-02-28

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人科学技術振興機構「超高速光リンクのための超高速面発光レーザの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005496

【氏名又は名称】富士フイルムビジネスイノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近藤 崇

【審査官】佐竹 政彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０４９１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１０９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３２８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６１０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６５７０９０５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２６２７６５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電領域、および該導電領域を囲んで設けられた第１の長さの第１の非導電領域と第１の長さより短い第２の長さの第２の非導電領域を含む非導電領域を共有するとともに、予め定められた方向にこの順で配置された共振器構造を有する第１の柱状体、結合部、および共振器構造を有する第２の柱状体を含み、
前記第１の長さ及び前記第２の長さは、平面視における前記第１の柱状体及び前記第２の柱状体の、前記予め定められた方向に沿った前記導電領域を含む断面における長さであり、
前記第１の柱状体で発振した光は、前記第２の柱状体で反射し、前記第１の柱状体から出力されるものであって、
前記第２の非導電領域と、前記導電領域とは異なる非酸化層との界面を示す境界は、前記第１の柱状体の全体、及び前記第２の柱状体の一部に形成される、
発光素子。

【請求項2】

前記共振器構造は、基板上にこの順に形成された第１の多層膜反射鏡、活性領域、および第２の多層膜反射鏡を備え、
前記活性領域が前記導電領域の一部を形成し、前記第１の多層膜反射鏡および前記第２の多層膜反射鏡の少なくとも一方の複数の層に設けられた酸化層が前記非導電領域を形成する
請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記第２の非導電領域は複数の酸化層で形成されている
請求項２に記載の発光素子。

【請求項4】

第１の多層膜反射鏡、活性領域、および第２の多層膜反射鏡がこの順で積層された多層膜構造体が形成された基板を準備する工程と、
予め定められた方向にこの順で配置された共振器構造を有する第１の柱状体、結合部、および共振器構造を有する第２の柱状体を前記多層膜構造体に形成する工程と、
前記多層膜構造体に含まれる複数の層の側面を酸化して、第１の長さの第１の非導電領域と、前記第１の長さより短い第２の長さの第２の非導電領域を含む非導電領域を形成する工程と、
前記第２の柱状体における前記予め定められた方向を平面視した際の前記第２の非導電領域の一部を削除する工程と、を含み、
前記第１の柱状体で発振した光は、前記第２の柱状体で反射し、前記第１の柱状体から出力されるものであって、
前記第１の長さ及び前記第２の長さは、平面視における前記第１の柱状体及び前記第２の柱状体の、前記予め定められた方向に沿った導電領域を含む断面における長さであり、
前記第２の非導電領域と、前記導電領域とは異なる非酸化層との界面を示す境界は、前記第１の柱状体の全体、及び前記第２の柱状体の一部に形成される、
発光素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子、および発光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、同一の半導体基板上に、単一横モード直線偏光を基板垂直方向に発する面発光レーザと、基板に水平に光を導波する導波路とを有し、面発光レーザと導波路の光軸が交差していることを特徴とする光機能素子が開示されている。

【0003】

特許文献２には、第１ミラーと、第１ミラーの上方に形成された活性層と、活性層の上方に形成された第２ミラーと、活性層の上方または下方に形成された電流狭窄層と、を含み、第２ミラーは、光の出射方向と垂直な面内に配列された複数の凹部を有し、凹部に周囲を囲まれた光閉じこめ領域は、平面視において電流狭窄層に囲まれた領域の内側に形成されている、面発光型半導体レーザが開示されている。

【0004】

特許文献３には、基板上に形成され、基板と垂直方向にレーザ光を発する発光部と、基板上に形成され、発光部で発せられた光の一部を基板と水平方向に伝播させる光伝播部と、光伝播部で伝播された光の光量を調整する光量調整手段とを備え、光伝播部は、発光部領域の等価屈折率よりも等価屈折率が小さい低等価屈折率領域と、低等価屈折率領域と光量調整手段との間に配された低等価屈折率領域よりも等価屈折率が高い高等価屈折率領域とを含む、面発光型半導体レーザが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－２７４６４０号公報

【文献】特開２００７－１８９０３３号公報

【文献】特開２０１２－０４９１８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、帯域特性の劣化が抑制された発光素子、および発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１態様に係る発光素子は、導電領域、および該導電領域を囲んで設けられた第１の長さの第１の非導電領域と第１の長さより短い第２の長さの第２の非導電領域を含む非導電領域を共有するとともに、予め定められた方向にこの順で配置された共振器構造を有する第１の柱状体、結合部、および共振器構造を有する第２の柱状体を含み、前記第２の柱状体における前記予め定められた方向と交差する方向の前記第２の非導電領域の一部の長さが他の前記第２の非導電領域の長さより短いものである。

【0008】

第２態様に係る発光素子は、第１態様に係る発光素子において、前記予め定められた方向と交差する方向の一部に前記第２の非導電領域が配置されていないものである。

【0009】

第３態様に係る発光素子は、第１態様または第２態様に係る発光素子において、前記共振器構造は、基板上にこの順に形成された第１の多層膜反射鏡、活性領域、および第２の多層膜反射鏡を備え、前記活性領域が前記導電領域の一部を形成し、前記第１の多層膜反射鏡および前記第２の多層膜反射鏡の少なくとも一方の複数の層に設けられた酸化層が前記非導電領域を形成するものである。

【0010】

第４態様に係る発光素子は、第３態様に係る発光素子において、前記第２の非導電領域は複数の酸化層で形成されているものである。

【0011】

第５態様に係る発光素子の製造方法は、第１の多層膜反射鏡、活性領域、および第２の多層膜反射鏡がこの順で積層された多層膜構造体が形成された基板を準備する工程と、予め定められた方向にこの順で配置された共振器構造を有する第１の柱状体、結合部、および共振器構造を有する第２の柱状体を前記多層膜構造体に形成する工程と、前記多層膜構造体に含まれる複数の層の側面を酸化して、第１の長さの第１の非導電領域と、前記第１の長さより短い第２の長さの第２の非導電領域を含む非導電領域を形成する工程と、前記第２の柱状体における前記予め定められた方向と交差する方向の前記第２の非導電領域の一部を削除する工程と、を含むものである。

【発明の効果】

【0012】

第１、および第５態様によれば、帯域特性の劣化が抑制された発光素子、および発光素子の製造方法を提供することができる、という効果を奏する。

【0013】

第２態様によれば、予め定められた方向と交差する方向の一部に第２の非導電領域を配置させる場合と比較して、より確実に帯域特性の劣化が抑制される、という効果を奏する。

【0014】

第３態様によれば、結合共振器構造の面発光型発光素子において帯域特性の劣化が抑制される、という効果を奏する。

【0015】

第４態様によれば、より高速化が図られた結合共振器構造の面発光型発光素子において帯域特性の劣化が抑制される、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図2】実施の形態に係る発光素子の動作を説明する断面図である。

【図3】実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す断面図の一部である。

【図4】実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す断面図の一部である。

【図5】（ａ）は比較例に係る発光素子の構成を示す断面図、（ｂ）は制御部メサの第２酸化領域の切削位置を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下の実施の形態では、本発明に係る発光素子として、駆動部（発光部）を構成するメサと、制御部（帰還部）を構成するメサとが結合部で結合された構成の結合共振器構造を有する面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）を例示して説明する。

【0018】

図１を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０の構成の一例について説明する。図１（ａ）は本実施の形態に係る発光素子１０の断面図であり、図１（ｂ）は発光素子１０の平面図である。図１（ａ）に示す断面図は、図１（ｂ）に示す平面図においてＡ－Ａ’線で切断した断面図である。

【0019】

図１（ａ）に示すように、発光素子１０は、半絶縁性のＧａＡｓ（ガリウムヒ素）の基板１２上に形成されたｎ型ＧａＡｓのコンタクト層１４、下部ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）１６、活性領域２４、第１酸化領域３２ａ、第２酸化領域３２ｂ、非酸化領域３２ｃ、上部ＤＢＲ２６、ｐ側電極３６、ｎ側電極３０、および電流阻止領域６０を含んで構成されている。第１酸化領域３２ａ、および非酸化領域３２ｃによって電流狭窄層３２が形成されている。なお、図１では、発光素子１０を被覆する絶縁膜、ｐ側電極３６とｐ側電極パッドとの間の配線、あるいはｎ側電極３０とｎ側電極パッドとの間の配線等を省略して描いている。ここで、第１酸化領域３２ａおよび第２酸化領域３２ｂは本発明に係る「非導電領域」の一例であり、非酸化領域３２ｃは本発明に係る「導電領域」の一例である。また、図１（ａ）に示すように、本実施の形態では、一例として第２酸化領域３２ｂの長さが第１酸化領域３２ａの長さより短くされている。

【0020】

なお、本実施の形態では第２酸化領域３２ｂが複数本（図１（ａ）の例では３本）である形態を例示して説明するが、これに限られず例えば４本以上でも１本あるいは２本でもよい。また、本実施の形態では複数の第２酸化領域３２ｂの各々の長さが等しい形態を例示して説明するが、これに限られず各々の長さが異なっていてもよい。例えば、複数の第２酸化領域３２ｂの各々の長さが、活性領域２４から遠ざかるほど短くなるように構成してもよい。

【0021】

図１（ｂ）に示すように、発光素子１０は２つのメサ（柱状体。ポストともいう）、すなわち各々略矩形形状で、駆動部６２を構成するメサＭ１と、制御部６４を構成するメサＭ２を備えている。また、発光素子１０は、メサＭ１とメサＭ２とが接続される部分に結合部４０を有している。本実施の形態に係る結合部４０は、メサＭ１とメサＭ２とが接続されることによって形成された半導体層のくびれ部分に設けられている。メサＭ１およびメサＭ２の各々は、コンタクト層１４上に共通に形成された下部ＤＢＲ１６、活性領域２４、電流狭窄層３２、上部ＤＢＲ２６を含んでいる。

【0022】

一方、メサＭ１とメサＭ２との間、すなわち結合部４０には、上部ＤＢＲ２６内に形成された電流阻止領域６０が配置されている。本実施の形態に係る電流阻止領域６０は、メサＭ１、Ｍ２の上面から電流狭窄層３２にかけて（すなわち、活性領域２４に至らない深さまで）、一例としてＨ＋（プロトン）イオンを注入して形成された高抵抗領域であり、駆動部６２のメサＭ１と制御部６４のメサＭ２とを電気的に分離する領域である。なお、電流阻止領域６０は、駆動部６２と制御部６４との間の分離を確実にするための構成で、該分離の許容度によっては電流阻止領域６０を用いなくともよい。また、不純物を導入する代わりに溝を形成してもよい。以上の構成を有する駆動部６２（メサＭ１）、制御部６４（メサＭ２）、および結合部４０を含んで本実施の形態に係る結合共振器構造型の発光素子１０が構成されている。

【0023】

次に、図２（ａ）を参照して発光素子１０の作用について説明する。駆動部６２はＶＣＳＥＬ型の発光部であり、基本的に下部ＤＢＲ１６と上部ＤＢＲ２６との間の垂直共振（Ｚ軸の方向の共振）によって発光し、出力光Ｌｏを出力する。なお、駆動部６２を発光させる際には、電源の正極をｐ側電極３６に、負極をｎ側電極３０に接続して－Ｚ方向に駆動電流を流す。

【0024】

ここで、垂直共振によって発生した光（以下、「発振光Ｌｖ」という場合がある）の一部は、図２（ａ）に示す＋Ｘ方向（基板１２に平行な方向）に沁み出し、駆動部６２から結合部４０を介して制御部６４に伝播する（以下、この光を「伝播光」という場合がある）。該伝播光は、下部ＤＢＲ１６と上部ＤＢＲ２６との間で反射を繰り返しながら伝搬するいわゆるスローライト光である。一方、図１（ａ）に示すように、発光素子１０では、第１酸化領域３２ａはメサＭ１、Ｍ２の双方に形成されている。しかしながら、第２酸化領域３２ｂはメサＭ１には形成されているが、メサＭ２には形成されていない部分がある。つまり、図１（ｂ）に示すように、第１酸化領域３２ａの先端と非酸化領域３２ｃとの界面である境界１８はメサＭ１およびＭ２の全体に亘って形成されている。一方、第２酸化領域３２ｂと非酸化層との界面である境界２０はメサＭ１の全体およびメサＭ２の一部に形成されている。すなわち、メサＭ２には第２酸化領域３２ｂが形成されていない領域がある。換言すれば、伝播光の伝播方向（つまり、＋Ｘ方向）に交差するメサＭ２の界面は、第２酸化領域３２ｂが形成されていない端面Ｓとなっている。

【0025】

その結果、駆動部６２から制御部６４に伝播した伝播光は、メサＭ２の端面Ｓで反射し（以下、端面Ｓで反射した光を「反射光Ｌｒ」という場合がある）、駆動部６２に戻る。駆動部６２に戻った反射光Ｌｒは発振光Ｌｖに重畳され、駆動部６２の変調特性を改善する（変調帯域を拡大する）。以上が、結合共振器構造を有する発光素子１０の動作原理である。

【0026】

次に、再び図１を参照し、発光素子１０の構成についてより詳細に説明する。本実施の形態に係る基板１２には、一例として半絶縁性のＧａＡｓ基板を用いている。半絶縁性のＧａＡｓ基板とは、不純物がドーピングされていないＧａＡｓ基板である。半絶縁性のＧａＡｓ基板は抵抗率が非常に高く、そのシート抵抗値は数ＭΩ程度の値を示す。

【0027】

基板１２上に形成されたコンタクト層１４は、一例としてＳｉがドープされたＧａＡｓ層によって形成されている。コンタクト層１４の一端はｎ型の下部ＤＢＲ１６に接続され、他端はｎ側電極３０に接続されている。すなわち、コンタクト層１４は、下部ＤＢＲ１６とｎ側電極３０との間に介在し、メサＭ１、Ｍ２で構成される半導体層に一定の電位を付与する機能を有する。なお、コンタクト層１４は、サーマルクリーニング後、基板表面の結晶性を良好にするために設けられるバッファ層を兼ねてもよい。

【0028】

コンタクト層１４上に形成されたｎ型の下部ＤＢＲ１６は、発光素子１０の発振波長をλ、媒質（半導体層）の屈折率をｎとした場合に、膜厚がそれぞれ０．２５λ／ｎとされかつ屈折率の互いに異なる２つの半導体層を交互に繰り返し積層して構成される多層膜反射鏡である。具体的には、下部ＤＢＲ１６は、Ａｌ_０．９０Ｇａ_０．１Ａｓによるｎ型の低屈折率層と、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓによるｎ型の高屈折率層と、を交互に繰り返し積層することにより構成されている。なお、本実施の形態に係る発光素子１０では、発振波長λを、一例として約８５０ｎｍとしている。

【0029】

本実施の形態に係る活性領域２４は、例えば、下部スペーサ層、量子井戸活性層、および上部スペーサ層を含んで構成されてもよい（図示省略）。本実施の形態に係る量子井戸活性層は、例えば、４層のＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる障壁層と、その間に設けられた３層のＧａＡｓからなる量子井戸層と、で構成されてもよい。なお、下部スペーサ層、上部スペーサ層は、各々量子井戸活性層と下部ＤＢＲ１６との間、量子井戸活性層と上部ＤＢＲ２６との間に配置されることにより、共振器の長さを調整する機能とともに、キャリアを閉じ込めるためのクラッド層としての機能も有している。発光素子１０では、メサＭ１がＶＣＳＥＬを構成しているので、メサＭ１における活性領域２４が発光層として機能している。

【0030】

活性領域２４上に設けられたｐ型の電流狭窄層３２は、ｐ側電極３６からｎ側電極３０に向かって流れる電流を、非酸化領域３２ｃによって絞る機能を有している。上述したように、図１（ｂ）に示す境界１８は、非酸化領域３２ｃと第１酸化領域３２ａとの間の界面を表わしている。図１（ｂ）に示すように、境界１８で区画された本実施の形態に係る非酸化領域３２ｃは、結合部４０でくびれた形状をなしている。なお、第２酸化領域３２ｂは、後述するように発光素子１０の帯域を改善する一手段として設けられている。

【0031】

電流狭窄層３２上に形成された上部ＤＢＲ２６は、膜厚がそれぞれ０．２５λ／ｎとされかつ屈折率の互いに異なる２つの半導体層を交互に繰り返し積層して構成される多層膜反射鏡である。具体的には、上部ＤＢＲ２６は、Ａｌ_０．９０Ｇａ_０．１Ａｓによるｐ型の低屈折率層と、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓによるｐ型の高屈折率層と、を交互に繰り返し積層することにより構成されている。

【0032】

上部ＤＢＲ２６上には、光の出射面を保護する出射面保護膜３８が設けられている（図４（ｅ）参照）。出射面保護膜３８は、一例としてシリコン窒化膜を着膜して形成される。

【0033】

ここで、図５を参照して、発光素子１０ではメサＭ２側に第２酸化領域３２ｂを配置しない領域を設ける理由について説明する。

【0034】

ところで、一般的なＶＣＳＥＬ（メサが単一のＶＣＳＥＬ）においては、高速化のための一方法として、メサ内の寄生容量を低減する方法がある。また、メサ内の寄生容量を低減する方法として多層酸化層を形成する方法がある。多層酸化層を形成して寄生容量が低減するのは、Ｐ電極とＮ電極との間の等価的な距離が長くなるからである。一方、駆動用メサと制御用メサを有する結合共振器構造のＶＣＳＥＬでは、上述したように、スローライト光の伝播方向と交差する制御用メサの端面がスローライト光の反射面となっている。

【0035】

図５（ａ）は、一般的なＶＣＳＥＬと同様にして結合共振器構造のＶＣＳＥＬに多層酸化層である第２酸化領域３２ｂ、３２ｂ’を導入した比較例に係る発光素子１００を示している。図５（ｂ）は発光素子１００の平面図を、図５（ａ）は図５（ｂ）におけるＢ－Ｂ’線に沿った断面図を各々示している。図５（ａ）に示すように、発光素子１００はメサＭ１およびＭ２’を備え、メサＭ２’にも第２酸化領域３２ｂ’が形成されている。メサＭ２’に第２酸化領域３２ｂ’を形成すると、第２酸化領域３２ｂ’が形成されていないメサＭ２の端面Ｓと比較して第２酸化領域３２ｂの部分での屈折率が低下する。その結果、図５（ａ）に散乱光Ｌｓとして示すように伝播光は散乱し、駆動部であるメサＭ１に戻らない反射光が増加する。このため、反射光による帯域改善効果が制限される。

【0036】

そこで本発明では、スローライト光の伝播方向と交差する方向の第２酸化領域３２ｂ’（スローライト光の反射面に位置する第２酸化領域３２ｂ’）を製造工程におけるエッチング等で削除することにした。ただし、電流狭窄層（電流狭窄層３２）を構成する酸化層（第１酸化領域３２ａ）は残す。図５（ｂ）に示すＣ－Ｃ’線は、メサＭ２’の削除する位置を示している。図５（ｂ）に示す例では、メサＭ２’の辺Ｈ１、Ｈ２に沿った部分の境界２０まで第２酸化領域３２ｂ’を削除している。ただし、メサＭ２’の平面視での削除範囲はこれに限られず、反射光Ｌｒの発生範囲等に応じて、より狭い範囲でも、より広い範囲でもよい。さらに、第２酸化領域３２ｂ’はすべて削除する必要もなく、散乱光Ｌｓの程度等に応じて残留させてもよい。

【0037】

次に、図３および図４を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０の製造方法について説明する。本実施の形態では、１枚のウエハ上に複数の発光素子１０が形成されるが、以下ではそのうちの１つの発光素子１０について図示し説明する。

【0038】

図３（ａ）に示すように、まず、半絶縁性ＧａＡｓの基板１２上に、ｎ型のコンタクト層１４、ｎ型の下部ＤＢＲ１６、活性領域２４、およびｐ型の上部ＤＢＲ２６がこの順でエピタキシャル成長されたウエハを準備する。

【0039】

その際、ｎ型のコンタクト層１４は、一例として、キャリア濃度を約２×１０^１８ｃｍ^－３とし、膜厚を２μｍ程度として形成する。また、ｎ型の下部ＤＢＲ１６は、一例として、各々の膜厚が媒質内波長λ／ｎの１／４とされた、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓ層とＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層とを交互に３７．５周期積層して形成される。Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ層のキャリア濃度およびＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層のキャリア濃度は、各々約２×１０^１８ｃｍ^－３とされ、下部ＤＢＲ１６の総膜厚は約４μｍとされる。また、ｎ型キャリアとしては、一例として、Ｓｉ（シリコン）を用いる。

【0040】

活性領域２４は、一例として、ノンドープのＡｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓ層による下部スぺーサ層と、ノンドープの量子井戸活性層と、ノンドープのＡｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓ層による上部スぺーサ層とで形成される。量子井戸活性層は、例えば、Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓによる４層の障壁層、および各障壁層の間に設けられたＧａＡｓによる３層の量子井戸層で構成される。Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓによる障壁層の膜厚は各々約８ｎｍとされ、ＧａＡｓによる量子井戸層の膜厚は各々約８ｎｍとされ、活性領域２４全体の膜厚は媒質内波長λ／ｎとされる。

【0041】

ｐ型の上部ＤＢＲ２６は、一例として、各々の膜厚が媒質内波長λ／ｎの１／４とされた、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓ層とＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層とを交互に２５周期積層して形成される。この際、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓ層のキャリア濃度およびＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層のキャリア濃度は、各々約４×１０^１８ｃｍ^－３とされ、上部ＤＢＲ２６の総膜厚は約３μｍとされる。また、ｐ型キャリアとしては、一例として、Ｃ（カーボン）を用いる。さらに、上部ＤＢＲ２６の層内には、後述の工程において第１酸化領域３２ａ、第２酸化領域３２ｂを形成するための層（図示省略。上部ＤＢＲ２６の各層とは組成が異なる）が含まれる。また、上部ＤＢＲ２６の最上層はｐ側電極３６とオーミック性接触を形成するためのコンタクト層（図示省略）とされている。

【0042】

次に、フォトリソグラフィによりマスクを形成した後、上部ＤＢＲ２６にプロトンＨ＋等をイオン注入し、図３（ｂ）に示すように電流阻止領域６０を形成する。

【0043】

次に、上部ＤＢＲ２６上に出射面保護膜となる材料を成膜した後、該材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図３（ｃ）に示すように、出射面保護膜３８を形成する。出射面保護膜３８の材料としては、一例として、シリコン窒化膜を用いる。

【0044】

次に、上部ＤＢＲ２６の最上層であるコンタクト層（図示省略）上に電極材料を成膜した後、該材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図３（ｄ）に示すように、ｐ側電極配線４２（図４（ｅ）参照）に接続するｐ側電極３６を形成する。ｐ側電極３６は、一例として、Ｔｉ／Ａｕの積層膜を用いて形成される。

【0045】

次に、フォトリソグラフィおよびエッチングによりウエハ面上にマスクを形成し、該マスクを用いて例えばドライエッチングを行い、図３（ｅ）に示すようにメサＭ３を形成する。メサＭ３の平面視での形状は、図５（ｂ）に示すメサＭ１およびＭ２’に相当する形状である。

【0046】

次に、ウエハに酸化処理を施してメサＭ３を側面から酸化し、図３（ｆ）に示すように、メサＭ３内に第１酸化領域３２ａ、第２酸化領域３２ｂおよび３２ｂ’を形成する。その際、第１酸化領域３２ａの層の酸化されていない領域が非酸化領域３２ｃとなり、第１酸化領域３２ａおよび非酸化領域３２ｃが電流狭窄層３２を形成する。非酸化領域３２ｃは、図３（ｆ）に示すようにメサＭ１からＭ２’にかけて連続して形成される。なお、本実施の形態では第２酸化領域３２ｂのＸ軸方向の長さを第１酸化領域３２ａのＸ軸方向の長さよりも短くするために、第２酸化領域３２ｂを形成する層と、第１酸化領域３２ａを形成する層とで組成を異ならせている。より具体的には、両者で例えばＡｌ（アルミニウム）の組成比を異ならせている。

【0047】

次に、フォトリソグラフィおよびエッチングによりウエハ面上にマスクを形成し、該マスクを用いて例えばドライエッチングを行い、図４（ａ）に示すようにメサＭ１、Ｍ２を形成する。すなわち、下部ＤＢＲ１６および活性領域２４の一部をエッチングしてコンタクト層１４の一部を露出させ、さらに上部ＤＢＲ２６の一部をエッチングして第２酸化領域３２ｂ’を削除する。第２酸化領域３２ｂ’が削除されたメサＭ２の端面Ｓが駆動部６２から伝播する伝播光の反射面となる。本エッチングによりメサＭ２’に相当する形状はメサＭ２に相当する形状となる。なお、本エッチングに際しては、必ずしも第２酸化領域３２ｂ’の全部を削除する必要はなく、反射光Ｌｒの強度等を勘案して一部を残留させてもよい。さらに、本例では、下部ＤＢＲ１６および活性領域２４の削除位置と、上部ＤＢＲ２６の削除位置とを異ならせる（メサＭ２に段差を設ける）形態を例示して説明するが、両削除位置は同じ位置としてもよい（図１（ａ）参照）。また、本例ではメサＭ２にｐ側電極３６を形成する形態を例示して説明するが、これに限られずメサＭ２側にはｐ側電極３６形成しなくともよい（図１（ａ）参照）。

【0048】

次に、フォトリソグラフィおよびエッチングによりウエハ面上にマスクを形成し、該マスクを用いてコンタクト層１４を例えばドライエッチングし、図４（ｂ）に示すように素子分離を行う。本実施の形態において「素子分離」とは、隣接する発光素子１０との間でコンタクト層１４を分離することをいう。

【0049】

次に、コンタクト層１４上に電極材料を成膜した後、該材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図４（ｃ）に示すように、ｎ側電極配線４４（図４（ｅ）参照）に接続するｎ側電極３０を形成する。ｎ側電極３０は、一例として、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜を用いて形成される。

【0050】

次に、図４（ｄ）に示すように、ウエハの出射面保膜３８、ｐ側電極３６、ｎ側電極３０を除く領域にシリコン窒化膜による絶縁膜３４を成膜する。本実施の形態に係る絶縁膜３４は、一例として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で形成されている。なお、絶縁膜３４の材料はシリコン窒化膜に限らず、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）、あるいはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等であってもよい。

【0051】

次に、ウエハ面上に電極材料を成膜した後、該電極材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図４（ｅ）に示すように、ｐ側電極３６に接続されたｐ側電極配線４２、ｎ側電極３０に接続されたｎ側電極配線４４を形成する。ｐ側電極配線４２はｐ側電極パッド（図示省略）に接続され、ｎ側電極配線４４はｎ側電極パッド（図示省略）に接続される。ｐ側電極配線４２、ｎ側電極配線４４は、一例として、Ｔｉ／Ａｕの積層膜を用いて形成する。

【0052】

次に、ウエハ上の図示しないダイシング領域においてダイシングし、発光素子１０を分離して個片化する。以上の工程により、本実施の形態に係る発光素子１０が製造される。

【0053】

なお、上記実施の形態では、発光素子１０が備える２つのメサＭ１とＭ２の形状として略矩形形状を例示して説明したが、これに限られず、例えば楕円形状、三角形状等他の様々な形態としてもよい。また、メサＭ１とＭ２が同じ形状である必要もない。

【0054】

また、上記実施の形態では、多層酸化層（第２酸化領域３２ｂ）を上部ＤＢＲ２６に形成する形態を例示して説明したが、これに限られず下部ＤＢＲ１６に形成してもよい。

【0055】

また、上記各実施の形態では単一の発光素子の形態を例示して説明したが、これに限られず、上記各実施の形態に係る発光素子を単一の基板上に複数形成した発光素子アレイの形態としてもよい。

【0056】

また、上記実施の形態では、半絶縁性のＧａＡｓ基板を用いたＧａＡｓ系の発光素子を例示して説明したが、これに限られず、ＧａＮ（窒化ガリウム）による基板、あるいはＩｎＰ（リン化インジウム）による基板を用いた形態としてもよい。

【0057】

また、上記実施の形態では、基板にｎ型のコンタクト層を形成する形態を例示して説明したが、これに限られず、基板にｐ型のコンタクト層を形成する形態としてもよい。その場合には、上記の説明において、ｎ型とｐ型を逆に読み替えればよい。

【符号の説明】

【0058】

１０、１００ 発光素子
１２ 基板
１４ コンタクト層
１６ 下部ＤＢＲ
１８ 境界
２０ 境界
２４ 活性領域
２６ 上部ＤＢＲ
３０ ｎ側電極
３２ 電流狭窄層
３２ａ 第１酸化領域
３２ｂ、３２ｂ’ 第２酸化領域
３２ｃ 非酸化領域
３４ 絶縁膜
３６ ｐ側電極
３８ 出射面保護膜
４０ 結合部
４２ ｐ側電極配線
４４ ｎ側電極配線
６０ 電流阻止領域
６２ 駆動部
６４ 制御部
Ｈ１、Ｈ２ 辺
Ｌｒ 反射光
Ｌｏ 出力光
Ｌｓ 散乱光
Ｌｖ 発振光
Ｓ 端面
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ２’、Ｍ３ メサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】