CN101640376B - 表面发射激光器及阵列、其制造方法和光学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种表面发射激光器及阵列、其制造方法和光学装置。该表面发射激光器制造方法等减少表面浮雕结构所出现的处理损伤，从而使得能够稳定地提供单横模特性。提供一种包含用于控制上部镜子的发光部分中的反射率的表面浮雕结构的方法，该表面浮雕结构包含阶梯结构，该方法包括：在上部镜子上面或之上，形成包含用于形成台面结构的图案和用于形成阶梯结构的图案的抗蚀剂图案，并执行第一阶段蚀刻，用于蚀刻上部镜子的表面层以确定阶梯结构的水平位置；在执行第一阶段蚀刻之后，形成电流限制结构；以及在形成电流限制结构之后，执行第二阶段蚀刻，用于进一步蚀刻已执行第一阶段蚀刻的区域，以确定阶梯结构的深度位置。

Description

表面发射激光器及阵列、其制造方法和光学装置
技术领域
本发明涉及表面发射激光器制造方法、表面发射激光器阵列制造方法、表面发射激光器、表面发射激光器阵列和包含表面发射激光器阵列的光学装置。
背景技术
作为表面发射激光器之一的垂直腔表面发射激光器(以下称为“VCSEL”)使得能够沿与基板表面垂直的方向提取光，并因此可仅通过改变用于元件形成的掩模图案来容易地形成二维阵列。使用从该二维阵列发射的多个射束的并行处理使得能够增大密度和速度，因此期望在例如光通信的各种产业中应用这种二维阵列。例如，使用表面发射激光器阵列作为用于电子照相打印机的曝光光源使得能够通过多个射束增大打印密度和速度。
这种电子照相打印需要在感光鼓上形成稳定和微小的激光斑点(spot)，因此，作为激光器特性，需要单横模和/或单纵模下的稳定工作。
近年来，对于表面发射激光器，已开发了使用选择性氧化技术形成电流限制(confining)结构以仅向必要的区域注入电流的方法。
在该方法中，为了更高的性能，在多层反射镜中设置具有高的Al比例(例如，98％的Al比例)的AlGaAs层，并且在高温水蒸气气氛中对其进行选择性氧化，以形成电流限制结构，使得仅向必要的区域注入电流。
图2示出截面图，所述截面图示出根据相关技术例子的表面发射激光器，其中，使用上述的选择性氧化技术形成电流限制结构。
在图2中的表面发射激光器200中，在基板2104上形成垂直腔结构。
在垂直腔结构中，在被注入电流时发光的活性层(active layer)2110以及被设置为调整腔长度的下部间隔件层2108和上部间隔件层2112被插入下部镜子(mirror)2106和上部镜子2114之间。
这里，镜子中的每一个被配置为多层反射镜。在垂直腔结构中，上部镜子2114的至少一部分被蚀刻以形成台面(mesa)结构。
在上部镜子2114中的高Al比例层2115中，通过从台面结构的侧壁执行的选择性氧化形成电流限制结构2116。
并且，通过绝缘膜2124使台面结构的表面部分地电钝化。
在与基板2104的后表面接触的下部电极2102和与台面结构的上部接触的上部电极2126之间提供预定的电势差。因此，活性层2110在被注入电流时发光，所述光通过腔经受激光振荡，然后，从上部电极2126的开口中的光出射(exit)区域2140发射激光。
但是，从单横模的观点看，该选择性氧化是不希望的。
换句话说，由于存在氧化层，因此出现过大的折射率差，从而导致产生高阶横模分量。
因此，作为针对它的对策，采用这样的方法：例如，通过借助于电流限制结构将发光区域减小到约3μm的直径，以防止高阶横模分量被限制，从而提供单横模激光发射(lasing)。
但是，在这种约束发光区域的方法中，由于发光区域的尺寸减小，因此每个元件的输出被显著地降低。
鉴于如上所述的这种情况，在常规上，研究了使得能够在保持具有一定的大小的发光区域的同时实现单横模激光发射的方法，而不是上述的通过使发光区域变窄的仅借助于电流限制结构提供单横模的方法。
换句话说，研究了这样的方法，所述方法有意在基本横模和高阶横模之间引入损失差，以使得能够在保持具有一定的大小的发光区域的同时实现单横模激光发射。
作为这种方法的一个例子，日本专利申请公开No.2001-284722、H.J.Unold等(Electronics Letters，Vol.35，No.16(1999))和J.A.Vukusic等(IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS，Vol.37，No.1，(2001)108)公开了被称为“表面浮雕(relief)”的方法。
在该方法中，对表面发射激光器元件的光出射表面(图2中的光出射区域2140)设置用于控制反射率的阶梯(stepped)结构，以相对于基本横模分量的损失增大高阶横模分量的损失。
以下，在本说明书中，如上所述的设置在反射镜的光出射表面的光出射区域中用于反射率控制的阶梯结构被称为“表面浮雕结构”。
下面，使用图3A～3D描述根据上述的现有技术例子的表面浮雕结构。一般地，对于VCSEL镜子，使用包含交替地层叠的多对具有不同折射率的两层的多层反射镜，每个层具有激光发射波长的四分之一(以下，除非另外指明，否则其可被简写成“1/4波长”)的光学厚度。通常，该多层反射镜被高折射率层终止，并因此也通过利用由与空气的低折射率终端界面进行的反射而具有不小于99％的高反射率。
这里，首先描述图3A和图3B所示的凸出的表面浮雕结构。Unold等也公开了这种凸出的表面浮雕结构。
象图3A所示的低反射区域2204那样，当高折射率层2206的最后的层(其具有1/4波长的光学厚度)被去除时，多层反射镜被低折射率层2208终止。因此，可以获得凸出的表面浮雕结构。
利用这种凸出的表面浮雕结构，被低折射率层2208和折射率比低折射率层2208低的空气之间的界面所反射的光的相位被从由存在于所述界面之下的多层反射镜全反射的光的相位偏移π。
因此，低反射区域2204的反射率被降低到例如不大于99％，并且，反射率损失可被增大直至约五到十倍。
为了利用该原理在基本横模和高阶横模之间提供损失差，如图3B所示，仅在发光部分周围形成低反射区域2204，使得低反射区域2204和高阶横模光学分布2212彼此大大重叠。
同时，高反射区域2202被留在发光部分的中心部分中，使得基本横模光学分布2210和其中高折射率层2206的最后的层被留下的高反射区域2202彼此大大重叠。
因此，增大高阶横模分量的反射损失以抑制高阶横模激光发射，从而使得能够仅提供基本横模激光发射。
并且，象图3C和图3D所示的低反射区域2204那样，可通过在高折射率层2206的最后的层之上进一步添加具有1/4波长的光学厚度的低折射率层(其也可以是高折射率层)(或者仅对于高反射区域2202执行蚀刻而使低反射区域2204保持原样)，提供凹陷的表面浮雕结构。
在日本专利申请公开No.2001-284722中也公开了诸如上述的凹陷的表面浮雕结构。该结构也使得能够通过与凸出的表面浮雕相同的原理降低反射率，从而使得能够仅以基本横模提供单模激光发射。
当通过借助于表面浮雕结构在VCSEL的光学模式之间提供损失差来执行控制时，表面浮雕结构和电流限制结构的水平方向的对准是重要的。换句话说，当试着仅以基本横模提供激光发射时，如果电流限制开口中心和表面浮雕中心彼此不对准，那么将在想要提供的激光发射模式(例如，基本横模)的分量中导致额外的损失。
作为用于制造表面浮雕结构的方法，例如，在L M.A Plouzennec等(Proceedings of SPIE Vol.3946(2000)219)中公开了在完成元件之后通过例如FIB(聚焦离子束)处理表面的方法。
但是，难以在该阶段中使浮雕位置与发光区域(电流注入区域)对准。
特别是，在制造VCSEL阵列器件的情况下，上述处理(其中上述未对准的量会根据元件而改变)导致阵列器件产出率的下降。作为解决该问题的浮雕对准技术，Unold等公开了被称作自对准处理的方法。
以下，将使用图4A～4E进一步描述Unold等中的上述自对准处理。
如图4A所示，第一抗蚀剂2410被涂覆到VCSEL晶片的上部镜子2114上，并且，同时在抗蚀剂上执行对表面浮雕结构的构图和对台面结构的构图。
这里，凸出图案被示为表面浮雕。
然后，如图4B所示，使用被构图的抗蚀剂2410作为掩模，对半导体进行干蚀刻。
作为该蚀刻的结果，形成表面浮雕结构2150。
然后，如图4C所示，第二抗蚀剂2420被涂覆和构图，以保护表面浮雕结构2150。然后，如图4D所示，执行湿蚀刻，以形成台面结构，从而使得高Al比例层2115在台面的侧壁处露出。
然后，如图4E所示，高Al比例层2115被选择性氧化以形成电流限制结构2116。
虽然Unold等没有公开是否在执行选择性氧化之前去除抗蚀剂2410和2420，但这里提供的描述假定它们被去除。随后，根据Unold等，通过标准处理执行器件中的接触的形成、钝化和焊盘接合(padbonding)。
在该处理中，使用同一个掩模执行台面结构和表面浮雕结构的定位构图。
由于电流限制结构反映台面结构，因此该处理使得能够实现电流限制结构和表面浮雕结构的高度精确的水平对准。
发明内容
作为相关技术例子的根据Unold等的上述制造方法使得能够实现电流限制结构和表面浮雕结构的高度精确的水平对准。但是，对于表面浮雕结构，浮雕的蚀刻深度的控制也如水平位置控制那样是重要的。
但是，在根据Unold等的制造方法中，在形成电流限制结构的处理期间，表面浮雕结构会如下面描述的那样受损，这影响蚀刻深度，从而导致不能获得期望的单横模特性的问题。
换句话说，由于形成表面浮雕结构之后的处理，表面浮雕结构与空气的界面、特别是浮雕的底表面会受损，这导致不能获得期望的特性的问题。
这里，处理包括例如用于台面结构形成的蚀刻、抗蚀剂灰化(ashing)、电流限制结构形成、选择性氧化和电极剥离。
例如，当去除第二抗蚀剂图案2420并由此露出半导体层时，作为执行选择性氧化的结果，浮雕表面将由于砷原子被提取而受损。
并且，在选择性氧化期间，即使不去除第二抗蚀剂图案2420并且通过该保护层保护表面浮雕结构，因为晶片被加热到高温，所以根据Unold等的这种使用抗蚀剂的保护层也是不够的，因此浮雕界面会变粗糙。
并且，例如，在去除保护膜的处理中，表面浮雕结构会与诸如缓冲氢氟酸的保护膜去除剂接触，并由此受损。
因此，在根据Unold等的制造方法中，表面浮雕结构的上述损伤影响蚀刻深度，这会导致不能获得期望的单横模特性的问题。
Vukusic等公开了施加在光学模式上的影响如上面描述的那样根据浮雕的蚀刻深度而变化。图15(与Vukusic等中的图10对应)示出了这种公开。更具体而言，在浮雕深度(蚀刻深度)偏离设计的浮雕深度时，在凸出的表面浮雕中，例如，不能在高阶模式分量中引起足够的损失，这会导致多模式激光发射。
同时，在凹陷的表面浮雕中，例如，基本模式分量的反射率降低，这甚至会导致不提供基本模式激光发射。
如上所述，在根据相关技术例子的制造方法中，难以提供由设计值规定的浮雕深度(蚀刻深度)，这在制造使得能够稳定地提供单横模特性的表面发射激光器时是一个问题。
鉴于上述的情况，本发明的目的是，提供一种表面发射激光器制造方法和表面发射激光器，其减少表面浮雕结构所出现的处理损伤，从而使得能够稳定地提供单横模特性。
本发明的另一目的是，提供一种用于制造根据表面发射激光器制造方法制造的表面发射激光器的表面发射激光器阵列的方法、表面发射激光器的表面发射激光器阵列、和包含表面发射激光器的表面发射激光器阵列的光学装置。
鉴于以上的目的，本发明提供一种用于制造表面发射激光器的表面发射激光器制造方法，该表面发射激光器包含：层叠在基板上的下部镜子、活性层和上部镜子；以及上部镜子的发光部分处的表面浮雕结构，该方法包括：在上部镜子上面或之上形成抗蚀剂图案，所述抗蚀剂图案包含用于形成台面结构的第一图案和用于形成表面浮雕结构的第二图案；执行用于使用抗蚀剂图案蚀刻上部镜子的表面层以确定表面浮雕结构的水平位置的第一阶段蚀刻；在执行第一阶段蚀刻之后，形成约束注入到活性层的电流的电流限制结构；以及在形成电流限制结构之后，执行用于进一步蚀刻已执行第一阶段蚀刻的区域以确定表面浮雕结构的深度位置的第二阶段蚀刻。
并且，本发明提供一种表面发射激光器，包括：层叠在基板上的下部镜子、活性层和上部镜子；和包含设置在上部镜子的发光部分处以控制反射率的阶梯结构的表面浮雕结构，其中，表面浮雕结构包含依次层叠的第三浮雕层、第二浮雕层和第一浮雕层；其中阶梯结构包含已通过层叠在第三浮雕层上的第一浮雕层和第二浮雕层执行蚀刻的蚀刻区域；其中第一浮雕层包含GaAs，并且第二浮雕层包含AlxGa1-xAs(x＞0)；并且其中第三浮雕层包含AlyGa1-yAs(y＜x)或AlGaInP。
本发明可提供这样的表面发射激光器制造方法和表面发射激光器，其减少表面浮雕结构所出现的处理损伤，从而使得能够稳定地提供单横模特性。
本发明还可提供一种用于制造根据表面发射激光器制造方法制造的表面发射激光器的表面发射激光器阵列的方法、表面发射激光器的表面发射激光器阵列、以及包含表面发射激光器的表面发射激光器阵列的光学装置。
从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例1和2的垂直腔表面发射激光器的截面图。
图2是示出根据相关技术例子的使用选择性氧化技术的表面发射激光器的截面图。
图3A、图3B、图3C和图3D是示出根据作为相关技术例子的Unold等和日本专利申请公开No.2001-284722的表面浮雕结构的示意图：图3A和图3B示出凸出的表面浮雕结构；以及图3C和图3D示出凹陷的表面浮雕结构。
图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是示出根据作为相关技术例子的Unold等的自对准处理的示意图。
图5是根据本发明的实施例1的光学表面浮雕结构及其周围区域的顶视平面图。
图6A和图6B是示出根据本发明的实施例1和2的表面浮雕结构的截面图。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E、图7F、图7G、图7H和图7I是示出根据本发明的实施例1的垂直腔表面发射激光器的制造方法的示图。
图8A、图8B、图8C、图8D、图8E、图8F、图8G、图8H、图8I、图8J、图8K、图8L和图8M是示出根据本发明的实施例2的垂直腔表面发射激光器的制造方法的示图。
图9A和图9B是根据本发明的实施例3的光出射区域中和上部电极附近的表面浮雕结构的截面图。
图10A、图10B和图10C是示出根据本发明的实施例3的垂直腔表面发射激光器的制造方法的处理图。
图11是示出根据本发明的实施例4的垂直腔表面发射激光器的截面图。
图12A和图12B是根据本发明的实施例4的表面浮雕结构的截面图。
图13A和图13B是示出根据本发明的实施例5的包含垂直腔表面发射激光器的激光器阵列的图像形成装置的示图。
图14是示出根据本发明的实施例6的垂直腔表面发射激光器的截面图。
图15是示出根据作为相关技术例子的Vukusic等的施加在光学模式上的影响取决于浮雕的蚀刻深度而变化的示图。
具体实施方式
根据本发明的上述配置，通过将表面浮雕结构的形成分成两个阶段来执行所述形成，并且，在形成电流限制结构之后执行用于执行第二阶段蚀刻的处理，从而使得能够减少表面浮雕结构所出现的处理损伤。
换句话说，在形成电流限制结构之前执行的用于执行第一阶段蚀刻的处理中，同时执行用于形成表面浮雕结构的构图和用于形成对于形成电流限制结构来说所必须的台面结构的构图。
因此，可以稳定地进行表面浮雕结构的水平对准。
并且，在形成电流限制结构之后执行用于执行第二阶段蚀刻的处理，并且，在该阶段中确定最终的浮雕深度，从而使得能够相对于常规处理减少表面浮雕结构所出现的处理损伤。
以下将描述本发明的实施例。
实施例1
在实施例1中，将描述包含凸出的表面浮雕结构的垂直腔表面发射激光器及其制造方法等。
图1是示出根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器的配置的截面图。在图1中，表面发射激光器100包含下部电极102、基板104、活性层110、下部间隔件层108、上部间隔件层112和下部镜子106。表面发射激光器100还包含上部镜子114、高Al比例层115、电流限制结构116、绝缘膜124、上部电极126和光出射区域140。
在与上部镜子114的光出射区域140对应的表面发射激光器100的表面处形成凸出的表面浮雕结构。
图5是根据当前实施例的表面浮雕结构及其周围区域的顶视平面图。图6A示出凸出的表面浮雕结构650。
在当前实施例中，如图6A所示，表面浮雕结构650的中心和电流限制结构的中心彼此一致，并且，表面浮雕结构650被设计为使得其中心部分包含高反射区域202，并且其周边部分包含低反射区域204。这里，如图6B所示，低反射区域204和高阶横模光学分布212彼此大大重叠，而基本横模光学分布210和高反射区域202彼此大大重叠。
在上部镜子114中，相对于激光发射波长λ各具有λ/4的光学厚度的低折射率层208和高折射率层206被交替地层叠。
在终端端部(上侧)处，形成表面浮雕结构650，并且，从与活性层相对的侧观察，依次形成包含在表面浮雕结构650中的第一浮雕层760、第二浮雕层762和第三浮雕层764。
在凸出的表面浮雕结构650中，第一浮雕层760和第二浮雕层762已在低反射区域204中被蚀刻掉，而第一浮雕层760留在高反射区域202中。
第一浮雕层760和第二浮雕层762的总光学厚度、以及第三浮雕层764和紧挨浮雕层764之下的低折射率层的总光学厚度被设计为提供期望的表面浮雕结构特性。
例如，在λ为激光发射波长的情况下，可通过λ/4×(奇数)获得总光学厚度中的每一个。
下面，将描述根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器制造方法。
根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器制造方法使得能够通过以下描述的制造处理稳定地形成表面浮雕结构。
首先，使得在图1所示的半导体基板104上生长下部镜子106、下部间隔件层108、量子阱活性层110、上部间隔件层112和上部镜子114。
对于生长方法，例如，可以使用MOCVD(金属有机化学气相沉积)。
基板104例如为n型GaAs基板。
下部镜子106包含例如交替地层叠的、各具有λ/4的光学厚度的高折射率层和低折射率层，并且，例如为n型AlAs/Al0.5Ga0.5As多层反射镜。
下部间隔件层108例如为n型AlGaInP层。
量子阱活性层110例如为GaInP/AlGaInP的多量子阱层，并且被设计为在680nm的波长处具有光学增益。
上部间隔件层112例如为p型AlGaInP层。
上部镜子114包含例如交替地层叠的、各具有λ/4的光学厚度的高折射率层和低折射率层，并且，例如为p型Al0.9Ga0.1As/Al0.5Ga0.5As多层反射镜。
下部间隔件层108和上部间隔件层112的厚度被设计为使得：在下部镜子106和上部镜子114之间形成具有λ的共振波长的驻波；并且，驻波的波腹处于活性层110的区域中。
用可被选择性氧化的高Al比例层115代替上部镜子114的活性层附近的层中的一些层。
例如，用AlAs或Al0.98Ga0.02As层代替从活性层起的(以上例子中的Al0.9Ga0.1As的)第一低折射率层。
并且，图6A所示的上部镜子114的最上面的部分、第三浮雕层764、第二浮雕层762和第一浮雕层760被依次沉积并且生长。
换句话说，从上部镜子的光出射表面侧观察，这些层以第一浮雕层760、第二浮雕层762和第三浮雕层764的次序被布置。
第一浮雕层760例如为p型GaAs层。
第二浮雕层762例如为p型Al0.5Ga0.5As层，但是也可包含AlxGa1-xAs(x＞0)。并且，它可包含AlxGa1-xAs(x＞0.4)。
虽然第三浮雕层764例如为p型(Al0.5Ga0.5)0.505In0.495P层，但是第三浮雕层764可包含AlyGa1-yAs(y＜x)或AlGaInP。并且，第三浮雕层可包含GaAs或AlwGazIn(1-w-z)P(w＞0.3)。在表面发射激光器的激光发射波长为λ的情况下，第一浮雕层和第二浮雕层的总光学厚度可以为λ/4的奇数倍。并且，在M为奇数的情况下，可以将第一浮雕层和第二浮雕层的总光学厚度设定在λ/4乘以M至λ/4乘以M并加上20nm之间。
下面，描述用于对于如上面描述的那样已生长的晶片提供表面浮雕结构的处理。
图7A～7I示出根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器的制造方法。
图7A～7I是示出根据当前实施例的表面发射激光器的制造步骤的示图。首先，在图7A所示的步骤中，第一抗蚀剂层410被涂覆到晶片的其上已进行沉积和生长的一侧，并且，使用同一个掩模在第一抗蚀剂410上同时执行用于表面浮雕结构的构图和用于台面结构的构图。这里，用于形成台面结构的图案可被称为“第一图案”，而用于形成表面浮雕结构的图案被称为“第二图案”。
这里，作为表面浮雕结构，示出凸出的浮雕结构。例如，表面浮雕结构的高反射率区域的直径例如为
Figure G2009101650152D00121
低反射区域的外直径为并且台面结构的直径为
Figure G2009101650152D00123
然后，在图7B所示的步骤中，使用被构图的第一抗蚀剂410作为掩模，蚀刻作为上部镜子的表面层的第一浮雕层760(第一阶段蚀刻)。
通过使用例如柠檬酸蚀刻剂的湿蚀刻执行第一浮雕层的蚀刻，例如，该柠檬酸蚀刻剂为通过以2∶60∶250的(体积)比混合溶液A、过氧化氢水和水制备的溶液，这里，溶液A为通过以1∶1的(重量)比混合柠檬酸一水化物(citric acid monohydrate)和水制备的溶液。
作为本发明人的实验结果，在20℃的室温下，该蚀刻剂表现出2nm/秒的GaAs层蚀刻速度和小于0.1nm/秒的Al0.5Ga0.5As层蚀刻速度，并因此表现出不小于20∶1的选择性。
因此，当对于第一浮雕层760使用GaAs层并对于第二浮雕层762使用Al0.5Ga0.5As层时，实际上，使用上述的蚀刻剂，只有第一浮雕层可被蚀刻。
然后，在图7C所示的步骤中，第二抗蚀剂420被涂覆并被构图，以保护与表面浮雕结构对应的区域。
在该构图中，仅有必要使被构图的第二抗蚀剂420覆盖光出射区域并且不留在要被蚀刻掉以形成台面的区域中，因此，不必要求被构图的第二抗蚀剂的中心与台面和表面浮雕结构的中心一致。
然后，在图7D所示的步骤中，通过蚀刻形成台面结构，从而使得高Al比例层115被露出。通过例如干蚀刻执行该蚀刻，该干蚀刻例如为使用SiCl4/Ar气体的反应离子蚀刻。作为该蚀刻的结果，可被选择性氧化的高Al比例层115的侧表面被露出。
然后，在图7E所示的步骤中，去除第一和第二抗蚀剂，并且，通过选择性氧化，在可被选择性氧化的高Al比例层115中形成电流限制结构116。通过例如使用氧等离子体的灰化执行第一抗蚀剂410和第二抗蚀剂420的去除。在残存抗蚀剂的残留物的情况下，可进一步执行臭氧灰化。
电流限制结构116的开口直径例如为6μm。例如通过在水蒸气气氛炉中在400℃加热约30分钟执行选择性氧化。
在选择性氧化之前，为了选择性氧化的稳定性，可以用例如氨水清洗台面侧表面约1分钟。
在该步骤中，存在作为表面浮雕结构的组件的第二浮雕层762已受损的可能性。
更具体而言，作为使用氧等离子体的灰化的结果，表面会变粗糙。并且，在选择性氧化中，AlGaAs比GaAs更易于被氧化，因此，在露出的第二浮雕层762包含Al0.5Ga0.5As的情况下，该层可以以约几纳米的深度被氧化。可通过对包含于下部镜子、活性层和上部镜子中的任一个中的半导体的一部分进行离子注入，形成电流限制结构。
并且，可以在下部镜子、活性层和上部镜子之中(among)设置各通过选择性氧化电流限制层形成的一个或更多个电流限制结构。
然后，在图7F所示的步骤中，形成绝缘膜124。
绝缘膜124包含例如SiO2，并且，该层的厚度例如为200nm。通过例如等离子体CVD执行绝缘膜的形成。
然后，第三抗蚀剂被涂覆到绝缘膜124上，并且，第三抗蚀剂被构图，使得它不留在表面浮雕结构上，但是留在台面顶部之外(未示出)。
在图7G所示的步骤中，使用第三抗蚀剂作为掩模，去除与表面浮雕结构对应的绝缘膜124的部分，并且，去除第三抗蚀剂。
对于绝缘膜的蚀刻，例如使用缓冲氢氟酸。对于第三抗蚀剂的去除，例如使用丙酮，并且，通过例如臭氧灰化去除第三抗蚀剂的残留物。
然后，在图7H所示的步骤中，已于图7B所示的步骤中执行蚀刻的区域中的第二浮雕层762被蚀刻掉(第二阶段蚀刻)。
作为该步骤的结果，完成表面浮雕结构。
在第二浮雕层762的蚀刻之前，为了蚀刻速度的稳定性，可以用例如盐酸清洗该层的表面。
在该步骤中，在图7E的步骤中受损(即，表面变粗糙或被氧化)的第二浮雕层762被蚀刻掉。
结果，可以对表面浮雕结构提供与相关技术相比而言较稳定的形状。
这里，为了蚀刻第二浮雕层762，希望使用在第二浮雕层762和第一浮雕层760之间提供一定的选择性的蚀刻剂。
换句话说，希望可使用第一浮雕层760作为掩模蚀刻第二浮雕层762。
希望对于第二浮雕层的蚀刻选择性不小于对于第一浮雕层的蚀刻选择性的三倍。例如，在第一浮雕层为GaAs层并且第二浮雕层为Al0.5Ga0.5As层的情况下，可以使用氨水作为蚀刻剂。
作为本发明人的实验结果，当使用28％的氨水作为用于第二蚀刻的蚀刻剂时，在20℃的室温下对于GaAs和Al0.5Ga0.5As的蚀刻速度分别为0.16nm/分钟和0.68nm/分钟。
作为在当前实施例中使用的蚀刻剂的28％的氨水对于Al0.5Ga0.5As的蚀刻速度不大于10nm/分钟(其可不大于1nm/分钟)。与通常使用的湿蚀刻相比，这些速度是非常慢的，因此不能被用于普通的湿蚀刻中。
但是，在作为本发明的目的的表面浮雕结构的形成中，以几十纳米的深度形成表面浮雕结构，并且因此上述的蚀刻速度对于该形成来说是非常有效的，因为它使得易于在形成浮雕的蚀刻中执行精细的控制。
根据Vukusic等，即使作为高反射率区域的凸出部分的界面被轻微地切掉，凸出的表面浮雕结构的反射率也不被大大降低。
同时，在作为低反射区域的凹陷部分中，蚀刻深度的微小的差异大大影响反射率。
因此，根据当前实施例的表面发射激光器制造方法可被视为用于形成凸出的表面浮雕结构的有利的方法。
为了控制第二浮雕层762的蚀刻深度，可以如在Unold等中那样通过时间控制停止蚀刻，或者，也可使用蚀刻停止层(第三浮雕层764)停止蚀刻。
通过执行使用蚀刻停止层的控制而不是时间控制，可提供较精确的深度。
对于第三浮雕层764，例如可以使用GaAs层，但例如可以使用AlGaInP层，更具体而言，可以使用(Al0.5Ga0.5)0.505In0.495P层。
作为本发明人的实验结果，当使用28％的氨水作为用于第二蚀刻的蚀刻剂时，20℃的室温下的(Al0.5Ga0.5)0.505In0.495P层的蚀刻速度为0.03nm/分钟。例如，对于第二浮雕层使用Al0.5Ga0.5As层，将使得第二浮雕层的选择性不小于第三浮雕层的选择性的10倍。
因此，在这种情况下，第三浮雕层764可用作非常实用的蚀刻停止层。
然后，在图7I所示的步骤中，在台面的顶部上形成上部电极126，并且，在基板104的背侧形成下部电极(未示出)。上部电极126包含被设置有开口的发光部分。
通过以下步骤形成该上部电极126：对剥离抗蚀剂构图，使得它被留在光出射区域140中；通过电子束蒸发在上部多层反射镜侧沉积例如Ti/Au；以及用例如丙酮执行剥离抗蚀剂的剥离。
通过借助于电阻加热在整个基板背侧执行例如AuGe/Au的气相沉积，形成下部电极。
通过上述的步骤，表面发射激光器100被完成为晶片中的元件。随后，可以用例如树脂密封光出射表面，用于保护光出射表面。
实施例2
根据实施例2的垂直腔表面发射激光器具有与根据实施例1的垂直腔表面发射激光器类似的配置，但在形成其表面浮雕结构的处理方面与实施例1不同。
图8A～8M是示出根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器制造方法的示图。
首先，在图8A所示的步骤中，在晶片的其上已进行沉积和生长的一侧上形成第一电介质层810。
第一电介质层810包含例如SiO2。通过例如等离子体CVD执行成膜。第一电介质层810具有例如1μm的厚度。
然后，在图8B所示的步骤中，第一抗蚀剂830被涂覆到第一电介质层810上，即，被涂覆到上部镜子114之上，以使用同一个掩模同时执行用于表面浮雕结构的构图和用于台面结构的构图。
然后，在图8C所示的步骤中，使用被构图的第一抗蚀剂830作为掩模蚀刻第一电介质层810。
例如，如果第一电介质层810包含SiO2，那么可使用缓冲氢氟酸执行蚀刻。
然后，在图8D所示的步骤中，完全去除第一抗蚀剂830，并且使用第一电介质层810作为掩模蚀刻第一浮雕层760。
用例如丙酮执行第一抗蚀剂830的去除，并且，如果第一抗蚀剂830的残留物在用IPA清洗之后残存，那么可通过臭氧灰化去除这些残留物。
通过使用例如柠檬酸蚀刻剂的湿蚀刻执行第一浮雕层760的蚀刻，例如，该柠檬酸蚀刻剂为通过以2∶60∶250的(体积)比混合溶液A、过氧化氢水和水制备的溶液，这里，溶液A为通过以1∶1的(重量)比混合柠檬酸一水化物和水制备的溶液。
然后，在图8E所示的步骤中，形成第二电介质层812。第二电介质层812包含例如SiO2。
通过例如等离子体CVD执行该形成。第二电介质层812具有例如100nm的厚度。
然后，在图8F所示的步骤中，第二抗蚀剂832被涂覆到第二电介质层812上，并且被构图以保护表面浮雕结构。
在该构图中，仅有必要使被构图的第二抗蚀剂832覆盖光出射区域并且不被留在被蚀刻掉以形成台面的区域中，因此，不必要求被构图的第二抗蚀剂的中心与台面和表面浮雕结构的中心一致。
然后，在图8G所示的步骤中，使用被构图的第二抗蚀剂832作为掩模蚀刻第二电介质层812。
例如，如果第二电介质层812包含SiO2，那么可使用缓冲氢氟酸执行蚀刻。
在这种情况下，第一电介质层810会被稍微地(somewhat)蚀刻，因此，第一电介质层810被设置有比第二电介质层812的厚度大的厚度，以调整蚀刻的时间。
因此，能够以下一步骤中的蚀刻中的掩模所必要的厚度留下第一电介质层810。
然后，在图8H所示的步骤中，使用被构图的第二抗蚀剂832和第一电介质层810作为掩模，借助于蚀刻形成台面结构。通过例如干蚀刻执行蚀刻，该干蚀刻例如为使用SiCl4/Ar气体的反应离子蚀刻。
作为该蚀刻的结果，可被选择性地氧化的层115的侧表面被露出。
然后，在图8I所示的步骤中，去除第二抗蚀剂832，并且，通过选择性氧化，在可被选择性地氧化的高Al比例层115中形成电流限制结构116。
通过例如使用氧等离子体的灰化执行第二抗蚀剂832的去除。在抗蚀剂的残留物残存的情况下，可进一步执行臭氧灰化。
通过例如在水蒸气气氛炉中在400℃加热约30分钟，执行选择性氧化。
在选择性氧化之前，为了选择性氧化的稳定性，可以用例如氨水清洗台面侧表面约1分钟。
然后，在图8J所示的步骤中，第一电介质层810和第二电介质层812被完全地去除。
通过例如使用缓冲氢氟酸的蚀刻执行第一电介质层810和第二电介质层812的去除。
然后，在图8K所示的步骤中，形成第三电介质层(绝缘膜)124，并且，第三抗蚀剂被涂覆到第三电介质层124上。
然后，第三抗蚀剂被构图，使得它不留在表面浮雕结构上，但是留在台面顶部之外。使用该第三抗蚀剂作为掩模去除与表面浮雕结构对应的区域中的第三电介质层124，并且，去除第三抗蚀剂。
第三电介质层124包含例如SiO2，并且具有例如200nm的厚度。
通过例如等离子体CVD执行第三电介质层124的形成。对于第三电介质层124的蚀刻，例如使用缓冲氢氟酸。对于第三抗蚀剂的去除，例如使用丙酮，并且，通过例如臭氧灰化去除第三抗蚀剂的残留物。
然后，在图8L所示的步骤中，蚀刻第二浮雕层762。
作为该步骤的结果，完成了表面浮雕结构。在蚀刻第二浮雕层762之前，为了蚀刻速度的稳定性，可使用例如盐酸清洗表面。
这里，为了蚀刻第二浮雕层762，希望使用在第二浮雕层762和第一浮雕层760之间提供一定的选择性的蚀刻剂。
换句话说，希望可使用第一浮雕层760作为掩模蚀刻第二浮雕层762。
并且，希望对于第二浮雕层的蚀刻选择性不小于对于第一浮雕层的蚀刻选择性的三倍。
例如，如在实施例1中那样，在第一浮雕层为GaAs层并且第二浮雕层为Al0.5Ga0.5As层的情况下，可以使用氨水作为蚀刻剂。
为了控制第二浮雕层的蚀刻深度，可以通过时间控制停止蚀刻，或者，也可使用蚀刻停止层(第三浮雕层764)停止蚀刻。
对于第三浮雕层，例如，可以使用GaAs层，但例如可以使用AlGaInP层，更具体而言，例如可以使用(Al0.5Ga0.5)0.505In0.495P层。然后，在图8M所示的步骤中，如在实施例1中那样，在台面的顶部上形成上部电极126，并且，在基板104的背侧形成下部电极(未示出)。随后，可用例如树脂密封光出射表面以保护光出射表面。
在对于第一浮雕层760使用GaAs以使用该层作为接触层的情况下，由于较厚的层有利于接触，因此希望第一浮雕层760具有不小于20nm的厚度。
但是，在例如红色波长带中的层的情况下，GaAs层用作光吸收层，因此，第一浮雕层760不这样厚是有利的。并且，如果第二浮雕层762是薄的，那么，在蚀刻第二浮雕层762的适当步骤之前，第二浮雕层762会由于在处理过程中导致的损伤而被完全地蚀刻掉，从而导致第三浮雕层764被露出。例如，考虑使用AlGaInP层作为第三浮雕层764并且对于电介质层去除使用缓冲氢氟酸的情况，AlGaInP层会根据比例在缓冲氢氟酸中溶解。因此，在对于第二浮雕层762执行适当的蚀刻步骤之前蚀刻第二浮雕层762、从而导致第三浮雕层764被露出是不利的。
根据当前实施例的处理提供这样一种优点，即，对于蚀刻停止层，甚至可以使用被用于例如电介质层去除处理的蚀刻剂(例如，缓冲氢氟酸)蚀刻的材料(例如，AlGaInP)。
同时，如果第二浮雕层762是薄的，那么可减少蚀刻时间。
即使当使用导致第一浮雕层760在第二浮雕层762的蚀刻期间被稍微地蚀刻的蚀刻剂时，也可减少第一浮雕层760的蚀刻量。
实施例3
作为实施例3，描述与以上的实施例不同的垂直腔表面发射激光器的示例配置。
根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器具有与根据上述的实施例2的垂直腔表面发射激光器类似的配置。
但是，该垂直腔表面发射激光器与实施例2的不同在于：在形成表面浮雕结构的处理中，在形成电极之后蚀刻第三浮雕层。
图9A和图9B是根据当前实施例的光出射区域中和上部电极附近的表面浮雕结构的截面图。
根据当前实施例的表面浮雕结构950与根据实施例2的表面浮雕结构650的不同之处在于：在上部电极126之下形成的第一浮雕层760的厚度大于留在发光部分中的第一浮雕层760的厚度。
通过与实施例2的处理部分地共同的处理制造根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器。
图10A～10C是示出根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器的制造方法的处理图，其示出完成图8A～8K中的处理之后的处理。图10A与图8K对应。
在当前实施例中，在图10A所示的步骤中，在蚀刻第三电介质层124并去除第三抗蚀剂(未示出)之后，如图10B所示，在台面的顶部上形成上部电极126。
上部电极126包含被设置有开口的发光部分。通过以下步骤形成上部电极126：对剥离抗蚀剂构图，使得它被留在发光部分中；通过电子束蒸发来沉积例如Ti/Au；和用例如丙酮执行剥离抗蚀剂的剥离。
然后，在图10C所示的步骤中，蚀刻第二浮雕层762。对于用于蚀刻第二浮雕层的方法，可以使用与实施例2中相同的技术。作为图10C中的该步骤的结果，完成表面浮雕结构。为了蚀刻速度的稳定性，可以在蚀刻第二浮雕层762之前用例如盐酸清洗表面。
这里，如在实施例2中描述的那样，在第二浮雕层762的蚀刻期间，第一浮雕层760也会被稍微地蚀刻。
如果第一浮雕层760是高度掺杂的接触层，那么可以有效地执行从上部电极126到活性层110的电流注入。
但是，如果如在实施例2中那样在第二蚀刻之后即在第一浮雕层760的厚度已被减小之后设置上部电极126，那么存在不能提供充分的接触的可能性。
同时，高度掺杂的接触层通过掺杂的量吸收较多的光，因此，如果增大接触层的厚度，那么将降低激光提取效率。并且，虽然一般使用GaAs层作为接触层，但是，在红色波长带表面发射激光器中，GaAs层用作光吸收层，并因此不能被制造成是厚的。
但是，在根据实施例3的处理中，在第二浮雕层762的蚀刻期间，先前设置的上部电极126保护位于上部电极126之下的接触层，因此接触层的厚度没有被减小。
发光部分中的第一浮雕层760被稍微地蚀刻。
因此，如果光出射区域中的第一浮雕层760的厚度与实施例2中的相同，那么实施例3的处理比实施例2的处理更可靠地提供良好的接触。
并且，在于实施例2和实施例3之间提供相同的接触程度的情况下，与实施例2的处理相比，通过光出射区域中的第一浮雕层760的厚度的减小量，可在实施例3的处理中减小光吸收量，从而增大激光提取效率。
第一浮雕层760和第二浮雕层762具有被设计为允许光出射区域中的第一浮雕层760被切掉的厚度，并且被使得在晶片上生长。
例如，假定：第一浮雕层760是具有20nm的厚度的GaAs层；第二浮雕层762是具有25nm的厚度的Al0.5Ga0.5As层；以及第三浮雕层764是AlGaInP层。
在这种情况下，在图10C所示的蚀刻第二浮雕层762的步骤中，考虑在20℃下使用28％的氨水作为蚀刻剂。
在20℃下，28％的氨水对Al0.5Ga0.5As层的蚀刻速度为0.68nm/分钟。
因此，如果执行例如40分钟的蚀刻，那么Al0.5Ga0.5As层可被完全地蚀刻，从而导致作为第三浮雕层764的AlGaInP层被露出。但是，这里，作为第一浮雕层760的GaAs层的蚀刻速度为0.16nm/分钟，因此，GaAs层以6nm的深度被蚀刻。
结果，如果如在实施例2的处理中那样随后设置上部电极，那么GaAs接触层将具有14nm的厚度，这不能被视为提供良好的接触。
但是，在实施例3的处理中，先前已设置上部电极，因此，上部电极之下的GaAs接触层具有20nm的厚度，从而使得能够提供良好的接触。
另一方面，第一浮雕层760可被事先形成为加厚6nm，从而允许第一浮雕层760在第二浮雕层762的蚀刻期间被蚀刻。
在这种情况下，在上部电极之下设置具有26nm的厚度的GaAs接触层，从而使得能够提供更加有利的接触。
另外，实施例3提供另一优点。在例如图10A中的剥离抗蚀剂构图和上部电极剥离中，表面浮雕结构中的半导体的表面会受损。
例如，当作为剥离的结果产生抗蚀剂的残留物时，将试图通过例如臭氧灰化去除残留物。但是，如果灰化的能量是大的，那么表面浮雕结构的半导体表面会受损。
但是，在实施例3的方法中，第二浮雕层在后面被蚀刻以形成表面浮雕结构，因此，由灰化损伤的表面被蚀刻，从而减少损伤的影响。
实施例4
作为实施例4，将描述与以上的实施例不同的垂直腔表面发射激光器的示例配置。
图11是示出根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器1200的截面的示意图。
图12A和图12B是示出根据实施例4的垂直腔表面发射激光器1200的发光部分处的表面浮雕结构的截面的示意图。
根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器与根据实施例1～3的表面发射激光器大部分是共同的。
但是，如图11所示，根据实施例4的垂直腔表面发射激光器与实施例1～3的不同之处在于，设置在上部镜子114顶部的光出射区域140中的表面浮雕结构是凹陷的结构。
将使用图12A和图12B详细地描述根据当前实施例的表面浮雕结构1250。
在上部镜子114中，相对于激光发射波长λ各具有λ/4的光学厚度的低折射率层208和高折射率层206被交替地层叠。
在终端端部(顶侧)处，如图12A所示，形成表面浮雕结构1250：从与活性层相对的侧观察，第一浮雕层1360、第二浮雕层1362和第三浮雕层1364依次被层叠。
换句话说，上部镜子的最上面的高折射率层的顶侧的一部分被第三浮雕层1364代替。
在凹陷的表面浮雕结构1250中，第一浮雕层1360和第二浮雕层1362在作为中心部分的高反射区域202中被蚀刻掉，而第一浮雕层1360被留在作为周边部分的低反射区域204中。
低反射区域中的第一浮雕层1360和第二浮雕层1362的总光学厚度、以及第三浮雕层1364和紧挨着第三浮雕层1364之下的高折射率层的总光学厚度分别被设计为提供期望的表面浮雕结构特性。
例如，该总光学厚度中的每一个为λ/4或λ/4+λ/2×(整数)。
第一浮雕层例如为p型GaAs层。
第二浮雕层例如为p型Al0.5Ga0.5As层。
第三浮雕层例如为p型AIGaInP层。
可通过与在实施例1～3中公开的方法类似的方法制造根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器1200。
换句话说，可通过在形成电流限制结构之前蚀刻第一浮雕层1360并在形成电流限制结构之后蚀刻第二浮雕层1362以形成表面浮雕结构的方法，制造根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器1200。
在凹陷的表面浮雕的情况下，反射率在留下第一浮雕层1360和第二浮雕层1362的区域中是低的。
并且，与高反射率表面相比，低反射率表面可能要求与空气的界面的位置的较高精度。
因此，在第一浮雕层1360于第二浮雕层1362的蚀刻期间被轻微地切掉的情况下，考虑到要被切掉的层的量，第一浮雕层1360可事先被形成为较厚。
例如，最终制造包含凹陷的表面浮雕结构的表面发射激光器，该凹陷的表面浮雕结构包含20nm的第一浮雕层1360和25nm的第二浮雕层1362。
在这种情况下，如果在处理(例如，蚀刻第二浮雕层)期间第一浮雕层以例如6nm的深度被切掉，那么可在原始晶片中将第一浮雕层形成为具有26nm的厚度。
实施例5
在实施例5中，将描述使用根据本发明的垂直腔表面发射激光器而配置的光学装置的示例配置。
实施例1～4中公开的表面发射激光器和它们的制造方法中的任一个可被应用于表面发射激光器阵列及其制造方法。
并且，作为表面发射激光器阵列的应用，可以提供使用表面发射激光器的激光器阵列的光学装置。
以在晶片上一维或二维地整体(monolithically)布置多个表面发射激光器的方式，形成表面发射激光器阵列。
表面发射激光器的各自元件之间的间隔例如为50μm。
一般地，要求表面发射激光器阵列器件在阵列中没有个体激光器的特性变化是最常见的情况。
并且，从制造的观点看，要求高的产出率(即，可从一个晶片获得许多期望的阵列器件，并且，可从任意晶片稳定地获得期望的器件)。
换句话说，希望具有在晶片的平面中以及还在晶片之间具有均一的特性的阵列器件。
根据本发明，表面浮雕结构和电流限制结构的位置被同时确定，因此不会出现对准中的θ-位移的问题，从而使得能够抑制在阵列中以及在晶片中的元件特性变化。
并且，表面浮雕结构的两阶段形成可减少在处理期间由表面浮雕结构的损伤导致的特性变化，从而使得能够提供在晶片之间具有较少的变化的阵列器件。
这里，作为光学装置，将描述使用根据本发明的垂直腔表面发射激光器的红色表面发射激光器阵列而配置的图像形成装置的示例配置。图13A和图13B示出包含根据本发明的表面发射激光器阵列的电子照相记录型图像形成装置的结构。
图13A是图像形成装置的平面图，以及图13B是装置的侧视图。
如图13A和图13B所示，图像形成装置包含感光鼓(感光器)1700、充电器1702、显影单元1704、转印充电器1706、熔合器(fuser)单元1708、旋转多面镜1710和马达1712。该装置还包含垂直腔表面发射激光器阵列1714、反射镜1716、准直透镜1720和f-θ透镜1722。
在图13A和图13B中，马达1712被驱动以使旋转多面镜1710旋转。
根据当前实施例的旋转多面镜1710包含六个反射表面。
用作用于记录的光源的垂直腔表面发射激光器阵列1714被配置为通过根据图像信号的激光器驱动器(未示出)被打开或关闭。从垂直腔表面发射激光器阵列1714经由准直透镜1720向旋转多面镜1710施加如上面描述的那样被光学调制的激光。旋转多面镜1710沿箭头的方向旋转，并且，伴随旋转多面镜1710的旋转，从垂直腔表面发射激光器阵列1714输出的激光被反射为其发射角度根据反射表面顺序地变化的偏转射束。
通过f-θ透镜1722对该反射光进行例如校正以去除畸变像差，并且经由反射镜1716将其施加到感光鼓1700以在感光鼓1700上沿主扫描方向扫描。这里，作为经由旋转多面镜1710的一个表面反射光束的结果，在感光鼓1700上沿主扫描方向形成与垂直腔表面发射激光器阵列1714对应的多条线(line)的图像。
在当前实施例中，使用4×8的垂直腔表面发射激光器阵列1714，并因此形成32条线的图像。
感光鼓1700事先通过充电器1702被充电，并且通过激光扫描被顺序地曝光，从而形成静电潜像。
并且，感光鼓1700沿箭头的方向旋转，并且，通过显影单元1704使形成的静电潜像显影，并且，被显影的可见图像通过转印充电器1706被转印到转印纸(未示出)。
上面已转印了可见图像的转印纸被运送到熔合器单元1708，并且，在进行熔合之后，被排出到装置外面。
被旋转多面镜1710的各自反射表面反射的激光在线扫描之前被BD传感器检测。
该检测信号被输入到定时控制器(未示出)作为主扫描方向扫描开始基准信号，并且，参照该信号，各自的线中的扫描方向写入开始位置被同步化。
虽然在当前实施例中使用了4×8的垂直腔表面发射激光器阵列，但是，根据本发明的垂直腔表面发射激光器阵列不限于本例子，并且，可以采用m×n的垂直腔表面发射激光器阵列(m和n是自然数(不含0))。
半导体、电极和电介质材料等不限于在实施例中公开的材料，并且，应当理解，可以使用任何其它的材料，只要它们不偏离本发明的精神即可。
并且，对于表面发射激光器的制造方法，还可进行其它步骤的添加和替代(例如，处理中的清洗步骤的添加)，只要这种步骤添加和替代在本发明的范围内即可。
并且，对于在实施例中公开的用于半导体和/或电介质材料蚀刻的蚀刻剂，可以采用任何蚀刻剂，只要它们在本发明的范围内即可。
例如，为了蚀刻第二浮雕层，不仅可以使用28％的氨水，而且可以使用诸如NaOH水溶液或KOH水溶液的碱溶液、或者诸如铵盐溶液或氢氟酸蚀刻剂的酸性蚀刻剂等。
并且，在当前实施例中，目的被设定为：在借助于表面浮雕结构的模式控制中使0阶横模为信号模式，并且因此浮雕结构将表面分成两个区域，即，光出射区域的中心部分和周边部分。
但是，使用表面浮雕结构，还能够抑制第0阶模式激光发射并在另一特定的高阶模式中提供激光发射。
并且，可对于表面浮雕结构采用各种形状和尺寸，以提供具有期望的光学特性的表面发射激光器。
虽然关于图像形成装置被配置为光学装置的例子提供了以上的描述，但是本发明不限于这种配置。
例如，可使用这样的光源(即，使用根据本发明的垂直腔表面发射激光器配置的光源)、并使来自光源的光进入图像显示器以显示图像，来配置诸如投影显示器的光学装置。
实施例6
在实施例6中，将描述由形成光子晶体的多个蚀刻坑(pit)控制光学模式的垂直腔表面发射激光器的示例配置。
图14是示出根据当前实施例的垂直腔表面发射激光器的配置的截面图。在图14中，设置形成光子晶体的多个蚀刻坑1890。在本发明中，表面浮雕中的蚀刻部分的数目不限于一个，并且，可以设置多个蚀刻部分。并且，本发明还可被应用于例如象图14中所示的那样的、被称为“光子晶体表面发射激光器”的、通过蚀刻坑1890控制光学模式的垂直腔表面发射激光器。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (23)

1.一种用于制造表面发射激光器的表面发射激光器制造方法，该表面发射激光器包含：层叠在基板上的下部镜子、活性层和上部镜子，以及所述上部镜子的发光部分处的表面浮雕结构，该表面发射激光器制造方法包括：
在所述上部镜子上面或之上，形成包含用于形成台面结构的第一图案和用于形成所述表面浮雕结构的第二图案的抗蚀剂图案；
执行第一阶段蚀刻，用于使用所述抗蚀剂图案蚀刻所述上部镜子的表面层，以确定所述表面浮雕结构的水平位置；
在执行所述第一阶段蚀刻之后，形成用于约束注入到所述活性层的电流的电流限制结构；以及
在形成电流限制结构之后，执行第二阶段蚀刻，用于进一步蚀刻其中已执行所述第一阶段蚀刻的区域，以确定所述表面浮雕结构的深度位置，
其中，所述表面浮雕结构包含依次层叠第三浮雕层、第二浮雕层和第一浮雕层的结构；
其中，形成抗蚀剂图案包括：在所述第一浮雕层上面或之上，形成包含用于形成台面结构的第一图案和用于形成所述表面浮雕结构的第二图案的抗蚀剂图案；
其中，执行第一阶段蚀刻包括用于实现以下方面的蚀刻：使用所述抗蚀剂图案蚀刻所述第一浮雕层，以确定所述表面浮雕结构的水平位置；以及
其中，执行第二阶段蚀刻包括用于实现以下方面的蚀刻：在形成电流限制结构之后，在已执行所述第一阶段蚀刻的区域中进一步蚀刻位于所述第一浮雕层之下的所述第二浮雕层，以确定所述表面浮雕结构的深度位置。
2.根据权利要求1的表面发射激光器制造方法，其中，通过使用同一个掩模的构图形成所述第一图案和所述第二图案。
3.根据权利要求1的表面发射激光器制造方法，其中，所述基板、所述下部镜子、所述活性层和所述上部镜子包含半导体。
4.根据权利要求3的表面发射激光器制造方法，
其中，通过对所述下部镜子、所述活性层和所述上部镜子中的任一个中所包含的半导体的一部分进行离子注入，形成所述电流限制结构。
5.根据权利要求3的表面发射激光器制造方法，
其中，通过选择性地氧化设置在所述下部镜子、所述活性层和所述上部镜子之中的至少一个电流限制层，形成所述电流限制结构。
6.根据权利要求5的表面发射激光器制造方法，还包括：在执行第一阶段蚀刻和执行第二阶段蚀刻之间，使用所述抗蚀剂图案中的所述第一图案执行用于形成台面结构的蚀刻，直到至少所述电流限制层的侧表面被露出。
7.根据权利要求6的表面发射激光器制造方法，还包括：在选择性地氧化所述电流限制层以形成所述电流限制结构之前，形成保护所述表面浮雕结构的保护膜。
8.根据权利要求7的表面发射激光器制造方法，还包括：在选择性地氧化所述电流限制层以形成所述电流限制结构之后并且在执行第二阶段蚀刻之前，去除所述保护膜。
9.根据权利要求8的表面发射激光器制造方法，其中，缓冲氢氟酸被用于去除保护膜。
10.根据权利要求1的表面发射激光器制造方法，还包括：在执行第二阶段蚀刻之前，形成用于向所述活性层注入电流的电极的一部分。
11.根据权利要求1的表面发射激光器制造方法，还包括：在执行第二阶段蚀刻之后，用保护膜密封所述上部镜子的所述发光部分。
12.根据权利要求1的表面发射激光器制造方法，其中，对于所述第一阶段蚀刻使用包含柠檬酸的蚀刻剂。
13.根据权利要求1的表面发射激光器制造方法，其中，对于所述第二阶段蚀刻，使用第二浮雕层的蚀刻选择性不小于第一浮雕层的蚀刻选择性的三倍的蚀刻剂。
14.根据权利要求1的表面发射激光器制造方法，其中，对于所述第二阶段蚀刻，使用第二浮雕层的蚀刻选择性不小于第三浮雕层的蚀刻选择性的十倍的蚀刻剂。
15.根据权利要求1的表面发射激光器制造方法，其中，对于所述第二阶段蚀刻使用包含氨水的蚀刻剂。
16.一种表面发射激光器阵列制造方法，包括在晶片上一维或二维地整体布置多个根据权利要求1的表面发射激光器制造方法制造的表面发射激光器。
17.一种表面发射激光器，包括：
层叠在基板上的下部镜子、活性层和上部镜子；和
包含设置在所述上部镜子的发光部分处以控制反射率的阶梯结构的表面浮雕结构，
其中，所述表面浮雕结构包含依次层叠的第三浮雕层、第二浮雕层和第一浮雕层；
其中，所述阶梯结构包含已通过层叠在所述第三浮雕层上的所述第一浮雕层和所述第二浮雕层执行蚀刻的蚀刻区域；
其中，所述第一浮雕层包含GaAs，并且所述第二浮雕层包含AlxGa1-xAs，x＞0；以及
其中，所述第三浮雕层包含AlyGa1-yAs或AlGaInP，y＜x，
其中，在所述表面发射激光器的激光发射波长为λ的情况下，所述第一浮雕层和所述第二浮雕层的总光学厚度为λ/4的奇数倍；或者，
其中，在所述表面发射激光器的激光发射波长为λ并且M为奇数的情况下，所述第一浮雕层和所述第二浮雕层的总光学厚度在λ/4乘以M和λ/4乘以M并加上20nm之间。
18.根据权利要求17的表面发射激光器，其中，所述第二浮雕层包含AlxGa1-xAs，x＞0.4。
19.根据权利要求17的表面发射激光器，其中，所述第三浮雕层包含GaAs。
20.根据权利要求17的表面发射激光器，其中，所述第三浮雕层包含AlwGazIn(1-w-z)P，w＞0.3。
21.根据权利要求17的表面发射激光器，其中，所述活性层包含AlGaInP。
22.一种表面发射激光器阵列，包括在晶片上一维或二维地整体布置的多个根据权利要求17的表面发射激光器。
23.一种光学装置，包括：根据权利要求22的表面发射激光器阵列、在被照射有来自所述表面发射激光器阵列的光时形成静电潜像的感光器、充电器和显影单元。
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