CN101986487B - 表面发射激光器、其制造方法和图像形成装置 - Google Patents

表面发射激光器、其制造方法和图像形成装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种表面发射激光器、其制造方法以及图像形成装置。表面发射激光器包括层叠于基板上的下部多层反射镜、活性层和上部多层反射镜。通过使用第一沟槽结构在活性层上面或下面形成具有第一导电区域和第一绝缘区域的第一电流限制层。通过使用第二沟槽结构在第一电流限制层上面或下面形成具有第二导电区域和第二绝缘区域的第二电流限制层。第一和第二沟槽结构从上部多层反射镜的顶面向基板延伸，使得第二沟槽结构包围第一沟槽结构。当沿基板的面内方向观察表面发射激光器时，第一导电区域和第一绝缘区域之间的边界被设置在第二导电区域内侧。

Description

表面发射激光器、其制造方法和图像形成装置
技术领域
本发明涉及表面发射激光器、表面发射激光器的制造方法和图像形成装置。
背景技术
垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是能够沿与基板表面垂直的方向发光的表面发射激光器，并具有可容易地形成二维阵列的特征。
可通过对从二维阵列发射的多个光束的并行处理实现高密度化和高速化，并且，可以期望诸如光学通信的各种工业应用。例如，当表面发射激光器阵列被用作电子照相打印机的曝光光源时，可在通过使用多个光束形成图像的步骤中实现高密度化和高速动作。
在这种电子照相应用中，必须在感光鼓上稳定地形成非常小的激光斑。因此，单一横向模式或单一纵向模式中的稳定的动作是需要的VCSEL的激光特性中的一种。
在诸如上面提到的VCSEL的表面发射激光器中，已开发了通过使用选择性氧化技术形成电流限制结构的方法，使得电流可被选择性注入实现高性能所需要的区域中。
在该方法，具有高的铝(Al)成分比的AlGaAs层(例如，Al0.98Ga0.02As)被设置在多层反射镜中，并且，该AlGaAs层在高温水蒸气气氛中被选择性氧化，以形成电流限制结构。由于被氧化区域从导电区域变为绝缘区域，因此，电流可被选择性注入活性层区域的希望的位置中。
为了在这种选择性氧化类型VCSEL中实现高的输出，必须增加用作电流限制结构的导电区域的孔口(aperture)的直径。但是，携带电流的载流子的分布集中于孔口的边缘部分上，该边缘部分为导电区域和绝缘区域之间的边界。因此，当增加孔口的直径时，在边缘部分中具有大的光强度分布的高次横向模式趋于振荡。
为了解决该问题，H.J.Unold et al.在“Large-Area Single-ModeSelectively Oxidized VCSELs：Approaches and Experimental”，Proceedings of SPIE Photon，West，Vol.3946，(2000)，pp.207～218(以下，称为“非专利文献1”)中公开了使用两个电流限制结构的方法。非专利文献1的图10(b)在这里被再现为图12。
在非专利文献1的使用两个电流限制结构的方法中，电流限制结构1230被布置在远离活性层的侧，该电流限制结构1230具有比接近活性层1210设置的另一电流限制结构1220的孔口直径小的孔口直径。通过该结构，载流子集中于较接近活性层1210地设置的电流限制结构1220中的孔口的中心部分上。设置为较接近活性层1210的电流限制结构1220主导共振光的模式。因此，当载流子被注入孔口的中心部分中时，可增加载流子和基本模式光之间的耦合效率。类似地，当使用两个电流限制结构时，与使用一个电流限制结构的情况相比，可以抑制高次模式中的振荡，并且，可以获得高输出的表面发射激光器。
为了实现单一横向模式，必须在载流子和基本模式光之间执行有效的耦合。出于这种目的，在非专利文献1公开的设置两个电流限制结构的技术中，设置在远离活性层1210的侧的电流限制结构1230的孔口直径必须比设置在接近活性层1210的侧的电流限制结构1220的孔口直径小。
例如，当被设置在接近活性层1210的侧的电流限制结构1220的孔口直径的范围为6μm～7μm时，被设置在远离活性层1210的侧的电流限制结构1230的孔口直径为电流限制结构1220的孔口直径的约一半，即，为约3μm～4μm的范围。
在非专利文献1描述的正常台面结构中，在具有小直径的氧化电流限制结构的制备中，必须沿横向在长距离上从台面的侧壁执行氧化。相反，具有大直径的氧化电流限制结构的制备需要沿横向从台面的侧壁的氧化，但是仅是在短距离上的氧化。
但是，根据经验的事实，随着氧化距离的增加，变得难以控制氧化过程并且氧化距离不与设计值匹配的可能性增加，从而导致产量的降低。另外，当氧化距离增加时，得到的氧化层趋于在退火处理中或在电流注入中从相邻的半导体层分离，从而导致得到的器件的可靠性的降低。
发明内容
本发明提供包括多个制备误差小并且可保证器件的可靠性的电流限制结构的表面发射激光器及其制造方法。
根据本发明的实施例的表面发射激光器包括基板、下部多层反射镜、活性层和上部多层反射镜，下部多层反射镜、活性层和上部多层反射镜被依次设置在基板上。表面发射激光器还包括：包含第一导电区域和第一绝缘区域、并被设置在构成上部多层反射镜的层之间或者上部多层反射镜和活性层之间的第一电流限制层；包含第二导电区域和第二绝缘区域、并被设置在比第一电流限制层更接近活性层的位置上的第二电流限制层；用于形成第一绝缘区域的第一沟槽结构，该第一沟槽结构从上部多层反射镜的顶部向基板延伸；和用于形成第二绝缘区域的第二沟槽结构，该第二沟槽结构从上部多层反射镜的顶部向基板延伸以包围第一沟槽结构、并具有位置比第一沟槽结构的底部深的底部。在表面发射激光器中，第一导电区域和第一绝缘区域之间的边界沿基板的面内方向被设置在第二导电区域内。
根据本发明，能够提供制备误差小并且可保证器件的可靠性的包括多个电流限制结构的表面发射激光器及其制造方法。
通过参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1A和图1B是分别表示根据第一实施例的表面发射激光器的示意图。
图2是表示根据第一实施例的表面发射激光器的示意图。
图3A～3F是分别表示根据第一实施例的表面发射激光器的制造方法的示意图。
图4G～4L是分别表示根据第一实施例的表面发射激光器的制造方法的示意图。
图5M～5P是分别表示根据第一实施例的表面发射激光器的制造方法的示意图。
图6是用作用于解释第一实施例的特征的参考的视图。
图7A和图7B是分别表示根据第二实施例的表面发射激光器的示意图。
图8A和图8B是分别表示根据第三实施例的表面发射激光器的示意图。
图9A～9F是分别表示根据第三实施例的表面发射激光器的制造方法的示意图。
图10A～10B是分别表示根据第四实施例的图像形成装置的示意图。
图11是用于解释第一实施例的特征的曲线图。
图12包含示出现有技术的曲线图和视图。
具体实施方式
第一实施例
图1A是根据本发明的第一实施例的表面发射激光器100的示意性截面图，图1B是表面发射激光器100的示意性顶视图。具体而言，图1A是沿图1B中的线IA-IA切取的截面图。
下部多层反射镜120、下部间隔件层130、活性层140、上部间隔件层150和上部多层反射镜160依次被层叠于基板110上，以沿与基板表面垂直的方向形成激光器腔。载流子(依赖于掺杂类型的电子或空穴)从设置在上部多层反射镜160上的上部电极170和设置在基板110下面的下部电极180被注入到活性层140中。活性层140发光，由此导致表面发射激光器100的振荡。
第一电流限制层210被设置在上部多层反射镜160中。第一电流限制层210包含第一导电区域212和第一绝缘区域214和215，并且具有将电流注入到活性层140的中心部分中的功能。
第二电流限制层220被设置在比第一电流限制层210接近活性层140的位置处。例如，第二电流限制层220被设置在第一电流限制层210和活性层140之间。第二电流限制层220包含第二导电区域222和第二绝缘区域224，并且具有主导共振光的模式的功能。
在本实施例中，第一电流限制层210和第二电流限制层220被设置在活性层140之上。作为替代方案，第二电流限制层220可被设置在活性层140下面。在本实施例中，第一电流限制层210被设置在上部多层反射镜160中，但是，第一电流限制层210不必然需要被设置在上部多层反射镜160中。另外，应当注意，在本说明书中使用的“第一”和“第二”层的命名法仅是出于方便的目的。只要存在至少两个限制层(两个层位于活性层的同一侧，或者，活性层的每一侧有一层)，层的命名次序是无关紧要的。
第一沟槽结构230从上部多层反射镜160的顶面至少延伸到第一电流限制层210的顶面，但是，不到达第二电流限制层220的顶面。换句话说，第一沟槽结构230的底部位于第二电流限制层220的紧接上方，但是不到达第二电流限制层220的顶面。在第一约束层210中，面向第一沟槽结构230的半导体层从第一沟槽结构230的内侧壁向着其中心被氧化，以形成第一绝缘区域214。类似地，在第一约束层210中，包含于第一沟槽结构230和第二沟槽结构240之间的半导体层从第一沟槽结构230的外侧壁向着第二沟槽结构240的内侧壁被氧化，以形成第一绝缘区域215。应当注意，随着第一沟槽结构230从上部多层反射镜160的顶面延伸，它可停在第一电流限制层210的中心，或者，它可贯穿第一电流限制层210，但是它不到达第二电流限制层220的顶面。
第二沟槽结构240被设置，以从上部多层反射镜160的顶面延伸并包围第一沟槽结构230。换句话说，第二沟槽结构240与第一沟槽结构230同心。应当注意，随着第二结构240从上部多层反射镜160的顶面延伸，第二沟槽结构240贯穿第一电流限制层210并且至少到达第二电流限制层220的顶面。更具体而言，第二沟槽结构240的底部位于比第一沟槽结构230的底部深的位置处。在第二电流限制层220中，面向第二沟槽结构240的半导体层从第二沟槽结构240的内侧壁向着其中心被氧化，以形成第二绝缘区域224。注意，第二沟槽结构240会停在第二电流限制层220的中心，或者会贯穿第二电流限制层220。
如上所述，由于本实施例的表面发射激光器100包含第一沟槽结构230和第二沟槽结构240，因此，上部多层反射镜160存在于第二沟槽结构240和第一沟槽结构230之间。
当如图1B所示的那样从上面观察该表面发射激光器100时，第一导电区域212的尺寸比第二导电区域222的尺寸小，并且，第一导电区域212和第一绝缘区域214之间的边界存在于第二导电区域222内。即，在第一实施例中，当从上面观察时，第一导电区域212和第一绝缘区域214之间的边界与第二导电区域222重叠。
注意，这种状态可被描述为“在沿基板110的面内方向观察时第一导电区域212和第一绝缘区域214之间的边界被布置在第二导电区域222内”。
在本实施例的第一电流限制层210内，通过沿横向从第一沟槽结构230的侧壁向着其中心氧化预定的体积的第一电流限制层210，形成设置在第一导电区域212和第一沟槽结构230之间的第一绝缘区域214。通过沿横向从第二沟槽结构240的侧壁向着第一沟槽结构230的侧壁氧化第一电流限制层210的体积，形成被设置在第一沟槽结构230和第二沟槽结构240之间的第一绝缘区域215。
相反，在非专利文献1中，与构成具有小孔口直径的电流限制结构的第一绝缘区域214和215对应的电流限制结构1230或1220均从与第二沟槽结构240对应的台面的侧壁被氧化。
即，根据本发明的该实施例，第一沟槽结构230被设置在第二沟槽结构240的内侧并与其分开，并且，通过使用该第一沟槽结构230形成具有小孔口直径的电流限制结构。因此，可以用比非专利文献1中的氧化距离短得多的氧化距离形成用作孔口的第一导电区域212。
当氧化距离短时，氧化时间也短。因此，不趋于蓄积由于氧化导致的反应副产物。例如，在AlGaAs层的氧化中，随着氧化的进展，在例如氧化前沿(氧化区域(绝缘区域)和未氧化区域(导电区域)之间的边界)产生砷(As)残留物。该砷(As)残留物在退火处理中或在电流注入中导致诸如升华的反应，并且，这种反应会导致对于得到的器件的损伤。例如，它会导致氧化层的剥离。
另一方面，在根据本实施例的结构中，由于与在非专利文献1中描述的技术相比可以减小第一电流限制层210中的氧化距离，因此，可以抑制退火处理或电流注入中的器件的劣化。
注意，术语“氧化距离”指的是氧化前沿和对其露出从氧化前沿延伸的氧化区域的沟槽结构的侧壁之间的最小距离。
一般地，晶片中的氧化距离的变化和处理中的氧化距离的变化与氧化距离的长度成比例。因此，在本实施例的可减小氧化距离的技术中，可以减小从设计值的变化，以提高器件的制备中的产量。
考虑载流子分布和基本模式光的强度的分布之间的耦合，例如，第一导电区域212的直径优选为第二导电区域222的直径的约一半。为了控制各电流限制层中的氧化距离的变化比例以使其均匀，第一电流限制层210的氧化距离优选为第二电流限制层220的氧化距离的约一半。
第一电流限制层210的电流密度比第二电流限制层220的电流密度高。因此，第一电流限制层210的氧化距离优选比第二电流限制层220的氧化距离短。
在第一实施例的表面发射激光器100中，第二导电区域222基本上用作发光区域。因此，如果第一沟槽结构230沿基板110的面内方向被设置在第二导电区域222内，那么激光的共振模式遭受散射损失，从而导致振荡阈值的增加。出于这种原因，第一沟槽结构230优选沿基板110的面内方向被设置在第二导电区域222的外侧。换句话说，当沿基板110的面内方向观察时，第一沟槽结构230被布置在第二导电区域222的外侧。
下面，将描述根据本实施例的表面发射激光器的具体结构和包含基板和层叠于基板上的叠层的表面发射激光器的制造方法。
基板110为例如n型掺杂GaAs基板。可通过使用已知的制造方法分阶段形成包含设置在基板110之上(层叠于其上面)的下部多层反射镜120、活性层140和上部多层反射镜160的叠层。通过交替层叠例如分别具有λ/4的光学厚度的Al0.9Ga0.1As层和分别具有λ/4的光学厚度的Al0.5Ga0.5As层，在基板110上形成n型下部多层反射镜120。例如，高折射率层和低折射率层的对数为70。这里，λ代表激光器腔的共振波长，并且，关于真空波长为例如680nm。
通过晶体生长在下部多层反射镜120之上形成由例如AlGaInP构成的活性层140，更具体而言，形成包含由GaInP/AlGaInP构成并在λ＝680nm处具有发射峰的多量子阱结构的活性层140。关于活性层的发射峰，可以执行解调(detuning)，使得考虑实际驱动条件中的温度变化等发射峰关于振荡波长向短波长侧或长波长侧偏移。分别在活性层140的下侧和上侧形成用于调整激光器腔的相位的下部间隔件层130和上部间隔件层150。下部间隔件层130、活性层140和上部间隔件层150的光学厚度的和为λ/2的整数倍，例如，为λ。
通过晶体生长在活性层140之上形成p型上部多层反射镜160。上部多层反射镜160包含例如40对的具有λ/4的厚度的Al0.9Ga0.1As层和具有λ/4的厚度的Al0.5Ga0.5As层，这些Al0.9Ga0.1As层和Al0.5Ga0.5As层被交替层叠。上部多层反射镜160的一部分被Al成分比比形成上部多层反射镜160的对的AlGaAs层高的AlGaAs层替代，并且，该层的被替代的部分被用作可氧化层。通过氧化可氧化层的一部分形成包含氧化绝缘区域和未氧化导电区域的电流限制层。例如，当上部多层反射镜160中的两个部分被用作这种可氧化层时，第二可氧化层260和第一可氧化层250被布置在上部多层反射镜160的位置，这些位置分别与从活性层140计数的第一对和第六对对应。但是，本发明不限于该配置。例如，第一可氧化层250可被设置在上部多层反射镜160的内部，并且，第二可氧化层260可被设置在下部多层反射镜120的内部。
AlGaAs层可被用作可氧化层中的每一个。例如，AlxGa1-xAs(0.95≤x≤1)容易地通过例如被加热到300℃或更高的温度并暴露于水蒸气而被氧化，并且变为包含铝(Al)氧化物的绝缘体。因此，第一可氧化层250可由例如具有15nm的厚度的Al0.98Ga0.02As构成，并且，第二可氧化层260可由例如具有30nm的厚度的AlAs构成。
第一可氧化层250和第二可氧化层260的周边层可以是形成上部多层反射镜160的高折射率层(例如，Al0.5Ga0.5As)或低折射率层(例如，Al0.9Ga0.1As)。作为替代方案，周边层可以是递变层(例如，其中，成分比连续地从Al0.9Ga0.1As变为Al0.5Ga0.5As)。
上部多层反射镜160的顶层是用于接触上部电极170的半导体接触层。半导体接触层为例如具有20nm的厚度的GaAs层。
可通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)进行上述的叠层的晶体生长。
在以上的实施例中，描述了设置第一绝缘区域215的例子。但是，在第一电流限制层210中，可以在第一沟槽结构230外侧(在第一沟槽结构230和第二沟槽结构240之间)存在导电区域。其原因在于，例如，在第一沟槽结构230具有环形形状并且上部多层反射镜160和上部电极170之间的接触限于第一沟槽结构230的内部的情况下，即使存在这种导电区域，载流子也不在该区域中流动。
另一方面，当第一沟槽结构230不闭合并且当从器件的上部观察时具有断续结构时，第一电流限制层210中的导电区域可仅限于第一导电区域212。特别地，当第一沟槽结构230的内部部分和外部部分在上部多层反射镜160的位置比第一电流限制层210高的一部分中处于导通状态时，可以设置第一绝缘区域215。
并且，当还在第一沟槽结构230外侧存在上部多层反射镜160和上部电极170之间的接触时，希望设置第一绝缘区域215。其原因在于，在第一电流限制层210中，穿过第一导电区域212以外的导电区域的载流子的分布未必对于单一横向模式中的动作有贡献。
在具有以上的层结构的晶片上进行在图3A～5P中示意性表示的半导体工艺。下述的工艺是同时执行第一沟槽结构230的对准和第二沟槽结构240的对准的自对准工艺。另外，下述的工艺是在不同的定时执行第一可氧化层250的氧化和第二可氧化层260的氧化的工艺。具体而言，在氧化第二可氧化层260的步骤之前进行氧化第一可氧化层250的步骤。
首先，如图3A所示，在上部多层反射镜160上设置用作保护膜的第一电介质层300。第一电介质层300是具有例如1μm的厚度的氧化硅(例如，SiO2)层。例如，作为沉积方法，可以使用等离子体CVD方法。
光致抗蚀剂310被施加到第一电介质层300上，并且被构图和显影，使得在第一沟槽结构230和第二沟槽结构240的位置处形成开口图案。
第一沟槽结构230具有例如内径(直径)为14μm和外径(直径)为20μm的同心环形状。第二沟槽结构240具有例如27μm的内径(直径)。第二沟槽结构240的外径为例如33μm或更大。在图中没有示出第二沟槽结构240的外径。
然后，如图3B所示，通过使用构图的光致抗蚀剂310作为掩模蚀刻用作保护膜的第一电介质层300。蚀刻可以是使用例如缓冲的氟化氢(BHF)的湿蚀刻或使用例如CHF3气体等离子体的干蚀刻。
然后，如图3C所示，通过使用光致抗蚀剂310和第一电介质层300作为掩模干蚀刻半导体层，以形成第一沟槽结构230和第二沟槽结构240。在该步骤中，进行用于形成第一沟槽结构230和第二沟槽结构240的蚀刻，使得不到达第二可氧化层260的顶面。通过使用例如SiCl4气体和Ar气体的等离子体进行干蚀刻。
然后，如图3D所示，去除残留于第一电介质层300上的光致抗蚀剂310。通过例如使用氧等离子体的灰化，去除光致抗蚀剂310。
然后，如图3E所示，从在第一沟槽结构230和第二沟槽结构240中露出的侧壁氧化第一可氧化层250，由此形成第一绝缘区域214和215。通过将基板加热到例如450℃并使基板暴露于水蒸气，进行氧化。氧化的第一可氧化层250变为包含多晶或非晶铝(Al)氧化物作为主要成分的绝缘体。
进行氧化，使得在第一可氧化层250的中心部分处留下未氧化区域即第一导电区域212。
为了氧化除存在于第一可氧化层250的中心部分处的第一导电区域212以外的整个第一可氧化层250，如图2所示，第一沟槽结构230和第二沟槽结构240之间的距离270优选为氧化距离272的两倍或更小。
由于从两个沟槽结构的侧壁氧化被设置在第一沟槽结构230和第二沟槽结构240之间的第一可氧化层250，因此通过满足以上的条件增加氧化整个第一可氧化层250的可能性。
第一导电区域212具有圆形形状，所述圆形形状具有例如4μm的直径。在这种情况下，第一沟槽结构230的内周与第一导电区域212和第一绝缘区域214之间的边界即氧化前沿之间的距离为5μm，因此，氧化距离为5μm。另一方面，第一沟槽结构230的外周和第二沟槽结构240的内周之间的距离为3.5μm。
然后，如图3F所示，沉积比在先前步骤中沉积的初始保护膜(即，第一电介质层)300薄的附加的保护膜320。薄保护膜320是具有例如100nm的厚度并由例如氧化硅构成的第二电介质层。
注意，可以省略沉积附加的保护膜320的步骤。即，在第二可氧化层260的氧化中，在第一沟槽结构230中露出第一可氧化层250的侧壁。但是，从已被氧化的部分，氧化几乎不再前进，因此，附加的保护膜320不是必需的。特别地，当第二可氧化层260的氧化中的基板温度可比第一可氧化层250的氧化中的基板温度低时，不需要设置附加的保护膜320。并且，即使在氧化几乎不进展的情况下，也在暴露于高温水蒸气的AlGaAs的侧壁面上形成耐缓冲氟化氢的膜，并由此可以在一些情况下有意地露出表面。
然后，如图4G所示，施加光致抗蚀剂330，并然后进行构图曝光和显影，以形成覆盖第一沟槽结构230并且不覆盖第二沟槽结构240的抗蚀剂。由于第一沟槽结构230不与第二沟槽结构240连接并且在这些沟槽结构之间存在上部多层反射镜160，因此，抗蚀剂的构图的边界可位于上部多层反射镜160的该位置上。当不设置这种上部多层反射镜160时，第二沟槽结构240的内周由该步骤中的抗蚀剂的构图确定。因此，不能执行自对准工艺。
如图4H所示，通过使用该光致抗蚀剂330作为掩模蚀刻薄保护膜320以在第二沟槽结构240的底部露出半导体表面。通过例如浸入缓冲氟化氢内约1分钟进行蚀刻。
然后，如图4I所示，通过使用光致抗蚀剂330、保护膜320和第一电介质层300作为掩模进行第二沟槽结构240的蚀刻。进行蚀刻，直到至少露出第二可氧化层260的顶面。通过例如使用SiCl4气体和Ar气体的等离子体的干蚀刻进行蚀刻。例如，在下部多层反射镜120中，为了提高散热性能，在一些情况下使用AlAs作为低折射率层。在这种情况下，由于AlAs容易被氧化，因此第二沟槽结构240的蚀刻会停在不露出下部多层反射镜120的AlAs的位置处。
然后，如图4J所示，去除残留于第二电介质层(保护膜320)上的光致抗蚀剂330。通过例如使用氧等离子体的灰化去除光致抗蚀剂330。
然后，如图4K所示，从在第二沟槽结构240中露出的侧壁氧化第二可氧化层260，由此形成第二绝缘区域224。通过将基板加热到例如400℃并使基板暴露于水蒸气，进行氧化。
第一可氧化层250已被氧化。因此，即使当第一可氧化层250在本步骤中被加热并被暴露于水蒸气时，第一可氧化层250的氧化也不明显进展。
但是，为了进一步抑制第一可氧化层250的氧化，第二可氧化层260的氧化中的基板加热温度优选比第一可氧化层250的氧化中的基板加热温度低。出于这种目的，第二可氧化层260的Al成分比优选比第一可氧化层250的Al成分比高。作为替代方案，第二可氧化层260的厚度优选比第一可氧化层250的厚度大。并且，为了在第一和第二可氧化层(分别为250和260)中实现希望的氧化水平，可以执行Al成分比的调整和厚度的调整两者。
如上所述，一旦第一可氧化层250被氧化，第一可氧化层250的氧化就不明显进展。因此，第二可氧化层260的Al成分比可比第一可氧化层250的Al成分比低。并且，第二可氧化层260的厚度可比第一可氧化层250的厚度小。
未氧化区域即第二导电区域222被留在第二可氧化层260的中心部分处。第二导电区域222具有例如具有6μm的直径的圆形形状、具有6μm的边的正方形形状、或两者之间的中间形状。在这种情况下，第二沟槽结构240的内周与第二导电区域222和第二绝缘区域224之间的边界(氧化前沿)之间的距离为10.5μm。即，氧化距离为10.5μm。
注意，随着Al成分比的增加或氧化温度的降低，通过氧化AlGaAs层形成的导电区域的形状具有明显的各向异性。例如，在具有(100)结晶取向的GaAs基板上形成的AlGaAs层中，缓慢地沿[011]、[01-1]、[0-11]和[0-1-1]方向出现氧化，并且，迅速地沿[001]、[00-1]、[010]、[0-10]方向出现氧化。注意，符号“(100)”指的是矢量1x+0y+0z或其等同物与晶体的表面垂直的晶体取向，而符号[110]指的是与矢量1x+1y+0z或其等同物平行的方向。
然后，如图4L所示，通过使用例如缓冲的氟化氢去除残留的第一电介质层300和保护膜320。
然后，如图5M所示，在整个表面上沉积绝缘膜190。绝缘膜190是具有例如λ/2的光学厚度并由例如氧化硅构成的第三电介质层。通过例如等离子体CVD沉积绝缘膜190。
然后，如图5N所示，施加光致抗蚀剂(未示出)，并然后进行用于去除绝缘膜190的一部分的构图曝光和显影，使得后面形成的上部电极170与半导体接触层接触。然后，通过使用该光致抗蚀剂作为掩模去除绝缘膜190的该部分。然后去除光致抗蚀剂。上部电极170在第一沟槽结构230的内侧与半导体接触层接触。绝缘膜190被设置在第一沟槽结构230的内侧。注意，可以在该步骤之前用例如非导电树脂填充第一沟槽结构230。
然后，如图5O所示，施加用于剥离的光致抗蚀剂340。进行通过剥离方法形成上部电极170的构图，以形成用于剥离的抗蚀剂图案。
随后，如图5P所示，通过例如电子束气相沉积来沉积并通过剥离方法形成上部电极170。上部电极170由例如Ti/Au构成。
上部电极170具有例如在其中心具有开口的环形形状。使得所述开口的尺寸比第一导电区域212的尺寸大，从而发射的激光束不明显被上部电极170的环形形状干涉。所述开口的尺寸可比第二导电区域222的尺寸大或小。当所述开口的尺寸比第二导电区域222的尺寸小时，上部电极170与发光区域的周边侧的一部分重叠。与基本模式的光强度的分布相比，高次模式的光强度的分布与上部电极170重叠得更宽。因此，当上部电极170对于各种模式带来诸如散射效应的光学损失时，上部电极170具有更加明显地抑制高次模式的效果。
最后，通过例如电阻加热气相沉积在基板110的相反面上形成下部电极180。下部电极180为例如AuGe/Au。
上述的过程是同时进行第一沟槽结构230的对准和第二沟槽结构240的对准的自对准过程。另外，以上的过程是在不同的定时进行第一可氧化层250的氧化和第二可氧化层260的氧化的过程。
但是，在本发明中，不必然需要执行自对准过程。具体而言，在形成第一沟槽结构230之后，可以通过另一构图形成第二沟槽结构240。作为替代方案，在形成第二沟槽结构240之后，可以形成第一沟槽结构230。在这种情况下，两个沟槽结构的精确相对对准是必要的。
作为替代方案，可同时地而不是单独地执行第一可氧化层250的氧化和第二可氧化层260的氧化。在这种情况下，在晶片生长的过程中，必须精确地控制第一可氧化层250和第二可氧化层260的成分和厚度。并且，半导体的干蚀刻中的蚀刻各向异性的可重复性也是必要的。
出于仅减小第一电流限制层210的氧化距离的目的，如图6所示，还可设想在不设置第一沟槽结构230的情况下形成台阶型第二沟槽结构240的方法。但是，该结构具有以下的三种问题。
(1)上部电极的接触性能的降低
一般地，上部电极由金属构成，并且通过电子束气相沉积、电阻加热气相沉积等在半导体台面和绝缘膜上形成。在台阶型沟槽结构中，其上可沉积上部电极的上部多层反射镜160的顶面的面积被减小。上部电极不容易沉积于台面的侧壁或台阶状表面上。在这种情况下，上部电极趋于剥离。另外，由于在电极和半导体层之间的接触部分中建立欧姆结，因此，在半导体侧设置具有高导电率的诸如GaAs层的层作为接触层。由于这种具有高导电率的层常常具有大的光学吸收，因此，接触层优选在垂直腔表面发射激光器中被布置为尽可能远离活性层140。更优选地，接触层被布置在上部多层反射镜160的顶面上。作为结果，在台阶型沟槽结构中，不能在上部电极170和半导体层之间建立充分的接触，并且，可以形成肖特基(Schottky)结。
(2)散热性能的降低
在台阶型沟槽结构中，如图6所示，与本发明的图1A的实施例相比，不能保证大体积的上部多层反射镜160。作为结果，趋于蓄积从活性层140和上部多层反射镜160产生的热。因此，由于活性层140的温度增加，因此输出减少，并且，器件的可靠性会受到负面影响。
(3)制造方法的困难
难以通过蚀刻形成台阶型沟槽结构。特别是难以精确地、相对地对准具有不同的高度的部分之间的边界。因此，导电区域的中心如图6所示的那样偏移，并且，非常难以获得单一横向模式。
相反，由于可以令人满意地通过普通的蚀刻形成沟槽结构中的每一个，因此可以容易地制造第一实施例的图1A所示的结构。并且，由于在第一沟槽结构230和第二沟槽结构240之间存在多层反射镜，因此，可以如上面描述的那样执行自对准过程。因此，不趋于出现第一导电区域212的中心和第二导电区域222的中心之间的偏移。
特别地，与红外波长带表面发射激光器相比，红波长带表面发射激光器包含以下的三种特征。
(1)在红波长带中，被用作接触层的GaAs具有大的光学吸收。
(2)在基于AlGaInP的活性层中，容易出现载流子溢出，并且，发热是明显的。
(3)由于短波长，因此，为了获得单一横向模式，必须减小器件的规模(scale)，因此，电流限制层的对准是困难的。
因此，可以在这种红波长带表面发射激光器中适当地使用本发明的至少一个实施例。
虽然在以上的描述中指出了台阶型沟槽结构的问题，但是，只要这些问题在实际的使用中不导致不利的影响，就还是可以使用台阶型沟槽结构。
下面将描述提出的用于形成电流限制层的设计方针。
第一电流限制层210和第二电流限制层220控制流向活性层140的载流子的分布。第一和第二电流限制层中的每一个的基板的面内方向的导电区域的形状和面积被视为主要的参数。
图11表示这种参数的计算例子。图11是表面发射激光器的基本模式的光强度分布和活性层附近的电流密度分布的示图。图11的横轴表示沿基板的面内方向距光轴的中心的距离。
假定表面发射激光器包含通过氧化形成并且被直接设置在上部间隔件层上的第二电流限制层220。假定第二导电区域222具有直径为6μm的圆形形状。基于以上的前提，如图11所示，基本模式的光强度分布在具有与第二导电区域222基本上相同的尺寸的发光区域中显示接近高斯分布(实线)的轮廓。
图11表示表面发射激光器不包含第一电流限制层210(点线(dotted line))的情况和表面发射激光器包含第一电流限制层210(点划线(dot-dashed line))的情况下的电流密度分布。这些情况中的每一种情况下的电流的总量被假定为3mA。关于设置第一电流限制层210的情况，假定其第一导电区域212被设置在第二电流限制层220之上0.4μm，第一电流限制层210具有直径为3μm的圆形形状，并且，圆形形状的中心与第二导电区域222的中心一致。
当表面发射激光器不包含第一电流限制层210时，电流仅由第二电流限制层220限制，因此，电流密度分布在第二导电区域222的周边部分中是大的。因此，高次模式的增益增加，并且，难以获得单一横向模式。
相反，当表面发射激光器包含具有面积比第二导电区域222的面积小的第一导电区域212的第一电流限制层210时，由于电流被第一电流限制层210限制，因此电流密度分布在第二导电区域222的中心是大的。
因此，具有带第一导电区域212的第一电流限制层210和带第二导电区域222的第二电流限制层220的表面发射激光器的电流密度分布变得接近基本模式的光强度分布以有效激发基本模式。因此，可以获得单一横向模式的效果。
由于活性层140中的载流子分布与基本模式的重叠变得比相反情况的大，因此，第一导电区域212可具有比第二导电区域222更接近正圆(perfect circle)的形状。其原因在于，从图11可以看出，活性层140中的载流子分布明显受具有较小的面积的第一导电区域212影响。
一般地，随着AlGaAs层的Al成分比的增加，氧化速率对于晶体取向的依赖性增加。
因此，当器件的沟槽结构内的侧壁具有例如圆形形状或圆弧形状时，第一可氧化层250的Al成分比优选等于或小于第二可氧化层260的Al成分比。
随着载流子接近活性层140，穿过第一电流限制层210的载流子沿横向扩散。因此，为了获得单一横向模式中的动作的效果，当第一电流限制层210被设置为远离活性层140时，必须减小第一导电区域212的尺寸。但是，当第一导电区域212的尺寸减小时，器件的电阻因此增加。
当第一导电区域212和第二导电区域222之间的距离太小时，难以形成第一沟槽结构230。其原因如下。如果第一沟槽结构230到达第二导电区域222，那么第二导电区域222在第一电流限制层210的形成过程中从第一沟槽结构230的侧壁也被氧化，这是不希望的。
另一方面，随着第一导电区域212和第二导电区域222之间的距离的增加，穿过第一导电区域212的载流子容易沿基板的面内方向扩散，直到载流子到达第二导电区域222。因此，第二导电区域222中的载流子分布轮廓不依赖于第一导电区域212的尺寸。
注意，通过调整第一导电区域212和第二导电区域222之间的多层反射镜区域的掺杂浓度或材料厚度，可以调整多层反射镜区域的导电率，由此控制载流子的上述的扩散。
在第一电流限制层210和第二电流限制层220之间的多层反射镜中，为了抑制载流子沿水平方向的扩散，尽可能地减小多层反射镜的异质势垒(hetero-barrier)。在这种情况下，多层反射镜可由递变的多层膜构成。
可考虑上述的条件优化第一导电区域212的尺寸和位置。例如，第一导电区域212的直径为第二导电区域222的直径的一半。第一导电区域212和第二导电区域222之间的距离为例如大于等于0.2μm且小于等于1μm。
另外，第一导电区域212中的电流密度比第二导电区域222中的电流密度高。因此，从可靠性的观点看，第一可氧化层250的厚度优选比第二可氧化层260的厚度小。其原因在于，随着可氧化层的厚度的增加，当该层被氧化时，通过体积的收缩向可氧化层的氧化前沿施加更大的应力。
并且，也可考虑光学特性的观点确定第一电流限制层210和第二电流限制层220的厚度和位置。
当在高温水蒸气中氧化用作可氧化层的AlGaAs层时，该层的折射率明显降低。例如，AlAs对于λ＝680nm的光的折射率为约3。在AlAs被氧化之后，其折射率减小到约1.4～1.8。
因此，随着可氧化层的厚度的增加，在层被氧化之后对于激光器腔的光学影响增加。并且，当氧化层被设置在表面发射激光器腔的共振光的强度分布的波腹处时，与氧化层被设置在其强度分布的节点处的情况相比，对于激光器腔的影响大。
设置在活性层140附近的第二电流限制层220显著影响根据本发明的实施例的表面发射激光器100的共振光模式的轮廓(profile)。为了减小由第一电流限制层210导致的光学影响，减小第一可氧化层250的厚度，并且/或者，在共振光的强度分布的节点处设置第一可氧化层250。
另一方面，通过采用与以上的配置相反的配置，由第一电流限制层210导致的光学影响可被带到共振模式。例如，表面发射激光器100可被设计为使得通过氧化第一可氧化层250来减小包含氧化部分的区域的上部多层反射镜160的反射率。具体而言，在上部多层反射镜160的高折射率部分中形成第一可氧化层250。当该第一可氧化层250被氧化时，多层反射镜的反射率减小。高次模式的光强度分布与第一绝缘区域214重叠的部分比基本模式的光强度分布与第一绝缘区域214重叠的部分大。因此，在这种情况下，第一电流限制层210对于高次模式提供更大的反射损失。即，第一电流限制层210不仅在载流子分布的整形效果上而且关于光学方面抑制高次模式，由此实现单一横向模式中的动作。
第二实施例
图7A是根据本发明的第二实施例的表面发射激光器的示意性截面图，图7B是根据本发明的第二实施例的表面发射激光器的示意性顶视图。具体而言，图7A是沿图7B中的线VIIA-VIIA切取的截面图。与第一实施例相同的部件由与图1A～6所示的附图标记相同的附图标记表示；由此可以省略其重复的描述。
第二实施例的特征在于，第一沟槽结构230被分成多个部分。因此，载流子还可从位于第一电流限制层210之上和当从器件的上部多层反射镜160的中心部分观察时第一沟槽结构230外侧的区域流入第一导电区域212中。因此，如图7B所示，甚至可以在第一沟槽结构230的外侧形成接触区域175。这里，术语“接触区域175”指的是上部电极170与上部多层反射镜160上的接触层接触的区域。在本实施例中，由于以分割的形式形成第一沟槽结构230，因此与第一实施例的结构相比可以增加接触区域175的面积。因此，上部电极170和半导体可以以较低的电阻相互接触。另外，由于可以在部分蚀刻绝缘膜的构图步骤和形成上部电极170的剥离图案的步骤中保证大的裕度(margin)，因此制造过程变得比第一实施例容易。
并且，由于与第一实施例相比残留大体积的上部多层反射镜，因此本实施例的表面发射激光器在散热性能方面也是优异的。
当如本实施例那样还在第一沟槽结构230的外侧存在上部电极170和半导体之间的接触时，优选地，不在第一可氧化层250中形成第一导电区域212以外的未氧化区域。即，在本实施例中，第一沟槽结构230的多个部分被布置以满足该条件。
这里，第一沟槽结构230的侧壁和第一导电区域212之间的最小距离(第一可氧化层250的氧化中的氧化距离)被定义为第一氧化距离。为了满足以上的条件，第一可氧化层250的第一导电区域212以外的各点与第一沟槽结构230或第二沟槽结构240的侧壁之间的距离优选比第一氧化距离小。
当第一可氧化层250的氧化速度为各向异性时，可以沿当从器件的中心观察时氧化速度变得最小的方向布置第一沟槽结构230的各部分。因此，第一导电区域212的形状可接近正圆。并且，在这种情况下，与不沿以上的方向布置第一沟槽结构230的各部分的情况相比，可以更可靠地执行第一导电区域212以外的第一可氧化层250的完全氧化。
例如，当第一可氧化层250是在GaAs(100)基板上形成的AlGaAs层时，可沿当从器件的中心观察时缓慢地出现氧化的[011]、[01-1]、[0-11]和[0-1-1]方向布置第一沟槽结构230的各部分。
关于第一沟槽结构230的形状和尺寸，例如，如图7B所示，在第一实施例中描述的环形形状可被分成多个扇形。当增加扇形环的中心角(图7B中的θ)时，可以容易地执行第一导电区域212以外的第一可氧化层250的完全氧化。但是，由于第一沟槽结构230的各部分之间的距离减小，因此，第一导电区域212和位于第一沟槽结构230外侧的上部电极170之间的电阻增加。
相反，当扇形环的中心角减小时，出现与以上现象相反的现象。角度θ可改变，并且为例如30°、45°或60°。当角度θ小时，第一沟槽结构230的内径被确定为大，使得第一氧化距离能够尽可能地大。
另一方面，当角度θ大时，表面发射激光器被配置为使得当从器件的中心观察时，可以在第一沟槽结构230内保证接触区域。例如，当第二沟槽结构240的内径(直径)为27μm时，第一沟槽结构230的内径(直径)可以为约8～16μm的范围，并且，角度θ可以为例如约60°～30°的范围。
第三实施例
图8A是根据本发明的第三实施例的表面发射激光器的示意性截面图。图8B是根据本发明的第三实施例的表面发射激光器的示意性顶视图。具体而言，图8A是沿图8B中的线VIIIA-VIIIA切取的截面图。
如图8A和图8B所示，可以在第一实施例或第二实施例的表面发射激光器的发射孔口上设置第三沟槽结构280。在图8B中，为了简化，第一导电区域212被省略。
第三沟槽结构280具有在发光区域中(具体地，在第二导电区域222中)提供从活性层侧观察的上部多层反射镜160的反射率的面内分布的功能。出于这种目的，第三沟槽结构280沿基板的面内方向被布置在第二导电区域222的内侧。
例如，当第二导电区域222具有直径为6μm的圆形形状时，形成第三沟槽结构280，使得在圆中形成具有3μm的直径的高反射率部分和周边低反射率部分。
例如，关于包含分别具有λ/4的光学厚度的层的多层反射镜，这里，λ代表波长，每当多层反射镜被蚀刻时，反射率就关于其深度(光路)以λ/2的周期改变。
例如，在以低折射率层在发光侧终止的上部多层反射镜160中，通过将上部多层反射镜160的圆形部分蚀刻λ/4的光路，形成第三沟槽结构280，所述圆形部分直径为3μm并且以发光区域的中心为中心。相反，在以高折射率层在发光侧终止的上部多层反射镜160中，通过将上部多层反射镜160蚀刻λ/4的光路使得保留直径为3μm并且以发光区域的中心为其中心的圆形部分，形成第三沟槽结构280。
通过如上面描述的那样提供反射率的面内分布，高次模式的反射损失变得比基本模式的反射损失大。因此，即使当供给比第一实施例大的电流时，也可获得单一横向模式中的动作的效果。
下面，作为本实施例的制造方法，将描述可以自动对准第一沟槽结构230、第二沟槽结构240和第三沟槽结构280的中心轴的自对准过程。注意，为了执行该过程，第三沟槽结构280不得与第一沟槽结构230或第二沟槽结构240连接。
图9A～9F是分别示出根据本实施例的表面发射激光器的制造方法的示意图。
如在第一实施例中那样，在基板晶片上生长下部多层反射镜120、活性层140和上部多层反射镜160。如在第一实施例中公开的结构中那样，上部多层反射镜160包含第二可氧化层260和第一可氧化层250。另外，本实施例的上部多层反射镜160被设计为使得当从发光侧将上部多层反射镜160蚀刻约λ/4的光路时反射率变得最大。
在生长的晶片的上部多层反射镜160上进行图9A～9F所示的半导体过程。以下描述的过程是同时执行第一沟槽结构230的对准、第二沟槽结构240的对准和第三沟槽结构280的对准的自对准过程。
首先，如图9A所示，在上部多层反射镜160上沉积用作保护膜的电介质层300。电介质层300是具有例如1μm的厚度的SiO2层。例如，作为沉积方法，可以使用等离子体CVD方法。
光致抗蚀剂350被施加到电介质层300上，并且被构图和显影，使得在第一沟槽结构230、第二沟槽结构240和第三沟槽结构280的位置处形成开口图案。
第一沟槽结构230具有同心环形形状，该同心环形形状具有例如14μm的内径和20μm的外径。第二沟槽结构240具有例如27μm的内径。第二沟槽结构240的外径为例如33μm或更大。图中没有示出第二沟槽结构240的外径。第三沟槽结构280具有例如3μm的内径。
然后，如图9B所示，通过例如使用上述的构图的抗蚀剂为掩模以采用缓冲氟化氢的湿蚀刻来蚀刻电介质层300。
然后，去除残留于电介质层300上的光致抗蚀剂350。通过例如浸入丙酮中去除光致抗蚀剂350。
然后，如图9C所示，通过使用电介质层300作为掩模，蚀刻半导体层。蚀刻为例如湿蚀刻。当半导体层由例如GaAs构成时，可以使用柠檬酸作为蚀刻剂。当半导体层由例如AlGaAs构成时，可以使用磷酸和过氧化氢水的混合溶液作为蚀刻剂。该步骤中的蚀刻深度关于光路为λ/4。上部多层反射镜160被设计为使得不通过该蚀刻露出具有高Al成分比的AlGaAs层(例如，Al0.90Ga0.10As)。
然后，沉积比在前面的步骤中沉积的保护膜薄的保护膜(未示出)。该薄保护膜为例如具有100nm的厚度的SiO2膜。
然后，如图9D所示，施加光致抗蚀剂360，并进行构图曝光和显影，以形成完全覆盖第三沟槽结构280并且不覆盖第一沟槽结构230和第二沟槽结构240的抗蚀剂。
通过使用光致抗蚀剂360作为掩模蚀刻上述的薄保护膜，使得对于第一沟槽结构230和第二沟槽结构240的底部露出半导体表面。通过例如浸入缓冲氟化氢中约1分钟，进行蚀刻。
然后，如图9E所示，通过使用光致抗蚀剂360和电介质层300干蚀刻半导体层，以形成第一沟槽结构230和第二沟槽结构240。在该步骤中，执行蚀刻，使得第一沟槽结构230和第二沟槽结构240均至少到达第一可氧化层250的顶面并且不到达第二可氧化层260的顶面。通过使用例如SiCl4气体和Ar气体的等离子体进行干蚀刻。
然后，如图9F所示，通过灰化去除残留的抗蚀剂。如第一实施例那样，从在第一沟槽结构230和第二沟槽结构240中露出的侧壁氧化第一可氧化层250，以形成第一绝缘区域214。通过例如将基板加热到450℃并使基板暴露于水蒸气，进行氧化。
如在第一实施例中公开的自对准过程(图3F和随后的各图所示的步骤)那样，执行随后的步骤。在这种情况下，以相同的方式处理第一沟槽结构230和第三沟槽结构280。具体而言，在随后的蚀刻第二沟槽结构240的步骤中，通过抗蚀剂掩盖第一沟槽结构230和第三沟槽结构280。第二导电区域222的直径比第三沟槽结构280的直径长，并且例如为6μm。
因此，可以形成图8A和图8B所示的表面发射激光器。
在该过程中，可以对准第二导电区域222、第一导电区域212和上部多层反射镜160的反射率分布的相对位置。因此，可以以高的产量制造具有单一横向模式的表面发射激光器。
第四实施例
现在将描述包括布置在第一到第三实施例中的任一个中描述的多个表面发射激光器的表面发射激光器阵列的图像形成装置。
图10A和图10B是分别表示根据第四实施例的电子照相记录系统图像形成装置的结构的示图。图10A是图像形成装置的平面图，图10B是其侧视图。
表面发射激光器阵列514用作用于记录的光源，并被配置为根据图像信号通过激光器驱动器(未示出)的动作被打开和关闭。
通过准直透镜520从表面发射激光器阵列514向可旋转多面镜510发射在光学上以这种方式被调制的激光束。可旋转多面镜510通过电动机512沿由图10A中的箭头表示的方向旋转，并且，随着可旋转多面镜510的旋转，在可旋转多面镜510的反射表面上反射从表面发射激光器阵列514输出的激光束作为连续改变发射角度的偏转光束。反射光束通过f-θ透镜522经受对于畸变像差等的补偿，通过反射镜516被施加到感光鼓500(感光部件)，并且沿主扫描方向在感光鼓500上被扫描。此时，通过激光束在可旋转多面镜510的一个表面上的反射，沿主扫描方向在感光鼓500上形成与表面发射激光器阵列514对应的多个线的图像。在本实施例中使用4×8表面发射激光器阵列514，并由此形成32线的图像。感光鼓500事先通过充电器502被充电，并且通过激光束的扫描依次被曝光，以形成静电潜像。感光鼓500沿由图10B中的圆箭头表示的方向旋转。通过显影器件504使静电潜像显影，并且，通过转印充电器506，显影的可见图像被转印到转印纸(未示出)上。转印了可见图像的转印纸被传输到定影器件508，并在定影之后被排出到装置外面。
在本实施例中使用4×8表面发射激光器阵列。但是，本发明不限于此。并且，也可使用m×n(m和n：自然数(除0以外))表面发射激光器阵列。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于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与等同的结构和功能。

Claims (13)

1.一种表面发射激光器，包括：
基板；
下部多层反射镜；
活性层；
上部多层反射镜；下部多层反射镜、所述活性层和上部多层反射镜被依次设置在基板上，
第一电流限制层，所述第一电流限制层包含第一导电区域和第一绝缘区域，并被设置在构成上部多层反射镜的层之间或者被设置在上部多层反射镜和所述活性层之间；
第二电流限制层，所述第二电流限制层包含第二导电区域和第二绝缘区域，并被设置在比第一电流限制层接近所述活性层的位置；
用于形成第一绝缘区域的第一沟槽结构，该第一沟槽结构从上部多层反射镜的顶部向基板延伸；和
用于形成第二绝缘区域的第二沟槽结构，该第二沟槽结构从上部多层反射镜的顶部向基板延伸以包围第一沟槽结构、并具有位置比第一沟槽结构的底部深的底部，
其中，第一导电区域和第一绝缘区域之间的边界沿基板的面内方向被设置在第二导电区域内侧，
其中，第一沟槽结构被分成多个部分，
其中，第一电流限制层仅包含第一导电区域作为导电区域。
2.根据权利要求1的表面发射激光器，其中，第一沟槽结构沿基板的面内方向被设置在第二导电区域的外侧。
3.根据权利要求1的表面发射激光器，其中，第一绝缘区域和第二绝缘区域包含铝氧化物。
4.根据权利要求1的表面发射激光器，其中，第一沟槽结构具有环形形状。
5.根据权利要求3的表面发射激光器，其中，第一导电区域中的铝成分比低于第二导电区域中的铝成分比。
6.根据权利要求1的表面发射激光器，其中，第一电流限制层具有比第二电流限制层的厚度小的厚度。
7.根据权利要求1的表面发射激光器，还包括：
通过从上部多层反射镜的顶部蚀刻形成的、被设置在上部多层反射镜中的第三沟槽结构，
其中，第三沟槽结构沿基板的面内方向被设置在第二导电区域内侧，并且，
通过第三沟槽结构在上部多层反射镜中形成反射率分布。
8.一种图像形成装置，包括：
表面发射激光器阵列，在所述表面发射激光器阵列中布置有多个根据权利要求1的表面发射激光器；
感光部件，所述感光部件被配置为通过从表面发射激光器阵列发射的光的照射形成静电潜像；
充电器；和
显影器件。
9.一种表面发射激光器的制造方法，所述表面发射激光器包含基板和设置在基板上的叠层，所述叠层包含下部多层反射镜、活性层和上部多层反射镜，该方法包括如下步骤：
在所述叠层中形成第二可氧化层；
在所述叠层中并在第二可氧化层之上形成第一可氧化层；
形成多个第一沟槽结构，以从上部多层反射镜的顶面延伸，而至少到达第一可氧化层的顶面并且不到达第二可氧化层的顶面；
通过从第一可氧化层的侧壁氧化第一可氧化层，形成包含第一导电区域和第一绝缘区域的第一电流限制层，第一可氧化层的所述侧壁在多个第一沟槽结构中被露出；
形成第二沟槽结构，以从上部多层反射镜的顶面延伸到第二可氧化层的顶面；以及
通过从第二可氧化层的侧壁氧化第二可氧化层，形成包含第二导电区域和第二绝缘区域的第二电流限制层，第二可氧化层的所述侧壁在第二沟槽结构中被露出，
其中，第一导电区域和第一绝缘区域之间的边界沿基板的面内方向被设置在第二导电区域内侧，
其中，第一电流限制层仅包含第一导电区域作为导电区域。
10.根据权利要求9的方法，其中，在形成第一电流限制层的步骤之后执行形成第二电流限制层的步骤。
11.根据权利要求9的方法，其中，形成第二沟槽结构的步骤包含：形成沟槽结构而不到达第二可氧化层的顶面的步骤、和执行蚀刻以从该沟槽结构的底部延伸到第二可氧化层的顶面的步骤。
12.根据权利要求9的方法，还包括步骤：
通过蚀刻而沿基板的面内方向在第一沟槽结构内侧形成第三沟槽结构，第三沟槽结构被配置为控制上部多层反射镜的反射率。
13.根据权利要求9的方法，其中，第二可氧化层的氧化中的温度比第一可氧化层的氧化中的温度低。
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