DE112019003661T5 - Oberflächenemittierender Laser und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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Takayuki Kawasumi
Hideki Kimura
Kota Tokuda
Yoshiaki Watanabe
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Abstract

Ein Herstellungsverfahren für einen oberflächenemittierenden Laser gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die folgenden zwei Schritte: (1) einen Schritt zum Bilden auf einem Substrat einer Halbleiterlaminatstruktur, das eine aktive Schicht und eine erste DBR-Schicht und eine zweite DBR-Schicht, die die aktive Schicht zwischeneinander einschließen, beinhaltet, wobei die erste DBR-Schicht einen ersten Typ von Leitung aufweist, und die zweite DBR-Schicht einen zweiten Typ von Leitung aufweist, der von dem ersten Typ von Leitung unterschiedlich ist; und (2) einen Schritt zum Bilden an einem Ort in der Halbleiterlaminatstruktur auf der Seite der zweiten DBR-Schicht, eines Mesa-Teilabschnitts, der die zweite DBR-Schicht beinhaltet und die aktive Schicht nicht beinhaltet, und anschließend, Bilden eines ringförmigen Diffusionsbereichs mit dem ersten Typ von Leitung um die Außenkante des Mesa-Teilabschnitts durch Diffundieren einer Verunreinigung von der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen oberflächenemittierenden Laser und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Im Allgemeinen wird bei einem oberflächenemittierenden Laser eine Strombegrenzungsschicht durch Oxidbegrenzung von einer Stegseitenoberfläche gebildet.
  • Liste der Zitate
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2014-075492
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • In einem Fall, in dem die Strombegrenzungsschicht jedoch durch Oxidbegrenzung gebildet wird, tritt wahrscheinlich eine Mode höherer Ordnung aufgrund eines großen Brechungsindexunterschieds auf. Während es möglich ist, das Auftreten der Mode höherer Ordnung durch Verringern des Begrenzungsdurchmessers zu unterdrücken, ist das Verringern des Begrenzungsdurchmessers ein nachteiliger Zustand für Ausgabe höherer Leistung. Außerdem wird bei einem Fall, dass die die Strombegrenzungsschicht von einer Oxidbegrenzung gebildet wird, das Fehlerwachstum einfach durch Stromkonzentration an einem Begrenzungsende beschleunigt, und es besteht immer noch Raum für Verbesserung hinsichtlich der Zuverlässigkeit. Es ist wünschenswert, einen oberflächenemittierenden Laser bereitzustellen, der es möglich macht, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, während eine Mode höherer Ordnung unterdrückt und höhere Leistungsausgabe erzielt wird, und ein Herstellungsverfahren dafür.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die folgenden zwei Schritte:
    • (1) einen Schritt des Bildens einer gestapelten Halbleiterstruktur auf einem Substrat, wobei die gestapelte Halbleiterstruktur eine aktive Schicht, eine erste DBR-Schicht (Distributed-Bragg-Reflector - DBR)-Schicht mit einem ersten Typ elektrischer Leitung, und eine zweite DBR-Schicht mit einem zweiten Typ elektrischer Leitung beinhaltet, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht die aktive Schicht zwischeneinander einschließen, wobei der zweite Typ elektrischer Leitung von dem ersten Typ elektrischer Leitung unterschiedlich ist; und
    • (2) einen Schritt des Bildens eines Mesa-Teilabschnitts an einem Abschnitt auf der Seite der zweiten DBR-Schicht in der gestapelten Halbleiterstruktur, und dann Bilden eines ringförmigen Diffusionsbereichs mit dem ersten Typ elektrischer Leitung an einer Außenkante des Mesa-Teilabschnitts durch Verunreinigungsdiffusion von einer Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts, wobei der Mesa-Teilabschnitt die zweite DBR-Schicht beinhaltet, wobei der Mesa-Teilabschnitt die aktive Schicht nicht beinhaltet.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird der ringförmige Diffusionsbereich mit dem Typ elektrischer Leitung, der von dem Typ elektrischer Leitung der zweiten DBR-Schicht unterschiedlich ist, an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts durch die Verunreinigungsdiffusion von der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts gebildet. Hier verursacht die Verunreinigungsdiffusion keinen Unterschied mit hohem Brechungsindex wie bei der Oxidbegrenzung. Es ist folglich unwahrscheinlich, dass die Mode höherer Ordnung auftritt, sogar in einem Fall, bei dem der Begrenzungsdurchmesser erhöht ist. Außerdem tritt die Stromkonzentration an dem Begrenzungsende nicht wie bei Oxidbegrenzung in dem Diffusionsbereich, der von der Verunreinigungsdiffusion gebildet wird, auf. Das unterdrückt die Beschleunigung des Fehlerwachstums.
  • Ein oberflächenemittierender Laser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine gestapelte Halbleiterstruktur auf einem Substrat. Die gestapelte Halbleiterstruktur beinhaltet eine aktive Schicht, eine erste DBR-Schicht (Distributed-Bragg-Reflector)-Schicht mit einem ersten Typ elektrischer Leitung, und eine zweite DBR-Schicht mit einem zweiten Typ elektrischer Leitung. Die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht schließen die aktive Schicht zwischeneinander ein. Der zweite Typ elektrischer Leitung ist von dem ersten Typ elektrischer Leitung unterschiedlich. Die gestapelte Halbleiterstruktur beinhaltet den Mesa-Teilabschnitt auf der Seite der zweiten DBR-Schicht und beinhaltet ferner den ringförmigen Diffusionsbereich des ersten Typs elektrischer Leitung an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts. Der Mesa-Teilabschnitt beinhaltet die zweite DBR-Schicht, beinhaltet jedoch die aktive Schicht nicht.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird der ringförmige Diffusionsbereich mit dem Typ elektrischer Leitung, der von dem Typ elektrischer Leitung der zweiten DBR-unterschiedlich ist, an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts gebildet. Hier wird in dem Diffusionsbereich kein hoher Unterschied des Brechungsindex, wie er durch die Oxidbegrenzung verursacht wird, verursacht. Es ist folglich unwahrscheinlich, dass die Mode höherer Ordnung auftritt, sogar in einem Fall, bei dem der Begrenzungsdurchmesser erhöht ist. Außerdem tritt die Stromkonzentration an dem Begrenzungsende nicht wie bei Oxidbegrenzung in dem Diffusionsbereich auf. Das unterdrückt die Beschleunigung des Fehlerwachstums.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist ein Diagramm, das ein Querschnittkonfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [2] 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Mesa-Teilabschnitts des oberflächenemittierenden Lasers in 1.
    • [3] 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses des oberflächenemittierenden Lasers, der in 1 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • [4] 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 3 veranschaulicht.
    • [5] 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 4 veranschaulicht.
    • [6] 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 5 veranschaulicht.
    • [7] 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 6 veranschaulicht.
    • [8] 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Mesa-Teilabschnitts in 7.
    • [9] 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 7 veranschaulicht.
    • [10] 10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Mesa-Teilabschnitts in 9.
    • [11] 11 ist ein Diagramm, das ein Querschnittkonfigurationsbeispiel eines Mesa-Teilabschnitts in 9 in eine in Ebene gestapelte Richtung veranschaulicht.
    • [12] 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 9 veranschaulicht.
    • [13] 13 ist ein Diagramm, das Beispiele von FFP und ein I-L-Merkmal eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einem Arbeitsbeispiel veranschaulicht.
    • [14] 14 ist ein Diagramm, das Beispiele von FFP und ein I-L-Merkmal eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
    • [15] 15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Stromverteilung jedes der oberflächenemittierenden Laser gemäß dem Arbeitsbeispiel und dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
    • [16] 16 ist ein Diagramm, das Beispiele von Verunreinigungskonzentrationsverteilung veranschaulicht, die durch Bilden eines Diffusionsbereichs unter Verwenden von Gasphasendiffusion erhalten wird, und von Verunreinigungskonzentrationsverteilung, die durch Bilden eines Äquivalents eines Diffusionsbereichs unter Verwenden von Ionenimplantation erhalten wird.
    • [17] 17 ist ein Diagramm, das ein Querschnittkonfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [18] 18 ist eine vergrößerte Ansicht eines Mesa-Teilabschnitts des oberflächenemittierenden Lasers in 17.
    • [19] 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses des oberflächenemittierenden Lasers, der in 17 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
    • [20] 20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsprozesses im Anschluss an 19 veranschaulicht.
  • Umsetzungsformen der Erfindung
  • Folgendes beschreibt Umsetzungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die folgende Beschreibung ist ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Offenbarung, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die folgenden Umsetzungsformen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung ist außerdem nicht auf die Anordnung, Abmessungen, maßlichen Verhältnisse und dergleichen der jeweiligen Bauteile, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, beschränkt. Zu bemerken ist, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
  • Erste Ausführungsform
  • Beispiel, bei dem ein p-Diffusionsbereich in einer n-DBR-Schicht eines rückseitenemittierenden Lasers bereitgestellt wird
  • Zweite Ausführungsform
  • Beispiel, bei dem ein p-Diffusionsbereich in einer n-DBR-Schicht eines oberflächenemittierenden Laser bereitgestellt wird
  • <1. Erste Ausführungsform>
  • [Konfiguration]
  • Ein oberflächenemittierenden Laser 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird beschrieben. 1 veranschaulicht ein Querschnittkonfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers 1.
  • Der oberflächenemittierende Laser 1 ist ein rückseitenemittierender Laser, der günstigerweise an eine Lichtquelle oder dergleichen für einen Sensor anwendbar ist, der hohe Leistung und beständige Lichtstärkeverteilung aufweisen muss. Die Lichtquelle für einen Sensor wird zum Beispiel zur Objekterfassung, Objekterkennung, Nachtsicht (Bildgebung wird ausgeführt, ohne von einer Person wahrgenommen zu werden), Entfernungsmessung und dergleichen verwendet. Die Lichtquelle für einen Sensor ist in einem weiten Bereich anwendbar, zum Beispiel einem Fahrzeugzusammenstoßverhinderungssensor, bei Smartphone-Gesichtserkennung, Überwachung, Sicherheit, militärischer Verwendung und dergleichen.
  • Der oberflächenemittierende Laser 1 beinhaltet einen vertikalen Resonator auf einem Substrat 10. Der vertikale Resonator ist dazu konfiguriert, von zwei DBR-Schichten 11 und 15 (Distributed-Bragg-Reflector)-Schichten 11 und 15 mit einer Oszillationswellenlänge λ0 oszilliert zu werden. Die zwei DBR-Schichten (Distributed-Bragg-Reflector)-Schichten 11 und 15 sind einander in der normalen Richtung des Substrats 10 entgegengesetzt. Die DBR-Schicht 11 entspricht einem spezifischen Beispiel für eine „erste DBR-Schicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die DBR-Schicht 15 entspricht einem spezifischen Beispiel für eine „zweite DBR-Schicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die DBR-Schicht 11 wird zum Beispiel in Berührung mit der oberen Oberfläche des Substrats 10 gebildet. Die DBR-Schicht 15 wird zum Beispiel an einer Position relativ weit von dem Substrat 10 entfernt (das heißt einer Position von einer Lichtausgangsoberfläche 1S, die unten beschrieben ist, entfernt) im Vergleich zu der DBR-Schicht 11 gebildet. Der oberflächenemittierende Laser 1 ist dazu konfiguriert, Laserlicht L von der Seite der DBR-Schicht 11 auszugeben. Der oberflächenemittierende Laser 1 ist folglich ein rückseitenemittierender Laser, der die Lichtausgabeoberfläche 1S auf der Rückseitenoberfläche aufweist.
  • Der oberflächenemittierende Laser 1 beinhaltet eine gestapelte Halbleiterstruktur auf dem Substrat 10. Die gestapelte Halbleiterstruktur beinhaltet die DBR-Schicht 11, eine Abstandhalterschicht 12, eine aktive Schicht 13, eine Abstandhalterschicht 14 und eine DBR-Schicht 15 in dieser Reihenfolge ab der Seite des Substrats 10. Die Abstandhalterschicht 14 wird daher zwischen der aktiven Schicht 13 und der DBR-Schicht 15 gebildet. Die Abstandhalterschicht 14 entspricht einem spezifischen Beispiel für eine „dritte Halbleiterschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die gestapelte Halbleiterstruktur beinhaltet einen säulenförmigen Mesa-Teilabschnitt 20a auf der Seite der DBR-Schicht 15 und beinhaltet ferner einen ringförmigen Diffusionsbereich 16 an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts 20a. Der säulenförmige Mesa-Teilabschnitt 20a beinhaltet die zweite DBR-Schicht 15, beinhaltet jedoch die aktive Schicht 13 nicht. Die gestapelte Halbleiterstruktur beinhaltet ferner einen säulenförmigen Mesa-Teilabschnitt 20b auf der Seite des Substrats 10. Der säulenförmige Mesa-Teilabschnitt 20b weist einen größeren Durchmesser als der Durchmesser des Mesa-Teilabschnitts 20a auf und beinhaltet die aktive Schicht 13. Der Mesa-Teilabschnitt 20a wird in Berührung mit der oberen Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20b gebildet. Der Mesa-Teilabschnitt 20b wird zwischen dem Substrat 10 und dem Mesa-Teilabschnitt 20a bereitgestellt. Der Mesa-Teilabschnitt 20b wird in Berührung mit der oberen Oberfläche des Substrats 10 und der Bodenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a gebildet.
  • Der oberflächenemittierende Laser 1 beinhaltet ferner Elektrodenschichten 17 und 18 zum Injizieren von Strömen in die gestapelte Halbleiterstruktur. Die Elektrodenschicht 17 wird zum Beispiel in Berührung mit der Oberfläche des Substrats 10 auf den Seiten der Mesa-Teilabschnitte 20a und 20b gebildet. Die Elektrodenschicht 18 wird zum Beispiel in Berührung mit der oberen Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a (zum Beispiel der DBR-Schicht 15) gebildet. Der oberflächenemittierende Laser 1 beinhaltet ferner zum Beispiel eine AR-Schicht (Anti-Reflexionsschicht) 19, die in Berührung mit der Rückseitenoberfläche des Substrats 10, wie erforderlich, bereitgestellt wird. Der oberflächenemittierende Laser 1 beinhaltet ferner eine Isolierschicht 21, die die Mesa-Teilabschnitte 20a und 20b abdeckt. Die Elektrodenschichten 17 und 18 werden nicht mit der Isolierschicht 21 abgedeckt sondern mit der Außenseite exponiert.
  • Das Substrat 10 ist ein Kristallwachstumssubstrat, das für epitaktisches Kristallwachstum einer gestapelten Halbleiterstruktur verwendet wird. Das Substrat 10 und die gestapelte Halbleiterstruktur beinhalten jeweils zum Beispiel einen auf GaAs basierenden Halbleiter.
  • Das Substrat 10 ist ein Substrat, das Licht überträgt, das aus der aktiven Schicht 13 abgegeben wird. Das Substrat 10 ist zum Beispiel ein p-GaAs-Substrat. Der p-Typ entspricht einem spezifischen Beispiel für einen „ersten Typ elektrischer Leitung“ der vorliegenden Offenbarung. Das p-GaAs-Substrat beinhaltet zum Beispiel Zink (Zn), Carbon (C), Magnesium (Mg), Beryllium (Be) oder dergleichen als eine p-Verunreinigung. Die DBR-Schicht 11 ist eine p-DBR-Schicht. Die DBR-Schicht 11 ist zum Beispiel ein reflektierender Mehrschichtfolien-Spiegel, der durch abwechselndes Stapeln von Schichten mit niedrigem Brechungsindex und Schichten mit hohem Brechungsindex erhalten wird. Die Schichten mit niedrigem Brechungsindex beinhalten zum Beispiel jeweils p-Ala1Ga1-a1As (0 < a1 < 1) mit einer optischen Dicke von λ0/4 (λ0 stellt die Oszillationswellenlänge dar). Die Oszillationswellenlänge λ0 beträgt zum Beispiel 940 nm. Die Schichten mit hohen Brechungsindex beinhalten zum Beispiel jeweils p-Ala2Ga1-a2As (0 < a2 < a1) mit einer optischen Dicke von λ0/4. Die Schichten mit niedrigem Brechungsindex beinhalten jeweils ein Material mit einem höheren Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis (Al-Zusammensetzungsverhältnis) als das einer Schicht mit hohem Brechungsindex. Die DBR-Schicht 11 beinhaltet zum Beispiel Zink (Zn), Carbon (C), Magnesium (Mg), Beryllium (Be) oder dergleichen als eine p-Verunreinigung. In der DBR-Schicht 11 beträgt zum Beispiel a1 0,9, a2 beträgt 0,1, und die Anzahl von Paaren von Schichten mit niedrigem Brechungsindex und Schichten mit hohen Brechungsindex beträgt 20.
  • Die aktive Schicht 13 wird in Übereinstimmung mit der Oszillationswellenlänge λ0 und Verwendung konzipiert. Die aktive Schicht 13 beinhaltet zum Beispiel einen Stapel, in dem Wannenschichten und Sperrschichten abwechselnd gestapelt sind. Die Wannenschicht beinhaltet zum Beispiel In0,05Ga0,95As, das eine Stärke von 5 nm aufweist. Die Sperrschicht beinhaltet zum Beispiel Al0,1Ga0,9As, das eine Stärke von 5 nm aufweist. Die Abstandhalterschicht 12 beinhaltet zum Beispiel p-GaAs. Die Abstandhalterschicht 12 beinhaltet zum Beispiel Zink (Zn), Carbon (C), Magnesium (Mg), Beryllium (Be) oder dergleichen als eine p-Verunreinigung. Die Abstandhalterschicht 14 wird zwischen der aktiven Schicht 13 und der DBR-Schicht 15 gebildet. Spezifischer wird die Abstandhalterschicht 14 zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der aktiven Schicht 13 gebildet. Die Abstandhalterschicht 14 beinhaltet eine Halbleiterschicht, die ein niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A, die unten beschrieben ist. Die Abstandhalterschicht 14 beinhaltet zum Beispiel n-GaAs. Die Abstandhalterschicht 14 beinhaltet zum Beispiel Silizium (Si) und dergleichen als eine n-Verunreinigung. Die optische Gesamtdicke der Abstandhalterschicht 12, der aktiven Schicht 13 und der Abstandhalterschicht 14 ist zum Beispiel gleich der Oszillationswellenlänge λ0. Der Bereich der aktiven Schicht 13, der einer Öffnung des Diffusionsbereichs 16 entgegengesetzt ist, dient als ein Lichtemissionsbereich, wenn ein Strom in den oberflächenemittierenden Laser 1 injiziert wird.
  • Die DBR-Schicht 15 ist eine n-DBR-Schicht. Der n-Typ entspricht einem spezifischen Beispiel für einen „zweiten Typ elektrischer Leitung“ der vorliegenden Offenbarung. Die DBR-Schicht 15 ist zum Beispiel ein reflektierender Mehrschichtfolien-Spiegel, der durch abwechselndes Stapeln von Schichten mit niedrigem Brechungsindex 15A und Schichten mit hohem Brechungsindex 15B, wie in 2 veranschaulicht, erhalten wird. Die Schichten mit niedrigem Brechungsindex 15A entsprechen jeweils einem spezifischen Beispiel einer „ersten Halbleiterschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die Schichten mit hohem Brechungsindex 15B entsprechen jeweils einem spezifischen Beispiel einer „zweiten Halbleiterschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A ist eine Halbleiterschicht, die ein relativ höheres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A beinhaltet zum Beispiel n-Ala3Ga1-a3As (0 < a3 < 1), das eine optische Dicke von λ0/4 aufweist, die Schicht mit hohem Brechungsindex 15B ist eine Halbleiterschicht, die ein relativ niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A. Die Schicht mit hohem Brechungsindex 15B beinhaltet zum Beispiel n-Ala4Ga1-a4As (0 < a4 < a3) mit einer optischen Dicke von λ0/4. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A beinhaltet ein Material, das ein höheres Al-Zusammensetzungsverhältnis (Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis) als das der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B aufweist. Das Al-Zusammensetzungsverhältnis von Ala3Ga1-a3As in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A ist höher als das Al-Zusammensetzungsverhältnis des Ala4Ga1-a4As in der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B. Die DBR-Schicht 15 beinhaltet zum Beispiel Silizium (Si) und dergleichen als eine n-Verunreinigung. In der DBR-Schicht 15 beträgt zum Beispiel a3 0,9, a4 beträgt 0,1 und die Anzahl von Paaren der Schichten mit niedrigem Brechungsindex 15A und der Schichten mit hohem Brechungsindex 15B beträgt 22, was größer ist als die Anzahl von Paaren in der DBR-Schicht 11.
  • Der Diffusionsbereich 16 begrenzt den Strom, der in die aktive Schicht 13 injiziert wird. Der Diffusionsbereich 16 ist ein Verunreinigungsdiffusionsbereich mit einem Typ elektrischer Leitung (p), der von dem Typ elektrischer Leitung (n) der DBR-Schicht 15 unterschiedlich ist. Der Diffusionsbereich 16 weist eine Öffnung zum Begrenzen des Stroms, der in die aktive Schicht 13 injiziert wird, auf. Ein Durchmesser d1 der Öffnung des Diffusionsbereichs 16 beträgt zum Beispiel 6,6 µm, 8,8 µm oder 14,4 µm. Der Diffusionsbereich 16 weist zum Beispiel eine Ringform auf. Wie in 2 veranschaulicht, beinhaltet der Diffusionsbereich 16 zum Beispiel eine Vielzahl geschichteter Diffusionsteilabschnitte 16A. Die Diffusionsteilabschnitte 16a werden an dem Ende jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A gebildet und weisen zum Beispiel eine Ringform auf. Der Diffusionsbereich 16 wird in jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A in der DBR-Schicht 15 bereitgestellt und weist eine Kammform auf. Der Diffusionsbereich 16 wird in jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A in der DBR-Schicht 15 durch Verunreinigungsdiffusion in der DBR-Schicht 15 gebildet. Die eine oder die mehreren Schichten mit hohem Brechungsindex 15B werden zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der aktiven Schicht 13 gebildet. Die eine oder die mehreren Schichten mit hohem Brechungsindex 15B sind der aktiven Schicht 13 in der DBR-Schicht 15 näher.
  • Die Elektrodenschichten 17 und 18 weisen jeweils eine Aufgabe als ein externer Anschluss des oberflächenemittierenden Lasers 1 auf. Die Elektrodenschicht 17 ist elektrisch mit dem Substrat 10 gekoppelt. Die Elektrodenschicht 17 wird zum Beispiel in Berührung mit einem Abschnitt gebildet, der sich auf der oberen Oberfläche des Substrats 10 befindet und dem Fuß des Mesa-Teilabschnitts 20b entspricht. Die Elektrodenschicht 17 beinhaltet zum Beispiel Titan (Ti), Platin (Pt) und Gold (Au), die in dieser Reihenfolge ab der Seite des Substrats 10 gestapelt werden. Die Elektrodenschicht 18 wird an mindestens einem Abschnitt bereitgestellt, der der Öffnung des Diffusionsbereichs 16 entgegengesetzt ist und in Berührung mit der oberen Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a gebildet ist. Die Elektrodenschicht 18 weist zum Beispiel eine Kreisform auf. Die Elektrodenschicht 18 weist eine Struktur auf, bei der zum Beispiel eine Legierung aus Gold (Au) und Germanium (Ge), Nickel (Ni) und Gold (Au) in der Reihenfolge von der Seite der oberen Oberfläche der DBR-Schicht 15 gestapelt ist. Die Elektrodenschicht 18 ist elektrisch mit dem Substrat 15 gekoppelt. Die Isolierschicht 21 wird durch Verwenden eines isolierenden Materials gebildet. Die Isolierschicht 21 wird zum Beispiel unter Verwenden von SiN or Al2O3 gebildet.
  • [Herstellungsverfahren]
  • Nächstfolgend wird ein Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die 3 bis 12 veranschaulichen ein Beispiel einer Herstellungsvorgehensweise für den oberflächenemittierenden Laser 1.
  • Zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers 1 wird ein Verbindungshalbleiter kollektiv auf dem Substrat 10 gebildet, das zum Beispiel p-GaAs beinhaltet, zum Beispiel bei einem epitaktischen Kristallwachstumsverfahren, wie einem metallorganisch-chemischen Gasphasenabscheidungsverfahren MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition - MOCVD). In diesem Fall werden zum Beispiel ein auf Methyl basierendes organisches Metallgas, wie Trimethylaluminium (TMA1), Trimethylgallium (TMGa) oder Trimethylindium (TMIn) sowie ein Arsin-Gas (AsH3-Gas) als Rohmaterialien für den Verbindungshalbleiter verwendet. Disilan (Si2H6) wird zum Beispiel als ein Rohmaterial für eine Donator-Verunreinigung verwendet. CBr4 wird zum Beispiel als ein Rohmaterial einer Akzeptor-Verunreinigung verwendet.
  • Zuerst wird eine gestapelte Halbleiterstruktur auf der Oberfläche des Substrats 10 gebildet, zum Beispiel bei einem epitaktischen Kristallwachstumsverfahren, wie einem MOCVD-Verfahren (3). Die gestapelte Halbleiterstruktur beinhaltet die DBR-Schicht 11, die Abstandhalterschicht 12, die aktive Schicht 13, die Abstandhalterschicht 14 und die DBR-Schicht 15. Die Abstandhalterschicht 14 wird daher zwischen der aktiven Schicht 13 und der DBR-Schicht 15 gebildet. Nächstfolgend wird zum Beispiel eine kreisförmige Fotolackschicht (nicht veranschaulicht) gebildet. Danach wird selektiv die DBR-Schicht 15 mit dieser Fotolackschicht, die als eine Maske verwendet wird, geätzt, und die gestapelte Halbleiterstruktur wird bis zu einer Tiefe geätzt, die die aktive Schicht 13 nicht erreicht. In diesem Fall ist es vorzuziehen, zum Beispiel reaktives Ionenätzen (Reactive Ion Etch - RIE) mit einem auf Cl basierenden Gas zu verwenden. Auf diese Art, wie zum Beispiel in 4 veranschaulicht, wird der Mesa-Teilabschnitt 20a an einem Abschnitt auf der Seite der DBR-Schicht 15 in der gestapelten Halbleiterstruktur gebildet. Der Mesa-Teilabschnitt 20a beinhaltet die DBR-Schicht 15, beinhaltet jedoch die aktive Schicht 13 nicht. In diesem Fall wird der Mesa-Teilabschnitt 20a gebildet, um die Abstandhalterschicht 14 nicht zu beinhalten. Anschließend wird die kreisförmige Fotolackschicht (nicht veranschaulicht) auf der Oberfläche, die die Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a beinhaltet, gebildet. Danach werden die DBR-Schicht 11, die Abstandhalterschicht 12, die aktive Schicht 13 und die Abstandhalterschicht 14 selektiv mit dieser Fotolackschicht, die als eine Maske verwendet wird, geätzt. In diesem Fall ist es vorzuziehen, zum Beispiel reaktives Ionenätzen (Reactive Ion Etch - RIE) mit einem auf Cl basierenden Gas zu verwenden. Auf diese Art wird zum Beispiel, wie in 4 veranschaulicht, der Mesa-Teilabschnitt 20b, der die aktive Schicht 13 beinhaltet, gebildet.
  • Nächstfolgend werden die Elektrodenschicht 18 und die Elektrodenschicht 17 gebildet (5). Die Elektrodenschicht 18 ist in Berührung mit der oberen Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a (zum Beispiel der DBR-Schicht 15). Die Elektrodenschicht 17 ist in Berührung mit einem Abschnitt gebildet, der sich auf der oberen Oberfläche des Substrats 10 befindet und dem Fuß des Mesa-Teilabschnitts 20b entspricht. Danach wird die Isolierschicht 21 gebildet, der die Mesa-Teilabschnitte 20a und 20b und die Elektrodenschichten 17 und 18 abdeckt (6). Anschließend wird die Öffnung 21H in der Isolierschicht 21a durch isotropes Ätzen, wie Nassätzen gebildet (7 und 8). Spezifisch wird die Öffnung 21H auf der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a, der ein Abschnitt ist, der eine relativ geringere Folienstärke in der Isolierschicht 21a aufweist, gebildet. In diesem Fall kann die Öffnung 21H gebildet werden, um zu verhindern, dass die Endoberflächen der einen oder mehreren Schichten mit hohem Brechungsindex 15B, die näher an der aktiven Schicht 13 in der DBR-Schicht 15 liegen, in der Öffnung 21H exponiert werden (8).
  • Auf diese Art wird die Isolierschicht 21a, die die Öffnung 21H aufweist, auf der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a gebildet. Danach wird der ringförmige Diffusionsbereich 16 an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts 20a ( 9, 10 und 11) durch Verunreinigungsdiffusion von der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a gebildet. Der ringförmige Diffusionsbereich 16 weist den Typ elektrischer Leitung (p), der von dem Typ elektrischer Leitung (n) der DBR-Schicht 15 unterschiedlich ist, auf. Insbesondere wird der Diffusionsbereich 16 durch Verunreinigungsdiffusion über die Öffnung 21H durch Gasphasendiffusion gebildet. In diesem Fall wird als eine Verunreinigung vom Typ elektrischer Leitung (p), der von dem Typ elektrischer Leitung (n) der DBR-Schicht 15 unterschiedlich ist, zum Beispiel Zn, diffundiert, um den Diffusionsbereich 16 zu bilden.
  • Hier ist die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A eine Halbleiterschicht, die ein relativ höheres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B. Folglich weist von der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A und der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B, die in der Öffnung 21H exponiert ist, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A mit einem relativ hohen Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis eine relativ höhere Diffusionsrate auf als die der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B. Als ein Resultat werden p-Verunreinigungen vorzugsweise in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A diffundiert, um den Diffusionsbereich 16 in der Form eines Kamms (10) zu bilden.
  • Wie bei der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B ist in diesem Fall die Abstandhalterschicht 14 eine Halbleiterschicht, die ein relativ niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A. Die Abstandhalterschicht 14 wirkt folglich als eine Stoppschicht für die Gasphasendiffusion. Von der Vielzahl von Schichten mit hohem Brechungsindex 15B, die in der DBR-Schicht 15 enthalten ist, wirkt außerdem die Schicht, die der aktiven Schicht 13 am nächsten liegt, auch als eine Stoppschicht für die Gasphasendiffusion. Das hindert Gasphasendiffusion daran, die aktive Schicht 13 zu erreichen.
  • Nächstfolgend wird eine Isolierschicht gebildet, um die Öffnung 21H zu füllen, wodurch die Isolierschicht 21 gebildet wird (12). Nächstfolgend werden in der Isolierschicht 21 an Abschnitten, die den Elektrodenschichten 17 und 18 entgegengesetzt sind, Öffnungen gebildet. Ferner wird die AR-Schicht 19 wie gefordert gebildet (1). Auf diese Art wird der oberflächenemittierende Laser 1 hergestellt.
  • [Betrieb]
  • Wenn eine vorbestimmte Spannung zwischen der Elektrodenschicht 17, die elektrisch mit der DBR-Schicht 11 gekoppelt ist, und der Elektrodenschicht 18, die elektrisch mit der DBR-Schicht 15 gekoppelt ist, in dem oberflächenemittierenden Laser 1, der eine solche Konfiguration aufweist, angelegt wird, werden Ströme, die durch den Diffusionsbereich 16 begrenzt werden, in die aktive Schicht 13 injiziert, wodurch veranlasst wird, dass Lichtemission als ein Resultat der Rekombination von Elektronen und Löchern auftritt. Als ein Resultat erzeugt der vertikale Resonator Laseroszillation an der Oszillationswellenlänge λ0. Licht, das aus der DBR-Schicht 11 leckt, wird dann von der Lichtausgabeoberfläche 1S zu der Außenseite als das strahlenförmige Laserlicht L ausgegeben.
  • [Wirkungen]
  • Nachfolgend werden Effekte des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf ein Vergleichsbeispiel beschrieben.
  • 13 veranschaulicht Beispiele von FFP und I-L-Merkmalen des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß einem Arbeitsbeispiel. Der obere Abschnitt der 13 veranschaulicht ein Simulationsresultat, bei dem der Durchmesser d1 der Öffnung des Diffusionsbereichs 16 14,4 µm beträgt. Der untere Abschnitt der 13 veranschaulicht ein Simulationsresultat, bei dem der Durchmesser d1 der Öffnung des Diffusionsbereichs 16 8,8 µm beträgt. Der rechte Abschnitt der 13 veranschaulicht I-L-Merkmale und der linke Abschnitt der 13 veranschaulicht FFP.
  • 14 veranschaulicht Beispiele von FFP und I-L-Merkmalen eines oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß dem Vergleichsbeispiel. Bei dem Vergleichsbeispiel wird ein Strom durch eine Oxidbegrenzungsschicht begrenzt. Der obere Abschnitt der 14 veranschaulicht ein Resultat, bei dem der Oxidbegrenzungsdurchmesser 8,8 µm beträgt, und der untere Abschnitt der 14 veranschaulicht ein Resultat, bei dem der Oxidbegrenzungsdurchmessers 6,0 µm beträgt. Der rechte Abschnitt der 14 veranschaulicht I-L-Merkmale und der linke Abschnitt der 14 veranschaulicht FFP.
  • 13 veranschaulicht, dass der oberflächenemittierende Laser 1 gemäß dem Arbeitsbeispiel den Basismodenbetrieb mit der Mode höherer Ordnung unterdrückt in einem Fall ausführt, dass der Durchmesser d1 der Öffnung des Diffusionsbereichs 16 8,8 µm beträgt. Außerdem veranschaulicht 13 auch, dass sogar in einem Fall, bei dem der Durchmesser d1 der Öffnung des Diffusionsbereichs 16 so groß wie 14,4 µm ist, der Basismodenbetrieb mit der Mode höherer Ordnung unterdrückt in einem Fall niedriger Ströme ausgeführt wird.
  • Indes veranschaulicht 14, dass der oberflächenemittierende Laser gemäß dem Vergleichsbeispiel den Basismodenbetrieb mit der Mode höherer Ordnung unterdrückt in einem Fall ausführt, bei dem der Oxidbegrenzungsdurchmesser 6,0 µm beträgt. 14 veranschaulicht jedoch, dass die Mode höherer Ordnung in einem Fall dominiert, bei dem der Oxidbegrenzungsdurchmesser größer ist als 8,8 µm.
  • Die Resultate weisen einen derartigen Unterschied aufgrund der Verteilung des Brechungsindex in einer Mesa in die radiale Richtung auf. Bei dem oberflächenemittierenden Laser gemäß dem Vergleichsbeispiel ist der Unterschied des Brechungsindex zwischen dem oxidiertem Abschnitt und dem nicht oxidiertem Abschnitt groß. Die Mode höherer Ordnung ist umso dominanter je mehr der Oxidbegrenzungsdurchmesser erhöht wird. Der oberflächenemittierende Laser gemäß dem Vergleichsbeispiel muss daher einen kleineren Oxidbegrenzungsdurchmesser aufweisen, um die Mode höherer Ordnung zu unterdrücken. In einem solchen Fall behindert jedoch der kleine Oxidbegrenzungsdurchmesser höhere Leistungsausgabe. Dagegen ist bei dem oberflächenemittierenden Laser 1 gemäß dem Arbeitsbeispiel der Unterschied des Brechungsindex zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der Öffnung des Diffusionsbereichs 16 im Vergleich zu dem Unterschied des Brechungsindex in einem Fall des Vergleichsbeispiels extrem klein. Der oberflächenemittierende Laser 1 gemäß dem Arbeitsbeispiel ist folglich fähig, höhere Leistungsausgabe zu erlangen als der oberflächenemittierende Laser gemäß dem Vergleichsbeispiel, weil der Basismodenbetrieb mit der Mode höherer Ordnung unterdrückt sogar in einem Fall dominant ist, bei dem der Strombegrenzungsdurchmesser (Durchmesser d1 der Öffnung des Diffusionsbereichs 16) groß ist.
  • 15 veranschaulicht ein Beispiel der Stromverteilung jedes der oberflächenemittierenden Laser gemäß dem Arbeitsbeispiel und dem Vergleichsbeispiel.
  • 15 veranschaulicht ein Simulationsresultat einer Stromdichte an einer Position der aktiven Schicht. 15 veranschaulicht, dass bei dem Arbeitsbeispiel keine Stromkonzentration an einem Begrenzungsende wie bei dem Vergleichsbeispiel auftritt. Die Beschleunigung des Fehlerwachstums, die von der Stromkonzentration verursacht wird, wird daher bei dem Arbeitsbeispiel im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel unterdrückt.
  • 16 veranschaulicht Beispiele von Verunreinigungskonzentrationsverteilung, die durch Bilden des Diffusionsbereichs 16 unter Verwenden von Gasphasendiffusion erhalten wird, und Verunreinigungskonzentrationsverteilung, die durch Bilden eines Äquivalents zu dem Diffusionsbereich 16 unter Verwenden von Ionenimplantation erhalten wird, erhalten wird. Zu bemerken ist, dass es in einem Fall von Ionenimplantation erforderlich ist, Ionenimplantation auf Abschnitten auszuführen, die der Innenseite einer Mesa und der Außenseite der Mesa entsprechen, bevor die Mesa gebildet wird. 16 veranschaulicht folglich sowohl die Verunreinigungskonzentration innerhalb einer Mesa als auch die Verunreinigungskonzentration außerhalb der Mesa. Außerdem veranschaulicht 16 ein Resultat, das durch Ausführen von Ionenimplantation auf einem Bereich, der eine Tiefe von 3 µm und eine Breite von 3 µm aufweist, erhalten wird. Außerdem veranschaulicht 16 Resultate, die durch Ausführen von Gasphasendiffusion während einer Minute, zwei Minuten, fünf Minuten und zehn Minuten erhalten werden. In 16 weisen sowohl die Verunreinigungskonzentration bei Ionenimplantation als auch die Verunreinigungskonzentration bei Gasphasendiffusion Spitzenwerte von 1 × 1019 cm-3 auf.
  • 16 veranschaulicht, dass der Verunreinigungskonzentrationsgradient bei Gasphasendiffusion steiler ist als bei Ionenimplantation. Außerdem veranschaulicht 16 auch, dass die Kontrolle über die Zeit der Gasphasendiffusion erlaubt, dass die Verunreinigungskonzentrationsverteilung mit Präzision gesteuert wird. Das weist nach, dass es bei Gasphasendiffusion einfacher als bei Ionenimplantation ist, den Strombegrenzungsdurchmesser zu steuern.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der ringförmige Diffusionsbereich 16 mit einem Typ elektrischer Leitung (p), der von dem Typ elektrischer Leitung (n) der DBR-Schicht 15 unterschiedlich ist, an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts 20a gebildet. Hier wird in dem Diffusionsbereich 16 kein hoher Unterschied des Brechungsindex, wie er durch die Oxidbegrenzung verursacht wird, verursacht. Es ist folglich unwahrscheinlich, dass die Mode höherer Ordnung auftritt, sogar in einem Fall, bei dem der Strombegrenzungsdurchmesser erhöht ist. Außerdem tritt die Stromkonzentration an dem Begrenzungsende nicht wie bei Oxidbegrenzung in dem Diffusionsbereich 16 auf. Das unterdrückt die Beschleunigung des Fehlerwachstums. Es ist daher möglich, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, während die Mode höherer Ordnung unterdrückt und Ausgabe mit höherer Leistung erlangt wird.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Diffusionsbereich 16 in jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A in der DBR-Schicht 15 bereitgestellt und weist eine Kammform auf. Das verhindert lokale Strombegrenzung in der DBR-Schicht 15 in die Dickenrichtung und macht es möglich, die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Schicht mit hohem Brechungsindex 15B zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der aktiven Schicht 13 gebildet. Die Schicht mit hohem Brechungsindex 15B ist der aktiven Schicht 13 in der DBR-Schicht 15 näher. Das bewirkt, dass die Schicht mit hohem Brechungsindex 15B als eine Stoppschicht für Gasphasendiffusion wirkt. Als ein Resultat erreicht die Gasphasendiffusion die aktive Schicht 13 nicht. Das macht es möglich, einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der aktiven Schicht 13 zu verhindern.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Abstandhalterschicht 14 zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der aktiven Schicht 13 gebildet. Das bewirkt, dass die Abstandhalterschicht 14 als eine Stoppschicht für die Gasphasendiffusion wirkt. Als ein Resultat erreicht die Gasphasendiffusion die aktive Schicht 13 nicht. Das macht es möglich, einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der aktiven Schicht 13 zu verhindern.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Al-Zusammensetzungsverhältnis a3 von Ala3Ga1-a3As in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A höher als ein Al-Zusammensetzungsverhältnis a4 des Ala4Ga1-a4As in der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B. Folglich weist von der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A und der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B, die in der Öffnung 21H sind, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A mit einem relativ hohen Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis eine relativ höhere Diffusionsrate auf als die der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B in einem Fall von Gasphasendiffusion. Als ein Resultat werden p-Verunreinigungen vorzugsweise in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A diffundiert, und der Diffusionsbereich 16 weist eine Kammform auf. In diesem Fall ist es möglich, die Stärke des Diffusionsbereichs 16 in die Stapelungsrichtung durch Verwenden der Anzahl von Schichten mit niedrigem Brechungsindex 15A, die in der Öffnung 21H exponiert ist, zu steuern. Es ist daher möglich, den Abstand des Diffusionsbereichs 16 von der aktiven Schicht 13 präzis zu steuern.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die DBR-Schicht 15 einen Typ elektrischer Leitung n auf, und der Diffusionsbereich 16 ist vom Typ mit elektrischer Leitung p. Es ist extrem einfach, einen Typ elektrischer Leitung p von Verunreinigungen in einem Typ elektrischer Leitung n der Halbleiterschicht zu diffundieren. Es ist daher ohne Weiteres möglich, den Diffusionsbereich 16 in der DBR-Schicht 15 zu bilden.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Mesa-Teilabschnitt 20a an einem Abschnitt auf der Seite der DBR-Schicht 15 in der gestapelten Halbleiterstruktur gebildet, und der ringförmige p-Diffusionsbereich 16 wird dann an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts 20a durch Verunreinigungsdiffusion von der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a gebildet. Der Mesa-Teilabschnitt 20a beinhaltet die DBR-Schicht 15, beinhaltet jedoch die aktive Schicht 13 nicht. Hier wird in dem Diffusionsbereich 16 kein hoher Unterschied des Brechungsindex, wie er durch die Oxidbegrenzung verursacht wird, verursacht. Es ist folglich unwahrscheinlich, dass die Mode höherer Ordnung auftritt, sogar in einem Fall, bei dem der Strombegrenzungsdurchmesser erhöht ist. Außerdem tritt die Stromkonzentration an dem Begrenzungsende nicht wie bei Oxidbegrenzung in dem Diffusionsbereich 16 auf. Das unterdrückt die Beschleunigung des Fehlerwachstums. Es ist daher möglich, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, während die Mode höherer Ordnung unterdrückt und Ausgabe mit höherer Leistung erlangt wird.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Isolierschicht 21a, die die Öffnung 21H aufweist, auf der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 20a gebildet, und der Diffusionsbereich 16 wird dann durch Verunreinigungsdiffusion über die Öffnung 21H gebildet. Das macht es möglich, selektiv Gasphasendiffusion auf einem Abschnitt der DBR-Schicht 15, der in der Öffnung 21H exponiert ist, auszuführen. Es ist daher möglich, den Abstand des Diffusionsbereichs 16 von der aktiven Schicht 13 präzis zu steuern.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Öffnung 21H in der Isolierschicht 21a durch isotropes Ätzen gebildet. Auf diese Art ist es möglich, die Öffnung 21H an einem Abschnitt der Isolierschicht 21a, der der Seitenoberfläche der DBR-Schicht 15 entgegengesetzt ist, bei einem einfachen Verfahren zu bilden. Das ermöglicht es, den Diffusionsbereich 16 bei einem einfachen Verfahren zu bilden.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Isolierschicht 21a gebildet, und der Diffusionsbereich 16 wird dann in der Form eines Kamms durch Verunreinigungsdiffusion in jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A, die in der Öffnung 21H exponiert ist, gebildet. In diesem Fall ist es möglich, die Stärke des Diffusionsbereichs 16 in die Stapelungsrichtung durch Verwenden der Anzahl von Schichten mit niedrigem Brechungsindex 15A, die in der Öffnung 21H exponiert ist, zu steuern. Es ist daher möglich, den Abstand des Diffusionsbereichs 16 von der aktiven Schicht 13 präzis zu steuern.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Öffnung 21H gebildet, um zu verhindern, dass Endoberflächen der einen oder mehreren Schichten mit hohem Brechungsindex 15B näher an der aktiven Schicht 13 in der DBR-Schicht 15 in der Öffnung 21H exponiert werden, und der Diffusionsbereich 16 wird dann durch Verunreinigungsdiffusion gebildet. Das bewirkt, dass die Schicht mit hohem Brechungsindex 15B als eine Stoppschicht für Gasphasendiffusion wirkt. Als ein Resultat erreicht die Gasphasendiffusion die aktive Schicht 13 nicht. Das macht es möglich, einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der aktiven Schicht 13 zu verhindern.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung wird die Abstandhalterschicht 14 zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der aktiven Schicht 13 gebildet, und der Mesa-Teilabschnitt 20a wird dazu gebildet, die Abstandhalterschicht 14 nicht zu beinhalten. Das bewirkt, dass die Abstandhalterschicht 14 als eine Stoppschicht für die Gasphasendiffusion wirkt. Als ein Resultat erreicht die Gasphasendiffusion die aktive Schicht 13 nicht. Das macht es möglich, einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Diffusionsbereich 16 und der aktiven Schicht 13 zu verhindern.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Al-Zusammensetzungsverhältnis a3 von Ala3Ga1-a3As in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A höher als ein Al-Zusammensetzungsverhältnis a4 des Ala4Ga1-a4As in der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B. Folglich weist von der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A und der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B, die in der Öffnung 21H exponiert sind, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A mit einem relativ hohen Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis eine relativ höhere Diffusionsrate auf als die der Schicht mit hohem Brechungsindex 15B in einem Fall von Gasphasendiffusion. Als ein Resultat werden p-Verunreinigungen vorzugsweise in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 15A diffundiert, und der Diffusionsbereich 16 weist eine Kammform auf. In diesem Fall ist es möglich, die Stärke des Diffusionsbereichs 16 in die Stapelungsrichtung durch Verwenden der Anzahl von Schichten mit niedrigem Brechungsindex 15A, die in der Öffnung 21H exponiert ist, zu steuern. Es ist daher möglich, den Abstand des Diffusionsbereichs 16 von der aktiven Schicht 13 präzis zu steuern.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die DBR-Schicht 15 einen Typ elektrischer Leitung n auf, und der Diffusionsbereich 16 ist vom Typ mit elektrischer Leitung p. Es ist extrem einfach, einen Typ elektrischer Leitung p von Verunreinigungen in einem Typ elektrischer Leitung n der Halbleiterschicht zu diffundieren. Es ist daher ohne Weiteres möglich, den Diffusionsbereich 16 in der DBR-Schicht 15 zu bilden.
  • <2. Zweite Ausführungsform>
  • [Konfiguration]
  • Nächstfolgend wird ein oberflächenemittierender Laser 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 17 veranschaulicht ein Querschnittkonfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers 2.
  • Der oberflächenemittierende Laser 2 ist ein rückseitenemittierender Laser, der günstigerweise an eine Lichtquelle oder dergleichen für einen Sensor anwendbar ist, der hohe Leistung und beständige Lichtstärkeverteilung aufweisen muss. Die Lichtquelle für einen Sensor wird zum Beispiel zur Objekterfassung, Objekterkennung, Nachtsicht (Bildgebung wird ausgeführt, ohne von einer Person wahrgenommen zu werden), Entfernungsmessung und dergleichen verwendet. Die Lichtquelle für einen Sensor ist in einem weiten Bereich anwendbar, zum Beispiel bei einem Fahrzeugzusammenstoßverhinderungssensor, bei Smartphone-Gesichtserkennung, Überwachung, Sicherheit, militärischer Verwendung und dergleichen.
  • Der oberflächenemittierende Laser 2 beinhaltet einen vertikalen Resonator auf einem Substrat 30. Der vertikale Resonator ist dazu konfiguriert, von zwei DBR-Schichten 31 und 35 mit einer Oszillationswellenlänge λ0 oszilliert zu werden. Die zwei DBR-Schichten 31 und 35 sind einander in der normalen Richtung des Substrats 30 entgegengesetzt. Die DBR-Schicht 31 entspricht einem spezifischen Beispiel der „ersten DBR-Schicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die DBR-Schicht 35 entspricht einem spezifischen Beispiel der „zweiten DBR-Schicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die DBR-Schicht 31 wird zum Beispiel in Berührung mit der oberen Oberfläche des Substrats 30 gebildet. Die DBR-Schicht 35 wird zum Beispiel an einer Position relativ weit von dem Substrat 30 entfernt (das heißt einer Position näher an einer Lichtausgangsoberfläche 2S, die unten beschrieben ist) im Vergleich zu der DBR-Schicht 31 gebildet. Der oberflächenemittierende Laser 2 ist dazu konfiguriert, das Laserlicht L von der Seite der DBR-Schicht 35 auszugeben. Der oberflächenemittierende Laser 2 ist folglich ein oberflächenemittierender Laser, der die Lichtausgabeoberfläche 2S auf der oberen Oberfläche aufweist.
  • Der oberflächenemittierende Laser 2 beinhaltet eine gestapelte Halbleiterstruktur auf dem Substrat 30. Die gestapelte Halbleiterstruktur beinhaltet die DBR-Schicht 31, eine Abstandhalterschicht 32, eine aktive Schicht 33, eine Abstandhalterschicht 34 und eine DBR-Schicht 35 sowie eine Kontaktschicht 41 in dieser Reihenfolge ab der Seite des Substrats 30. Die Abstandhalterschicht 34 entspricht einem spezifischen Beispiel der „dritten Halbleiterschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die gestapelte Halbleiterstruktur beinhaltet einen säulenförmigen Mesa-Teilabschnitt 30a auf der Seite der DBR-Schicht 35 und beinhaltet ferner einen ringförmigen Diffusionsbereich 36 an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts 30a. Der säulenförmige Mesa-Teilabschnitt 30a beinhaltet die zweite DBR-Schicht 35, beinhaltet jedoch die aktive Schicht 33 nicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 2 beinhaltet ferner Elektrodenschichten 37 und 38 zum Injizieren von Strömen in die gestapelte Halbleiterstruktur. Die DBR-Schicht 37 wird zum Beispiel in Berührung mit der Rückseitenoberfläche des Substrats 30 gebildet. Die Elektrodenschicht 37 wird in Berührung mit einem Abschnitt der Rückseitenoberfläche des Substrats 30, der der Öffnung des Diffusionsbereichs 36 entgegengesetzt ist, gebildet. Die Elektrodenschicht 38 wird zum Beispiel in Berührung mit der oberen Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a (zum Beispiel der DBR-Schicht 35) gebildet. Die Elektrodenschicht 38 weist eine Öffnung in einem Abschnitt der oberen Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a (zum Beispiel DBR-Schicht 35), der Öffnung des Diffusionsbereichs 36 entgegengesetzt, auf. Vorzugsweise ist der Öffnungsdurchmesser d1 der Elektrodenschicht 38 gleich oder größer als ein Öffnungsdurchmesser d2 des Diffusionsbereichs in Anbetracht des Einflusses der Elektrodenschicht 38, die Licht blockiert. Ein Abschnitt der oberen Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a (zum Beispiel der DBR-Schicht 35), der der Öffnung der Elektrodenschicht 38 entgegengesetzt ist, dient als die Lichtausgabeoberfläche 2S. Der oberflächenemittierende Laser 2 beinhaltet ferner eine Isolierschicht 39, die den Mesa-Teilabschnitt 30a abdeckt. Die Elektrodenschichten 37 und 38 werden nicht mit der Isolierschicht 39 abgedeckt sondern mit der Außenseite exponiert.
  • Das Substrat 30 ist ein Kristallwachstumssubstrat, das für epitaktisches Kristallwachstum einer gestapelten Halbleiterstruktur verwendet wird. Das Substrat 30 und die gestapelte Halbleiterstruktur beinhalten jeweils zum Beispiel einen auf GaAs basierenden Halbleiter.
  • Das Substrat 30 ist ein Substrat, das Licht überträgt, das aus der aktiven Schicht 33 abgegeben wird. Das Substrat 30 ist zum Beispiel ein p-GaAs-Substrat. Das p-GaAs-Substrat beinhaltet zum Beispiel Zink (Zn), Carbon (C), Magnesium (Mg), Beryllium (Be) oder dergleichen als eine p-Verunreinigung. Die DBR-Schicht 31 ist eine p-DBR-Schicht. Die DBR-Schicht 31 ist zum Beispiel ein reflektierender Mehrschichtfolien-Spiegel, der durch abwechselndes Stapeln von Schichten mit niedrigem Brechungsindex und Schichten mit hohem Brechungsindex erhalten wird. Die Schichten mit hohen Brechungsindex beinhalten zum Beispiel jeweils p-Ala1Ga1-a1As (0 < a1 < a1) mit einer optischen Dicke von λ0/4. Die Oszillationswellenlänge λ0 beträgt zum Beispiel 940 nm. Die Schichten mit hohen Brechungsindex beinhalten zum Beispiel jeweils p-Ala2Ga1-a2As (0 ≤ a2 < a1) mit einer optischen Dicke von λ0/4. Die Schichten mit niedrigem Brechungsindex beinhalten jeweils ein Material mit einem höheren Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis (Al-Zusammensetzungsverhältnis) als das einer Schicht mit hohem Brechungsindex. Die DBR-Schicht 31 beinhaltet zum Beispiel Zink (Zn), Carbon (C), Magnesium (Mg), Beryllium (Be) oder dergleichen als eine p-Verunreinigung. In der DBR-Schicht 31 beträgt zum Beispiel a1 0,9, a2 beträgt 0,1, und die Anzahl von Paaren von Schichten mit niedrigem Brechungsindex und Schichten mit hohem Brechungsindex beträgt 22.
  • Die aktive Schicht 33 wird in Übereinstimmung mit der Oszillationswellenlänge λ0 und Verwendung konzipiert. Die aktive Schicht 33 beinhaltet zum Beispiel einen Stapel, in dem Wannenschichten und Sperrschichten abwechselnd gestapelt. Die Wannenschichten beinhalten zum Beispiel In0,05Ga0,95As, das eine Stärke von 5 nm aufweist. Die Sperrschicht beinhaltet zum Beispiel Al0,1Ga0,9As, das eine Stärke von 5 nm aufweist. Die Abstandhalterschicht 32 beinhaltet zum Beispiel p-GaAs. Die Sperrschicht 32 beinhaltet zum Beispiel Zink (Zn), Carbon (C), Magnesium (Mg), Beryllium (Be) oder dergleichen als eine p-Verunreinigung. Die Abstandhalterschicht 34 wird zwischen der aktiven Schicht 33 und der DBR-Schicht 35 gebildet. Spezifischer wird die Abstandhalterschicht 34 zwischen dem Diffusionsbereich 36 und der aktiven Schicht 33 gebildet. Die Abstandhalterschicht 34 beinhaltet eine Halbleiterschicht, die ein niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A, die unten beschrieben ist. Die Abstandhalterschicht 34 beinhaltet zum Beispiel n-GaAs. Die Abstandhalterschicht 34 beinhaltet zum Beispiel Silizium (Si) und dergleichen als eine n-Verunreinigung. Die optische Gesamtdicke der Abstandhalterschicht 32, der aktiven Schicht 33 und der Abstandhalterschicht 34 ist zum Beispiel gleich der Oszillationswellenlänge λ0. Der Bereich der aktiven Schicht 33, der einer Öffnung des Diffusionsbereichs 36 entgegengesetzt ist, dient als ein Lichtemissionsbereich, wenn ein Strom in den oberflächenemittierenden Laser 2 injiziert wird.
  • Die DBR-Schicht 35 ist eine n-DBR-Schicht. Die DBR-Schicht 35 ist zum Beispiel ein reflektierender Mehrschichtfolien-Spiegel, der durch abwechselndes Stapeln von Schichten mit niedrigem Brechungsindex 35A und Schichten mit hohem Brechungsindex 35B, wie in 18 veranschaulicht, erhalten wird. Die Schichten mit niedrigem Brechungsindex 35A entsprechen jeweils einem spezifischen Beispiel der „ersten Halbleiterschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die Schichten mit hohem Brechungsindex 35B entsprechen jeweils einem spezifischen Beispiel der „zweiten Halbleiterschicht“ der vorliegenden Offenbarung. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A ist eine Halbleiterschicht, die ein relativ höheres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A beinhaltet zum Beispiel n-Ala3Ga1-a3As (0 < a3 < 1), das eine optische Dicke von λ0/4 aufweist. Die Schicht mit hohem Brechungsindex 35B ist eine Halbleiterschicht, die ein relativ niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A. Die Schicht mit hohem Brechungsindex 35B beinhaltet zum Beispiel n-Ala4Ga1-a4As (0 ≤ a4 < a3) mit einer optischen Dicke von λ0/4. Die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A beinhaltet ein Material, das ein höheres Al-Zusammensetzungsverhältnis (Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis) als das der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B aufweist. Das Al-Zusammensetzungsverhältnis von Ala3Ga1-a3As in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A ist höher als das Al-Zusammensetzungsverhältnis des Ala4Ga1-a4As in der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B. Die DBR-Schicht 35 beinhaltet zum Beispiel Silizium (Si) und dergleichen als eine n-Verunreinigung. In der DBR-Schicht 35 beträgt zum Beispiel a3 0,9, a4 beträgt 0,1 und die Anzahl von Paaren der Schichten mit niedrigem Brechungsindex 35A und der Schichten mit hohem Brechungsindex 35B beträgt 20, was kleiner ist als die Anzahl von Paaren in der DBR-Schicht 31.
  • Der Diffusionsbereich 36 begrenzt den Strom, der in die aktive Schicht 33 injiziert wird. Der Diffusionsbereich 36 ist ein Verunreinigungsdiffusionsbereich mit einem Typ elektrischer Leitung (p), der von dem Typ elektrischer Leitung (n) der DBR-Schicht 35 unterschiedlich ist. Der Diffusionsbereich 36 weist eine Öffnung zum Begrenzen des Stroms, der in die aktive Schicht 33 injiziert wird, auf. Der Durchmesser d2 der Öffnung des Diffusionsbereichs 36 beträgt zum Beispiel 6,6 µm, 8,8 µm oder 14,4 µm. Der Diffusionsbereich 36 weist zum Beispiel eine Ringform auf. Wie in 18 veranschaulicht, beinhaltet der Diffusionsbereich 36 eine Vielzahl geschichteter Diffusionsteilabschnitte 36A. Die Diffusionsteilabschnitte 36A werden an dem Ende jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A gebildet und weisen zum Beispiel eine Ringform auf. Der Diffusionsbereich 36 wird in jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A in der DBR-Schicht 35 bereitgestellt und weist eine Kammform auf. Der Diffusionsbereich 36 wird in jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A in der DBR-Schicht 35 durch Verunreinigungsdiffusion in der DBR-Schicht 35 gebildet. Die eine oder die mehreren Schichten mit hohem Brechungsindex 35B werden zwischen dem Diffusionsbereich 36 und der aktiven Schicht 33 gebildet. Die eine oder die mehreren Schichten mit hohem Brechungsindex 35B sind der aktiven Schicht 33 der DBR-Schicht 35 näher.
  • Die Kontaktschicht 41 dient zum elektrischen Koppeln der DBR-Schicht 35 und der Elektrodenschicht 38 miteinander und zum Sichern eines Stromwegs in dem Mesa-Teilabschnitt 30a. Die Kontaktschicht 41 wird zwischen der DBR-Schicht 35 (Diffusionsbereich 36) und der Elektrodenschicht 38 bereitgestellt. Zum Beispiel ist die Kontaktschicht 41 wie bei der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B eine Halbleiterschicht, die ein relativ niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A. Die Kontaktschicht 41 beinhaltet zum Beispiel n-Ala5Ga1-a5As (0 ≤ a5 < a3), das eine Dicke von 0,3 µm aufweist.
  • Die Elektrodenschichten 37 und 38 weisen eine Aufgabe als ein externer Anschluss des oberflächenemittierenden Lasers 2 auf. Die Elektrodenschicht 37 ist elektrisch mit dem Substrat 30 gekoppelt. Die Elektrodenschicht 37 wird an mindestens einem Abschnitt bereitgestellt, der der Öffnung des Diffusionsbereichs 36 entgegengesetzt ist und in Berührung mit der Rückseitenoberfläche des Substrats 30 gebildet ist. Die Elektrodenschicht 37 weist zum Beispiel eine Kreisform auf. Die Elektrodenschicht 37 beinhaltet zum Beispiel Titan (Ti), Platin (Pt) und Gold (Au), die in dieser Reihenfolge ab der Seite des Substrats 30 gestapelt werden. Die Elektrodenschicht 38 wird in Berührung mit der oberen Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a gebildet. Die Elektrodenschicht 38 weist eine Ringform auf und weist mindestens eine Öffnung an einem Abschnitt, der der Öffnung des Diffusionsbereichs 36 entgegengesetzt ist, auf. Die Elektrodenschicht 38 weist eine Struktur auf, bei der zum Beispiel eine Legierung aus Gold (Au) und Germanium (Ge), Nickel (Ni) und Gold (Au) in der Reihenfolge von der Seite der oberen Oberfläche der DBR-Schicht 35 gestapelt ist. Die Elektrodenschicht 38 ist elektrisch mit dem Substrat 35 gekoppelt. Die Isolierschicht 39 wird durch Verwenden eines isolierenden Materials gebildet. Die Isolierschicht 39 wird zum Beispiel unter Verwenden von SiN or Al2O3 gebildet.
  • [Herstellungsverfahren]
  • Nächstfolgend wird ein Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers 2 wird ein Verbindungshalbleiter kollektiv auf dem Substrat 30, das zum Beispiel p-GaAs beinhaltet, bei einem epitaktischen Kristallwachstumsverfahren, wie einem MOCVD-Verfahren, gebildet.
  • Zuerst wird eine gestapelte Halbleiterstruktur auf der Oberfläche des Substrats 30 gebildet, zum Beispiel bei einem epitaktischen Kristallwachstumsverfahren, wie einem MOCVD-Verfahren. Die gestapelte Halbleiterstruktur beinhaltet die DBR-Schicht 31, die Abstandhalterschicht 32, die aktive Schicht 33, die Abstandhalterschicht 34, die DBR-Schicht 35 sowie die Kontaktschicht 41. Nächstfolgend wir zum Beispiel eine kreisförmige Fotolackschicht gebildet. Danach werden selektiv die Kontaktschicht 41 und die DBR-35 jeweils mit dieser Fotolackschicht, die als eine Maske verwendet wird, geätzt, und die gestapelte Halbleiterstruktur wird bis zu einer Tiefe geätzt, die die aktive Schicht 33 nicht erreicht. In diesem Fall ist es vorzuziehen, zum RIE mit einem auf Cl basierenden Gas zu verwenden. Auf diese Art wird der Mesa-Teilabschnitt 30a, der die Kontaktschicht 41 und die DBR-35 beinhaltet, nicht aber die aktive Schicht 33 beinhaltet, gebildet. In diesem Fall wird der Mesa-Teilabschnitt 30a gebildet, um die Abstandhalterschicht 34 nicht zu beinhalten.
  • Nächstfolgend werden die Elektrodenschicht 38 und die Elektrodenschicht 37 gebildet. Die Elektrodenschicht 38 ist in Berührung mit der oberen Oberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a (zum Beispiel der Kontaktschicht 41). Die Elektrodenschicht 37 ist in Berührung mit der Rückseitenoberfläche des Substrats 30. Danach wird die Isolierschicht 39a, die den Mesa-Teilabschnitt 30a und die Elektrodenschicht 38 abdeckt, gebildet, und eine Öffnung 39H wird dann in der Isolierschicht 39a durch isotropes Ätzen, wie ein Nassätzen, gebildet (19). Spezifisch wird die Öffnung 39H auf der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a, der ein Abschnitt ist, der eine relativ geringere Folienstärke in der Isolierschicht 39a aufweist, gebildet. In diesem Fall kann die Öffnung 39H gebildet werden, um zu verhindern, dass die Endoberflächen der einen oder mehreren Schichten mit hohem Brechungsindex 35B, die näher an der aktiven Schicht 33 in der DBR-Schicht 35 liegen, in der Öffnung 39H exponiert werden ( 19).
  • Auf diese Art wird die Isolierschicht 39a, die die Öffnung 39H aufweist, auf der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a gebildet. Danach wird der ringförmige Diffusionsbereich 36 an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts 30a ( 20) durch Verunreinigungsdiffusion von der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a gebildet. Der ringförmige Diffusionsbereich 36 weist den Typ elektrischer Leitung (p), der von dem Typ elektrischer Leitung (n) der DBR-Schicht 35 unterschiedlich ist, auf. Insbesondere wird der Diffusionsbereich 36 durch Verunreinigungsdiffusion über die Öffnung 39H durch Gasphasendiffusion gebildet. In diesem Fall wird als eine Verunreinigung vom Typ elektrischer Leitung (p), der von dem Typ elektrischer Leitung (n) der DBR-Schicht 15 unterschiedlich ist, zum Beispiel Zn, diffundiert, um den Diffusionsbereich 36 zu bilden.
  • Hier ist die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A eine Halbleiterschicht, die ein relativ höheres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B. Folglich weist von der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A und der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B, die in der Öffnung 39H exponiert sind, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A mit einem relativ hohen Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis eine relativ höhere Diffusionsrate auf als die der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B. Als ein Resultat werden p-Verunreinigungen vorzugsweise in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A diffundiert, um den Diffusionsbereich 36 in der Form eines Kamms (20) zu bilden.
  • Wie bei der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B ist in diesem Fall die Abstandhalterschicht 34 eine Halbleiterschicht, die ein relativ niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A. Die Abstandhalterschicht 34 wirkt folglich als eine Stoppschicht für die Gasphasendiffusion. Von der Vielzahl von Schichten mit hohem Brechungsindex 35B, die in der DBR-Schicht 35 enthalten ist, wirkt außerdem die Schicht, die der aktiven Schicht 33 am nächsten liegt, als eine Stoppschicht für die Gasphasendiffusion. Das hindert Gasphasendiffusion daran, die aktive Schicht 33 zu erreichen.
  • Nächstfolgend wird eine Isolierschicht gebildet, um die Öffnung 39H zu füllen, wodurch die Isolierschicht 39 gebildet wird. Danach wird eine Öffnung in einem Abschnitt der Isolierschicht 39, der der Elektrodenschicht 38 entgegengesetzt ist, und die Elektrodenschicht 37 wird ferner auf der Rückseitenoberfläche des Substrats 30 gebildet. Auf diese Art wird der oberflächenemittierende Laser 2 hergestellt.
  • [Betrieb]
  • Wenn eine vorbestimmte Spannung zwischen der Elektrodenschicht 37, die elektrisch mit der DBR-Schicht 31 gekoppelt ist, und der Elektrodenschicht 38, die elektrisch mit der DBR-Schicht 35 gekoppelt ist, in dem oberflächenemittierenden Laser 2, der eine solche Konfiguration aufweist, angelegt wird, werden Ströme in die aktive Schicht 33 durch die Öffnung des Diffusionsbereichs injiziert, wodurch veranlasst wird, dass Lichtabgabe als ein Resultat der Rekombination von Elektronen und Löchern auftritt. Als ein Resultat erzeugt der vertikale Resonator Laseroszillation an der Oszillationswellenlänge λ0. Licht, das aus der DBR-Schicht 35 leckt, wird dann von der Lichtausgabeoberfläche 2S zu der Außenseite als das strahlenförmige Laserlicht L ausgegeben.
  • [Wirkungen]
  • Nächstfolgend werden Auswirkungen des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der ringförmige Diffusionsbereich 36 mit einem Typ elektrischer Leitung (p), der von dem Typ elektrischer Leitung (n) der DBR-Schicht 35 unterschiedlich ist, an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts 30a gebildet. Hier wird in dem Diffusionsbereich 36 kein hoher Unterschied des Brechungsindex, wie er durch die Oxidbegrenzung verursacht wird, verursacht. Es ist folglich unwahrscheinlich, dass die Mode höherer Ordnung auftritt, sogar in einem Fall, bei dem der Strombegrenzungsdurchmesser erhöht ist. Außerdem tritt die Stromkonzentration an dem Begrenzungsende nicht wie bei Oxidbegrenzung in dem Diffusionsbereich 36 auf. Das unterdrückt die Beschleunigung des Fehlerwachstums. Es ist daher möglich, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, während die Mode höherer Ordnung unterdrückt und Ausgabe mit höherer Leistung erlangt wird.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Diffusionsbereich 36 in jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A in der DBR-Schicht 35 bereitgestellt und weist eine Kammform auf. Das verhindert lokale Strombegrenzung in der DBR-Schicht 35 in die Dickenrichtung und macht es möglich, die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Schicht mit hohem Brechungsindex 35B zwischen dem Diffusionsbereich 36 und der aktiven Schicht 33 gebildet. Die Schicht mit hohem Brechungsindex 35B ist der aktiven Schicht 33 in der DBR-Schicht 35 näher. Das bewirkt, dass die Schicht mit hohem Brechungsindex 35B als eine Stoppschicht für Gasphasendiffusion wirkt. Als ein Resultat erreicht die Gasphasendiffusion die aktive Schicht 33 nicht. Das macht es möglich, einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Diffusionsbereich 36 und der aktiven Schicht 33 zu verhindern.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Abstandhalterschicht 34 zwischen dem Diffusionsbereich 36 und der aktiven Schicht 33 gebildet. Das bewirkt, dass die Abstandhalterschicht 34 als eine Stoppschicht für die Gasphasendiffusion wirkt. Als ein Resultat erreicht die Gasphasendiffusion die aktive Schicht 33 nicht. Das macht es möglich, einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem Diffusionsbereich 36 und der aktiven Schicht 33 zu verhindern.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Al-Zusammensetzungsverhältnis a3 von Ala3Ga1-a3As in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A höher als das Al-Zusammensetzungsverhältnis a4 des Ala4Ga1-a4As in der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B. Folglich weist von der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A und der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B, die in der Öffnung der Isolierschicht exponiert sind, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A mit einem relativ hohen Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis eine relativ höhere Diffusionsrate auf als die der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B in einem Fall von Gasphasendiffusion. Als ein Resultat werden p-Verunreinigungen vorzugsweise in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A diffundiert, und der Diffusionsbereich 36 weist eine Kammform auf. In diesem Fall ist es möglich, die Stärke des Diffusionsbereichs 36 in die Stapelungsrichtung durch Verwenden der Anzahl von Schichten mit niedrigem Brechungsindex 35A, die in der Öffnung der Isolierschicht exponiert ist, zu steuern. Es ist daher möglich, den Abstand des Diffusionsbereichs 36 von der aktiven Schicht 33 präzis zu steuern.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die DBR-Schicht 35 einen Typ elektrischer Leitung n auf, und der Diffusionsbereich 36 ist vom Typ mit elektrischer Leitung p. Es ist extrem einfach, einen Typ elektrischer Leitung p von Verunreinigungen in einem Typ elektrischer Leitung n der Halbleiterschicht zu diffundieren. Es ist daher ohne Weiteres möglich, den Diffusionsbereich 36 in der DBR-Schicht 35 zu bilden.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Mesa-Teilabschnitt 30a an einem Abschnitt auf der Seite der DBR-Schicht 35 in der gestapelten Halbleiterstruktur gebildet, und der ringförmige p-Diffusionsbereich 36 wird dann an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts 30a durch Verunreinigungsdiffusion von der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a gebildet. Der Mesa-Teilabschnitt 30a beinhaltet die DBR-Schicht 35, beinhaltet jedoch die aktive Schicht 33 nicht. Hier wird in dem Diffusionsbereich 36 kein hoher Unterschied des Brechungsindex, wie er durch die Oxidbegrenzung verursacht wird, verursacht. Es ist folglich unwahrscheinlich, dass die Mode höherer Ordnung auftritt, sogar in einem Fall, bei dem der Strombegrenzungsdurchmesser erhöht ist. Außerdem tritt die Stromkonzentration an dem Begrenzungsende nicht wie bei Oxidbegrenzung in dem Diffusionsbereich 36 auf. Das unterdrückt die Beschleunigung des Fehlerwachstums. Es ist daher möglich, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, während die Mode höherer Ordnung unterdrückt und Ausgabe mit höherer Leistung erlangt wird.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Isolierschicht 39a, die die Öffnung 39H aufweist, auf der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts 30a gebildet, und der Diffusionsbereich 36 wird dann durch Verunreinigungsdiffusion über die Öffnung 39H gebildet. Das macht es möglich, selektiv Gasphasendiffusion auf einem Abschnitt der DBR-Schicht 35, der in der Öffnung 39H exponiert ist, auszuführen. Es ist daher möglich, den Abstand des Diffusionsbereichs 36 von der aktiven Schicht 33 präzis zu steuern.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Öffnung 39H in der Isolierschicht 39a durch isotropes Ätzen gebildet. Auf diese Art ist es möglich, die Öffnung 39H an einem Abschnitt der Isolierschicht 39a, der der Seitenoberfläche der DBR-Schicht 35 entgegengesetzt ist, bei einem einfachen Verfahren zu bilden. Das ermöglicht es, den Diffusionsbereich 36 bei einem einfachen Verfahren zu bilden.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Isolierschicht 39a gebildet, und der Diffusionsbereich 36 wird dann in der Form eines Kamms durch Verunreinigungsdiffusion in jeder Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A, die in der Öffnung 39H exponiert sind, gebildet. In diesem Fall ist es möglich, die Stärke des Diffusionsbereichs 36 in die Stapelungsrichtung durch Verwenden der Anzahl von Schichten mit niedrigem Brechungsindex 35A, die in der Öffnung 39H exponiert ist, zu steuern. Es ist daher möglich, den Abstand des Diffusionsbereichs 36 von der aktiven Schicht 33 präzis zu steuern.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Öffnung 39H gebildet, um zu verhindern, dass Endoberflächen der einen oder mehreren Schichten mit hohem Brechungsindex 35B näher an der aktiven Schicht 33 in der DBR-Schicht 35 in der Öffnung 39H exponiert werden, und der Diffusionsbereich 36 wird dann durch Verunreinigungsdiffusion gebildet. Das bewirkt, dass die Schicht mit hohem Brechungsindex 35B als eine Stoppschicht für Gasphasendiffusion wirkt. Als ein Resultat erreicht die Gasphasendiffusion die aktive Schicht 33 nicht. Das macht es möglich, einen Kurzschluss zwischen dem Diffusionsbereich 36 und der aktiven Schicht 33 zu verhindern.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Offenbarung wird die Abstandhalterschicht 34 zwischen dem Diffusionsbereichs 36 und der aktiven Schicht 33 gebildet, und der Mesa-Teilabschnitt 30a wird dazu gebildet, die Abstandhalterschicht 34 nicht zu beinhalten. Das bewirkt, dass die Abstandhalterschicht 34 als eine Stoppschicht für die Gasphasendiffusion wirkt. Als ein Resultat erreicht die Gasphasendiffusion die aktive Schicht 33 nicht. Das macht es möglich, einen Kurzschluss zwischen dem Diffusionsbereich 36 und der aktiven Schicht 33 zu verhindern.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Al-Zusammensetzungsverhältnis a3 von Ala3Ga1-a3As in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A höher als ein Al-Zusammensetzungsverhältnis a4 des Ala4Ga1-a4As in der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B. Folglich weist von der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A und der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B, die in der Öffnung 39H der Isolierschicht 39a exponiert sind, die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A mit einem relativ hohen Aluminium-Zusammensetzungsverhältnis eine relativ höhere Diffusionsrate auf als die der Schicht mit hohem Brechungsindex 35B in einem Fall von Gasphasendiffusion. Als ein Resultat werden p-Verunreinigungen vorzugsweise in der Schicht mit niedrigem Brechungsindex 35A diffundiert, und der Diffusionsbereich 36 weist eine Kammform auf. In diesem Fall ist es möglich, die Stärke des Diffusionsbereichs 36 in die Stapelungsrichtung durch Verwenden der Anzahl von Schichten mit niedrigem Brechungsindex 35A, die in der Öffnung 39H exponiert ist, zu steuern. Es ist daher möglich, den Abstand des Diffusionsbereichs 36 von der aktiven Schicht 33 präzis zu steuern.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die DBR-Schicht 35 einen Typ elektrischer Leitung n auf, und der Diffusionsbereich 36 ist vom Typ mit elektrischer Leitung n. Es ist extrem einfach, einen Typ elektrischer Leitung p von Verunreinigungen in einem Typ elektrischer Leitung n der Halbleiterschicht zu diffundieren. Es ist daher ohne Weiteres möglich, den Diffusionsbereich 36 in der DBR-Schicht 35 zu bilden.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung oben unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen und deren Änderungsbeispiel beschrieben ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und dergleichen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann auf eine Vielfalt von Arten geändert werden. Zu bemerken ist, dass die Effekte, die hierin beschrieben sind, lediglich beispielhaft sind. Die Auswirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die hierin beschriebenen Auswirkungen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann andere Auswirkungen als die hierin beschriebenen Auswirkungen aufweisen.
  • Außerdem ist es zum Beispiel möglich, die vorliegende Offenbarung wie folgt zu konfigurieren.
    • (1) Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers, wobei das Verfahren beinhaltet:
      • einen ersten Schritt des Bildens einer gestapelten Halbleiterstruktur auf einem Substrat, wobei die gestapelte Halbleiterstruktur eine aktive Schicht, eine erste DBR-Schicht (Distributed-Bragg-Reflector)-Schicht mit einem ersten Typ elektrischer Leitung, und eine zweite DBR-Schicht mit einem zweiten Typ elektrischer Leitung beinhaltet, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht die aktive Schicht zwischeneinander einschließen, wobei der zweite Typ elektrischer Leitung von dem ersten Typ elektrischer Leitung unterschiedlich ist; und
      • einen zweiten Schritt des Bildens eines Mesa-Teilabschnitts an einem Abschnitt auf der Seite der zweiten DBR-Schicht in der gestapelten Halbleiterstruktur, und dann Bilden eines ringförmigen Diffusionsbereichs mit dem ersten Typ elektrischer Leitung an einer Außenkante des Mesa-Teilabschnitts durch Verunreinigungsdiffusion von einer Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts, wobei der Mesa-Teilabschnitt die zweite DBR-Schicht beinhaltet, wobei der Mesa-Teilabschnitt die aktive Schicht nicht beinhaltet.
    • (2) Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach (1), wobei eine Isolierschicht, die eine Öffnung aufweist, auf der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts gebildet wird, und der Diffusionsbereich dann durch die Verunreinigungsdiffusion über die Öffnung bei dem zweiten Schritt gebildet wird.
    • (3) Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach (2), wobei die Öffnung in der Isolierschicht durch isotropes Ätzen bei dem zweiten Schritt gebildet wird.
    • (4) Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach (2) oder (3), wobei die zweite DBR-Schicht einen reflektierenden Mehrschichtfolien-Spiegel beinhaltet, in dem eine Vielzahl erster Halbleiterschichten und eine Vielzahl zweiter Halbleiterschichten abwechselnd gestapelt sind, wobei die Vielzahl erster Halbleiterschichten jeweils ein relativ hohes Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist, wobei die Vielzahl zweiter Halbleiterschichten jeweils ein relativ niedriges Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist, und die Isolierschicht gebildet wird, und der Diffusionsbereich dann in einer Form eines Kamms durch die Verunreinigungsdiffusion in jeder der ersten Halbleiterschichten, die in der Öffnung bei dem zweiten Schritt exponiert sind, gebildet wird.
    • (5) Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach (4), wobei die Öffnung gebildet wird, um Endoberflächen der einen oder mehreren zweiten Halbleiterschichten, die näher an der aktiven Schicht in der zweiten DBR-Schicht liegen, daran zu hindern, in der Öffnung exponiert zu werden, und der Diffusionsbereich wird dann durch die Verunreinigungsdiffusion bei dem zweiten Schritt gebildet.
    • (6) Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach (4) oder (5), wobei die gestapelte Halbleiterstruktur eine dritte Halbleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und der zweiten DBR-Schicht beinhaltet, wobei die dritte Halbleiterschicht ein niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das Al-Zusammensetzungsverhältnis jeder der ersten Halbleiterschichten, und der Mesa-Teilabschnitt gebildet wird, um die dritte Halbleiterschicht bei dem zweiten Schritt nicht zu beinhalten.
    • (7) Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach einem von (4) bis (6), wobei die zweite DBR-Schicht AlxGa1-xAs (0 ≤ x ≤ 1) beinhaltet, und ein Al-Zusammensetzungsverhältnis von AlxGa1-xAs in jeder der ersten Halbleiterschichten höher ist als ein Al-Zusammensetzungsverhältnis von AlxGa1-xAs in jeder der zweiten Halbleiterschichten.
    • (8) Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach einem von (1) bis (7), wobei der erste Typ elektrischer Leitung einen p-Typ beinhaltet, und der zweite Typ elektrischer Leitung einen n-Typ beinhaltet.
    • (9) Oberflächenemittierender Laser, der beinhaltet eine gestapelte Halbleiterstruktur, die eine aktive Schicht, eine erste DBR-Schicht (Distributed-Bragg-Reflector)-Schicht mit einem ersten Typ elektrischer Leitung, und eine zweite DBR-Schicht mit einem zweiten Typ elektrischer Leitung beinhaltet, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht die aktive Schicht zwischeneinander einschließen, wobei der zweite Typ elektrischer Leitung von dem ersten Typ elektrischer Leitung unterschiedlich ist; und wobei die gestapelte Halbleiterstruktur einen Mesa-Teilabschnitt auf der Seite der zweiten DBR-Schicht beinhaltet und ferner einen ringförmigen Diffusionsbereich mit dem ersten Typ elektrischer Leitung an einer Außenkante des Mesa-Teilabschnitts beinhaltet, wobei der Mesa-Teilabschnitt die zweite DBR-Schicht beinhaltet, wobei der Mesa-Teilabschnitt die aktive Schicht nicht beinhaltet.
    • (10) Oberflächenemittierender Laser nach (9), wobei die zweite DBR-Schicht einen reflektierenden Mehrschichtfolien-Spiegelbeinhaltet, in dem eine Vielzahl erster Halbleiterschichten und eine Vielzahl zweiter Halbleiterschichten abwechselnd gestapelt sind, wobei die Vielzahl erster Halbleiterschichten jeweils ein relativ hohes Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist, wobei die Vielzahl zweiter Halbleiterschichten jeweils ein relativ niedriges Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist, und der Diffusionsbereich in einer Form eines Kamms zu allen oder einem Abschnitt der Vielzahl erster Halbleiterschichten bereitgestellt ist.
    • (11) Oberflächenemittierender Laser nach (10), wobei die eine oder die mehreren zweiten Halbleiterschichten, die näher an der aktiven Schicht in der zweiten DBR-Schicht liegen, zwischen dem Diffusionsbereich und der aktiven Schicht gebildet sind.
    • (12) Oberflächenemittierender Laser nach (10) oder (11), wobei die gestapelte Halbleiterstruktur eine dritte Halbleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und der zweiten DBR-Schicht beinhaltet, wobei die dritte Halbleiterschicht ein niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das Al-Zusammensetzungsverhältnis jeder der ersten Halbleiterschichten, und die dritte Halbleiterschicht zwischen dem Diffusionsbereich und der aktiven Schicht gebildet ist.
    • (13) Oberflächenemittierender Laser nach einem von (10) bis (12), wobei die zweite DBR-Schicht AlxGa1-xAs (0 ≤ x ≤ 1) beinhaltet, und ein Al-Zusammensetzungsverhältnis von AlxGa1-xAs in jeder der ersten Halbleiterschichten höher ist als ein Al-Zusammensetzungsverhältnis von AlxGa1-xAs in jeder der zweiten Halbleiterschichten.
    • (14) Oberflächenemittierender Laser nach einem von (9) bis (13), wobei der erste Typ elektrischer Leitung einen p-Typ beinhaltet, und der zweite Typ elektrischer Leitung einen n-Typ beinhaltet.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird der ringförmige Diffusionsbereich mit dem Typ elektrischer Leitung, der von dem Typ elektrischer Leitung der zweiten DBR-Schicht unterschiedlich ist, an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts durch die Verunreinigungsdiffusion von der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts gebildet. Es ist daher möglich, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, während die Mode höherer Ordnung unterdrückt und Ausgabe mit höherer Leistung erlangt wird.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird der ringförmige Diffusionsbereich mit dem Typ elektrischer Leitung, der von dem Typ elektrischer Leitung der zweiten DBR-unterschiedlich ist, an der Außenkante des Mesa-Teilabschnitts gebildet. Es ist daher möglich, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, während die Mode höherer Ordnung unterdrückt und Ausgabe mit höherer Leistung erlangt wird.
  • Zu bemerken ist, dass die Auswirkungen der vorliegenden Offenbarung nicht notwendigerweise auf die hierin beschriebenen Auswirkungen beschränkt sind, sondern beliebige der hierin beschriebenen Auswirkungen beinhalten können.
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf der Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-136388 , eingereicht am 20. Juli 2018 beim japanischen Patentamt, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird.
  • Der Fachmann muss verstehen, dass diverse Änderungen, Kombinationen, Teilkombinationen und Abänderungen in Abhängigkeit von Konzeptionserfordernissen und anderen Faktoren, sofern sie innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalenten liegen, auftreten können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2014075492 [0003]
    • JP 2018136388 [0097]

Claims (14)

  1. Herstellungsverfahren eines oberflächenemittierenden Lasers, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Bildens einer gestapelten Halbleiterstruktur auf einem Substrat, wobei die gestapelte Halbleiterstruktur eine aktive Schicht, eine erste DBR-Schicht (Distributed-Bragg-Reflector)-Schicht mit einem ersten Typ elektrischer Leitung, und eine zweite DBR-Schicht mit einem zweiten Typ elektrischer Leitung beinhaltet, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht die aktive Schicht zwischeneinander einschließen, wobei der zweite Typ elektrischer Leitung von dem ersten Typ elektrischer Leitung unterschiedlich ist; und einen zweiten Schritt des Bildens eines Mesa-Teilabschnitts an einem Abschnitt auf der Seite der zweiten DBR-Schicht in der gestapelten Halbleiterstruktur, und dann Bilden eines ringförmigen Diffusionsbereichs mit dem ersten Typ elektrischer Leitung an einer Außenkante des Mesa-Teilabschnitts durch Verunreinigungsdiffusion von einer Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts, wobei der Mesa-Teilabschnitt die zweite DBR-Schicht beinhaltet, wobei der Mesa-Teilabschnitt die aktive Schicht nicht beinhaltet.
  2. Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach Anspruch 1, wobei eine Isolierschicht, die eine Öffnung aufweist, auf der Seitenoberfläche des Mesa-Teilabschnitts gebildet wird, und der Diffusionsbereich dann durch die Verunreinigungsdiffusion über die Öffnung bei dem zweiten Schritt gebildet wird.
  3. Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach Anspruch 2, wobei die Öffnung in der Isolierschicht durch isotropes Ätzen bei dem zweiten Schritt gebildet wird.
  4. Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach Anspruch 2, wobei die zweite DBR-Schicht einen reflektierenden Mehrschichtfolien-Spiegel beinhaltet, in dem eine Vielzahl erster Halbleiterschichten und eine Vielzahl zweiter Halbleiterschichten abwechselnd gestapelt sind, wobei die Vielzahl erster Halbleiterschichten jeweils ein relativ hohes Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist, wobei die Vielzahl zweiter Halbleiterschichten jeweils ein relativ niedriges Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist, und die Isolierschicht gebildet wird, und der Diffusionsbereich dann in einer Form eines Kamms durch die Verunreinigungsdiffusion in jeder der ersten Halbleiterschichten, die in der Öffnung bei dem zweiten Schritt exponiert wird, gebildet wird.
  5. Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach Anspruch 4, wobei die Öffnung gebildet wird, um Endoberflächen der einen oder mehreren zweiten Halbleiterschichten, die näher an der aktiven Schicht in der zweiten DBR-Schicht liegen, daran zu hindern, in der Öffnung exponiert zu werden, und der Diffusionsbereich wird dann durch die Verunreinigungsdiffusion bei dem zweiten Schritt gebildet.
  6. Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach Anspruch 4, wobei die gestapelte Halbleiterstruktur eine dritte Halbleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und der zweiten DBR-Schicht beinhaltet, wobei die dritte Halbleiterschicht ein niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das Al-Zusammensetzungsverhältnis jeder der ersten Halbleiterschichten, und der Mesa-Teilabschnitt gebildet wird, um die dritte Halbleiterschicht bei dem zweiten Schritt nicht zu beinhalten.
  7. Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach Anspruch 4, wobei die zweite DBR-Schicht AlxGa1-xAs (0 ≤ x ≤ 1) beinhaltet, und ein Al-Zusammensetzungsverhältnis von AlxGa1-xAs in jeder der ersten Halbleiterschichten höher ist als ein Al-Zusammensetzungsverhältnis von AlxGa1-xAs in jeder der zweiten Halbleiterschichten.
  8. Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers nach Anspruch 1, wobei der erste Typ elektrischer Leitung einen p-Typ beinhaltet, und der zweite Typ elektrischer Leitung einen n-Typ beinhaltet.
  9. Oberflächenemittierender Laser, der umfasst eine gestapelte Halbleiterstruktur, die eine aktive Schicht, eine erste DBR-Schicht (Distributed-Bragg-Reflector)-Schicht mit einem ersten Typ elektrischer Leitung, und eine zweite DBR-Schicht mit einem zweiten Typ elektrischer Leitung beinhaltet, wobei die erste DBR-Schicht und die zweite DBR-Schicht die aktive Schicht zwischeneinander einschließen, wobei der zweite Typ elektrischer Leitung von dem ersten Typ elektrischer Leitung unterschiedlich ist; wobei die gestapelte Halbleiterstruktur einen Mesa-Teilabschnitt auf der Seite der zweiten DBR-Schicht beinhaltet und ferner einen ringförmigen Diffusionsbereich mit dem ersten Typ elektrischer Leitung an einer Außenkante des Mesa-Teilabschnitts beinhaltet, wobei der Mesa-Teilabschnitt die zweite DBR-Schicht beinhaltet, wobei der Mesa-Teilabschnitt die aktive Schicht nicht beinhaltet.
  10. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 9, wobei die zweite DBR-Schicht einen reflektierenden Mehrschichtfolien-Spiegel beinhaltet, in dem eine Vielzahl erster Halbleiterschichten und eine Vielzahl zweiter Halbleiterschichten abwechselnd gestapelt sind, wobei die Vielzahl erster Halbleiterschichten jeweils ein relativ hohes Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist, wobei die Vielzahl zweiter Halbleiterschichten jeweils ein relativ niedriges Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist, und der Diffusionsbereich in einer Form eines Kamms zu allen oder einem Abschnitt der Vielzahl erster Halbleiterschichten bereitgestellt ist.
  11. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 10, wobei die eine oder die mehreren zweiten Halbleiterschichten, die näher an der aktiven Schicht in der zweiten DBR-Schicht liegen, zwischen dem Diffusionsbereich und der aktiven Schicht gebildet sind.
  12. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 10, wobei die gestapelte Halbleiterstruktur eine dritte Halbleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und der zweiten DBR-Schicht beinhaltet, wobei die dritte Halbleiterschicht ein niedrigeres Al-Zusammensetzungsverhältnis aufweist als das Al-Zusammensetzungsverhältnis jeder der ersten Halbleiterschichten, und die dritte Halbleiterschicht zwischen dem Diffusionsbereich und der aktiven Schicht gebildet ist.
  13. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 10, wobei die zweite DBR-Schicht AlxGa1-xAs (0 ≤ x ≤ 1) beinhaltet, und ein Al-Zusammensetzungsverhältnis von AlxGa1-xAs in jeder der ersten Halbleiterschichten höher ist als ein Al-Zusammensetzungsverhältnis von AlxGa1-xAs in jeder der zweiten Halbleiterschichten.
  14. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 9, wobei der erste Typ elektrischer Leitung einen p-Typ beinhaltet, und der zweite Typ elektrischer Leitung einen n-Typ beinhaltet.
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