DE112022000703T5 - Oberflächenemittierender laser, elektronische vorrichtung und verfahren zum herstellen eines oberflächenemittierenden lasers - Google Patents

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Takahiro Arakida
Shinichi Agatuma
Rintaro Koda
Yasutaka Higa
Osamu Maeda
Kota Tokuda
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Abstract

Die vorliegende Technologie stellt einen oberflächenemittierenden Laser bereit, der imstande ist, eine Abnahme der Lichtausbeute zu unterdrücken.Die vorliegende Technologie stellt einen oberflächenemittierenden Laser bereit, der umfasst: erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren; eine Vielzahl aktiver Schichten, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren zusammen laminiert sind; einen Tunnelübergang, der zwischen zwei aktiven Schichten angeordnet ist, die in einer Laminierungsrichtung unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind; und eine Oxidbegrenzungsschicht, die zwischen einer aktiven Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten und dem Tunnelübergang angeordnet ist. Gemäß der vorliegenden Technologie ist es möglich, einen oberflächenemittierenden Laser bereitzustellen, der imstande ist, eine Abnahme der Lichtausbeute zu unterdrücken.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (worauf hier im Folgenden auch als „die vorliegende Technologie“ verwiesen wird) bezieht sich auf einen oberflächenemittierenden Laser, eine elektronische Vorrichtung und ein Verfahren um Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Herkömmlicherweise ist ein oberflächenemittierender Laser bekannt, bei dem eine aktive Schicht zwischen ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren angeordnet ist. Unter diesen oberflächenemittierenden Lasern gibt einen oberflächenemittierenden Laser, bei dem ein Tunnelübergang, eine aktive Schicht und eine Strombegrenzungsschicht in dieser Reihenfolge zwischen ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren laminiert sind (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
  • ZITATLISTE
  • PATENTDOKUMENT
  • Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-351798
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Bei den herkömmlichen oberflächenemittierenden Lasern besteht jedoch Raum für eine Verbesserung beim Unterdrücken einer Abnahme der Lichtausbeute.
  • Daher besteht ein Hauptziel der vorliegenden Technologie darin, einen oberflächenemittierenden Laser bereitzustellen, der imstande ist, eine Abnahme der Lichtausbeute zu unterdrücken.
  • LÖSUNGEN FÜR DIE PROBLEME
  • Die vorliegende Technologie stellt einen oberflächenemittierenden Laser bereit, der umfasst:
    • erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren;
    • eine Vielzahl aktiver Schichten, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren zusammen laminiert sind;
    • einen Tunnelübergang, der zwischen zwei aktiven Schichten angeordnet ist, die in einer Laminierungsrichtung unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind; und
    • eine Oxidbegrenzungsschicht, die zwischen einer aktiven Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten und dem Tunnelübergang angeordnet ist.
  • Die eine aktive Schicht kann an einer Position angeordnet sein, die von einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers weiter entfernt ist als eine andere aktive Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten.
  • Die eine aktive Schicht kann an einer Position angeordnet sein, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der näher an der Emissionsoberfläche liegt.
  • Die eine aktive Schicht kann an einer Position angeordnet sein, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der näher an der Emissionsoberfläche liegt, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist.
  • Die eine aktive Schicht kann an einer Position angeordnet ist, die näher an einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers als eine andere aktive Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten liegt.
  • Die eine aktive Schicht kann an einer Position angeordnet sein, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der näher an der Emissionsoberfläche liegt.
  • Die eine aktive Schicht kann an einer Position angeordnet sein, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der näher an der Emissionsoberfläche liegt, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist.
  • Bei der Vielzahl aktiver Schichten kann es sich um zumindest drei aktive Schichten handeln, der Tunnelübergang kann zwischen zwei benachbarten aktiven Schichten jedes Satzes von mindestens zwei Sätzen aus zwei benachbarten aktiven Schichten unter der Vielzahl aktiver Schichten angeordnet sein und die Oxidbegrenzungsschicht kann zwischen einer aktiven Schicht von zumindest einem Satz aus zwei benachbarten aktiven Schichten der zumindest zwei Sätze aus zwei benachbarten aktiven Schichten und dem Tunnelübergang angeordnet sein, der zwischen den zwei benachbarten aktiven Schichten angeordnet ist.
  • Die zumindest drei aktiven Schichten können eine erste, eine zweite und eine dritte aktive Schicht umfassen, die erste, zweite und dritte aktive Schicht können in dieser Reihenfolge laminiert sein, ein erster Tunnelübergang, bei dem es sich um den Tunnelübergang handelt, kann zwischen der ersten und der zweiten aktiven Schicht angeordnet sein, ein zweiter Tunnelübergang, bei dem es sich um den Tunnelübergang handelt, kann zwischen der zweiten und der dritten aktiven Schicht angeordnet sein, und die Oxidbegrenzungsschicht kann zwischen der ersten aktiven Schicht und dem ersten Tunnelübergang und/oder zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem zweiten Tunnelübergang angeordnet sein.
  • Die erste aktive Schicht kann eine aktive Schicht sein, die an einer Position angeordnet ist, die unter der Vielzahl aktiver Schichten von einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers am weitesten entfernt ist.
  • Eine erste Oxidbegrenzungsschicht, bei der es sich um die Oxidbegrenzungsschicht handelt, kann zwischen der ersten aktiven Schicht und dem ersten Tunnelübergang angeordnet sein.
  • Eine zweite Oxidbegrenzungsschicht, bei der es sich um die Oxidbegrenzungsschicht handelt, kann zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem zweiten Tunnelübergang angeordnet sein.
  • Die Oxidbegrenzungsschicht muss nicht unbedingt zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem zweiten Tunnelübergang angeordnet sein.
  • Eine weitere Oxidbegrenzungsschicht kann innerhalb eines der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren angeordnet sein, der näher an einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers liegt.
  • Sowohl die Oxidbegrenzungsschicht als auch die andere Oxidbegrenzungsschicht können ausgebildet werden, indem eine von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildete Schicht oxidiert wird.
  • Die Oxidbegrenzungsschicht und die andere Oxidbegrenzungsschicht können sich in der Al-Zusammensetzung und/oder optischen Dicke voneinander unterscheiden.
  • Der Tunnelübergang kann eine Schichtstruktur aufweisen, bei der eine Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Halbleiterschicht vom n-Typ zusammen laminiert sind, und die Oxidbegrenzungsschicht kann auf der Seite der Halbleiterschicht vom p-Typ angeordnet sein.
  • Falls eine Oszillationswellenlänge des oberflächenemittierenden Lasers λ ist, können die eine aktive Schicht, der Tunnelübergang und die Oxidbegrenzungsschicht innerhalb einer optischen Dicke von 3X/4 angeordnet sein.
  • Die vorliegende Technologie stellt auch eine elektronische Vorrichtung bereit, die den oberflächenemittierenden Laser enthält.
  • Die vorliegende Technologie stellt auch ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers bereit, wobei das Verfahren umfasst:
    • einen Schritt zum Laminieren einer Struktur, die eine laminierte Struktur umfasst, in der eine erste aktive Schicht, eine ausgewählte Oxidschicht, ein Tunnelübergang und eine zweite aktive Schicht in dieser Reihenfolge auf einen ersten mehrschichtigen Filmreflektor laminiert werden, und Laminieren von zumindest einem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor auf die Struktur, um ein Laminat zu erzeugen;
    • einen Schritt zum Ätzen des Laminats, bis zumindest eine seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht freigelegt ist, um eine Mesa zu bilden; und
    • einen Schritt zum selektiven Oxidieren der ausgewählten Oxidschicht von der Seite der seitlichen Oberfläche aus, um eine Oxidbegrenzungsschicht zu bilden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 2 ist ein Flussdiagramm, um ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie zu beschreiben.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, um einen ersten Schritt (Laminat-Erzeugungsprozess 1) in 2 zu beschreiben.
    • 4 ist ein Diagramm eines ersten Schritts von 3.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, um einen zweiten Schritt (Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 1) in 3 zu beschreiben.
    • 6 ist ein Diagramm eines ersten Laminierungsschritts von 5.
    • 7 ist ein Diagramm eines zweiten Laminierungsschritts von 5.
    • 8 ist ein Diagramm eines dritten Laminierungsschritts von 5.
    • 9 ist ein Diagramm eines vierten Laminierungsschritts von 5.
    • 10 ist ein Diagramm eines fünften Laminierungsschritts von 5.
    • 11 ist ein Diagramm eines dritten Schritts von 3.
    • 12 ist ein Diagramm eines zweiten Schritts von 2.
    • 13 ist ein Diagramm eines dritten Schritts von 2.
    • 14 ist ein Diagramm eines vierten Schritts von 2.
    • 15 ist ein Diagramm eines fünften Schritts von 2.
    • 16 ist ein Diagramm eines sechsten Schritts von 2.
    • 17 ist ein Diagramm eines siebten Schritts von 2.
    • 18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 19 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 2 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 20 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 3 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 21 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 4 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 22 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 5 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 23 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 24 ist ein Flussdiagramm, um ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie zu beschreiben.
    • 25 ist ein Flussdiagramm, um einen ersten Schritt (Laminat-Erzeugungsprozess 2) in 24 zu beschreiben.
    • 26 ist ein Flussdiagramm, um einen zweiten Schritt (Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 2) in 25 zu beschreiben.
    • 27 ist ein Diagramm eines dritten Laminierungsschritts von 26.
    • 28 ist ein Diagramm eines vierten Laminierungsschritts von 26.
    • 29 ist ein Diagramm eines fünften Laminierungsschritts von 26.
    • 30 ist ein Diagramm eines sechsten Laminierungsschritts von 26.
    • 31 ist ein Diagramm eines siebten Laminierungsschritts von 26.
    • 32 ein Diagramm eines dritten Schritts von 25.
    • 33 ist ein Diagramm eines zweiten Schritts von 24.
    • 34 ist ein Diagramm eines dritten Schritts von 24.
    • 35 ist ein Diagramm eines vierten Schritts von 24.
    • 36 ist ein Diagramm eines fünften Schritts von 24.
    • 37 ist ein Diagramm eines sechsten Schritts von 24.
    • 38 ist ein Diagramm eines siebten Schritts von 24.
    • 39 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 1 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 40 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 2 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 41 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 3 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 42 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß einer Modifikation 4 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
    • 43 ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers veranschaulicht, für den die vorliegende Technologie verwendet werden kann.
    • 44A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X von 43. 44B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie Y-Y von 43.
    • 45 ist ein Diagramm, das ein Anwendungsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Technologie und dessen Modifikation für eine Abstandsmessvorrichtung veranschaulicht.
    • 46 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
    • 47 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel von Installationspositionen einer Abstandsmessvorrichtung veranschaulicht.
  • MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden hierin bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Technologie mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Man beachte, dass in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen Komponenten mit im Wesentlichen derselben funktionellen Konfiguration mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind und eine redundante Beschreibung weggelassen wird. Die unten beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Technologie, und der Umfang der vorliegenden Technologie soll gemäß diesen Ausführungsformen nicht eng interpretiert bzw. ausgelegt werden. In der vorliegenden Beschreibung ist es selbst in einem Fall, in dem beschrieben wird, dass ein oberflächenemittierender Laser, eine elektronische Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß der vorliegenden Technologie eine Vielzahl von Effekten zeigen, ausreichend, falls der oberflächenemittierenden Laser, die elektronische Vorrichtung und das Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers gemäß der vorliegenden Technologie zumindest einen Effekt zeigen. Die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Effekte sind nur Beispiele und nicht einschränkend, und andere Effekte können bereitgestellt werden.
  • Außerdem wird eine Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben.
    • 1. Oberflächenemittierender Laser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
      1. (1) Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers
      2. (2) Betrieb eines oberflächenemittierenden Lasers
      3. (3) Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers
      4. (4) Effekte eines oberflächenemittierenden Lasers und Verfahrens zum Herstellen desselben
    • 2. Oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 5 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
    • 3. Oberflächenemittierender Laser gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
      1. (1) Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers
      2. (2) Betrieb eines oberflächenemittierenden Lasers
      3. (3) Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers
      4. (4) Effekte eines oberflächenemittierenden Lasers
    • 4. Oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 4 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
    • 5. Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers, für den die vorliegende Technologie verwendet werden kann
    • 6. Modifikation der vorliegenden Technologie
    • 7. Anwendungsbeispiel für eine elektronische Vorrichtung
    • 8. Beispiel, bei dem ein oberflächenemittierender Laser für eine Abstandsmessvorrichtung verwendet wird
    • 9. Beispiel, bei dem eine Abstandsmessvorrichtung in einem mobilen Körper montiert ist
  • 1. Oberflächenemittierender Laser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
  • (1) Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht. Im Folgenden wird der Zweckmäßigkeit halber der obere Teil in der Querschnittsansicht von 1 und dergleichen als Oberseite beschrieben und wird der untere Teil in der Querschnittsansicht von 1 und dergleichen als Unterseite beschrieben.
  • Wie in 1 veranschaulicht ist, enthält als ein Beispiel der oberflächenemittierende Laser 100 erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren 102 und 112, eine Vielzahl von (zum Beispiel zwei) aktiven Schichten (zum Beispiel erste und zweite aktivn Schichten 104-1 und 104-2), einen Tunnelübergang 108 und eine Oxidbegrenzungsschicht 106.
  • Als ein Beispiel ist jede Komponente des oberflächenemittierenden Lasers 100 auf einem Substrat 101 (Halbleitersubstrat) ausgebildet.
  • Als ein Beispiel sind die ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 auf das Substrat 101 zusammen laminiert. Der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 ist hier oberhalb des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 angeordnet.
  • Die ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 sind zusammen zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 laminiert.
  • Der Tunnelübergang 108 ist zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 angeordnet, bei denen es sich um zwei aktive Schichten handelt, die in der Laminierungsrichtung (vertikalen Richtung) unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind.
  • Als ein Beispiel ist die Oxidbegrenzungsschicht 106 zwischen dem Tunnelübergang 108 und der ersten aktiven Schicht 104-1 angeordnet, welche eine aktive Schicht der ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 ist, welche zwei aktive Schichten sind, die in der Laminierungsrichtung einander benachbart sind.
  • Im oberflächenemittierenden Laser 100 sind als ein Beispiel der erste mehrschichtige Filmreflektor 102, die erste aktive Schicht 104-1, die Oxidbegrenzungsschicht 106, der Tunnelübergang 108, die zweite aktive Schicht 104-2 und der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 101 (Unterseite) aus auf das Substrat 101 laminiert.
  • Ein Resonator R umfasst hier die ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2, den Tunnelübergang 108 und die Oxidbegrenzungsschicht 106. Das heißt, der oberflächenemittierende Laser 100 weist eine Resonatorstruktur auf, bei der der Resonator R zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 angeordnet ist.
  • Beispielsweise ist auf dem Substrat 101 eine Mesa M1 ausgebildet, die einen Teil (oberen Bereich) des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102, die ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2, den Tunnelübergang 108, die Oxidbegrenzungsschicht 106 und den zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 umfasst. Die Mesa M1 bildet eine Resonatorstruktur (mit Ausnahme des anderen Teils (unteren Teils) des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102). Die Höhenrichtung der Mesa M1 stimmt mit der Laminierungsrichtung im Wesentlichen überein. Die Mesa M1 hat beispielsweise eine im Wesentlichen zylindrische Form, kann aber eine andere Form wie etwa beispielsweise eine im Wesentlichen elliptische Säulenform, eine im Wesentlichen prismatische Form, eine im Wesentlichen abgeschnittene Pyramidenform, eine im Wesentlichen abgeschnittene Konusform oder eine im Wesentlichen abgeschnittene elliptische Konusform aufweisen.
  • Beispielsweise emittiert der oberflächenemittierende Laser 100 Licht aus einer Emissionsoberfläche ES an der Oberseite der Mesa M1. Das heißt, beispielsweise handelt es sich bei dem oberflächenemittierenden Laser 100 um einen oberflächenemittierenden Laser vom an der vorderen Oberfläche emittierenden Typ.
  • Die erste aktive Schicht 104-1 ist an einer Position angeordnet, die von der Emissionsoberfläche ES des oberflächenemittierenden Lasers 100 weiter entfernt ist als die andere aktive Schicht 104-2 der zwei benachbarten aktiven Schichten.
  • Die erste aktive Schicht 104-1 ist an einer Position angeordnet, die näher an dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102, welcher der andere der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 ist, der von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernt ist, als dem zweiten mehrschichtige Filmreflektor 112 liegt, welcher der eine der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 ist, der näher an der Emissionsoberfläche ES liegt. Die erste aktive Schicht 104-1 ist beispielsweise in der unteren Hälfte des Resonators R angeordnet. Genauer gesagt ist die erste aktive Schicht 104-1 beispielsweise nahe dem stromabwärtigen Ende des Strompfads im Resonator R angeordnet.
  • Die zweite aktive Schicht 104-2 ist an einer Position angeordnet, die näher an dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 als dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 liegt. Die zweite aktive Schicht 104-2 ist beispielsweise in der oberen Hälfte des Resonators R angeordnet. Genauer gesagt ist die zweite aktive Schicht 104-2 beispielsweise nahe dem stromaufwärtigen Ende des Strompfads im Resonator R angeordnet.
  • Die Oxidbegrenzungsschicht 106 ist an einer Position angeordnet, die näher an dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 als dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 liegt. Das heißt, die Oxidbegrenzungsschicht 106 ist beispielsweise in der unteren Hälfte des Resonators R angeordnet.
  • [Substrat]
  • Als ein Beispiel handelt es sich bei dem Substrat 101 um ein Halbleitersubstrat (zum Beispiel ein GaAs-Substrat) eines ersten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel n-Typs). Eine Kathodenelektrode 117, die eine n-seitige Elektrode ist, ist auf der rückseitigen Oberfläche (unteren Oberfläche) des Substrats 101 vorgesehen.
  • Die Kathodenelektrode 117 kann eine einschichtige Struktur oder eine laminierte Struktur aufweisen.
  • Die Kathodenelektrode 117 ist beispielsweise aus AuGe/Ni/Au gebildet.
  • [Erster mehrschichtiger Filmreflektor]
  • Als ein Beispiel ist der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 auf dem Substrat 101 angeordnet.
  • Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 um einen mehrschichtigen Filmreflektor aus einem Halbleiter. Auf den mehrschichtigen Filmreflektor wird auch als verteilter Bragg-Reflektor verwiesen. Ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter, der eine Art eines mehrschichtigen Filmreflektors (ein verteilter Bragg-Reflektor) ist, weist eine geringe Lichtabsorption, einen hohen Reflexionsgrad und Leitfähigkeit auf.
  • Genauer gesagt ist der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 beispielsweise ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel n-Typs) und hat eine Struktur, bei der eine Vielzahl von Arten (zum Beispiel zwei Arten) von Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes mit einer optischen Dicke einer 1/4-Wellenlänge einer Oszillationswellenlänge abwechselnd laminiert sind. Jede Brechungsindexschicht des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 wird von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis des ersten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel n-Typs) gebildet.
  • [Erste aktive Schicht]
  • Die erste aktive Schicht 104-1 ist beispielsweise auf dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 über eine erste Mantelschicht 103 angeordnet, die von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird. Man beachte, dass auf die „Mantelschicht“ auch als „Abstandshalterschicht“ verwiesen wird.
  • Die erste aktive Schicht 104-1 hat beispielsweise eine laminierte Struktur, bei der ein aktives Gebiet, das von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis (zum Beispiel In0,10GaAs) gebildet wird, und ein Führungs-/Barrierengebiet (wo beide Enden in der Lamiierungsrichtung Führungsgebiete sind und ein dazwischenliegender Bereich in der Laminierungsrichtung ein Barrierengebiet ist), das von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel Al0,10GaAs) gebildet wird, abwechselnd laminiert sind. Die erste aktive Schicht 104-1 weist hier beispielsweise zwei Führungsgebiete, zwei Barrierengebiete und drei aktive Gebiete auf.
  • Die Dicke jedes aktiven Gebiets beträgt beispielsweise 7 nm. Die Dicke der Führungsgebiete an beiden Enden in der Laminierungsrichtung beträgt beispielsweise 10 nm. Die Dicke des dazwischenliegenden Barrierengebiets in der Laminierungsrichtung beträgt beispielsweise 8 nm.
  • Da die erste aktive Schicht 104-1 die laminierte Struktur aufweist, kann der oberflächenemittierende Laser 100 beispielsweise eine Laseroszillation mit einer Oszillationswellenlänge in einem 900-nm-Band durchführen.
  • [Oxidbegrenzungsschicht]
  • Die Oxidbegrenzungsschicht 106 ist beispielsweise auf der ersten aktiven Schicht 104-1 über eine Abstandshalterschicht 105 angeordnet, die von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird. Man beachte, dass auf die Abstandshalterschicht auch als eine „Mantelschicht“ verwiesen wird.
  • Die Oxidbegrenzungsschicht 106 umfasst beispielsweise ein nicht oxidiertes Gebiet 106a, das von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel AlGaAs, AlAs oder dergleichen) gebildet wird, und ein von einem Oxid eines Verbindungshalbleiters auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel Al2O3) gebildetes oxidiertes Gebiet 106b, das das nicht oxidierte Gebiet 106a umgibt. Es ist vorzuziehen, als Basismaterial der Oxidbegrenzungsschicht 106 (eine ausgewählte Oxidschicht 106S, die später beschrieben werden soll) einen AlGaAs-Film mit einer Al-Zusammensetzung von 90 % oder mehr zu verwenden.
  • Falls eine Oszillationswellenlänge des oberflächenemittierenden Lasers 100 λ ist, sind die erste aktive Schicht 104-1, der Tunnelübergang 108 und die Oxidbegrenzungsschicht 106 innerhalb einer optischen Dicke von 3λ/4 angeordnet.
  • Die Oxidbegrenzungsschicht wird auch als „Strombegrenzungsschicht“ bezeichnet.
  • [Tunnelübergang]
  • Beispielsweise ist der Tunnelübergang 108 auf der Oxidbegrenzungsschicht 106 über eine Abstandshalterschicht 107 angeordnet, die von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
  • Der Tunnelübergang 108 umfasst eine Halbleiterschicht 108a vom p-Typ und eine Halbleiterschicht 108b vom n-Typ, die zusammen laminiert sind. Beispielsweise ist die Halbleiterschicht 108a vom p-Typ auf der Seite des Substrats 101 (Unterseite) der Halbleiterschicht 108b vom n-Typ angeordnet. Genauer gesagt ist beispielsweise die Halbleiterschicht 108a vom p-Typ zwischen der Oxidbegrenzungsschicht 106 und der Halbleiterschicht 108b vom n-Typ in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108b vom n-Typ angeordnet.
  • (Halbleiterschicht vom p-Typ)
  • Die Halbleiterschicht 108a vom p-Typ wird beispielsweise von einen Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis, einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaInP-Basis mit einer hohen Trägerkonzentration gebildet. Als Dotierstoffmaterial der Halbleiterschicht 108a vom p-Typ kann beispielsweise C, Zn, Mg oder dergleichen verwendet werden. Als die Halbleiterschicht 108a vom p-Typ kann zum Beispiel eine GaAs-Schicht verwendet werden, die mit Kohlenstoff (C) in einer hohen Konzentration (zum Beispiel 1 × 1020 cm-3) dotiert ist und eine Dicke von 10 nm aufweist.
  • (Halbleiterschicht vom n-Typ)
  • Die Halbleiterschicht 108b vom n-Typ wird von einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis, einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis, einem Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis oder einem Verbindungshalbleiter auf AlGaInP-Basis vom n-Typ mit einer hohen Trägerkonzentration gebildet. Als Dotierstoffmaterial der Halbleiterschicht 108b vom n-Typ kann Si, Te, Se oder dergleichen verwendet werden. Als die Halbleiterschicht 108b vom n-Typ kann beispielsweise eine GaAs-Schicht verwendet werden, die mit Silizium (Si) in einer hohen Konzentration (zum Beispiel 5 × 1019 cm-3) dotiert ist und eine Dicke von 20 nm aufweist.
  • [Zweite aktive Schicht]
  • Die zweite aktive Schicht 104-2 ist beispielsweise auf dem Tunnelübergang 108 über eine Abstandshalterschicht 109 angeordnet, die von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
  • Als ein Beispiel weist die zweite aktive Schicht 104-2 eine Schichtkonfiguration ähnlich jener der ersten aktiven Schicht 104-1 auf. Das heißt, die zweite aktive Schicht 104-2 hat beispielsweise eine laminierte Struktur, bei der ein von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf InGaAs-Basis (zum Beispiel In0,10GaAs) gebildetes aktives Gebiet und ein Führungs-/Barrierengebiet (wo beide Enden in der Laminierungsrichtung Führungsgebiete sind und ein dazwischenliegender Bereich in der Laminierungsrichtung ein Barrierengebiet ist), das von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel Al0,10GaAs) gebildet wird, abwechselnd laminiert sind. Die zweite aktive Schicht 104-2 hat hier beispielsweise zwei Führungsgebiete, zwei Barrierengebiete und drei aktive Gebiete.
  • Die Filmdicke jedes aktiven Gebiets beträgt beispielsweise 7 nm. Die Filmdicke der Führungsgebiete an beiden Enden in der Laminierungsrichtung beträgt zum Beispiel 10 nm. Die Filmdicke des dazwischenliegenden Barrierengebiets in der Laminierungsrichtung beträgt zum Beispiel 8 nm.
  • Da die zweite aktive Schicht 104-2 die laminierte Struktur aufweist, kann der oberflächenemittierende Laser 100 beispielsweise eine Laseroszillation mit einer Oszillationswellenlänge in einem 900-nm-Band durchführen.
  • [Zweiter mehrschichtiger Filmreflektor]
  • Der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 ist beispielsweise auf der zweiten aktiven Schicht 104-2 über eine zweite Mantelschicht 111 angeordnet, die von einem nicht dotierten Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildet wird.
  • Als ein Beispiel handelt es sich bei dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 um einen mehrschichtigen Filmreflektor aus einem Halbleiter. Auf den mehrschichtigen Filmreflektor wird auch als verteilter Bragg-Reflektor verwiesen. Ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter, der eine Art von mehrschichtigem Filmreflektor (ein verteilter Bragg-Reflektor) ist, weist eine geringe Lichtabsorption, einen hohen Reflexionsgrad und Leitfähigkeit auf.
  • Genauer gesagt ist der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 beispielsweise ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel p-Typs) und hat eine Struktur, bei der eine Vielzahl von Arten (zum Beispiel zwei Arten) von Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes mit einer optischen Dicke einer 1/4-Wellenlänge einer Oszillationswellenlänge abwechselnd laminiert sind. Jede Brechungsindexschicht des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 wird von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis des zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel p-Typs) gebildet. Beispielsweise wird der Reflexionsgrad des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 so festgelegt, dass er geringfügig niedriger als jener des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 ist.
  • Eine Oxidbegrenzungsschicht 113, bei der es sich um eine weitere Oxidbegrenzungsschicht handelt, ist innerhalb des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 angeordnet. Beispielsweise ist der zweite mehrschichtigen Filmreflektor 112 einer der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112, der näher an der Emissionsoberfläche ES des oberflächenemittierenden Lasers 100 liegt. Beispielsweise umfasst die Oxidbegrenzungsschicht 113 ein nicht oxidiertes Gebiet 113a, das von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel AlGaAs, AlAs oder dergleichen) des zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel n-Typs) gebildet wird, und ein von einem Oxid eines Verbindungshalbleiters auf AlGaAs-Basis (zum Beispiel Al2O3) gebildetes oxidiertes Gebiet 113b, das das nicht oxidierte Gebiet 113a umgibt. Es wird bevorzugt, als Basismaterial der Oxidbegrenzungsschicht 113 (eine ausgewählte Oxidschicht 113S, die später beschrieben werden soll) einen AlGaAs-Film mit einer Al-Zusammensetzung von 90 % oder mehr zu verwenden.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird jede der Oxidbegrenzungsschichten 106 und 113 gebildet, indem eine beispielsweise von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildete ausgewählte Oxidschicht selektiv oxidiert wird. Die Oxidbegrenzungsschichten 106 und 113 unterscheiden sich vorzugsweise in der Al-Zusammensetzung und/oder optischen Dicke voneinander. Dies verhält sich so, da der Oxidationszustand des Basismaterials (der ausgewählten Oxidschicht) zwischen dem Inneren des Resonators R, der die Oxidbegrenzungsschicht 106 enthält, und dem Inneren des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112, der die Oxidbegrenzungsschicht 113 enthält, in derselben Oxidationsatmosphäre unterschiedlich ist und es somit notwendig ist, die Oxidationsrate individuell festzulegen, um einen gewünschten Oxidbegrenzungsdurchmesser in jeder Oxidbegrenzungsschicht zu erhalten. Die Oxidbegrenzungsdurchmesser der Oxidbegrenzungsschichten 106 und 113 können gleich oder verschieden sein. Man beachte, dass in der ausgewählten Oxidschicht die Oxidationsrate mit zunehmender Al-Zusammensetzung tendenziell zunimmt und die Oxidationsrate mit zunehmender optischer Dicke tendenziell zunimmt.
  • Eine von einer GaAs-Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps (zum Beispiel p-Typs) gebildete Kontaktschicht 114 ist beispielsweise auf dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 angeordnet. Die Kontaktschicht 114 bildet hier beispielsweise die Oberseite der Mesa M1, und der zentrale Bereich (der Bereich mit Ausnahme des peripheren Bereichs) der oberen Oberfläche der Kontaktschicht 114 bildet die Emissionsoberfläche ES.
  • Die Mesa M1 ist mit Ausnahme des zentralen Bereichs der oberen Oberfläche der Kontaktschicht 114 mit einem Isolierfilm 115 bedeckt. Der Isolierfilm 115 wird von einem Dielektrikum wie etwa SiO2, SiN oder SiON gebildet.
  • Das heißt, ein Kontaktloch 115a ist im Isolierfilm 115 auf der Oberseite (zum Beispiel der Kontaktschicht 114) der Mesa M1 ausgebildet, und eine ringförmige Anodenelektrode 116, bei der es sich um eine p-seitige Elektrode handelt, ist im Kontaktloch 115a in Kontakt mit der Oberseite (zum Beispiel der Kontaktschicht 114) der Mesa M1 vorgesehen. Als ein Beispiel ist die Anodenelektrode 116 im Kontaktloch 115a so angeordnet, dass deren Mitte aus der Laminierungsrichtung betrachtet mit der Mitte der Oxidbegrenzungsschicht 113 im Wesentlichen übereinstimmt. Das Innere der Anodenelektrode 116 dient als Emissionsöffnung für Laserlicht.
  • Die Anodenelektrode 116 kann eine einschichtige Struktur oder eine laminierte Struktur aufweisen.
  • Die Anodenelektrode 116 ist beispielsweise aus Ti/Pt/Au gebildet.
  • (2) Betrieb eines oberflächenemittierenden Lasers
  • In dem in 1 veranschaulichten oberflächenemittierenden Laser 100 wird, falls eine Spannung zwischen der Anodenelektrode 116 und der Kathodenelektrode 117 angelegt wird und Strom von der Anodenelektrode 116 in die Resonatorstruktur, die die Mesa M1 enthält, fließt, der Strom durch die Oxidbegrenzungsschicht 113 begrenzt und in die zweite aktive Schicht 104-2 injiziert und wird ein Strom mit im Wesentlichen demselben Stromwert wie der injizierte Strom durch die Oxidbegrenzungsschicht 106 begrenzt und infolge eines Tunneleffekts durch den Tunnelübergang 108 in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert. Dementsprechend werden, wenn die ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 Licht mit im Wesentlichen derselben Emissionsintensität emittieren und diese Lichtstrahlen hin und her gehen, während sie durch die jeweiligen aktiven Schichten zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 verstärkt werden, um die Oszillationsbedingungen zu erfüllen, die Lichtstrahlen als Laserlicht aus der Oberseite der Mesa M1 emittiert.
  • (3) Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers
  • Im Folgenden wird mit Verweis auf das Flussdiagramm (Schritte S1 bis S7) in 2 ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers 100 beschrieben. 2 veranschaulicht eine Prozedur, bei der nicht nur der oberflächenemittierende Laser 100, sondern auch ein Derivat des oberflächenemittierenden Lasers 100 hergestellt werden kann. Beispielsweise wird hier eine Vielzahl von Arrays oberflächenemittierender Laser, in denen eine Vielzahl oberflächenemittierender Laser 100 zweidimensional angeordnet ist, auf einem Wafer, bei dem es sich um ein Basismaterial des Substrats 101 handelt, mittels eines Halbleiterherstellungsverfahren, das eine Halbleiterherstellungseinrichtung nutzt, gleichzeitig erzeugt. Als Nächstes wird eine Reihe einer Vielzahl von Arrays integrierter oberflächenemittierender Laser durch Zerteilen getrennt, um eine Vielzahl chip-förmiger Arrays von oberflächenemittierenden Lasern (Chips von Arrays oberflächenemittierender Laser) zu erhalten. Man beachte, dass es durch das im Folgenden beschriebene Herstellungsverfahren auch möglich ist, eine Vielzahl oberflächenemittierender Laser 100 auf einem Wafer, bei dem es sich um ein Basismaterial des Substrats 100 handelt, gleichzeitig zu erzeugen und eine Reihe der Vielzahl integrierter oberflächenemittierender Laser 100 durch Zerteilen zu trennen, um einen chip-förmigen oberflächenemittierenden Laser (Chips oberflächenemittierender Laser) zu erhalten. Die folgende Reihe von Schritten wird von der CPU einer Halbleiterherstellungseinrichtung ausgeführt.
  • <Schritt S1: Laminat-Erzeugungsprozess 1>
  • Im ersten Schritt S1 wird ein Laminat-Erzeugungsprozess 1 durchgeführt. Im Laminat-Erzeugungsprozess 1 werden beispielsweise die den oberflächenemittierenden Laser 100 bildenden Schichten in einer Wachstumskammer mittels eines Verfahrens einer chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), beispielsweise eines Verfahrens einer metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD), sequentiell laminiert, um ein Laminat L1 zu bilden (siehe 11). Konkret wird, wie unten im Detail beschrieben wird, beispielsweise eine Struktur, die eine laminierte Struktur umfasst, in der die erste aktive Schicht 104-1, die ausgewählte Oxidschicht 106S, der Tunnelübergang 108 und die zweite aktive Schicht 104-2 in dieser Reihenfolge laminiert sind, auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert und wird der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112, der die ausgewählte Oxidschicht 113S darin enthält, auf das Substrat laminiert, um das Laminat L1 zu erzeugen.
  • Im Folgenden wird der Laminat-Erzeugungsprozess 1 (Schritt S1 in 2) mit Verweis auf das Flussdiagramm in 3 beschrieben.
  • (Schritt S1-1)
  • In Schritt S1-1 wird der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 auf das Substrat 101 laminiert (siehe 4).
  • (Schritt S1-2: Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 1)
  • In Schritt S1-2 wird ein Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 1 durchgeführt. Wie unten im Detail beschrieben wird, ist der Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 1 ein Schritt, bei dem ein Resonatorbasismaterial, das als der Resonator R dient, auf dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 erzeugt wird.
  • Im Folgenden wird mit Verweis auf das Flussdiagramm in 5 und 6 bis 10 der Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 1 beschrieben (Diagramm des ersten Laminierungsschritts bis zum Diagramm des fünften Laminierungsschritts).
  • In Schritt Sl-2-1 wird die erste aktive Schicht 104-1 auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert (siehe 6). Genauer gesagt wird die erste aktive Schicht 104-1 auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert, wobei die erste Mantelschicht 103 zwischen angeordnet wird.
  • In Schritt Sl-2-2 wird n auf 1 gesetzt.
  • In Schritt S1-2-3 wird die n-te ausgewählte Oxidschicht 106S-n auf die n-te aktive Schicht 104-n laminiert (siehe 7). Genauer gesagt wird die n-te ausgewählte Oxidschicht 106S-n auf die erste aktive Schicht 104-1 laminiert, wobei die Abstandshalterschicht 105 dazwischen angeordnet wird. Die erste ausgewählte Oxidschicht 106S-1 ist hier die in 7 veranschaulichte ausgewählte Oxidschicht 106S.
  • In Schritt S1-2-4 wird der n-te Tunnelübergang 108-n auf die n-te ausgewählte Oxidschicht 106S-n laminiert (siehe 8). Genauer gesagt werden die Halbleiterschicht 108a vom p-Typ und die Halbleiterschicht 108b vom n-Typ, die den n-ten Tunnelübergang 108-n bilden, in dieser Reihenfolge auf die n-te ausgewählte Oxidschicht 106S laminiert, wobei die Abstandshalterschicht 107 dazwischen angeordnet wird.
  • In Schritt S1-2-5 wird die (n+1)-te aktive Schicht 104-(n+1) auf den n-ten Tunnelübergang 108-n laminiert (siehe 9). Genauer gesagt wird die (n+1)-te aktive Schicht 104-(n+1) auf den n-ten Tunnelübergang 108-n laminiert, wobei die Abstandshalterschicht 109 dazwischen angeordnet wird.
  • In Schritt S1-2-6 wird bestimmt, ob n < N erfüllt ist oder nicht. Falls die Bestimmung hier positiv ausfällt, geht der Prozess zu Schritt S1-2-7 weiter, und, falls die Bestimmung negativ ausfällt, geht der Prozess zu Schritt
    S1-2-8 weiter. N bedeutet hier die Anzahl an Oxidbegrenzungsschichten im Resonator. Im Fall des oberflächenemittierenden Lasers 100 fällt, da die Anzahl an Oxidbegrenzungsschichten im Resonator Eins ist und N = 1 gilt, wenn n = 1 gilt, die Bestimmung in Schritt S1-2-6 negativ aus, und der Prozess geht zu Schritt S1-2-8 weiter.
  • In Schritt S1-2-7 wird n inkrementiert. Nachdem Schritt S1-2-7 ausgeführt ist, kehrt der Prozess zu Schritt S1-2-3 zurück und wird wieder eine Reihe von Prozessen von S1-2-3 bis S1-2-5 ausgeführt. Dementsprechend können die ausgewählte Oxidschicht, der Tunnelübergang und die aktive Schicht in dieser Reihenfolge auf der zweiten aktiven Schicht 104-2 weiter laminiert werden, um ein Resonatorbasismaterial zum Herstellen eines Derivats des oberflächenemittierenden Lasers 100 zu erzeugen.
  • In Schritt S1-2-8 wird die zweite Mantelschicht 111 auf die (n+1)-te aktive Schicht 104-(n+1) laminiert (siehe 10). Als Ergebnis wird ein als Resonator dienendes Resonatorbasismaterial erzeugt.
  • (Schritt S1-3)
  • In Schritt S1-3 wird der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 auf das Resonatorbasismaterial laminiert (siehe 11). Genauer gesagt werden der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112, der die ausgewählte Oxidschicht 113S darin enthält, und die Kontaktschicht 114 in dieser Reihenfolge auf die zweite Mantelschicht 111 des Resonatorbasismaterials laminiert. Als Ergebnis wird ein Laminat (zum Beispiel das Laminat L1) erzeugt. Falls Schritt S1-3 ausgeführt ist, endet der Laminat-Erzeugungsprozess 1.
  • <Schritt S2>
  • In Schritt S2 wird das Laminat (zum Beispiel das Laminat L1) geätzt, um eine Mesa (zum Beispiel die Mesa M1) zu bilden (siehe 12).
  • Konkret wird beispielsweise eine Resiststruktur mittels Fotolithografie auf dem auf der Wachstumskammer herausgenommenen Laminat L1 gebildet. Unter Ausnutzung dieser Resiststruktur als Maske wird als Nächstes das Laminat L1 durch beispielsweise RIE-Ätzung (reaktives Ionenätzen) geätzt, bis zumindest die seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht 106S freigelegt ist, wobei dadurch die Mesa M1 gebildet wird. Beispielsweise wird hier die Ätzung durchgeführt, bis die seitliche Oberfläche der ersten Mantelschicht 103 vollständig freigelegt ist (beispielsweise bis die untere Ätzfläche im ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 liegt). Danach wird die Resiststruktur entfernt.
  • <Schritt S3>
  • In Schritt S3 werden periphere Bereiche der ausgewählten Oxidschichten 106S und 113S (siehe 12) oxidiert, um Oxidbegrenzungsschichten 106 und 113 zu erzeugen (siehe 13).
  • Konkret wird beispielsweise die Mesa M1 einer Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt und werden die ausgewählten Oxidschichten 106S und 113S von den seitlichen Oberflächen aus oxidiert (selektiv oxidiert), um die Oxidbegrenzungsschicht 106 zu bilden, in der die Peripherie des nicht oxidierten Gebiets 106a vom oxidierten Gebiet 106b umgeben ist, und die Oxidbegrenzungsschicht 113 zu bilden, in der die Peripherie des nicht oxidierten Gebiets 113a vom oxidierten Gebiet 113b umgeben ist.
  • <Schritt S4>
  • In Schritt S4 wird der Isolierfilm 115 ausgebildet (siehe 14). Konkret wird beispielsweise der Isolierfilm 115 über im Wesentlichen der gesamten Fläche des Laminats ausgebildet, worauf die Mesa M1 ausgebildet ist.
  • <Schritt S5>
  • In Schritt S5 wird das Kontaktloch 115 gebildet (siehe 15). Konkret wird beispielsweise eine Resiststruktur mittels Fotolithografie auf dem Isolierfilm 115 mit Ausnahme des auf der Oberseite der Mesa M1 ausgebildeten Isolierfilms 115 gebildet. Als Nächstes wird unter Ausnutzung dieser Resiststruktur als Maske der auf der Oberseite der Mesa M1 ausgebildete Isolierfilm 115 durch Ätzung unter Verwendung beispielsweise eines Ätzmittels auf Flusssäure-Basis entfernt. Danach wird die Resiststruktur entfernt. Als Ergebnis ist das Kontaktloch 115a ausgebildet und liegt die Kontaktschicht 114 frei.
  • <Schritt S6>
  • In Schritt S6 wird die Anodenelektrode 116 gebildet (siehe 16). Konkret wird beispielsweise mittels eines EB-Gasphasenabscheidungsverfahrens über das Kontaktloch 115a ein Ti/Pt/Au-Film auf der Kontaktschicht 114 gebildet und werden das Resist und beispielsweise Ti/Pt/Au auf dem Resist abgehoben, um die ringförmige Anodenelektrode 116 im Kontaktloch 115a auszubilden.
  • <Schritt S7>
  • In Schritt S7 wird die Kathodenelektrode 117 ausgebildet (siehe 17). Konkret wird, nachdem die rückseitige Oberfläche (untere Oberfläche) des Substrats 101 poliert ist, beispielsweise ein AuGe/Ni/Au-Film auf der rückseitigen Oberfläche ausgebildet. Falls Schritt S7 ausgeführt ist, endet der Ablauf von 2.
  • (4) Effekte eines oberflächenemittierenden Lasers und Verfahren zum Herstellen desselben
  • Der oberflächenemittierende Laser 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie ist ein oberflächenemittierender Laser, der umfasst: die ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112; die Vielzahl aktiver Schichten (zum Beispiel die ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2), die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 zusammen laminiert sind; den Tunnelübergang 108, der zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 angeordnet ist, welche zwei, unter der Vielzahl aktiver Schichten in einer Laminierrichtung einander benachbarte aktive Schichten sind; und die Oxidbegrenzungsschicht 106, die zwischen der ersten aktiven Schicht 104-1, welche eine aktive Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten ist, und dem Tunnelübergang 108 angeordnet ist.
  • In diesem Fall wird beispielsweise ein über den Tunnelübergang 108 in die zweite aktive Schicht 104-2 injizierter Strom durch die Oxidbegrenzungsschicht 106 begrenzt und in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert. Dementsprechend kann ein Strom effizient in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert werden und kann eine Abnahme der Lichtausbeute in der ersten aktiven Schicht 104-1 unterdrückt werden.
  • Infolgedessen ist es gemäß dem oberflächenemittierenden Laser 100 der ersten Ausführungsform möglich, einen oberflächenemittierenden Laser bereitzustellen, der imstande ist, eine Abnahme der Lichtausbeute zu unterdrücken.
  • Ferner wird gemäß dem oberflächenemittierenden Laser 100, wenn das in jeder der ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 erzeugte Licht zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 hin und her geht, ein Lichtbegrenzungseffekt durch die Oxidbegrenzungsschicht 106 erhöht und kann somit der Steuerungsbereich des Emissionswinkels des Laserlichts (Emissionslichts) erweitert werden.
  • Die erste aktive Schicht 104-1, bei der es sich um die eine aktive Schicht (eine aktive Schicht, die mit dem Tunnelübergang 108 die Oxidbegrenzungsschicht 106 sandwichartig umgibt) handelt, ist an einer Position angeordnet, die von der Emissionsoberfläche ES des oberflächenemittierenden Lasers 100 weiter entfernt ist als die zweite aktive Schicht 104-2, bei der es sich um die andere aktive Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten handelt. Dementsprechend kann die Oxidbegrenzungsschicht 106 an einer Position angeordnet werden, die von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernt ist (zumindest einer Position, die von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernt ist als der Tunnelübergang 108) und kann ein Strombegrenzungseffekt an der Position erzielt werden. Das heißt, in dem zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 vorgesehenen Resonator R ist es möglich, den Strom zu begrenzen, der in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert wird, die an einer Position angeordnet ist, die von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernt ist (zumindest der Position, die von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernt ist als die Oxidbegrenzungsschicht 106), und ist es möglich, die Strominjektionseffizienz in die erste aktive Schicht 104-1 zu verbessern.
  • Man beachte, dass, falls die Oxidbegrenzungsschicht 106 nicht im Resonator vorgesehen ist, zum Beispiel der von der Seite der Emissionsoberfläche ES dem Resonator zugeführte Strom in die zweite aktive Schicht 104-2 und die erste aktive Schicht 104-1 in dieser Reihenfolge injiziert wird, während er sich im Resonator ausbreitet. In diesem Fall wird, da die erste aktive Schicht 104-1 in Bezug auf die zweite aktive Schicht 104-2 auf der Seite des stromabwärtigen Endes des Stromwegs im Resonator gelegen ist, ein breiterer Strom injiziert. Das heißt, die erste aktive Schicht 104-1 befindet sich in Bezug auf eine Strominjektionseffizienz an einer nachteiligeren bzw. ungünstigeren Position als die zweite aktive Schicht 104-2. Aus diesem Grund ist es wesentlich, dass der in die erste aktive Schicht 104-1 injizierte Strom begrenzt werden kann.
  • Die erste aktive Schicht 104-1, bei der es sich um die eine aktive Schicht (die aktive Schicht, die mit dem Tunnelübergang 108 die Oxidbegrenzungsschicht 106 sandwichartig umgibt) handelt, ist an einer Position (zum Beispiel der unteren Hälfte des Resonators R) angeordnet, die näher an dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102, welcher der andere der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 ist, der von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernt ist, als dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 liegt, welcher der eine der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 ist, der näher an der Emissionsoberfläche ES liegt. Dementsprechend kann beispielsweise durch die Oxidbegrenzungsschicht 106 der Strom, der in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert wird, die in der unteren Hälfte des Resonators R angeordnet ist, effektiv begrenzt werden.
  • Man beachte, dass die erste aktive Schicht 104-1, welche die eine aktive Schicht (die aktive Schicht, die mit dem Tunnelübergang 108 die Oxidbegrenzungsschicht 106 sandwichartig umgibt) ist, an einer Position (zum Beispiel der oberen Hälfte des Resonators R) angeordnet sein kann, die näher an dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112, welcher der andere der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 ist, der näher an der Emissionsoberfläche ES liegt, als dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 liegt, welcher der eine der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 ist, der von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernt ist. In diesem Fall können die Oxidbegrenzungsschicht 106, der Tunnelübergang 108 und die zweite aktive Schicht 104-2 ebenfalls an einer Position (zum Beispiel der oberen Hälfte des Resonators R) angeordnet sein, die näher an dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 als dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 liegt.
  • Die Oxidbegrenzungsschicht 113 (eine weitere Oxidbegrenzungsschicht) ist innerhalb eines der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 angeordnet, der näher an der Emissionsoberfläche ES des oberflächenemittierenden Lasers 100 liegt. Dementsprechend ist es möglich, den Strom effektiv zu begrenzen, der in die zweite aktive Schicht 104-2, die an der Position angeordnet ist, die näher an der Emissionsoberfläche ES liegt (zum Beispiel die obere Hälfte des Resonators R (konkret beispielsweise nahe dem stromaufwärtigen Ende des Stromwegs im Resonator R)) der ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 injiziert wird.
  • Es ist vorzuziehen, dass die beiden Oxidbegrenzungsschichten 106 und 113 durch selektives Oxidieren einer von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildeten Schicht ausgebildet werden.
  • Die Oxidbegrenzungsschichten 106 und 113 unterscheiden sich voneinander in der Al-Zusammensetzung und/oder der optischen Dicke. Dementsprechend kann in einem Fall, in dem der selektive Oxidationsprozess in derselben Oxidationsatmosphäre (zum Beispiel in derselben Wasserdampfatmosphäre) durchgeführt wird, der Oxidbegrenzungsdurchmesser von jeder der Oxidbegrenzungsschichten 106 und 113 auf eine gewünschte Größe festgelegt werden.
  • Der Tunnelübergang 108 hat eine Schichtstruktur, bei der die Halbleiterschicht 108a vom p-Typ und die Halbleiterschicht 108b vom n-Typ zusammen laminiert sind, und die Oxidbegrenzungsschicht 106 ist auf der Seite der Halbleiterschicht 108a vom p-Typ angeordnet. Dementsprechend kann die Oxidbegrenzungsschicht 106 an einer Position, die näher an dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 liegt, der ein mehrschichtiger Filmreflektor vom n-Typ ist, (einer von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernten Position) angeordnet sein.
  • Falls eine Oszillationswellenlänge des oberflächenemittierenden Lasers 100 λ ist, sind die erste aktive Schicht 104-1, der Tunnelübergang 108 und die Oxidbegrenzungsschicht 106 innerhalb einer optischen Dicke von 3λ/4 angeordnet. In diesem Fall kann beispielsweise im Resonator die erste aktive Schicht 104-1 im Bauch (engl.: antinode) einer stehenden Welle mit einer Wellenlänge λ oder in dessen Nähe angeordnet sein und können sowohl der Tunnelübergang 108 als auch die Oxidbegrenzungsschicht 106 im Knoten der stehenden Welle oder in dessen Nähe angeordnet sein. Dementsprechend kann eine Dämpfung der stehenden Welle so weit wie möglich unterdrückt werden, und überdies kann eine Verringerung der Abgabe des Emissionslichts des oberflächenemittierenden Lasers 100 unterdrückt werden.
  • Das Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers 100 ist ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers, das umfasst: einen Schritt zum Laminieren einer Struktur, die eine laminierte Struktur umfasst, in der die erste aktive Schicht 104-1, die ausgewählte Oxidschicht 106S, der Tunnelübergang 108 und die zweite aktive Schicht 104-2 in dieser Reihenfolge auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert werden, und Laminieren von zumindest einem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 auf die Struktur, um ein Laminat L1 zu erzeugen; einen Schritt zum Ätzen des Laminats L1, bis zumindest eine seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht 106S freigelegt ist, um die Mesa M1 zu bilden; und einen Schritt zum selektiven Oxidieren der ausgewählten Oxidschicht 106S von der Seite der seitlichen Oberfläche aus, um die Oxidbegrenzungsschicht 106 zu bilden.
  • Dementsprechend ist es möglich, einen oberflächenemittierenden Laser 100 vom Brechungsindex-Führungstyp zu bilden, der imstande ist, eine Abnahme der Lichtausbeute zu unterdrücken.
  • 2. Oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 5 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
  • Im Folgenden werden hierin oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 5 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie beschrieben.
  • (Modifikation 1)
  • Wie in 18 veranschaulicht ist, weist der oberflächenemittierende Laser 100-1 einer Modifikation 1 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100 (siehe 1) der ersten Ausführungsform auf, außer dass die Oxidbegrenzungsschicht 106 (worauf als eine zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 verwiesen wird) zwischen der zweiten aktiven Schicht 104-2 und dem Tunnelübergang 108 vorgesehen ist, eine weitere Oxidbegrenzungsschicht 106 (worauf als eine erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 verwiesen wird) zwischen dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 und der ersten aktiven Schicht 104-1 anstelle der Oxidbegrenzungsschicht 113 vorgesehen ist und der Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist. In dem oberflächenemittierenden Laser 100-1 ist der Leitfähigkeitstyp des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 ein p-Typ und ist der Leitfähigkeitstyp des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 ein n-Typ, ist die Anodenelektrode 116 auf der Seite der rückseitigen Oberfläche des Substrats 101 angeordnet, ist die Kathodenelektrode 117 auf der Oberseite der Mesa angeordnet und ist die Halbleiterschicht 108b vom n-Typ auf der Seite des Substrats 101 der Halbleiterschicht 108a vom p-Typ beim Tunnelübergang 108 angeordnet.
  • Im oberflächenemittierenden Laser 100-1 ist die zweite aktive Schicht 104-2, bei der es sich um eine aktive Schicht handelt, die mit dem Tunnelübergang 108 die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 sandwichartig umgibt, an einer Position angeordnet, die näher an der Emissionsoberfläche ES des oberflächenemittierenden Lasers 100-1 als die erste aktive Schicht 104-1 liegt. Dementsprechend kann die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 an einer Position, die näher an der Emissionsoberfläche ES liegt, (zumindest einer Position, die näher an der Emissionsoberfläche ES als der Tunnelübergang 108 liegt) angeordnet sein und kann ein Strombegrenzungseffekt an der Position erzielt werden. Das heißt, in dem zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 102 und 112 vorgesehenen Resonator ist es möglich, den Strombegrenzungseffekt an einer Position (zumindest einer Position, die näher an der Emissionsoberfläche ES als die Oxidbegrenzungsschicht 106 liegt, beispielsweise einer oberen Hälfte des Resonators), die näher an der Emissionsoberfläche ES liegt, zu erzielen, und ist es möglich, die Strominjektionseffizienz in die zweite aktive Schicht 104-2 zu verbessern.
  • In dem oberflächenemittierenden Laser 100-1 ist die zweite aktive Schicht 104-2, bei der es sich um eine aktive Schicht handelt, die mit dem Tunnelübergang 108 die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 sandwichartig umgibt, an einer Position angeordnet, die näher an dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112, welcher der andere mehrschichtige Filmreflektor ist, der näher an der Emissionsoberfläche ES liegt, als dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102, welcher ein mehrschichtiger Filmreflektor ist, der von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernt ist, der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 liegt.
  • In dem oberflächenemittierenden Laser 100-1 gelangt der von der Anodenelektrode 116 fließende Strom durch das Substrat 101 und den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102, wird durch die erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 begrenzt und in die erste aktive Schicht 104-2 injiziert. Der Strom durch die erste aktive Schicht 104-1 gelangt durch den Tunnelübergang 108, wird durch die Oxidbegrenzungsschicht 106-2 begrenzt und in die zweite aktive Schicht 104-2 injiziert. Dementsprechend kann ein Strom effizient in jede aktive Schicht injiziert werden.
  • Man beachte, dass die zweite aktive Schicht 104-2, welche eine aktive Schicht ist, die mit dem Tunnelübergang 108 die Oxidbegrenzungsschicht 106-2 sandwichartig umgibt, an einer Position (zum Beispiel einer unteren Hälfte des Resonators) angeordnet sein kann, die näher an dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102, welcher der andere der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 ist, der von der Emissionsoberfläche ES weiter entfernt ist, als dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 liegt, welcher der eine der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren ist, der näher an der Emissionsoberfläche ES liegt. In diesem Fall können die Oxidbegrenzungsschicht 106, der Tunnelübergang 108 und die erste aktive Schicht 104-1 an einer Position (zum Beispiel einer unteren Hälfte des Resonators) angeordnet sein, die näher an dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 als dem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 liegt.
  • Der oberflächenemittierende Laser 100-1 der Modifikation 1 kann durch ein Herstellungsverfahren ähnlich dem Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers 100 (siehe 1) der ersten Ausführungsform hergestellt werden, außer dass eine weitere Oxidbegrenzungsschicht 106 anstelle der Oxidbegrenzungsschicht 113 ausgebildet wird und die Laminierungsreihenfolge im Laminat-Erzeugungsprozess teilweise unterschiedlich ist.
  • (Modifikation 2)
  • Wie in 19 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-3 einer Modifikation 2 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100 (siehe 1) der ersten Ausführungsform, außer dass er eine Vielzahl von (zum Beispiel zwei) laminierten Strukturen aufweist, in denen eine aktive Schicht, eine Oxidbegrenzungsschicht und ein Tunnelübergang in dieser Reihenfolge von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 laminiert sind.
  • Genauer gesagt weist der oberflächenemittierende Laser 100-3 eine erste laminierte Struktur auf, bei der eine erste aktive Schicht 104-1, eine erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 und ein erster Tunnelübergang 108-1 in dieser Reihenfolge von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus laminiert sind. Ferner weist der oberflächenemittierende Laser 100-3 eine zweite laminierte Struktur auf, bei der eine zweite aktive Schicht 104-2, eine zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 und ein zweiter Tunnelübergang 108-2 in dieser Reihenfolge von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus auf die erste laminierte Struktur laminiert sind. Die ersten und zweiten Tunnelübergänge 108-1 und 108-2 haben im Wesentlichen dieselbe Konfiguration und Funktion wie der Tunnelübergang 108. Ferner weist der oberflächenemittierende Laser 100-3 eine dritte aktive Schicht 104-3 auf der zweiten laminierten Struktur auf.
  • Das heißt, in dem oberflächenemittierenden Laser 100-3 handelt es sich bei der Vielzahl aktiver Schichten um drei aktive Schichten (erste bis dritte aktive Schichten 104-1 bis 104-3), ist der erste Tunnelübergang 108-1 zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 angeordnet, welche zwei benachbarte aktive Schichten des ersten Satzes von zumindest zwei Sätzen aus zwei benachbarten aktiven Schichten (erste und zweite aktive Schichten 104-1 und 104-2 und zweite und dritte aktive Schichten 104-2 und 104-3) unter der Vielzahl von (zum Beispiel drei) aktiven Schichten sind, und ist der zweite Tunnelübergang 108-2 zwischen den zweiten und dritten aktiven Schichten 104-2 und 104-3 angeordnet, welche zwei benachbarte aktive Schichten des zweiten Satzes sind. Ferner ist die erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 zwischen der ersten aktiven Schicht 104-1, welche eine aktive Schicht der ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 ist, welche zwei benachbarte Schichten des ersten Satzes sind, und dem ersten Tunnelübergang 108-1 angeordnet, der zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 angeordnet ist, welche zwei benachbarte aktive Schichten sind. Ferner ist die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 zwischen der zweiten aktiven Schicht 104-2, welche eine aktive Schicht der zweiten und dritten aktiven Schichten 104-2 und 104-3 ist, die zwei benachbarte aktive Schichten des zweiten Satzes sind, und dem zweiten Tunnelübergang 108-2 angeordnet, der zwischen den zweiten und dritten aktiven Schichten 104-2 und 104-3 angeordnet ist, welche zwei benachbarte aktive Schichten sind.
  • Der oberflächenemittierende Laser 100-3 enthält erste, zweite und dritte aktive Schichten 104-1 bis 104-3, und die ersten, zweiten und dritten aktiven Schichten 104-1 bis 104-3 sind in dieser Reihenfolge laminiert. Der erste Tunnelübergang 108-1 ist zwischen den ersten und zweiten aktiven Schichten 104-1 und 104-2 angeordnet, und der zweite Tunnelübergang 108-2 ist zwischen den zweiten und dritten aktiven Schichten 104-2 und 104-3 angeordnet. Ferner ist die erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 zwischen der ersten aktiven Schicht 104-1 und dem ersten Tunnelübergang 108-1 angeordnet und ist die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 zwischen der zweiten aktiven Schicht 104-2 und dem zweiten Tunnelübergang 108-2 angeordnet.
  • Im oberflächenemittierenden Laser 100-3 ist die erste aktive Schicht 104-1 eine aktive Schicht, die an einer Position angeordnet ist, die von der Emissionsoberfläche ES des oberflächenemittierenden Lasers 100-3 unter den drei aktiven Schichten 104-1 bis 104-3 am weitesten entfernt (zum Beispiel nahe dem stromabwärtigen Ende des Stromwegs im Resonator) ist.
  • Gemäß dem oberflächenemittierenden Laser 100-3 kann selbst im Fall einer mehrfach aktiven Schicht mit drei aktiven Schichten ein Strom in jede aktive Schicht effizient injiziert werden und kann eine Abnahme der Lichtausbeute der aktiven Schicht unterdrückt werden.
  • Der oberflächenemittierende Laser 100-3 ist ein Derivat des oberflächenemittierenden Lasers 100 und kann durch die Prozedur (wobei in Schritt S1-2-6 N = 2 gilt) des Flussdiagramms in 5 hergestellt werden.
  • (Modifikation 3)
  • Wie in 20 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-4 einer Modifikation 3 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100-3 (siehe 19) der Modifikation 2, außer dass er eine Vielzahl von (zum Beispiel zwei) laminierten Strukturen aufweist, bei denen ein Tunnelübergang, eine Oxidbegrenzungsschicht und eine aktive Schicht in dieser Reihenfolge von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 laminiert sind, eine weitere Oxidbegrenzungsschicht 106 zwischen dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 und der ersten aktiven Schicht 104-1 anstelle der Oxidbegrenzungsschicht 113 angeordnet ist und der Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist.
  • Das heißt, der oberflächenemittierende Laser 100-4 hat eine Konfiguration, bei der der oberflächenemittierende Laser 100-3 auf den Kopf gestellt bzw. umgedreht ist. Im oberflächenemittierenden Laser 100-4 ist der Leitfähigkeitstyp des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 ein p-Typ, ist der Leitfähigkeitstyp des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 ein n-Typ, ist die Anodenelektrode 116 auf der Seite der rückseitigen Oberfläche des Substrats 101 angeordnet, ist die Kathodenelektrode 117 auf der Oberseite der Mesa angeordnet und ist die Halbleiterschicht 108b vom n-Typ (graue Schicht in 20) auf der Seite des Substrats 101 der Halbleiterschicht 108a vom p-Typ bei jedem Tunnelübergang angeordnet.
  • Genauer gesagt hat der oberflächenemittierende Laser 100-4 eine erste laminierte Struktur, bei der ein erster Tunnelübergang 108-1, eine erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 und eine zweite aktive Schicht 104-2 in dieser Reihenfolge von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus laminiert sind. Ferner hat der oberflächenemittierende Laser 100-4 eine zweite laminierte Struktur, bei der ein zweiter Tunnelübergang 108-2, eine zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 und eine dritte aktive Schicht 104-3 von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus in dieser Reihenfolge auf die erste laminierte Struktur laminiert sind. Weiter hat der oberflächenemittierende Laser 100-4 eine erste aktive Schicht 104-1 unter der ersten laminierten Struktur.
  • Gemäß dem oberflächenemittierenden Laser 100-4 kann selbst im Fall einer mehrfach aktiven Schicht mit drei aktiven Schichten ein Strom effizient in jede aktive Schicht injiziert werden und kann eine Abnahme der Lichtausbeute der aktiven Schicht unterdrückt werden.
  • Der oberflächenemittierende Laser 100-4 kann mittels eines Herstellungsverfahrens ähnlich dem Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers 100-3 (siehe 19) der Modifikation 2 hergestellt werden, außer dass die Oxidbegrenzungsschicht 106 anstelle der Oxidbegrenzungsschicht 113 ausgebildet wird und die Laminierungsreihenfolge unterschiedlich ist.
  • (Modifikation 4)
  • Wie in 21 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-5 einer Modifikation 4 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100 (siehe 1) der ersten Ausführungsform, außer dass er eine Vielzahl von (zum Beispiel drei) laminierten Strukturen aufweist, bei denen eine aktive Schicht, eine Oxidbegrenzungsschicht und ein Tunnelübergang von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus zwischen den ersten und zweiten Filmreflektoren 102 und 112 in dieser Reihenfolge laminiert sind.
  • Genauer gesagt hat der oberflächenemittierende Laser 100-5 eine erste laminierte Struktur, bei der eine erste aktive Schicht 104-1, eine erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 und ein erster Tunnelübergang 108-1 von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus in dieser Reihenfolge laminiert sind. Ferner hat der oberflächenemittierende Laser 100-5 eine zweite laminierte Struktur, bei der eine zweite aktive Schicht 104-2, eine zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 und ein zweiter Tunnelübergang 108-2 von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus in dieser Reihenfolge auf die erste laminierte Struktur laminiert sind. Weiter weist der oberflächenemittierende Laser 100-5 eine dritte laminierte Struktur auf, bei der eine dritte aktive Schicht 104-3, eine dritte Oxidbegrenzungsschicht 106-3 und ein dritter Tunnelübergang 108-3 von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus in dieser Reihenfolge auf die zweite laminierte Struktur laminiert sind. Der dritte Tunnelübergang 108-3 hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration und Funktion wie der Tunnelübergang 108. Ferner weist der oberflächenemittierende Laser 100-5 eine vierte aktive Schicht 104-4 auf der dritten laminierten Struktur auf.
  • Gemäß dem oberflächenemittierenden Laser 100-5 kann selbst im Fall einer mehrfach aktiven Schicht mit vier aktiven Schichten ein Strom in jede aktive Schicht effizient injiziert werden und kann eine Abnahme der Lichtausbeute der aktiven Schicht unterdrückt werden. Man beachte, dass gemäß dem oberflächenemittierenden Laser (einem Derivat des oberflächenemittierenden Lasers 100) mit vier oder mehr laminierten Strukturen und mit der Oxidbegrenzungsschicht 113 selbst im Fall einer mehrfach aktiven Schicht mit fünf oder mehr aktiven Schichten ein Strom in jede aktive Schicht effizient injiziert werden kann und eine Abnahme der Lichtausbeute der aktiven Schicht unterdrückt werden kann.
  • Der oberflächenemittierende Laser 100-5 ist ein Derivat des oberflächenemittierenden Lasers 100 und kann durch die Prozedur (wobei in Schritt S1-2-6 N = 3 gilt) des Flussdiagramms in 5 für einen oberflächenemittierenden Laser hergestellt werden. Man beachte, dass ein oberflächenemittierender Laser mit vier oder mehr laminierten Strukturen durch ein ähnliches Herstellungsverfahren (wobei in Schritt S1-2-6 von 5 N ≥ 4 gilt) hergestellt werden kann.
  • (Modifikation 5)
  • Wie in 22 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 100-6 einer Modifikation 5 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100-5 (siehe 21) der Modifikation 4, außer dass er eine Vielzahl von (zum Beispiel drei) laminierten Strukturen aufweist, bei denen ein Tunnelübergang, eine Oxidbegrenzungsschicht und eine aktive Schicht von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus in dieser Reihenfolge zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 laminiert sind, eine weitere Oxidbegrenzungsschicht 106 zwischen dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 und der ersten aktiven Schicht 104-1 anstelle der Oxidbegrenzungsschicht 113 vorgesehen ist und der Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist. Das heißt, der oberflächenemittierende Laser 100-6 hat eine Konfiguration, bei der der oberflächenemittierende Laser 105-1 auf den Kopf gestellt bzw. umgedreht ist. Im oberflächenemittierenden Laser 100-6 ist der Leitfähigkeitstyp des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 ein p-Typ, ist der Leitfähigkeitstyp des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 ein n-Typ, ist die Anodenelektrode 116 auf der Seite der rückseitigen Oberfläche des Substrats 101 angeordnet, ist die Kathodenelektrode 117 auf der Oberseite der Mesa angeordnet und ist die Halbleiterschicht 108b vom n-Typ (graue Schicht in 22) auf der Seite des Substrats 101 der Halbleiterschicht 107a vom p-Typ bei jedem Tunnelübergang angeordnet.
  • Genauer gesagt hat der oberflächenemittierende Laser 100-6 eine erste laminierte Struktur, bei der ein erster Tunnelübergang 108-1, eine erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 und eine zweite aktive Schicht 104-2 von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus in dieser Reihenfolge laminiert sind. Ferner weist der oberflächenemittierende Laser 100-6 eine zweite laminierte Struktur auf, bei der ein zweiter Tunnelübergang 108-2, eine zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 und eine dritte aktive Schicht 104-3 von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus in dieser Reihenfolge auf die erste laminierte Struktur laminiert sind. Ferner weist der oberflächenemittierende Laser 100-6 eine dritte laminierte Struktur auf, bei der ein dritter Tunnelübergang 108-3, eine dritte Oxidbegrenzungsschicht 106-3 und eine vierte aktive Schicht 104-4 von der ersten Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus in dieser Reihenfolge auf die zweite laminierte Struktur laminiert sind. Weiter weist der oberflächenemittierende Laser 100-6 eine erste aktive Schicht 104-1 unter der ersten laminierten Struktur auf.
  • Gemäß dem oberflächenemittierenden Laser 100-6 kann selbst im Fall einer mehrfach aktiven Schicht mit vier aktiven Schichten ein Strom effizient in jede aktive Schicht injiziert werden und kann eine Abnahme der Lichtausbeute der aktiven Schicht unterdrückt werden. Man beachte, dass gemäß dem oberflächenemittierenden Laser mit vier oder mehr laminierten Strukturen und mit der Oxidbegrenzungsschicht 113 selbst im Fall einer mehrfach aktiven Schicht mit fünf oder mehr aktiven Schichten ein Strom effizient in jede aktive Schicht injiziert werden kann und eine Abnahme der Lichtausbeute der aktiven Schicht unterdrückt werden kann.
  • Der oberflächenemittierende Laser 100-6 kann mittels eines Herstellungsverfahrens ähnlich dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 100-4 (siehe 20) der Modifikation 3 hergestellt werden, außer dass eine andere Oxidbegrenzungsschicht 106 anstelle der Oxidbegrenzungsschicht 113 ausgebildet wird und die Anzahl an Laminierungsschritten im Laminat-Erzeugungsprozess erhöht wird. Man beachte, dass ein oberflächenemittierender Laser mit vier oder mehr laminierten Strukturen mittels eines ähnlichen Herstellungsverfahrens hergestellt werden kann.
  • 3. Oberflächenemittierender Laser gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
  • Im Folgenden wird ein oberflächenemittierender Laser 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie beschrieben.
  • (1) Konfiguration eines oberflächenemittierenden Lasers
  • Wie in 23 veranschaulicht ist, hat der oberflächenemittierende Laser 200 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 100 (siehe 1) der ersten Ausführungsform, außer dass ein zweiter Tunnelübergang 108-2 und eine dritte aktive Schicht 104-3 auf eine zweite aktive Schicht 104-2 in dieser Reihenfolge laminiert sind. Das heißt, der oberflächenemittierende Laser 200 weist ein Paar aus einem Tunnelübergang und einer aktiven Schicht auf der zweiten aktiven Schicht 104-2 auf.
  • Unter einem anderen Gesichtspunkt unterscheidet sich der oberflächenemittierende Laser 200 vom oberflächenemittierenden Laser 100-3 (siehe 19) der Ausführungsform 2 dadurch, dass zwischen der zweiten aktiven Schicht 104-2 und dem zweiten Tunnelübergang 108-2 keine Oxidbegrenzungsschicht angeordnet ist.
  • (2) Betrieb des oberflächenemittierenden Lasers
  • Im in 23 veranschaulichten oberflächenemittierenden Laser 200 wird, falls eine Spannung zwischen der Anodenelektrode 116 und der Kathodenelektrode 117 angelegt wird und ein Strom von der Anodenelektrode 116 in die die Mesa M2 enthaltende Resonatorstruktur fließt, der Strom durch die Oxidbegrenzungsschicht 113 begrenzt und in die dritte aktive Schicht 104-3 injiziert, wird ein Strom mit im Wesentlichen dem gleichen Stromwert wie der injizierte Strom aufgrund eines Tunneleffekts durch den zweiten Tunnelübergang 108-2 in die zweite aktive Schicht 104-2 injiziert und wird ein Strom mit im Wesentlichen dem gleichen Stromwert wie der injizierte Strom durch die Oxidbegrenzungsschicht 106 begrenzt und aufgrund eines Tunneleffekts durch den ersten Tunnelübergang 108-1 in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert. Dementsprechend werden, wenn die ersten bis dritten aktiven Schichten 104-1, 104-2 und 104-3 Licht mit im Wesentlichen der gleichen Emissionsintensität emittieren und diese Lichtstrahlen hin und her gehen, während sie durch die jeweiligen aktiven Schichten zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 verstärkt werden, um die Oszillationsbedingungen zu erfüllen, die Lichtstrahlen als Laserlicht aus der Oberseite der Mesa M2 emittiert.
  • (3) Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers
  • Im Folgenden wird hierin ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers 200 mit Verweis auf das Flussdiagramm (Schritte S11 bis S17) in 24 beschrieben. 24 veranschaulicht eine Prozedur, bei der nicht nur der oberflächenemittierende Laser 200, sondern auch ein abgeleiteter oberflächenemittierender Laser des oberflächenemittierenden Lasers 200 hergestellt werden kann. Als Beispiel wird hier eine Vielzahl von Arrays oberflächenemittierender Laser, worin eine Vielzahl oberflächenemittierender Laser 200 zweidimensional angeordnet ist, auf einem Wafer, der ein Basismaterial des Substrats 101 ist, mittels eines Halbleiter-Herstellungsverfahrens unter Verwendung einer Halbleiter-Herstellungseinrichtung gleichzeitig erzeugt. Als Nächstes wird eine Reihe einer Vielzahl von Arrays integrierter oberflächenemittierender Laser durch Zerteilen getrennt, um eine Vielzahl von chip-förmigen Arrays oberflächenemittierender Laser (Chips eines Arrays oberflächenemittierender Laser) zu erhalten. Man beachte, dass es durch das im Folgenden beschriebene Herstellungsverfahren auch möglich ist, eine Vielzahl oberflächenemittierender Laser 200 auf einem Wafer, der ein Basismaterial des Substrats 101 ist, gleichzeitig zu erzeugen und eine Reihe der Vielzahl integrierter oberflächenemittierender Laser 200 durch Zerteilen zu trennen, um einen chip-förmigen oberflächenemittierenden Laser (einen Chip eines oberflächenemittierenden Lasers) zu erhalten. Die folgende Reihe von Schritten wird durch die CPU der Halbleiter-Herstellungseinrichtung ausgeführt.
  • <Schritt S11: Laminat-Erzeugungsprozess 2>
  • Im ersten Schritt S11 wird ein Laminat-Erzeugungsprozess 2 durchgeführt. Im Laminat-Erzeugungsprozess 2 werden als Beispiel die den oberflächenemittierenden Laser 200 bildenden Schichten in einer Wachstumskammer mittels beispielsweise eines Verfahrens einer chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), eines Verfahrens einer metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) sequentiell laminiert, um ein Laminat L2 zu erzeugen (siehe 32). Konkret wird im Fall der Herstellung des oberflächenemittierenden Lasers 200, wie unten im Detail beschrieben wird, eine Struktur, die eine laminierte Struktur umfasst, bei der die aktive Schicht 104-1, die ausgewählte Oxidschicht 106S, der erste Tunnelübergang 108-1, die zweite aktive Schicht 104-2, der zweite Tunnelübergang 108-2 und die dritte aktive Schicht 104-3 von der Seite des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 aus in dieser Reihenfolge laminiert werden, auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert und wird der die ausgewählte Oxidschicht 113S enthaltende zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 auf die Struktur laminiert, um das Laminat L2 zu erzeugen (siehe 32).
  • Im Folgenden wird mit Verweis auf das Flussdiagramm in 25 der Laminat-Erzeugungsprozess 2 (Schritt S11 in 24) beschrieben.
  • (Schritt S11-1)
  • In Schritt S11-1 wird der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 auf das Substrat 101 laminiert (siehe 4).
  • (Schritt S11-2: Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 2)
  • In Schritt S11-2 wird ein Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 2 durchgeführt. Wie unten im Detail beschrieben wird, ist der Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 2 ein Schritt zum Laminieren von Schichten, die einen Resonator auf dem ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 bilden, um ein als den Resonator dienendes Resonatorbasismaterial zu erzeugen.
  • Im Folgenden wird der Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritt 2 mit Verweis auf das Flussdiagramm in 26, 6 und 7 und 27 bis 31 beschrieben (Diagramm eines ersten Laminierungsschritts bis zum Diagramm eines siebten Laminierungsschritts) .
  • Im ersten Schritt S11-2-1 wird die erste aktive Schicht 104-1 auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert (siehe 6). Genauer gesagt wird die erste aktive Schicht 104-1 auf den ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 laminiert, wobei die erste Mantelschicht 103 dazwischen angeordnet wird.
  • Im nächsten Schritt S11-2-2 wird n auf 1 gesetzt.
  • Im nächsten Schritt S11-2-3 wird die n-te ausgewählte Oxidschicht 106S-n auf die n-te aktive Schicht 104-n laminiert (siehe 7). Genauer gesagt wird die n-te ausgewählte Oxidschicht 106S-n auf die erste aktive Schicht 104-1 laminiert, wobei die Abstandshalterschicht 105 dazwischen angeordnet wird. Die erste ausgewählte Oxidschicht 106S-1 ist die ausgewählte Oxidschicht 106S.
  • Im nächsten Schritt S11-2-4 wird der n-te Tunnelübergang 108-n auf die n-te ausgewählte Oxidschicht 106S-n laminiert (siehe 27). Genauer gesagt werden hier die Halbleiterschicht 108a vom p-Typ und die Halbleiterschicht 108b vom n-Typ, die den n-ten Tunnelübergang 108-n bilden, in dieser Reihenfolge auf die n-te ausgewählte Oxidschicht 106S-n laminiert, wobei die Abstandshalterschicht 107 dazwischen angeordnet wird.
  • Im nächsten Schritt S11-2-5 wird die (n+1)-te aktive Schicht 104-(n+1) auf den n-ten Tunnelübergang 108-n laminiert (siehe 28). Genauer gesagt wird die (n+1)-te aktive Schicht 104-(n+1) auf den n-ten Tunnelübergang 108-n laminiert, wobei die Abstandshalterschicht 109 dazwischen angeordnet wird.
  • Im nächsten Schritt S11-2-6 wird bestimmt, ob n < N erfüllt ist oder nicht. Falls die Bestimmung hier positiv ausfällt, geht der Prozess zu Schritt S11-2-7 weiter, und, falls die Bestimmung negativ ausfällt, geht der Prozess zu Schritt S11-2-8 weiter. N bedeutet hier die Anzahl an Oxidbegrenzungsschichten im Resonator. Im Fall des oberflächenemittierenden Lasers 200 gilt, da die Anzahl an Oxidbegrenzungsschichten im Resonator Eins ist, N = 1, und, wenn n = 1 gilt, fällt die Bestimmung in Schritt S11-2-6 negativ aus und geht der Prozess zu Schritt S11-2-8 weiter.
  • In Schritt S11-2-7 wird n inkrementiert. Nachdem der Schritt S11-2-7 ausgeführt ist, kehrt der Prozess zu Schritt 11-2-3 zurück und wird wieder eine Reihe von Prozessen von S11-2-3 bis S11-2-5 ausgeführt. Dementsprechend können die ausgewählte Oxidschicht, der Tunnelübergang und die aktive Schicht auf die zweite aktive Schicht 104-2 in dieser Reihenfolge weiter laminiert werden, um ein Resonatorbasismaterial zum Herstellen eines Derivats des oberflächenemittierenden Lasers 200 zu erzeugen.
  • In Schritt S11-2-8 wird m auf 1 gesetzt.
  • Im nächsten Schritt S11-2-9 wird der (n+m)-te Tunnelübergang 108-(n+m) auf die (n+m)-te aktive Schicht 104-(n+m) laminiert (siehe 29). Genauer gesagt wird der (n+m)-te Tunnelübergang 108-(n+m) auf die (n+m)-te aktive Schicht 104-(n+m) laminiert, wobei die Abstandshalterschicht 109 dazwischen angeordnet wird.
  • In Schritt S11-2-10 wird die (n+m+1)-te aktive Schicht 104-(n+m+1) auf den (n+m)-ten Tunnelübergang 108-(n+m) laminiert (siehe 30). Genauer gesagt wird die (n+m+1)-te aktive Schicht 104-(n+m+1) auf den (n+m)ten Tunnelübergang 108-(n+m) laminiert, wobei der die Abstandshalterschicht 109 dazwischen angeordnet wird.
  • Im nächsten Schritt S11-2-11 wird bestimmt, ob m < M erfüllt ist oder nicht. Falls die Bestimmung hier positiv ausfällt, geht der Prozess zu Schritt S11-2-12 weiter, und, falls die Bestimmung negativ ausfällt, geht der Prozess zu Schritt S11-2-13 weiter. M bedeutet hier die Anzahl an Paaren aus Tunnelübergängen und aktiven Schichten auf der zweiten aktiven Schicht 104-2. Im oberflächenemittierenden Laser gilt M = 1, da die Anzahl an Paaren Eins ist, und, wenn m = 1 ist, fällt die Bestimmung in Schritt S11-2-11 negativ aus und geht der Prozess zu Schritt S11-2-13 weiter.
  • In Schritt S11-2-12 wird m inkrementiert. Nachdem der Schritt S11-2-12 ausgeführt ist, kehrt der Prozess zu Schritt S11-2-9 zurück und wird wieder eine Reihe von Prozessen von S11-2-9 und S11-2-10 ausgeführt. Dementsprechend kann ein Paar aus einem Tunnelübergang und einer aktiven Schicht auf die zweite aktive Schicht 104-2 weiter laminiert werden, um ein Resonatorbasismaterial zum Herstellen eines Derivats des oberflächenemittierenden Lasers 200 zu erzeugen.
  • In Schritt S11-2-13 wird die zweite Mantelschicht 111 auf die (n+m+1)-te aktive Schicht 104-(n+m+1) laminiert (siehe 31). Dadurch wird ein Resonatorbasismaterial erzeugt. Falls Schritt S11-2-13 ausgeführt ist, endet der in 26 veranschaulichte Ablauf des Resonatorbasismaterial-Erzeugungsschritts 2.
  • (Schritt S11-3)
  • In Schritt S11-3 wird der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 auf den Resonator laminiert (siehe 32). Genauer gesagt werden der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112, der die ausgewählte Oxidschicht 113S darin enthält, und die Kontaktschicht 114 auf der Mantelschicht 111 des Resonators in dieser Reihenfolge laminiert. Als Ergebnis wird ein Laminat (zum Beispiel das Laminat L2) erzeugt. Falls der Schritt S11-3 ausgeführt ist, endet der in 25 veranschaulichte Ablauf des Laminat-Erzeugungsprozesses 2.
  • <Schritt S12>
  • In Schritt S12 wird das Laminat (zum Beispiel das Laminat L2) geätzt, um eine Mesa (zum Beispiel die Mesa M1) zu bilden (siehe 33).
  • Konkret wird beispielsweise eine Resiststruktur durch Fotolithografie auf dem aus der Wachstumskammer herausgenommenen Laminat L2 gebildet. Unter Ausnutzung dieser Resiststruktur als Maske wird als Nächstes das Laminat L2 (siehe 32) durch beispielsweise RIE-Ätzung (reaktives Ionenätzen) geätzt, bis zumindest die seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht 106S freigelegt ist, wodurch die Mesa M2 gebildet wird. Als ein Beispiel wird hier die Ätzung durchgeführt, bis die seitliche Oberfläche der ersten Mantelschicht 103 vollständig freigelegt ist (zum Beispiel bis die untere Ätzfläche im ersten mehrschichtigen Filmreflektor 102 liegt). Danach wird die Resiststruktur entfernt.
  • <Schritt S13>
  • In Schritt S13 werden beispielsweise periphere Bereiche der ausgewählten Oxidschichten 106S und 113S, die ausgewählt werden sollen (siehe 33) oxidiert, um Oxidbegrenzungsschichten 106 und 113 auszubilden (siehe 34).
  • Konkret wird beispielsweise die Mesa M2 einer Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt und werden die ausgewählten Oxidschichten 106S und 113S von den seitlichen Oberflächen aus oxidiert (selektiv oxidiert), um die Oxidbegrenzungsschicht 106 zu bilden, bei der die Peripherie des nicht oxidierten Gebiets 106a vom oxidierten Gebiet 106b umgeben ist, und die Oxidbegrenzungsschicht 113 zu bilden, bei der die Peripherie des nicht oxidierten Gebiets 113a vom oxidierten Gebiet 113b umgeben ist.
  • <Schritt S14>
  • In Schritt S14 wird der Isolierfilm 115 gebildet (siehe 35). Konkret wird der Isolierfilm 115 beispielsweise über im Wesentlichen die gesamte Fläche des Laminats, worauf die Mesa M2 ausgebildet ist, gebildet.
  • <Schritt S15>
  • In Schritt S15 wird das Kontaktloch 115a gebildet (siehe 36). Konkret wird beispielsweise eine Resiststruktur mittels Fotolithografie auf dem Isolierfilm 115 mit Ausnahme des auf der Oberseite der Mesa M2 ausgebildeten Isolierfilms 115 gebildet. Als Nächstes wird unter Ausnutzung dieser Resiststruktur als Maske der Isolierfilm 115, der auf der Oberseite der Mesa M2 ausgebildet ist, durch Ätzung unter Verwendung von beispielsweise einem Ätzmittel auf Flusssäure-Basis entfernt. Danach wird die Resiststruktur entfernt. Als Ergebnis ist das Kontaktloch 115a ausgebildet und liegt die Kontaktschicht 114 frei.
  • <Schritt S16>
  • In Schritt S16 wird die Anodenelektrode 116 gebildet (siehe 37). Konkret wird beispielsweise mittels eines EB-Gasphasenabscheidungsverfahrens über das Kontaktloch 115a ein Ti/Pt/Au-Film auf der Kontaktschicht 114 ausgebildet und werden das Resist und beispielsweise Ti/Pt/Au auf dem Resist abgehoben, um die ringförmige Anodenelektrode 116 im Kontaktloch 115a auszubilden.
  • <Schritt S17>
  • In Schritt S17 wird die Kathodenelektrode 117 gebildet (siehe 38). Konkret wird, nachdem die rückseitige Oberfläche (untere Oberfläche) des Substrats 101 poliert ist, beispielsweise ein AuGe/Ni/Au-Film auf der rückseitigen Oberfläche ausgebildet. Falls Schritt S17 ausgeführt ist, endet der Ablauf von 24.
  • (4) Effekte des oberflächenemittierenden Lasers
  • Selbst in dem Fall, in dem der oberflächenemittierende Laser 200 der zweiten Ausführungsform beispielsweise eine mehrfach aktive Schicht mit drei aktiven Schichten aufweist und eine lange Resonatorlänge hat, kann ein Strom durch die Oxidbegrenzungsschicht 106 effizient in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert werden, welche die aktive Schicht (zum Beispiel die aktive Schicht, die von der Emissionsoberfläche ES am weitesten entfernt ist) ist, die in der Nähe des stromabwärtigen Endes des Stromwegs im Resonator liegt.
  • 4. Oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 4 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie
  • Im Folgenden werden hierin oberflächenemittierende Laser gemäß Modifikationen 1 bis 4 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie beschrieben.
  • (Modifikation 1)
  • Wie in 39 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-1 einer Modifikation 1 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200 ( 23) der zweiten Ausführungsform, außer dass zwei Paare aus einem Tunnelübergang und einer aktiven Schicht auf der zweiten aktiven Schicht 104-2 vorgesehen sind.
  • Der oberflächenemittierende Laser 200-1 hat eine Konfiguration, bei der der dritte Tunnelübergang 108-3 und die vierte aktive Schicht 104-4 auf die dritte aktive Schicht 104-3 im Resonator des oberflächenemittierenden Lasers 200 in dieser Reihenfolge laminiert sind.
  • Genauer gesagt ist im oberflächenemittierenden Laser 200-1 der dritte Tunnelübergang 108-3 auf die dritte aktive Schicht 104-3 laminiert, wobei die Abstandshalterschicht 109 dazwischen angeordnet ist, und ist die vierte aktive Schicht 104-4 auf den dritten Tunnelübergang 108-3 laminiert, wobei die Abstandshalterschicht 109 dazwischen angeordnet ist.
  • Selbst in dem Fall, in dem der oberflächenemittierende Laser 200-1 der Modifikation 1 beispielsweise eine mehrfach aktive Schicht mit vier aktiven Schichten aufweist und eine lange Resonatorlänge hat, kann ein Strom durch die Oxidbegrenzungsschicht 106 ebenfalls effizient in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert werden, welche die aktive Schicht (zum Beispiel die aktive Schicht, die von der Emissionsoberfläche ES am weitesten entfernt ist) ist, die in der Nähe des stromabwärtigen Endes des Strompfads im Resonator liegt.
  • Der oberflächenemittierende Laser 200-1 ist ein Derivat des oberflächenemittierenden Lasers 200 und kann durch die Prozedur (wobei N = 1 und M = 2 gelten) des Flussdiagramms in 26 hergestellt werden.
  • (Modifikation 2)
  • Wie in 40 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-2 einer Modifikation 2 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-1 (siehe 39) der Modifikation 1, außer dass die erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 zwischen der ersten aktiven Schicht 104-1 und dem ersten Tunnelübergang 108-1 vorgesehen ist und die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 zwischen der zweiten aktiven Schicht 104-2 und dem zweiten Tunnelübergang 108-2 vorgesehen ist.
  • Selbst in dem Fall, in dem der oberflächenemittierende Laser 200-2 der Modifikation 2 beispielsweise eine mehrfach aktive Schicht mit vier aktiven Schichten aufweist und eine lange Resonatorlänge hat, kann ein Strom durch die ersten und zweiten Oxidbegrenzungsschichten 106-1 und 106-2 ebenfalls effizient in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert werden, welche die aktive Schicht (zum Beispiel die aktive Schicht, die von der Emissionsoberfläche ES am weitesten entfernt ist) ist, die in der Nähe des stromabwärtigen Endes des Stromwegs im Resonator gelegen ist, und kann ein Strom durch die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 ebenfalls effizient in die zweite aktive Schicht 104-2 injiziert werden. Wie beim oberflächenemittierenden Laser 200-2 mit einer langen Resonatorlänge ist es beispielsweise effektiv, die Oxidbegrenzungsschicht in der Nähe des dazwischenliegenden Bereichs in der vertikalen Richtung (Höhenrichtung) des Resonators vorzusehen, sodass die Ausbreitung des Stroms in der Nähe des dazwischenliegenden Bereichs unterdrückt werden kann.
  • Der oberflächenemittierende Laser 200-2 ist ein Derivat des oberflächenemittierenden Lasers 200 und kann durch die Prozedur (wobei N = 2 und M = 1 gelten) des Flussdiagramms in 26 hergestellt werden.
  • (Modifikation 3)
  • Wie in 41 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-3 einer Modifikation 3 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200-1 (siehe 39) der Modifikation 1, außer dass die erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 zwischen der ersten aktiven Schicht 104-1 und dem ersten Tunnelübergang 108-1 vorgesehen ist und die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 zwischen dem zweiten Tunnelübergang 108-1 und der dritten aktiven Schicht 104-3 vorgesehen ist.
  • Selbst in dem Fall, in dem der oberflächenemittierende Laser 200-3 der Modifikation 3 beispielsweise eine mehrfach aktive Schicht mit vier aktiven Schichten aufweist und eine lange Resonatorlänge hat, kann ein Strom durch die ersten und zweiten Oxidbegrenzungsschichten 106-1 und 106-2 ebenfalls effizient in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert werden, welche die aktive Schicht (zum Beispiel die aktive Schicht, die von der Emissionsoberfläche ES am weitesten entfernt ist) ist, die in der Nähe des stromabwärtigen Endes des Stromwegs im Resonator gelegen ist, und kann ein Strom durch die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 ebenfalls effizient in die zweite aktive Schicht 104-2 injiziert werden. Wie beispielsweise beim oberflächenemittierenden Laser 200-3 mit einer langen Resonatorlänge ist es effektiv, die Oxidbegrenzungsschicht in der Nähe des dazwischenliegenden Bereichs in der vertikalen Richtung (Höhenrichtung) des Resonators vorzusehen, sodass die Ausbreitung des Stroms in der Nähe des dazwischenliegenden Bereichs unterdrückt werden kann.
  • Da der oberflächenemittierende Laser 200-3 mit der zweiten Oxidbegrenzungsschicht 106-2 versehen werden muss, nimmt die Anzahl an Laminierungsschritten dementsprechend zu; er kann aber durch ein Herstellungsverfahren gemäß dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 200-1 (siehe 39) der Modifikation 1 hergestellt werden.
  • (Modifikation 4)
  • Wie in 42 veranschaulicht ist, hat ein oberflächenemittierender Laser 200-4 einer Modifikation 4 eine Konfiguration ähnlich jener des oberflächenemittierenden Lasers 200 (siehe 23) der zweiten Ausführungsform, außer dass die erste Oxidbegrenzungsschicht 106-1 zwischen der ersten aktiven Schicht 104-1 und dem ersten Tunnelübergang 108-1 vorgesehen ist und die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 zwischen dem zweiten Tunnelübergang 108-2 und der dritten aktiven Schicht 104-3 vorgesehen ist.
  • Selbst in dem Fall, in dem der oberflächenemittierende Laser 200-4 der Modifikation 4 beispielsweise eine mehrfach aktive Schicht mit drei aktiven Schichten aufweist, kann ein Strom durch die ersten und zweiten Oxidbegrenzungsschichten 106-1 und 106-2 ebenfalls effizient in die erste aktive Schicht 104-1 injiziert werden, welche die aktive Schicht (zum Beispiel die aktive Schicht, die von der Emissionsschicht ES am weitesten entfernt ist) ist, die in der Nähe des stromabwärtigen Endes des Stromwegs im Resonator liegt, und kann ein Strom durch die zweite Oxidbegrenzungsschicht 106-2 ebenfalls effizient in die zweite aktive Schicht 104-2 injiziert werden.
  • Da der oberflächenemittierende Laser 200-4 mit der zweiten Oxidbegrenzungsschicht 106-2 versehen werden muss, nimmt dementsprechend die Anzahl an Laminierungsschritten zu; er kann aber mittels eines Herstellungsverfahrens gemäß dem Herstellungsverfahren des oberflächenemittierenden Lasers 200 der zweiten Ausführungsform hergestellt werden.
  • 5. Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers, für den die vorliegende Technologie verwendet werden kann
  • 43 ist eine Draufsicht, die einen oberflächenemittierenden Laser 2000 veranschaulicht, bei dem es sich um ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers handelt, für den die vorliegende Technologie verwendet werden kann. 44A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X von 43. 44B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie Y-Y von 43.
  • Jede Komponente des oberflächenemittierenden Lasers 2000 ist auf ein Substrat 2001 laminiert. Das Substrat 2001 kann beispielsweise einen Halbleiter wie etwa GaAs, InGaAs, InP oder InAsP enthalten.
  • Der oberflächenemittierende Laser 2000 enthält ein Schutzgebiet 2002 (das transparente graue Gebiet in 44A und 44B). Wie in 43 veranschaulicht ist, hat das Schutzgebiet 2002 in Draufsicht eine Kreisform, kann aber eine andere Form wie etwa eine elliptische Form oder eine polygonale Form aufweisen, ist aber nicht auf eine bestimmte Form beschränkt. Das Schutzgebiet 2002 enthält ein Material, das eine elektrische Isolierung bereitstellt, und ist beispielsweise ein ionenimplantiertes Gebiet.
  • Wie in 44A und 44B veranschaulicht ist, weist der oberflächenemittierende Laser 2000 ferner eine erste Elektrode 2003 und eine zweite Elektrode 2004 auf. Wie in 43 veranschaulicht ist, hat die erste Elektrode 2003 eine Ringform mit nicht durchgängigen Bereichen (unterbrochenen Bereichen), das heißt in Draufsicht eine geteilte Ringform, ist aber nicht auf eine spezifische Form beschränkt. Wie in 44A oder 44B veranschaulicht ist, ist die zweite Elektrode 2004 mit dem Substrat 2001 in Kontakt. Die erste Elektrode 2003 und die zweite Elektrode 2004 enthalten zum Beispiel ein leitfähiges Material wie etwa Ti, Pt, Au, AuGeNi oder PdGeAu. Die erste Elektrode 2003 und die zweite Elektrode 2004 können eine einschichtige Struktur oder eine laminierte Struktur aufweisen.
  • Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 2000 einen Graben 2005, der um das Schutzgebiet 2002 herum vorgesehen ist. 43 veranschaulicht als Beispiel eine Struktur, bei der die Gräben 2005 mit einer rechteckigen Form in Draufsicht an sechs Bereichen vorgesehen sind; die Anzahl der Gräben und die Form in Draufsicht sind jedoch nicht auf bestimmte beschränkt. Der Graben 2005 ist eine Öffnung zum Ausbilden der Oxidbegrenzungsschicht 2006 (die ein oxidiertes Gebiet 2006a und ein nicht oxidiertes Gebiet 2006b umfasst). Im Herstellungsschritt des oberflächenemittierenden Lasers 2000 wird über den Graben 2005 Wasserdampf mit hoher Temperatur zugeführt, um das oxidierte Gebiet 2006a der Oxidbegrenzungsschicht 2006 zu bilden. Beispielsweise handelt es sich bei dem oxidierten Gebiet 2006a um Al2O3, das als Ergebnis der Oxidation der AlAs- oder AlGaAs-Schicht gebildet wird. Ein beliebiges Dielektrikum kann nach dem Schritt zum Ausbilden der Oxidbegrenzungsschicht 2006 im Graben 2005 eingebettet werden. Außerdem kann eine Oberflächenbeschichtung mit einem dielektrischen Film durchgeführt werden.
  • Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 2000 eine Dielektrikumsöffnung 2008 (Kontaktloch), die in einer dielektrischen Schicht 2007 auf der ersten Elektrode 2003 vorgesehen ist. Die dielektrische Schicht 2007 kann wie in 44A und 44B veranschaulicht eine laminierte Struktur aufweisen oder kann eine einschichtige Struktur aufweisen. Als ein Beispiel enthält die dielektrische Schicht 2007 Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder dergleichen. Wie in 43 veranschaulicht ist, ist die Dielektrikumsöffnung 2008 in der gleichen Form wie die erste Elektrode 2003 ausgebildet. Jedoch ist die Form der Dielektrikumsöffnung 2008 nicht auf die Form der ersten Elektrode 2003 beschränkt und kann teilweise auf der ersten Elektrode 2003 ausgebildet sein. Die Dielektrikumsöffnung 2008 ist mit einem (nicht veranschaulichten) leitfähigen Material gefüllt, und das leitfähige Material kommt mit der ersten Elektrode 2003 in Kontakt.
  • Wie in 44A und 44B veranschaulicht ist, enthält ferner der oberflächenemittierende Laser 2000 eine optische Öffnung 2009 innerhalb der ersten Elektrode 2003. Der oberflächenemittierende Laser 2000 emittiert einen Lichtstrahl durch die optische Öffnung 2009. Ferner fungiert im oberflächenemittierenden Laser 2000 das oxidierte Gebiet 2006a der Oxidbegrenzungsschicht 2006 als Strom-/Lichtbegrenzungsgebiet, das Strom und Licht begrenzt. Das nicht oxidierte Gebiet 2006b der Oxidbegrenzungsschicht 2006 ist unterhalb der optischen Öffnung 2009 gelegen und fungiert als Strom-/Lichtdurchlassgebiet, das Strom und Licht durchlässt.
  • Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 2000 einen ersten mehrschichtigen Reflektor 2011 und einen zweiten mehrschichtigen Reflektor 2012. Der mehrschichtige Reflektor ist als Beispiel ein mehrschichtiger Reflektor aus einem Halbleiter und wird auch als verteilter Bragg-Reflektor bezeichnet.
  • Ferner enthält der oberflächenemittierende Laser 2000 eine aktive Schicht 2013. Die aktive Schicht 2013 ist zwischen dem ersten mehrschichtigen Reflektor 2011 und dem zweiten mehrschichtigen Reflektor 2012 angeordnet, begrenzt die injizierten Träger und definiert die Emissionswellenlänge des oberflächenemittierenden Lasers 2000.
  • Im vorliegenden Konfigurationsbeispiel wurde beispielsweise der Fall als Beispiel beschrieben, bei dem der oberflächenemittierende Laser 2000 ein oberflächenemittierender Laser vom an der vorderen Oberfläche emittierenden Typ ist; der oberflächenemittierende Laser 2000 kann aber auch einen oberflächenemittierenden Laser vom an der rückseitigen Oberfläche emittierenden Typ bilden.
  • Wie in 43 und 44A veranschaulicht ist, ist der wesentliche Durchmesser des oberflächenemittierenden Lasers 2000 des vorliegenden Konfigurationsbeispiels der Durchmesser d des durch den Graben 2005 definierten virtuellen Kreises.
  • Beispielsweise wird der oberflächenemittierende Laser 2000 des vorliegenden Konfigurationsbeispiels durch die Prozedur der folgenden Schritte 1 bis 8 hergestellt.
    • (Schritt 1) Ein epitaktisches Wachstum des ersten mehrschichtigen Reflektors 2011, der aktiven Schicht 2013, einer ausgewählten Oxidschicht, die als die Oxidbegrenzungsschicht 2006 dient, und des zweiten mehrschichtigen Reflektors 2012 wird auf der vorderen Oberfläche des Substrats 2001 durchgeführt.
    • (Schritt 2) Die erste Elektrode 2003 wird auf dem zweiten mehrschichtigen Reflektor 2012 unter Anwendung beispielsweise eines Lift-off- bzw. Abhebeverfahrens gebildet.
    • (Schritt 3) Der Graben 2005 wird mittels beispielsweise Fotolithografie gebildet.
    • (Schritt 4) Eine seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht wird freigelegt, und die Oxidbegrenzungsschicht 2006 wird durch selektives Oxidieren der ausgewählten Oxidschicht von der seitlichen Oberfläche aus gebildet.
    • (Schritt 5) Das Schutzgebiet 2002 wird mittels Ionenimplantation oder dergleichen gebildet.
    • (Schritt 6) Ein Film der dielektrischen Schicht 2007 wird mittels beispielsweise Gasphasenabscheidung, Sputtern oder dergleichen gebildet.
    • (Schritt 7) Die Dielektrikumsöffnung 2008 wird in der dielektrischen Schicht 2007 mittels beispielsweise Fotolithografie gebildet, um den Kontakt der ersten Elektrode 2003 freizulegen.
    • (Schritt 8) Nachdem die rückseitige Oberfläche des Substrats 2001 poliert und abgedünnt ist, wird die zweite Elektrode 2004 auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 2001 gebildet.
  • Die Anzahl an Schichten, die Anordnung, die Dicke, die Anordnungsreihenfolge, die Symmetrie und dergleichen der Schichten, die den oben beschriebenen oberflächenemittierenden Laser 2000 bilden, sind Beispiele und können entsprechend geändert werden. Das heißt, der oberflächenemittierende Laser 2000 kann mehr Schichten, weniger Schichten, verschiedene Schichten, Schichten verschiedener Strukturen oder Schichten verschiedener Anordnungen als jene enthalten, die in 43, 44A und 44B veranschaulicht sind.
  • Die vorliegende Technologie kann für den oben beschriebenen oberflächenemittierenden Laser 2000 und dessen Modifikationen verwendet werden.
  • 6. Modifikation der vorliegenden Technologie
  • Die vorliegende Technologie ist nicht auf jede der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen beschränkt, und verschiedene Modifikationen können vorgenommen werden.
  • Beispielsweise kann die Halbleiterschicht vom n-Typ des Tunnelübergangs eine mit einem Verbindungshalbleiter auf GaAs-Basis, beispielsweise Si, in einer hohen Konzentration (1 × 1019/cm3), dotierte GaAs-Schicht mit beispielsweise einer Dicke von 20 nm sein.
  • Das Führungs-/Barrierengebiet der aktiven Schicht kann beispielsweise einen Verbindungshalbleiter auf GaAsP-Basis (zum Beispiel GaAsP0,10) enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser von jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen muss die Oxidbegrenzungsschicht 113 nicht notwendigerweise vorgesehen sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser von jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen muss die Kontaktschicht 114 nicht notwendigerweise vorgesehen sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser von jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen können nach Bedarf jede Abstandshalterschicht und jede Mantelschicht entsprechend weggelassen werden.
  • Im oberflächenemittierenden Laser von jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen kann die aktive Schicht eine einschichtige Struktur aufweisen.
  • Im oberflächenemittierenden Laser von jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen können die Leitfähigkeitstypen (erste und zweite Leitfähigkeitstypen) vertauscht werden.
  • In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen sind sowohl der erste als auch der zweite mehrschichtige Filmreflektor 102 und 112 mehrschichtige Filmreflektoren aus einem Halbleiter; die vorliegende Technologie ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Beispielsweise kann der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter sein und kann der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 ein dielektrischer mehrschichtiger Filmreflektor sein. Der dielektrische mehrschichtige Filmreflektor ist ebenfalls eine Art von verteiltem Bragg-Reflektor.
  • Beispielsweise kann der erste mehrschichtige Filmreflektor 102 ein dielektrischer mehrschichtiger Filmreflektor sein und kann der zweite mehrschichtige Filmreflektor 112 ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter sein.
  • Zum Beispiel können sowohl der erste als auch der zweite mehrschichtige Filmreflektor 102 und 112 dielektrische mehrschichtige Filmreflektoren sein.
  • Der mehrschichtige Filmreflektor aus einem Halbleiter weist eine geringe Lichtabsorption und Leitfähigkeit auf. Unter diesem Gesichtspunkt ist der mehrschichtige Filmreflektor aus einem Halbleiter für den zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 auf der Emissionsseite (Seite der vorderen Oberfläche) und auf dem Stromweg von der Anodenelektrode 116 zu jeder aktiven Schicht geeignet.
  • Auf der anderen Seite weist der dielektrische mehrschichtige Filmreflektor eine extrem geringe Lichtabsorption auf. Unter diesem Gesichtspunkt ist der dielektrische mehrschichtige Filmreflektor für den zweiten mehrschichtigen Filmreflektor 112 auf der Emissionsseite (Seite der vorderen Oberfläche) geeignet.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen wurde als ein Beispiel der oberflächenemittierende Laser vom an der Oberfläche emittierenden Typ beschrieben, der Laserlicht von der Oberseite der Mesa aus emittiert; die vorliegende Technologie ist aber auch anwendbar auf einen oberflächenemittierenden Laser vom an der rückseitigen Oberfläche emittierenden Typ, der Laserlicht an der rückseitigen Oberfläche des Substrats emittiert (die rückseitige Oberfläche des Substrats wird als Emissionsoberfläche genutzt).
  • In diesem Fall ist es vorzuziehen, als Substrat ein für die Oszillationswellenlänge transparentes Substrat zu verwenden oder eine als Emissionsöffnung dienende Öffnung im Substrat vorzusehen.
  • In jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen wurde als ein Beispiel der oberflächenemittierende Laser 10 beschrieben, der einen Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis nutzt; die vorliegende Technologie ist aber auch auf beispielsweise einen einen Verbindungshalbleiter auf GaN-Basis nutzenden oberflächenemittierenden Laser anwendbar.
  • Konkret kann ein mehrschichtiger Filmreflektor aus einem Halbleiter auf GaN-Basis für zumindest einen des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 oder des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 verwendet werden oder kann ein dielektrischer mehrschichtiger Filmreflektor auf GaN-Basis für zumindest einen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren 102 und 112 verwendet werden.
  • Beispiele des Verbindungshalbleiters auf GaN-Basis, der für zumindest einen des ersten mehrschichtigen Filmreflektors 102 oder des zweiten mehrschichtigen Filmreflektors 112 verwendet wird, umfassen GaN/AlGaN.
  • Einige der Konfigurationen des oberflächenemittierenden Lasers von jeder der obigen Ausführungsformen und Modifikationen können in einem Umfang kombiniert werden, in dem sie einander nicht widersprechen.
  • 7. Anwendungsbeispiel für eine elektronische Vorrichtung
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte (elektronische Vorrichtungen) verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung realisiert werden, die an jeder beliebigen Art von mobilem Körper wie etwa einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Einrichtung für persönliche Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter montiert wird.
  • Der oberflächenemittierende Laser gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann auch als beispielsweise Lichtquelle einer Vorrichtung, die ein Bild mittels Laserlicht erzeugt oder anzeigt, (zum Beispiel eines Laserdruckers, eines Laserkopierers, eines Projektors, eines Head-Mounted-Displays, eines Head-up-Displays oder dergleichen) verwendet werden.
  • 8. <Beispiel, bei dem ein oberflächenemittierender Laser für eine Abstandsmessvorrichtung verwendet wird>
  • Im Folgenden werden hierin Anwendungsbeispiele des oberflächenemittierenden Lasers gemäß jeder der obigen Ausführungsformen oder Modifikationen beschrieben.
  • 45 veranschaulicht ein Beispiel einer schematischen Konfiguration einer Abstandsmessvorrichtung 1000, die einen oberflächenemittierenden Laser 100 enthält, als ein Beispiel einer elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Technologie. Die Abstandsmessvorrichtung 1000 misst den Abstand zu einem Objekt S mittels des Laufzeit-(TOF-)Verfahrens. Die Abstandsmessvorrichtung 1000 enthält einen oberflächenemittierenden Laser 100 als Lichtquelle. Die Abstandsmessvorrichtung 1000 enthält beispielsweise einen oberflächenemittierenden Laser 100, eine lichtempfangende Vorrichtung 120, Linsen 119 und 130, eine Signalverarbeitungseinheit 140, eine Steuerungseinheit 150, eine Anzeigeeinheit 160 und eine Speichereinheit 170.
  • Die lichtempfangende Vorrichtung 120 detektiert vom Objekt S reflektiertes Licht. Die Linse 119 ist eine Linse zum Kollimieren des vom oberflächenemittierenden Laser 100 emittierten Lichts und ist eine Kollimatorlinse. Die Linse 130 ist eine Linse zum Bündeln eines vom Objekt S reflektierten Lichts und Führen des Lichts zur lichtempfangenden Vorrichtung 120 und ist eine Sammellinse.
  • Die Signalverarbeitungseinheit 140 ist eine Schaltung, um ein Signal zu erzeugen, das einer Differenz zwischen einem von der lichtempfangenden Vorrichtung 120 eingespeisten Signal und einem von der Steuerungseinheit 150 eingespeisten Referenzsignal entspricht. Die Steuerungseinheit 150 enthält beispielsweise einen Zeit-Digital-Wandler (TDC). Das Referenzsignal kann ein von der Steuerungseinheit 150 eingespeistes Signal sein oder kann ein Ausgangssignal einer Detektionseinheit sein, die die Ausgabe des oberflächenemittierenden Lasers 100 direkt detektiert. Die Steuerungseinheit 150 ist beispielsweise ein Prozessor, der den oberflächenemittierenden Laser 100, die lichtempfangende Vorrichtung 120, die Signalverarbeitungseinheit 140, die Anzeigeeinheit 160 und die Speichereinheit 170 steuert. Die Steuerungseinheit 150 ist eine Schaltung, die den Abstand zum Objekt S auf der Basis des von der Signalverarbeitungseinheit 140 erzeugten Signals misst. Die Steuerungseinheit 150 erzeugt ein Videosignal zum Anzeigen von Informationen über den Abstand zum Objekt S und gibt das Videosignal an die Anzeigeeinheit 160 ab. Die Anzeigeeinheit 160 zeigt Informationen über den Abstand zum Objekt S auf der Basis des von der Steuerungseinheit 150 eingespeisten Videosignals an. Die Steuerungseinheit 150 speichert Informationen über den Abstand zum Objekt S in der Speichereinheit 170.
  • Im vorliegenden Anwendungsbeispiel kann anstelle des oberflächenemittierenden Lasers 100 irgendeiner der oberflächenemittierenden Laser 100-1 bis 100-6, 200 und 200-1 bis 200-4 für die Abstandsmessvorrichtung 1000 verwendet werden.
  • 9. <Beispiel, bei dem eine Abstandsmessvorrichtung in einem mobilen Körper montiert ist>
  • 46 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht, das ein Beispiel eines Systems zur Steuerung mobiler Körper ist, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
  • Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 46 veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs und eine integrierte Steuerungseinheit 12050. Überdies sind als eine funktionelle Konfiguration der integrierten Steuerungseinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
  • Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen den Betrieb von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um die Antriebskraft auf Räder zu übertragen, eines Lenkmechanismus, um einen Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen, einer Bremsvorrichtung, um eine Bremskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen den Betrieb verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung eines schlüssellosen Zugangssystems, eines Systems für intelligente Schlüssel, einer automatischen Fenstervorrichtung oder verschiedener Leuchten wie etwa eines Frontscheinwerfers, eines Heckscheinwerfers, einer Bremsleuchte, eines Fahrtrichtungsanzeigers oder einer Nebelleuchte. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer tragbaren Vorrichtung, die einen Schlüssel ersetzt, oder Signale verschiedener Schalter in die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt eine Einspeisung dieser Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, eine automatische Fenstervorrichtung, eine Leuchte oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information von außerhalb des Fahrzeugs, in dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 montiert ist. Beispielsweise ist eine Abstandsmessvorrichtung 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Abstandsmessvorrichtung 12031 umfasst die oben beschriebene Abstandsmessvorrichtung 1000. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Abstandsmessvorrichtung 12031, einen Abstand zu einem Objekt (einer Person S) außerhalb des Fahrzeugs zu messen, und ermittelt bzw. erfasst durch die Messung erhaltene Abstandsdaten. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis der erfassten Abstandsdaten eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, oder dergleichen durchführen.
  • Die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über das Innere bzw. von innerhalb des Fahrzeugs. Eine Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands, die einen Zustand eines Fahrers detektiert, ist mit der Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs zum Beispiel verbunden. Die Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die ein Bild des Fahrers aufnimmt, und die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis der von der Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation den Ermüdungsgrad des Fahrers oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung auf der Basis der Information von innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs berechnen, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs ermittelt bzw. erfasst wird, und einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zu dem Zweck durchführen, Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, die eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung des Fahrzeugs, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Abstand zwischen Fahrzeugen, eine Fahrt bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einem Verlassen der Spur des Fahrzeugs oder dergleichen einschließen.
  • Darüber hinaus steuert der Mikrocomputer 12051 die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information um das Fahrzeug herum, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information von innerhalb des Fahrzeugs erfasst wird, wodurch eine kooperative Steuerung zum Zweck des automatisierten Fahrens oder dergleichen durchgeführt wird, bei dem das Fahrzeug, ohne von der Bedienung durch den Fahrer abhängig zu sein, autonom fährt.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann überdies einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis der Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erfasst wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zu dem Zweck ausführen, eine Blendung zu verhindern, wie etwa ein Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht, indem die Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird.
  • Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die einem Insassen des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs eine Information optisch oder akustisch übermitteln kann. Im Beispiel von 46 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigesektion 12062 und ein Armaturenbrett 12063 veranschaulicht. Die Anzeigesektion 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
  • 47 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Installationsposition der Abstandsmessvorrichtung 12031 veranschaulicht.
  • In 47 enthält das Fahrzeug 12100 Abstandsmessvorrichtungen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Abstandsmessvorrichtung 12031.
  • Die Abstandsmessvorrichtungen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen wie etwa einer Frontpartie, Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange, einer Hecktür und einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Fahrzeuginneren des Fahrzeugs 12100 vorgesehen. Die an der Frontpartie vorgesehene Abstandsmessvorrichtung 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Abstandsmessvorrichtung 12105 erfassen vorwiegend Daten vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Abstandsmessvorrichtungen 12102 und 12103 erfassen vorwiegend Daten von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Abstandsmessvorrichtung 12104 erfasst vorwiegend Daten hinter dem Fahrzeug 12100. Die durch die Abstandsmessvorrichtungen 12101 und 12105 erfassten Daten vor dem Fahrzeug werden vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen oder dergleichen zu detektieren.
  • Man beachte, dass 47 ein Beispiel von Detektionsbereichen der Abstandsmessvorrichtungen 12101 bis 12104 veranschaulicht. Ein Detektionsbereich 12111 gibt einen Detektionsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Abstandsmessvorrichtung 12101an, Detektionsbereiche 12112 und 12113 geben Detektionsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Abstandsmessvorrichtungen 12102 bzw. 12103 an und ein Detektionsbereich 12114 gibt einen Detektionsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Abstandsmessvorrichtung 12104 an.
  • Der Mikrocomputer 12051 erhält beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt in den Detektionsbereichen 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Abstandsmessvorrichtungen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsdaten, wodurch als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein dreidimensionales Objekt, das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen derselben Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt, insbesondere das nächstgelegene dreidimensionale Objekt auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 extrahiert wird. Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 12051 einen sicherzustellenden Abstand zwischen Fahrzeugen vorher zu einem vorausfahrenden Fahrzeug festlegen und kann eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) und dergleichen durchführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung zum Zweck des automatisierten Fahrens oder dergleichen auszuführen, bei dem das Fahrzeug, ohne von der Bedienung durch den Fahrer abhängig zu sein, autonom fährt.
  • Auf der Basis der von den Abstandsmessvorrichtungen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsdaten kann der Mikrocomputer 12051 zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten in Bezug auf dreidimensionale Objekte in zweirädrige Fahrzeuge, gewöhnliche Fahrzeuge, große Fahrzeug, Fußgänger und andere dreidimensionale Objekte wie etwa Strommasten klassifizieren, die dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die dreidimensionalen Objekte zum automatischen Ausweichen vor Hindernissen nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die vom Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkannt werden können, und Hindernisse, die optisch schwer zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko für eine Kollision mit jedem Hindernis angibt, und, wenn das Kollisionsrisiko ein Einstellungswert oder größer ist und eine Möglichkeit einer Kollision besteht, führt der Mikrocomputer 12051 eine Fahrassistenz zur Kollisionsvermeidung aus, indem über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigesektion 12062 eine Warnung an den Fahrer ausgeben wird oder über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung ausgeführt wird.
  • Ein Beispiel eines Systems zur Steuerung mobiler Körper, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für die Abstandsmessvorrichtung 12031 unter den oben beschriebenen Konfigurationen verwendet wird.
  • Die spezifischen numerischen Werte, Formen, Materialien (einschließlich Zusammensetzungen) und dergleichen, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben wurden, sind nur Beispiele, und die vorliegende Technologie ist nicht darauf beschränkt.
  • Überdies kann die vorliegende Technologie auch die folgenden Konfigurationen aufweisen.
    1. (1) Ein oberflächenemittierender Laser, umfassend:
      • erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren;
      • eine Vielzahl aktiver Schichten, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren zusammen laminiert sind;
      • einen Tunnelübergang, der zwischen zwei aktiven Schichten angeordnet ist, die in einer Laminierungsrichtung unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind; und
      • eine Oxidbegrenzungsschicht, die zwischen einer aktiven Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten und dem Tunnelübergang angeordnet ist.
    2. (2) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (1), worin die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die von einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers weiter entfernt ist als eine andere aktive Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten.
    3. (3) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (1) oder (2), worin die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der von der Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers weiter entfernt ist, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der näher an der Emissionsoberfläche liegt.
    4. (4) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (1) oder (2), worin die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der näher an einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers liegt, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist.
    5. (5) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (1), worin die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers als eine andere aktive Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten liegt.
    6. (6) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (1) oder (5), worin die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der von einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers weiter entfernt ist, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der näher an der Emissionsoberfläche liegt.
    7. (7) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (1) oder (5), worin die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der näher an der Emissionsoberfläche liegt, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist.
    8. (8) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (7), worin es sich bei der Vielzahl aktiver Schichten um zumindest drei aktive Schichten handelt, der Tunnelübergang zwischen zwei benachbarten aktiven Schichten jedes Satzes von zumindest zwei Sätzen aus zwei benachbarten aktiven Schichten unter der Vielzahl aktiver Schichten angeordnet ist und die Oxidbegrenzungsschicht zwischen einer aktiven Schicht von zumindest einem Satz aus zwei benachbarten aktiven Schichten der zumindest zwei Sätze aus zwei benachbarten aktiven Schichten und dem Tunnelübergang angeordnet ist, der zwischen den zwei benachbarten aktiven Schichten angeordnet ist.
    9. (9) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (8), worin die zumindest drei aktiven Schichten eine erste, eine zweite und eine dritte aktive Schicht umfassen, die erste, zweite und dritte aktive Schicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, ein erster Tunnelübergang, bei dem es sich um den Tunnelübergang handelt, zwischen der ersten und zweiten aktiven Schicht angeordnet ist, ein zweiter Tunnelübergang, bei dem es sich um den Tunnelübergang handelt, zwischen der zweiten und dritten aktiven Schicht angeordnet ist und die Oxidbegrenzungsschicht zwischen der ersten aktiven Schicht und dem ersten Tunnelübergang und/oder zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem zweiten Tunnelübergang angeordnet ist.
    10. (10) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (9), worin die erste aktive Schicht eine aktive Schicht ist, die an einer Position angeordnet ist, die von einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers unter der Vielzahl aktiver Schichten am weitesten entfernt ist.
    11. (11) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (9) oder (10), worin eine erste Oxidbegrenzungsschicht, bei der es sich um die Oxidbegrenzungsschicht handelt, zwischen der ersten aktiven Schicht und dem ersten Tunnelübergang angeordnet ist.
    12. (12) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (9) bis (11), worin eine zweite Oxidbegrenzungsschicht, bei der es sich um die Oxidbegrenzungsschicht handelt, zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem zweiten Tunnelübergang angeordnet ist.
    13. (13) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (9) bis (11), worin die Oxidbegrenzungsschicht nicht zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem zweiten Tunnelübergang angeordnet ist.
    14. (14) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (13), worin eine andere Oxidbegrenzungsschicht innerhalb eines der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren angeordnet ist, der näher an einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers liegt.
    15. (15) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (14), worin sowohl die Oxidbegrenzungsschicht als auch die andere Oxidbegrenzungsschicht durch selektives Oxidieren einer von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildeten Schicht ausgebildet werden.
    16. (16) Der oberflächenemittierende Laser gemäß (14) oder (15), worin sich die Oxidbegrenzungsschicht und die andere Oxidbegrenzungsschicht in einer Al-Zusammensetzung und/oder optischen Dicke voneinander unterscheiden.
    17. (17) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (16), worin der Tunnelübergang eine Schichtstruktur aufweist, bei der eine Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Halbleiterschicht vom n-Typ zusammen laminiert sind, und die Oxidbegrenzungsschicht auf der Seite der Halbleiterschicht vom p-Typ angeordnet ist.
    18. (18) Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von (1) bis (17), worin, falls eine Oszillationswellenlänge des oberflächenemittierenden Lasers λ ist, die eine aktive Schicht, der Tunnelübergang und die Oxidbegrenzungsschicht innerhalb einer optischen Dicke von 3A/4 angeordnet sind.
    19. (19) Eine elektronische Vorrichtung, umfassend den oberflächenemittierenden Laser gemäß einem von (1) bis (18).
    20. (20) Ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittieren Lasers, wobei das Verfahren umfasst:
      • einen Schritt zum Laminieren einer Struktur, die eine laminierte Struktur umfasst, bei der eine erste aktive Schicht, eine ausgewählte Oxidschicht, ein Tunnelübergang und eine zweite aktive Schicht in dieser Reihenfolge auf einen ersten mehrschichtigen Filmreflektor laminiert werden, und Laminieren eines zweiten mehrschichtigen Filmreflektor auf die Struktur, um ein Laminat zu erzeugen;
      • einen Schritt zum Ätzen des Laminats, bis zumindest eine seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht freigelegt ist, um eine Mesa zu bilden; und
      • einen Schritt zum selektiven Oxidieren der ausgewählten Oxidschicht von der Seite der seitlichen Oberfläche aus, um eine Oxidbegrenzungsschicht zu bilden.
    21. (21) Ein Array oberflächenemittierender Laser, das eine Vielzahl der oberflächenemittierenden Laser gemäß einem von (1) bis (20) enthält.
    22. (22) Eine elektronische Vorrichtung, die den oberflächenemittierenden Laser gemäß einem von (1) bis (20) enthält.
    23. (23) Eine elektronische Vorrichtung, die das Array oberflächenemittierender Laser gemäß (21) enthält.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 100, 100-1 bis 100-6, 200, 200-1 bis 200-4
    oberflächenemittierender Laser
    101
    Substrat
    102
    erster mehrschichtiger Filmreflektor
    104-1
    erste aktive Schicht
    104-2
    zweite aktive Schicht
    104-3
    dritte aktive Schicht
    106
    Oxidbegrenzungsschicht
    106-1
    erste Oxidbegrenzungsschicht
    106-2
    zweite Oxidbegrenzungsschicht
    108
    Tunnelübergang
    108-1
    erster Tunnelübergang
    108-2
    zweiter Tunnelübergang
    108a
    Halbleiterschicht vom p-Typ
    108b
    Halbleiterschicht vom n-Typ
    112
    zweiter mehrschichtiger Filmreflektor
    113
    Oxidbegrenzungsschicht (weitere Oxidbegrenzungsschicht)
  • 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 2006351798 [0003]

Claims (20)

  1. Oberflächenemittierender Laser, umfassend: erste und zweite mehrschichtige Filmreflektoren; eine Vielzahl aktiver Schichten, die zwischen den ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren zusammen laminiert sind; einen Tunnelübergang, der zwischen zwei aktiven Schichten angeordnet ist, die in einer Laminierungsrichtung unter der Vielzahl aktiver Schichten einander benachbart sind; und eine Oxidbegrenzungsschicht, die zwischen einer aktiven Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten und dem Tunnelübergang angeordnet ist.
  2. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die von einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers weiter entfernt ist als eine andere aktive Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten.
  3. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 2, wobei die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der näher an der Emissionsoberfläche liegt.
  4. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 2, wobei die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der näher an der Emissionsoberfläche liegt, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist.
  5. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers als eine andere aktive Schicht der zwei benachbarten aktiven Schichten liegt.
  6. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 5, wobei die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der näher an der Emissionsoberfläche liegt.
  7. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 5, wobei die eine aktive Schicht an einer Position angeordnet ist, die näher an einem der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren, der näher an der Emissionsoberfläche liegt, als einem anderen der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren liegt, der von der Emissionsoberfläche weiter entfernt ist.
  8. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Vielzahl aktiver Schichten um zumindest drei aktive Schichten handelt, der Tunnelübergang zwischen zwei benachbarten aktiven Schichten jedes Satzes von zumindest zwei Sätzen aus zwei benachbarten aktiven Schichten unter der Vielzahl aktiver Schichten angeordnet ist und die Oxidbegrenzungsschicht zwischen einer aktiven Schicht von zumindest einem Satz aus zwei benachbarten aktiven Schichten der zumindest zwei Sätze aus zwei benachbarten aktiven Schichten und dem Tunnelübergang angeordnet ist, der zwischen den zwei benachbarten aktiven Schichten angeordnet ist.
  9. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 8, wobei die zumindest drei aktiven Schichten eine erste, eine zweite und eine dritte aktive Schicht umfassen, die erste, zweite und dritte aktive Schicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, ein erster Tunnelübergang, bei dem es sich um den Tunnelübergang handelt, zwischen der ersten und zweiten aktiven Schicht angeordnet ist, ein zweiter Tunnelübergang, bei dem es sich um den Tunnelübergang handelt, zwischen der zweiten und dritten aktiven Schicht angeordnet ist und die Oxidbegrenzungsschicht zwischen der ersten aktiven Schicht und dem ersten Tunnelübergang und/oder zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem zweiten Tunnelübergang angeordnet ist.
  10. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 9, wobei die erste aktive Schicht eine aktive Schicht ist, die an einer Position angeordnet ist, die von einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers unter der Vielzahl aktiver Schichten am weitesten entfernt ist.
  11. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 10, wobei eine erste Oxidbegrenzungsschicht, bei der es sich um die Oxidbegrenzungsschicht handelt, zwischen der ersten aktiven Schicht und dem ersten Tunnelübergang angeordnet ist.
  12. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 11, wobei eine zweite Oxidbegrenzungsschicht, bei der es sich um die Oxidbegrenzungs-schicht handelt, zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem zweiten Tunnelübergang angeordnet ist.
  13. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 11, wobei die Oxidbegrenzungsschicht nicht zwischen der zweiten aktiven Schicht und dem zweiten Tunnelübergang angeordnet ist.
  14. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei eine andere Oxidbegrenzungsschicht innerhalb eines der ersten und zweiten mehrschichtigen Filmreflektoren angeordnet ist, der näher an einer Emissionsoberfläche des oberflächenemittierenden Lasers liegt.
  15. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 14, wobei sowohl die Oxidbegrenzungsschicht als auch die andere Oxidbegrenzungsschicht durch selektives Oxidieren einer von einem Verbindungshalbleiter auf AlGaAs-Basis gebildeten Schicht ausgebildet werden.
  16. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 15, wobei sich die Oxidbegrenzungsschicht und die andere Oxidbegrenzungsschicht in einer Al-Zusammensetzung und/oder optischen Dicke voneinander unterscheiden.
  17. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei der Tunnelübergang eine Schichtstruktur aufweist, bei der eine Halbleiterschicht vom p-Typ und eine Halbleiterschicht vom n-Typ zusammen laminiert sind, und die Oxidbegrenzungsschicht auf der Seite der Halbleiterschicht vom p-Typ angeordnet ist.
  18. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei, falls eine Oszillationswellenlänge des oberflächenemittierenden Lasers λ ist, die eine aktive Schicht, der Tunnelübergang und die Oxidbegrenzungsschicht innerhalb einer optischen Dicke von 3A/4 angeordnet sind.
  19. Elektronische Vorrichtung, umfassend den oberflächenemittierenden Laser nach Anspruch 1.
  20. Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittieren Lasers, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Laminieren einer Struktur, die eine laminierte Struktur umfasst, bei der eine erste aktive Schicht, eine ausgewählte Oxidschicht, ein Tunnelübergang und eine zweite aktive Schicht in dieser Reihenfolge auf einen ersten mehrschichtigen Filmreflektor laminiert werden, und Laminieren von zumindest einem zweiten mehrschichtigen Filmreflektor auf die Struktur, um ein Laminat zu erzeugen; einen Schritt zum Ätzen des Laminats, bis zumindest eine seitliche Oberfläche der ausgewählten Oxidschicht freigelegt ist, um eine Mesa zu bilden; und einen Schritt zum selektiven Oxidieren der ausgewählten Oxidschicht von der Seite der seitlichen Ober-fläche aus, um eine Oxidbegrenzungsschicht zu bilden.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024150654A1 (ja) * 2023-01-11 2024-07-18 ローム株式会社 面発光レーザ装置
WO2024150655A1 (ja) * 2023-01-11 2024-07-18 ローム株式会社 面発光レーザ装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006351798A (ja) 2005-06-15 2006-12-28 Fuji Xerox Co Ltd トンネル接合型面発光半導体レーザ装置およびその製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19813727C2 (de) * 1998-03-27 2000-04-13 Siemens Ag Vertikalresonator-Laserdiode und Verfahren zu deren Herstellung
US6931042B2 (en) * 2000-05-31 2005-08-16 Sandia Corporation Long wavelength vertical cavity surface emitting laser
KR100384598B1 (ko) * 2000-11-29 2003-05-22 주식회사 옵토웰 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저
US7085298B2 (en) * 2003-10-31 2006-08-01 Finisar Corporation Tunnel junction utilizing GaPSb, AlGaPSb
JP4803992B2 (ja) * 2004-06-02 2011-10-26 株式会社リコー 発光装置および光伝送システムおよび垂直共振器型面発光半導体レーザ素子
JP2007194561A (ja) * 2006-01-23 2007-08-02 Nec Corp 面発光レーザ
DE102007011804A1 (de) 2007-01-25 2008-07-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Messanordnung und Messsystem
US8731012B2 (en) * 2012-01-24 2014-05-20 Fuji Xerox Co., Ltd. Surface emitting semiconductor laser and its manufacturing method, surface emitting semiconductor laser device, optical transmitter, and information processor
CN111564754A (zh) * 2015-06-09 2020-08-21 通快光电器件有限公司 垂直腔面发射激光器
CN109075532B (zh) * 2016-03-04 2021-10-22 普林斯顿光电子股份有限公司 高速vcsel装置
JP2018125404A (ja) 2017-01-31 2018-08-09 株式会社リコー 面発光レーザ素子
JP7106820B2 (ja) * 2017-07-03 2022-07-27 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 光半導体素子
GB201712726D0 (en) * 2017-08-08 2017-09-20 Landa Labs (2012) Ltd Electric current and heat mitigation in a printing machine writing module
US11728623B2 (en) * 2019-12-13 2023-08-15 Mellanox Technologies, Ltd. Vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) with cascaded active region
WO2021196368A1 (en) * 2020-04-02 2021-10-07 Shenzhen Raysees AI Technology Co., Ltd. Bottom-emitting multijunction vcsel array

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006351798A (ja) 2005-06-15 2006-12-28 Fuji Xerox Co Ltd トンネル接合型面発光半導体レーザ装置およびその製造方法

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