DE112022001243T5 - Oberflächenemittierender laser und verfahren zum herstellen eines oberflächenemittierenden lasers - Google Patents

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dbr
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Tomomasa Watanabe
Hiroshi Nakajima
Masayuki Tanaka
Mikihiro Yokozeki
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Sony Group Corp
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Abstract

Bereitgestellt wird ein oberflächenemittierender Laser, der eine weitere Reduzierung eines Beugungsverlusts, eine weitere Verbesserung der Wärmeableitung, eine weitere Verbesserung der Ausbeute und eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit erzielen kann.Bereitgestellt wird ein oberflächenemittierender Laser, der ein Substrat und eine vertikale Resonatorstruktur enthält, die auf dem Substrat ausgebildet ist, worin die vertikale Resonatorstruktur zumindest ein Element enthält, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und zumindest eine aktive Schicht, eine obere DBR-Schicht und eine untere DBR-Schicht enthält, die obere DBR-Schicht und die untere DBR-Schicht mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind und die untere DBR-Schicht zumindest eine transparente leitfähige Schicht enthält, die ein einen Nicht-III-V-Halbleiter enthaltendes transparentes leitfähiges Material enthält.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Technik bezieht sich auf einen oberflächenemittierenden Laser und ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Ein oberflächenemittierender Laser (oberflächenemittierender Halbleiterlaser) weist im Vergleich mit einem kantenemittierenden Laser (kantenemittierenden Halbleiterlaser) verschiedene Vorteile auf. Folglich wurden oberflächenemittierende Laser in den letzten Jahren aktiv untersucht und entwickelt (zum Beispiel Patentdokumente 1 bis 3). Beispiele der oberflächenemittierenden Laser schließen dann einen oberflächenemittierenden Laser mit vertikalem Hohlraum (VCSEL) ein.
  • ZITATLISTE
  • PATENTDOKUMENT
    • Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2008-108827
    • Patentdokument 2: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2012-049292
    • Patentdokument 3: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2005-158922
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Die in den Patentdokumenten 1 bis 3 vorgeschlagene Technik ist jedoch möglicherweise nicht in der Lage, eine weitere Reduzierung des Beugungsverlusts, eine weitere Verbesserung der Wärmeableitung, eine weitere Verbesserung der Ausbeute und eine weitere Verbesserung der Betriebssicherheit bzw. Zuverlässigkeit zu erzielen.
  • Daher wurde die vorliegende Technik im Hinblick auf solch eine Situation geschaffen, und deren Hauptziel besteht darin, einen oberflächenemittierenden Laser und ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers bereitzustellen, die imstande sind, den Beugungsverlust weiter zu reduzieren, die Wärmeableitung weiter zu verbessern, die Ausbeute weiter zu verbessern und ferner die Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • LÖSUNGEN FÜR DIE PROBLEME
  • Als Ergebnis intensiver Untersuchungen, um das obige Ziel zu erreichen, ist es den jetzigen Erfindern überraschenderweise gelungen, den Beugungsverlust weiter zu reduzieren, die Wärmeableitung weiter zu verbessern, die Ausbeute weiter zu verbessern und ferner die Zuverlässigkeit zu verbessern, und haben sie die vorliegende Technik fertiggestellt bzw. geschaffen.
  • Das heißt, die vorliegende Technik stellt als ersten Aspekt
    einen oberflächenemittierenden Laser bereit, der ein Substrat und eine vertikale Resonatorstruktur enthält, die auf dem Substrat ausgebildet ist, worin
    die vertikale Resonatorstruktur zumindest ein Element enthält, das aus einer aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und zumindest eine aktive Schicht, eine obere DBR-Schicht und eine untere DBR-Schicht umfasst,
    die obere DBR-Schicht und die untere DBR-Schicht mit einer dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind und
    die untere DBR-Schicht zumindest eine transparente leitfähige Schicht enthält, die ein einen Nicht-III-V-Halbleiter enthaltendes transparentes leitfähiges Material enthält.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die transparente leitfähige Schicht für eine Emissionswellenlänge transparent sein und kann Licht einer vorbestimmten Emissionswellenlänge oder eines vorbestimmten Emissionswellenlängenbandes durchlassen.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die transparente leitfähige Schicht eine Filmdicke von λ/4n (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n ist ein Brechungsindex des transparenten leitfähigen Materials) aufweisen und
    kann das transparente leitfähige Material ITiO, ITO, ZnO, AZO oder IGZO enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann ferner die untere DBR-Schicht eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die untere DBR-Schicht ferner eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthalten,
    kann die dielektrische Schicht gebildet werden, indem eine erste dielektrische Schicht und eine zweite dielektrische Schicht abwechselnd laminiert werden,
    kann die erste dielektrische Schicht ein erstes dielektrisches Material enthalten,
    kann die zweite dielektrische Schicht ein zweites dielektrisches Material enthalten,
    kann die erste dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4η1 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n1 ist ein Brechungsindex des ersten dielektrischen Materials) aufweisen und
    kann die zweite dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4n2 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n2 ist ein Brechungsindex des zweiten dielektrischen Materials) aufweisen.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die untere DBR-Schicht ferner eine epitaktische Halbleiterschicht (epitaktisch aufgewachsene Schicht) enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine Oxidbegrenzungsstruktur in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine Stromeinschluss- bzw. Strombegrenzungsstruktur (engl.: current confinement structure) über einen Tunnelübergang in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine optische Begrenzungsstruktur unter dem Substrat ausgebildet sein und
    kann die optische Begrenzungsstruktur einen konkaven Spiegel enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine Oxidbegrenzungsstruktur, eine Strombegrenzungsstruktur über einen Tunnelübergang oder eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der aktiven Schicht und der unteren DBR-Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die aktive Schicht einen III-V-Halbleiter enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die untere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht enthalten und
    kann die obere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht und eine Metallschicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die vertikale Resonatorstruktur eine Vielzahl der oberen DBR-Schichten enthalten und
    kann die Vielzahl von DBR-Schichten in einem Array ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann das Substrat ein Si-Schaltungssubstrat umfassen und
    kann der oberflächenemittierende Laser des ersten Aspekts gemäß der vorliegenden Technologie unabhängig angesteuert werden.
  • Die vorliegende Technik stellt als einen zweiten Aspekt
    einen oberflächenemittierenden Laser bereit, der ein Substrat und eine auf dem Substrat ausgebildete vertikale Resonatorstruktur enthält, worin
    die vertikale Resonatorstruktur zumindest ein Element enthält, das aus einer aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und zumindest eine aktive Schicht, eine obere DBR-Schicht, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode und eine untere Elektrode umfasst,
    die obere DBR-Schicht und die untere DBR-Schicht mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind,
    die obere Elektrode und die untere Elektrode mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind,
    die untere DBR-Schicht zumindest eine transparente leitfähige Schicht enthält, die ein einen Nicht-III-V-Halbleiter enthaltendes transparentes leitfähiges Material enthält,
    die transparente leitfähige Schicht ein Kontaktgebiet in Kontakt mit der unteren Elektrode enthält und
    der oberflächenemittierende Laser eine resonatorinterne bzw. Intracavity-Struktur aufweist.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die transparente leitfähige Schicht für eine Emissionswellenlänge transparent sein und kann Licht einer vorbestimmten Emissionswellenlänge oder eines vorbestimmten Emissionswellenlängenbandes durchlassen.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die transparente leitfähige Schicht eine Filmdicke von λ/4n (λ ist eine Emissionswellenlänge, und ein n ist ein Brechungsindex des transparenten leitfähigen Materials) aufweisen und
    kann das transparente leitfähige Material ITiO, ITO, ZnO, AZO oder IGZO enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die untere DBR-Schicht ferner eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die untere DBR-Schicht ferner eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthalten,
    kann die dielektrische Schicht gebildet werden, indem eine erste dielektrische Schicht und eine zweite dielektrische Schicht abwechselnd laminiert werden,
    kann die erste dielektrische Schicht ein erstes dielektrisches Material enthalten,
    kann die zweite dielektrische Schicht ein zweites dielektrisches Material enthalten,
    kann die erste dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4η1 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n1 ist ein Brechungsindex des ersten dielektrischen Materials) aufweisen und
    kann die zweite dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4n2 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n2 ist ein Brechungsindex des zweiten dielektrischen Materials) aufweisen.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die untere DBR-Schicht ferner eine epitaktische Halbleiterschicht (epitaktisch aufgewachsene Schicht) enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine Oxidbegrenzungsstruktur in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine Strombegrenzungsstruktur über einen Tunnelübergang in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine optische Begrenzungsstruktur unter dem Substrat ausgebildet sein und
    kann die optische Begrenzungsstruktur einen konkaven Spiegel enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann eine Oxidbegrenzungsstruktur, eine Strombegrenzungsstruktur über einen Tunnelübergang oder eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der aktiven Schicht und der unteren DBR-Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die aktive Schicht einen III-V-Halbleiter enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die untere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht enthalten und
    kann die obere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht und eine Metallschicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthalten.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann die vertikale Resonatorstruktur eine Vielzahl der oberen DBR-Schichten enthalten und
    kann die Vielzahl der DBR-Schichten in einem Array ausgebildet sein.
  • Im oberflächenemittierenden Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik
    kann das Substrat ein Si-Schaltungssubstrat umfassen und
    kann der oberflächenemittierende Laser des zweiten Aspekts gemäß der vorliegenden Technik unabhängig angesteuert werden.
  • Die vorliegende Technik stellt als einen dritten Aspekt
    ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers bereit, das umfasst:
    • Ausbilden eines ersten Substrats, das mit einer aktiven Schicht versehen ist,
    • Ausbilden, auf dem ersten Substrat, einer unteren DBR-Schicht, die zumindest eine transparente leitfähige Schicht, die ein transparentes leitfähiges Material enthält, das Licht einer spezifischen Wellenlänge durchlässt, und eine dielektrische Schicht enthält, die ein dielektrisches Material enthält,
    • Bonden eines zweiten Substrats an die untere DBR-Schicht und
    • Entfernen des ersten Substrats, um eine obere DBR-Schicht auszubilden, die zumindest eine Begrenzungsstruktur, eine Elektrodenstruktur und eine dielektrische Schicht enthält, die ein dielektrisches Material enthält.
  • Gemäß der vorliegenden Technik können eine weitere Reduzierung des Beugungsverlusts, eine weitere Verbesserung der Wärmeableitung, eine weitere Verbesserung der Ausbeute und eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit erzielt werden. Man beachte, dass die hier beschriebenen Effekte nicht notwendigerweise eingeschränkt sind und ein beliebiger, in der vorliegenden Offenbarung beschriebener Effekt sein können.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer ersten Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 2 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 3 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer dritten Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 4 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer vierten Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 5 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer fünften Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 6 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 7 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer siebten Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 8 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer achten Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 9 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer neunten Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 10 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer zehnten Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 11 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers einer elften Ausführungsform veranschaulicht, für den die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 12 ist ein Diagramm, um ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform zu beschreiben, für das die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 13 ist ein Diagramm, um ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers der zwölften Ausführungsform zu beschreiben, für das die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 14 ist ein Diagramm, um ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers der zwölften Ausführungsform zu beschreiben, für das die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 15 ist ein Diagramm, um ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers der zwölften Ausführungsform zu beschreiben, für das die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 16 ist ein Diagramm, um ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers der zwölften Ausführungsform zu beschreiben, für das die vorliegende Technik verwendet wird.
    • 17 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines oberflächenemittierenden Lasers veranschaulicht, der gemäß dem Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers der zwölften Ausführungsform hergestellt wurde, wofür die vorliegende Technik verwendet wird.
  • MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden hierin bevorzugte Modi zum Ausführen der vorliegenden Technik beschrieben. Im Folgenden zu beschreibende Ausführungsformen veranschaulichen Beispiele repräsentativer Ausführungsformen der vorliegenden Technik, und der Umfang der vorliegenden Technik ist durch sie nicht eingeengt bzw. eingeschränkt. Man beachte, dass, sofern nicht anders spezifiziert, in den Zeichnungen „oberer“ eine obere Richtung oder eine obere Seite in den Zeichnungen meint, „unterer“ eine untere Richtung oder eine untere Seite in den Zeichnungen meint, „links“ eine linke Richtung oder eine linke Seite in den Zeichnungen meint und „rechts“ eine rechte Richtung oder eine rechte Seite in den Zeichnungen meint. Darüber hinaus sind in der Beschreibung unter Verwendung der Zeichnungen die gleichen oder äquivalenten Elemente oder Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden doppelte Beschreibungen unterlassen, sofern kein besonderer Umstand vorliegt.
  • Man beachte, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
    1. 1. Überblick über die vorliegende Technik
    2. 2. Erste Ausführungsform (Beispiel 1 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    3. 3. Zweite Ausführungsform (Beispiel 2 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    4. 4. Dritte Ausführungsform (Beispiel 3 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    5. 5. Vierte Ausführungsform (Beispiel 4 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    6. 6. Fünfte Ausführungsform (Beispiel 5 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    7. 7. Sechste Ausführungsform (Beispiel 6 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    8. 8. Siebte Ausführungsform (Beispiel 7 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    9. 9. Achte Ausführungsform (Beispiel 8 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    10. 10. Neunte Ausführungsform (Beispiel 9 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    11. 11. Zehnte Ausführungsform (Beispiel 10 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    12. 12. Elfte Ausführungsform (Beispiel 11 eines oberflächenemittierenden Lasers)
    13. 13. Zwölfte Ausführungsform (Beispiel 1 eines Verfahrens zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers)
  • <1. Überblick über die vorliegende Technik>
  • Zunächst wird ein Überblick über die vorliegende Technik beschrieben. Die vorliegende Technik bezieht sich auf einen oberflächenemittierenden Laser und ein Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers.
  • In VCSELs auf InP-Basis wurde eine Struktur, die einen einen Halbleiter enthaltenden DBR, der auf einer Seite ausgebildet ist, und einen ein Dielektrikum/Metall enthaltenden DBR umfasst, der auf der anderen Seite ausgebildet ist, zum praktischen Einsatz gebracht. Diese Struktur, bei der Licht von der Seite des Halbleiter-DBR aus emittiert wird, kann einen Absorptionsverlust aufgrund einer Dotierung des Halbleiter-DBR erzeugen, da Strom in der vertikalen Richtung von den oberen und unteren Elektroden angelegt wird, und kann somit die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad (PCE) reduzieren.
  • Um die Wärmeableitung zu verbessern, ist indes eine Technik bekannt, bei der ein Halbleiter-DBR auf einem verschiedene Materialien (GaAs) enthaltenden Substrat ausgebildet und dann mit einem Material auf InP-Basis an einen Wafer gebondet wird. Wenn jedoch Strom an die Bonding-Grenzfläche angelegt wird, kann aufgrund eines hohen Widerstands der Bonding-Grenzfläche die Zuverlässigkeit reduziert werden.
  • Man ist der Ansicht, dass, um die beiden, oben genannten Probleme zu vermeiden, eine Intracavity-Struktur die geeignetste Struktur ist. Jedoch weist die herkömmliche Intracavity-Struktur eine schlechte Wärmeableitung auf, erzeugt sie einen Absorptions- und Beugungsverlust, erfordert sie eine genaue Ätzung bis zu einer unteren Halbleiter-Kontaktschicht und dergleichen und löst sie somit die beiden obigen Probleme nicht.
  • Die vorliegende Technik wurde im Hinblick auf solch eine Situation wie oben geschaffen bzw. entwickelt. Die vorliegende Technik ermöglicht, dass ein VCSEL eine Intracavity-Struktur mit geringerem Beugungsverlust, besserer Wärmeableitung und besserer Ausbeute als die herkömmliche Intracavity-Struktur aufweist, indem ein einen Nicht-III-V-Halbleiter enthaltendes leitfähiges Material, das für eine Wellenlänge von Licht transparent ist, auf und/oder in einem Teil einer DBR-Spiegelschicht ausgebildet wird, die zwischen einem Substrat und einer aktiven Schicht angeordnet ist. Die vorliegende Technik übernimmt außerdem keine Struktur, bei der ein Strom durch die Bonding-Grenzfläche fließt, und trägt somit zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit bei.
  • Die vorliegende Technik umfasst dann zumindest die folgenden Vorteile.
    • • Die vorliegende Technik umfasst eine dünnere Filmdicke der Kontaktschicht (kürzere Kavitäts- bzw. Hohlraumlänge) und kann somit den Beugungsverlust im Gegensatz zur herkömmlichen Intracavity-Struktur reduzieren.
    • • Mit der vorliegenden Technik wird eine Wärmeleitung im Vergleich mit dem epitaktischen DBR auf InP-Basis verbessert und wird die Wärmeableitung dementsprechend verbessert. Diese Verbesserung trägt zu einer höheren Ausgangsleistung im Vergleich mit der herkömmlichen Intracavity-Struktur bei.
    • • ITiO und dergleichen, die in der vorliegenden Technik genutzt werden, absorbieren keine freien Träger im für das Auge sicheren Wellenlängenband und weisen eine hohe Kompatibilität (geringe Wellenlängendispersion) mit anderen, im DBR verwendeten Materialien auf, sodass der Freiheitsgrad im Design des DBR-Spiegels erhöht werden kann.
    • • Die vorliegende Technik kann die Herstellungskosten reduzieren, da Si und dergleichen in einer Größe mit großem Durchmesser hergestellt werden können.
    • • Die vorliegende Technik hat eine hohe Affinität zu Si-Photonik.
    • • Die vorliegende Technik vereinfacht eine Anwendungsentwicklung für ein TOF-Modul, ein Gehäuse und dergleichen.
    • • Die vorliegende Technik kann das emittierende Element eines Arrays unabhängig ansteuern, wenn es mit dem Schaltungssubstrat kombiniert wird.
    • • Die vorliegende Technik umfasst eine Intracavity-Struktur, bei der kein Strom durch die Bonding-Grenzfläche fließt, was eine Verbesserung der Zuverlässigkeit ermöglicht.
  • Die obige Beschreibung ist ein Überblick über die vorliegende Technik. Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Technik unter Bezugnahme auf die Zeichnungen konkret und im Detail beschrieben. Im Folgenden zu beschreibende Ausführungsformen veranschaulichen Beispiele repräsentativer Ausführungsformen der vorliegenden Technik, und der Umfang der vorliegenden Technik wird durch sie nicht eingeengt.
  • <2. Erste Ausführungsform (Beispiel 1 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Ein oberflächenemittierender Laser einer ersten Ausführungsform (Beispiel 1 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik wird mit Verweis auf 1 beschrieben.
  • 1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 101 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 101 enthält ein Substrat 58 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, in der eine Quantentopf-Schicht 53-1 ausgebildet ist, eine obere DBR-Schicht 45, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält einen Hybridspiegel 567 und eine I-TiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus.
  • Die im oberflächenemittierenden Laser 101 enthaltene ITiO-Schicht 55 kann alternativ dazu beispielsweise eine ITO-Schicht, eine ZnO-Schicht, eine AZO-Schicht, eine IGZO-Schicht oder dergleichen sein. Diese Alternative kann auch für oberflächenemittierende Laser 102-111 und 117, die später beschrieben werden sollen, verwendet werden.
  • Wie in 1 veranschaulicht ist, sind die obere DBR-Schicht 45 und die untere DBR-Schicht mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht 53 ausgebildet, und die obere Elektrode 40 und die untere Elektrode 40-1 sind mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht (über eine Öffnung K2) ausgebildet. Die ITiO-Schicht 55 weist ein Kontaktgebiet in Kontakt mit der unteren Elektrode 40-1 auf.
  • Im oberflächenemittierenden Laser 101 ist die ein transparentes leitfähiges Material (ITiO) enthaltende ITiO-Schicht 55 auf einem zwischen dem Substrat (Si-Substrat) 58 und der aktiven Schicht 53 angeordneten Hybridspiegel 567 ausgebildet. Die ITiO-Schicht 55 bildet eine der Schichten in der unteren DBR-Schicht und dient als die Kontaktschicht in Kontakt mit der unteren Elektrode 40-1. Durch Ausbilden der ITiO-Schicht 55 können sowohl die Elektrode als auch die untere DBR-Schicht realisiert werden.
  • Gemäß dem oberflächenemittierenden Laser 101 wird im Vergleich mit den herkömmlichen Techniken der Beugungsverlust reduziert und wird die Wärmeableitung verbessert. Beispiele des transparenten leitfähigen Materials umfassen zusätzlich zu ITiO ITO, ZnO, AZO, IGZO und dergleichen. Beispiele des Substrats umfassen zusätzlich zum Si-Substrat ein SiC-Substrat, ein GaAs-Substrat und dergleichen.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der ersten Ausführungsform (Beispiel 1 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf oberflächenemittierende Laser der zweiten bis elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die unten beschrieben werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <3. Zweite Ausführungsform (Beispiel 2 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Mit Verweis auf 2 wird ein oberflächenemittierender Laser einer zweiten Ausführungsform (Beispiel 2 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben.
  • 2 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 102 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 102 enthält ein Substrat 58 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, eine obere DBR-Schicht 45, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält einen epitaktischen GaAs-DBR-Spiegel 56-20 und eine ITiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird der epitaktische GaAs-DBR-Spiegel 56-20 in dem in 2 veranschaulichten oberflächenemittierenden Laser 102 anstelle des Hybridspiegels 567 verwendet, der in dem in 1 veranschaulichten oberflächenemittierenden Laser 101 enthalten ist. Durch Ausbilden des epitaktischen GaAs-DBR-Spiegels wird ebenfalls die Wärmeableitung weiter verbessert. AlAs, AlGaAs und GaAs werden verwendet, um den epitaktischen GaAs-DBR zu bilden. InP, AlGaInAs und AlInAs werden verwendet, um den epitaktischen InP-DBR zu bilden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wafer-Bonden auf dem transparenten leitfähigen Material ITiO durchgeführt.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der zweiten Ausführungsform (Beispiel 2 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf den oberflächenemittierenden Laser der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik, der oben beschrieben wurde, oberflächenemittierende Laser der dritten bis elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die im Folgenden beschrieben werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <4. Dritte Ausführungsform (Beispiel 3 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Ein oberflächenemittierender Laser einer dritten Ausführungsform (Beispiel 3 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik wird mit Verweis auf 3 beschrieben.
  • 3 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 103 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 103 enthält ein Substrat 58 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, eine obere DBR-Schicht 45, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält einen Hybridspiegel 567 und eine ITiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus.
  • Der in 3 veranschaulichte oberflächenemittierende Laser 103 enthält eine vergrabene Struktur 52-3 mit Tunnelübergang (TJ) in einer oberen Mantelschicht 52 als Begrenzungsverfahren. Der Tunnelübergang (TJ) enthält AlGaInAs, AlInAs, InGaAs, InP, InGaAsP oder dergleichen. Die Vergrabung wird auf InP erneut aufgewachsen.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der dritten Ausführungsform (Beispiel 3 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten und zweiten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, oberflächenemittierende Laser der vierten bis elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die unten beschrieben werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <5. Vierte Ausführungsform (Beispiel 4 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Mit Verweis auf 4 wird ein oberflächenemittierender Laser einer vierten Ausführungsform (Beispiel 4 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben.
  • 4 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 104 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 104 enthält ein Substrat 58-4 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58-4 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, eine obere DBR-Schicht 45, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält eine ITiO-Schicht 55.
  • Der in 4 veranschaulichte oberflächenemittierende Laser 104 weist einen konkaven Linsenspiegel 567-40, der unter dem Substrat 58-4 ausgebildet ist, als Begrenzungsverfahren auf. Der konkave Linsenspiegel 567-40 kann ein Material wie etwa ein Harz, einen Oxidfilm oder dergleichen abweichend von der Linsenbearbeitung am Substrat 58-4 enthalten.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der vierten Ausführungsform (Beispiel 4 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten bis dritten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, oberflächenemittierende Laser der fünften bis elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die unten beschrieben werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <6. Fünfte Ausführungsform (Beispiel 5 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Mit Verweis auf 5 wird ein oberflächenemittierender Laser einer fünften Ausführungsform (Beispiel 5 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben.
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 105 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 105 enthält ein Substrat 58 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, eine obere DBR-Schicht 45, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält einen Hybridspiegel 567 und eine ITiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus.
  • Der in 5 veranschaulichte oberflächenemittierende Laser 105 enthält eine Oxidbegrenzungsstruktur 52-5 in der oberen Mantelschicht 52 als Begrenzungsverfahren. Die Oxidbegrenzungsstruktur (Oxidbegrenzungsschicht) enthält InAlAs oder dergleichen. Konkret ist eine InAlAs-Schicht beim zentralen Bereich der Oxidbegrenzungsstruktur ausgebildet, und eine InAlAsOx-Schicht ist an beiden Endbereichen der Oxidbegrenzungsstruktur ausgebildet. Beispiele für deren Herstellungsverfahren schließen beispielsweise eine Dampfoxidation ein. Bei dieser Oxidbegrenzungsstruktur fließt Strom nur in der InAlAs-Schicht.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der fünften Ausführungsform (Beispiel 5 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten bis vierten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, oberflächenemittierende Laser der sechsten bis elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die unten beschrieben werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <7. Sechste Ausführungsform (Beispiel 6 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Mit Verweis auf 6 wird ein oberflächenemittierender Laser einer sechsten Ausführungsform (Beispiel 6 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben.
  • 6 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 106 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 106 enthält ein Substrat 58 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, eine obere DBR-Schicht 45, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält einen Hybridspiegel 567 und eine ITiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus.
  • Der in 6 veranschaulichte oberflächenemittierende Laser 106 enthält eine Luftspaltstruktur 52-6 in der oberen Mantelschicht 52 als Begrenzungsverfahren. Die Luftspaltstruktur 52-6 wird gebildet, indem InAlAs über eine Nassätzung seitlich geätzt wird. Konkret wird die InAlAs-Schicht beim zentralen Bereich der Luftspaltstruktur 52-6 ausgebildet, und Luft wird an beiden Endbereichen der Luftspaltstruktur 52-6 gebildet. Bei dieser Luftspaltstruktur fließt Strom nur in der InAlAs-Schicht und wird für einen Brechungsindexunterschied Δn zwischen InAlAs und Luft gesorgt, sodass auch eine Funktion einer lateralen optischen Begrenzung hinzugefügt wird.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der sechsten Ausführungsform (Beispiel 6 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten bis fünften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, oberflächenemittierende Laser der siebten bis elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die unten beschrieben werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <8. Siebte Ausführungsform (Beispiel 7 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Mit Verweis auf 7 wird ein oberflächenemittierender Laser einer siebten Ausführungsform (Beispiel 7 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben.
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der siebten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 107 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 107 enthält ein Substrat 58 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, eine obere DBR-Schicht 45, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält einen Hybridspiegel 567 und eine ITiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus.
  • Der in 7 veranschaulichte oberflächenemittierende Laser 107 enthält Begrenzungsstrukturen 540-1 und 540-2 und eine Tunnelübergangsschicht 54-7-3, die in einer unteren Mantelschicht 54-7 (unterhalb der aktiven Schicht 53) ausgebildet sind. Das Begrenzungsverfahren ist nicht sonderlich eingeschränkt und kann eine Implantation, eine Oxidbegrenzung, ein Luftspalt, eine Vergrabung oder dergleichen sein.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der siebten Ausführungsform (Beispiel 7 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten bis sechsten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, oberflächenemittierende Laser der achten bis elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die unten beschrieben werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <9. Achte Ausführungsform (Beispiel 8 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Mit Verweis auf 8 wird ein oberflächenemittierender Laser einer achten Ausführungsform (Beispiel 8 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben.
  • 8 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der achten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 108 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 108 enthält ein Substrat 58 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, eine obere DBR-Schicht 45, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält einen Hybridspiegel 567 und eine ITiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus.
  • In dem in 8 veranschaulichten oberflächenemittierenden Laser 108 wird ein Material auf GaAl-Basis für die aktive Schicht 53 verwendet. Beispiele des für die aktive Schicht 53 verwendeten Materials auf GaAl-Basis umfassen InAsQDs, GaInNAs, InGaAs, AlGaInAs, InGaAsP oder dergleichen.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der achten Ausführungsform (Beispiel 8 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten bis siebten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, oberflächenemittierende Laser der neunten bis elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die unten beschrieben werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <10. Neunte Ausführungsform (Beispiel 9 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Ein oberflächenemittierender Laser einer neunten Ausführungsform (Beispiel 9 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik wird mit Verweis auf 9 beschrieben.
  • 9 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der neunten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 109 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 109 enthält ein Substrat 58 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, eine obere DBR-Schicht 45-9, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält eine dielektrische Schicht 56 und eine ITiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus. In der oberen DBR-Schicht 45-1 sind eine SiO2-Schicht 45-2, eine TiO2-Schicht 45-1, eine weitere SiO2-Schicht 45-2 und eine weitere TiO2-Schicht 45-1 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 (der oberen Mantelschicht 52) aus laminiert, und eine Metallschicht 40-9, welche das gleiche Material wie die obere Elektrode 40 enthält, ist ferner auf der TiO2-Schicht 45-1 laminiert.
  • In dem in 9 veranschaulichten oberflächenemittierenden Laser 109 wird das Licht von der Seite des Substrats (zum Beispiel Si-Substrats) 58 als dessen Emissionsrichtung emittiert, die von der Emissionsrichtung der oberflächenemittierenden Laser der ersten bis achten Ausführungsformen (der oberflächenemittierenden Laser 101 bis 108) verschieden ist. Man beachte, dass zusätzlich zum Si-Substrat ein Substrat (eine Schicht) verwendet werden kann, das GaAs (einschließlich eines epitaktischen DBR) oder dergleichen enthält.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der neunten Ausführungsform (Beispiel 9 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten bis achten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, oberflächenemittierende Laser der zehnten und elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die unten beschrieben werden sollen, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <11. Zehnte Ausführungsform (Beispiel 10 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Mit Verweis auf 10 wird ein oberflächenemittierender Laser einer zehnten Ausführungsform (Beispiel 10 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben.
  • 10 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der zehnten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 110 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 110 enthält ein Substrat 58 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat 58 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, drei obere DBR-Schichten 45-10-1 bis 45-10-3, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält einen Hybridspiegel 567 und eine ITiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus. Strombegrenzungsstrukturen 520-1, 520-2, 520-3 und 520-4 sind in Gebieten außerhalb der Gebiete unterhalb der jeweiligen oberen DBR-Schichten 45-10-1 bis 45-10-3 ausgebildet.
  • Wie man versteht, ist die Anzahl der oberen DBR-Schichten nicht auf drei beschränkt, obgleich in 10 drei obere DBR-Schichten 45-10-1 bis 45-10-3 veranschaulicht sind. Im oberflächenemittierenden Laser 110 ist jede der drei (einer Vielzahl von) oberen DBR-Schichten in einem Array als Element eines oberflächenemittierenden Lasers ausgebildet. Im oberflächenemittierenden Laser 110 kann ein konkaver Linsenspiegel als Begrenzungsverfahren ausgebildet werden. Alternativ dazu kann ein anderes Begrenzungsverfahren (zum Beispiel Implantation, Oxidbegrenzung, Luftspalt, Vergrabung oder dergleichen) genutzt werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der zehnten Ausführungsform (Beispiel 10 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten bis neunten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, einen oberflächenemittierenden Laser der elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, der unten beschrieben werden soll, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <12. Elfte Ausführungsform (Beispiel 11 eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Ein oberflächenemittierender Laser einer elften Ausführungsform (Beispiel 11 eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik wird mit Verweis auf 11 beschrieben.
  • 11 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers der elften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik veranschaulicht, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 111 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Der oberflächenemittierende Laser 111 enthält ein Si-Schaltungssubstrat 58-11 und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Si-Schaltungssubstrat 58-11 ausgebildet ist. Die vertikale Resonatorstruktur enthält zumindest ein Element, das aus der aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und umfasst zumindest eine aktive Schicht 53, drei obere DBR-Schichten 45-11-1 bis 45-11-3, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode 40 und eine untere Elektrode 40-1. Die untere DBR-Schicht enthält einen Hybridspiegel 567 und eine ITiO-Schicht 55 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 aus. Strombegrenzungsstrukturen 520-1, 520-2, 520-3 und 520-4 sind in Gebieten außerhalb der Gebiete unterhalb der jeweiligen oberen DBR-Schichten 45-11-1 bis 45-11-3 ausgebildet. Man beachte, dass in der obigen Beschreibung die Anzahl oberer DBR-Schichten 3 (45-11-1 bis 45-11-3) beträgt, aber die Anzahl der oberen DBR-Schichten nicht darauf beschränkt ist.
  • Der in 11 veranschaulichte oberflächenemittierende Laser 111 ist ein modularer VCSEL, der ein Si-Schaltungssubstrat 58-11 enthält, und konkret ein Laufzeit-(TOF-)Modul, in dem eine Fotodiode (PD) 60, die SiGe mit einer Empfindlichkeit für lange Wellenlängen enthält, eine Lawinen-Fotodiode (APD) ist. Der oberflächenemittierende Laser 111, der ein unabhängig angesteuerter VCSEL ist, kann auf dem technischen Gebiet der Silizium-Photonik verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für den oberflächenemittierenden Laser der elften Ausführungsform (Beispiel 11 des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten bis zehnten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, und ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform, das unten beschrieben werden soll, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • <13. Zwölfte Ausführungsform (Beispiel 1 eines Verfahrens zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers)>
  • Mit Verweis auf 12 bis 17 wird ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers einer zwölften Ausführungsform (Beispiel 1 eines Verfahrens zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben.
  • 12 bis 16 sind Diagramme, um das Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers der zwölften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik zu beschreiben. 17 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des oberflächenemittierenden Lasers veranschaulicht, der gemäß dem Verfahren zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers der zwölften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technik hergestellt wurde, und ist konkret eine einen oberflächenemittierenden Laser 117 veranschaulichende Querschnittsansicht.
  • Zunächst wird die Beschreibung mit Verweis auf 12 vorgenommen.
  • Wie in 12A veranschaulicht ist, werden auf einem InP-Substrat 50 eine aktive Schicht 53, eine Tunnelübergangsschicht 52-1 und zwei Mantelschichten (eine untere Mantelschicht 52 und eine obere Mantelschicht 54 (zum Beispiel eine InP enthaltende Schicht)) epitaktisch ausgebildet. Zu dieser Zeit kann die aktive Schicht InGaAsP, AlGaInAs, InAs QDs und dergleichen enthalten. Außerdem wird eine Ätzstoppschicht 51 (zum Beispiel eine InGaAsP enthaltende Schicht), um das InP-Substrat 50 zu lösen, gebildet.
  • Wie in 12B veranschaulicht ist, wird eine ITiO-Schicht 55, die ein transparenter leitfähiger Film ist, über ein SputterVerfahren auf einer epitaktischen, ganz außen gelegenen Oberflächenschicht (Mantelschicht 54) ausgebildet. Zu dieser Zeit kann die Filmdicke der ItiO-Schicht 55 beispielsweise λ/4n betragen.
  • Mit Verweis auf 13 wird eine Beschreibung vorgenommen.
  • Wie in 13A veranschaulicht ist, wird auf der ITiO-Schicht 55 ein Hybridspiegel 567 ausgebildet. Der Hybridspiegel 567 umfasst von der Seite der ITiO-Schicht 55 aus eine TiO2-Schicht 56-1, eine SiO2-Schicht 56-2, eine weitere TiO2-Schicht 56-1, eine weitere SiO2-Schicht 56-2 (das heißt eine dielektrische Schicht 56) und eine Metallschicht (Au-Schicht) 57 in dieser Reihenfolge. Zu dieser Zeit bildet die ITiO-Schicht 55 die erste Schicht der Schichten in der unteren DBR-Schicht (dem unteren DBR-Spiegel). Alternativ dazu kann es sich bei dem dielektrischen Material um a-Si oder Ta2O5 handeln und kann das Metall ein laminierter Film aus Ag oder Ag/Au sein. Man beachte, dass in 13A jeweilige zwei TiO2-Schichten und zwei SiO2-Schichten enthalten sind, man aber nicht darauf beschränkt ist und beispielsweise jeweilige drei oder mehr TiO2-Schichten und SiO2-Schichten einbezogen werden können.
  • Wie in 13B veranschaulicht ist, wird das Trägersubstrat 58 (zum Beispiel Si-Substrat) an den Hybridspiegel 567 gebondet. Zu dieser Zeit kann das Bonding-Verfahren ein eutektisches Au-Bonden oder ein Plasma-Bonden bei Raumtemperatur sein.
  • Mit Verweis auf 14 wird die Beschreibung vorgenommen.
  • Wie in 14 veranschaulicht ist, wird das InP-Substrat 50 mit einer rückseitigen Schleifvorrichtung abgeschliffen und wird die Ätzstoppschicht 51 über eine Nassätzung entfernt. Zu dieser Zeit wird eine gemischte chemische Lösung verwendet, die zumindest zwei Komponenten enthält, die aus der aus HCl, H3PO4, H2SO4, H2O2 und H2O bestehenden Gruppe ausgewählt werden. Das Substrat wird dann in der Richtung eines Pfeils P14A so umgedreht, dass das Trägersubstrat 58 (zum Beispiel Si-Substrat) auf der unteren Seite liegt.
  • Wie in 14B veranschaulicht ist, wird beispielsweise eine Ionenimplantation mit einer über Fotolithografie gebildeten Resiststruktur durchgeführt, um die Strombegrenzungsstrukturen 520-1 und 520-2 zu bilden. Zu dieser Zeit kann H, O, B oder dergleichen injiziert werden.
  • Mit Verweis auf 15 wird die Beschreibung vorgenommen.
  • Wie in 15A veranschaulicht ist, wird beispielsweise die Halbleiterschicht unter Verwendung einer C12-Trockenätzvorrichtung mit einer über Fotolithografie gebildeten Resiststruktur bis zur ITiO-Schicht 55 geätzt, um zwei Öffnungen K1 und K2 zu erzeugen, um eine Mesa 80 auszubilden. Zu dieser Zeit wird ein Gasgemisch verwendet, das zumindest zwei Komponenten enthält, die aus der Cl2, BCl3, SiCl4, Ar und O2 bestehenden Gruppe ausgewählt werden.
  • Wie in 15B veranschaulicht ist, wird beispielsweise ein SiN-Film 41 über ein CVD-Verfahren gebildet, um einen Schutzfilm auszubilden. Man beachte, dass anstelle des SiN-Films 41 ein SiO2-Film genutzt werden kann.
  • Mit Verweis auf 16 wird die Beschreibung vorgenommen.
  • Wie in 16A veranschaulicht ist, wird beispielsweise der Schutzfilm unter Verwendung einer Trockenätzvorrichtung mit einer über Fotolithografie gebildeten Resiststruktur (der obere Bereich R1 der Mesa 80 und der untere Bereich R2 der Öffnung K2) geöffnet, um die Elektrode zu bilden. Zu dieser Zeit wird CF4 verwendet.
  • Wie in 16B veranschaulicht ist, wird, um Elektroden auf den oberen und unteren Bereichen zu bilden, beispielsweise ein Metall mit einer durch Fotolithografie gebildeten Resiststruktur aufgedampft, wodurch die obere Elektrode 40 und die untere Elektrode 40-1 gebildet werden. Zu dieser Zeit enthalten die obere Elektrode 40 und die untere Elektrode 40-1 Ti/Pt/Au. Alternativ dazu können die obere Elektrode 40 und die untere Elektrode 40-1 AuGe/Ni/Au enthalten.
  • Mit Verweis auf 17 wird die Beschreibung vorgenommen.
  • Wie in 17 veranschaulicht ist, wird auf der Mesa 80 die obere DBR-Schicht 45 gebildet, die ein Dielektrikum enthält. Unter Ausnutzung einer Resiststruktur kann ein Lift-Off durchgeführt werden. Alternativ dazu kann der obere Bereich der Mesa 80 belassen werden, indem die obere DBR-Schicht 45 geöffnet wird. In der oberen DBR-Schicht 45 sind eine SiO2-Schicht 45-2, eine TiO2-Schicht 45-1, eine weitere SiO2-Schicht 45-2 und eine weitere TiO2-Schicht 45-1 in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 58 (der oberen Mantelschicht 52) aus laminiert. Die Anzahl an Paaren SiO2-Schicht/TiO2-Schicht beträgt vorzugsweise zumindest zwei. Die Filmdicke sowohl der SiO2-Schicht als auch der TiO2-Schicht ist λ/4n (λ repräsentiert eine Emissions-(Os-zillations-)Wellenlänge des oberflächenemittierenden Lasers, und n repräsentiert einen Brechungsindex von SiO2 oder TiO2). Man beachte, dass die obere DBR-Schicht a-Si und/oder Ta2O5 enthalten kann.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird der oberflächenemittierende Intracavity-Laser (VCSEL) 117 fertiggestellt, in dem der transparente leitfähige Film (ITiO-Schicht 55) zwischen dem Substrat 58 und der aktiven Schicht 53 angeordnet ist.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der Inhalt, der für das Array oberflächenemittierender Laserelemente der zwölften Ausführungsform (Beispiel 1 des Verfahrens zum Herstellen des oberflächenemittierenden Lasers) gemäß der vorliegenden Technik beschrieben wurde, auf die oberflächenemittierenden Laser der ersten bis elften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technik, die oben beschrieben wurden, angewendet werden, sofern kein besonderer technischer Widerspruch besteht.
  • Man beachte, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Technik nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind und verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Technik abzuweichen.
  • Außerdem sind die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Effekte nur veranschaulichend und nicht einschränkend und können zusätzliche Effekte haben.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Technik auch die folgenden Konfigurationen aufweisen.
    • [1] Ein oberflächenemittierender Laser, umfassend ein Substrat und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat ausgebildet ist, worin die vertikale Resonatorstruktur zumindest ein Element enthält, das aus einer aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und zumindest eine aktive Schicht, eine obere DBR-Schicht und eine untere DBR-Schicht umfasst, die obere DBR-Schicht und die untere DBR-Schicht mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind und die untere DBR-Schicht zumindest eine transparente leitfähige Schicht enthält, die ein einen Nicht-III-V-Halbleiter enthaltendes transparentes leitfähiges Material enthält.
    • [2] Der oberflächenemittierende Laser gemäß [1], worin die transparente leitfähige Schicht für eine Emissionswellenlänge transparent ist.
    • [3] Der oberflächenemittierende Laser gemäß [1] oder [2], worin die transparente leitfähige Schicht eine Filmdicke von λ/4n (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n ist ein Brechungsindex des transparenten leitfähigen Materials) aufweist und das transparente leitfähige Material ITiO, ITO, ZnO, AZO oder IGZO enthält.
    • [4] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [3], worin die untere DBR-Schicht ferner eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthält.
    • [5] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [3], worin die untere DBR-Schicht ferner eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthält, die dielektrische Schicht gebildet wird, indem eine erste dielektrische Schicht und eine zweite dielektrische Schicht abwechselnd laminiert werden, und die erste dielektrische Schicht ein erstes dielektrisches Material enthält, die zweite dielektrische Schicht ein zweites dielektrisches Material enthält, die erste dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4n1 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n1 ist ein Brechungsindex des ersten dielektrischen Materials) aufweist und die zweite dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4n2 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n2 ist ein Brechungsindex des zweiten dielektrischen Materials) aufweist.
    • [6] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [3], worin die untere DBR-Schicht ferner eine epitaktische Halbleiterschicht enthält.
    • [7] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [6], worin eine Oxidbegrenzungsstruktur in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
    • [8] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [7], worin eine Strombegrenzungsstruktur über einen Tunnelübergang in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
    • [9] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [8], worin eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
    • [10] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [9], worin eine optische Begrenzungsstruktur unter dem Substrat ausgebildet ist und die optische Begrenzungsstruktur einen konkaven Spiegel enthält.
    • [11] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [10], worin eine Oxidbegrenzungsstruktur, eine Strombegrenzungsstruktur über einen Tunnelübergang oder eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der aktiven Schicht und der unteren DBR-Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
    • [12] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [11], worin die aktive Schicht einen III-V-Halbleiter enthält.
    • [13] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [3] und [7] bis [12], worin die untere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht enthält und die obere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht und eine Metallschicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthält.
    • [14] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [13], worin die vertikale Resonatorstruktur eine Vielzahl der oberen DBR-Schichten enthält und die Vielzahl der DBR-Schichten in einem Array ausgebildet ist.
    • [15] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [1] bis [14], worin das Substrat ein Si-Schaltungssubstrat enthält und der oberflächenemittierende Laser unabhängig angesteuert wird.
    • [16] Ein oberflächenemittierender Laser, der ein Substrat und eine vertikale Resonatorstruktur enthält, die auf dem Substrat ausgebildet ist, worin die vertikale Resonatorstruktur zumindest ein Element enthält, das aus einer aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und zumindest eine aktive Schicht, eine obere DBR-Schicht, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode und eine untere Elektrode umfasst, die obere DBR-Schicht und die untere DBR-Schicht mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind, die obere Elektrode und die untere Elektrode mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind, die untere DBR-Schicht zumindest eine transparente leitfähige Schicht enthält, die ein einen Nicht-III-V-Halbleiter enthaltendes transparentes leitfähiges Material enthält, die transparente leitfähige Schicht ein Kontaktgebiet in Kontakt mit der unteren Elektrode enthält und der oberflächenemittierende Laser eine Intracavity-Struktur enthält.
    • [17] Der oberflächenemittierende Laser gemäß [16], worin die transparente leitfähige Schicht für eine Emissionswellenlänge transparent ist.
    • [18] Der oberflächenemittierende Laser gemäß [16] oder [17], worin die transparente leitfähige Schicht eine Filmdicke von λ/4n (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n ist ein Brechungsindex des transparenten leitfähigen Materials) aufweist und das transparente leitfähige Material ITiO, ITO, ZnO, AZO oder IGZO enthält.
    • [19] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [18], worin die untere DBR-Schicht ferner eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthält.
    • [20] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [18], worin die untere DBR-Schicht ferner eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthält, die dielektrische Schicht gebildet wird, indem eine erste dielektrische Schicht und eine zweite dielektrische Schicht abwechselnd laminiert werden, und die erste dielektrische Schicht ein erstes dielektrisches Material enthält, die zweite dielektrische Schicht ein zweites dielektrisches Material enthält, die erste dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4η1 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n1 ist ein Brechungsindex des ersten dielektrischen Materials) aufweist und die zweite dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4n2 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n2 ist ein Brechungsindex des zweiten dielektrischen Materials) aufweist.
    • [21] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [18], worin die untere DBR-Schicht ferner eine epitaktische Halbleiterschicht enthält.
    • [22] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [21], worin eine Oxidbegrenzungsstruktur in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
    • [23] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [22], worin eine Strombegrenzungsstruktur über einen Tunnelübergang in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
    • [24] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [23], worin eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
    • [25] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [24], worin eine optische Begrenzungsstruktur unter dem Substrat ausgebildet ist und die optische Begrenzungsstruktur einen konkaven Spiegel enthält.
    • [26] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [25], worin eine Oxidbegrenzungsstruktur, eine Strombegrenzungsstruktur über einen Tunnelübergang oder eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der aktiven Schicht und der unteren DBR-Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
    • [27] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [25], worin die aktive Schicht einen III-V-Halbleiter enthält.
    • [28] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [18] und [22] bis [27], worin die untere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht enthält und die obere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht und eine Metallschicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthält.
    • [29] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [28], worin die vertikale Resonatorstruktur eine Vielzahl der oberen DBR-Schichten enthält und die Vielzahl der DBR-Schichten in einem Array ausgebildet ist.
    • [30] Der oberflächenemittierende Laser gemäß einem von [16] bis [29], worin das Substrat ein Si-Schaltungssubstrat umfasst und der oberflächenemittierende Laser unabhängig angesteuert wird.
    • [31] Ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers, umfassend Ausbilden eines ersten Substrats, das mit einer aktiven Schicht versehen ist, Ausbilden, auf dem ersten Substrat, einer unteren DBR-Schicht, die zumindest eine transparente leitfähige Schicht, die ein transparentes leitfähiges Material enthält, das Licht einer spezifischen Wellenlänge durchlässt, und eine dielektrische Schicht enthält, die ein dielektrisches Material enthält, Bonden eines zweiten Substrats an die untere DBR-Schicht und Entfernen des ersten Substrats, um eine obere DBR-Schicht auszubilden, die zumindest eine Begrenzungsstruktur, eine Elektrodenstruktur und eine dielektrische Schicht enthält, die ein dielektrisches Material enthält.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 45
    obere DBR-Schicht
    52
    obere Mantelschicht
    53
    aktive Schicht
    54
    untere Mantelschicht
    55
    transparente leitfähige Schicht (ITiO-Schicht)
    56
    dielektrische Schicht
    57
    Metallschicht (Au-Schicht)
    58
    Substrat
    101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,117
    oberflächenemittierender Laser
    567
    Hybridspiegel
  • 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 2008108827 [0002]
    • JP 2012049292 [0002]
    • JP 2005158922 [0002]

Claims (19)

  1. Oberflächenemittierender Laser, aufweisend: ein Substrat; und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei die vertikale Resonatorstruktur zumindest ein Element enthält, das aus einer aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und zumindest eine aktive Schicht, eine obere DBR-Schicht und eine untere DBR-Schicht umfasst, die obere DBR-Schicht und die untere DBR-Schicht mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind und die untere DBR-Schicht zumindest eine transparente leitfähige Schicht enthält, die ein einen Nicht-III-V-Halbleiter enthaltendes transparentes leitfähiges Material enthält.
  2. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die transparente leitfähige Schicht für eine Emissionswellenlänge transparent ist.
  3. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die transparente leitfähige Schicht eine Filmdicke von λ/4n (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n ist ein Brechungsindex des transparenten leitfähigen Materials) aufweist und das transparente leitfähige Material ITiO, ITO, ZnO, AZO oder IGZO enthält.
  4. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die untere DBR-Schicht ferner eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthält.
  5. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die untere DBR-Schicht ferner eine Metallschicht und eine dielektrische Schicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthält, die dielektrische Schicht gebildet wird, indem eine erste dielektrische Schicht und eine zweite dielektrische Schicht abwechselnd laminiert werden, und die erste dielektrische Schicht ein erstes dielektrisches Material enthält, die zweite dielektrische Schicht ein zweites dielektrisches Material enthält, die erste dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4η1 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n1 ist ein Brechungsindex des ersten dielektrischen Materials) aufweist und die zweite dielektrische Schicht eine Filmdicke von λ/4n2 (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n2 ist ein Brechungsindex des zweiten dielektrischen Materials) aufweist.
  6. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die untere DBR-Schicht ferner eine epitaktische Halbleiterschicht enthält.
  7. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei eine Oxidbegrenzungsstruktur in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
  8. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei eine Strombegrenzungsstruktur über einen Tunnelübergang in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
  9. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der oberen DBR-Schicht und der aktiven Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
  10. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei eine optische Begrenzungsstruktur unter dem Substrat ausgebildet ist und die optische Begrenzungsstruktur einen konkaven Spiegel enthält.
  11. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei eine Oxidbegrenzungsstruktur, eine Strombegrenzungsstruktur über einen Tunnelübergang oder eine Strombegrenzungsstruktur über eine Ionenimplantation in einem Gebiet zwischen der aktiven Schicht und der unteren DBR-Schicht und außerhalb eines Gebiets unterhalb der oberen DBR-Schicht ausgebildet ist.
  12. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die aktive Schicht einen III-V-Halbleiter enthält.
  13. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die untere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht enthält und die obere DBR-Schicht eine dielektrische Schicht und eine Metallschicht in dieser Reihenfolge von einer Seite des Substrats aus enthält.
  14. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei die vertikale Resonatorstruktur eine Vielzahl der oberen DBR-Schichten enthält und die Vielzahl der DBR-Schichten in einem Array ausgebildet ist.
  15. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein Si-Schaltungssubstrat umfasst und der oberflächenemittierende Laser unabhängig angesteuert wird.
  16. Oberflächenemittierender Laser, aufweisend: ein Substrat; und eine vertikale Resonatorstruktur, die auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei die vertikale Resonatorstruktur zumindest ein Element enthält, das aus einer aus In, Ga, Al, N, As und P bestehenden Gruppe ausgewählt wird, und zumindest eine aktive Schicht, eine obere DBR-Schicht, eine untere DBR-Schicht, eine obere Elektrode und eine untere Elektrode umfasst, die obere DBR-Schicht und die untere DBR-Schicht mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind, die obere Elektrode und die untere Elektrode mit der dazwischen angeordneten aktiven Schicht ausgebildet sind, die untere DBR-Schicht zumindest eine transparente leitfähige Schicht enthält, die ein einen Nicht-III-V-Halbleiter enthaltendes transparentes leitfähiges Material enthält, die transparente leitfähige Schicht ein Kontaktgebiet in Kontakt mit der unteren Elektrode enthält und der oberflächenemittierende Laser eine Intracavity-Struktur enthält.
  17. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 16, wobei die transparente leitfähige Schicht für eine Emissionswellenlänge transparent ist.
  18. Oberflächenemittierender Laser nach Anspruch 16, wobei die transparente leitfähige Schicht eine Filmdicke von λ/4n (λ ist eine Emissionswellenlänge, und n ist ein Brechungsindex des transparenten leitfähigen Materials) aufweist und das transparente leitfähige Material ITiO, ITO, ZnO, AZO oder IGZO enthält.
  19. Verfahren zum Herstellen eines oberflächenemittierenden Lasers, aufweisend: Ausbilden eines ersten Substrats, das mit einer aktiven Schicht versehen ist, Ausbilden, auf dem ersten Substrat, einer unteren DBR-Schicht, die zumindest eine transparente leitfähige Schicht, die ein transparentes leitfähiges Material enthält, das Licht einer spezifischen Wellenlänge durchlässt, und eine dielektrische Schicht enthält, die ein dielektrisches Material enthält, Bonden eines zweiten Substrats an die untere DBR-Schicht; und Entfernen des ersten Substrats, um eine obere DBR-Schicht auszubilden, die zumindest eine Begrenzungsstruktur, eine Elektrodenstruktur und eine dielektrische Schicht enthält, die ein dielektrisches Material enthält.
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