JP2007053369A - 窒化物半導体垂直キャビティ面発光レーザ - Google Patents

窒化物半導体垂直キャビティ面発光レーザ Download PDF

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Abstract

【課題】より低い電圧低下、より少ない熱生成、及びより高い光学ゲイン特性を実現する垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）を提供する。
【解決手段】本発明のVCSEL（１０）は、第１光学反射体（１４）の横に隣接する垂直成長部（３８）と、第１光学反射体（１４）の一部の上にある窒化物半導体材料を含む横方向成長部（４０）とを有するベース領域（１６）を備える。活性領域（１８）は、ベース領域（１６）の横方向成長部（４０）の一部の上にあり、窒化物半導体材料を有する。コンタクト領域（２０）は、活性領域（１８）の横に隣接し、窒化物半導体材料及び第１導電性タイプの第１ドーパントを含んで成る。第２光学反射体（２２）は、活性領域（１８）上にあり、第１光学反射体（１４）と共に、活性領域（１８）の量子井戸（４４、４６、４８）の一部に重なる垂直光学キャビティ（２８）を形成する。当該VCSELの製造法もまた開示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して、面発光レーザに関し、より詳細には、窒化物半導体を用いた垂直キャビティ面発光レーザに関する。
垂直キャビティ面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、VCSEL）は、一対の高反射率ミラースタック（金属材料、誘電材料、又はエピタキシャルに成長した半導体材料の層から形成し得る）の間に挟持された光学的に活性な半導体領域から形成されるレーザデバイスである。最近、VCSELデバイスの作動波長を200nm〜600nmのより短い波長範囲（即ち、可視光スペクトルの紫〜赤領域）へと広げる努力がなされている。多くの窒化物半導体材料（例えば、GaN、AlGaN及びAlInGaNなどのGaN系材料）は、この波長範囲に対応するバンドギャップエネルギーを有している。このような理由から、前記波長範囲の光をもたらす窒化物半導体発光デバイスを製造することに相当な努力がなされてきた。
高性能の窒化物半導体VCSELを設計することに関連する課題の１つは、高抵抗ｐ型キャビティ内接点（典型的に、窒化物半導体材料で形成される）に関する。これらの接点は、電圧低下を増し、VCSEL内部での熱生成を増大させる。他の課題は、均一なポンピング効果のために垂直電流注入タイプのVCSEL設計に組み込むことのできる量子井戸数の不足に関する。これによって、達成し得る光学ゲイン特性が限定されてしまう。
本発明の一実施形態では、垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）が提供される。当該VCSELは、
第１光学反射体；
前記第１光学反射体の横に隣接した垂直成長部と、前記第１光学反射体の少なくとも一部の上にある窒化物半導体材料を含んで成る横方向成長部とを有するベース領域；
前記ベース領域の前記横方向成長部の少なくとも一部の上にあり、少なくとも１つの窒化物半導体量子井戸を有する活性領域であって、第１導電性タイプの第１ドーパントを含んで成る、活性領域；
前記活性領域の横に隣接する、窒化物半導体材料及び前記第１導電性タイプとは逆の第２導電性タイプの第２ドーパントを含んで成るコンタクト領域；及び
前記活性領域上にある第２光学反射体であって、前記第１光学反射体と共に、前記活性領域の少なくとも１つの量子井戸の少なくとも一部と垂直方向に重なる垂直光学キャビティを形成する、第２光学反射体、
を含んで成る。
本発明によれば、水平（横向き）電流注入法を用いることで、窒化物半導体垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）において、量子井戸数並びにｐ型接点領域の厚さに関する制約を軽減させることができる。これによって、垂直注入タイプの窒化物半導体VCSEL設計と比較して、より低い電圧低下、より少ない熱生成、及びより高い光学ゲイン特性が実現される。
本発明の他の特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲をはじめ、以下の詳細な説明から明らかとなろう。
以下の説明では、類似する要素を表すのに、類似する符号を用いる。また、図面は、例示的な実施形態の主要な特徴を図解すべく、概略的に記載する。図面は、実際の実施形態の全ての特徴を示すものではなく、また、図示する要素の相対的な大きさは正確な縮尺関係にはない。
本明細書で用いるとき、用語「窒化物半導体材料」とは、窒素を含有するIII-V族半導体材料を指す。例示的な窒化物半導体材料としては、ガリウム窒化物（GaN）、インジウムガリウム窒化物（InGaN）、インジウム窒化物（InN）、アルミニウムガリウム窒化物（AlGaN）、アルミニウム窒化物（AlN）、アルミニウムインジウムガリウム窒化物（AlInGaN）、ガリウムヒ素窒化物（GaAsN）、インジウムガリウムヒ素窒化物（InGaAsN）、アルミニウムガリウムヒ素窒化物（AlGaAsN）、ガリウムリン窒化物（GaPN）、インジウムガリウムリン窒化物（InGaPN）、及びアルミニウムガリウムリン窒化物（AlGaPN）が挙げられる。含窒素III-V半導体材料群の例示的なサブセットは、合金組成物AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyの各々は０〜１であり、x+yの値は０〜１である）である。
用語「横方向（水平、lateral）」とは、VCSELからの発光方向に実質的に垂直な向きを指す。用語「垂直」とは、VCSELからの発光方向に実質的に平行な向きを指す。
図１は、本発明の一実施形態による、垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）１０を示しており、それは、基材１２、第１光学反射体１４、ベース領域１６、活性領域１８、コンタクト（接点）領域２０、及び第２光学反射体２２を備えている。VCSEL１０はまた、活性領域１８上に第１電極２４を、コンタクト領域２０上に第２電極２６を備えている。第１及び第２の光学反射体１４、２２は、垂直光学キャビティ（空洞）２８（活性領域１８の少なくとも一部と重なっている）を形成する。作動時、光２９は、活性領域１８の光学キャビティ２８の部分で優先的に生成され、垂直光軸３１に沿って、第２光学反射体２２を介して放出（放射）される。
詳細は以下に説明するが、VCSEL１０は、水平（横方向）電流注入法を採用することで、窒化物半導体垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）における量子井戸数及びｐ型接点（コンタクト）領域に関する制約を軽減している。こうして、本発明によるVCSEL１０の実施形態では、垂直注入タイプの窒化物半導体VCSEL設計と比較して、より低い電圧低下、より少ない発熱、及びより高い光学ゲイン特性が実現される。
図２−１０、まずは図２、３及び４を参照すると、本発明の幾つかの実施形態では、VCSEL１０は以下のように製造される。
基材１６上に、第１光学反射体１４を形成する（ブロック３０、図２）。図３及び４に示すように、本発明の幾つかの実施形態では、第１光学反射体１４は、基材１２上に異なる屈折率の材料から成る層を交互に重ねて配置し（図３）、そして交互に重ねられた層をパターニングして（図４）形成される。交互に重ねられた層は、広範な種々のフォトリソグラフィパターニング法のうちの任意の１つを用いてパターニングすることができる。
一般に、基材１２は、任意の種類の支持構造体とし得、１つ又は複数の層（例えば、半導電性若しくは絶縁性の層）を含むことができ、その上に第１光学反射体１４及びベース領域１６が形成される。本発明の幾つかの実施形態では、基材１２は、サファイア基材である。本発明の他の実施形態では、基材１２の少なくとも上表面は、典型的に、シリコン（Si）、ガリウムヒ素（GaAs）、シリコンカーバイド（SiC）、ガリウム窒化物（GaN）、アルミニウム窒化物（AlN）、及びインジウムリン化物（InP）のうちの１つから形成されている。
典型的に、第１光学反射体１４は、VCSEL１０の作動波長範囲（例えば、200nm〜600nm）内の光を高度に反射するところの任意の種類の構造体とし得る。図示する実施形態では、第１光学反射体１４は、高反射率ミラースタック（金属材料、誘電性材料、又はエピタキシャル成長した半導体材料の層から形成し得る）を備える分布ブラッグ反射鏡（distributed Bragg reflector）である。これらの実施形態では、第１光学反射体１４は、異なる屈折率の材料から成る層を交互に重ねたシステムを含み、ここで、交互に重ねられた層の各々は、VCSEL１０の作動波長の１／４の奇数倍数であるところの有効光学厚（即ち、当該層の屈折率を乗じた層厚）を有する。第１光学反射体１４の交互層を形成するのに適する誘電性材料としては、酸化タンタル（TaO）、酸化アルミニウム（Al2O3）、酸化ハフニウム（HfO2）、酸化チタン（TiO2）、二酸化ケイ素（SiO2）、窒化チタン（TiN）、及び窒化ケイ素（SiN）が挙げられる。第１光学反射体１４の交互層を形成するのに適する半導電性の材料としては、ガリウム窒化物（GaN）、アルミニウム窒化物（AlN）、及びアルミニウムガリウムインジウム窒化物（AlGaInN）が挙げられる。
本発明の幾つかの実施形態では、第１光学反射体１４は、電気絶縁性の誘電性最上層を備え、それは、活性領域１８への電流の流れを制限するよう支援する。光学反射体１４の誘電性最上層は、交互に積み重ねられた異なる屈折率を有する層の対のうちの一方とするか、又は、交互に積み重ねられた異なる屈折率を有する層に加えて光学反射体１４に組み込まれた層とし得る。本発明の幾つかの実施形態では、第１光学反射体１４は、ベース領域１６上部から窒化物半導体材料がエピタキシャルに横方向成長するのを促進する最上層を含む。これらの実施形態の幾つかにおいては、第１光学反射体１４の最上層は、二酸化ケイ素で形成されている。
図２及び５を参照すると、第１光学反射体１４を形成した（ブロック３０、図２）後に、ベース領域１６が形成される（ブロック３６、図２）。ベース領域１６は、垂直成長部３８と横方向成長部４０とを含む。ベース領域１６は、窒化物半導体材料から形成されており、それは、まず始めに基材１２の露出表面上で選択的に成長し、第１光学反射体１４の最上層上では成長しない。基材の露出表面と窒化物半導体材料との格子整合が不十分であるために、ベース領域１６の垂直成長部３８は、典型的に、垂直方向に延びた欠陥が高濃度にて含む。垂直方向成長部３８の厚さが第１光学反射体１４の厚さを超え始めると、ベース領域１６の横方向成長部４０が成長し始める。横方向部４０の成長パラメータは、垂直成長速度よりも横方向成長速度が高くなるように選択される。ベース領域１６の横方向成長部４０は、水力成長部３８の一方の側から異方的に成長する。その結果、ベース領域１６の横方向部４０は、高品質なエピタキシャル窒化物半導体材料で形成されており、それは、格子不整合による引っ張りにより引き起こされる転位は実質的にない。本発明の幾つかの実施形態では、ベース領域１６の上表面は、一定量、厚みを減じられる。
図２、６、７及び８を参照すると、ベース領域の形成（ブロック３６、図２）後に、活性領域１８が形成される（ブロック４２、図２）。活性領域１８は、１つ又は複数の窒化物半導体層（障壁層の各対の間に挟持された１つ又は複数の量子井戸層若しくは１つ又は複数の量子ドット層を含む）を備える。活性領域１８を構成する層は、ベース領域１６の露出した上方及び側方領域上に配置される。活性領域１８の成長パラメータは、垂直成長速度よりも横方向成長速度が低くなるように選択される。結晶性の高いベース領域１６の横方向成長部４０のおかげで、それに重なる活性領域１８の部分は高い結晶性を有して成長する。一方、結晶性の低いベース領域１６の垂直成長部３８によって、それに重なる活性領域１８の部分は低い結晶性（例えば、より高濃度にて転位欠陥を含む）を有して成長するようになる。
ベース領域１６上に活性領域を配置した後に、活性領域１８上にエッチマスク層５０（例えば、二酸化ケイ素のような誘電性材料）が形成され（図７）、活性領域１８のマスクされなかった側壁領域はエッチングによって取り除かれる（図８）。活性領域１８の側壁領域をエッチング除去するためには、広範な液体若しくは気体エッチング法のうちの任意の１つを利用することができる。
図１記載の実施形態では、活性領域１８は、３組の量子井戸活性領域４４、４６及び４８（それぞれ障壁層の対の間に量子井戸層を配置して成る）を含む。一般に、量子井戸層及び障壁層の各々は、対応する窒化物半導体材料で形成されており、ここで、量子井戸層は、隣接する障壁層のバンドギャップエネルギーよりも低いバンドギャップエネルギーを有する。本発明の幾つかの実施形態では、量子井戸層はInGaNから形成され、障壁層はGaN若しくはインジウム含量の低いInGaNから形成される。量子井戸４４、４６、４８の位置は、光学キャビティ２８（第１及び第２の反射体１４、２２の間に形成される）内において、VCSEL１０の作動発光波長の定常光波のそれぞれの電界ピーク位置に実質的に一致する。この特徴によって、活性領域１８の光学ゲイン特性が向上する。
活性領域１８を構成する１つ又は複数の層は、第１の導電性タイプの第１ドーパントを含む。本発明の幾つかの実施形態では、量子井戸４４、４６、４８の障壁層には、ｎ型ドーパント（例えば、ケイ素）がドープされる。これらの実施形態の幾つかでは、量子井戸４４、４６、４８の量子井戸層にも、ｎ型ドーパントがドープされる。本発明の幾つかの実施形態では、活性領域１８は、第１ドーパントが多量にドープ（例えば、1×1017cm-3〜1×1020cm-3のドープ範囲）された最上層を含み、それによって、第１電極２４とのオーム接触（ohmic contact）の形成を促進することができる。
図２及び９を参照すると、活性領域１８の形成（ブロック４２、図２）後に、コンタクト（接点、接触）領域２０が形成される（ブロック５２、図２）。コンタクト領域２０は、活性領域１８及びベース領域２０の横方向成長部４０の露出側壁に沿って窒化物半導体材料から横方向にエピタキシャル成長させることによって形成される。コンタクト領域２０の成長パラメータは、垂直成長速度よりも横方向成長速度が高くなるように選択される。コンタクト領域２０は、活性領域１８中の第１ドーパントの導電性タイプとは逆の第２の導電性タイプの第２ドーパントを含む。本発明の幾つかの実施形態では、第２ドーパントは、ｐ型ドーパント（例えば、マグネシウムや亜鉛）である。ドープ濃度は、第２電極２６とのオーム接触の形成を促進するために比較的高い（例えば、1×1017cm-3〜1×1020cm-3のドープ範囲）。
コンタクト領域２０と活性領域１８によって形成されるｐ−ｎ接合の横方向配列によって、コンタクト領域２０の厚さを比較的厚くすることができ、それによって、コンタクト領域２０の電気抵抗が低減する。また、横方向接合配列によって、垂直電流注入タイプのVCSELが抱える不均一なポンピング問題を招来することなく、多数の量子井戸を活性領域１８内に組み込むことができる。こうして、横方向接合配列によって、VCSEL１０の光学ゲイン特性を向上させることができる。
図２及び１０を参照すると、コンタクト領域２０の形成（ブロック５２、図２）後に、第２光学反射体２２が形成される（ブロック５４、図２）。図示する実施形態では、第２光学反射体２２を形成する前に、エッチマスク層５０が除去される（例えば、選択的エッチングによって）。第２光学反射体２２は、コンタクト領域２０及び活性領域１８の露出表面の上に直に、又はコンタクト領域２０及び活性領域１８上に配置された１つ又は複数の中間（媒介）層の上に形成することができる。第２光学反射体２２は、第１光学反射体１４の場合と同じ若しくは類似の方法で形成することができる。上述のように、第１及び第２の光学反射体１４、２２を構築し配置することで、垂直光学キャビティ２８（活性領域１８の少なくとも一部と重なる）を形成することができる。
図２及び１１を参照すると、本発明の幾つかの実施形態では、第２光学反射体の形成（ブロック５４、図２）後に、活性領域１８の多量にドープされた最上層上及び多量にドープされたコンタクト領域２０上にそれぞれ、第１及び第２の電極２４及び２６が形成される。第１及び第２の電極２４、２６は、任意の種類の導電性材料から形成することができ、それは、下方の材料層である活性領域１８及びコンタクト領域２０とオーム接触を形成する。本発明の幾つかの実施形態では、第１及び第２の電気接点２４、２６は、Pd-Ni-Au及びTi-Pt-Auから選択される合金の金属蒸着及びアリール処理によって形成される。
図１１を参照すると、作動時、順電圧（VF）を第２及び第１の電極２６、２４に印加することで、図中の矢印５６で示すように、コンタクト領域２０から活性領域１８へと横方向に電流を注入することができる。第１及び第２の光学反射体１４、２２の電気抵抗が比較的高いために、キャリア閉じ込めが起こる。これらの高抵抗領域によって、電流は、コンタクト領域２０及び活性領域１８中を優先的に横方向に流れる。本発明の幾つかの実施形態では、活性領域１８内の量子井戸４４、４６、４８の各々は、バンドギャップエネルギーの高い窒化物半導体材料によって分離されている。バンドギャップの高い材料によって、大部分の電流は、比較的バンドギャップの低い窒化物半導体材料から成る量子井戸層中を流れるようになる（比較的少量の電流だけが、バンドギャップの高い窒化物半導体材料中を流れる）。VCSEL１０はさらに、１つ又は複数のトレンチを備え、それは、電流を閉じ込めるように機能し、図１１の描写面に垂直な横方向次元の導波路をもたらす。第１及び第２の光学反射体１４、２２は、任意に、垂直光学キャビティ２８内に光を閉じこめる。注入されたキャリアの分布によって引き起こされる熱レンズ作用及び屈折率の変化によってさらなる光閉じ込めが生じる。横方向のキャリア及び光閉じ込めは、活性領域１８の垂直光学キャビティ２８と重なる部分において、キャリア及び光子の密度を高め、それ故、活性領域１８内において光２９が生成され垂直光軸３１に沿ってVCSEL１０から放射される効率が高まる。
先に詳しく説明したように、VCSEL１０は、横方向電流注入法を採用することで、窒化物半導体垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）における量子井戸数及びｐ型接点領域の厚さに関する制約を減じることができる。こうして、本発明の実施形態は、垂直電流注入タイプの窒化物半導体VCSELと比較して、より低い電圧低下、より低い発熱、及び高い光学ゲイン特性を実現することができる。
本発明の原理から逸脱しない他の実施形態もまた、特許請求の範囲に包含される。
例えば、図１２は、活性領域１８の代わりにベース領域１６とオーム接触を形成する第１電極６０を備える、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、第１電極６０は、ベース領域１６を介して、間接的に活性領域１８に電気接続されている。本発明の幾つかの実施形態では、ベース領域１６の最上部は、多量にドープされた層（例えば、多量にドープされたn++層）までエッチングすることができ、その露出した多量にドープされた層の上に第１電極６０を形成することができる。本発明の他の実施形態では、図１２記載の第１電極６０を、活性領域１８の側壁にまで延ばすことができる。これらの実施形態の幾つかにおいては、第１電極６０は、活性領域１８の側壁全体と上表面の一部とを覆うことができる。
本発明の他の実施形態は、図１に示すように活性領域の上表面上にではなく、基材１２の底面上に第１電極を備えることができる。これらの実施形態では、第１電極は、基材１２及びベース領域１６を介して、間接的に活性領域１８に電気接続されている。
以下に、本発明の好ましい実施態様を説明する。
実施態様１）
垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）であって：
第１光学反射体；
前記第１光学反射体の横に隣接した垂直成長部と、前記第１光学反射体の少なくとも一部の上にある窒化物半導体材料を含んで成る横方向成長部とを有するベース領域；
前記ベース領域の前記横方向成長部の少なくとも一部の上にある少なくとも１つの窒化物半導体量子井戸を有する活性領域であって、第１導電性タイプの第１ドーパントを含んで成る、活性領域；
前記活性領域の横に隣接する、窒化物半導体材料及び前記第１導電性タイプとは逆の第２導電性タイプの第２ドーパントを含んで成るコンタクト領域；及び
前記活性領域上にある第２光学反射体であって、前記第１光学反射体と共に、前記活性領域の少なくとも１つの量子井戸の少なくとも一部と重なる垂直光学キャビティを形成する、第２光学反射体、
を含んで成る、VCSEL。
実施態様２）
前記ベース領域が、AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から形成される、実施態様１に記載のVCSEL。
実施態様３）
前記ベース領域が、GaNから形成される、実施態様２に記載のVCSEL。
実施態様４）
前記コンタクト領域が、AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から形成される、実施態様１に記載のVCSEL。
実施態様５）
前記コンタクト領域が、GaNから形成される、実施態様４に記載のVCSEL。
実施態様６）
前記第１ドーパントがｎ型ドーパントであり、前記第２ドーパントがｐ型ドーパントである、実施態様１に記載のVCSEL。
実施態様７）
前記活性領域が、１対の障壁層の間に量子井戸層を含み、前記量子井戸層及び前記障壁層の各々が、AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から選択される窒化物半導体材料から形成される、実施態様１に記載のVCSEL。
実施態様８）
前記障壁層がGaNで形成されており、前記量子井戸層がInGaNで形成されている、実施態様７に記載のVCSEL。
実施態様９）
前記障壁層に前記第１ドーパントがドープされている、実施態様７に記載のVCSEL。
実施態様１０）
前記量子井戸層に前記第１ドーパントがドープされている、実施態様９に記載のVCSEL。
実施態様１１）
前記コンタクト領域とオーム接触を形成する第１電極をさらに含む、実施態様１に記載のVCSEL。
実施態様１２）
前記活性領域とオーム接触を形成する第２電極をさらに含む、実施態様１１に記載のVCSEL。
実施態様１３）
前記ベース領域を介して前記活性領域に電気的に接続された第２電極をさらに含む、実施態様１１に記載のVCSEL。
実施態様１４）
少なくとも１つの量子井戸が、前記垂直光学キャビティ内において、特定の光学波長を有する定常光波のピークと同じ位置を占める、実施態様１に記載のVCSEL。
実施態様１５）
垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）であって：
第１の分布ブラッグ反射鏡；
第１の反射体の横に隣接する垂直成長部と、前記第１反射体の少なくとも一部の上にある横方向成長部とを有するGaNベース領域；
前記ベース領域の前記横方向成長部の少なくとも一部の上にあり、n型ドーパントを含んで成る活性領域であって、一対の障壁層の間に量子井戸層を含んで成り、前記量子井戸層及び障壁層の各々がAlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から選択される窒化物半導体材料から形成される、活性領域；
前記活性領域の横に隣接し且つｐ型ドーパントを含んで成るGaNコンタクト領域；及び
前記活性領域の上にある第２の分布ブラッグ反射鏡であって、前記第１光学反射体と共に、前記活性領域の少なくとも１つの量子井戸の少なくとも一部の上に重なる垂直光学キャビティを形成する、第２の分布ブラッグ反射鏡、
を含んで成る、VCSEL。
実施態様１６）
垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）を製造する方法であって：
第１光学反射体を形成するステップ；
前記第１光学反射体の横に隣接する垂直成長部と、前記第１光学反射体の少なくとも一部の上にある窒化物半導体材料を含んで成る横方向成長部とを有するベース領域を形成するステップ；
前記ベース領域の前記横方向成長部の少なくとも一部の上にある、少なくとも１つの窒化物半導体材料を有する活性領域であって、第１導電性タイプの第１ドーパントを含む活性領域を形成するステップ；
前記活性領域の横に隣接し且つ前記第１導電性タイプとは逆の第２導電性タイプの第２ドーパントを含んで成るコンタクト領域を形成するステップ；及び
前記活性領域上にある第２光学反射体であって、前記第１光学反射体と共に、前記活性領域の少なくとも１つの量子井戸の少なくとも一部と重なる垂直光学キャビティを形成する第２光学反射体を形成するステップ、
を包含する方法。
実施態様１７）
前記ベース領域が、AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から形成される、実施態様１６に記載の方法。
実施態様１８）
前記コンタクト領域が、AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から形成される、実施態様１６に記載の方法。
実施態様１９）
前記第１ドーパントがｎ型ドーパントであり、前記第２ドーパントがｐ型ドーパントである、実施態様１６に記載の方法。
実施態様２０）
前記活性領域が、１対の障壁層の間に量子井戸層を含み、前記量子井戸層及び前記障壁層の各々が、AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から選択される窒化物半導体材料から形成される、実施態様１６に記載の方法。
実施態様２１）
前記コンタクト領域を形成するステップが、前記活性領域から窒化物半導体材料を横方向にエピタキシャル成長させることを包含する、実施態様１６に記載の方法。
本発明の一実施形態による、垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）の断面図 本発明の一実施形態による、図１記載のVCSELを製造する方法のフロー図 図１記載のVCSELを図２記載の製造方法にて製造する場合の、種々の段階を示す断面図 図１記載のVCSELを図２記載の製造方法にて製造する場合の、種々の段階を示す断面図 図１記載のVCSELを図２記載の製造方法にて製造する場合の、種々の段階を示す断面図 図１記載のVCSELを図２記載の製造方法にて製造する場合の、種々の段階を示す断面図 図１記載のVCSELを図２記載の製造方法にて製造する場合の、種々の段階を示す断面図 図１記載のVCSELを図２記載の製造方法にて製造する場合の、種々の段階を示す断面図 図１記載のVCSELを図２記載の製造方法にて製造する場合の、種々の段階を示す断面図 図１記載のVCSELを図２記載の製造方法にて製造する場合の、種々の段階を示す断面図 図１記載のVCSELにおける電流の流れを示す図 本発明の他の一実施形態による、VCSELの断面図
符号の説明
１０ 垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）
１４ 第１光学反射体
１６ ベース領域
１８ 活性領域
２０ コンタクト領域
２２ 第２光学反射体
２８ 光学キャビティ
３８ 垂直成長部
４０ 横方向成長部
４４、４６、４８ 量子井戸

Claims (10)

  1. 垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）（１０）であって：
    第１光学反射体（１４）；
    前記第１光学反射体（１４）の横に隣接した垂直成長部（３８）と、前記第１光学反射体（１４）の少なくとも一部の上にある窒化物半導体材料を含んで成る横方向成長部（４０）とを有するベース領域（１６）；
    前記ベース領域（１６）の前記横方向成長部（４０）の少なくとも一部の上にあり、少なくとも１つの窒化物半導体量子井戸（４４、４６、４８）を有する活性領域（１８）であって、第１導電性タイプの第１ドーパントを含んで成る、活性領域（１８）；
    前記活性領域（１８）の横に隣接する、窒化物半導体材料及び前記第１導電性タイプとは逆の第２導電性タイプの第２ドーパントを含んで成るコンタクト領域（２０）；及び
    前記活性領域（１８）上にある第２光学反射体（２２）であって、前記第１光学反射体（１４）と共に、前記活性領域（１８）の少なくとも１つの量子井戸（４４、４６、４８）の少なくとも一部と垂直方向に重なる垂直光学キャビティ（２８）を形成する、第２光学反射体（２２）、
    を含んで成る、VCSEL。
  2. 前記ベース領域（１６）が、AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から形成される、請求項１に記載のVCSEL。
  3. 前記ベース領域（１６）が、GaNで形成される、請求項２に記載のVCSEL。
  4. 前記コンタクト領域（２０）が、AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から形成される、請求項１に記載のVCSEL。
  5. 前記コンタクト領域（２０）が、GaNで形成される、請求項４に記載のVCSEL。
  6. 前記第１ドーパントがｎ型ドーパントであり、前記第２ドーパントがｐ型ドーパントである、請求項１に記載のVCSEL。
  7. 前記活性領域（１８）が、１対の障壁層の間に量子井戸層を含み、前記量子井戸層及び前記障壁層の各々が、AlxInyGa1-x-yN（式中、x及びyは０〜１であり、x+yの値は０〜１である）から選択される窒化物半導体材料から形成される、請求項１に記載のVCSEL。
  8. 前記障壁層がGaNから形成され、前記量子井戸層がInGaNから形成されている、請求項７に記載のVCSEL。
  9. 少なくとも１つの前記量子井戸（４４、４６、４８）が、前記垂直光学キャビティ（２８）内において、特定の光学波長を有する定常光波のピークと同じ位置にある、請求項１に記載のVCSEL。
  10. 垂直キャビティ面発光レーザ（VCSEL）（１０）を製造する方法であって：
    第１光学反射体（１４）を形成するステップ；
    前記第１光学反射体（１４）の横に隣接する垂直成長部（３８）と、前記第１光学反射体（１４）の少なくとも一部の上にある窒化物半導体材料を含んで成る横方向成長部（４０）とを有するベース領域（１６）を形成するステップ；
    前記ベース領域（１６）の前記横方向成長部（４０）の少なくとも一部の上にあり、少なくとも１つの窒化物半導体量子井戸を有する活性領域（１８）であって、第１導電性タイプの第１ドーパントを含んで成る活性領域（１８）を形成するステップ；
    前記活性領域（１８）の横に隣接し、窒化物半導体材料及び前記第１の導電性タイプとは逆の第２導電性タイプの第２ドーパントを含んで成るコンタクト領域（２０）を形成するステップ；及び
    前記活性領域（１８）上に第２光学反射体（２２）を形成するステップであって、前記第１及び第２の光学反射体（１４、２２）が、前記活性領域（１８）の少なくとも１つの量子井戸（４４、４６、４８）の少なくとも一部の上に垂直方向に重なる垂直光学キャビティ（２８）を形成する、第２光学反射体（２２）を形成するステップ；
    を包含する、方法。
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