JP2017098328A - Vertical cavity type light emitting device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vertical resonator type light emitting device having a highly reflective reflecting mirror and capable of current injection with high efficiency.SOLUTION: A vertical resonator type light emitting device comprises: a first reflection mirror 13 including a first multilayer film 13 A composed of a plurality of semiconductor layers, and a second multilayer film 13B formed on the first multilayer film and composed of a plurality of semiconductor layers doped with impurities showing the first conductivity type more than the first multilayer film; a first semiconductor layer A formed on the second multilayer film and having a first conductivity type; an active layer 14B formed on the first semiconductor layer; a second semiconductor layer 14C formed on the active layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type; a second reflecting mirror 15 disposed on the second semiconductor layer so as to face the first reflecting mirror; and an electrode 16 in contact with the second multilayer film.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL：vertical cavity surface emitting laser）などの垂直共振器型発光素子に関する。   The present invention relates to a vertical cavity surface emitting laser such as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).

垂直共振器型面発光レーザ（以下、単に面発光レーザと称する）は、基板面に対して垂直に光を共振させ、当該基板面に垂直な方向に光を出射させる構造を有する半導体レーザである。例えば、特許文献１には、共振器と、多層膜反射鏡と、当該共振器及び多層膜反射鏡に電流注入を行うためのｎ側電極及びｐ側電極と、を有する発光素子が開示されている。また、非特許文献１には、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮからなる分布ブラッグ反射器を用いた窒化物系半導体レーザが開示されている。   A vertical cavity surface emitting laser (hereinafter simply referred to as a surface emitting laser) is a semiconductor laser having a structure in which light is resonated perpendicularly to a substrate surface and light is emitted in a direction perpendicular to the substrate surface. . For example, Patent Document 1 discloses a light-emitting element including a resonator, a multilayer film reflecting mirror, and an n-side electrode and a p-side electrode for injecting current into the resonator and the multilayer film reflecting mirror. Yes. Non-Patent Document 1 discloses a nitride semiconductor laser using a distributed Bragg reflector made of AlInN / GaN.

国際公開第2014/167965号International Publication No. 2014/167965

Applied Physics Letters, vol. 101, p. 151113 (2012)Applied Physics Letters, vol. 101, p. 151113 (2012)

例えば、面発光レーザなどの垂直共振器型発光素子は、発光層を挟んで互いに対向する反射鏡を有し、この互いに対向する反射鏡によって共振器が構成されている。面発光レーザにおいては、反射鏡は、例えば、屈折率が異なる２つの薄膜を交互に複数回積層することで形成することができる。   For example, a vertical cavity light emitting device such as a surface emitting laser has reflecting mirrors that face each other with a light emitting layer interposed therebetween, and a resonator is constituted by the reflecting mirrors that face each other. In the surface emitting laser, the reflecting mirror can be formed, for example, by alternately laminating two thin films having different refractive indexes.

面発光レーザの発振閾値（動作電圧）を下げるためには、反射鏡での光の反射率が高いこと、及び反射鏡での光の吸収率が低いことが好ましい。また、発振閾値を下げるためには、レーザ素子に印加された電流が損失なく発光層に注入されることが好ましい。   In order to lower the oscillation threshold (operating voltage) of the surface emitting laser, it is preferable that the reflectance of light at the reflecting mirror is high and the absorption rate of light at the reflecting mirror is low. In order to lower the oscillation threshold, it is preferable that the current applied to the laser element is injected into the light emitting layer without loss.

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、高反射率な反射鏡を有し、高効率での電流注入が可能な垂直共振器型発光素子を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a vertical resonator type light emitting element having a highly reflective reflector and capable of current injection with high efficiency.

本発明による垂直共振器型発光素子は、複数の半導体層からなる第１の多層膜と、第１の多層膜上に形成され、第１の導電型を示す不純物が第１の多層膜よりも多くドープされた複数の半導体層からなる第２の多層膜と、を含む第１の反射鏡と、第２の多層膜上に形成され、第１の導電型を有する第１の半導体層と、第１の半導体層上に形成された活性層と、活性層上に形成され、第１の導電型とは反対の第２の導電型を有する第２の半導体層と、第２の半導体層上において第１の反射鏡に対向して配置された第２の反射鏡と、第２の多層膜又は第１の半導体層に接触された電極と、を有することを有することを特徴としている。   The vertical resonator type light emitting device according to the present invention is formed on a first multilayer film composed of a plurality of semiconductor layers and the first multilayer film, and the impurity having the first conductivity type is formed more than the first multilayer film. A first reflective mirror including a second multilayer film composed of a plurality of highly doped semiconductor layers; a first semiconductor layer formed on the second multilayer film and having a first conductivity type; An active layer formed on the first semiconductor layer, a second semiconductor layer formed on the active layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type, and on the second semiconductor layer And a second reflecting mirror disposed opposite to the first reflecting mirror, and an electrode in contact with the second multilayer film or the first semiconductor layer.

（ａ）は、実施例１に係る半導体レーザの断面図であり、（ｂ）は、実施例１の半導体レーザの上面図である。(A) is sectional drawing of the semiconductor laser which concerns on Example 1, (b) is a top view of the semiconductor laser of Example 1. FIG. 実施例１の変形例に係る半導体レーザの断面図である。6 is a cross-sectional view of a semiconductor laser according to a modification of Example 1. FIG. （ａ）は、実施例２に係る半導体レーザの断面図であり、（ｂ）は、実施例２の半導体レーザの模式的な上面図である。(A) is sectional drawing of the semiconductor laser which concerns on Example 2, (b) is a typical top view of the semiconductor laser of Example 2. FIG. 実施例２の変形例に係る半導体レーザの断面図である。7 is a cross-sectional view of a semiconductor laser according to a modification of Example 2. FIG. 実施例３に係る半導体レーザの断面図である。7 is a cross-sectional view of a semiconductor laser according to Example 3. FIG.

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。なお、以下の実施例においては、面発光レーザ（半導体レーザ）について説明する。しかし、本発明は、面発光レーザのみならず、垂直共振器型発光素子に適用することができる。   Examples of the present invention will be described in detail below. In the following examples, a surface emitting laser (semiconductor laser) will be described. However, the present invention can be applied not only to a surface emitting laser but also to a vertical cavity light emitting element.

図１（ａ）は、実施例１に係る半導体レーザ１０の断面図である。本実施例においては、半導体レーザ１０は、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。半導体レーザ１０は、活性層１４Ｂを含む半導体構造層１４を介して互いに対向して配置された第１及び第２の反射鏡１３及び１５を有する。   FIG. 1A is a cross-sectional view of the semiconductor laser 10 according to the first embodiment. In this embodiment, the semiconductor laser 10 is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). The semiconductor laser 10 includes first and second reflecting mirrors 13 and 15 arranged to face each other with a semiconductor structure layer 14 including an active layer 14B interposed therebetween.

本実施例においては、半導体レーザ１０は、基板１１上に第１の反射鏡１３、半導体構造層１４及び第２の反射鏡１５が積層された構造を有している。具体的には、基板１１上にバッファ層１２が形成され、バッファ層１２上に第１の反射鏡１３が形成されている。また、第１の反射鏡１３上には半導体構造層１４が、半導体構造層１４上には第２の反射鏡１５が形成されている。本実施例においては、基板１１はＧａＮ基板である。また、バッファ層１２はＧａＮの組成を有する。   In this embodiment, the semiconductor laser 10 has a structure in which a first reflecting mirror 13, a semiconductor structure layer 14, and a second reflecting mirror 15 are laminated on a substrate 11. Specifically, the buffer layer 12 is formed on the substrate 11, and the first reflecting mirror 13 is formed on the buffer layer 12. A semiconductor structure layer 14 is formed on the first reflecting mirror 13, and a second reflecting mirror 15 is formed on the semiconductor structure layer 14. In this embodiment, the substrate 11 is a GaN substrate. The buffer layer 12 has a GaN composition.

図１（ａ）に示すように、半導体構造層１４は、ｎ型半導体層（第１の導電型を有する第１の半導体層）１４Ａと、活性層１４Ｂと、ｐ型半導体層（第１の導電型とは反対の第２の導電型を有する第２の半導体層）１４Ｃとが積層された構造を有する。本実施例においては、ｎ型半導体層１４Ａは、第１の反射鏡１３上に形成されている。また、ｐ型半導体層１４Ｃ上には第２の反射鏡１５が形成されている。   As shown in FIG. 1A, the semiconductor structure layer 14 includes an n-type semiconductor layer (first semiconductor layer having a first conductivity type) 14A, an active layer 14B, and a p-type semiconductor layer (first semiconductor layer). A second semiconductor layer 14C having a second conductivity type opposite to the conductivity type) is stacked. In this embodiment, the n-type semiconductor layer 14A is formed on the first reflecting mirror 13. A second reflecting mirror 15 is formed on the p-type semiconductor layer 14C.

第１の反射鏡１３は、不純物がドープされていない複数の半導体層からなるノンドープ多層膜（第１の多層膜）１３Ａと、ｎ型不純物がドープされた複数の半導体層からなるドープ多層膜（第２の多層膜）１３Ｂとからなる。ノンドープ多層膜１３Ａはバッファ層１２上に形成され、ドープ多層膜１３Ｂはノンドープ多層膜１３Ａ上に形成されている。また、ドープ多層膜１３Ｂ上にはｎ型半導体層１４Ａが形成されている。   The first reflecting mirror 13 includes a non-doped multilayer film (first multilayer film) 13A composed of a plurality of semiconductor layers not doped with impurities, and a doped multilayer film composed of a plurality of semiconductor layers doped with n-type impurities ( Second multilayer film) 13B. The non-doped multilayer film 13A is formed on the buffer layer 12, and the doped multilayer film 13B is formed on the non-doped multilayer film 13A. An n-type semiconductor layer 14A is formed on the doped multilayer film 13B.

本実施例においては、第１の反射鏡１３及び半導体構造層１４は、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成を有する。例えば、ノンドープ多層膜１３Ａは、ＡｌＩｎＮの組成を有する低屈折率層（第１のノンドープ半導体層）Ｌ１及びＧａＮの組成を有する高屈折率層（第２のドープ半導体層）Ｈ１が交互に複数回積層された構造を有する。また、ドープ多層膜１３Ｂは、ｎ型不純物（例えばＳｉなど）を含んだＡｌＩｎＮの組成を有する低屈折率層（第１のドープ半導体層）Ｌ２及びＧａＮの組成を有する高屈折率層（第２のドープ半導体層）Ｈ２が交互に複数回積層された構造を有する。 In the present embodiment, the first reflecting mirror 13 and the semiconductor structure layer 14 have a composition of Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). Have. For example, in the non-doped multilayer film 13A, a low refractive index layer (first non-doped semiconductor layer) L1 having a composition of AlInN and a high refractive index layer (second doped semiconductor layer) H1 having a composition of GaN are alternately arranged a plurality of times. It has a laminated structure. The doped multilayer film 13B includes a low-refractive index layer (first doped semiconductor layer) L2 having a composition of AlInN containing an n-type impurity (for example, Si) and a high-refractive index layer having a composition of GaN (second The doped semiconductor layer H2 is alternately stacked a plurality of times.

また、本実施例においては、ｎ型半導体層１４Ａは、ＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ≦１）の組成を有した層より構成され、ｎ型不純物としてＳｉを含む。活性層１４Ｂは、ＩｎＧａＮの組成を有する井戸層（図示せず）及びＧａＮの組成を有する障壁層（図示せず）が交互に積層された量子井戸構造を有する。また、ｐ型半導体層１４Ｃは、ＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ≦１）の組成を有した層より構成され、ｐ型不純物としてＭｇを含む。本実施例においては、バッファ層１２、第１の反射鏡１３及び半導体構造層１４は、基板１１を成長用基板とし、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を用いて形成した。 In the present embodiment, n-type semiconductor layer 14A is composed of a layer having a composition of Al z Ga 1-z N ( 0 ≦ z ≦ 1), including the Si as an n-type impurity. The active layer 14B has a quantum well structure in which well layers (not shown) having an InGaN composition and barrier layers (not shown) having a GaN composition are alternately stacked. Further, p-type semiconductor layer 14C is constituted by a layer having a composition of Al z Ga 1-z N ( 0 ≦ z ≦ 1), containing Mg as p-type impurity. In the present embodiment, the buffer layer 12, the first reflecting mirror 13, and the semiconductor structure layer 14 are formed using the substrate 11 as a growth substrate and using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Formed.

半導体レーザ１０は、ｎ型半導体層１４Ａに接続されたｎ電極（第１の電極）１６と、ｐ型半導体層１４Ｃに接続されたｐ電極（第２の電極）１７とを有する。ｎ電極１６は、ｎ型半導体層１４Ａに接触されている。また、ｐ電極１７は、ｐ型半導体層１４Ｃ上に形成されている。本実施例においては、半導体構造層１４を部分的に除去し、露出したｎ型半導体層１４Ａの上面上にＴｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層及びＡｕ層を積層することによって、ｎ電極１６を形成した。また、本実施例においては、半導体構造層１４の側面及び上面を覆い、半導体構造層１４（ｐ型半導体層１４Ｃ）の一部を露出させる開口部を有する絶縁膜１８を形成し、当該開口部内及び絶縁膜１８上にＩＴＯ膜を形成することで、ｐ電極１７を形成した。ｐ電極１７は、例えばＩＴＯやＩＺＯなど、活性層１４Ｂからの放出光に対して透光性を有する材料からなる。   The semiconductor laser 10 has an n-electrode (first electrode) 16 connected to the n-type semiconductor layer 14A and a p-electrode (second electrode) 17 connected to the p-type semiconductor layer 14C. The n electrode 16 is in contact with the n-type semiconductor layer 14A. The p electrode 17 is formed on the p-type semiconductor layer 14C. In this embodiment, the semiconductor structure layer 14 is partially removed, and a Ti layer, an Al layer, a Ti layer, and an Au layer are stacked on the exposed upper surface of the n-type semiconductor layer 14A, thereby forming the n electrode 16. did. Further, in this embodiment, the insulating film 18 having an opening that covers the side surface and the upper surface of the semiconductor structure layer 14 and exposes a part of the semiconductor structure layer 14 (p-type semiconductor layer 14C) is formed. The p electrode 17 was formed by forming an ITO film on the insulating film 18. The p electrode 17 is made of a material having translucency with respect to the light emitted from the active layer 14B, such as ITO or IZO.

第２の反射鏡１５は、ｐ電極１７上に形成されている。第２の反射鏡１５は、ｐ型半導体層１４Ｃ上において第１の反射鏡１３に対向して配置されている。本実施例においては、第２の反射鏡１５は、ＳｉＯ2からなる低屈折率層（第１の誘電体層）Ｌ３及びＺｒＯ2からなる高屈折率層（第２の誘電体層）Ｈ３が交互に複数回積層された構造を有している。すなわち、本実施例においては、第１の反射鏡１３は半導体材料からなる分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）であり、第２の反射鏡１５は誘電体材料からなる分布ブラッグ反射器である。 The second reflecting mirror 15 is formed on the p-electrode 17. The second reflecting mirror 15 is disposed to face the first reflecting mirror 13 on the p-type semiconductor layer 14C. In this embodiment, the second reflecting mirror 15 includes a low refractive index layer (first dielectric layer) L3 made of SiO 2 and a high refractive index layer (second dielectric layer) H3 made of ZrO 2. It has a structure in which a plurality of layers are alternately stacked. That is, in the present embodiment, the first reflecting mirror 13 is a distributed Bragg reflector (DBR) made of a semiconductor material, and the second reflecting mirror 15 is a distributed Bragg reflector made of a dielectric material. is there.

また、本実施例においては、ｐ電極１７上にパッド電極１９が形成されている。図１（ａ）に示すように、パッド電極１９は、ｐ電極１７の上面の一部が露出するまで第２の反射鏡１５を部分的に除去し、露出したｐ電極１７の上面上にＴｉ層及びＡｕ層を積層することで形成した。   In the present embodiment, a pad electrode 19 is formed on the p-electrode 17. As shown in FIG. 1A, the pad electrode 19 partially removes the second reflecting mirror 15 until a part of the upper surface of the p electrode 17 is exposed, and Ti is formed on the exposed upper surface of the p electrode 17. It was formed by laminating a layer and an Au layer.

図１（ｂ）は、半導体レーザ１０の模式的な上面図である。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１（ｂ）に示すように、本実施例においては、半導体レーザ１０は、基板１１に垂直な方向から見たときに矩形の形状を有している。また、第２の反射鏡１５は基板１１の中央部分に形成されている。また、パッド電極１９は第２の反射鏡１５を取り囲むように環状に形成されている。また、ｎ電極１６は、絶縁膜１８を介してパッド電極１９の外側に形成されている。   FIG. 1B is a schematic top view of the semiconductor laser 10. 1A is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. As shown in FIG. 1B, in this embodiment, the semiconductor laser 10 has a rectangular shape when viewed from a direction perpendicular to the substrate 11. Further, the second reflecting mirror 15 is formed in the central portion of the substrate 11. The pad electrode 19 is formed in an annular shape so as to surround the second reflecting mirror 15. The n electrode 16 is formed outside the pad electrode 19 with the insulating film 18 interposed therebetween.

次に、再度図１（ａ）を参照し、半導体レーザ１０の発光動作について説明する。まず、半導体レーザ１０においては、互いに対向する第１及び第２の反射鏡１３及び１５が共振器を構成する。半導体構造層１４（活性層１４Ｂ）から放出された光は、第１及び第２の反射鏡１３及び１５間において反射を繰り返し、共振状態に至る（レーザ発振を行う）。また、共振光は、その一部が第２の反射鏡１５を透過し、外部に取出される。このようにして、半導体レーザ１０は、基板１１に垂直な方向に光を出射する。   Next, the light emitting operation of the semiconductor laser 10 will be described with reference to FIG. First, in the semiconductor laser 10, the first and second reflecting mirrors 13 and 15 facing each other form a resonator. The light emitted from the semiconductor structure layer 14 (active layer 14B) is repeatedly reflected between the first and second reflecting mirrors 13 and 15 to reach a resonance state (laser oscillation is performed). A part of the resonance light passes through the second reflecting mirror 15 and is extracted outside. In this way, the semiconductor laser 10 emits light in a direction perpendicular to the substrate 11.

ここで、第１の反射鏡１３について説明する。本実施例においては、第１の反射鏡１３は、不純物を含まない半導体からなるノンドープ多層膜１３Ａと、不純物を含んだ半導体からなるドープ多層膜１３Ｂとからなる。すなわち、第１の反射鏡１３は、導電性を有しない部分（ノンドープ多層膜１３Ａ）と導電性を有する部分（ドープ多層膜１３Ｂ）とを有する。従って、本実施例においては、第１の反射鏡１３は、その全体が反射鏡として機能する。一方、第１の反射鏡１３のうち、ドープ多層膜１３Ｂが半導体構造層１４への電流注入領域として機能する。   Here, the first reflecting mirror 13 will be described. In the present embodiment, the first reflecting mirror 13 is composed of a non-doped multilayer film 13A made of a semiconductor containing no impurities and a doped multilayer film 13B made of a semiconductor containing impurities. That is, the first reflecting mirror 13 has a portion having no electrical conductivity (non-doped multilayer film 13A) and a portion having electrical conductivity (doped multilayer film 13B). Therefore, in the present embodiment, the entire first reflecting mirror 13 functions as a reflecting mirror. On the other hand, in the first reflecting mirror 13, the doped multilayer film 13 </ b> B functions as a current injection region to the semiconductor structure layer 14.

第１の反射鏡１３がノンドープ多層膜１３Ａ及びドープ多層膜１３Ｂを有することで、第１の反射膜１３における光の反射率の向上を図りつつ、半導体構造層１４への効率的な電流注入を行うことが可能となる。まず、不純物をドープした半導体層においては、不純物をドープしていない半導体層に比べて光の吸収による損失が大きい。一方、高い反射率を得るためには、一定の層数の半導体層を形成する必要がある。これに対し、本実施例においては、半導体層への不純物ドープによって半導体層を反射鏡の一部とすることでの光吸収損失を抑えつつ、高い反射率の反射鏡を形成することが可能となる。   Since the first reflecting mirror 13 includes the non-doped multilayer film 13A and the doped multilayer film 13B, efficient current injection into the semiconductor structure layer 14 can be achieved while improving the light reflectivity in the first reflective film 13. Can be done. First, a semiconductor layer doped with impurities has a larger loss due to light absorption than a semiconductor layer not doped with impurities. On the other hand, in order to obtain a high reflectance, it is necessary to form a certain number of semiconductor layers. On the other hand, in this embodiment, it is possible to form a highly reflective reflector while suppressing light absorption loss due to the semiconductor layer being part of the reflector by doping impurities into the semiconductor layer. Become.

また、光共振器用の半導体多層膜が導電性を有しない場合、例えばｎ型半導体層１４Ａの層厚が小さいことによってシリーズ抵抗が大きくなり、駆動電圧が高くなる。また、光共振器内の光は半導体多層膜反射器（第１の反射鏡１３）内にも進入するため、半導体多層膜へのドーピングにより、自由電子の光吸収による光損失が生ずる。本実施例においては、ドープ多層膜１３Ｂを有することで、ｎ型半導体層１４Ａのみならずドープ多層膜１３Ｂも電流経路として機能する。従って、駆動電圧の増加が抑制される。また、第１の反射鏡１３のうちのドープ多層膜１３Ｂに限定してドーピングすることで、すなわち、ノンドープ多層膜１３Ａを有することで、自由電子の吸収による光損失が抑制される。従って、短い共振器長の面発光レーザを得ることができる。   In addition, when the semiconductor multilayer film for an optical resonator does not have conductivity, for example, the series resistance increases due to the small thickness of the n-type semiconductor layer 14A, and the drive voltage increases. Further, since the light in the optical resonator also enters the semiconductor multilayer film reflector (first reflecting mirror 13), light loss due to light absorption of free electrons occurs due to doping of the semiconductor multilayer film. In the present embodiment, by including the doped multilayer film 13B, not only the n-type semiconductor layer 14A but also the doped multilayer film 13B functions as a current path. Therefore, an increase in drive voltage is suppressed. Further, by doping only to the doped multilayer film 13B of the first reflecting mirror 13, that is, by having the non-doped multilayer film 13A, light loss due to free electron absorption is suppressed. Therefore, a surface emitting laser having a short resonator length can be obtained.

なお、ドープ多層膜１３Ｂにおいては、低屈折率層Ｌ２は、Ａｌを含む窒化物系半導体からなり、活性層１４Ｂ側の高屈折率層Ｈ２との界面付近において高い不純物濃度を有すること、当該高い不純物濃度の領域では高屈折率層Ｈ２よりも高い不純物濃度を有することが好ましい。すなわち、低屈折率層Ｌ２は、低ドープ層（図示せず）と、低ドープ層よりも活性層１４Ｂ側でかつ高屈折率層Ｈ２との界面に形成され、低ドープ層及び高屈折率層Ｈ２よりも高い不純物濃度を有する高ドープ層（図示せず）とを有する。   In the doped multilayer film 13B, the low refractive index layer L2 is made of a nitride-based semiconductor containing Al and has a high impurity concentration in the vicinity of the interface with the high refractive index layer H2 on the active layer 14B side. The impurity concentration region preferably has a higher impurity concentration than the high refractive index layer H2. That is, the low refractive index layer L2 is formed at the interface between the low doped layer (not shown) and the active layer 14B side of the low doped layer and the high refractive index layer H2, and the low doped layer and the high refractive index layer. And a highly doped layer (not shown) having an impurity concentration higher than H2.

例えば、本実施例においては、低屈折率層Ｌ２（ＡｌＩｎＮ層）は、４５ｎｍの層厚を有し、７×１０18ｃｍ-3の濃度でｎ型不純物であるＳｉがドーピングされているが、高屈折率層Ｈ２との界面付近の１０ｎｍの部分においては５×１０19ｃｍ-3の濃度でｎ型不純物であるＳｉがドープされている。一方、高屈折率層Ｈ２（ＧａＮ層）は、４０ｎｍの層厚を有し、その全体が７×１０18ｃｍ-3の一定濃度でｎ型不純物であるＳｉがドープされている。 For example, in this embodiment, the low refractive index layer L2 (AlInN layer) has a layer thickness of 45 nm and is doped with Si as an n-type impurity at a concentration of 7 × 10 18 cm −3 . In the 10 nm portion near the interface with the high refractive index layer H2, Si, which is an n-type impurity, is doped at a concentration of 5 × 10 19 cm −3 . On the other hand, the high refractive index layer H2 (GaN layer) has a layer thickness of 40 nm, and the whole is doped with Si, which is an n-type impurity, at a constant concentration of 7 × 10 18 cm −3 .

なお、ドープ多層膜１３Ｂにおいては、高屈折率層Ｈ２及び低屈折率層Ｌ２を異なる不純物濃度で形成することで、一定の光吸収損失の抑制及び低抵抗化を図ることができる。すなわち、ドープ多層膜１３Ｂは、高屈折率層Ｈ２と、高屈折率層Ｈ２よりも小さい屈折率を有し、高屈折率層Ｈ２とは異なる不純物濃度を有する低屈折率層Ｌ２が交互に積層された構造を有することが好ましい。例えば、高屈折率層Ｈ２及び低屈折率層Ｌ２は互いに異なる組成を有する。従って、高屈折率層Ｈ２及び低屈折率層Ｌ２の組成に応じ、異なる濃度で不純物をドープすることで、光吸収損失の抑制及び低抵抗化を図ることができる。また、上記したように、低屈折率層Ｌ２は、低ドープ層及び高ドープ層を有すること、例えば低屈折率層Ｌ２の上部１０ｎｍを高ドープ層、その他を低ドープ層とすることで、光吸収損失はさらに抑制される。   In the doped multilayer film 13B, the high refractive index layer H2 and the low refractive index layer L2 are formed with different impurity concentrations, whereby it is possible to suppress a certain light absorption loss and reduce the resistance. That is, the doped multilayer film 13B has a high refractive index layer H2 and a low refractive index layer L2 having a refractive index smaller than that of the high refractive index layer H2 and having an impurity concentration different from that of the high refractive index layer H2 are alternately stacked. It is preferable to have a structured. For example, the high refractive index layer H2 and the low refractive index layer L2 have different compositions. Therefore, the light absorption loss can be suppressed and the resistance can be reduced by doping impurities with different concentrations according to the composition of the high refractive index layer H2 and the low refractive index layer L2. Further, as described above, the low refractive index layer L2 has a low doped layer and a highly doped layer, for example, the upper 10 nm of the low refractive index layer L2 is a highly doped layer and the others are low doped layers. Absorption loss is further suppressed.

なお、高屈折率層Ｈ２及び低屈折率層Ｌ２が異なる不純物濃度を有する場合について説明したが、高屈折率層Ｈ２及び低屈折率層Ｌ２の不純物濃度の関係はこれに限定されない。ドープ多層膜１３Ｂは、不純物を含んで導電性を有する半導体層から構成されていればよい。   In addition, although the case where the high refractive index layer H2 and the low refractive index layer L2 have different impurity concentrations has been described, the relationship between the impurity concentrations of the high refractive index layer H2 and the low refractive index layer L2 is not limited thereto. The doped multilayer film 13B only needs to be composed of a semiconductor layer containing impurities and having conductivity.

なお、本実施例においては、第２の反射鏡１５は、誘電体多層膜によって構成されている。本実施例においては、第２の反射鏡１５は、半導体レーザ１５における光の出射部として機能する。従って、第２の反射鏡１５は、第１の反射鏡１３よりも小さな反射率で形成されている。第２の反射鏡１５を誘電体多層膜で形成することで、製造時間の短縮を図ることができる。
［変形例］
図２は、実施例１の変形例に係る半導体レーザ１０Ａの断面図である。半導体レーザ１０Ａは、ｎ電極１６の構成を除いては、半導体レーザ１０と同様の構成を有する。本変形例においては、ｎ電極１６は、ドープ多層膜（第２の多層膜）１３Ｂ上に形成されている。すなわち、ｎ電極１６は、第２の多層膜１３Ｂに接触されている。 In the present embodiment, the second reflecting mirror 15 is composed of a dielectric multilayer film. In the present embodiment, the second reflecting mirror 15 functions as a light emitting portion in the semiconductor laser 15. Therefore, the second reflecting mirror 15 is formed with a smaller reflectance than the first reflecting mirror 13. By forming the second reflecting mirror 15 with a dielectric multilayer film, the manufacturing time can be shortened.
[Modification]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor laser 10A according to a modification of the first embodiment. The semiconductor laser 10 </ b> A has the same configuration as that of the semiconductor laser 10 except for the configuration of the n electrode 16. In this modification, the n-electrode 16 is formed on the doped multilayer film (second multilayer film) 13B. That is, the n electrode 16 is in contact with the second multilayer film 13B.

実施例１では、ｎ電極１６がｎ型半導体層１４Ａに接触されている場合について説明したが、ｎ電極１６は、ｎ型半導体層１４Ａに接触される場合に限定されない。本変形例においては、ｎ電極１６はドープ多層膜１３Ｂに接触されている。ｎ電極１６を直接ドープ多層膜１３Ｂに接触させることで、ｎ電極１６からｎ型半導体層１４Ａを介さずにドープ多層膜１３Ｂに流れる電流経路を形成することができる。このようにｎ電極１６を構成することによっても、第１の反射鏡１３における反射率の向上及び低抵抗化を図ることができる。また、ｎ電極１６は、図２に示すように、ドープ多層膜１３ＢのうちのＡｌが少ない層又は高屈折率層Ｈ２の表面に接するように形成されていることが好ましい。   In the first embodiment, the case where the n electrode 16 is in contact with the n-type semiconductor layer 14A has been described. However, the n electrode 16 is not limited to the case where the n electrode 16 is in contact with the n-type semiconductor layer 14A. In this modification, the n-electrode 16 is in contact with the doped multilayer film 13B. By bringing the n electrode 16 into direct contact with the doped multilayer film 13B, a current path flowing from the n electrode 16 to the doped multilayer film 13B without passing through the n-type semiconductor layer 14A can be formed. By configuring the n-electrode 16 in this way, it is possible to improve the reflectance and reduce the resistance in the first reflecting mirror 13. In addition, as shown in FIG. 2, the n-electrode 16 is preferably formed so as to be in contact with the surface of the doped multi-layer film 13B having a low Al layer or the high refractive index layer H2.

本実施例及びその変形例においては、第１の反射鏡１３が、不純物がドープされていないノンドープ多層膜１３Ａと、不純物がドープされたドープ多層膜１３Ｂとからなる。また、ドープ多層膜１３Ｂ上にはｎ型半導体層１４Ａ、活性層１４Ｂ及びｐ型半導体層１４Ｃが形成され、ｎ型半導体層１４Ａ又はドープ多層膜１３Ｂにはｎ電極１６が接触されている。従って、第１の反射鏡１３における反射率の向上及び低抵抗化を図ることができる。従って、高反射率かつ低抵抗な反射鏡を有し、低閾値電圧での動作が可能な半導体レーザを提供することができる。   In the present embodiment and its modifications, the first reflecting mirror 13 includes a non-doped multilayer film 13A that is not doped with impurities and a doped multilayer film 13B that is doped with impurities. An n-type semiconductor layer 14A, an active layer 14B, and a p-type semiconductor layer 14C are formed on the doped multilayer film 13B, and an n-electrode 16 is in contact with the n-type semiconductor layer 14A or the doped multilayer film 13B. Accordingly, it is possible to improve the reflectance and reduce the resistance in the first reflecting mirror 13. Accordingly, it is possible to provide a semiconductor laser having a high-reflectivity and low-resistance reflecting mirror and capable of operating at a low threshold voltage.

なお、本実施例においては、第１の反射鏡１３がノンドープ多層膜１３Ａ及びドープ多層膜１３Ｂからなる場合について説明したが、第１の反射鏡１３の構成はこれに限定されない。例えば、第１の反射鏡１３をノンドープ多層膜１３Ａ及びドープ多層膜１３Ｂを明確に区別して形成する場合に限定されない。例えば、ｎ電極１６に近い層（上層側）のドープ量が多く、ｎ電極１６から離れた層のドープ量が少なくなるように第１の反射鏡１３が形成されていてもよい。すなわち、例えばｎ電極１６に近づくに従って徐々にドープ量が変化するように第１の反射鏡１３が構成されていてもよい。また、第１の反射鏡１３は不純物を含まない多層膜を有する必要はない。   In the present embodiment, the case where the first reflecting mirror 13 includes the non-doped multilayer film 13A and the doped multilayer film 13B has been described. However, the configuration of the first reflecting mirror 13 is not limited to this. For example, the first reflector 13 is not limited to the case where the non-doped multilayer film 13A and the doped multilayer film 13B are clearly distinguished. For example, the first reflecting mirror 13 may be formed so that the doping amount of the layer close to the n electrode 16 (upper layer side) is large and the doping amount of the layer far from the n electrode 16 is small. That is, for example, the first reflecting mirror 13 may be configured so that the doping amount gradually changes as it approaches the n-electrode 16. The first reflecting mirror 13 does not need to have a multilayer film that does not contain impurities.

換言すれば、第１の反射鏡１３は、複数の半導体層Ｈ１及びＬ１からなる第１の多層膜１３Ａと、第１の多層膜１３Ａ上に形成され、第１の導電型（本実施例においてはｎ型）を示す不純物が第１の多層膜１３Ａよりも多くドープされた複数の半導体層Ｈ２及びＬ２からなる第２の多層膜１３Ｂと、を含んでいればよい。これによって、ドープ量の多い層による低抵抗化への寄与、及びドープ量の少ない層による光損失の低減という効果を得ることができる。   In other words, the first reflecting mirror 13 is formed on the first multilayer film 13A composed of the plurality of semiconductor layers H1 and L1 and the first multilayer film 13A, and has the first conductivity type (in this embodiment, And the second multilayer film 13B composed of a plurality of semiconductor layers H2 and L2 doped with more impurities than the first multilayer film 13A. As a result, it is possible to obtain the effect of reducing the resistance by the layer with a large amount of doping and reducing the optical loss by the layer with a small amount of doping.

図３（ａ）は、実施例２に係る半導体レーザ２０の断面図である。半導体レーザ２０は、第１の反射鏡２３及びｎ電極２６の構成を除いては、半導体レーザ１０Ａと同様の構成を有する。本実施例においては、ｎ電極２６は、ドープ多層膜２３Ｂの側面に接触されている。   FIG. 3A is a cross-sectional view of the semiconductor laser 20 according to the second embodiment. The semiconductor laser 20 has the same configuration as the semiconductor laser 10 </ b> A except for the configuration of the first reflecting mirror 23 and the n-electrode 26. In this embodiment, the n-electrode 26 is in contact with the side surface of the doped multilayer film 23B.

半導体レーザ２０は、凸部２３ＢＰを有するドープ多層膜２３Ｂを有する第１の反射鏡２３と、凸部２３ＢＰの側面２３ＢＳを覆うように形成されたｎ電極２６とを有する。ドープ多層膜２３Ｂは、ｎ型半導体層１４Ａに接する上面２３ＢＵと、半導体構造層１４に垂直な方向から見たときに半導体構造層１４を取り囲むように形成された側面２３ＢＳとを有する凸部２３ＢＰを有する。本実施例においては、ｎ型半導体層１４Ａは、凸部２３ＢＰの上面２３ＢＵ上に形成されている。凸部２３ＢＰは、例えば、半導体構造層１４となる半導体膜を形成した後、当該半導体膜を部分的に除去してドープ多層膜２３Ｂを露出させ、露出したドープ多層膜２３Ｂを部分的に除去することで形成することができる。   The semiconductor laser 20 includes a first reflecting mirror 23 having a doped multilayer film 23B having a convex portion 23BP, and an n-electrode 26 formed so as to cover the side surface 23BS of the convex portion 23BP. The doped multilayer film 23B includes a convex portion 23BP having an upper surface 23BU in contact with the n-type semiconductor layer 14A and a side surface 23BS formed so as to surround the semiconductor structure layer 14 when viewed from a direction perpendicular to the semiconductor structure layer 14. Have. In the present embodiment, the n-type semiconductor layer 14A is formed on the upper surface 23BU of the convex portion 23BP. For example, after forming a semiconductor film to be the semiconductor structure layer 14, the protrusion 23 BP partially removes the semiconductor film to expose the doped multilayer film 23 B, and partially removes the exposed doped multilayer film 23 B. Can be formed.

ｎ電極２６は、ドープ多層膜２３Ｂにおける凸部２３ＢＰの側面２３ＢＳ上に形成されている。本実施例においては、ｎ電極２６は、凸部２３ＢＰの側面２３ＢＳの全体を覆うように形成されている。また、ｎ電極２６は、図３（ａ）に示すように、凸部２３ＢＰの上面２３ＢＵの外周部上に形成されている。また、ｎ電極２６は、凸部２３ＢＰの外側のドープ多層膜２３Ｂの表面（例えば平坦面）上に形成されている。   The n-electrode 26 is formed on the side surface 23BS of the convex portion 23BP in the doped multilayer film 23B. In the present embodiment, the n-electrode 26 is formed so as to cover the entire side surface 23BS of the convex portion 23BP. Further, as shown in FIG. 3A, the n-electrode 26 is formed on the outer peripheral portion of the upper surface 23BU of the convex portion 23BP. The n-electrode 26 is formed on the surface (for example, a flat surface) of the doped multilayer film 23B outside the convex portion 23BP.

本実施例においては、ドープ多層膜２３Ｂが、活性層１４Ｂを取り囲むように設けられた側面２３ＢＳを有する凸部２３ＢＰを有する。また、ｎ電極２６は、凸部２３ＢＰの側面２３ＢＳ上に形成されている。すなわち、ｎ電極２６は、ドープ多層膜２３Ｂ（高屈折率層Ｈ２及び低屈折率層Ｌ２）の側面に接するように形成されている。   In the present embodiment, the doped multilayer film 23B has a convex portion 23BP having a side surface 23BS provided so as to surround the active layer 14B. Further, the n-electrode 26 is formed on the side surface 23BS of the convex portion 23BP. That is, the n-electrode 26 is formed so as to be in contact with the side surface of the doped multilayer film 23B (high refractive index layer H2 and low refractive index layer L2).

ｎ電極２６をドープ多層膜２３Ｂの側面上に形成することで、ドープ多層膜２３Ｂ内における低抵抗化を図ることができる。より具体的には、ドープ多層膜２３Ｂにおいては、各層間、すなわち高屈折率層Ｈ２及び低屈折率層Ｌ２間の方向よりも、各層内の方向の方に電流が流れやすい。従って、ドープ多層膜２３Ｂの側面部分にｎ電極２６とのコンタクト部分を設けることで、ドープ多層膜２３Ｂ内における低抵抗化を図ることができる。   By forming the n-electrode 26 on the side surface of the doped multilayer film 23B, the resistance in the doped multilayer film 23B can be reduced. More specifically, in the doped multilayer film 23B, a current tends to flow in the direction within each layer, that is, in the direction between the layers, that is, between the high refractive index layer H2 and the low refractive index layer L2. Therefore, by providing a contact portion with the n-electrode 26 on the side surface portion of the doped multilayer film 23B, the resistance in the doped multilayer film 23B can be reduced.

また、本実施例においては、ｎ電極２６は、凸部２３ＢＰの上面２３ＢＵ上及び凸部２３ＢＰの外側のドープ多層膜２３Ｂの表面上に形成されている。従って、ｎ電極２６とドープ多層膜２３Ｂとのコンタクト領域が増大する。従って、ドープ多層膜２３Ｂ及びｎ電極２６間の接触抵抗が低減され、閾値電圧が低減される。   In this embodiment, the n-electrode 26 is formed on the upper surface 23BU of the convex portion 23BP and on the surface of the doped multilayer film 23B outside the convex portion 23BP. Accordingly, the contact region between the n-electrode 26 and the doped multilayer film 23B increases. Therefore, the contact resistance between the doped multilayer film 23B and the n-electrode 26 is reduced, and the threshold voltage is reduced.

図３（ｂ）は、半導体レーザ２０の模式的な上面図である。図３（ｂ）は、半導体レーザ２０の上面視におけるドープ多層膜２３Ｂ及び半導体構造層１４の構造を模式的に示す図であり、一部の構成要素を省略している。なお、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＷ−Ｗ線に沿った断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施例においては、半導体構造層１４（活性層１４Ｂ）及び凸部２３ＢＰは、円錐台形状を有する。また、凸部２３ＢＰは、半導体構造層１４と同軸の関係にある。また、凸部２３ＢＰの直径は、半導体構造層１４の直径よりも大きい。すなわち、凸部２３ＢＰは、半導体構造層１４と同軸であり、半導体構造層１４よりも大きな直径を有する円錐台形状を有する。   FIG. 3B is a schematic top view of the semiconductor laser 20. FIG. 3B is a diagram schematically showing the structure of the doped multilayer film 23B and the semiconductor structure layer 14 in a top view of the semiconductor laser 20, and some components are omitted. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line WW in FIG. As shown in FIGS. 3A and 3B, in this embodiment, the semiconductor structure layer 14 (active layer 14B) and the convex portion 23BP have a truncated cone shape. The convex portion 23BP is coaxial with the semiconductor structure layer 14. Further, the diameter of the convex portion 23BP is larger than the diameter of the semiconductor structure layer 14. That is, the convex portion 23BP is coaxial with the semiconductor structure layer 14 and has a truncated cone shape having a diameter larger than that of the semiconductor structure layer 14.

本実施例においては、上面視において半導体構造層１４が円形状を有し、ドープ多層膜２３Ｂの凸部２３ＢＰが円形状を有する。また、凸部２３ＢＰは半導体構造層１４と同軸である。従って、凸部２３ＢＰの側面２３ＢＳ上に形成されたｎ電極２６によって、半導体構造層１４（活性層１４Ｂ）の面内に均一な量の電流が注入される。従って、ドープ多層膜２３Ｂでの光の吸収損失を抑制しつつ低抵抗化を図り、かつ発振特性に優れた半導体レーザ２０を得ることができる。   In the present embodiment, the semiconductor structure layer 14 has a circular shape in a top view, and the convex portion 23BP of the doped multilayer film 23B has a circular shape. The convex portion 23BP is coaxial with the semiconductor structure layer 14. Accordingly, a uniform amount of current is injected into the surface of the semiconductor structure layer 14 (active layer 14B) by the n-electrode 26 formed on the side surface 23BS of the convex portion 23BP. Therefore, it is possible to obtain the semiconductor laser 20 that is low in resistance and excellent in oscillation characteristics while suppressing light absorption loss in the doped multilayer film 23B.

なお、本実施例においては、半導体構造層１４及び凸部２３ＢＰが円錐台形状を有する場合について説明したが、半導体構造層１４及び凸部２３ＢＰの形状はこれに限定されない。例えば、活性層１４Ｂの層内で均一な電流注入を行うことを考慮すると、活性層１４Ｂ及び凸部２３ＢＰは、円柱形状又は円錐台形状を有することが好ましい。また、ｎ電極２６は、凸部２３ＢＰの側面２３ＢＳの全体を覆うように形成されていることが好ましい。しかし、活性層１４Ｂ、凸部２３ＢＰ及びｎ電極２６の構成は一例に過ぎない。また、半導体構造層１４及び凸部２３ＢＰは、例えば、角柱形状又は角錐台形状を有していても良い。   In the present embodiment, the case where the semiconductor structure layer 14 and the convex portion 23BP have a truncated cone shape has been described, but the shapes of the semiconductor structure layer 14 and the convex portion 23BP are not limited thereto. For example, considering that uniform current injection is performed in the active layer 14B, the active layer 14B and the convex portion 23BP preferably have a cylindrical shape or a truncated cone shape. The n-electrode 26 is preferably formed so as to cover the entire side surface 23BS of the convex portion 23BP. However, the configuration of the active layer 14B, the convex portion 23BP, and the n-electrode 26 is only an example. Moreover, the semiconductor structure layer 14 and the convex portion 23BP may have, for example, a prismatic shape or a truncated pyramid shape.

なお、本実施例においても、ノンドープ多層膜１３Ａ及びドープ多層膜２３Ｂから第１の反射鏡２３を構成する場合に限定されない。例えば、ｎ電極２６に近い層（上層側）のドープ量が多く、ｎ電極２６から離れた層（下層側）のドープ量が少なくなるように反射鏡が構成されていればよい。また、凸部２３ＢＰの外周におけるドープ多層膜２３Ｂの表面（平坦部）においては、Ａｌが少ない層又は高屈折率層Ｈ２の表面がｎ電極２６に接していることが好ましい。
［変形例］
図４は、実施例２の変形例に係る半導体レーザ２０Ａの断面図である。半導体レーザ２０Ａは、第１の反射鏡２３Ａ（ドープ多層膜２３Ｂ１）及びｎ電極２６Ａの構成を除いては半導体レーザ２０と同様の構成を有する。 Note that the present embodiment is not limited to the case where the first reflecting mirror 23 is constituted by the non-doped multilayer film 13A and the doped multilayer film 23B. For example, the reflecting mirror may be configured so that the doping amount in the layer (upper layer side) close to the n electrode 26 is large and the doping amount in the layer (lower layer side) away from the n electrode 26 is small. In addition, on the surface (flat portion) of the doped multilayer film 23B on the outer periphery of the convex portion 23BP, it is preferable that the layer containing less Al or the surface of the high refractive index layer H2 is in contact with the n-electrode 26.
[Modification]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor laser 20A according to a modification of the second embodiment. The semiconductor laser 20A has the same configuration as that of the semiconductor laser 20 except for the configuration of the first reflecting mirror 23A (doped multilayer film 23B1) and the n-electrode 26A.

実施例２では、ドープ多層膜２３Ｂが凸部２３ＢＰを有し、ｎ電極２６が凸部２３ＢＰの側面２３ＢＳ上に形成される場合について説明したが、ドープ多層膜２３Ｂ及びｎ電極２６の構成はこれに限定されない。本変形例では、ｎ電極２６Ａは、ドープ多層膜２３Ｂ１の側面上に形成されている。本変形例は、ドープ多層膜２３Ｂ１が実施例２における凸部２３ＢＰのみからなる場合に相当するともいえる。このようにｎ電極２６Ａを形成しても、ｎ電極２６Ａがドープ多層膜２３Ｂ１の側面に接触される。従って、ドープ多層膜２３Ｂ１での光の吸収を抑制しつつ、低抵抗化を図ることが可能となる。   In the second embodiment, the case where the doped multilayer film 23B has the convex portion 23BP and the n electrode 26 is formed on the side surface 23BS of the convex portion 23BP has been described. However, the configurations of the doped multilayer film 23B and the n electrode 26 are the same. It is not limited to. In this modification, the n electrode 26A is formed on the side surface of the doped multilayer film 23B1. This modification can be said to correspond to the case where the doped multilayer film 23B1 is composed only of the convex portion 23BP in the second embodiment. Even when the n electrode 26A is formed in this manner, the n electrode 26A is in contact with the side surface of the doped multilayer film 23B1. Therefore, it is possible to reduce the resistance while suppressing light absorption in the doped multilayer film 23B1.

図５は、実施例３に係る半導体レーザ３０の断面図である。半導体レーザ３０は、第２の反射鏡３３、半導体構造層３４、ｎ電極３６及びこれに付随する絶縁膜３８の構成を除いては、半導体レーザ１０Ａ又は２０と同様の構成を有している。本実施例においては、ｎ電極３６は、ｎ型半導体層３４Ａの側面及びドープ多層膜３３Ｂの側面に接触されている。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor laser 30 according to the third embodiment. The semiconductor laser 30 has the same configuration as that of the semiconductor laser 10A or 20 except for the configuration of the second reflecting mirror 33, the semiconductor structure layer 34, the n-electrode 36, and the insulating film 38 associated therewith. In this embodiment, the n-electrode 36 is in contact with the side surface of the n-type semiconductor layer 34A and the side surface of the doped multilayer film 33B.

ドープ多層膜３３Ｂは、実施例２における凸部２３ＢＰと同様の凸部３３ＢＰを有する。凸部ＢＰは、実施例２における側面２３ＢＳと同様の側面３３ＢＳを有する。半導体構造層３４は、絶縁膜３８から露出した側面３４ＡＳを有するｎ型半導体層３４を有する。ドープ多層膜３３及び半導体構造層３４は、半導体構造層３４となる半導体膜を形成した後、ｎ型半導体層３４の一部が残るようにｐｎ分離を行い、残存したｎ型半導体層３４の外側においてドープ多層膜３３Ｂを部分的に除去することで形成することができる。   The doped multilayer film 33B has a convex portion 33BP similar to the convex portion 23BP in the second embodiment. The convex portion BP has a side surface 33BS similar to the side surface 23BS in the second embodiment. The semiconductor structure layer 34 includes an n-type semiconductor layer 34 having a side surface 34AS exposed from the insulating film 38. The doped multilayer film 33 and the semiconductor structure layer 34 are formed by forming a semiconductor film to be the semiconductor structure layer 34 and then performing pn separation so that a part of the n-type semiconductor layer 34 remains, and the outside of the remaining n-type semiconductor layer 34. The doped multilayer film 33B can be formed by partially removing.

本実施例においては、ドープ多層膜３３Ｂにおける凸部３３ＢＰの側面３３ＢＳ及びｎ型半導体層３４の側面３４ＡＳ上にｎ電極３６が形成されている。本実施例においては、ｎ電極３６は、ｐ型半導体層１４Ｃ及び活性層１４Ｂを除去して残存したｎ型半導体層３４Ａの表面の一部に形成されている。また、ｎ電極３６は、凸部３３ＢＰの外側のドープ多層膜３３Ｂの表面（例えば平坦面）上に形成されている。   In the present embodiment, the n-electrode 36 is formed on the side surface 33BS of the convex portion 33BP and the side surface 34AS of the n-type semiconductor layer 34 in the doped multilayer film 33B. In this embodiment, the n-electrode 36 is formed on a part of the surface of the n-type semiconductor layer 34A remaining after removing the p-type semiconductor layer 14C and the active layer 14B. Further, the n-electrode 36 is formed on the surface (for example, a flat surface) of the doped multilayer film 33B outside the convex portion 33BP.

本実施例においては、ｎ電極３６がドープ多層膜３３Ｂのみならずｎ型半導体層３４Ａに接触されている。従って、活性層１４Ｂ及びｎ電極３６間における低抵抗化を図ることができる。従って、反射鏡３３での光の反射率の向上及び高効率での電流注入を図ることができる。   In this embodiment, the n-electrode 36 is in contact with not only the doped multilayer film 33B but also the n-type semiconductor layer 34A. Therefore, the resistance between the active layer 14B and the n-electrode 36 can be reduced. Therefore, it is possible to improve the reflectance of light at the reflecting mirror 33 and to inject current with high efficiency.

なお、本実施例においては、ドープ多層膜３３Ｂが凸部３３ＢＰを有する場合について説明したが、ドープ多層膜３３Ｂは凸部３３ＢＰを有する場合に限定されない。ｎ電極３６がドープ多層膜３３Ｂの側面及びｎ型半導体層３４Ａの側面に接触されていればよい。   In the present embodiment, the case where the doped multilayer film 33B has the convex portion 33BP has been described, but the doped multilayer film 33B is not limited to the case where the convex multilayer portion 33BP has the convex portion 33BP. The n electrode 36 only needs to be in contact with the side surface of the doped multilayer film 33B and the side surface of the n-type semiconductor layer 34A.

なお、本実施例においても、ノンドープ多層膜１３Ａ及びドープ多層膜３３Ｂから第１の反射鏡３３を構成する場合に限定されない。例えば、ｎ電極３６に近い層（上層側）のドープ量が多く、ｎ電極３６から離れた層（下層側）のドープ量が少なくなるように反射鏡が構成されていればよい。また、凸部３３ＢＰの外周におけるドープ多層膜３３Ｂの表面（平坦部）においてにおいては、Ａｌが少ない層又は高屈折率層Ｈ２の表面がｎ電極３６に接していることが好ましい。   Note that the present embodiment is not limited to the case where the first reflecting mirror 33 is constituted by the non-doped multilayer film 13A and the doped multilayer film 33B. For example, the reflecting mirror may be configured so that the doping amount in the layer (upper layer side) close to the n electrode 36 is large and the doping amount in the layer (lower layer side) away from the n electrode 36 is small. In addition, on the surface (flat portion) of the doped multilayer film 33B on the outer periphery of the convex portion 33BP, it is preferable that the layer containing less Al or the surface of the high refractive index layer H2 is in contact with the n-electrode 36.

上記においては、第１の反射鏡１３、２３及び３３が半導体多層膜からなり、第２の反射鏡１５が誘電体多層膜からなる場合について説明したが、反射鏡の構成についてはこれに限定されない。第１及び第２の反射鏡のいずれかが半導体多層膜から構成され、そのいずれかがノンドープ多層膜及びドープ多層膜から構成されるか、又は電極に近い側にドープ量の多い層を含む多層膜から構成されていればよい。例えば第２の反射鏡が半導体多層膜からなる場合、ドープ多層膜（又はドープされている層）はｐ型不純物を有していればよい。   In the above description, the case where the first reflecting mirrors 13, 23 and 33 are made of a semiconductor multilayer film and the second reflecting mirror 15 is made of a dielectric multilayer film has been described. However, the configuration of the reflecting mirror is not limited to this. . Either of the first and second reflecting mirrors is composed of a semiconductor multilayer film, and either of them is composed of a non-doped multilayer film and a doped multilayer film, or a multilayer including a layer with a large amount of doping on the side close to the electrode What is necessary is just to be comprised from the film | membrane. For example, when the second reflecting mirror is made of a semiconductor multilayer film, the doped multilayer film (or the doped layer) may have a p-type impurity.

１０、１０Ａ、２０、２０Ａ、３０ 半導体レーザ（垂直共振器型発光素子）
１３、２３、３３ 第１の反射鏡
１３Ａ 第１の多層膜（ノンドープ多層膜）
１３Ｂ、２３Ｂ、２３Ｂ１、３３Ｂ 第２の多層膜（ドープ多層膜）
１４Ａ、３４Ａ 第１の半導体層（ｎ型半導体層）
１４Ｂ 活性層
１４Ｃ 第２の半導体層（ｐ型半導体層）
１５ 第２の反射鏡 10, 10A, 20, 20A, 30 Semiconductor laser (vertical resonator type light emitting element)
13, 23, 33 First reflecting mirror 13A First multilayer film (non-doped multilayer film)
13B, 23B, 23B1, 33B Second multilayer film (doped multilayer film)
14A, 34A First semiconductor layer (n-type semiconductor layer)
14B Active layer 14C Second semiconductor layer (p-type semiconductor layer)
15 Second reflector

Claims (10)

複数の半導体層からなる第１の多層膜と、前記第１の多層膜上に形成され、第１の導電型を示す不純物が前記第１の多層膜よりも多くドープされた複数の半導体層からなる第２の多層膜と、を含む第１の反射鏡と、
前記第２の多層膜上に形成され、前記第１の導電型を有する第１の半導体層と、
前記第１の半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成され、前記第１の導電型とは反対の第２の導電型を有する第２の半導体層と、
前記第２の半導体層上において前記第１の反射鏡に対向して配置された第２の反射鏡と、
前記第１の半導体層又は前記第２の多層膜に接触された電極と、を有することを特徴とする垂直共振器型発光素子。 A first multilayer film composed of a plurality of semiconductor layers, and a plurality of semiconductor layers formed on the first multilayer film and doped with an impurity having a first conductivity type more than the first multilayer film. A first multilayer mirror comprising:
A first semiconductor layer formed on the second multilayer film and having the first conductivity type;
An active layer formed on the first semiconductor layer;
A second semiconductor layer formed on the active layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
A second reflecting mirror disposed on the second semiconductor layer so as to face the first reflecting mirror;
A vertical cavity light emitting device comprising: an electrode in contact with the first semiconductor layer or the second multilayer film. 前記電極は、前記第２の多層膜の側面に接触されていることを特徴とする請求項１に記載の垂直共振器型発光素子。   The vertical resonator type light emitting device according to claim 1, wherein the electrode is in contact with a side surface of the second multilayer film. 前記第２の多層膜は、前記第１の半導体層に接する上面と、前記第１の半導体層、前記活性層及び前記第２の半導体層からなる半導体構造層に垂直な方向から見たときに前記半導体構造層を取り囲むように形成された側面とを有する凸部を有し、
前記電極は、前記凸部の前記側面上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の垂直共振器型発光素子。 The second multilayer film is viewed from a direction perpendicular to an upper surface in contact with the first semiconductor layer and a semiconductor structure layer including the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer. A convex portion having a side surface formed so as to surround the semiconductor structure layer,
The vertical cavity light emitting device according to claim 2, wherein the electrode is formed on the side surface of the convex portion. 前記半導体構造層は円柱形状又は円錐台形状を有し、
前記凸部は、前記半導体構造層と同軸であり、前記半導体構造層よりも大きな直径を有する円柱形状又は円錐台形状を有し、
前記電極は、前記凸部の前記側面全体を覆うように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の垂直共振器型発光素子。 The semiconductor structure layer has a cylindrical shape or a truncated cone shape,
The convex portion is coaxial with the semiconductor structure layer and has a cylindrical shape or a truncated cone shape having a larger diameter than the semiconductor structure layer,
The vertical resonator type light emitting device according to claim 3, wherein the electrode is formed so as to cover the entire side surface of the convex portion. 前記電極は、前記凸部の外側の前記第２の多層膜の表面上に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の垂直共振器型発光素子。   5. The vertical resonator type light emitting device according to claim 3, wherein the electrode is formed on a surface of the second multilayer film outside the convex portion. 6. 前記電極は、前記第１の半導体層及び前記第２の多層膜に接触されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の垂直共振器型発光素子。   6. The vertical resonator type light emitting element according to claim 1, wherein the electrode is in contact with the first semiconductor layer and the second multilayer film. 前記第２の多層膜は、高屈折率層と、前記高屈折率層よりも小さな屈折率を有し、前記高屈折率層とは異なる不純物濃度を有する低屈折率層とが交互に積層された構造を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の垂直共振器型発光素子。   The second multilayer film is formed by alternately stacking a high refractive index layer and a low refractive index layer having a refractive index smaller than that of the high refractive index layer and having an impurity concentration different from that of the high refractive index layer. The vertical resonator type light emitting device according to claim 1, wherein the vertical resonator type light emitting device has a structure as described above. 前記低屈折率層は、低ドープ層と、前記低ドープ層よりも前記活性層側でかつ前記高屈折率層との界面に形成され、前記低ドープ層及び前記高屈折率層よりも高い不純物濃度を有する高ドープ層とを有することを特徴とする請求項７に記載の垂直共振器型発光素子。   The low-refractive index layer is formed on the interface between the low-doped layer and the active layer side of the low-doped layer and the high-refractive index layer, and is higher in impurities than the low-doped layer and the high-refractive index layer. The vertical cavity light emitting device according to claim 7, further comprising a highly doped layer having a concentration. 前記第２の反射鏡は誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の垂直共振器型発光素子。   9. The vertical resonator type light emitting device according to claim 1, wherein the second reflecting mirror is made of a dielectric multilayer film. 前記第１の多層膜はノンドープ多層膜であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の垂直共振器型発光素子。   The vertical resonator type light emitting device according to any one of claims 1 to 9, wherein the first multilayer film is a non-doped multilayer film.
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