JP2019033211A

JP2019033211A - 面発光レーザ

Info

Publication number: JP2019033211A
Application number: JP2017154220A
Authority: JP
Inventors: 良輔久保田; Ryosuke Kubota
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-02-28
Also published as: US20190052059A1

Abstract

【課題】コンタクト層と活性層との距離を短くできる構造を有する面発光レーザを提供する。【解決手段】面発光レーザは、基板上に設けられ分布ブラッグ反射のための第１積層と、前記基板上に設けられた活性層と、前記基板上に設けられた第１コンタクト層と、を備え、前記基板、前記活性層、前記第１コンタクト層、及び前記第１積層は、第１軸の方向に順に配列される。【選択図】図１

Description

本発明は、面発光レーザに関する。

特許文献１は、面発光レーザを開示する。

特開２０１４−１６８０８２号公報

特許文献１の面発光レーザは、コンタクト層、上部半導体分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）及び活性層を含む四角柱状のメサ構造体を有する。コンタクト層は、メサ構造体の上面に現れており、面発光レーザは、更に、メサ構造体の上面に接触を成す電極を含む。コンタクト層からのキャリアは、上部半導体分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を経由して活性層に到達する。

本発明の一側面は、コンタクト層と活性層との距離を短くできる構造を有する面発光レーザを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る面発光レーザは、基板上に設けられ、分布ブラッグ反射のための第１積層と、前記基板上に設けられた活性層と、前記基板上に設けられた第１コンタクト層と、を備え、前記基板、前記活性層、前記第１コンタクト層、及び前記第１積層は、第１軸の方向に順に配列される。

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。

以上説明したように、本発明の一側面によれば、コンタクト層と活性層との距離を短くできる構造を有する面発光レーザが提供される。

図１は、本実施形態に係る垂直共振型の面発光レーザを模式的に示す一部破断図である。図２は、本実施形態に係る垂直共振型の面発光レーザを模式的に示す一部破断図である。図３は、図１及び図２に示された面発光レーザにおける第１コンタクト層辺りの層構造を模式的に示す図面である。図４は、本実施形態に係る面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図５は、本実施形態に係る面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図６は、本実施形態に係る面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図７は、本実施形態に係る面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図８は、本実施形態に係る面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図９は、本実施形態に係る面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図１０は、本実施形態に係る面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。

いくつかの具体例を説明する。

具体例に係る面発光レーザは、（ａ）基板上に設けられ、分布ブラッグ反射のための第１積層と、（ｂ）前記基板上に設けられた活性層と、（ｃ）前記基板上に設けられた第１コンタクト層と、を備え、前記基板、前記活性層、前記第１コンタクト層、及び前記第１積層は、第１軸の方向に順に配列される。

面発光レーザによれば、基板上において、活性層、第１コンタクト層、及び第１積層が第１軸の方向に順に配列される。第１コンタクト層からのキャリアは、第１積層を経由することなく活性層に流れる。

具体例に係る面発光レーザでは、前記活性層、前記第１コンタクト層、及び前記第１積層は、ポストを構成しており、前記ポストは、上面、側面及び下端を有すると共に、前記基板の主面上に設けられ、当該面発光レーザは、前記ポストの前記側面において前記第１コンタクト層に接触を成す第１オーミック電極を更に備える。

面発光レーザによれば、活性層、第１コンタクト層、及び第１積層の配列を含むポストは、第１オーミック電極に接触を成す側面を有する。第１オーミック電極からのキャリアは、第１コンタクト層を経由して活性層に至る。

具体例に係る面発光レーザは、前記第１コンタクト層と前記活性層との間に設けられた中間積層を更に備え、前記第１コンタクト層は、前記ポストの前記側面の一部を構成する側面を有し、前記第１コンタクト層の前記側面は、前記第１コンタクト層と前記第１積層との境界の縁から前記第１コンタクト層と前記中間積層との境界の縁まで延在する。

面発光レーザによれば、第１オーミック電極は、ポスト内の第１コンタクト層の側面に接触を成す。第１オーミック電極からのキャリアは、第１コンタクト層を経由して活性層に至る。

具体例に係る面発光レーザでは、前記ポストの前記側面は、前記ポストの前記上面から前記ポストの前記下端への方向に裾広がりになっている。

面発光レーザによれば、第１オーミック電極は、ポストの裾広がりの側面におい第１オーミック電極に接触を成す。第１オーミック電極からのキャリアは、第１コンタクト層を経由して活性層に至る。

具体例に係る面発光レーザは、第２コンタクト層を含み分布ブラッグ反射のための第２積層と、前記第２コンタクト層に接触を成す第２オーミック電極と、を更に備え、前記ポストの前記下端は、前記第２コンタクト層内に位置し、前記第２積層は、前記基板と前記活性層との間に設けられる。

面発光レーザによれば、ポストの下端が第２コンタクト層内に位置して、第２オーミック電極は、第２コンタクト層の上面に接触を成すことができる。

具体例に係る面発光レーザでは、前記第１積層がアンドープ半導体を含む。

面発光レーザによれば、第１積層による光吸収を低減できる。

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本実施形態に係る面発光レーザ、及び面発光レーザを作製する方法を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。

図１は、本実施形態に係る垂直共振型の面発光レーザを模式的に示す一部破断図である。図２は、本実施形態に係る垂直共振型の面発光レーザを模式的に示す一部破断図である。図１及び図２を参照すると、面発光レーザ１（１Ｄ、１Ｅ）は、基板１０、活性層１３、第１コンタクト層１５、及び第１積層１６を備える。活性層１３及び第１コンタクト層１５は、基板１０上に設けられる。第１積層１６は、基板１０上に設けられ、分布ブラッグ反射のために設けられる。基板１０、活性層１３、第１コンタクト層１５、及び第１積層１６は、第１軸Ａｘ１の方向に順に配列される。

活性層１３、第１コンタクト層１５、及び第１積層１６を第１軸Ａｘ１の方向に沿って基板１０上に順に配列する面発光レーザ１によれば、第１コンタクト層１５からのキャリアは、第１積層１６を経由することなく活性層１３に流れる。

活性層１３、第１コンタクト層１５、及び第１積層１６は、ポスト１８を構成する。ポスト１８は、上面１８ａ、側面１８ｂ及び下端１８ｃを有すると共に、基板１０の主面１０ｄ上に設けられる。面発光レーザ１は、第１オーミック電極３１を備え、第１オーミック電極３１は、ポスト１８の側面１８ｂにおいて第１コンタクト層１５に接触を成す。面発光レーザ１によれば、活性層１３、第１コンタクト層１５、及び第１積層１６の配列を含むポスト１８は、第１オーミック電極３１に接触を成す側面１８ｂを有する。第１オーミック電極３１からのキャリアは、第１コンタクト層１５を経由して活性層１３に至る。基板１０の第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂを含む。第２領域１０ｂは、第１領域１０ａを囲む。ポスト１８は、基板１０の第１領域１０ａ上に設けられる。

第１積層１６は、上面１６ｃを有しており、この上面１６ｃはポスト１８の上面１８ａに現れている。第１積層１６は、第１層１６ａ及び第２層１６ｂを有し、第１層１６ａ及び第２層１６ｂは、分布ブラッグ反射を可能にするように第１軸Ａｘ１の方向に配列されている。第１層１６ａ及び第２層１６ｂは、異なる屈折率の半導体を有し、本実施例では、第１層１６ａ及び第２層１６ｂの各々は、半導体製の側面を有し、この側面は、ポスト１８の側面１８ｂの一部を構成する。

面発光レーザ１は、活性層１３と第１コンタクト層１５との間に設けられた中間積層１９を更に備えることができる。第１コンタクト層１５は、ポスト１８の側面１８ｂの一部を構成する側面１５ａを有する。第１コンタクト層１５の側面１５ａは、第１コンタクト層１５と第１積層１６との境界の縁から第１コンタクト層１５と中間積層１９との境界の縁まで延在する。面発光レーザ１によれば、第１オーミック電極３１は、ポスト１８内の第１コンタクト層１５の側面１５ａに接触を成す。第１オーミック電極３１からのキャリアは、第１コンタクト層１５を経由して活性層１３に至る。中間積層１９は、キャリアの経路上に位置しており、これ故に、中間積層１９は、導電性を有しており、第１コンタクト層１５のドーパント濃度より低いドーパント濃度が付与されることが良い。

中間積層１９は、第１コンタクト層１５に接触を成す上部半導体層を有し、第１積層１６は、第１コンタクト層１５に接触を成す下部半導体層を有する。第１コンタクト層１５は、中間積層１９の上部半導体層のドーパント濃度より大きなドーパント濃度を有すると共に、第１積層１６の下部半導体層のドーパント濃度より大きなドーパント濃度を有する。本実施例では、第１積層１６の少なくとも上側部分はアンドープ半導体を含むことができ、全体にわたってアンドープ半導体から成ることができる。第１積層１６のアンドープ半導体は、第１積層１６が低い光吸収を示すことを可能にする。ｉ型を示すように形成される第１積層１６を含む上部分布ブラッグ反射器は、光パワーの増加に有効であり、具体的には、１×１０^１８ｃｍ^−３のｐドーピング濃度及び４００ｎｍの層厚を有する分布ブラッグ反射器に比べて約２％の光パワーの増加を示す。

本実施例では、中間積層１９は、電流狭窄構造１４を含む。電流狭窄構造１４は、ＩＩＩ族構成元素としてアルミニウムを含む半導体からなる半導体領域１４ａと、ＩＩＩ族酸化物を備える誘電体領域１４ｂとを含む。電流狭窄構造１４は、活性層１３と第１コンタクト層１５との間に設けられて、ポスト１８内におけるキャリア流の分布を調整する。必要な場合には、中間積層１９は、第１積層１６と同様に分布ブラッグ反射を可能にするように交互に配列された第１層１６ａ及び第２層１６ｂを有することができる。

面発光レーザ１は、分布ブラッグ反射のための第２積層１１及び第２オーミック電極３２を更に含む。第２積層１１は、基板１０と活性層１３との間に設けられる。ポスト１８は、活性層１３に加えて、第２積層１１を含むことができる。第２積層１１は、第２コンタクト層１２、第１部分１１ｃ及び第２部分１１ｄを含むことができ、本実施例では、第２コンタクト層１２は、第１部分１１ｃと第２部分１１ｄとの間に設けられる。ポスト１８の下端１８ｃは、第２コンタクト層１２内に位置している。第２積層１１の第１部分１１ｃはポスト１８内に設けられる。第２コンタクト層１２の上部分がポスト１８内に設けられ、第２コンタクト層１２の下部分は基板１０の第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂ上に設けられる。第１部分１１ｃは、基板１０の第１領域１０ａ上に位置し、第２部分１１ｄは、基板１０の第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂ上を延在する。第１部分１１ｃ及び第２部分１１ｄは、第１層１１ａ及び第２層１１ｂを有し、第１層１１ａ及び第２層１１ｂは、分布ブラッグ反射を可能にするように第１軸Ａｘ１の方向に配列されている。第１層１１ａ及び第２層１１ｂは、異なる屈折率の半導体を含む。本実施例では、第１層１６ａ及び第２層１６ｂの各々は側面を有し、この側面は、ポスト１８の側面１８ｂを成す。

面発光レーザ１によれば、ポスト１８の下端１８ｃが第２コンタクト層１２内に位置して、第２オーミック電極３２は、第２コンタクト層１２の上面に接触を成すことができる。既に説明したように、第２コンタクト層１２の上部分がポスト１８内に設けられ、第２コンタクト層１２の下部分が、基板１０の第１領域１０ａから第２領域１０ｂにわたって設けられる。

面発光レーザ１は、ポスト１８を覆う絶縁膜２１を含む。絶縁膜２１は、ポスト１８の側面１８ｂ及び上面１８ａを覆う。絶縁膜２１は、第１コンタクト層１５の側面１５ａに到達する第１開口２１ａを有する。第１開口２１ａは、例えば第１コンタクト層１５の側面１５ａに沿って閉じた形状を有することができる。第１開口２１ａは、ポスト１８内の活性層１３の側面から離れており、しかし第１コンタクト層１５の側面１５ａのエリアのみに位置する形状に限定されない。第１オーミック電極３１は、ポスト１８の半導体側面に接触を成し、具体的には第１コンタクト層１５の側面１５ａ及びその隣地に接触を成す。

絶縁膜２１は、第２コンタクト層１２に到達する第２開口２１ｂを有する。第２開口２１ｂは、基板１０の第２領域１０ｂ上に位置しており、例えばループ状の曲線に沿って延在して、第２コンタクト層１２の上面１２ａに接触を成す。第２開口２１ｂは、ポスト１８内の活性層１３の側面から離れている。第２オーミック電極３２は、ポスト１８の外側において半導体上面に接触を成し、具体的には第２コンタクト層１２の上面１２ａに接触を成す。

活性層１３は、例えば井戸層１３ａ及び障壁層１３ｂを含み、井戸層１３ａ及び障壁層１３ｂは、量子井戸構造ＭＱＷを形成するように交互に配列される。活性層１３は、量子井戸構造ＭＱＷと中間積層１９との間に位置するアンドープ半導体の上部スペーサ層１３ｃと、第２積層１１と量子井戸構造ＭＱＷとの間に位置するアンドープ半導体の下部スペーサ層１３ｄを有することができる。ポスト１８内の半導体において、活性層１３上に設けられる半導体は、例えばｐ型（ｎ型）ドーパントで添加されており、活性層１３下に設けられる半導体は、例えばｎ型（ｐ型）ドーパントで添加される。

面発光レーザ１は、第１導電体３３及び第２導電体３４を含む。第１導電体３３は、絶縁膜２１上に位置する第１パッド電極３３ａと、第１パッド電極３３ａを第１オーミック電極３１に接続する第１配線導体３３ｂとを含む。第２導電体３４は、絶縁膜２１上に位置する第２パッド電極３４ａと、第２パッド電極３４ａを第２オーミック電極３２に接続する第２配線導体３４ｂとを含む。

本実施例では、面発光レーザ１は、テラス４５及び溝４７を含み、溝４７は、テラス４５からポスト１８を隔置する。第１パッド電極３３ａ及び第２パッド電極３４ａは、テラス４５上に設けられる。第２開口２１ｂは、溝４７の底に位置する。第１配線導体３３ｂは、ポスト１８の側面１８ｂ上の第１開口２１ａ内に第１オーミック電極３１に沿って延在すると共に、溝４７を横切って第１オーミック電極３１を第１パッド電極３３ａに接続する。第２配線導体３４ｂは、溝４７の底上の第２開口２１ｂ内に第２オーミック電極３２に沿って延在すると共に、溝４７の側面を登って第２オーミック電極３２を第２パッド電極３４ａに接続する。

面発光レーザ１の例示。
半導体積層構造４９の例示。
基板１０：半絶縁性ＧａＡｓ基板。
第１積層１６：アンドープＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造、又はアンドープＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ超格子構造。
第１コンタクト層１５：Ｃ（カーボン）ドープのｐ型ＡｌＧａＡｓ、Ｃ（カーボン）ドープのｐ型ＧａＡｓ、Ｚｎドープｐ型ＡｌＧａＡｓ、又はＺｎドープｐ型ＧａＡｓ。
電流狭窄構造１４。
半導体領域１４ａ：Ａｌ含有半導体層、例えばＡｌＧａＡｓ、Ａｌ組成＝０．９８。
誘電体領域１４ｂ：アルミニウム酸化物、ガリウム酸化物。
第２コンタクト層１２：Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＡｓ、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ。
第２積層１１。
第１部分１１ｃ：ＳｉドープＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造、又はＳｉドープＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造。
第２部分１１ｄ：アンドープＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造、又はアンドープＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造。
活性層１３：アンドープＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸構造。
絶縁膜２１：シリコン系無機絶縁体、具体的にはＳｉＮ、又はＳｉＯＮ。

図１を参照すると、面発光レーザ１Ｄでは、第１開口２１ａは、ポスト１８の側面１８ｂにおける第１コンタクト層１５の側面１５ａ上に位置しており、第１開口２１ａを通して第１オーミック電極３１が第１コンタクト層１５の側面１５ａに接触を成しており、絶縁膜２１は第１積層１６の全上面及び側面の大部分を覆う。

図２を参照すると、面発光レーザ１Ｅでは、第１開口２１ａは、ポスト１８の側面１８ｂにおける第１コンタクト層１５の側面１５ａ及び第１積層１６の側面上に位置する。第１オーミック電極３１が第１開口２１ａを通して第１コンタクト層１５の側面１５ａに接触を成しており、絶縁膜２１は第１積層１６の上面の部分的に覆う。

図３は、面発光レーザ１（１Ｄ、１Ｅ）における第１コンタクト層の近傍における層構造を模式的に示す図面である。ポスト１８の側面１８ｂは、ポスト１８の上面１８ａからポスト１８の下端１８ｃへの方向に裾広がりになっている。ポスト１８の裾広がりの側面１８ｂ上において第１オーミック電極３１に接触を成す第１コンタクト層１５を含む面発光レーザ１によれば、第１オーミック電極３１からのキャリアは、第１コンタクト層１５を経由して活性層１３に至る。ポスト１８の側面１８ｂは、４５〜７５度の範囲の傾斜角ＡＮＧを有することが好ましい。この傾斜角は、ポスト１８の側面１８ｂに接する接線が基板１０の主面１０ｄと形成する角度であることができる。接線は、ポスト１８内の活性層の側面に接しており、基板１０の主面１０ｄに垂直な基準面において延在する。

図３の（ａ）部及び（ｂ）部を参照すると、ポスト１８内のドーパントプロファイルが示されている。「ＵＤ」はアンドープレベルを示し、「Ｃ」はドーパント濃度を示す。第１コンタクト層１５は、中間積層１９の上部半導体層のドーパント濃度より大きなドーパント濃度を有しており、例えば１×１０^１８〜３×１０^１９ｃｍ^−３の範囲のドーパント濃度を有する。第１積層１６のドーパント濃度は、第１コンタクト層１５のドーパント濃度未満であり、好ましくは中間積層１９のドーパント濃度未満である。第１積層１６の少なくとも一部分は、アンドープであることが好ましく、例えば下側部分はドーパントが添加されていることができ、上側部分はアンドープ半導体を含むことができる。第１積層１６は、全体にわたってアンドープ半導体から成ることができる。第１コンタクト層１５のドーパント濃度が、ポスト１８内の半導体において最も大きいことがよい。本実施例では、第１コンタクト層１５は、第１積層１６及び中間積層１９内の三元ＡｌＧａＡｓより小さいバンドギャップのＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＡｓ（Ｘは０以上であり、０．５以下であることができる）からなることが良い。第１コンタクト層１５の厚さは、４０〜９０ｎｍであることができる。

図４〜図１０を参照しながら。本実施形態に係る面発光レーザを作製する方法を説明する。図４〜図１０は、本実施形態に係る面発光レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。引き続く説明において、理解を容易にするために、可能な場合には、図１及び図２に付された参照符合を使用する。

工程Ｓ１０１では、図４の（ａ）部に示されるように、準備した半導体ウエハといった基板１０上に面発光レーザのための半導体積層５１を成長炉５０ａにおいて成長して、エピタキシャル基板ＥＰを形成する。この成長は、例えば有機金属気相成長法によって行われることができる。半導体積層５１は、第２積層１１の第２部分１１ｄのための半導体積層５１ａ、第２コンタクト層１２のための半導体層５１ｂ、第２積層１１の第１部分１１ｃのための半導体積層５１ｃ、活性層１３のための半導体積層５１ｄ、中間積層１９のための半導体積層５１ｅ、第１コンタクト層１５のための半導体層５１ｆ、及び第１積層１６のための半導体積層５１ｇを含み、半導体積層５１ｅは、酸化狭窄を用いるための高Ａｌ組成の半導体層５１ｈを含む。
具体的には、半導体積層５１は以下の構造を有する（「ＡｌＧａＡｓ」の表記は、二元ＧａＡｓ及び三元ＡｌＧａＡｓを表す）。
下部分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）として働く第２積層１１のための半導体積層。
厚さ：２０００〜１００００ｎｍ。
第１部分１１ｃのための積層：ＳｉドープＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造。
第２部分１１ｄのための積層：アンドープＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造。
第２コンタクト層１２のための半導体層。
厚さ：３００〜６００ｎｍ。
構造ＳｉドープＡｌＧａＡｓ。
ドーパント濃度：１×１０^１７ｃｍ^−３以上。
下部スペーサ層１３ｄのための半導体層。
厚さ：５〜２０ｎｍ。
材質：アンドープＡｌＧａＡｓ。
活性層１３の井戸層及び障壁層又は半導体層。
厚さ：１０〜８０ｎｍ。
材質：アンドープ（Ａｌ）（Ｉｎ）ＧａＡｓ。
上部スペーサ層１３ｃのための半導体層。
厚さ：５〜２０ｎｍ。
材質：アンドープＡｌＧａＡｓ。
中間積層１９のための半導体積層。
例えば、電流狭窄構造を形成するために酸化狭窄される半導体層。
厚さ：１０〜５０ｎｍ。
材質：Ｚｎ又はＣドープＡｌＧａＡｓ。
上部スペーサ層１３ｃと中間積層１９との間に上部ブラッグ反射器（ＤＢＲ）として働く積層のための半導体積層を成長してもよい。
中間積層１９内に設けられる上部ブラッグ反射器（ＤＢＲ）として働く半導体層：Ｚｎ又はＣドープＡｌＧａＡｓ。
厚さ：２０〜７０ｎｍ。
ドーパント濃度：１×１０^１７ｃｍ^−３以上。
第１コンタクト層１５のための半導体層。
材料：Ｚｎ又はＣドープＡｌＧａＡｓ。
厚さ：４０〜９０ｎｍ。
ドーパント濃度：１×１０^１８ｃｍ^−３以上。
第１積層１６内に設けられる上部ブラッグ反射器（ＤＢＲ）として働く半導体積層：アンドープＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子構造。
第１コンタクト層１５に接触を成すＡｌＧａＡｓはＺｎ又はＣドープであることができる。

工程Ｓ１０２では、図４の（ｂ）部に示されるように、エピタキシャル基板ＥＰの半導体積層５１の主面上に半導体ポストを形成するための厚膜マスクＲ１を形成する。厚膜マスクＲ１は、レジストからなる。具体的には、レジストを半導体積層５１の主面上に塗布して、レジスト膜（例えば、厚さ２マイクロメートル）を形成する。このレジスト膜に露光及び現像を施すと共に、現像されたレジスト膜を熱処理して凸形状を有するパターンの厚膜マスクＲ１を得る。凸曲面状のパターンは、パターンの底において、例えば３０マイクロメートル程度の径を有する。

工程Ｓ１０３では、図５の（ａ）部に示されるように、厚膜マスクＲ１を用いて半導体積層５１をエッチングして、基板生産物ＳＰ１を得る。具体的には、厚膜マスクＲ１を搭載するエピタキシャル基板ＥＰをエッチング装置５０ｂ、例えば、誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）装置に配置すると共に、エッチング装置５０ｂにエッチャントを供給してエッチングを開始する。エッチャントは、例えばＢＣｌ_３である。このエッチングにより、厚膜マスクＲ１及び半導体積層５１の両方をエッチングして、厚膜マスクＲ１の三次元形状を半導体積層５１に転写した半導体ポスト５３、半導体テラス５５及び溝５７を形成する。半導体積層５１は、溝５７が第２コンタクト層１２のための半導体層５１ｂに到達するようにエッチングされる。第２コンタクト層１２のための半導体層５１ｂが、溝５７の底（底面幅、４マイクロメートル）に現れている。このエッチングにおいて、厚膜マスクＲ１の膜減りにより、厚膜マスクＲ１の形状がエッチング中に変化する。厚膜マスクＲ１が消失する前に、エッチングを停止する。このようなエッチングにより、半導体ポスト５３及び半導体テラス５５の側面は、基板１０の主面に対して大きな傾斜角度（例えば７５度）で傾斜させることができる。エッチングの完了後に、残った厚膜マスクＲ１を除去して、基板生産物ＳＰ１を得る。

工程Ｓ１０４では、図５の（ｂ）部に示されるように、厚膜マスクＲ１を除去した後に、基板生産物ＳＰ１上に保護マスクＰ１を形成する。保護マスクＰ１は、例えば以下のように作製される。保護マスクＰ１のための無機絶縁膜（例えば、厚さ２０ｎｍのＳｉＮ膜）を堆積すると共に、フォトリソグラフィ及びエッチングにより無機絶縁膜にパターン形成して、保護マスクＰ１を得る。保護マスクＰ１は、半導体ポスト５３の側面に現れた第１コンタクト層１５の側面を覆うパターンを有する。本実施例では、保護マスクＰ１は、第１コンタクト層１５の側面、並びに第１コンタクト層１５上の第１積層１６の側面及び上面を覆う。

工程Ｓ１０５では、図６の（ａ）部に示されるように、保護マスクＰ１を搭載した基板生産物ＳＰ１を酸化炉５０ｃにおいて酸化雰囲気に曝して、高Ａｌ組成の半導体層５１ｈを半導体ポスト５３の側面から酸化して、電流狭窄構造１４を形成する。酸化雰囲気は、摂氏３５０度の高温スチームを含む。半導体ポスト５３の酸化により、半導体ポスト５３からポスト１８が形成される。高Ａｌ組成の半導体層５１ｈは、酸化物の絶縁領域とこの絶縁領域に囲まれる半導体の電流アパチャー領域とを含む電流狭窄構造１４に変わる。電流アパチャー領域は、例えば４〜７．５マイクロメートルの範囲の直径を有する。本実施例では、酸化工程を終了した後に、保護マスクＰ１を除去することなく残す。必要な場合には、保護マスクＰ１を除去することができる。

工程Ｓ１０６では、図６の（ｂ）部に示されるように、電流狭窄構造１４を形成した後に、基板生産物ＳＰ１の全面に絶縁膜５９（例えば、厚さ２０ナノメートル以上のＳｉ（Ｏ）Ｎ膜）を堆積して、基板生産物ＳＰ２を形成する。引き続く説明において、保護マスクＰ１及び絶縁膜５９を区別することなく、絶縁膜５９として参照する。

工程Ｓ１０７では、図７の（ａ）部に示されるように、電流狭窄構造１４を形成した後に、基板生産物ＳＰ２上に第１コンタクトマスクＭＣ１を形成する。第１コンタクトマスクＭＣ１は、例えばレジストマスクを含む。第１コンタクトマスクＭＣ１は、第１コンタクト層１５への開口を規定する。第１コンタクトマスクＭＣ１は、ポスト１８の側面１８ｂにおける第１コンタクト層１５の側面上に位置する開口ＭＣ１ＯＰを有する。第１コンタクトマスクＭＣ１を用いて絶縁膜５９をエッチングして、ポスト１８の側面１８ｂ上、具体的には第１コンタクト層１５の側面上に開口５９ａを形成する。第１コンタクト層１５の側面が、開口５９ａに現れており、本実施例では、第１コンタクト層１５の側面、第１積層１６の全側面及び上面の一部が、開口５９ａに現れる。第１コンタクト層１５の側面上に確実に開口を形成するために、開口ＭＣ１ＯＰの縁は、電流狭窄構造１４に至ることができ、しかし、ポスト１８の側面１８ｂにおける活性層１３から離れており、第１コンタクトマスクＭＣ１は、活性層１３をしっかり覆う。また、第１コンタクトマスクＭＣ１は、ポスト１８の上面１８ａにおける出射エリアをしっかり覆う。出射エリアは、例えば電流狭窄構造１４の電流アパーチャーの外側に約１マイクロメートル程度大きな径として見積もられる。絶縁膜５９のエッチングが完了した後に、第１コンタクトマスクＭＣ１を除去する。必要な場合には、開口５９ａを形成するために、複数回のフォトリソグラフィ及びエッチングを行うことができる。

工程Ｓ１０８では、図７の（ｂ）部に示されるように、絶縁膜５９に開口５９ａを形成した後に、第１オーミック電極３１を形成して、基板生産物ＳＰ３を得る。具体的には、リフトオフのためのレジストマスクを形成する。レジストマスクは、第１コンタクト層１５の側面上に開口を有する。第１オーミック電極３１のための金属層を堆積すると共に、レジストマスクを除去して第１オーミック電極３１を得る。金属層は、例えば厚さ４０ナノメートルのＴｉＰｔＡｕを備える。本実施例では、第１オーミック電極３１は、第１コンタクト層１５の側面及び第１積層１６の全側面及び上面の外側エリアに接触を成す。第１オーミック電極３１は、例えば電流狭窄構造１４の電流アパーチャーの外側に約１マイクロメートル程度大きな径の開口をポスト１８の上面１８ａに有する。

工程Ｓ１０９では、図８の（ａ）部に示されるように、第１オーミック電極３１を覆うように基板生産物ＳＰ３の全面に絶縁膜６１（例えば、厚さ２０ナノメートル以上のＳｉ（Ｏ）Ｎ膜）を堆積して、基板生産物ＳＰ４を形成する。

工程Ｓ１１０では、図８の（ｂ）部に示されるように、絶縁膜６１を形成した後に、基板生産物ＳＰ４上に第２コンタクトマスクＭＣ２を形成する。第２コンタクトマスクＭＣ２は、例えばレジストマスクを含む。第２コンタクトマスクＭＣ２は、第２コンタクト層１２への開口を規定する。第２コンタクトマスクＭＣ２は、ポスト１８の外側に位置する溝５７における第２コンタクト層１２の上面上に位置する開口ＭＣ２ＯＰを有する。第２コンタクトマスクＭＣ２を用いて絶縁膜５９、６１をエッチングして、第２コンタクト層１２の上面上に開口６１ａを形成する。第２コンタクト層１２の上面が、開口６１ａに現れている。絶縁膜６１のエッチングが完了した後に、第２コンタクトマスクＭＣ２を除去する。

工程Ｓ１１１では、図９の（ａ）部に示されるように、絶縁膜６１に開口６１ａを形成した後に、第２オーミック電極３２を形成して、基板生産物ＳＰ５を得る。具体的には、リフトオフのためのレジストマスクを形成する。レジストマスクは、溝５７の底に位置する第２コンタクト層１２の上面上に開口を有する。第２オーミック電極３２のための金属層を堆積すると共に、レジストマスクを除去して第２オーミック電極３２を得る。金属層は、例えば厚さ４０ナノメートルのＴｉＰｔＡｕを備える。本実施例では、第２オーミック電極３２は、第２コンタクト層１２の上面に接触を成す。

工程Ｓ１１２では、図９の（ｂ）部に示されるように、第２オーミック電極３２を覆うように基板生産物ＳＰ５の全面に絶縁膜６３（例えば、厚さ２０ナノメートル以上のＳｉ（Ｏ）Ｎ膜）を堆積して、基板生産物ＳＰ６を形成する。

工程Ｓ１１３では、図１０の（ａ）部に示されるように、絶縁膜６３を形成した後に、基板生産物ＳＰ６上に第３コンタクトマスクＭＣ３を形成する。第３コンタクトマスクＭＣ３は、例えばレジストマスクを含む。第３コンタクトマスクＭＣ３は、第１オーミック電極３１への開口及び第２オーミック電極３２への開口を規定する。第３コンタクトマスクＭＣ３は、ポスト１８の側面上の第１オーミック電極３１の上面上に位置する開口ＭＣ３ＯＰ１及びポスト１８の外側に位置する溝５７における第２オーミック電極３２の上面上に位置する開口ＭＣ３ＯＰ２を有する。第３コンタクトマスクＭＣ３を用いて絶縁膜５９、６１、６３をエッチングして、第１オーミック電極３１上の第１開口６３ａと第２オーミック電極３２の上面上に第２開口６３ｂを形成する。第１オーミック電極３１及び第２オーミック電極３２が、それぞれ、第１開口６３ａ及び第２開口６３ｂに現れている。第１開口６３ａ及び第２開口６３ｂを形成した後に、第３コンタクトマスクＭＣ３を除去して、基板生産物ＳＰ７を得る。

工程Ｓ１１４では、図１０の（ｂ）部に示されるように、基板生産物ＳＰ７上に第１導電体３３及び第２導電体３４を形成する。具体的には、マスクを用いて基板生産物ＳＰ７上に金系の金属層を堆積する。第１導電体３３は、第１開口６３ａを介して第１オーミック電極３１に接触を成し、第２導電体３４は、第２開口６３ｂを介して第２オーミック電極３２に接触を成す。金属の堆積は、例えばスパッタ法又は蒸着法によって行われる。第１導電体３３及び第２導電体３４を形成した後に、パッシベーション膜（例えば、厚さ１２０ナノメートルのＳｉ（Ｏ）Ｎ）を形成する。

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

以上説明したように、本実施形態によれば、コンタクト層と活性層との距離を短くできる構造を有する面発光レーザが提供される。

１、１Ｄ、１Ｅ…面発光レーザ、１０…基板、１３…活性層、１５…第１コンタクト層、１６…第１積層、Ａｘ１…第１軸。

Claims

面発光レーザであって、
基板上に設けられ、分布ブラッグ反射のための第１積層と、
前記基板上に設けられた活性層と、
前記基板上に設けられた第１コンタクト層と、
を備え、
前記基板、前記活性層、前記第１コンタクト層、及び前記第１積層は、第１軸の方向に順に配列される、面発光レーザ。
前記活性層、前記第１コンタクト層、及び前記第１積層は、ポストを構成しており、
前記ポストは、上面、側面及び下端を有すると共に、前記基板の主面上に設けられ、
当該面発光レーザは、前記ポストの前記側面において前記第１コンタクト層に接触を成す第１オーミック電極を更に備える、請求項１に記載された面発光レーザ。
前記第１コンタクト層と前記活性層との間に設けられた中間積層を更に備え、
前記第１コンタクト層は、前記ポストの前記側面の一部を構成する側面を有し、
前記第１コンタクト層の前記側面は、前記第１コンタクト層と前記第１積層との境界の縁から前記第１コンタクト層と前記中間積層との境界の縁まで延在する、請求項２に記載された面発光レーザ。
前記ポストの前記側面は、前記ポストの前記上面から前記ポストの前記下端への方向に裾広がりになっている、請求項２又は請求項３に記載された面発光レーザ。
第２コンタクト層を含み、分布ブラッグ反射のための第２積層と、
前記第２コンタクト層に接触を成す第２オーミック電極と、
を更に備え、
前記ポストの前記下端は、前記第２コンタクト層内に位置し、
前記第２積層は、前記基板と前記活性層との間に設けられる、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載された面発光レーザ。
前記第１積層がアンドープ半導体を含む、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された面発光レーザ。