JP2022028613A - 垂直共振型面発光レーザ - Google Patents

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礼 田中
Rei Tanaka
雄司 小山
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Abstract

【課題】アノード電極パッドに起因する寄生容量を低減できる垂直共振型面発光レーザを提供する。【解決手段】垂直共振型面発光レーザは、第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する半絶縁性基板と、第２エリア上に設けられず、第１エリア上に設けられたｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に設けられた半導体積層体であり、ｎ型半導体層上に設けられた第１分布ブラッグ反射器と、第１分布ブラッグ反射器上に設けられた活性層と、活性層上に設けられた第２分布ブラッグ反射器と、を含む半導体積層体と、ｎ型半導体層に接続されたカソード電極と、半導体積層体の上面に接続されたアノード電極と、アノード電極に接続され、第１エリアから第２エリアまで延在する第１導電体であり、第２エリア上に設けられたアノード電極パッドを含む第１導電体と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、垂直共振型面発光レーザに関する。
特許文献１は、ベース基板上に、ｎ型半導体コンタクト層、ｎ型ＤＢＲ層、絶縁膜、絶縁層及びアノード電極パッドが順に設けられた垂直共振型面発光レーザを開示する。
国際公開第２０１３／１７６２０１号
上記垂直共振型面発光レーザでは、アノード電極パッドとｎ型半導体コンタクト層との間に寄生容量が生じる。
本開示は、アノード電極パッドに起因する寄生容量を低減できる垂直共振型面発光レーザを提供する。
本開示の一側面に係る垂直共振型面発光レーザは、第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する半絶縁性基板と、前記第２エリア上に設けられず、前記第１エリア上に設けられたｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に設けられた半導体積層体であり、前記ｎ型半導体層上に設けられた第１分布ブラッグ反射器と、前記第１分布ブラッグ反射器上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられた第２分布ブラッグ反射器と、を含む半導体積層体と、前記ｎ型半導体層に接続されたカソード電極と、前記半導体積層体の上面に接続されたアノード電極と、前記アノード電極に接続され、前記第１エリアから前記第２エリアまで延在する第１導電体であり、前記第２エリア上に設けられたアノード電極パッドを含む第１導電体と、を備える。
本開示の他の一側面に係る垂直共振型面発光レーザは、第１エリア、第２エリア及び第３エリアを含む主面を有する半絶縁性基板であり、前記第３エリアは前記第２エリアによって前記第１エリアから離されている、半絶縁性基板と、前記第２エリア上に設けられず、前記第１エリア上に設けられたｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に設けられた半導体積層体であり、前記ｎ型半導体層上に設けられた第１分布ブラッグ反射器と、前記第１分布ブラッグ反射器上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられた第２分布ブラッグ反射器と、を含む半導体積層体と、前記ｎ型半導体層に接続されたカソード電極と、前記半導体積層体の上面に接続されたアノード電極と、前記アノード電極に接続され、前記第１エリアから前記第３エリアまで延在する第１導電体であり、前記第３エリア上に設けられたアノード電極パッドを含む第１導電体と、を備える。
本開示によれば、アノード電極パッドに起因する寄生容量を低減できる垂直共振型面発光レーザが提供され得る。
図１は、第１実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、第２実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は、第３実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。 図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。 図７は、第４実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。 図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 図９は、第５実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。 図１０は、図９のＸ－Ｘ線に沿った断面図である。 図１１は、第６実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。 図１２は、図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿った断面図である。
［本開示の実施形態の説明］
一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザは、第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する半絶縁性基板と、前記第２エリア上に設けられず、前記第１エリア上に設けられたｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に設けられた半導体積層体であり、前記ｎ型半導体層上に設けられた第１分布ブラッグ反射器と、前記第１分布ブラッグ反射器上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられた第２分布ブラッグ反射器と、を含む半導体積層体と、前記ｎ型半導体層に接続されたカソード電極と、前記半導体積層体の上面に接続されたアノード電極と、前記アノード電極に接続され、前記第１エリアから前記第２エリアまで延在する第１導電体であり、前記第２エリア上に設けられたアノード電極パッドを含む第１導電体と、を備える。
上記垂直共振型面発光レーザによれば、アノード電極パッドの下にｎ型半導体層が位置しない。そのため、アノード電極パッドとｎ型半導体層との間の寄生容量を低減できる。
前記第２エリアが凹部を含んでもよい。凹部は、ｎ型半導体層をエッチングした後に、半絶縁性基板の主面をエッチングすることによって形成され得る。その場合、第２エリア上にｎ型半導体層が残存する可能性を低減できる。
上記垂直共振型面発光レーザが、前記カソード電極に接続された第２導電体を更に備え、前記第２導電体は、前記第２エリア上に設けられたカソード電極パッドを含んでもよい。この場合、カソード電極パッドをカソード電極から離すことができる。
前記第１導電体が、前記アノード電極と前記アノード電極パッドとの間の配線導体を含み、前記配線導体が、前記第２エリア上に設けられ前記主面に沿って延在する部分を含んでもよい。この場合、配線導体の当該部分の下にもｎ型半導体層が位置しない。そのため、配線導体の当該部分とｎ型半導体層との間の寄生容量を低減できる。
前記第２エリアが、前記主面の縁まで到達してもよい。この場合、アノード電極パッドの周囲の空間が広くなる。
他の一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザは、第１エリア、第２エリア及び第３エリアを含む主面を有する半絶縁性基板であり、前記第３エリアは前記第２エリアによって前記第１エリアから離されている、半絶縁性基板と、前記第２エリア上に設けられず、前記第１エリア上に設けられたｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に設けられた半導体積層体であり、前記ｎ型半導体層上に設けられた第１分布ブラッグ反射器と、前記第１分布ブラッグ反射器上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられた第２分布ブラッグ反射器と、を含む半導体積層体と、前記ｎ型半導体層に接続されたカソード電極と、前記半導体積層体の上面に接続されたアノード電極と、前記アノード電極に接続され、前記第１エリアから前記第３エリアまで延在する第１導電体であり、前記第３エリア上に設けられたアノード電極パッドを含む第１導電体と、を備える。
上記垂直共振型面発光レーザによれば、第２エリア上にｎ型半導体層が設けられていない。そのため、第３エリア上のアノード電極パッドと第１エリア上のｎ型半導体層との間の寄生容量を低減できる。
前記半導体積層体は第１半導体積層体であり、前記第３エリア上には、前記ｎ型半導体層及び第２半導体積層体が設けられ、前記第２半導体積層体は、前記ｎ型半導体層と前記アノード電極パッドとの間に配置されてもよい。この場合、第３エリア上のｎ型半導体層及び第２半導体積層体は、第１エリア上のｎ型半導体層から電気的に絶縁される。
前記主面から前記第２半導体積層体の上面までの高さは、前記主面から前記第１半導体積層体の前記上面までの高さと同じであってもよい。この場合、第１半導体積層体の上面及び第２半導体積層体の上面を他の部材の表面に実装し易くなる。
［本開示の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示される垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）１０は、軸Ａｘ１に沿ってレーザ光Ｌを出射する。垂直共振型面発光レーザ１０は、半絶縁性基板１２と、ｎ型半導体層１４と、半導体積層体１６（第１半導体積層体）と、カソード電極１８と、アノード電極２０と、第１導電体３０とを備える。
半絶縁性基板１２は、軸Ａｘ１に交差する主面１２ａを有する。主面１２ａは、第１エリア１２ａ１及び第２エリア１２ａ２を含む。第２エリア１２ａ２は例えば円形エリアである。第１エリア１２ａ１は例えば第２エリア１２ａ２を取り囲む矩形エリアである。主面１２ａは、第１エリア１２ａ１及び第２エリア１２ａ２を取り囲む枠状エリア１２ａｆを有してもよい。枠状エリア１２ａｆは主面１２ａの縁１２ａｅに沿って延在する。枠状エリア１２ａｆは、単一の基板から複数の垂直共振型面発光レーザ１０を作製する際に、隣り合う垂直共振型面発光レーザ１０間を切断するためのスクライブエリアである。第２エリア１２ａ２は凹部１２ｒを含んでもよい。凹部１２ｒは、例えば第２エリア１２ａ２の全体にわたって形成される。凹部１２ｒは例えばフォトリソグラフィー及びエッチングにより形成される。凹部１２ｒの深さは、例えば１μｍ以上３μｍ以下である。半絶縁性基板１２のキャリア濃度は例えば１×１０１５ｃｍ－３以下である。半絶縁性基板１２の抵抗率は例えば１×１０７Ω・ｃｍ以下である。半絶縁性基板１２の抵抗率は例えば四端子法によって測定可能である。半絶縁性基板１２の転位密度（ＥＰＤ：Etch Pit Density）は、レーザの信頼性向上のために、例えば２０００ｃｍ－２以下である。半絶縁性基板１２は、例えばＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体基板であってもよい。半絶縁性基板１２は、ベース基板と、ベース基板上に設けられた半絶縁性半導体層とを有してもよい。この場合、半絶縁性半導体層の上面が主面１２ａとなる。
ｎ型半導体層１４は、第２エリア１２ａ２上に設けられず、第１エリア１２ａ１上に設けられる。ｎ型半導体層１４は、例えば第１エリア１２ａ１の全体にわたって設けられる。ｎ型半導体層１４は、枠状エリア１２ａｆ上に設けられていない。ｎ型半導体層１４は、第２エリア１２ａ２上に設けられた開口１４ａを有してもよい。開口１４ａは、第２エリア１２ａ２及び凹部１２ｒと同じ形状を有してもよい。開口１４ａは例えばフォトリソグラフィー及びエッチングにより形成される。ｎ型半導体層１４の厚さは、例えば１μｍ以上３μｍ以下である。ｎ型半導体層１４が厚いと、例えばエッチングにより開口１４ａを形成する際に、エッチング深さにばらつきがあっても、第１エリア１２ａ１上にｎ型半導体層１４を確実に残すことができる。また、第２エリア１２ａ２上にｎ型半導体層１４が残存しないようにオーバーエッチングすることによって、第２エリア１２ａ２に凹部１２ｒが形成される。ｎ型半導体層１４は、例えばｎ型半導体コンタクト層を含む。ｎ型半導体層１４は例えばＧａＡｓ層である。ｎ型半導体層１４のドーピング濃度は、例えば２×１０１８ｃｍ－３以上である。ｎ型ドーパントの例はＳｉを含む。
半導体積層体１６は、ｎ型半導体層１４上に設けられる。半導体積層体１６は、第２エリア１２ａ２上に設けられず、第１エリア１２ａ１上に設けられる。半導体積層体１６は、ｎ型半導体層１４上に設けられた第１分布ブラッグ反射器４０と、第１分布ブラッグ反射器４０上に設けられた活性層４２と、活性層４２上に設けられた第２分布ブラッグ反射器４６とを含む。
第１分布ブラッグ反射器４０は、軸Ａｘ１に沿って交互に配列された第１半導体層４０ａ及び第２半導体層４０ｂを含む。第１半導体層４０ａ及び第２半導体層４０ｂは、例えば互いに屈折率（Ａｌ組成）が異なるｎ型ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層（ｎ型ＡｌＧａＡｓ層）である。第１半導体層４０ａ及び第２半導体層４０ｂのペア数は例えば３５以上４５以下である。
活性層４２は、多重量子井戸構造と、多重量子井戸構造を挟む一対のスペーサとを含んでもよい。多重量子井戸構造は、例えば交互に配列されたＩｎＧａＡｓ層及びＡｌＧａＡｓ層を含む。
第２分布ブラッグ反射器４６は、軸Ａｘ１に沿って交互に配列された第１半導体層４６ａ及び第２半導体層４６ｂを含む。第１半導体層４６ａ及び第２半導体層４６ｂは、例えば互いに屈折率（Ａｌ組成）が異なるｐ型ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層（ｐ型ＡｌＧａＡｓ層）である。ｐ型ドーパントの例はＣを含む。第１半導体層４６ａ及び第２半導体層４６ｂのペア数は例えば２０以上である。
活性層４２と第２分布ブラッグ反射器４６との間には電流狭窄層４４が設けられる。電流狭窄層４４は、軸Ａｘ１が通るアパーチャー４４ａと、アパーチャー４４ａを取り囲む電流ブロック層４４ｂとを含む。アパーチャー４４ａは例えば半導体層である。電流ブロック層４４ｂは例えば酸化物層である。
第２分布ブラッグ反射器４６上にはｐ型半導体層４８が設けられる。ｐ型半導体層４８は、例えばｐ型半導体コンタクト層を含む。ｐ型半導体層４８の厚さは、例えば１００ｎｍ以上である。ｐ型半導体コンタクト層は、例えばＡｌＧａＡｓ層である。ｐ型半導体層４８のドーピング濃度は、例えば２×１０１８ｃｍ－３以上である。ｐ型半導体コンタクト層上に例えばＧａＡｓ層等のキャップ層が設けられてもよい。
アノード電極２０は、半導体積層体１６の上面１６ｔに接続される。アノード電極２０は、軸Ａｘ１を取り囲むように設けられる。アノード電極２０は、軸Ａｘ１から見て例えばリング形状を有する。半導体積層体１６の上面１６ｔには、アノード電極２０を取り囲むようにトレンチＴが設けられる。トレンチＴはアノード電極２０から離れているので、トレンチＴとアノード電極２０との間には半導体積層体１６の上面１６ｔが位置する。トレンチＴは、軸Ａｘ１から見て例えば一部が破断されたリング形状を有する。トレンチＴの底Ｔｂは活性層４２まで到達してもよい。トレンチＴは、例えばフォトリソグラフィー及びエッチングにより形成される。トレンチＴを形成した後、酸化処理を行うことによって、アパーチャー４４ａの半導体と同じ半導体を酸化して電流ブロック層４４ｂを形成する。
半導体積層体１６の上面１６ｔには、トレンチＴから離れた第１穴部Ｈ１及び第２穴部Ｈ２が設けられる。第１穴部Ｈ１は、第２エリア１２ａ２上に設けられる。第２穴部Ｈ２は、第１エリア１２ａ１上に設けられる。第１穴部Ｈ１の底は、半絶縁性基板１２まで到達している。第２穴部Ｈ２の底は、ｎ型半導体層１４まで到達している。第１穴部Ｈ１及び第２穴部Ｈ２は、互いに離れている。第１穴部Ｈ１は、軸Ａｘ１に平行な軸Ａｘ２から見て例えば軸Ａｘ２を中心とする円形を有する。第２穴部Ｈ２は、軸Ａｘ１に平行な軸Ａｘ３から見て例えば軸Ａｘ３を中心とする円形を有する。第１穴部Ｈ１及び第２穴部Ｈ２のそれぞれは、半導体積層体１６の側面１６ｓによって画定される。第１穴部Ｈ１及び第２穴部Ｈ２は、例えばフォトリソグラフィー及びエッチングにより形成される。
半導体積層体１６の上面１６ｔ及び側面１６ｓ上には、絶縁層２４が設けられる。絶縁層２４は、主面１２ａ上において第１エリア１２ａ１から第２エリア１２ａ２まで延在している。すなわち、絶縁層２４は、第１穴部Ｈ１の底にも設けられる。絶縁層２４は、上面１６ｔに開口２４ａを有する。アノード電極２０は、開口２４ａを通って半導体積層体１６の上面１６ｔに接続される。絶縁層２４は、第２穴部Ｈ２の底において、ｎ型半導体層１４上に開口２４ｂを有する。カソード電極１８は、開口２４ｂを通ってｎ型半導体層１４に接続される。絶縁層２４は、例えばＳｉＮ層等のシリコン窒化物層である。なお、図１において絶縁層２４は省略されている。
第１導電体３０は、アノード電極２０に接続され、主面１２ａ上において第１エリア１２ａ１から第２エリア１２ａ２まで延在する。第１導電体３０は、絶縁層２４上に設けられる。第１導電体３０は、第２エリア１２ａ２上に設けられたアノード電極パッド２８を含む。アノード電極パッド２８は主面１２ａに沿って延在している。アノード電極パッド２８は、例えば軸Ａｘ２から見て軸Ａｘ２を中心とする円形を有する。アノード電極パッド２８の径は例えば４０μｍ以上である。
第１導電体３０は、アノード電極２０とアノード電極パッド２８との間の配線導体２６を含む。配線導体２６は、アノード電極２０とアノード電極パッド２８とを繋ぐ方向（例えば軸Ａｘ１と軸Ａｘ２とを繋ぐ方向）に沿って絶縁層２４上において延在する。配線導体２６は、アノード電極２０に接続された第１部分２６ａと、第１部分２６ａとアノード電極パッド２８との間の第２部分２６ｂとを含む。第２部分２６ｂの幅は、第１部分２６ａの幅よりも大きい。第２部分２６ｂは、第１部分２６ａからアノード電極パッド２８に向かうに連れて幅が広がるテーパ部と、テーパ部とアノード電極パッド２８との間の幅広部とを有する。第２部分２６ｂの幅広部は、半導体積層体１６の側面１６ｓと半絶縁性基板１２の主面１２ａとによって形成される屈曲部を覆うように設けられる。第２部分２６ｂが大きい幅を有すると、屈曲部に起因する配線導体２６の断線の可能性が低減される。
カソード電極１８は、ｎ型半導体層１４に接続される。カソード電極１８は、第２穴部Ｈ２の底に位置し、ｎ型半導体層１４上に設けられる。カソード電極１８は、例えば軸Ａｘ３から見て軸Ａｘ３を中心とする円形を有する。カソード電極１８上にはカソード電極パッド３２が設けられる。カソード電極パッド３２は主面１２ａに沿って延在している。カソード電極パッド３２は、例えば軸Ａｘ３を中心とする円形を有する。カソード電極パッド３２の径は、例えば４０μｍ以上である。
垂直共振型面発光レーザ１０によれば、アノード電極パッド２８の下にｎ型半導体層１４及び半導体積層体１６が位置しない。その結果、アノード電極パッド２８と半絶縁性基板１２との間には絶縁層２４のみが介在している。よって、アノード電極パッド２８とｎ型半導体層１４との間の寄生容量を低減できる。これにより、垂直共振型面発光レーザ１０の変調帯域を大きくできる。
一実施例に係る垂直共振型面発光レーザ１０の電極パッドと配線に起因する寄生容量は７０ｆＦである。電極パッドと配線に起因する寄生容量は、垂直共振型面発光レーザの高周波変調時の周波数応答（Ｓパラメータ）を計測し、等価回路モデルでフィッティングを行うことにより算出可能である。等価回路モデルの例はPhilip Wolf, et al., "Extraction and analysis ofhigh-frequencyresponse and impedance of 980-nm VCSELs as a function oftemperature and oxideaperture diameter", Proc. SPIE 9381, Vertical-CavitySurface-EmittingLasers XIX, 93810H (4 March 2015)に記載されている。一方、アノード電極パッドが半導体積層体１６の上面１６ｔ上に配置された比較例に係る垂直共振型面発光レーザの寄生容量は１３０ｆＦである。比較例に係る垂直共振型面発光レーザでは、アノード電極パッド下の半導体積層体はプロトン注入により半絶縁化されている。
また、垂直共振型面発光レーザ１０では、第２エリア１２ａ２が凹部１２ｒを含む。凹部１２ｒは、ｎ型半導体層１４をエッチングして開口１４ａを形成した後に、半絶縁性基板１２の主面１２ａをエッチングすることによって形成される。そのため、第２エリア１２ａ２上にｎ型半導体層１４が残存する可能性を低減できる。
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。図３及び図４に示される垂直共振型面発光レーザ１１０は、第２エリア１２ａ２（凹部１２ｒ）の範囲が異なり、カソード電極パッド３２に代えて第２導電体３６を備えること以外は垂直共振型面発光レーザ１０と同じ構成を備える。
本実施形態では、第２エリア１２ａ２（凹部１２ｒ）が、アノード電極パッド２８の下からカソード電極パッド３２の下まで広がる。カソード電極パッド３２は、凹部１２ｒに設けられた絶縁層２４上に設けられる。
第２導電体３６は、カソード電極パッド３２と、カソード電極１８とカソード電極パッド３２との間の配線導体３４とを備える。カソード電極１８は、軸Ａｘ３に平行な軸Ａｘ４から見て例えば軸Ａｘ４を中心とする円形を有する。カソード電極１８の径はカソード電極パッド３２の径よりも小さい。配線導体３４は、カソード電極１８とカソード電極パッド３２とを繋ぐ方向（例えば軸Ａｘ３と軸Ａｘ４とを繋ぐ方向）に沿って延在する。
垂直共振型面発光レーザ１１０では、垂直共振型面発光レーザ１０と同様の作用効果が得られる。さらに、垂直共振型面発光レーザ１１０では、カソード電極パッド３２をカソード電極１８から離すことができる。よって、カソード電極パッド３２のサイズを大きく維持しながら、カソード電極１８のサイズを小さくできる。
（第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。図５及び図６に示される垂直共振型面発光レーザ２１０は、第２エリア１２ａ２（凹部１２ｒ）の範囲が異なり、第１導電体３０に代えて第１導電体２３０を備えること以外は垂直共振型面発光レーザ１０と同じ構成を備える。
本実施形態では、第２エリア１２ａ２（凹部１２ｒ）が、アノード電極パッド２８の下に位置する部分と、アノード電極パッド２８からアノード電極２０に向かって延在する部分を含む。
第１導電体２３０は、配線導体２６に代えて配線導体２２６を備えること以外は第１導電体３０と同じ構成を備える。配線導体２２６は、アノード電極２０とアノード電極パッド２８とを繋ぐ方向（例えば軸Ａｘ１と軸Ａｘ２とを繋ぐ方向）に沿って延在する。配線導体２２６は、アノード電極２０に接続された第１部分２２６ａと、第１部分２２６ａとアノード電極パッド２８との間の第２部分２２６ｂとを含む。第１部分２２６ａは、第１エリア１２ａ１上に設けられる。第２部分２２６ｂは、第２エリア１２ａ２上に設けられ、半絶縁性基板１２の主面１２ａに沿って延在する。第２部分２２６ｂは、凹部１２ｒに設けられた絶縁層２４上に設けられる。主面１２ａに沿った方向において、第２部分２２６ｂの長さは、第１部分２２６ａの長さよりも大きい。
垂直共振型面発光レーザ２１０では、垂直共振型面発光レーザ１０と同様の作用効果が得られる。さらに、垂直共振型面発光レーザ２１０では、配線導体２２６の第２部分２２６ｂの下にもｎ型半導体層１４が位置しない。そのため、配線導体２２６の第２部分２２６ｂとｎ型半導体層１４との間の寄生容量を低減できる。
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図７及び図８に示される垂直共振型面発光レーザ３１０は、図３の垂直共振型面発光レーザ１１０と類似する構成を備える。以下では主な相違点について説明する。
垂直共振型面発光レーザ３１０では、半絶縁性基板１２の主面１２ａが、第１エリア１２ａ１を取り囲む第２エリア１２ａ２（凹部１２ｒ）を含む。主面１２ａは枠状エリア１２ａｆを有しておらず、第２エリア１２ａ２がスクライブエリアを含む。スクライブエリアは主面１２ａの縁１２ａｅに沿って延在する。第２エリア１２ａ２は、アノード電極パッド２８及びカソード電極パッド３２の周囲から主面１２ａの縁１２ａｅまで到達している。よって、アノード電極パッド２８及びカソード電極パッド３２の周囲の広い領域において、ｎ型半導体層１４及び半導体積層体１６が設けられていない。
絶縁層２４の開口２４ｂは、トレンチＴの底Ｔｂに設けられる。トレンチＴの底Ｔｂにおいて、カソード電極１８は、開口２４ｂを通ってｎ型半導体層１４に接続される。絶縁層２４は、半絶縁性基板１２上に順に設けられた第１絶縁層２４ｃ、第２絶縁層２４ｄ、第３絶縁層２４ｅ及び第４絶縁層２４ｆを含む。第１絶縁層２４ｃ、第２絶縁層２４ｄ、第３絶縁層２４ｅ及び第４絶縁層２４ｆのそれぞれは、例えばＳｉＮ層等のシリコン窒化物層である。
第１エリア１２ａ１とｎ型半導体層１４との間には、第３分布ブラッグ反射器５０が配置される。第３分布ブラッグ反射器５０は、軸Ａｘ１に沿って交互に配列された第１半導体層及び第２半導体層を含む。第１半導体層及び第２半導体層は、例えば互いに屈折率が異なるｉ型ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層である。
アノード電極パッド２８は絶縁層２４に接触している。配線導体２６は、アノード電極パッド２８の縁からアノード電極２０上まで延在している。カソード電極パッド３２は絶縁層２４に接触している。配線導体３４は、カソード電極パッド３２の縁からカソード電極１８上まで延在している。
第１導電体３０及び第２導電体３６上には、絶縁層５２が設けられる。絶縁層５２は、アノード電極パッド２８上に設けられた開口５２ａと、カソード電極パッド３２上に設けられた開口５２ｂとを有する。開口５２ａ内においてワイヤがアノード電極パッド２８に接続される。開口５２ｂ内においてワイヤがカソード電極パッド３２に接続される。なお、図７において絶縁層２４及び絶縁層５２は省略されている。
垂直共振型面発光レーザ３１０では、図３の垂直共振型面発光レーザ１１０と同様の作用効果が得られる。さらに、第２エリア１２ａ２が主面１２ａの縁１２ａｅまで到達しているので、アノード電極パッド２８及びカソード電極パッド３２の周囲の空間が広くなる。よって、アノード電極パッド２８及びカソード電極パッド３２へのワイヤボンディングの際に、障害物が少ない。また、第２エリア１２ａ２上の半導体積層体１６をエッチングにより除去する際に、エッチングされる面積が広いので、エッチングレートが大きくなる。
アノード電極パッドが半導体積層体１６の上面１６ｔ上に配置された比較例に係る垂直共振型面発光レーザでは、３ｄＢ帯域におけるカットオフ周波数は１６．８ＧＨｚである。比較例に係る垂直共振型面発光レーザでは、アノード電極パッド下の半導体積層体はプロトン注入により半絶縁化されている。一方、一実施例に係る垂直共振型面発光レーザ３１０では、３ｄＢ帯域におけるカットオフ周波数は１７．８ＧＨｚ程度と推測される。
（第５実施形態）
図９は、第５実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。図１０は、図９のＸ－Ｘ線に沿った断面図である。図９及び図１０に示される垂直共振型面発光レーザ４１０は、第２エリア１２ａ２（凹部１２ｒ）の範囲が異なり、カソード電極パッド３２が第１エリア１２ａ１上に設けられていること以外は垂直共振型面発光レーザ３１０と同じ構成を備える。
本実施形態では、カソード電極パッド３２が、半導体積層体１６の上面１６ｔにおける絶縁層２４上に位置する。
垂直共振型面発光レーザ４１０では、垂直共振型面発光レーザ３１０と同様の作用効果が得られる。
（第６実施形態）
図１１は、第６実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿った断面図である。図１１及び図１２に示される垂直共振型面発光レーザ５１０は、半絶縁性基板１２の主面１２ａとアノード電極パッド２８との間にｎ型半導体層１４及び半導体積層体１１６（第２半導体積層体）が設けられていること以外は垂直共振型面発光レーザ４１０と同じ構成を備える。
本実施形態において、半絶縁性基板１２の主面１２ａは、第１エリア１２ａ１、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３を含む。第３エリア１２ａ３は第２エリア１２ａ２によって第１エリア１２ａ１から離されている。第１エリア１２ａ１と第３エリア１２ａ３との間の最短距離は１μｍ以上であってもよい。第３エリア１２ａ３は例えば円形エリアである。第２エリア１２ａ２は、第１エリア１２ａ１及び第３エリア１２ａ３をそれぞれ取り囲む。第２エリア１２ａ２は凹部１２ｒを含んでもよい。
第１導電体３０は、第１エリア１２ａ１から第２エリア１２ａ２を通って第３エリア１２ａ３まで延在する。第１導電体３０は、第３エリア１２ａ３上に設けられたアノード電極パッド２８を含む。第１導電体３０は、半絶縁性基板１２の主面１２ａ上において、第１エリア１２ａ１から第２エリア１２ａ２を通って第３エリア１２ａ３まで延在する絶縁層２４上に設けられてもよい。絶縁層２４は第２エリア１２ａ２に接触してもよい。
本実施形態では、第３エリア１２ａ３上にｎ型半導体層１４及び半導体積層体１１６が設けられる。半導体積層体１１６は、ｎ型半導体層１４とアノード電極パッド２８との間に配置される。第２エリア１２ａ２上にｎ型半導体層１４及び半導体積層体１１６は設けれていない。すなわち、第２エリア１２ａ２上において、半導体積層体１６と半導体積層体１１６との間にトレンチＴ１が形成される。半絶縁性基板１２の主面１２ａから半導体積層体１１６の上面１１６ｔまでの高さは、半絶縁性基板１２の主面１２ａから半導体積層体１６の上面１６ｔまでの高さと同じであってもよい。半導体積層体１１６は、半導体積層体１６と同じ層構造を有してもよい。絶縁層２４は、第３エリア１２ａ３上において、半導体積層体１１６の上面１１６ｔ及び側面１１６ｓに沿って延在する。第３エリア１２ａ３上にｎ型半導体層１４及び半導体積層体１１６が設けられなくてもよい。この場合、垂直共振型面発光レーザ５１０は垂直共振型面発光レーザ４１０と同じ構成を備える。
垂直共振型面発光レーザ５１０によれば、ｎ型半導体層１４が第２エリア１２ａ２上に設けられていない。そのため、第３エリア１２ａ３上のアノード電極パッド２８と第１エリア１２ａ１上のｎ型半導体層１４との間の寄生容量を低減できる。
第３エリア１２ａ３上にｎ型半導体層１４及び半導体積層体１１６が設けられる場合、第３エリア１２ａ３上のｎ型半導体層１４及び半導体積層体１１６は、第１エリア１２ａ１上のｎ型半導体層１４から電気的に絶縁される。
主面１２ａから半導体積層体１１６の上面１１６ｔまでの高さが、主面１２ａから半導体積層体１６の上面１６ｔまでの高さと同じであってもよい。この場合、半導体積層体１６の上面１６ｔ及び半導体積層体１１６の上面１１６ｔを他の部材の表面に実装し易くなる。例えば、実装の際に、垂直共振型面発光レーザ５１０が他の部材の表面に対して傾き難い。
以上、本開示の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本開示は上記実施形態に限定されない。各実施形態の各構成要素は、任意に組み合わされてもよい。
垂直共振型面発光レーザ１０，１１０，２１０において、カソード電極パッド３２が第１エリア１２ａ１上に設けられてもよい。この場合、カソード電極パッド３２は、半導体積層体１６の上面１６ｔにおける絶縁層２４上に位置する。
１０…垂直共振型面発光レーザ
１２…半絶縁性基板
１２ａ…主面
１２ａ１…第１エリア
１２ａ２…第２エリア
１２ａ３…第３エリア
１２ａｆ…枠状エリア
１２ａｅ…縁
１２ｒ…凹部
１４…ｎ型半導体層
１４ａ…開口
１６…半導体積層体（第１半導体積層体）
１６ｓ…側面
１６ｔ…上面
１８…カソード電極
２０…アノード電極
２４…絶縁層
２４ａ…開口
２４ｂ…開口
２４ｃ…第１絶縁層
２４ｄ…第２絶縁層
２４ｅ…第３絶縁層
２４ｆ…第４絶縁層
２６…配線導体
２６ａ…第１部分
２６ｂ…第２部分
２８…アノード電極パッド
３０…第１導電体
３２…カソード電極パッド
３４…配線導体
３６…第２導電体
４０…第１分布ブラッグ反射器
４０ａ…第１半導体層
４０ｂ…第２半導体層
４２…活性層
４４…電流狭窄層
４４ａ…アパーチャー
４４ｂ…電流ブロック層
４６…第２分布ブラッグ反射器
４６ａ…第１半導体層
４６ｂ…第２半導体層
４８…ｐ型半導体層
５０…第３分布ブラッグ反射器
５２…絶縁層
５２ａ…開口
５２ｂ…開口
１１０…垂直共振型面発光レーザ
１１６…半導体積層体（第２半導体積層体）
１１６ｓ…側面
１１６ｔ…上面
２１０…垂直共振型面発光レーザ
２２６…配線導体
２２６ａ…第１部分
２２６ｂ…第２部分
２３０…第１導電体
３１０…垂直共振型面発光レーザ
４１０…垂直共振型面発光レーザ
５１０…垂直共振型面発光レーザ
Ａｘ１…軸
Ａｘ２…軸
Ａｘ３…軸
Ａｘ４…軸
Ｈ１…第１穴部
Ｈ２…第２穴部
Ｌ…レーザ光
Ｔ…トレンチ
Ｔｂ…底

Claims (8)

  1. 第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する半絶縁性基板と、
    前記第２エリア上に設けられず、前記第１エリア上に設けられたｎ型半導体層と、
    前記ｎ型半導体層上に設けられた半導体積層体であり、前記ｎ型半導体層上に設けられた第１分布ブラッグ反射器と、前記第１分布ブラッグ反射器上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられた第２分布ブラッグ反射器と、を含む半導体積層体と、
    前記ｎ型半導体層に接続されたカソード電極と、
    前記半導体積層体の上面に接続されたアノード電極と、
    前記アノード電極に接続され、前記第１エリアから前記第２エリアまで延在する第１導電体であり、前記第２エリア上に設けられたアノード電極パッドを含む第１導電体と、
    を備える、垂直共振型面発光レーザ。
  2. 前記第２エリアが凹部を含む、請求項１に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  3. 前記カソード電極に接続された第２導電体を更に備え、
    前記第２導電体は、前記第２エリア上に設けられたカソード電極パッドを含む、請求項１又は請求項２に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  4. 前記第１導電体が、前記アノード電極と前記アノード電極パッドとの間の配線導体を含み、
    前記配線導体が、前記第２エリア上に設けられ前記主面に沿って延在する部分を含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  5. 前記第２エリアが、前記主面の縁まで到達している、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  6. 第１エリア、第２エリア及び第３エリアを含む主面を有する半絶縁性基板であり、前記第３エリアは前記第２エリアによって前記第１エリアから離されている、半絶縁性基板と、
    前記第２エリア上に設けられず、前記第１エリア上に設けられたｎ型半導体層と、
    前記ｎ型半導体層上に設けられた半導体積層体であり、前記ｎ型半導体層上に設けられた第１分布ブラッグ反射器と、前記第１分布ブラッグ反射器上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられた第２分布ブラッグ反射器と、を含む半導体積層体と、
    前記ｎ型半導体層に接続されたカソード電極と、
    前記半導体積層体の上面に接続されたアノード電極と、
    前記アノード電極に接続され、前記第１エリアから前記第３エリアまで延在する第１導電体であり、前記第３エリア上に設けられたアノード電極パッドを含む第１導電体と、
    を備える、垂直共振型面発光レーザ。
  7. 前記半導体積層体は第１半導体積層体であり、
    前記第３エリア上には、前記ｎ型半導体層及び第２半導体積層体が設けられ、
    前記第２半導体積層体は、前記ｎ型半導体層と前記アノード電極パッドとの間に配置される、請求項６に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  8. 前記主面から前記第２半導体積層体の上面までの高さは、前記主面から前記第１半導体積層体の前記上面までの高さと同じである、請求項７に記載の垂直共振型面発光レーザ。
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