JP2022113405A - 垂直共振型面発光レーザ - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂部が積層体の上面から突出することを抑制できるか、又は樹脂部が積層体の上面から突出する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基板と、第１エリア上に設けられたポストであり、第１エリア上に設けられた第１導電型の第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導電型の第２分布ブラッグ反射器と、を含むポストと、主面上に設けられた積層体であり、第２エリア上に配置された少なくとも１つの凹部を有する上面を備える積層体と、少なくとも１つの凹部内に配置された樹脂部と、樹脂部上に設けられ、第１分布ブラッグ反射器及び第２分布ブラッグ反射器のいずれか一方に電気的に接続された電極パッドと、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。
非特許文献１は、電極パッドに起因する容量を低減するために電極パッドの下に配置されたポリイミド部を備える垂直共振型面発光レーザを開示する。
A. N. Al-Omari and K. L. Lear, "VCSELs with a self-aligned contactand copper-plated heatsink," in IEEE Photonics Technology Letters, vol.17, no. 9, pp. 1767-1769, Sept. 2005, doi:10.1109/LPT.2005.851938.
上記ポリイミド部は、半導体積層体の上面上に形成されたポリイミド層のうち電極パッドの下に配置された部分以外を除去することにより形成される。そのため、ポリイミド部は、半導体積層体の上面から突出するメサ形状を有する。
本開示は、樹脂部が積層体の上面から突出することを抑制できるか、又は樹脂部が積層体の上面から突出する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基板と、前記第１エリア上に設けられたポストであり、前記第１エリア上に設けられた第１導電型の第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導電型の第２分布ブラッグ反射器と、を含むポストと、前記主面上に設けられた積層体であり、前記第２エリア上に配置された少なくとも１つの凹部を有する上面を備える積層体と、前記少なくとも１つの凹部内に配置された樹脂部と、前記樹脂部上に設けられ、前記第１分布ブラッグ反射器及び前記第２分布ブラッグ反射器のいずれか一方に電気的に接続された電極パッドと、を備える。
本開示によれば、樹脂部が積層体の上面から突出することを抑制できるか、又は樹脂部が積層体の上面から突出する量を低減できる垂直共振型面発光レーザが提供される。
図１は、一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、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。 図５は、図２の一部を拡大して示す断面図である。 図６は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 図７は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 図８は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 図９は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 図１０は、他の実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。 図１１は、第１実験例の垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。 図１２は、第２実験例の垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。 図１３は、第３実験例の垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。 図１４は、第４実験例の垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。 図１５は、第５実験例の垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。 図１６は、第１実験例から第５実験例の垂直共振型面発光レーザにおいて電極パッドに起因する容量を示すグラフである。
［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基板と、前記第１エリア上に設けられたポストであり、前記第１エリア上に設けられた第１導電型の第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導電型の第２分布ブラッグ反射器と、を含むポストと、前記主面上に設けられた積層体であり、前記第２エリア上に配置された少なくとも１つの凹部を有する上面を備える積層体と、前記少なくとも１つの凹部内に配置された樹脂部と、前記樹脂部上に設けられ、前記第１分布ブラッグ反射器及び前記第２分布ブラッグ反射器のいずれか一方に電気的に接続された電極パッドと、を備える。
上記垂直共振型面発光レーザによれば、樹脂部が少なくとも１つの凹部内に配置されるので、樹脂部が積層体の上面から突出することを抑制できるか、又は樹脂部が積層体の上面から突出する量を低減できる。
前記少なくとも１つの凹部が複数の凹部であってもよい。この場合、各凹部内に配置される樹脂部の体積を小さくできる。よって、樹脂部の収縮に起因して樹脂部と積層体との間に生じる応力を小さくできる。
上記垂直共振型面発光レーザは、隣り合う前記複数の凹部を互いに仕切る仕切り壁を更に備え、前記仕切り壁は、前記基板の前記主面に直交する方向から見て円環形状を有してもよい。この場合、仕切り壁と樹脂部との間において特定箇所に応力が集中することを抑制できる。
上記垂直共振型面発光レーザは、隣り合う前記複数の凹部を互いに仕切る仕切り壁を更に備え、前記仕切り壁は、前記積層体に接続されていてもよい。この場合、仕切り壁が積層体によって支持されるので、仕切り壁が倒れ難くなる。
前記仕切り壁が、前記仕切り壁の上面において１μｍ以上の幅を有してもよい。この場合、仕切り壁を厚くできるので、仕切り壁が倒れ難くなる。
前記仕切り壁が、前記基板の前記主面に対して傾斜する側面を有し、前記主面から前記仕切り壁の内部を通って前記側面までの角度が９０°未満であってもよい。この場合、仕切り壁の側面と樹脂部との間に生じる応力を小さくできる。
上記垂直共振型面発光レーザは、前記主面上に設けられたコンタクト層を更に備え、前記コンタクト層は、前記第１エリアから前記第２エリアまで延在しており、前記コンタクト層は、前記第１分布ブラッグ反射器に接続され、前記電極パッドは、前記第２分布ブラッグ反射器に電気的に接続されてもよい。この場合、電極パッドとコンタクト層との間の容量を低減できる。
［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。
図１は、一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、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。図１から図４に示される垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）１０は、例えば通信用レーザである。垂直共振型面発光レーザ１０は、軸Ａｘ１に沿ってレーザ光Ｌを出射する。レーザ光Ｌの発振波長は例えば８４０ｎｍ以上８６０ｎｍ以下である。垂直共振型面発光レーザ１０は、基板１２と、ポストＰＳと、積層体ＬＭと、樹脂部６０とを備える。
基板１２は、半絶縁性基板であってもよい。基板１２は、軸Ａｘ１に交差（例えば直交）する主面１２ａを有する。主面１２ａは、第１エリア１２ａ１と第２エリア１２ａ２とを含む。軸Ａｘ１は第１エリア１２ａ１を通る。第１エリア１２ａ１は、例えば軸Ａｘ１を中心とする円形を有する。第２エリア１２ａ２は、第１エリア１２ａ１から離れていてもよい。軸Ａｘ１に平行な軸Ａｘ２は第２エリア１２ａ２を通る。第２エリア１２ａ２は、例えば軸Ａｘ２を中心とする円形を有する。主面１２ａは、第１エリア１２ａ１及び第２エリア１２ａ２から離れた第３エリア１２ａ３を備えてもよい。軸Ａｘ１に平行な軸Ａｘ３は第３エリア１２ａ３を通る。第３エリア１２ａ３は、例えば軸Ａｘ３を中心とする円形を有する。主面１２ａは、第１エリア１２ａ１を取り囲む第４エリア１２ａ４を備えてもよい。第４エリア１２ａ４は、例えば軸Ａｘ１を中心とする円環形状を有する。主面１２ａは、第１エリア１２ａ１から第４エリア１２ａ４を取り囲む第５エリア１２ａ５を備えてもよい。第５エリア１２ａ５は、主面１２ａのうち第１エリア１２ａ１から第４エリア１２ａ４を除くエリアである。隣り合うエリア同士は互いに境界線を共有している。基板１２のキャリア濃度は例えば１×１０１５ｃｍ－３以下である。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。
基板１２の主面１２ａ上には、アンドープのＤＢＲ（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）部１４が設けられてもよい。ＤＢＲ部１４は、主面１２ａ全体上に設けられる。ＤＢＲ部１４は、軸Ａｘ１に沿って交互に配列された半導体層１４ａ及び半導体層１４ｂを備える。半導体層１４ａは、半導体層１４ｂの屈折率よりも低い屈折率を有する。半導体層１４ａ及び半導体層１４ｂのそれぞれは、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。
基板１２の主面１２ａ上には、コンタクト層１６が設けられてもよい。コンタクト層１６はＤＢＲ部１４上に設けられる。コンタクト層１６は、第１導電型（例えばｎ型）の半導体層である。コンタクト層１６は、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。ｎ型ドーパントの例はシリコンを含む。コンタクト層１６は、第１エリア１２ａ１から第２エリア１２ａ２まで延在している。コンタクト層１６は、主面１２ａ全体上に設けられてもよい。
ポストＰＳは、第１エリア１２ａ１上に設けられる。ポストＰＳの下面はコンタクト層１６に接続されてもよい。ポストＰＳの上面ＰＳａは、例えば軸Ａｘ１を中心とする円形を有する。軸Ａｘ１の方向から見て、ポストＰＳの上面ＰＳａは第１エリア１２ａ１と重なってもよい。ポストＰＳは、基板１２の主面１２ａに対して傾斜する側面を有してもよい。
ポストＰＳは、第１エリア１２ａ１上に設けられた第１導電型のＤＢＲ部１８（第１分布ブラッグ反射器）と、ＤＢＲ部１８上に設けられた活性層２０と、活性層２０上に設けられた第２導電型（例えばｐ型）のＤＢＲ部２２（第２分布ブラッグ反射器）とを含む。第２導電型は、第１導電型とは反対の導電型である。
ＤＢＲ部１８はコンタクト層１６に接続される。ＤＢＲ部１８は、軸Ａｘ１に沿って交互に配列された第１層１８ａ及び第２層１８ｂを備える。第１層１８ａは、半導体層１８ａａと、半導体層１８ａａを取り囲む酸化物層１８ａｂとを備える。第２層１８ｂは半導体層である。半導体層１８ａａは、第２層１８ｂの屈折率よりも低い屈折率を有する。半導体層１８ａａ及び第２層１８ｂのそれぞれは、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。
活性層２０は、例えば多重量子井戸構造を備える。多重量子井戸構造は、軸Ａｘ１に沿って交互に配列されたＧａＡｓ層（又はＡｌＧａＡｓ層）及びＡｌＧａＡｓ層を含んでもよい。
ＤＢＲ部２２は、軸Ａｘ１に沿って交互に配列された第３層２２ａ及び第４層２２ｂを備える。第３層２２ａは、半導体層２２ａａと、半導体層２２ａａを取り囲む酸化物層２２ａｂとを備える。第４層２２ｂは半導体層である。半導体層２２ａａは、第４層２２ｂの屈折率よりも低い屈折率を有する。半導体層２２ａａ及び第４層２２ｂのそれぞれは、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。
ＤＢＲ部２２は、電流狭窄構造２６を含んでもよい。電流狭窄構造２６は、電流アパーチャー部分２６ａと絶縁体部分２６ｂとを備える。絶縁体部分２６ｂは、電流アパーチャー部分２６ａを取り囲む。電流アパーチャー部分２６ａは、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。軸Ａｘ１は電流アパーチャー部分２６ａを通る。電流アパーチャー部分２６ａは例えば円柱状である。絶縁体部分２６ｂは、例えばアルミニウム酸化物等の酸化物を含む。
ポストＰＳは、ＤＢＲ部２２上に設けられたコンタクト層２９を含んでもよい。コンタクト層２９の上面はポストＰＳの上面ＰＳａであってもよい。コンタクト層２９は、第２導電型の半導体層である。コンタクト層２９は、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。
積層体ＬＭは、主面１２ａ上に設けられる。積層体ＬＭは、第２エリア１２ａ２から第５エリア１２ａ５上に設けられる。積層体ＬＭの下面はコンタクト層１６に接続されてもよい。積層体ＬＭの上面ＬＭａは、ポストＰＳの上面ＰＳａと同一平面に位置してもよい。積層体ＬＭは、基板１２の主面１２ａに対して傾斜する側面を有してもよい。
上面ＬＭａは、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３のそれぞれの上に配置された少なくとも１つの凹部ＲＳを有する。本実施形態では、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３のそれぞれの上に複数の凹部ＲＳが配置される。各凹部ＲＳの底はコンタクト層１６の上面に到達している。上面ＬＭａは、第４エリア１２ａ４上に配置されたトレンチＴＲを有してもよい。トレンチＴＲはポストＰＳを取り囲むように設けられる。トレンチＴＲの底はコンタクト層１６の上面に到達している。
積層体ＬＭは、ポストＰＳと同じ層構造を有する。積層体ＬＭは、コンタクト層１６上に設けられた下部積層体２１８と、下部積層体２１８上に設けられた中間層２２０と、中間層２２０上に設けられた上部積層体２２２とを含む。
下部積層体２１８は、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３に沿って交互に配列された第５層２１８ａ及び第６層２１８ｂを備える。第５層２１８ａは、半導体層２１８ａａと、半導体層２１８ａａを取り囲む酸化物層２１８ａｂとを備える。第６層２１８ｂは半導体層である。半導体層２１８ａａ及び第６層２１８ｂは、半導体層１８ａａ及び第２層１８ｂそれぞれと同じ構成を備える。中間層２２０は活性層２０と同じ構成を備える。上部積層体２２２は、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３に沿って交互に配列された第７層２２２ａ及び第８層２２２ｂを備える。第７層２２２ａは、半導体層２２２ａａと、半導体層２２２ａａを取り囲む酸化物層２２２ａｂとを備える。第８層２２２ｂは半導体層である。半導体層２２２ａａ及び第８層２２２ｂは、半導体層２２ａａ及び第４層２２ｂとそれぞれ同じ構成を備える。上部積層体２２２は、層２２６を含んでもよい。層２２６は、電流狭窄構造２６と同じ構成を備える。
樹脂部６０は、各凹部ＲＳ及びトレンチＴＲ内に配置される。樹脂部６０は、各凹部ＲＳ及びトレンチＴＲを充填してもよい。樹脂部６０は、低誘電率の樹脂を含む。樹脂の例は、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）又はポリイミドを含む。樹脂部６０は、トレンチＴＲ内に配置されなくてもよい。
隣り合う複数の凹部ＲＳは、仕切り壁ＰＷによって互いに仕切られてもよい。仕切り壁ＰＷは、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３上に設けられる。仕切り壁ＰＷの下面はコンタクト層１６に接続されてもよい。仕切り壁ＰＷの上面ＰＷａは、ポストＰＳの上面ＰＳａと同一平面に位置してもよい。本実施形態では、図４に示されるように、複数の仕切り壁ＰＷが、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３を中心として同心円状に配置される。すなわち、各仕切り壁ＰＷは、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３の方向から見て軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３を中心とする円環形状を有する。図４では、ポストＰＳ、積層体ＬＭ、仕切り壁ＰＷ、凹部ＲＳ及びトレンチＴＲ上の構造物が省略されている。
各仕切り壁ＰＷは積層体ＬＭと同じ層構造を有する。仕切り壁ＰＷは、コンタクト層１６上に設けられた下部積層体１１８と、下部積層体１１８上に設けられた中間層１２０と、中間層１２０上に設けられた上部積層体１２２とを含む。
下部積層体１１８は、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３に沿って交互に配列された第９層１１８ａ及び第１０層１１８ｂを備える。第９層１１８ａは、半導体層１１８ａａと、半導体層１１８ａａを取り囲む酸化物層１１８ａｂとを備える。第１０層１１８ｂは半導体層である。半導体層１１８ａａ及び第１０層１１８ｂは、半導体層１８ａａ及び第２層１８ｂとそれぞれ同じ構成を備える。中間層１２０は活性層２０と同じ構成を備える。上部積層体１２２は、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３に沿って交互に配列された第１１層１２２ａ及び第１２層１２２ｂを備える。本実施形態において、第１１層１２２ａは酸化物層である。第１２層１２２ｂは、第４層２２ｂと同じ構成を備える。上部積層体１２２は、層１２６を含んでもよい。本実施形態において、層１２６は、電流狭窄構造２６の絶縁体部分２６ｂと同じ構成を備える。
図５は、図２の一部を拡大して示す断面図である。図５に示されるように、仕切り壁ＰＷは、仕切り壁ＰＷの上面ＰＷａにおいて１μｍ以上の幅Ｗを有してもよい。仕切り壁ＰＷは、基板１２の主面１２ａに対して傾斜する側面ＰＷｓを有してもよい。側面ＰＷｓは、主面１２ａから離れるに連れて仕切り壁ＰＷの幅が徐々に小さくなるように傾斜している。主面１２ａから仕切り壁ＰＷの内部を通って側面ＰＷｓまでの角度θは、９０°未満であってもよく、８０°以下であってもよく、６０°以上であってもよい。仕切り壁ＰＷは、５μｍ以上の高さＨ１を有してもよい。高さＨ１は、仕切り壁ＰＷの下面から上面ＰＷａまでの距離である。高さＨ１は、樹脂部６０の厚さＨ２又は凹部ＲＳの深さと同じであってもよい。
ポストＰＳ、積層体ＬＭ、仕切り壁ＰＷ、各凹部ＲＳ及びトレンチＴＲ上には絶縁層５０が設けられてもよい。絶縁層５０は、各凹部ＲＳと樹脂部６０との間に設けられ、トレンチＴＲと樹脂部６０との間に設けられる。絶縁層５０は、図２及び図３に示されるように、ポストＰＳの上面ＰＳａ上に開口５０ａを有する。開口５０ａを通って電極３０がポストＰＳの上面ＰＳａに接続される。電極３０は、軸Ａｘ１を取り囲むように設けられる。絶縁層５０は、図３に示されるように、トレンチＴＲの底に開口５０ｂを有する。開口５０ｂを通って電極４０がコンタクト層１６に接続される。電極４０は、ポストＰＳを取り囲むように設けられる。電極３０と電極４０との間に電圧が印可されることによって、垂直共振型面発光レーザ１０からレーザ光Ｌが出射される。絶縁層５０は、単一層であってもよいし、複数の層であってもよい。絶縁層５０は、例えばシリコン窒化物層又はシリコン酸窒化物層を含んでもよい。
垂直共振型面発光レーザ１０は、電極パッド３４及び電極パッド４４を備える。電極パッド３４は、配線３２により電極３０に接続される。これにより、電極パッド３４は、ＤＢＲ部２２に電気的に接続される。配線３２は、絶縁層５０及び樹脂部６０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。電極パッド３４は、第２エリア１２ａ２上に設けられる。電極パッド３４は、絶縁層５０及び樹脂部６０上に設けられる。電極パッド３４は主面１２ａに沿って延在している。電極パッド３４は、例えば軸Ａｘ２から見て軸Ａｘ２を中心とする円形を有する。電極パッド３４の径は例えば４０μｍ以上である。電極パッド３４は、例えば金等の金属を含む。
電極パッド４４は、配線４２により電極４０に接続される。これにより、電極パッド４４は、ＤＢＲ部１８に電気的に接続される。配線４２は、絶縁層５０及び樹脂部６０上に設けられる。配線４２は、絶縁層５０及び樹脂部６０上において、第１エリア１２ａ１から第３エリア１２ａ３まで延在する。電極パッド４４は、第３エリア１２ａ３上に設けられる。電極パッド４４は、絶縁層５０及び樹脂部６０上に設けられる。電極パッド４４は主面１２ａに沿って延在している。電極パッド４４は、例えば軸Ａｘ３から見て軸Ａｘ３を中心とする円形を有する。電極パッド４４の径は例えば４０μｍ以上である。電極パッド４４は、例えば金等の金属を含む。
垂直共振型面発光レーザ１０によれば、樹脂部６０が各凹部ＲＳ内に配置されるので、樹脂部６０が積層体ＬＭの上面ＬＭａから突出することを抑制できるか、又は樹脂部６０が積層体ＬＭの上面ＬＭａから突出する量を低減できる。また、凹部ＲＳの深さを調整することにより、樹脂部６０の厚さＨ２を高精度に制御できる。さらに、樹脂部６０により、電極パッド３４又は電極パッド４４に起因する容量を低減できる。例えば、電極パッド３４とコンタクト層１６との間の容量を低減できる。例えば、電極パッド４４とコンタクト層２９との間の容量を低減できる。容量が低減されると、垂直共振型面発光レーザ１０の変調可能な帯域を大きくできる。
積層体ＬＭが複数の凹部ＲＳを備える場合、各凹部ＲＳ内に配置される樹脂部６０の体積を小さくできる。よって、樹脂部６０の収縮に起因して樹脂部６０と各凹部ＲＳとの間に生じる応力を小さくできる。したがって、樹脂部６０が各凹部ＲＳから剥離することを抑制できる。
仕切り壁ＰＷが円環形状を有する場合、仕切り壁ＰＷと樹脂部６０との間において特定箇所（例えば角部）に応力が集中することを抑制できる。
仕切り壁ＰＷが１μｍ以上の幅Ｗを有する場合、仕切り壁ＰＷを厚くできるので、仕切り壁ＰＷが倒れ難くなる。
基板１２の主面１２ａから仕切り壁ＰＷの側面ＰＷｓまでの角度θが９０°未満である場合、仕切り壁ＰＷの側面ＰＷｓと樹脂部６０との間に生じる応力を小さくできる。
図６から図９のそれぞれは、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。上述の垂直共振型面発光レーザ１０は、以下のように製造されてもよい。
（積層体の形成）
まず、図６に示されるように、基板１２の主面１２ａ上に半導体積層体ＳＬ及び絶縁層３５０を形成する。具体的には、ＤＢＲ部１４、コンタクト層１６、ＤＢＲ部１８となるべき半導体積層体３１８、活性層２０となるべき半導体層３２０、ＤＢＲ部２２となるべき半導体積層体３２２、コンタクト層２９となるべき半導体層３２９及び絶縁層３５０を順に主面１２ａ上に形成する。半導体積層体３１８は、第１層１８ａ及び第２層１８ｂにそれぞれなるべき半導体層３１８ａ及び半導体層３１８ｂを含む。半導体積層体３２２は、第３層２２ａ及び第４層２２ｂにそれぞれなるべき半導体層３２２ａ及び半導体層３２２ｂと、電流狭窄構造２６になるべき半導体層３２６と、を含む。半導体積層体ＳＬを構成する各層は、例えば有機金属気相成長又は分子線エピタキシーにより形成される。
絶縁層３５０の形成後、半導体積層体３２２のうち第２エリア１２ａ２から第５エリア１２ａ５上の部分にプロトンが注入されてもよい。
（トレンチの形成）
次に、図７に示されるように、第４エリア１２ａ４上にトレンチＴＲを形成する。また、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３上に凹部ＲＳを形成する。これにより、トレンチＴＲによって取り囲まれたポストＰＳと、隣り合う複数の凹部ＲＳ間の仕切り壁ＰＷと、トレンチＴＲと凹部ＲＳとの間の積層体ＬＭとが形成される。トレンチＴＲ及び凹部ＲＳは、例えば絶縁層３５０、半導体層３２９、半導体積層体３２２、半導体層３２０及び半導体積層体３１８をドライエッチングすることにより同時に形成されてもよい。
（酸化）
次に、図７に示されるように、例えば水蒸気等の酸素含有ガスにポストＰＳを晒すことによって、ポストＰＳの側面を酸化する。これにより、ＤＢＲ部１４及びＤＢＲ部１８が形成される。積層体ＬＭ及び仕切り壁ＰＷの側面が同時に酸化されてもよい。
（絶縁層の形成）
次に、図８に示されるように、ポストＰＳ、積層体ＬＭ、仕切り壁ＰＷ、各凹部ＲＳ及びトレンチＴＲ上に絶縁層３５２を形成する。絶縁層３５２には、ポストＰＳの上面ＰＳａ上の開口３５２ａと、トレンチＴＲの底上の開口３５２ｂとが形成される。
（電極の形成）
次に、図８に示されるように、開口３５２ａ内に電極３０を形成し、開口３５２ｂ内に電極４０を形成する。その後、絶縁層３５２、電極３０及び電極４０上に絶縁層３５４を形成する。
（樹脂層の形成）
次に、図８に示されるように、絶縁層３５４上に、樹脂部６０となるべき樹脂層３６０を形成する。樹脂層３６０は、液状の樹脂材料を絶縁層３５４上に塗布した後、樹脂材料を硬化させることによって形成されてもよい。
（樹脂部の形成）
次に、図９に示されるように、樹脂層３６０をエッチングすることによって樹脂部６０を形成する。例えば、まず、樹脂層３６０を全面エッチングすることによって、絶縁層３５４を露出させる。その後、フォトリソグラフィー及びエッチングによって樹脂層３６０の一部を除去することによって、電極４０上に開口６０ａを形成し、電極３０上に開口５０ｂを形成する。その後、フォトリソグラフィー及びエッチングにより、絶縁層３５４のうち電極３０及び電極４０上の部分を除去する。このようにして、絶縁層３５０、絶縁層３５２及び絶縁層３５４から絶縁層５０が形成される。
（配線及び電極パッドの形成）
次に、図３に示されるように、例えばリフトオフ法により、配線３２、配線４２、電極パッド３４及び電極パッド４４を形成する。
（切断）
次に、素子分離を行うために基板１２を切断する。切断は、例えばへき開又はダイシングにより行われる。これにより、複数の垂直共振型面発光レーザ１０が製造される。
図１０は、他の実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。図１０に示される垂直共振型面発光レーザは、仕切り壁ＰＷの形状が異な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。本実施形態の垂直共振型面発光レーザでは、各仕切り壁ＰＷが積層体ＬＭに接続されている。各仕切り壁ＰＷは、主面１２ａに沿って延在してもよい。延在方向における各仕切り壁ＰＷの両端は積層体ＬＭに接続される。仕切り壁ＰＷの延在方向は特に限定されない。複数の仕切り壁ＰＷが、互いに平行に直線的に延在してもよい。
本実施形態の垂直共振型面発光レーザによれば、仕切り壁ＰＷが積層体ＬＭによって支持されるので、仕切り壁ＰＷが倒れ難くなる。
図１１から図１５は、それぞれ第１実験例から第５実験例の垂直共振型面発光レーザの一部を模式的に示す平面図である。図１１では、ポストＰＳ、積層体ＬＭ及びトレンチＴＲ上の構造物が省略されている。図１２では、ポストＰＳ、積層体ＬＭ、凹部ＲＳ及びトレンチＴＲ上の構造物が省略されている。図１３から図１５では、ポストＰＳ、積層体ＬＭ、仕切り壁ＰＷ、凹部ＲＳ及びトレンチＴＲ上の構造物が省略されている。
図１１に示される第１実験例の垂直共振型面発光レーザは、凹部ＲＳ及び樹脂部６０が設けられていない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。第１実験例の垂直共振型面発光レーザでは、積層体ＬＭの上面ＬＭａ上に電極パッド３４及び電極パッド４４が設けられる。電極パッド３４及び電極パッド４４とコンタクト層１６との間には樹脂部６０が配置されていない。
図１２に示される第２実験例の垂直共振型面発光レーザは、各凹部ＲＳ内に仕切り壁ＰＷが設けられていない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。第２実験例の垂直共振型面発光レーザでは、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３のそれぞれの上に単一の凹部ＲＳが設けられる。
図１３に示される第３実験例の垂直共振型面発光レーザは、各凹部ＲＳ内に単一の仕切り壁ＰＷが設けられ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。第３実験例の垂直共振型面発光レーザでは、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３のそれぞれの上に２つの凹部ＲＳが設けられる。各仕切り壁ＰＷは、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３を中心とする円環形状を有する。
図１４に示される第４実験例の垂直共振型面発光レーザは、各凹部ＲＳ内に５つの仕切り壁ＰＷが設けられ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。第４実験例の垂直共振型面発光レーザでは、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３のそれぞれの上に６つの凹部ＲＳが設けられる。５つの仕切り壁ＰＷは、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３を中心として同心円状に配置される。各仕切り壁ＰＷは、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３を中心とする円環形状を有する。
図１５に示される第５実験例の垂直共振型面発光レーザは、各凹部ＲＳ内に１０個の仕切り壁ＰＷが設けられ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。第５実験例の垂直共振型面発光レーザでは、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３のそれぞれの上に１１個の凹部ＲＳが設けられる。１０個の仕切り壁ＰＷは、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３を中心として同心円状に配置される。各仕切り壁ＰＷは、軸Ａｘ２又は軸Ａｘ３を中心とする円環形状を有する。
第１実験例の垂直共振型面発光レーザについて、電極パッド３４とコンタクト層１６との間の容量を測定した。さらに、第２実験例から第５実験例の垂直共振型面発光レーザについて、樹脂部６０の厚さＨ２を変化させながら、電極パッド３４とコンタクト層１６との間の容量（平行平板間の容量）をシミュレーションにより算出した。仕切り壁ＰＷの上面ＰＷａにおける仕切り壁ＰＷの幅Ｗは１μｍであった。結果を図１６に示す。
図１６は、第１実験例から第５実験例の垂直共振型面発光レーザにおいて電極パッドに起因する容量を示すグラフである。グラフの横軸は樹脂部の厚さ（μｍ）を示す。グラフの縦軸は電極パッドに起因する容量（ｆＦ）を示す。グラフ中、Ｅ１からＥ５は、それぞれ第１実験例から第５実験例の結果を示す。第１実験例の垂直共振型面発光レーザにおいて、電極パッド３４とコンタクト層１６との間の容量は１５０ｆＦであった。第２実験例から第５実験例のシミュレーション結果から、樹脂部６０の厚さＨ２が増加するに連れて、電極パッド３４とコンタクト層１６との間の容量が単調減少することが分かる。また、凹部ＲＳ又は仕切り壁ＰＷの数が減少するに連れて、電極パッド３４とコンタクト層１６との間の容量が単調減少することが分かる。樹脂部６０の厚さＨ２を５μｍ以上、仕切り壁ＰＷの数を５個以下とすることによって、電極パッド３４とコンタクト層１６との間の容量を約６０ｆＦ以下とすることができる。すなわち、容量を６０％以上低減できる。
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。
例えば、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３のそれぞれの上に単一の凹部ＲＳが配置されてもよいし、第２エリア１２ａ２及び第３エリア１２ａ３のいずれか一方の上に凹部ＲＳ及び樹脂部６０が配置されなくてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１０…垂直共振型面発光レーザ
１２…基板
１２ａ…主面
１２ａ１…第１エリア
１２ａ２…第２エリア
１２ａ３…第３エリア
１２ａ４…第４エリア
１２ａ５…第５エリア
１４…ＤＢＲ部
１４ａ…半導体層
１４ｂ…半導体層
１６…コンタクト層
１８…ＤＢＲ部
１８ａ…第１層
１８ａａ…半導体層
１８ａｂ…酸化物層
１８ｂ…第２層
２０…活性層
２２…ＤＢＲ部
２２ａ…第３層
２２ａａ…半導体層
２２ａｂ…酸化物層
２２ｂ…第４層
２６…電流狭窄構造
２６ａ…電流アパーチャー部分
２６ｂ…絶縁体部分
２９…コンタクト層
３０…電極
３２…配線
３４…電極パッド
４０…電極
４２…配線
４４…電極パッド
５０…絶縁層
５０ａ…開口
５０ｂ…開口
６０…樹脂部
６０ａ…開口
１１８…下部積層体
１１８ａ…第９層
１１８ａａ…半導体層
１１８ａｂ…酸化物層
１１８ｂ…第１０層
１２０…中間層
１２２…上部積層体
１２２ａ…第１１層
１２２ｂ…第１２層
１２６…層
２１８…下部積層体
２１８ａ…第５層
２１８ａａ…半導体層
２１８ａｂ…酸化物層
２１８ｂ…第６層
２２０…中間層
２２２…上部積層体
２２２ａ…第７層
２２２ａａ…半導体層
２２２ａｂ…酸化物層
２２２ｂ…第８層
２２６…層
３１８…半導体積層体
３１８ａ…半導体層
３１８ｂ…半導体層
３２０…半導体層
３２２…半導体積層体
３２２ａ…半導体層
３２２ｂ…半導体層
３２６…半導体層
３２９…半導体層
３５０…絶縁層
３５２…絶縁層
３５２ａ…開口
３５２ｂ…開口
３５４…絶縁層
３６０…樹脂層
Ａｘ１…軸
Ａｘ２…軸
Ａｘ３…軸
Ｌ…レーザ光
ＬＭ…積層体
ＬＭａ…上面
ＰＳ…ポスト
ＰＳａ…上面
ＰＷ…仕切り壁
ＰＷａ…上面
ＰＷｓ…側面
ＲＳ…凹部
ＳＬ…半導体積層体
ＴＲ…トレンチ

Claims (7)

  1. 第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する基板と、
    前記第１エリア上に設けられたポストであり、前記第１エリア上に設けられた第１導電型の第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導電型の第２分布ブラッグ反射器と、を含むポストと、
    前記主面上に設けられた積層体であり、前記第２エリア上に配置された少なくとも１つの凹部を有する上面を備える積層体と、
    前記少なくとも１つの凹部内に配置された樹脂部と、
    前記樹脂部上に設けられ、前記第１分布ブラッグ反射器及び前記第２分布ブラッグ反射器のいずれか一方に電気的に接続された電極パッドと、
    を備える、垂直共振型面発光レーザ。
  2. 前記少なくとも１つの凹部が複数の凹部である、請求項１に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  3. 隣り合う前記複数の凹部を互いに仕切る仕切り壁を更に備え、前記仕切り壁は、前記基板の前記主面に直交する方向から見て円環形状を有する、請求項２に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  4. 隣り合う前記複数の凹部を互いに仕切る仕切り壁を更に備え、前記仕切り壁は、前記積層体に接続されている、請求項２に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  5. 前記仕切り壁が、前記仕切り壁の上面において１μｍ以上の幅を有する、請求項３又は請求項４に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  6. 前記仕切り壁が、前記基板の前記主面に対して傾斜する側面を有し、
    前記主面から前記仕切り壁の内部を通って前記側面までの角度が９０°未満である、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の垂直共振型面発光レーザ。
  7. 前記主面上に設けられたコンタクト層を更に備え、
    前記コンタクト層は、前記第１エリアから前記第２エリアまで延在しており、
    前記コンタクト層は、前記第１分布ブラッグ反射器に接続され、
    前記電極パッドは、前記第２分布ブラッグ反射器に電気的に接続される、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の垂直共振型面発光レーザ。

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