TW200908490A - Photonic crystal laser and method for manufacturing photonic crystal laser - Google Patents

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200908490 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與光子晶體雷射及 日日 尤于日日體雷射之製造方法有 關’且與可使用於譬如雷射 矛機、s己錄媒體讀寫用裝置 等之光子晶體雷射及光子晶體雷 【先前技術】 之“方法有關。 Ο :半：記錄媒體之高密度化’使用於讀寫之雷射已從先前 二：：藍色發展為短波長化。藍色雷射係使用氮化物系 化，物半導體，特別是GaN(氮化嫁）系材料。另一方面， 在紅色雷射所見之VCSEL系

奴疋田射構造，由於在GaN 糸材料上同種材之折射率差 mRR_ „ 較】，因而反射用反射鏡 (DBR)之層積數需要多達數 曰基於此因，使得VCSEL (ertical Cavity Surface Emitting LASFR · * ώ1 , g LASER .垂直腔表面發 射i雷射）系面發光雷射製 于困難，且便成僅限於 女而面叙先型雷射上之對應。鈇 辟 ’、、、而知面發光雷射在製作以 刀4之，、振反射鏡之前，並盔法 …沄作性旎檢查。其結果為， 在基板無法有效活用的同時， 一項問題。 良革不佳且“本’係成為 另-方面’ VCSEL系面發光雷射之技術開發雖 但作為與其對抗之㈣射，光子晶財㈣逐漸受到 1:子晶體係將介電體之週期構造以人工方式形成而 成者。在週期構造方面，介

电體本體係藉由將折射率不同 之S域作週期性設於本體 M 曰俨内“士 趙内而形成。精由該週期構造而在 日日體内產生布拉格繞射，又， 具光之此罝係形成能帶 128823.doc 200908490 隙。 飞此之光子晶體雷射而言， 號公報（專μ文獻um記載著^曰本特開2005-277219 體雷射。在專利文獻w 極材料使用，#由將雷射光穿透而予=之材料作為電 獲得高輸出，則有必要增大電 =然而，為了 之膜屋介V π ^ 為了增大電流，則電極 之膜厗亦必須增大。電極 a,j σ« ^ 迫田射忐，但如其膜厚增大 則及㈣多，則難以以良好效率增加輸出。 二;：其他光子晶體雷射而言，在曰本特開·- (專利文Γ報（專利文獻2)及日本特開2GG4·25381 1號公報 (專利文獻3)中，係記载著使 0 ^ u 丁日日篮之雷射。專利文獻 g彳文獻3之光子晶體雷射在電極正下方並未形成光子 晶體構造’在其以外之部位則形成光子晶體構造，在該處 使之共振而產生f射起振。然而，專敎獻2及專利文獻3 之光子晶體雷射由於並未使用充分佈植載子之區域於雷射 (振及起振後的輸出提昇上，因而有難以獲得高效率輸出 的問題。 專利文獻1 :日本特開2005-277219號公報 專利文獻2:日本特開2〇〇3_273453號公報 專利文獻3 :日本特開2〇〇4_25381 1號公報 【發明内容】 發明所欲解決之問題 有鑑於此，本發明之目的為，提供一種可提昇輸出的光 子晶體雷射及光子晶體雷射之製造方法。 128823.doc 200908490 解決問題之技術手段 根據本發明之光子晶體雷射係包含：η型基板、n型覆蓋 層、活性層、ρ型覆蓋層、光子晶體層、ρ型電極、η型電 極及安裝構件。η型基板包含第！表面、及與第丨表面為相 反側之第2表面，且為導電性。η型覆蓋層形成型基板 之第1表面上。活性層形成型覆蓋層上，且產生光。ρ 型覆蓋層形成於活性層上。光子晶體層形成於η型覆蓋層 〃活生層之間、或活性層與ρ型覆蓋層之間，且包含具有 光子晶體構造之光子晶體部。ρ型電極形成於光子晶體部 上。η型電極形成於η型基板之第2表面上，且包含：光穿 透邛，其係配置於與光子晶體部對向之位置；及外周部， 其係光之穿透率比光穿透部更低。安裝構件形成於ρ型電 極上。 根據本發明之光子晶體雷射之製造方法係實施下列步 驟：首先，實施準備η型基板的步驟，而其係包含第i表 面、及與第1表面為相反側之第2表面，且為導電性。接 著，實施在η型基板之第丨表面上形成n型覆蓋層的步驟。 接著’實施在η型覆蓋層上形成產生光之活性層的步驟。 接著，實施在活性層上形成口型覆蓋層的步驟。接著，實 施形成光子晶體層的步驟，其係形成於覆蓋層與活性 層之間、《活性層與ρ型覆蓋層之間，且包含具有光子晶 體構造之光子晶體部。接著，實施在光子晶體部上形成: 型電極的步驟。接著’實施在η型基板之第2表面上形成n 型電極的步驟，其包含：光穿透部，其係配置於與光子晶 128823.doc 200908490 體部對向之#罢· u aL m ，及外周部，其係光之穿透率比光穿透部 低’·及實施在p型電極上形成安裝構件的步驟。 、根據本發明之光子晶體雷射及光子晶體雷射之製造方 法’相較於η型半導體，λ并丨、上、兹_上 導體ρ料導體由於電阻高，因此在面 内電〜難以擴散，但由於丨、^ ^ ^ ρ i電極形成於與光子晶體部呈 :向：位置’故可從p型電極將電流充分佈植於光子晶體 純於㈣半導體，n型半導體由於電阻低 …流容易擴散，因此，即使為發揮_電極之 旎的外周部未配置於與 電流之佈植亦為可能二:二之位置的情形， 要执^ 再者，n型電極之光穿透部由於配 、’子晶體部呈對向之位置’因此所取出之 吸收。其結果為，可抑制輸出之降低。再、 係配置於接近安裝構件之 由於活性層 +讲v 〇·、 藉由作非發光耦八 之载子或吸收發光之光而產生的熱，係被 。 除’而可改善發熱狀況。基於此因，可抑：刀月、排 之起振障礙及壽命的縮短 、由溫度上昇 度。 八、、'°果為，可提高可靠 在上述光子晶體雷射中，最好在p型電 面構造’在台面構造表面的至少_部分 周形成。 藉此，可將在已形成台面構造之面絕緣膜。 W (漏電流)予以限制，故可提昇輸出。&二動的無效電 在將安裝構件與P型電極作連接之際，可，藉由絕緣膜， 件的短路。又，將從光子晶體部擴散4防止藉由連接構 於台面構造之表面的絕緣膜至少使如下的進行，以形成 之光返回光子晶體 128823.doc 10 200908490 部，藉此，而可抑制耗損，而該光係 基板之折射率差而反射者。 4¾•之層或η型 在4述光子aS體雷射中’最好光穿透部包含：從Ρ型带 極側觀寒·，膝出_21日ΘΛ ^ Pi ^ =將先子晶體部投影於n型基板之第 £域藉此，可將光穿透部設定得較廣，並可更抑制光之 吸收，因而可更抑制輸出降低。 了更㈣先之 在上述光子晶體雷射中，最好光穿透 極側觀察，將光子曰 3 .攸P型電 Μ “ 體部投影於Π型基板之第2表面的全部 區域。光穿透部更包含雷朽甘〆 取凹幻王邛 部，且與外周部電性連其係形成均勻分散之開口 勻分散之開口部的電極，則可在抑制電流 二=使電流增加。基於此因，可提昇輸出而 攸先穿透部將光取出。 j 35叩 二晶體雷射中’最好更包含透明電極，其係配 ί. 光為透明…麵η型電極之外料電性連接，且由對 先為透明之材料所構成。 藉此，可將外周部及透明電極作為電極而注入電流 可增加電流。X ’由於在外 1 啻枚π』 史％ L Λ丨L動，故可將透明 輸出。/ #較薄；由於可抑制光的吸收，所以可有效增加 少=板7:Λ 土板/、大軋中之折射率差的反射成分。 =述光子晶體雷射中’最好〇型基板係氮化嫁。藉由 使用由氮化鎵所構成之導電性基板，可有效利用光穿透部 128823.doc 200908490 使光穿透。 發明之效果 根據本發明，由於包含_電極及p型電極，因此 可提昇輪屮·品— p土电極’因此 权幵輸出，而该n型電極係包含：光穿 於與光子晶體部對向 ，、係配置 比光穿心… 及外周部’其係光之穿透率 【實施方式】 纽W晶體部上。 =根據圖式說明本發明之實施形態。再者， =:對同—或相當之部分賦予同-參考符號，不重 (弟1實施形態） 圖1係顯示本發明之第1實施形態中之光子晶體雷射的概 略剖面圖。圖2係圖1中之線分㈣上之剖面圖。再者，在 圖2中係將光子晶體部115a作模式化擴大圖示。圖3係從圖 2中之箭頭m-_察時之—部分透視圖。參 針對本發明之第！實施形態中之光子晶體雷射作說明。再 者’光子晶體構造係指’包含低折射率部與高折射率部且 折射率呈週期性變化之構造體，而低折射率部係由相對性 低折射率之材料所形成者’而高折射率部係由相對性高折 射率之材料所形成者。 如圖1〜圖3所示般，本實施形態之光子晶體雷射1〇〇包 含：η型基板m、n型覆蓋層112、活性層113、p型覆蓋層 116、光子晶體層U5、p型電極118、n型電極119、及安裝 構件120。η型基板ill係包含第i表面ma、及與第}表面 128823.doc -12- 200908490

Ilia為相反側之第2表面uib，且為導電性者。^型覆蓋層 Π2係形成於η型基板ηι之第丨表面1Ua上者。活性層ιΐ3 係形成於η型覆蓋層112上，且產生光者。？型覆蓋層116係 形成於活性層113上者。光子晶體層115係形成於η型覆蓋 層112與活性層113之間、或活性層丨丨3與Ρ型覆蓋層116之 間，且包含具有光子晶體構造之光子晶體部1丨5a者。ρ型 電極118係形成於光子晶體部115a上者。n型電極ιΐ9係形 成於η型基板1U之第2表面1111?上，且包含：光穿透部 119a，其係配置於與光子晶體部U5a呈對向之位置者丨及 外周部119b，其係比光穿透部丨丨％光之穿透率更低者。安 裝構件1 2 0係形成於p型電極1丨8上者。 具體而言，如圖2所示般，第丨實施形態中之光子晶體雷 射100包含：元件110、系統構裝121、子鑲嵌122、連接構 件130、η型墊電極、引線接合之球部14〇、及引線141 •，而 元件110包含η型基板U1、η型覆蓋層112、活性層ιΐ3、ρ 型引導層114、ρ型電子區塊層U4a、光子晶體層u5、ρ型 覆蓋層116、p型接觸層117、p型電極ll8、n型電極。 光子晶體雷射1〇〇係ρ型半導體配置於安裝構件12〇側（在圖 2中係配置於下側）之接合朝下之安裝構造。 如圖1所示般，η型基板1Π包含第1表面nu、及與第1 表面111a為相反側之望 久側 < 弟2表面nib。π型基板111如為導電 !之11尘的后，則並無特別限定，但係以m_v族半導體基 板或SiCk化矽)基板為佳，如為由氮化鎵⑴洲所形成者 則更理想。η型基板⑴為使在活性層113產生之光穿透的 128823.doc 200908490 透光性，譬如當η型基板in之厚度為3〇〇 #111時，光之穿透 率係50%以上。 η型覆蓋層112係形成於n型基板m之第1表面丨丨^上， 譬如由η型AlGaN、η型GaN等所構成。 活性層113係形成於n型覆蓋層112上，藉由載子之佈植 而產生光。活性層11 3係藉由多層量子井構造所構成，而 該多層量子井構造係譬如由InGaN& GaN所形成者。再 者，活性層1 1 3如為單一之半導體材料所形成亦可。 P型引導層114係形成於活性層113上，譬如由GaN所形 成。P型電子區塊層114a係形成於p型引導層114上，譬如 由AlGaN所形成。再者，p型電子區塊層U4a如為配置於活 性層113與光子晶體層115之間的話，則在形成於p型引導 層11 4上之配置方面並無特別限定。 光子晶體層115係沿著n型基板i丨丨之第丨及第2表面 nia、iiib延伸之方向，而形成卩型電子區塊層n4a。光 子晶體層115包含光子晶體部1153。光子晶體層115中之光 子晶體部115a以外的區域，係譬如由與光子晶體部丨丨化之 尚折射率部11 5a2相同材料所形成。 115a包含光子晶體部

如構成低折射率部丨丨5 a丨之材料比構成 光子晶體層11 5之光子晶體部丨丨5a告 U5a ’其包含：低折射率部n5ai，其係 率之材料所形成者；及高折射率部u 5a2 高折射率之材料所形成者。亦即， 128823.doc -14- 200908490 Γ斤射率部115a2之材料的折射率為低，則無特別限定。 ::成低㈣率部115al係由折射率約I—2) 1 折射率部115a2係由折射率約2.54之GaN所形 將構成低折射㈣出al與高折射㈣ιΐ5 =2射率的差取得較高，則可將光封閉於高折射率部 並不^因此較為有利。再者，低折射率部咖 埋為乳化石夕，如為其他材料所構成亦可，如設為不 埋入任何物質之孔部(氣體，譬如存 狀態）亦可。 干心玉巩的 =射或高折射㈣115_往三角格或正方 格專-定之方向呈整齊排列。再者，三角格係意味著，從 上方觀察光子晶體部115a時’對左右方向及該當左右方向 以60的傾斜角度延伸之方向’與任意之低折射率部 1(或商折射率部115a2)接近（或鄰近）之低折射率部 心二或向折射率部115a2)的數量成為6之情形。又，正方 才。係心未者’與任意之低折射率部出叫或高折射率部 115叫接近（或鄰近）之低折射率部U5a1(或高折射率部 则)的數量成為8之情形。連結往一定之方向呈 列之低折射率部11531或高折射率部心2之中心間的距離 (間^ ’從對波長為彻職程度之光為有效的觀點，係譬 如设定為16〇nm以下。 ’。 p型覆蓋層116係形成於光子晶體層ιΐ5上，譬如由p型之 Α1_所形成。n型覆蓋層112及P型覆蓋層U6係作為載子 進行傳導的導電層而發揮功能，而該載子係應被職予活性 128823.doc -15- 200908490 層U3者。基於此因，n型覆蓋層112及p型覆蓋層116係以 包夾活性層113之方式而作設置。又，n型覆蓋層112及p型 覆盍層116係分別作為將載子（電子及電洞）封閉於活性層 Π3之封閉層而發揮功能。亦即，η型覆蓋層Η]、活性層 113、及Ρ型覆蓋層116係形成雙異質接合。基於此因，可 將有助於發光之載子集中於活性層丨13。 Ρ型接觸層Π7係形成於ρ型覆蓋層〗】6上，譬如由ρ型之

GaN所开7成。ρ型接觸層丨丨7係為了與ρ型電極η 8之接觸作 歐姆接觸而形成。 P型電極118係形成於p型接觸層117上且光子晶體部ιΐ5& 上。P型電極Π8係譬如由金（Au)等所形成。 P型電極118如配置為與光子晶體部n5a之至少一部分重 f的4，則並無特別限定。譬如，如圖i〜圖3所示般，ρ型 電極118如亦可配置於：？型接觸層117之表面的約略中央 4、或ρ型接觸層117之表面的—方端部。再者，ρ型電極 11 8係以可獲付雷射起振所需之電流密度程度的大小為 佳，譬如，1〇〇 μηι四方程度的大小。 又，攸可將大電流佈植於光子晶體部115a的觀點，係以 配置於如下區域上為佳：從η型電極119側觀察，將光子晶 體部115a投影於ρ型接觸層117之表面的全部區域 η型電極119係形成型基板⑴之第2表面⑴匕上且 包含：光穿透部U9a ’其係配置於與光子晶體部n5a呈對 向之位置者·’ &外周部119b，其係比光穿透部119a光之穿 透率更低者。A穿透部119禮主要使所產生之光穿透的部 128823.doc -16- 200908490 分；外周部mb係發揮用 能。 电，瓜進仃佈植之電極的功 光穿透部11 9a係以包含如 觀察，將光子日_ …4 :從P型電極118側 冑先子日曰體部U5a投影於„型基板⑴ 11 lb的全部區域。藉由 弟表面 弁此方式’可相對性增加使光穿透之 先牙透。in 19a的面積，因此， ^ 更抑制在先穿透部119a之 先的吸收，而可更抑制輸出降低。 又，以減少雷射光之反射為目 钇e u J阳對九穿透部119a施行 無反射塗佈，係具有效果； 田射先係精由低折射率部 Π 5 a 1與向折射率部丨i 5 a 2之 繞射者。 +的差而彺射出面側進行 如圖1所示般，n型電極之光穿透部⑽係譬如全面呈開 口，僅在外周部119b進行電流佈植，但並未特別限定於 此。圖4係顯示本發明之第i實施形態中之光子晶體雷射的 其他例之剖面圖。如圖4所示般’係以更包含透明電極 _為佳’其係配置於光穿透部119a，並與n型電極119之 :卜周部U料電性連接，且㈣光呈㈣之材料所形成 者。在形成透明電極119c之情形時，如圖4所示般，透明 電極119c並不限定於形成於光穿透部n9a的全面之情形， 如透明電極U9c形成於光穿透部！ 19_ 一部分亦可（未圖 示）。 圖5係顯示本發明之第1實施形態中之n型電極119之其他 之概略上面圖。圖6係顯示本發明之第丨實施形態中之n型 電極119之另—其他之概略上面圖。如圖5及圖6所示般， 128823.doc 17 200908490 光牙透部u9a係以更包含電極為佳，其係形成作均勾分散 之開口部U9a2，且與外周部U9b作電性連接者。就包含 如此之電極的光穿透部心而言，譬如有下列構造等：链 如如圖5所示 < ’由電極119“及開口形成格狀之開口部 119a2所形成者；及譬如如圖6所示般，由電極1加及開 口形成水珠狀之開口部丨丨9a2所形成者。 又，在光穿透部119a更包含電極11931之情形時，如圖7 所示般’各個開口部咖2係以包含如下區域為佳：從p型 電極側觀察，將光子晶體部115a之低折射率部U5al投影 於光穿透部11 9a的全部區域；而電極工J 9al係形成作均勻 分散之開口部119a2 ’且與外周部U9b作電性連接者。亦 即，圖7所示般，光穿透部U9a中之開口部119^之徑的， 係以比低折射率部115a〖之徑D1更大為佳。此一情形，開 口 σΜ 1 9a2之杈D2比低折射率部丨丨5 a丨之徑D丨更大的開口部 11 9a2之比率，係以占開口部i丨9&2全體之$以上為佳， 如為9〇%以上則更理想。藉由此方式，可使元件110中之輸 出大的低折射率部115&1的光穿透，並可流動更大電流/ 故可更增加輸出。㈣，圖7係顯示本發明之第】實施形態 中之光子晶體雷射之光穿透部與光子晶體部之關係的概略 咅1J面圖。 尤其，如為光穿透部119a包含圊4所示透明電極Η%、 及已形成開口部119a2之電極U9al的情形，係具有效果。 此一隋形，即使進行佈植大電流，由於可使透明電極11 % 之厚度更薄，同時並可使電流密度均勻化，因此，可在佈 128823.doc 200908490 植更大電流的同時並抑制光之吸收而提昇輸出。 π型電極11 9之外周部〗丨9b係譬如由鈦、鋁、鈦、金以此 順序層積之構造所形成。如為n型電極丨丨9包含電極丨丨9al 的情形，電極119al係譬如由鈦、鋁、鈦、金以作層積之 構U所形成。再者，構成電極η 9a 1之材料可與構成外周 部11 9b之材料相同，如為不同亦可。 又，圖2所示n型電極119之光穿透部丨丨“係配置於n型基 板111之第2表面111 b的約略中央部，但如配置於η型基板 111之第2表面uib的一方端部亦可。 再者，在元件11 〇中， 113與p型覆蓋層116之間 光子晶體層11 5係形成於活性層 ’但並不特別限定於此構成，如 形成於η型覆蓋層112與活性層113之間亦可。 如圖2所示般，安裝構件12〇係用於將晶片固定之構件。 第】實施形態之安裝構件12〇包含系統構農ΐ2ι及子鑲後 ⑵，但並不特別限定於此構成，如為單數之層或3層以上 之層亦可。再者，系統構震121係譬如由鐵系材料所形 成。子镶嵌1 22係以導敎率其夕从刺^达 ‘、、、半回之材枓為佳，譬如由Α1Ν(氮 化鋁）所形成。 人，錢構件13〇係將元件11〇與安裝構件⑽作電性連 接。連接構件酬、可使用譬如由所形成之焊 錫、或由銀所形成之導電性膠等。 ^ ^ . 冉者，連接構件130係 配置為不滲出於元件110之側方 ^ ^ , 麵邛因而防止藉由連接 構件1 3 0之元件11 〇的短路。 η型墊電極及引線接合之球部 你5如由心所形成。從 128823.doc 200908490 球部140延伸之引線1 4 1係將系統構裝！ 2丨之端子（未圖示）與 η型電極11 9作電性連接。引線141係譬如由Au所形成。 接著’參考圖1〜圖8 ’針對第1實施形態中之光子晶體雷 射之製造方法作說明。再者，圖8係顯示本發明之第丨實施 形態中之光子晶體雷射的製造方法之流程圖。 首先，如圖1〜3及圖8所示般，實施準備n型基板！ u的步 驟（S10) ’而其係包含第1表面uu、及與第1表面ma為相 反側之第2表面111 b，且為導電性者。在此步驟（s丨〇)中， 係以準備III-V族半導體基板或sic基板為佳，如準備由 GaN所形成之基板則更理想。 接著，如圖1〜3及圖8所示般，實施在„型基板ln之第j 表面111a上形成n型覆蓋層112的步驟（S2〇)。在此步驟 (S20)中，係譬如藉*0MVPE (〇rganic Metal 乂叩沉抑⑽。 Epitaxy :有機金屬氣相成長法）法，進行形成由nsAiGaN 所形成之η型覆蓋層112。 接著，如圖1〜3及圖8所示般，實施在11型覆蓋層112上形 成產生光之活性層113的步驟（S3〇p在此步驟（S3〇)中，係 譬如藉由OMVPE法，進行形成由匕㈣及⑽所形成之多 層量子井構造之活性層丨丨3。 接著，如圖1〜3所示般，實施在活性層113上形成p型引 導層114的步驟。在此步驟中’係、譬如藉由⑽削法，進 行升> 成由GaN所形成之p型引導層丨丨4。 接著，如圖1〜圖3所不般，實施在？型引導層114上形成p 型電子區塊層U4a的步驟。在此步驟中，係譬如藉由 I28823.doc -20· 200908490 OMVPE法，進行形成由AiGaN所形成之p型電子區塊層 】14a。再者，形成p型電子區塊層U4a的步驟，如 活性層⑴的步驟後實施亦可。此—情形，係在形成p型電 子區塊層U4a的步驟後，實施進行形成削導層ιΐ4的步 驟。 接著，如圖W及圖8所示般，實施形成光子晶體層ιΐ5 的步驟（S40)，其係形成於活性層⑴與卩型覆蓋層之 間，且包含具有光子晶體構造之光子晶體部I 1 5a者。在此 步驟（S40)中，係譬如實施：形成膜之步驟、形成遮罩層 之步驟、進订曝光之步驟、進行顯像之步驟、進行敍刻之 步驟、除去遮罩層之步驟、使作蟲晶成長之步驟。具體而 言’係實施下列步驟。 首先，在p型電子區塊層心上，實施由構成低折射率 部H5al之材料所形成之膜的步驟。在此步驟中，係譬如 藉由電漿 CVD (Chemical Vap〇r Dep〇siti〇n :化學氣相成 長）法，進行形成由Si〇2所形成之臈。再者，進行形成膜 之材料如為構成低折射率部n5al之材料的話，則並不特 別限定於Si〇2。 接著，實施在構成上述低折射率部115&1之膜上形成遮 罩層的步驟。就遮罩層而言，係譬如使用EB(電子射束）曝 光用抗蚀劑（日本ZE0N有限公司製ZEP520)。遮罩層並不 限疋於EB曝光用抗触劑，譬如亦可使用：將描繪圖案 進行蝕刻轉印於SiN等絕緣膜等而作為遮罩者。又，亦可 使用多層之遮罩。 128823.doc -21 - 200908490 接著’實施對遮罩層進行曝光之步驟。曝光係譬如藉由 EB(電子射束）曝光而直接進行描繪遮罩圖案於遮罩層。此 遮罩圖案係設為特定形狀，譬如設為約略同—且以往一定 方向呈整齊排列之在平面形狀上的圓形。 接著實化進行顯像之步驟。在此步驟中，譬如將以 EB曝光後之部分予以溶解。如將遮罩圖案設為上述形狀， 則形成：約略同一且以往一定方向呈整齊排列之在平面形 狀上之圓形的遮罩層。 接著κ知進行乾式餘刻之步驟。在此步驟中’譬如有 使用CF4或CHF3等氟碳氣體之ICP (Inductive Coupled 仏嶋：誘導執合電聚）_RIE (Reactive Ion Etching:反應 式離子㈣）等RIE。在進行乾式#刻之步驟中’遮罩層為 圓形之情形時，蝕刻係在不被遮罩層覆蓋之部分展開，而 可形成光子晶體構造之低折射率部丨丨5a丨。遮罩層之形狀 為平面形狀中之圓形的情形時，低折射率部U5al係成為 圓柱狀。 再者，使用於乾式蝕刻之氣體，並不限定於氟碳氣體， 使用C12(氣）系氣體或hi(硬化氫酸）系氣體等亦可。 又，如在Ch氣體或HI氣體中混合氬氣、氙氣等惰性氣體 亦可此丨肖形’ CU氣體或HI氣體與惰性氣體之比係以 約略2··〗來進行為佳。 又乾式餘刻並不限定於ICP-RIE，譬如，進行平行平 板RIE亦可。再者，如應用濕式蝕刻或銑切等以取代乾式 刻亦可。 128823.doc -22- 200908490 接著，實施除去遮罩層之步驟。在此步驟中，#，藉 由溶劑而將遮罩層予以除去。 接著’實施形成高折射率部115a2之步驟。在此步驟 中’譬如，藉由睛職而從p型引導層⑴使作蟲晶成 長’以覆蓋低折射率部1I5al之方式，而形成譬如由_所 形成之局折射率部115a2。#由此方式，而形成包含且有 光子晶體構造之光子晶體部115a的光子晶體層ιΐ5，而該 光子晶體構造係由低折射率部11531與高折射率部⑴心斤 形成者。 再者，形成光子晶體層115之步驟（S4〇)係在形成活性層 113之步，驟（S30)與形成㈣覆蓋層116之步驟⑽）之間實 施，但順序並無特別限定。 取尤于晶體層11 5之步驟 (S40)係在實施形成η型覆蓋層丨半 復现層112之步驟（S20)與形成活性 層113之步驟（S30)之步驟之間實施亦可。 接2，如圖Μ及圖8所示般，實施在活性層ιΐ3上形成ρ 型覆蓋層116的步驟（S50)。在此步驟（S5〇)中，係在光子晶 體層115上’譬如藉由〇mvpe、、#·而形士山 沄而形成由P型AlGaN所形成 之P型覆蓋層116。 接著，如圖1〜3及圖8所示般，實施在光子晶體部115a上 形成P型電極118的步驟（S60)。在此步驟（S6〇)中係在p型 接觸層117上且光子晶體部1153上形成口型電極丨a。 在此步驟（S6〇)中，譬如，係在接觸層ιΐ7上且光子 晶體部11 5 a上，鐾如藉由策辦、、土 XT. t ♦ Ώ稭由瘵鍍法，將Νι與Au依此順序進行 蒸锻，施行合金化，而形成P型電極1 1 8。 128823.doc •23- 200908490 接著，如圖8所示般，實施步驟（S7〇)，其係在n型基板 之第2表面lllb上形成n型電極119，其包含：光穿透部 H9a，其係配置於與光子晶體部U5a呈對向之位置者；及 外周σρΐ 19b ’其係比光穿透部i! 9a光之穿透率更低者。在 :匕步驟(S70)中’係、以包含如下區域之方式而形成光穿透 部119a為佳，該區域係從P型電極11 8側觀察，將光子晶體 部115a投影於n型基板lu之第2表面lub的全部區域。 在形成η型電極119之步驟（S7〇)中，以減少雷射光之反 射為目的而更κ施在光穿透部n如施行無反射塗佈之步驟 亦可；而該雷射光係藉由低折射率部11531與高折射率部 115a2之折射率的差而進行繞射者。 在开^成η型電極π 9之步驟（S70)中，如圖4所示般， 係以實施在光穿透部U9a更形成透明電極^“之步驟為 仏而透明電極11 9c係與η型電極119之外周部1 i 9b作電性 連接，且由對光呈透明之材料所形成者。 在开/成η型電極1丨9之步驟（S 70)中，如圖5及圖6所 不般，係以實施在光穿透部119a形成電極之步驟為佳，其 係形成作均勻分散之開口部n9a2，且與外周部_作電 性連接者。此—情形，形成電極n9ai之步驟如以钱刻進 订亦可，如藉由剝離而進行亦可。譬如，在光穿透部 U9a，形成應成為開口部U9a2之抗蝕劑圖案，在其上形 成應成為電極119al之金屬膜，藉由剝離而形成電極 119al 。 再者，如上述般，光穿透部119&可加工為如下構造等之 128823.doc -24- 200908490 形狀.譬如如圖4所示般，由電極丨丨9a丨及開口形成格狀之 開口 σ卩119a2所形成者；及譬如如圖5所示般，由電極 119al及開口形成水珠狀之開口部U9a2所形成者。 又’如圖6所示般’係以各個開口部11 9a2包含如下區域 之方式而形成光穿透部丨19&則更理想，而該區域係從p型 電極側觀察，將光子晶體部11 5a之低折射率部丨丨5al投影 於光穿透部119a的全部區域。

又，在進行形成電極119al之情形時，在形成外周部 U9b之際’如同樣亦在光穿透部u9a形成具有開口部 119a2之電極119al亦可。又，在形成外周部⑴㈣步驟之 外’另實施形成電極1丨9a丨之步驟亦可。 接著，實施在η型電極119上形成„型墊電極的步驟。在 此步驟中’譬如藉由蒸m形成鈦，在鈦上藉由蒸鑛法 而形成金。 接著，如圖8所不般，實施在]3型電極118上形成安裝構 件120之步驟（S8〇)。在此步驟（S8〇)中，譬如藉由焊锡等連 接構件130而將元件i 1〇與安裝構件12〇作電性連接。 具體而言，進行準備譬如由鐵系材料所形成之系統構裝 :22:。：著，將氮化銘製之子鑲㈣貼合於系統構裝 j者，«制由她所形成之焊料連接構件 型電極118與子鎮嵌122予以連接。藉由此方式， 可將元件型半導體層側與安裝構件12〇作電 性連接的P朝下構造。 接著，實施將η型電極119與系統構裝⑵作電性連接的 128823.doc -25- 200908490 步驟。在此步驟中，譬如，藉由引線接合而將球部140連 接於η型塾電極，使引線141與系、統構裝i2i之端子（未圖示） 作電性連接。 藉由實施以上之步驟（sl〇〜S8〇)，而可製造圖1〜圖3所示 光子晶體雷射1〇〇。 接著，使用圖1〜圖3，針對光子晶體雷射】〇〇之發光方法 作說明。 如將正電壓施加於p型電極118，則從p型覆蓋層lb往活 法層113進仃佈植電洞’從n型覆蓋層112往活性層113進行 佈植電子*電洞與電子（載子）被佈植於活性層丨丨3，則引 起載子之再耦合而產生光。產生之光的波長係藉由活性層 113所包含之半導體層之帶隙而規定。 在活11層113所產生之光係藉由η型覆蓋層112及ρ型覆蓋 層116而被封閉於活性層113内，但一部分之光係作為漸逝 光而到達光子晶體層115。如到達光子晶體層115之漸逝光 的波長與光子晶體層11 5中之光子晶體部丨丨5 a所具有的 特定週期為一致之情形時，在對應於該週期之波長上，光 係反覆進行繞射，產生駐波’相位條件係被規定。藉由光 子曰曰體層U 5之光子晶體部11 5a而被規定相位之光，係回 才又於活〖生層丨丨3内之光，而仍然產生駐波。此駐波係符合 在光子晶體層U5之光子晶體部115a被規定的光之波長及 相位條件。 如，之現象係因活性層113及光子晶體層115具有2次元 性擴散而形成者’因此在以n型電極119為中心之區域及其 I28823.doc •26· 200908490 附近產生。當充公夕旦μ „田 刀之里的先累積於此狀態的情形，已符合 波長及相位條件$ | y_. 之先，係彺垂直於光子晶體層丨丨5中之光 子晶體部1153的主面之方向（圖1中之上下方向）進行繞射， 亦即，將η型基板⑴之第2表面lnb作為光釋出面，而從 - 光穿透部119a釋出。 . 如以上所說明般，根據本發明之第1實施形態中之光子 晶體雷射1 0 〇係句合.；丨♦ • PI電極11 8，其係形成於光子晶體 p :”15a上者，及n型電極119 ’其包含：光穿透部119a，其 係配置於與光子晶體部心呈對向之位置者丨及外周部 U9b ’其係比光穿透部U9a光之穿透率更低者。譬如，在 P型GaN方面，在厘许^ 在厚度1 μηι程度的薄層内電流幾乎不往橫 =廣散，電流僅往電極正下方佈植。亦即，相較於η型 S Ρ型半導體由於電阻高，因而在面内電流難以擴 散。然而，光子晶體雷射100中之?型電極 盘 光子晶體部115a呈對向$办罢山 一 對勹之位置。由於電流佈植區域最能賦 f , 予能量’因而可從P型雷搞1 1 8料止1 ϋ Pi電極U8對先子晶體部115a充分進杆 佈植電流。直·纟士 M. _ —…谷易進行雷射起振，可獲得高輸 又，相較於p型半㈣，n型半㈣由於電阻低，因此 面内之電流谷易擴散。基於此因，在 之位置未配置n型電極119 ° 電極118 之外周部⑽的情形時，亦即， 置電極之部位的正下方，以P型電極"8所限制 ^位之在活性層113的電流的佈植亦為可能。再者，由 於η型電極119之光穿读Αβ110 & … 71穿透°ni9a係配置於與光子晶體部115a 王'口之位置’因此’所取出之光係難以被吸收。其結果 128823.doc -27- 200908490 為，可抑制輸出之降低。 再. 此 ’由於以P型電極Η 8側安裝於安裝構件I 2〇，因 用於田射起振之活性層113及共振層（光子晶體部】15a) 糸配置於接近安裳構件i2Q之位置。基於此因，藉由作 發光耦合$ # 1 1、 、 戰子或π件丨1 〇吸收發光之光所產生的熱，係 破作有效分散、排除’而可改善發熱狀況。因％，可抑制 藉由溫度上異夕Α 汁之起振障礙及壽命的縮短化等，同時並可抑 制田射特性之降低。其結果為’可提高元件1 1 G之可靠 (第2實施形態） 圖係頌不本發明之第2實施形態中之光子晶體雷射的概 了剖面圖。參考圖9，針對本發明之第2實施形態中之光子 曰曰體田射作试明。第2實施形態中之光子晶體雷射基本 上係具有與第i實施形態中之光子晶體雷射ι 〇 〇同樣之構 成，僅如下之點與圖2所示第丨實施形態不同：在p型電極 118外周形成台面構造，在台面構造之表面的至少一部分 形成絕緣臈160。 在第2實施形態中，如圖9所示般，從p型電極ιι8觀察， 係跨P型電極118、p型接觸層117、p型覆蓋層⑴、光子晶 體層115、P型電子區塊層114a、p型引導層ιΐ4、活性層 113 11里覆蓋層112、及η型基板lu之—部分而形成台面 構造。 又，在台面構造之表面形成絕緣膜16〇。絕緣膜16〇如由 絕緣性材料所形成的話 貝J並無特別限定。譬如，可使用 128823.doc -28- 200908490

Si〇2或SiN等。構成絕緣膜16G之材料的折射率係以與光子 曰曰體。卩11 5 a之回折射率材料為不同絕緣材料為佳。又，絕 緣膜160如為單層亦可，如為複數層亦可，但如為將折射 率不同之複數個材料層積而成，則因可更提高反射效果， 所以更理想。 接著，針對第2實施形態中之光子晶體雷射2〇〇之製造方 法作說明。第2實施形態中之光子晶體雷射2〇〇之製造方法 基本上與第1實施形態中之光子晶體雷射1〇〇之製造方法相 同，僅更包含如下步驟之點與第〗實施形態不同：在p型電 極118外周形成台面構造之步驟、在台面構造之表面的至 少一部分形成絕緣膜16〇。 具體而s ，如圖8及圖9所示般，以與第丨實施形態同樣 方式，貝她下列步驟：準備n型基板i丨丨之步驟（s丨〇)、形成 η型覆蓋層112之步驟（S20)、形成活性層113之步驟（S3〇)、 形成P型引導層114之步驟、形成p型電子區塊層U4a之步 驟、形成光子晶體層115之步驟（S4〇)、形成p型覆蓋層ιΐ6 之步驟（S50)、及形成p型接觸層117之步驟。 接著，實施形成台面構造之步驟。在此步驟中，譬如以 如下方式實施。首先，以包含口型接觸層117上且與光子晶 體部11 5a呈對向的位置之方式，而形成抗蝕劑等遮罩層。 接著&P型接觸層117、p型覆蓋層116、光子晶體層 U5、p型電子區塊層114a、p型引導層114、活性層ιΐ3、n 型覆盍層112、及η型基板1丨丨之—部分，藉由蝕刻將從遮 罩層呈開口之部分，藉由蝕刻等予以除去，而形成台面構 128823.doc -29- 200908490 造。 接著’實施形成絕緣膜1 60之步驟。在此步驟中，檗士 藉由電漿CVD法而形成由Si〇2或SiN等所形成之姑 个战气絕緣膜 1 60。接著，形成具有圖案之抗蝕劑等遮罩層， J 6茨圖案 係包含與光子晶體部ll5a呈對向之位置者。接著，在纟”緣 膜160，將從遮罩層呈開口之部分，譬如使用氟酸予以除 去。 ’、 接著’實施形成p型電極118之步驟（S6〇)。在此步驟 (S60)中，係藉由蒸鍍法等，將p型電極118形成於 膜⑽中里開口之部分。 緣 又’在第2實施形態之形成p型電極118的步驟（S6〇)中， 係以在p型電極118上p型電極118成為中心之方式，而更實 施形成p型墊電極1 5 1之步驟。 接著，以與第1實施形態同樣方式實施形成安裝構件i 20 之步驟（S80)。藉由實施以上之步驟（sl〇〜S8〇)，而可製造 圖9所不第2實施形態中之光子晶體雷射2〇〇。 如以上所說明般’根據本發明之第2實施形態中之光子 晶體雷射200，在p型電極}丨8外周係形成台面構造，在台 面構造之表面的至少一部分係形成絕緣膜16〇。由於p型半 導體為南電阻’電流往面内方向難以擴散，但因具有導電 性，故微小電流係進行擴散。基於此因，藉由形成台面構 造’而可抑制在p型半導體之面内流動之微小無效電流（漏 電流）的擴散’因此，藉由提高電力效率，而可提昇輪 出。 128823.doc •30- 200908490 止藉由連接構件之短路，而 ^糸以焊錫等連接構件13G將安裝構件咖與P型電極118作 連接之際所產生者。 "再者’ #由以形成於台面構造之表面的絕緣膜16〇覆蓋 從光子晶體部115a所擴散的光，而可提昇藉由反射等之光 的封閉效果。0而，可抑制光從光穿透部119&以外射出。 (第3實施形態）

圖10係顯示本發明之第3實施形態中之光子晶體雷射的 概略剖面圖。參考圖10，針對本發明之第3實施形態中之 光子晶體雷射作說明。第3實施形態中之光子晶體雷射3〇〇 基本上係具有與第2實施形態中之光子晶體雷射2〇〇同樣之 構成’僅光子晶體層11 5係設於n型半體體層側之點與圖9 所示第2實施形態不同。 在第3實施形態中，如圖1〇所示般，在η型覆蓋層112、 活性層113之間係形成光子晶體層115。在η型覆蓋層U2 中’於與和η型基板111接觸之面為相反側之面，係設有複 數個凹部。在此凹部之底面，係形成絕緣膜112a。絕緣膜 112a係譬如由3丨02等所形成。在絕緣膜112a上，係形成譬 如由空氣所形成之低折射率部115al。在η型覆蓋層U2 中，於未形成凹部之區域上，係譬如形成由η型AlGaN所 形成之高折射率部115a2。 接著，參考圖1 〇及圖11，針對第3實施形態中之光子晶 體雷射300之製造方法作說明。再者，圖11係顯示本發明 之第3實施形態中之光子晶體雷射之製造方法的流程圖。 128823.doc 31 200908490 第3實施形態中之光子晶體雷射300之製造方法基本上與第 2實施形態中之光子晶體雷射2〇〇之製造方法相同，僅如下 之點與第1實施形態不同：將形成光子晶體層u 5之步驟 (S40)在形成η型覆蓋層之步驟（S2〇)與形成活性層之步驟 (S30)之間實施。 具體而言，如圖8及圖1 〇所示般，以與第2實施形態同樣 方式，實施準備η型基板U1之步驟（sl〇)及形成覆蓋層 112之步驟（S20)。

接著’實施形成光子晶體層11 5之步驟（S4〇)。在第3實 施形態中，針對此步驟（S4〇)係以如下方式實施。 具體而言，首先，在η型覆蓋層112中，於與型基板 111接觸之面為相反側之面上，形成遮罩層。在對此遮罩 層進行曝光後，進行顯像。藉由此方式，在遮罩層形成開 口部（圖案）。接著，將從此遮罩層之開口部露出的η型覆蓋 層112，譬如藉由乾式蝕刻等，以η型基板in不露出之方 式予以除去。接著’將遮罩層除去。 接著，在η型覆蓋層112之凹部的底面，譬如藉由蒸鍍法 等二而形成由si〇2等所形成之絕緣膜112a。此時，係以不 覆盍n型覆蓋層112之凹部的+邱夕古-v 之U 口丨的王邠之方式，而形成絕緣膜 112a。 接著在η型f盖層112上，譬如藉由〇MvpE法而形成 由_A1GaN所形成之高折射率部MU。此時，在形成於口 型覆蓋層112之凹部的絕緣膜心上，由於難以進行晶體 成長，所以形成空孔。#由此方式，而形成包含光子晶體 128823.doc -32 - 200908490 部11 5a之光子晶體層11 5，而光子晶體部11 5a包含：低折 射率部11 5 a 1，其係由存在於此空孔内之空氣所形成者； 及高折射率部115a2，其係由η型AlGaN所形成者。

接著’以與第2實施形態同樣方式，實施形成活性層u 3 之步驟（S30)、形成p型引導層114之步驟、形成卩型電子區 塊層114a之步驟、形成p型覆蓋層U6之步驟（S5〇)、及形成 P型接觸層11 7之步驟。接著，以與第2實施形態同樣方 式’實施形成台面構造之步驟及形成絕緣膜之步驟。接 著，以與第2實施形態同樣方式，實施形成p型電極i丨8的 步驟（S60)、形成n型電極之步驟（S7〇)及形成安裝構件12〇 之步驟（S80)。 藉由實施以上步驟（S 10〜S 80)，而可製造圖1〇所示第3實 施形態中之光子晶體雷射3〇〇。 如以上所說明般，根據本發明之第3實施形態中之光子 晶體雷射300，在n型半導體層側係形成光子晶體層丨15。 為了在η型半導體層側形成光子晶體層115，係以接觸於低 折射率部115al之方式，且以構成之原子（譬如叫成為㈣ 雜質之方式，而更形成絕緣膜丨12a為佳。此一情形，由於 構成絕緣膜112a之原子為n型雜質，因此可抑制光子晶體 雷射300之電壓上昇等特性惡化。 又，藉由在η型覆蓋層112之凹部的底面形成絕緣膜 ma，由於在絕緣膜ma上難以成長及沈積⑽、刈㈣ 等之晶體，因而在可在絕緣膜112ajL形成維持良好形狀之 空孔，而絕緣膜112a係形成於11型覆蓋層112之凹部者。基 128823.doc -33 - 200908490 於此因，可良好形成低折射率部丨丨5 a ]。 [實施例] 以下’舉出實施例，針對本發明作更詳細說明，但本發 明並不限定於此。 (第1實施例） 第1實施例係遵照圖9所示第2實施形態中之光子晶體雷 射200之製造方法，而進行製造光子晶體雷射2〇〇。 具體而言，在形成η型基板111之步驟（S10)方面，係準備 400 μιη之厚度的11型GaN基板。接著，在形成η型覆蓋層 112之步驟（820)方面’係將11型基板111投入〇^^|^爐，而 在η型基板111上形成厚度2 之由η型GaN所形成的η型覆 蓋層112。接著’在形成活性層U3之步驟（s;3〇)方面，係繼 續在OMVPE爐内，於„型覆蓋層112上形成總厚度為5〇 nm 之InGaN量子井型的活性層113。接著，在形成p型引導層 114之步驟方面，係繼續在〇河¥；?£爐内，於活性層113上形 成厚度為50 nm之由GaN所形成的p型引導層114。接著， 在形成P型電子區塊層114a之步驟方面，係繼續在〇mvpe 爐内，於p型引導層114上形成厚度為2〇 nm之由AiGaNm 形成的P型電子區塊層114a。 接著’形成光子晶體層II5之步驟（S4〇)係以如下方式實 在實細*形成P型電子區塊層114 a之步驟後，暫時從 〇MVPE爐取出。接著，藉由電漿C VD法，在p型引導層 U4上形成厚度50 nm之由Si〇2所形成之膜。接著，使用電 子射束彳田繪裝置，將抗蝕劑圖案形成於由Si〇2所形成之膜 128823.doc -34- 200908490 上且其約略中央部之300 μπι的區域，而該抗蝕劑圖案係以 門距1 50 nm將直徑為8〇 nm之圓板排列為正方格狀而成 者。接著，使用ICP-RIE裝置，以eh氣體，將在由以〇2所 形成之膜中從抗蝕劑圖案露出的部分予以除去。接著，以 溶劑除去抗蝕劑圖案。藉由此方式，而形成低折射率部 115al，而其係以間距15〇 nm將高度為5〇 nm之由si〇2所形 成之圓柱排列為正方格狀而成者。接著，將已形成低折射 率部115al之狀態的層投入於〇MvpE爐，以埋入低折射率 部115al之方式，使p型GaN成長，而形成高折射率部 115 a2。藉由此方式，而形成包含由低折射率部與高 折射率部11 5a2所形成之光子晶體部丨丨5a的光子晶體層 115° 接著，在形成p型覆蓋層116之步驟（S5〇)方面，係繼續 在OMVPE爐内，於光子晶體層115上形成厚度為6〇〇 nm之 由P型AlGaN所形成的p型覆蓋層116。接著，繼續在 OMVPE爐内’於p型覆蓋層116上形成厚度為5〇 nm之由p 型GaN所形成的P型接觸層1 1 7。 然後’在形成台面構造之步驟方面，首先，以包含與光 子晶體部115a呈對向的區域之方式，以光微影形成4〇〇 四方之抗蝕劑遮罩。接著，使用ICP_RIE裝置，以C：l2氣體 而形成藉由蝕刻而刻凹至η型覆蓋層的台面構造。接著， 使用溶劑除去抗蝕劑遮罩。 然後，在形成絕緣臈i 6〇之步驟方面，係使用電漿CV；D 裝置，將厚度300 nm之由Si〇2所形成之膜作為絕緣臈 128823.doc -35- 200908490 160,而形成於台面構造的表面。 然後，在形成p型電極118之步驟（編）方面 膜160上且盥光早曰舯却11c '、在、、邑緣 圖索… 呈對向之位置，形成抗钱劑 圖案’而其係藉由光微影而形成2〇〇 _四方之開口部者 接著，使用氟酸除去開口部下之絕緣膜16〇。接著， 如下構造之p型電極U8，該構造係在絕緣膜16〇之開口、 的中心，〗50 _四方之如與心層積而成者。 然後，在形成η型電極U9之步驟（S7〇)方面首先以 使型基板111之第2表面lllb成為鏡面之方式進行研磨： 使厚度成為刚μΐΏ。接著，在Icp_RIE裝置内使用⑶氣體 將研磨後之面的加工變質層予以除去。接著，藉由光微影 將μ朗方之抗钱劑遮罩，形成於與光子晶體部心呈 對向之位置且η型基板⑴之第2表面1111}上。接著，形成 將TiM層積而成之構造的金屬膜，並除去抗㈣遮罩。 藉由剝離而形成η型電極’而其係包含光穿透部"pa及將

Ti與A1層積而成之外周部㈣者。進而將之投人加熱爐， 以5 0 0 °C施行退火處理。 然後，以在p型電極118上且p型電極118成為 式，而形成將Ti與^層積為则_四方的p型墊電極⑸。 又’在η型電極119之外周部1191?上’亦形成將T^Au層積 而成之η型墊電極。 然後，在形成安裝構件12〇之步驟（S80)方面，首先，係 將氮化銘製之子鑲喪122貼合於由鐵系材料所形成之系統 構裝121。接著’在子鑲散122上’適量使用作為連接構件 128823.doc •36- 200908490 之由AuSn所形成的焊錫，與p型墊電極1 5丨作電性連接。再 者’將η型塾電極151與系統構裝ι21的端子之間，以由Au 所形成之球部140及引線141予以接合。 藉由實施以上之步驟，而製造第1實施例中之光子晶體 雷射。 (第2實施例） 第2實施例中之光子晶體雷射之製造方法基本上係與第1 實化例中之光子晶體雷射之製造方法相同，僅如下之點與 第1實施例不同：形成光子晶體層U5之步驟（S4〇)、形成台 面構造之步驟、形成絕緣膜16〇之步驟、形成P型電極U8 之步驟（S60)、形成η型電極119之步驟（S70)、及形成安裝 構件1 20之步驟（s80)。 具體而言’以與第丨實施例同樣方式實施準備η型基板之 步驟（S10)、形成η型覆蓋層112之步驟（S20)、形成活性層 11 3之步驟（S30)、形成Ρ型引導層114之步驟、及形成ρ型電 子區塊層11 4 a之步驟。 接著’在形成光子晶體層n5之步驟（S4〇)方面，首先， 在實施形成p型引導層1丨4之步驟後，暫時從〇mvpe爐取 出。接著’藉由電子射束描繪裝置，在p型引導層U4上， 將抗餘劑圖案形成於長度400 μηι之六角形區域，而該抗# 劑圖案係以間距1 5〇 nm將直徑為70 nm之圓板狀之開口部 排歹〗為—角格狀者，而該六角形區域係在光子晶體層1 1 $ 上且呈對向者。然後，使用電子射束蒸鍍裝置，形成50 nm之由Al2〇3所形成之膜。接著，以溶劑除去抗蝕劑圖 128823.doc -37- 200908490 案。藉由剝離，而形成低折射率部u5ai，其係以間距⑼ m將直位為70⑽且高度為5〇 nm之由Ai2〇3所形成之六角 柱排列為正方格狀而成者。接著，以與第1實施例同樣方

式’將已形成低折射率部115al之狀態的層投人於0MVPE 爐，以埋入低折射率部115aI之方式，使p型GaN成長，而 形成高折射率部U5a2e藉由此方式，而形成包含由低折 射率部115al與高折射率部115a2所形成之光子晶體部115a 的光子晶體層115。 接著，在形成台面構造之步驟方面，首先，以包含光子 晶體部115a之方式，以光微影而形成對向之長度（對角）為 500 μιη之六角形的抗蝕劑遮罩。接著，以與第！實施例同 樣方式’使用ICP-RIE裝置’以Cl2氣體而形成藉由姓刻而 刻凹至η型覆蓋層的台面構造。接著，使用溶劑除去抗蝕 劑遮罩。 然後，在形成絕緣膜160之步驟方面，係使用電漿 裝置，將厚度300 nm之由SiN所形成之膜作為絕緣膜16〇， 而形成於台面構造的表面。 面，係在絕緣 ’形成抗I虫劑 然後，在形成p塑電極11 8之步驟（S 60)方 膜160上且與光子晶體部呈對向之位置 圖案，而其係藉由光微影而形成對向之長度為3〇〇 μιη之六 角形之開口部者。接著，以與第丨實施例同樣方式，使用 氟酸除去開口部下之絕緣膜160。接著，形成如下構造之ρ 型電極11 8，該構造係與絕緣膜1 60之開口部之中心呈對向 的長度為200 μηιΑ角形之形狀的Ni與Au層積而成者。進而 128823.doc -38- 200908490 將之投入加熱爐，以500。〇施行退火處理。 然後，在形成η型電極119之步驟（S70)方面，以與第1實 施例同樣方式，以使n型基板ln之第2表面⑽成為鏡面 之方式進行研磨，使厚度成為1〇〇 μηι。接著，以與第1實 施例同樣方式，在ICP_RIE裝置内使用氣體將研磨後之 面的加工變質層予以除去。接著，藉由光微影將對向之長 度為200 六角形的抗蝕劑遮罩，形成於與光子晶體部 1/4呈對向之位置且η型基板lu之第2表面丨丨化上。接 者，形成由ιτο (indiumu_Tin_0xide:銦錫氧化物）之金屬 膜，將抗蝕劑遮罩除去。藉由剝離而形成η型電極119 ,而 係L 3光穿透部1 l9a及由ΙΤ〇所形成之外周部11外者。 然後，以在p型電極118上且p型電極118成為中心之方 式’而形成p㈣電極151，其係在對向之長度為5〇〇 _之 六角形的區域將Ti|^Au層積而成者。又，在n型電極ιΐ9之 外周部119b上’亦以配置_塾電極之方式進行圖案化， 而形成η型塾電極，而該n型塾電極係在中央部將Ti與Au層 積而成者。 曰 然後，在形成安裝構件12〇之步驟方面，首先 化銘之子鑲嵌122貼合於由㈣材料所形成之系統構裝 121。接者’在子鑲嵌122上，適量使用銀膠取代焊錫，作 為連接構件130，與P型塾電極151作電性連接。再者 型墊電極㈣統構裝121的端子之間，以由 部140及引線141予以接合。 /成之球 藉由實施以上之步驟，而製造第2實施例中之光子晶體 I28823.doc -39- 200908490 雷射。 (第3實施例） 第3實施例中之光子晶體雷射之製造方法基本上係與第1 實施例中之光子晶體雷射之製造方法相同，僅如下之點與 第1實施例不同：光子晶體層115設於η型覆蓋層112與活性 層11 3之間且低折射率部11 5al由空氣所形成 例中，係遵照圖10所示第3實施形態中之光子晶體雷射300 之製造方法，而進行製造光子晶體雷射300。

具體而言，以與第1實施例同樣方式，實施在形成η型基 板111之步驟（S 1 0)。然後，在形成η型覆蓋層11 2之步驟 (S20)方面，係投入於QMVPE爐，而在η型基板in上形成 厚度2 μηι之由η型AlGaN所形成的η型覆蓋層112。 然後，在形成光子晶體層115之步驟（S40)方面，係以如 下方式實施。首先，將η型基板U1與形成於此之上的 覆蓋層112，從OMVPE爐取出。然後，使用電子射束描繪 裝置，將圖案形成KnS覆蓋層112上之3〇〇 pm的四方區 域，而該圖案係以間距150 001將直徑為8〇 nm之孔排列為 正方格狀而成者。藉由此方式’而形成作為遮罩層之抗蝕 劑圖案。接著，使用ICP-RIE裝置，以⑶氣體將如下部分 以成為深度1 〇〇 nm之方式予以哈土 . — 叭卞以除去，而該部分係在η型覆 盖層112中從抗蝕劑圖案露出者。 — 爷稭由此方式，而在η型覆 盍層11 2形成複數個凹部。尤 “ π在此凹部之底面上，藉由電子 射束瘵鍍法將Si〇2進行1 〇 节細 丁⑽热鑛，而形成絕緣膜112a。 八後，藉由溶劑而除去抗蝕劑 精由此方式，而形成 128823.doc -40- 200908490 以間距150 nm、直徑80 nm、深度100 11111且在底面鋪設有 絕緣膜11 2a之孔排列為正方格狀的低折射率部丨丨5ai，而 絕緣膜112a係由10 nm之厚度的Si〇2所形成者。 在此狀態下’再度投入於OMVPE爐，在保持孔的同 時’在10 kPa之大氣環境以使η型AlGaN成為厚度1〇〇 nm2 方式而成長。藉由此方式，而形成包含由低折射率部 115al與高折射率部115a2所形成之光子晶體部U5a的光子 晶體層11 5，而低折射率部11 5al係由空氣所形成者，而高 折射率部115a2係由AlGaN所形成者。 然後，以與第1實施例同樣方式，以此順序實施形成活 性層113之步驟（S3 0)、形成p型引導層114之步驟、形成p型 電子區塊層114a之步驟、形成p型覆蓋層116之步驟（S5〇)、 及形成p型接觸層117之步驟。 然後，以與第1實施例同樣方式實施形成台面構造之步 驟、形成絕緣臈160之步驟、及形成p型電極118之步驟。 然後，在形成η型電極119之步驟方面，除下列之點外，係 以與第1實施例同樣方式實施；該點係：以η型基板丨1丨之 厚度成為120 μ1Ώ之方式且以η型基板lu之第2表面成為鏡 面之方式進行研磨；及將180 μιη四方之抗蝕劑遮罩形成於 與光子晶體部115a呈對向之位置。 然後，以與第1實施例同樣方式實施形成p型墊電極151 之步驟、及形成安裝構件12〇之步驟（S8〇)。藉由實施以上 之步驟’而製造第3實施例中之光子晶體雷射。 (測定結果） 128823.doc -41 - 200908490 針對第1實施例〜第3實施例中之光子晶體雷射分別將電 流進行通電。其結果為，在第丨實施例〜第3實施例中之光 子晶體雷射方面，從n型電極119之光穿透部U9a，雷射光 係進行起振。 以上所說明般，可確認：根據本實施例，#由包含p 型電極118及n型電極119而可從光穿透部丨丨％將光取出； 而P型電極118係形成於光子晶體部U5a上者；而n型電極 119包含：光穿透部l19a，其係配置於與光子晶體部 呈對向之位置者；&外周部⑽，其係比光穿透部H 之穿透率更低者。 本次所揭示之實施形態及實施例應視為，以全部之點為 例^，並不具有限制性。本發明之範圍並非藉由上述實施 精由中請專利範圍而顯示，且意圖包含與中請專利 範為均專之意義及範圍内的全部變更。 產業上之可利用性

L 本發明之光子晶體雷射由於可提昇輸出，因此，可 引用於譬如雷射印表機、記錄媒體讀寫用裝置等。 【圖式簡單說明】 二係顯示本發明之第1實施形態中之光子晶體雷射的概 略剖面圖。 田和的概 圖2係圖1中之線分Π-ΙΙ上之剖面圖。 ^係從圖2中之箭則刚觀察時之—部分透 圖4係顯示本發明之第1 他例之剖面圖。 <先子曰曰體雷射的其 128823.doc •42· 200908490 圖5係顯示本發明之第丨實施形態中的n型電極之其他概 略上面圖。 圖6係顯示本發明之第丨實施形態中的η型電極之另外其 他概略上面圖。 圖7係顯示本發明之第1實施形態中的光子晶體雷射之光 穿透部與光子晶體部之關係的概略刎面圖。 圖8係顯示本發明之第1實施形態中之光子晶體雷射的製 造方法之流程圖。 圖9係顯示本發明之第2實施形態中之光子晶體雷射的概 略剖面圖。 圖1 〇係顯示本發明之第3實施形態中之光子晶體雷射的 概略剖面圖。 圖Π係顯示本發明之第3實施形態中之光子晶體雷射之 製造方法的流程圖。 【主要元件符號說明】 100、 200 > 300 光子晶體雷射 110 元件 111 η型基板 111a 第1表面 111b 第2表面 112 η型覆蓋層 112a 、160 絕緣膜 113 活性層 114 ρ型引導層 128823.doc -43- 200908490 114a P型電子區塊層 115 光子晶體層 115a 光子晶體部 115al 低折射率部 115a2 高折射率部 116 P型覆蓋層 117 P型接觸層 118 p型電極 119 η型電極 119a 光穿透部 119al 電極 119a2 開口部 119b 外周部 119c 透明電極 120 安裝構件 121 糸統構裝 122 子鑲嵌 130 連接構件 140 球部 141 引線 151 Ρ型墊電極 D1、D2 徑 128823.doc -44-

Claims (1)

1. 200908490 十、申請專利範圍： 1 · 一種光子晶體雷射（100、200)，其包含： n型基板（111)，其包含第1表面（π! a)、及與前述第1表 面（11 la)為相反側之第2表面（mb)，且為導電性； n型覆蓋層（112)，其係形成於前述η型基板（lu)之前述 第1表面（111a)上； 活性層（113)，其係形成於前述η型覆蓋層（112)上，且 產生光； Ρ型覆蓋層（11 6 )，其係形成於前述活性層（113)上； 光子晶體層（115) ’其係形成於前述η型覆蓋層（112)與 别述活性層（113)之間、或前述活性層（113)與前述ρ型覆 蓋層（116)之間，且包含具有光子晶體構造之光子晶體部 (H5a); P型電極（118) ’其係形成於前述光子晶體部（U5a)上； η型電極（119) ’其係形成於前述n型基板（lu)之前述第 2表面（111b)上，且包含：光穿透部（U9a)，其係配置於 與前述光子晶體部（u5a)對向之位置；及外周部（11915)， 其係前述光之穿透率比前述光穿透部（119句更低者；及 安裝構件（120)，其係形成於前述p型電極〇18)上。 2·如請求項}之光子晶體雷射（2〇〇)，其中 在前述p型電極（11 8)之外周形成有台面構造； 在可述台面構造表面的至少—部分形成有絕緣膜 (160) 〇 3·如請求項1之光子晶體雷射（10〇、2〇〇)，其中 128823.doc 200908490 月!l述光穿透部（11 9a)包含：從前述p型電極（丨丨8)側觀 家將别述光子晶體部（11 5a)投影於前述n型基板（ηι)之 前述第2表面（nib)的全部區域。 4.如請求項1之光子晶體雷射（1〇〇、2〇〇)，其中 前述光穿透部（119a)更包含電極（119al) ’其形成有均 勻分散之開口部（11932)，且與前述外周部（n9b)電性連 接。 5·如請求項1之光子晶體雷射（100、200)，其中更包含： 透明電極（119c)，其係配置於前述光穿透部〇19a)，並 與蚰述η型電極（Π9)之前述外周部（U9b)電性連接，且由 對前述光為透明之材料所構成。 6. 如請求項！之光子晶體雷射（1〇〇、2〇〇)，其中 前述η型基板（111)係氮化鎵。 7. 一種光子晶體雷射之製造方法，其包含： 準備η型基板（ill)之步驟（S10)，該η型基板係包含第1 表面（111a)、及與前述第1表面（ina)相反側之第2表面 (111b)，且為導電性者； 在前述η型基板（111)之前述第丨表面（1丨la)上形成η型覆 蓋層（112)之步驟（S20); 在前述η型覆蓋層（11 2)上形成產生光之活性層（113)之 步驟（S30); 在前述活性層（113)上形成ρ型覆蓋層（11 6)之步驟 (S50)； 形成光子晶體層（11 5)之步驟（S40)，該光子晶體層係 128823.doc 200908490 卞、；七述n型覆蓋層U〗2 )與前述活性層（〗】3 )之間、或 、=舌性層（113)與前述P型覆蓋層（116)之間，且包含具 有光子晶體構造之光子晶體部（1丨5a); 心述光子晶體部（Π 5a)上形成p型電極（丨丨8)之步驟 (S60); 在前述η型基板⑴υ之前述第2表面⑴叫上形成n型電 極⑴9)之步驟(S7〇)’該。型電極包含：光穿透部 ⑴9a)，其係配置於與前述光子晶體部⑴叫對向之位 置，及外周部⑴9b) ’其係前述光之穿透率比前述光穿 透部（119a)更低者；及 在前述P型電極（118)上形成安裝構件（12〇)之步驟 (S80) 〇 128823.doc