WO2021125054A1 - 発光デバイスおよび発光デバイスの製造方法 - Google Patents

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荒木田　孝博
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H01S5/04257—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration having positive and negative electrodes on the same side of the substrate

Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, a light emitting device having a ridge structure and a method for manufacturing the light emitting device.
  • the electrical junction between the first semiconductor portion and the second semiconductor portion is formed in a minute region that narrows the current formed in one of the first semiconductor portion and the second semiconductor portion.
  • the optical semiconductor device performed is disclosed.
  • the light emitting device of the embodiment of the present disclosure is a semi-insulating substrate having a first surface and a second surface facing each other, and a semiconductor layer which is laminated on the first surface of the semi-insulating substrate and has conductivity.
  • a semiconductor laminate having a semiconductor layer laminated on the first surface of the semi-insulating substrate, having a light emitting region capable of emitting laser light, and having a ridge portion on the semi-insulating substrate side, and a semiconductor laminate. It is provided with an embedded layer provided around the ridge portion of the above and a discontinuous lattice surface provided between the semi-insulating substrate and the semiconductor laminate.
  • a ridge portion is formed in a semiconductor laminate having a light emitting region capable of emitting laser light, an embedded layer is formed around the ridge portion, and the ridge portion and the ridge portion are formed.
  • a semi-insulating substrate having a first surface and a second surface facing each other is bonded to each other with a conductive semiconductor layer in between.
  • the ridge portion of the semiconductor laminate having the ridge portion and the embedded layer provided around the ridge portion is formed.
  • a conductive semiconductor layer is sandwiched between them so as to be bonded to the first surface of the semi-insulating substrate. This improves the mechanical strength of the ridge portion.
  • FIG. 2A It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2A. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2B. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2C. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2D. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2E. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2F. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2G. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2H.
  • FIG. 2A It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2B. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2C. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2D. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2E. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2F. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2G. It is sectional drawing which shows the process following FIG. 2H.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a light emitting device in which the semiconductor laser shown in FIG. 1 is mounted on a mounting substrate. It is sectional drawing which shows an example of the structure of the semiconductor laser which concerns on the modification 1 of this disclosure. It is sectional drawing which shows an example of the structure of the semiconductor laser which concerns on the modification 2 of this disclosure. It is sectional drawing which shows the other example of the structure of the semiconductor laser which concerns on the modification 2 of this disclosure. It is sectional drawing which shows the other example of the structure of the semiconductor laser which concerns on the modification 2 of this disclosure. It is sectional drawing which shows an example of the structure of the semiconductor laser which concerns on the modification 3 of this disclosure. It is sectional drawing which shows the other example of the structure of the semiconductor laser which concerns on the modification 3 of this disclosure. FIG. 3 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a distance measuring device including the light emitting device shown in FIG.
  • Embodiment (Example of a semiconductor laser in which an embedded layer is provided around a ridge portion and the ridge portion is faced to a semi-insulating substrate and joined) 1-1. Structure of semiconductor laser 1-2. Manufacturing method of semiconductor laser 1-3. Action / effect 2. Modification example 2-1. Modification 1 (Other configuration examples of semiconductor laser) 2-2. Modification 2 (Other configuration examples of semiconductor laser) 2-3. Modification 3 (Other configuration examples of semiconductor laser) 3. 3. Application example (example of ranging device)
  • FIG. 1 schematically shows an example of a cross-sectional configuration of a light emitting device (semiconductor laser 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • the semiconductor laser 1 is, for example, a back-emission type VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER) having a ridge structure, and for example, a plurality of VCSELs are integrated in an array as a plurality of light emitting regions.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting LASER
  • the semiconductor laser 1 has, for example, a plurality of semiconductor laminates 10 on the first surface (surface (surface 21S1)) of the semi-insulating substrate 21.
  • the semiconductor laminate 10 has a mesa shape.
  • the first light reflecting layer 12, the active layer 13, the second light reflecting layer 14, and the second contact layer 15 are laminated in this order, and one of the light reflecting layers (for example, the first light) is laminated.
  • the reflective layer 12) constitutes the protruding ridge portion X.
  • the side surface is covered with an insulating film 16.
  • an embedded layer 17 is provided around the ridge portion X, and forms, for example, substantially the same side surface as the side surface of the active layer 13, the second light reflection layer 14, and the second contact layer 15.
  • the semiconductor laminate 10 including the embedded layer 17 has a columnar shape, for example.
  • the semiconductor laminate 10 is bonded to the surface (surface 21S1) of the semi-insulating substrate 21 with a conductive first contact layer 11 in between from the ridge portion X side, and is semi-insulating with the semiconductor laminate 10. It has a discontinuous lattice plane with the substrate 21.
  • the first contact layer 11 is made of, for example, a GaAs-based semiconductor having conductivity.
  • the first contact layer 11 is made of, for example, a p-type GaAs.
  • the first contact layer 11 is provided on, for example, the entire surface of the semi-insulating substrate 21, and electrically connects the first electrode 31, which will be described later, with the first light reflecting layer 12 of the plurality of semiconductor laminates 10. Is for.
  • the first contact layer 11 also serves as a common anode for the plurality of semiconductor laminates 10.
  • the first contact layer 11 corresponds to a specific example of the "semiconductor layer" of the present disclosure.
  • the first light reflecting layer 12 is arranged between the first contact layer 11 and the active layer 13, and faces the second light reflecting layer 14 with the active layer 13 in between.
  • the first light reflecting layer 12 resonates the light generated in the active layer 13 with the second light reflecting layer 14.
  • the first light reflecting layer 12 corresponds to a specific example of the "first light reflecting layer" of the present disclosure.
  • the first light reflecting layer 12 constitutes the ridge portion X of the semiconductor laminate 10.
  • the first light reflecting layer 12 is a DBR (Distributed Bragg Reflector) layer in which low refractive index layers (not shown) and high refractive index layers (not shown) are alternately laminated.
  • the low refractive index layer is composed of, for example, a p-type Al x1 Ga 1-x1 As (0 ⁇ x1 ⁇ 1) having an optical thickness of ⁇ ⁇ 1 / 4n
  • the high refractive index layer is, for example, having an optical thickness of ⁇ ⁇ . It is composed of 1 / 4n p-type Al x2 Ga 1-x2 As (0 ⁇ x2 ⁇ x1).
  • ⁇ is the oscillation wavelength of the laser beam emitted from each light emitting region
  • n is the refractive index.
  • the first light reflecting layer 12 made of a p-type semiconductor as the ridge portion X, the current to be injected from the first electrode 31 into the active layer 13 is narrowed, and the current injection efficiency is enhanced. ..
  • the active layer 13 is provided between the first light reflecting layer 12 and the second light reflecting layer 14.
  • the active layer 13 is made of, for example, an aluminum gallium arsenide (AlGaAs) -based semiconductor material.
  • AlGaAs aluminum gallium arsenide
  • the active layer 13 may have, for example, a Multi Quantum Well (MQW) structure of GaAs and AlGaAs.
  • the active layer 13 may be formed by a multiple quantum well structure of indium gallium arsenide (InGaAs) and AlGaAs.
  • the active layer 13 corresponds to a specific example of the "active layer" of the present disclosure.
  • the second light reflecting layer 14 is a DBR layer arranged between the active layer 13 and the second electrode 32.
  • the second light reflecting layer 14 faces the first light reflecting layer 12 with the active layer 13 in between.
  • the second light reflecting layer 14 corresponds to a specific example of the "second light reflecting layer" of the present disclosure.
  • the second light reflecting layer 14 has a laminated structure in which low refractive index layers and high refractive index layers are alternately laminated.
  • the low refractive index layer is, for example, an n-type Al X4 Ga 1-X4 As (0 ⁇ X4 ⁇ 1) having an optical film thickness of ⁇ / 4n.
  • the high refractive index layer is, for example, an n-type Al X5 Ga 1-X5 As (0 ⁇ X5 ⁇ X4) having an optical film thickness of ⁇ / 4n.
  • the second contact layer 15 is made of, for example, a GaAs-based semiconductor having conductivity.
  • the second contact layer 15 is made of, for example, an n-type GaAs.
  • the insulating film 16 is for protecting the surface of each semiconductor laminate 10, and the side surface of each semiconductor laminate 10, specifically, the side surface of the first light reflecting layer 12 constituting the ridge portion X, is active. It is formed so as to cover the upper surface and the side surface of the layer 13, the side surface of the second light reflecting layer 14, and the side surface of the second contact layer 15.
  • the insulating film 16 is made of a single-layer film or a laminated film such as silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO 2).
  • the embedded layer 17 embeds the ridge portion X and forms, for example, substantially the same side surface as the side surface of the active layer 13 and the second light reflecting layer 14 around the ridge portion X via an insulating film 16. It is provided.
  • the embedded layer 17 is formed including, for example, any of a dielectric material, a resin material, and a metal material.
  • the dielectric material include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • the resin material include a benzocyclobutene (BCB) resin material, a polyimide (PI) -based resin material, an acrylic-based resin material, and the like.
  • the metal material examples include titanium (Ti), platinum (Pt), gold (Au), aluminum (Al), and the like, and the metal material can be used as a single-layer film or a laminated film.
  • the embedded layer 17 uses one or a combination of the above-mentioned dielectric material, resin material, and metal material.
  • the semi-insulating substrate 21 is a support substrate on which a plurality of semiconductor laminates 10 are integrated.
  • the semi-insulating substrate 21 is a substrate different from the substrate on which each of the semiconductor laminates 10 is formed (for example, the crystal growth substrate 41), and is composed of, for example, a GaAs-based semiconductor that does not contain impurities.
  • the semi-insulating substrate 21 may be any as long as it has a low carrier concentration and the absorption of laser light is reduced, and is not necessarily limited to a general semi-insulating substrate.
  • a substrate having a p-type or n-type carrier concentration of 5 ⁇ 10 17 cm -3 or less can be used as the semi-insulating substrate 21 .
  • the first electrode 31 is provided on the first contact layer 11, and is formed of, for example, a multilayer film of titanium (Ti) / platinum (Pt) / gold (Au).
  • the second electrode 32 is provided on the semiconductor laminate 10, specifically, on the second contact layer 15, and is provided by, for example, a multilayer film of gold-germanium (Au-Ge) / nickel (Ni) / gold (Au). It is formed.
  • the semiconductor laser 1 when a predetermined voltage is applied to the first electrode 31 and the second electrode 32, a voltage is applied to the semiconductor laminate 10 from the first electrode 31 and the second electrode 32. As a result, in the light emitting region, holes are injected from the first electrode 31, electrons are injected from the second electrode 32, and light is generated by the recombination of the electrons and holes. The light resonates and is amplified between the first light reflecting layer 12 and the second light reflecting layer 14, and the laser beam L is emitted from the back surface (surface 21S2) of the semi-insulating substrate 21.
  • a second method is performed on a crystal growth substrate 41 made of, for example, an n-type GaAs, by an epitaxial crystal growth method such as a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • the compound semiconductor layers constituting the contact layer 15, the second light reflecting layer 14, the active layer 13, the first light reflecting layer 12, and the first contact layer 11A are formed in this order.
  • raw materials for the compound semiconductor for example, methylaluminum (TMAl), trimethylgallium (TMGa), trimethylindium (TMIn) or other methyl-based organometallic gas and arsine (AsH 3 ) gas are used as donor impurities.
  • disilane (Si 2 H 6 ) is used, and as a raw material for acceptor impurities, for example, carbon tetrabromide (CBr 4 ) is used.
  • the first contact layer 11A and the first light reflection layer 12 are selected using this resist film as a mask.
  • Etching for example, it is preferable to use RIE (Reactive Ion Etching) using Cl-based gas. As a result, the ridge portion X is formed.
  • the active layer 13 and the second layer 13 and the second layer 13 are used as a mask.
  • the light reflecting layer 14 is selectively etched, and the active layer 13, the second light reflecting layer 14, and the second contact layer 15 are separated for each light emitting region (semiconductor laminate 10).
  • an insulating film 16 is formed to cover the side surface of the ridge portion X, the upper surface and the side surface of the active layer 13, and the side surface of the second light reflecting layer 14.
  • the insulating film 16 is formed by using, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method or an atomic layer deposition (ALD) method to obtain the upper surface and side surfaces of the ridge portion X, and the upper surface and side surfaces of the active layer 13.
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the SiN film on the crystal growth substrate 41 is also removed.
  • the SiN film on the crystal growth substrate 41 may be removed at the same time as the crystal growth substrate 41, which will be described later, is peeled off.
  • an embedded layer 17 is formed around the ridge portion X.
  • the embedded layer 17 is formed with a metal material and a resin material is applied around the ridge portion X.
  • the embedded layer 17 shown in FIG. 2E is formed by dividing between the semiconductor laminates 10 by, for example, RIE processing.
  • the first contact layer 11B having a p-type carrier concentration of 3 ⁇ 10 19 cm -3 for example, by an epitaxial crystal growth method such as the MOVCD method on the semi-insulating substrate 21. Is pre-grown to a thickness of, for example, 2 ⁇ m.
  • the first contact layer 11B and the first contact layer 11A provided on the first light reflecting layer 12 of the ridge portion X are joined on the semi-insulating substrate 21.
  • the first contact layer 11A and 11B are brought into close contact with each other under a load while being heated to, for example, 150 ° C. Therefore, solid-phase bonding can be performed.
  • the crystal growth substrate 41 is removed by, for example, polishing treatment and wet etching.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 are formed on the first contact layer 11 and the second light reflecting layer 14, respectively.
  • the semiconductor laser 1 is completed.
  • the first contact layer 11 has a step between the ridge portion X and its periphery.
  • the interface between the first contact layer 11B and the first contact layer 11A is a discontinuous lattice plane.
  • FIG. 3 schematically shows an example of the configuration of a light emitting device in which the semiconductor laser 1 shown in FIG. 1 is mounted on the mounting substrate 51.
  • the light emitting device is configured by mounting the semiconductor laser 1 shown in FIG. 1 on a mounting substrate 51, for example, by flip-chip.
  • Flip-chip mounting means that the first electrode 31 and the second electrode 32 of the semiconductor laser 1 are mounted so as to face the mounting substrate 51.
  • the mounting substrate 51 has, for example, a plurality of electrodes (not shown) on the surface (surface 51S1).
  • the plurality of electrodes are provided on the first electrode 31 and the second electrode 32 of the semiconductor laser 1 in corresponding patterns, and are electrically connected to each other by, for example, solder.
  • the mounting board 51 may be provided with a drive circuit such as a power supply circuit for the semiconductor laser 1. In that case, the terminal itself of the drive circuit may be connected to the first electrode 31 and the second electrode 32 of the semiconductor laser 1.
  • an embedded layer 17 is provided around the ridge portion X, and the semi-insulating substrate 21 and the ridge portion X are joined via a conductive first contact layer 11. I made it. This makes it possible to improve the mechanical strength of the ridge portion X. This will be described below.
  • the ridge narrowing type surface emitting laser has a structure in which the laser beam is emitted not to the front side where the ridge is formed but to the back side where the substrate is located.
  • the laser beam is absorbed by the substrate, so that there is a problem that the laser oscillation characteristic is deteriorated.
  • the embedded layer 17 is provided around the first light reflecting layer 12 constituting the ridge portion X and the ridge portion X and the semi-insulating substrate 21 are joined, the ridge is formed. Together with the part X, it was brought into contact with the joint surface with the semi-insulating substrate 21. As a result, the mechanical strength of the ridge portion X is improved.
  • the embedded layer 17 is provided around the ridge portion X so that the semi-insulating substrate 21 and the ridge portion X are joined. It is possible to improve the mechanical strength. Therefore, it is possible to improve the reliability.
  • the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • a semiconductor laminate 10 having a light emitting region capable of emitting laser light is epitaxially grown on a substrate (crystal growth substrate 41) different from the semi-insulating substrate 21, and then bonded to the semi-insulating substrate 21. Therefore, it is possible to form the semiconductor laminate 10 having a low crystal defect density. Further, the laser beam L emitted from the light emitting region of the semiconductor laminate 10 can be emitted from the back surface (surface 21S2) of the semi-insulating substrate 21 without being absorbed by the substrate. Therefore, good laser oscillation characteristics can be obtained.
  • the ridge portion X of the semiconductor laminate 10 and the semi-insulating substrate 21 are joined via the conductive first contact layer 11, an electrode is attached to the ridge portion X. It is possible to apply a voltage without forming a voltage. That is, it is possible to realize a laser array having a common anode structure having a ridge structure.
  • FIG. 4 schematically shows an example of the cross-sectional configuration of the light emitting device (semiconductor laser 2) according to the first modification of the present disclosure.
  • the first light reflecting layer 12 made of a p-type, for example, an AlGaAs semiconductor is used as the ridge portion X, and the semi-insulating substrate 21 is interposed via the first contact layer 11 made of a p-type GaAs semiconductor.
  • An example of joining to is shown, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG.
  • a second light reflecting layer 14 made of an n-type, for example, an AlGaAs semiconductor is used as a ridge portion X, and is semi-insulated via a second contact layer 15 made of an n-type GaAs semiconductor. It may be bonded on the sex substrate 21.
  • the semiconductor laser 2 of this modification can also obtain the same effect as that of the above embodiment.
  • FIG. 5 schematically shows an example (semiconductor laser 3A) of the cross-sectional configuration of the light emitting device according to the second modification of the present disclosure.
  • FIG. 6 schematically shows another example (semiconductor laser 3B) having a cross-sectional configuration of the light emitting device according to the second modification of the present disclosure.
  • FIG. 7 schematically shows another example (semiconductor laser 3C) having a cross-sectional configuration of the light emitting device according to the second modification of the present disclosure.
  • the semi-insulating substrate 21 has a p-type carrier concentration of 3 ⁇ 10 as a part of the first contact layer 11 (first contact layer 11B) by an epitaxial crystal growth method such as the MOVCD method.
  • a p-type GaAs-based semiconductor layer of 19 cm -3 is shown.
  • a p-type GaAs-based semiconductor substrate (first contact layer 61) is bonded to each other. You may.
  • the crystal growth substrate 41 may be attached with a III-V compound semiconductor substrate such as an InP substrate, an AlGaAs substrate, or an AlGaInP substrate.
  • the semi-insulating substrate 21 and the first contact layer 61 for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN) or aluminum oxide (Al 2 O 3 )
  • the dielectric layer 22 made of the above may be provided.
  • a transparent conductive layer 23 made of, for example, ITO or the like may be provided between the semi-insulating substrate 21 and the first contact layer 61.
  • the semi-insulating substrate 21 By providing the dielectric layer 22 and the transparent conductive layer 23 between the first contact layer 61 and the first contact layer 61, strain stress is reduced and a more stable bonded substrate can be formed.
  • FIG. 8 schematically shows an example (semiconductor laser 4A) of the cross-sectional configuration of the light emitting device according to the third modification of the present disclosure.
  • FIG. 9 schematically shows another example (semiconductor laser 4B) having a cross-sectional configuration of the light emitting device according to the third modification of the present disclosure.
  • the active layer 13, the second light reflecting layer 14, and the second contact layer 15 are separated for each semiconductor laminate 10, but the semiconductor lasers shown in FIGS. 8 and 9 have been shown. It may be formed as a common layer between the semiconductor laminates 10 written as 4A and 4B. In that case, as shown in FIG. 8, for example, the embedded layer 17 may be formed around each ridge portion X, or when the distance between the ridge portions X is wide. For example, as shown in FIG. 9, the embedded layer 17 may be continuously embedded between the ridge portions X.
  • the semiconductor lasers 4A and 4B of this modification can also obtain the same effect as that of the above embodiment.
  • This technology can be applied to various electronic devices including semiconductor lasers.
  • it can be applied to a light source provided in a portable electronic device such as a smartphone, a light source of various sensing devices for detecting shape, movement, and the like.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a distance measuring device (distance measuring device 200) using the above-mentioned light emitting device using the semiconductor laser 1 as, for example, a lighting device 100.
  • the distance measuring device 200 measures the distance by the ToF method.
  • the distance measuring device 200 includes, for example, a lighting device 100, a light receiving unit 210, a control unit 220, and a distance measuring unit 230.
  • the lighting device 100 includes, for example, the semiconductor laser 1 shown in FIG. 1 or the like as a light source.
  • illumination light is generated in synchronization with the emission control signal CLKp of a square wave.
  • the light emission control signal CLKp is not limited to a rectangular wave as long as it is a periodic signal.
  • the light emission control signal CLKp may be a sine wave.
  • the light receiving unit 210 receives the reflected light reflected from the irradiation object 300, and detects the amount of light received within the period of the vertical synchronization signal VSYNC each time the period of the vertical synchronization signal VSYNC elapses.
  • a 60 Hz (Hz) periodic signal is used as the vertical sync signal VSYNC.
  • a plurality of pixel circuits are arranged in a two-dimensional lattice pattern in the light receiving unit 210.
  • the light receiving unit 210 supplies image data (frames) corresponding to the amount of light received by these pixel circuits to the distance measuring unit 230.
  • the frequency of the vertical synchronization signal VSYNC is not limited to 60 hertz (Hz), and may be 30 hertz (Hz) or 120 hertz (Hz).
  • the control unit 220 controls the lighting device 100.
  • the control unit 220 generates a light emission control signal CLKp and supplies it to the lighting device 100 and the light receiving unit 210.
  • the frequency of the light emission control signal CLKp is, for example, 20 MHz (MHz).
  • the frequency of the light emission control signal CLKp is not limited to 20 MHz (MHz), and may be, for example, 5 MHz (MHz).
  • the distance measuring unit 230 measures the distance to the irradiation target 300 by the ToF method based on the image data.
  • the distance measuring unit 230 measures the distance for each pixel circuit and generates a depth map showing the distance to the object for each pixel as a gradation value. This depth map is used, for example, for image processing that performs a degree of blurring processing according to a distance, autofocus (AF) processing that obtains the in-focus of a focus lens according to a distance, and the like.
  • AF autofocus
  • the present disclosure has been described above with reference to the embodiments, modifications 1 to 3 and application examples, the present disclosure is not limited to the above embodiments and the like, and various modifications are possible.
  • the layer structure of the semiconductor laser 1 described in the above embodiment is an example, and other layers may be further provided.
  • the material of each layer is also an example, and is not limited to the above-mentioned ones.
  • the present technology can be configured as follows. According to the present technology having the following configuration, the ridge portion of a semiconductor laminate having a ridge portion on the first surface of the semi-insulating substrate and having an embedded layer around the ridge portion is conductive. Since the semiconductor layers having the above are bonded in between, the mechanical strength of the ridge portion is improved, and the reliability can be improved.
  • the semiconductor laminate is a light-emitting device in which a first light-reflecting layer, an active layer, and a second light-reflecting layer are laminated in order from the semi-insulating substrate side.
  • the semiconductor laminate is the light emitting device according to the above (2), wherein the first light reflecting layer constitutes the ridge portion.
  • the embedded layer contains at least one of a dielectric material, a resin material, and a metal material.
  • a first electrode provided on the surface of the semiconductor layer and a predetermined voltage on the semiconductor laminate together with the first electrode provided on the surface of the semiconductor laminate on the opposite side of the semi-insulating substrate.
  • (6) The light emitting device according to (5), wherein the first electrode and the semiconductor laminate are electrically connected via the semiconductor layer.
  • the semi-insulating substrate is a substrate having a p-type or n-type carrier concentration of 5 ⁇ 10 17 cm -3 or less.
  • a first semiconductor layer is formed as the semiconductor layer on the semiconductor laminate, and the semiconductor layer is formed.
  • a second semiconductor layer is formed as the semiconductor layer on the semi-insulating substrate.
  • a dielectric layer is formed on the first surface of the semi-insulating substrate, and then the second semiconductor layer is bonded via the dielectric layer.
  • a conductive layer having light transmission is formed on the first surface of the semi-insulating substrate, and then the second semiconductor layer is bonded via the conductive layer.

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Abstract

本開示の一実施の形態の発光デバイスは、対向する第１の面および第２の面を有する半絶縁性基板と、半絶縁性基板の第１の面に積層され、導電性を有する半導体層と、半導体層を間に半絶縁性基板の第１の面に積層され、レーザ光を出射可能な発光領域を有すると共に、半絶縁性基板側にリッジ部を有する半導体積層体と、半導体積層体のリッジ部の周囲に設けられた埋込層と、半絶縁性基板と半導体積層体との間に設けられた非連続な格子面とを備える。

Description

発光デバイスおよび発光デバイスの製造方法
　本開示は、例えば、リッジ構造を有する発光デバイスおよび発光デバイスの製造方法に関する。
　例えば、特許文献１では、第１の半導体部と第２の半導体部との電気的な接合を、第１の半導体部および第２の半導体部の一方に形成された電流を狭窄する微小領域で行った光半導体装置が開示されている。
特開平１１－２６６０５６号公報
　ところで、リッジ狭窄型の面発光レーザでは、信頼性の向上が望まれている。
　信頼性を向上させることが可能な発光デバイスおよび発光デバイスの製造方法を提供することが望ましい。
　本開示の一実施の形態の発光デバイスは、対向する第１の面および第２の面を有する半絶縁性基板と、半絶縁性基板の第１の面に積層され、導電性を有する半導体層と、半導体層を間に半絶縁性基板の第１の面に積層され、レーザ光を出射可能な発光領域を有すると共に、半絶縁性基板側にリッジ部を有する半導体積層体と、半導体積層体のリッジ部の周囲に設けられた埋込層と、半絶縁性基板と半導体積層体との間に設けられた非連続な格子面とを備えたものである。
　本開示の一実施形態の発光デバイスの製造方法は、レーザ光を出射可能な発光領域を有する半導体積層体にリッジ部を形成し、リッジ部の周囲に埋込層を形成し、リッジ部と、対向する第１の面および第２の面を有する半絶縁性基板とを、導電性を有する半導体層を間にして貼り合わせる。
　本開示の一実施の形態の発光デバイスおよび一実施の形態の発光デバイスの製造方法では、リッジ部を有すると共に、リッジ部の周囲に埋込層が設けられている半導体積層体のリッジ部を、導電性を有する半導体層を間にして半絶縁性基板の第の１面に接合するようにした。これにより、リッジ部の機械的強度を向上する。
本開示の一実施の形態に係る半導体レーザの構成の一例を表す断面模式図である。 図１に示した半導体レーザの製造方法の一例を説明する断面模式図である。 図２Ａに続く工程を表す断面模式図である。 図２Ｂに続く工程を表す断面模式図である。 図２Ｃに続く工程を表す断面模式図である。 図２Ｄに続く工程を表す断面模式図である。 図２Ｅに続く工程を表す断面模式図である。 図２Ｆに続く工程を表す断面模式図である。 図２Ｇに続く工程を表す断面模式図である。 図２Ｈに続く工程を表す断面模式図である。 図１に示した半導体レーザを実装基板に実装した発光装置の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例１に係る半導体レーザの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例２に係る半導体レーザの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例２に係る半導体レーザの構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例２に係る半導体レーザの構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例３に係る半導体レーザの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例３に係る半導体レーザの構成の他の例を表す断面模式図である。 図３に示した発光装置を備えた測距装置の概略構成の一例を表すブロック図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．実施の形態（リッジ部の周囲に埋込層を設け、半絶縁性基板にリッジ部を対面させて接合した半導体レーザの例）
　　１－１．半導体レーザの構成
　　１－２．半導体レーザの製造方法
　　１－３．作用・効果
　２．変形例
　　２－１．変形例１（半導体レーザの他の構成例）
　　２－２．変形例２（半導体レーザの他の構成例）
　　２－３．変形例３（半導体レーザの他の構成例）
　３．適用例（測距装置の例）
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る発光デバイス（半導体レーザ１）の断面構成の一例を模式的に表したものである。この半導体レーザ１は、例えば、リッジ構造を有する裏面出射型のＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）であり、例えば、複数の発光領域として複数のＶＣＳＥＬがアレイ状に集積されている。
（１－１．半導体レーザの構成）
　半導体レーザ１は、例えば、半絶縁性基板２１の第１面（表面（面２１Ｓ１））に複数の半導体積層体１０を有している。半導体積層体１０は、メサ形状を有している。半導体積層体１０は、例えば、第１光反射層１２、活性層１３、第２光反射層１４および第２コンタクト層１５がこの順に積層されており、一方の光反射層（例えば、第１光反射層１２）が突形状のリッジ部Ｘを構成している。半導体積層体１０の側面、具体的には、リッジ部Ｘを構成する第１光反射層１２の側面、活性層１３の上面および側面、第２光反射層１４の側面ならびに第２コンタクト層１５の側面は絶縁膜１６によって覆われている。更に、リッジ部Ｘの周囲には埋込層１７が設けられており、例えば、活性層１３、第２光反射層１４および第２コンタクト層１５の側面と略同一な側面を形成している。これにより、埋込層１７を含む半導体積層体１０は、例えば柱状形状を成している。半導体積層体１０は、半絶縁性基板２１の表面（面２１Ｓ１）に、導電性を有する第１コンタクト層１１を間に、リッジ部Ｘ側から接合されており、半導体積層体１０と半絶縁性基板２１との間に非連続な格子面を有している。
　第１コンタクト層１１は、導電性を有する、例えばＧａＡｓ系半導体によって構成されている。第１コンタクト層１１は、例えば、ｐ型のＧａＡｓによって構成されている。第１コンタクト層１１は、例えば半絶縁性基板２１の、例えば全面に設けられており、後述する第１電極３１と複数の半導体積層体１０の第１光反射層１２とを電気的に接続するためのものである。換言すると、第１コンタクト層１１は、複数の半導体積層体１０に対して共通のアノードを兼ねている。第１コンタクト層１１は、本開示の「半導体層」の一具体例に相当する。
　第１光反射層１２は、第１コンタクト層１１と活性層１３との間に配置され、活性層１３を間にして第２光反射層１４と対向している。第１光反射層１２は、活性層１３で発生した光を第２光反射層１４との間で共振させるようになっている。第１光反射層１２は、本開示の「第１の光反射層」の一具体例に相当する。第１光反射層１２は、半導体積層体１０のリッジ部Ｘを構成している。
　第１光反射層１２は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層したＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層である。低屈折率層は、例えば光学厚さがλ×１／４ｎのｐ型のＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０＜ｘ１≦１）からなり、高屈折率層は、例えば光学厚さがλ×１／４ｎのｐ型のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０≦ｘ２＜ｘ１）からなる。λは、各発光領域から発せられるレーザ光の発振波長であり、ｎは、屈折率である。本実施の形態では、ｐ型の半導体からなる第１光反射層１２をリッジ部Ｘとすることにより、第１電極３１から活性層１３に注入させる電流の狭窄がなされ、電流注入効率が高められる。
　活性層１３は、第１光反射層１２と第２光反射層１４との間に設けられている。活性層１３は、例えばアルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）系の半導体材料により構成されている。活性層１３では、第１電極３１および第２電極３２から注入された正孔および電子が発光再結合して誘導放出光を発生するようになっている。活性層１３のうち電流注入領域１５Ａとの対向領域が発光領域となる。活性層１３には、例えばアンドープのＡｌX3Ｇａ1-X3Ａｓ（０≦Ｘ３≦０．４５）を用いることができる。活性層１３は、例えばＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）構造を有していてもよい。この他、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）とＡｌＧａＡｓとの多重量子井戸構造により活性層１３を構成するようにしてもよい。活性層１３は、本開示の「活性層」の一具体例に相当する。
　第２光反射層１４は、活性層１３と第２電極３２との間に配置されたＤＢＲ層である。第２光反射層１４は、活性層１３を間にして第１光反射層１２と対向している。第２光反射層１４は、本開示の「第２の光反射層」の一具体例に相当する。
　第２光反射層１４は、低屈折率層および高屈折率層を交互に重ねた積層構造を有している。低屈折率層は、例えば光学膜厚がλ／４ｎのｎ型のＡｌX4Ｇａ1-X4Ａｓ（０＜Ｘ４≦１）である。高屈折率層は、例えば光学膜厚がλ／４ｎのｎ型のＡｌX5Ｇａ1-X5Ａｓ（０≦Ｘ５＜Ｘ４）である。
　第２コンタクト層１５は、導電性を有する、例えばＧａＡｓ系半導体によって構成されている。第２コンタクト層１５は、例えば、ｎ型のＧａＡｓによって構成されている。
　絶縁膜１６は、各半導体積層体１０の表面を保護するためのものであり、各半導体積層体１０の側面、具体的には、リッジ部Ｘを構成する第１光反射層１２の側面、活性層１３の上面および側面、第２光反射層１４の側面ならびに第２コンタクト層１５の側面を覆うように形成されている。絶縁膜１６は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）あるいは酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の単層膜または積層膜により構成されている。
　埋込層１７は、リッジ部Ｘを埋め込んで、例えば、活性層１３および第２光反射層１４の側面と略同一な側面を形成するようにリッジ部Ｘの周囲に、絶縁膜１６を介して設けられている。埋込層１７は、例えば、誘電体材料、樹脂材料および金属材料のいずれかを含んで形成されている。誘電体材料としては、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）あるいは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等が挙げられる。樹脂材料としては、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂材料、ポリイミド（ＰＩ）系樹脂材料およびアクリル系樹脂材料等が挙げられる。金属材料としては、例えばチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）等が挙げられ、上記金属材料を単層膜または積層膜として用いることができる。埋込層１７は、上記誘電体材料、樹脂材料および金属材料を１種あるいは２種以上を組み合わせて用いられている。
　半絶縁性基板２１は、複数の半導体積層体１０を集積する支持基板である。半絶縁性基板２１は、上述した各半導体積層体１０が形成される基板（例えば、結晶成長基板４１）とは異なる基板であり、例えば不純物を含まない、例えばＧａＡｓ系半導体によって構成されている。また、半絶縁性基板２１は、キャリア濃度が低く、レーザ光の吸収が低減されるものであればよく、必ずしも、一般的な半絶縁性基板に限定されるものではない。例えば、半絶縁性基板２１としては、ｐ型またはｎ型のキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3以下の基板を用いることができる。
　第１電極３１は、第１コンタクト層１１上に設けられ、例えば、チタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）の多層膜によって形成されている。
　第２電極３２は、半導体積層体１０上、具体的には、第２コンタクト層１５上に設けられ、例えば金－ゲルマニウム（Ａｕ－Ｇｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の多層膜によって形成されている。
　半導体レーザ１では、第１電極３１および第２電極３２に所定の電圧を印加すると、第１電極３１および第２電極３２から半導体積層体１０に電圧が印加される。これにより、発光領域において、第１電極３１から正孔が注入され、第２電極３２から電子が注入され、電子および正孔の再結合により光が発生する。光は第１光反射層１２と第２光反射層１４との間で共振して増幅され、半絶縁性基板２１の裏面（面２１Ｓ２）からレーザ光Ｌが出射される。
（１－２．半導体レーザの製造方法）
　次に、図２Ａ～図２Ｉを参照して、半導体レーザ１の製造方法について説明する。
　まず、図２Ａに示したように、例えばｎ型のＧａＡｓからなる結晶成長基板４１上に、例えば有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：ＭＯＣＶＤ）法等のエピタキシャル結晶成長法により、第２コンタクト層１５、第２光反射層１４、活性層１３、第１光反射層１２および第１コンタクト層１１Ａを構成する各化合物半導体層をこの順に形成する。この際、化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等のメチル系有機金属ガスと、アルシン(ＡｓＨ3)ガスを用い、ドナー不純物の原料としては、例えばジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば四臭化炭素（ＣＢｒ4）を用いる。
　続いて、図２Ｂに示したように、例えば、所定のパターンのレジスト膜（図示せず）を形成した後、このレジスト膜をマスクとして、第１コンタクト層１１Ａおよび第１光反射層１２を選択的にエッチングする。このとき、例えばＣｌ系ガスによるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いることが好ましい。これにより、リッジ部Ｘが形成される。
　次に、図２Ｃに示したように、リッジ部Ｘおよび活性層１３上に、所定のパターンのレジスト膜（図示せず）を形成した後、このレジスト膜をマスクとして、活性層１３および第２光反射層１４を選択的にエッチングし、活性層１３、第２光反射層１４および第２コンタクト層１５を、発光領域（半導体積層体１０）ごとに分離する。
　続いて、図２Ｄに示したように、リッジ部Ｘの側面、活性層１３の上面および側面ならびに第２光反射層１４の側面を覆う絶縁膜１６を形成する。絶縁膜１６は、例えば化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法または原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法を用いて、リッジ部Ｘの上面および側面、活性層１３の上面および側面、第２光反射層１４の側面、第２コンタクト層１５の側面ならびに結晶成長基板４１上、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を製膜した後、ＳｉＮ膜上に所定のパターンのレジスト膜（図示せず）をパターン形成し、ＲＩＥ等のエッチングを行い、リッジ部Ｘの上面（具体的には、第１コンタクト層１１Ａの表面）を露出させる。このとき結晶成長基板４１上のＳｉＮ膜も除去される。なお、結晶成長基板４１上のＳｉＮ膜は、後述する結晶成長基板４１の剥離と同時に除去するようにしてもよい。
　次に、図２Ｅに示したように、リッジ部Ｘの周囲に埋込層１７を形成する。埋込層１７は、例えばレジストパターンを形成した後、リッジ部Ｘ周辺に金属材料の成膜および樹脂材料の塗布を行う。その後、各半導体積層体１０の間を、例えばＲＩＥ加工により分割することにより、図２Ｅに示した埋込層１７が形成される。
　続いて、図２Ｆに示したように、半絶縁性基板２１上に、例えばＭＯＶＣＤ法等のエピタキシャル結晶成長法により、例えばｐ型のキャリア濃度が３×１０19ｃｍ-3の第１コンタクト層１１Ｂを、例えば２μｍの厚みで予め成長させておく。
　次に、図２Ｇに示したように、半絶縁性基板２１上に第１コンタクト層１１Ｂと、リッジ部Ｘの第１光反射層１２上に設けられた第１コンタクト層１１Ａとを接合する。第１コンタクト層１１Ａと第１コンタクト層１１Ｂとの接合は、例えば高真空条件下にて第１コンタクト層１１Ａ，１１Ｂの表面を活性化させた後、例えば１５０℃に加熱しながら荷重密着させることにより、固相接合することができる。
　続いて、図２Ｈに示したように、結晶成長基板４１を、例えば研磨処理およびウェットエッチングにより除去する。その後、図２Ｉに示したように、第１コンタクト層１１上および第２光反射層１４上に、それぞれ、第１電極３１および第２電極３２を形成する。以上により、半導体レーザ１が完成する。このようにして作製された半導体レーザ１は、第１コンタクト層１１はリッジ部Ｘとその周囲との間に段差を有する。また、半導体レーザ１は、第１コンタクト層１１Ｂと第１コンタクト層１１Ａとの界面が非連続な格子面となっている。
　図３は、図１に示した半導体レーザ１を実装基板５１に実装した発光装置の構成の一例を模式的に表したものである。発光装置は、図１に示した半導体レーザ１が実装基板５１に、例えばフリップチップ実装されて構成されている。フリップチップ実装とは、半導体レーザ１の第１電極３１および第２電極３２が実装基板５１に面するように実装されるものである。実装基板５１は、例えば表面（面５１Ｓ１）に複数の電極（図示せず）を有する。複数の電極は、半導体レーザ１の第１電極３１および第２電極３２に、それぞれ対応するパターンで設けられており、例えばはんだによって電気的に接続されている。実装基板５１には、半導体レーザ１への電源供給回路等の駆動回路が設けられていてもよい。その場合、駆動回路の端子そのものが、半導体レーザ１の第１電極３１および第２電極３２に接続される構成であってもよい。
（１－３．作用・効果）
　本実施の形態の半導体レーザ１は、リッジ部Ｘの周囲に埋込層１７を設け、導電性を有する第１コンタクト層１１を介して、半絶縁性基板２１とリッジ部Ｘとを接合するようにした。これにより、リッジ部Ｘの機械的強度を向上させることが可能となる。以下、これについて説明する。
　一般的なリッジ狭窄型の面発光レーザでは、電流狭窄効果を向上させるためにｐ型半導体部にリッジ形状を形成し、できるだけリッジ幅を狭くしている。そのため、リッジ狭窄型の面発光レーザは、リッジを形成した表面側ではなく、基板のある裏面側にレーザ光を出射する構造となっている。しかしながら、導電性を有する基板を用いた場合、レーザ光が基板で吸収されるため、レーザ発振特性が低下するという課題がある。
　一方、半絶縁性基板上に化合物半導体をエピタキシャル成長させた場合、レーザ光の吸収は低減されるものの、半絶縁性基板は結晶欠陥密度が高いため、例えば通電動作におけるデバイスの信頼性が低下してしまう。更に、リッジ形状をｐ型半導体部に形成するため、アノード共通構造のレーザアレイデバイスを作製することは、プロセス加工上困難であった。
　また、前述したように、ｐ－ＧａＡｓ基板と微小突起部（微小領域）とを接合させることで微小突起部側から裏面出射される光半導体装置が報告されているが、この光半導体装置では、微小突起部に機械的応力が加わりやすく、十分な信頼性が得られないという課題がある。また、ｐ－ＧａＡｓ基板と微小突起部との接合強度を高めるために、ｐ－ＧａＡｓ基板側に支持構造を設けるため、製造工程が複雑となり、製造コストが高くなるという課題がある。
　これに対して、本実施の形態では、リッジ部Ｘを構成する第１光反射層１２の周囲に埋込層１７を設け、リッジ部Ｘと半絶縁性基板２１とを接合する際に、リッジ部Ｘと共に、半絶縁性基板２１との接合面に接するようにした。これにより、リッジ部Ｘの機械的強度が向上する。
　以上のように、本実施の形態の半導体レーザ１では、リッジ部Ｘの周囲に埋込層１７を設け、半絶縁性基板２１とリッジ部Ｘとを接合するようにしたので、リッジ部Ｘの機械的強度を向上させることが可能となる。よって、信頼性を向上させることが可能となる。
　また、上記のように、基板側にリッジ部Ｘを支持する支持構造等を設ける必要がないため、製造工程を簡略化できると共に、製造コストを低減することが可能となる。
　更に、半絶縁性基板２１とは異なる基板（結晶成長基板４１）上にレーザ光を出射可能な発光領域を有する半導体積層体１０をエピタキシャル成長させた後、半絶縁性基板２１と接合するようにしたので、結晶欠陥密度の低い半導体積層体１０を形成することが可能となる。また、半導体積層体１０の発光領域から発せられたレーザ光Ｌは、基板において吸収されることなく、半絶縁性基板２１の裏面（面２１Ｓ２）から出射できるようになる。よって、良好なレーザ発振特性が得られるようになる。
　更にまた、本実施の形態では、半導体積層体１０のリッジ部Ｘと半絶縁性基板２１とを、導電性を有する第１コンタクト層１１を介して接合するようにしたので、リッジ部Ｘに電極を形成することなく電圧を印加することが可能となる。即ち、リッジ構造を有するアノード共通構造のレーザアレイを実現することが可能となる。
　以下、本開示の変形例（変形例１～３）および適用例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図４は、本開示の変形例１に係る発光デバイス（半導体レーザ２）の断面構成の一例を模式的に表したものである。上記実施の形態では、ｐ型の例えばＡｌＧａＡｓ系半導体からなる第１光反射層１２をリッジ部Ｘとし、ｐ型のＧａＡｓ系半導体からなる第１コンタクト層１１を介して、半絶縁性基板２１上に接合した例を示したが、これに限らない。例えば、図４に示したように、ｎ型の例えばＡｌＧａＡｓ系半導体からなる第２光反射層１４をリッジ部Ｘとし、ｎ型のＧａＡｓ系半導体からなる第２コンタクト層１５を介して、半絶縁性基板２１上に接合するようにしてもよい。
　本変形例の半導体レーザ２においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（２－２．変形例２）
　図５は、本開示の変形例２に係る発光デバイスの断面構成の一例（半導体レーザ３Ａ）を模式的に表したものである。図６は、本開示の変形例２に係る発光デバイスの断面構成の他の例（半導体レーザ３Ｂ）を模式的に表したものである。図７は、本開示の変形例２に係る発光デバイスの断面構成の他の例（半導体レーザ３Ｃ）を模式的に表したものである。
　上記実施の形態では、半絶縁性基板２１に、第１コンタクト層１１の一部（第１コンタクト層１１Ｂ）として、例えばＭＯＶＣＤ法等のエピタキシャル結晶成長法により、ｐ型のキャリア濃度が３×１０19ｃｍ-3のｐ型のＧａＡｓ系半導体層を設けた例を示したが、例えば、図５に示したように、ｐ型のＧａＡｓ系半導体基板（第１コンタクト層６１）を貼り合わせるようにしてもよい。あるいは、結晶成長基板４１は、ＩｎＰ基板、ＡｌＧａＡｓ基板、ＡｌＧａＩｎＰ基板等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体基板を貼り合わせるようにしてもよい。
　更に、例えば、図６に示したように、半絶縁性基板２１と第１コンタクト層６１との間に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）あるいは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等からなる誘電体層２２を設けるようにしてもよい。あるいは、半絶縁性基板２１と第１コンタクト層６１との間には、図７に示したように、例えばＩＴＯ等からなる透明導電層２３を設けるようにしてもよい。第１コンタクト層６１として、ＩｎＰ基板、ＡｌＧａＡｓ基板、ＡｌＧａＩｎＰ基板等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体基板等のＧａＡｓ基板と格子整合しない材料や熱膨張係数の異なる材料を用いる場合に、半絶縁性基板２１と第１コンタクト層６１との間に誘電体層２２や透明導電層２３を設けることにより、歪応力が低減され、より安定な接合基板を形成することが可能となる。
（２－３．変形例３）
　図８は、本開示の変形例３に係る発光デバイスの断面構成の一例（半導体レーザ４Ａ）を模式的に表したものである。図９は、本開示の変形例３に係る発光デバイスの断面構成の他の例（半導体レーザ４Ｂ）を模式的に表したものである。
　上記実施の形態では、活性層１３、第２光反射層１４および第２コンタクト層１５が半導体積層体１０ごとに各々分離されている例を示したが、図８や図９に示した半導体レーザ４Ａ，４Ｂのように書く半導体積層体１０の間で共通層として形成するようにしてもよい。その際には、埋込層１７は、例えば図８に示したように、各リッジ部Ｘごとにその周囲に形成するようにしてもよいし、あるいは、各リッジ部Ｘの間隔が広い場合には、例えば図９に示したように、各リッジ部Ｘの間に埋込層１７が連続して埋め込まれていてもよい。
　本変形例の半導体レーザ４Ａ，４Ｂにおいても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜３．適用例＞
　本技術は半導体レーザを含む種々の電子機器に適用できる。例えば、スマートフォン等の携帯電子機器に備えられる光源や、形状や動作等を検知する各種センシング機器の光源等に適用できる。
　図１０は、上述した半導体レーザ１を用いた発光装置を、例えば照明装置１００として用いた測距装置（測距装置２００）の概略構成を表したブロック図である。測距装置２００は、ＴｏＦ方式により距離を測定するものである。測距装置２００は、例えば、照明装置１００と、受光部２１０と、制御部２２０と、測距部２３０とを有する。
　照明装置１００は、例えば、図１等に示した半導体レーザ１を光源として備えたものである。照明装置１００では、例えば、矩形波の発光制御信号ＣＬＫｐに同期して照明光を発生する。また、発光制御信号ＣＬＫｐは、周期信号であれば、矩形波に限定されない。例えば、発光制御信号ＣＬＫｐは、サイン波であってもよい。
　受光部２１０は、照射対象物３００から反射された反射光を受光して、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期が経過するたびに、その周期内の受光量を検出するものである。例えば、６０ヘルツ（Ｈｚ）の周期信号が垂直同期信号ＶＳＹＮＣとして用いられる。また、受光部２１０には、複数の画素回路が二次元格子状に配置されている。受光部２１０は、これらの画素回路の受光量に応じた画像データ（フレーム）を測距部２３０に供給する。なお、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周波数は、６０ヘルツ（Ｈｚ）に限定されず、３０ヘルツ（Ｈｚ）や１２０ヘルツ（Ｈｚ）としてもよい。
　制御部２２０は、照明装置１００を制御するものである。制御部２２０は、発光制御信号ＣＬＫｐを生成して照明装置１００および受光部２１０に供給する。発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、例えば２０メガヘルツ（ＭＨｚ）である。なお、発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、２０メガヘルツ（ＭＨｚ）に限定されず、例えば５メガヘルツ（ＭＨｚ）としてもよい。
　測距部２３０は、画像データに基づいて、照射対象物３００までの距離をＴｏＦ方式で測定するものである。この測距部２３０は、画素回路毎に距離を測定して画素毎に物体までの距離を諧調値で示すデプスマップを生成する。このデプスマップは、例えば、距離に応じた度合いのぼかし処理を行う画像処理や、距離に応じてフォーカスレンズの合焦点を求めるオートフォーカス（ＡＦ）処理等に用いられる。
　以上、実施の形態および変形例１～３ならびに適用例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した半導体レーザ１の層構成は一例であり、更に他の層を備えていてもよい。また、各層の材料も一例であって、上述のものに限定されるものではない。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってよい。
　なお、本技術は以下のような構成とすることができる。以下の構成の本技術によれば、半絶縁性基板の第の１面に、リッジ部を有すると共に、リッジ部の周囲に埋込層が設けられている半導体積層体のリッジ部を、導電性を有する半導体層を間にして接合するようにしたので、リッジ部の機械的強度が向上し、信頼性を向上させることが可能となる。
（１）
　対向する第１の面および第２の面を有する半絶縁性基板と、
　前記半絶縁性基板の前記第１の面に積層され、導電性を有する半導体層と、
　前記半導体層を間に前記半絶縁性基板の前記第１の面に積層され、レーザ光を出射可能な発光領域を有すると共に、前記半絶縁性基板側にリッジ部を有する半導体積層体と、
　前記半導体積層体の前記リッジ部の周囲に設けられた埋込層と、
　前記半絶縁性基板と前記半導体積層体との間に設けられた非連続な格子面と
　を備えた発光デバイス。
（２）
　前記半導体積層体は、第１の光反射層と、活性層と、第２の光反射層とが、前記半絶縁性基板側から順に積層されている、前記（１）に記載の発光デバイス。
（３）
　前記半導体積層体は、前記第１の光反射層が前記リッジ部を構成している、前記（２）に記載の発光デバイス。
（４）
　前記埋込層は、誘電体材料、樹脂材料および金属材料のうちの少なくとも１種を含んでいる、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（５）
　前記半導体層の表面に設けられた第１の電極と、前記半絶縁性基板とは反対側の前記半導体積層体の表面に設けられ、前記第１の電極と共に、前記半導体積層体に所定の電圧を印加可能に設けられた第２の電極とをさらに有する、前記（１）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（６）
　前記第１の電極と前記半導体積層体とは、前記半導体層を介して電気的に接続されている、前記（５）に記載の発光デバイス。
（７）
　前記半導体層は、前記半導体積層体の積層領域と、その他の領域との間に段差を有する、前記（１）乃至（６）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（８）
　前記半絶縁性基板と前記半導体層との間に、誘電体層をさらに有する、前記（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（９）
　前記半絶縁性基板と前記半導体層との間に、光透過性を有する導電層をさらに有する、前記（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１０）
　前記半絶縁性基板は、ｐ型またはｎ型のキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3以下の基板である、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１１）
　前記レーザ光は、前記半絶縁性基板の前記第２の面から出射される、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１２）
　前記発光領域をそれぞれ有する複数の前記半導体積層体を有する、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれか１つに記載の発光デバイス。
（１３）
　レーザ光を出射可能な発光領域を有する半導体積層体にリッジ部を形成し、
　前記リッジ部の周囲に埋込層を形成し、
　前記リッジ部と、対向する第１の面および第２の面を有する半絶縁性基板とを、導電性を有する半導体層を間にして貼り合わせる
　発光デバイスの製造方法。
（１４）
　前記半導体積層体上に、前記半導体層として第１の半導体層を形成し、
　前記半絶縁性基板上に、前記半導体層として第２の半導体層を形成し、
　前記半導体積層体に前記リッジ部および前記埋込層を形成した後、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層とを貼り合わせる、前記（１３）に記載の発光デバイスの製造方法。
（１５）
　前記半絶縁性基板の前記第１の面に前記第２の半導体層を直接接合する、前記（１４）に記載の発光デバイスの製造方法。
（１６）
　前記半絶縁性基板の前記第１の面に誘電体層を形成した後、前記誘電体層を介して前記第２の半導体層を接合する、前記（１４）に記載の発光デバイスの製造方法。
（１７）
　前記半絶縁性基板の前記第１の面に光透過性を有する導電層を形成した後、前記導電層を介して前記第２の半導体層を接合する、前記（１４）に記載の発光デバイスの製造方法。
　本出願は、日本国特許庁において２０１９年１２月２０日に出願された日本特許出願番号２０１９－２３００７０号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (17)

  1. 　対向する第１の面および第２の面を有する半絶縁性基板と、
    　前記半絶縁性基板の前記第１の面に積層され、導電性を有する半導体層と、
    　前記半導体層を間に前記半絶縁性基板の前記第１の面に積層され、レーザ光を出射可能な発光領域を有すると共に、前記半絶縁性基板側にリッジ部を有する半導体積層体と、
    　前記半導体積層体の前記リッジ部の周囲に設けられた埋込層と、
    　前記半絶縁性基板と前記半導体積層体との間に設けられた非連続な格子面と
    　を備えた発光デバイス。
  2. 　前記半導体積層体は、第１の光反射層と、活性層と、第２の光反射層とが、前記半絶縁性基板側から順に積層されている、請求項１に記載の発光デバイス。
  3. 　前記半導体積層体は、前記第１の光反射層が前記リッジ部を構成している、請求項２に記載の発光デバイス。
  4. 　前記埋込層は、誘電体材料、樹脂材料および金属材料のうちの少なくとも１種を含んでいる、請求項１に記載の発光デバイス。
  5. 　前記半導体層の表面に設けられた第１の電極と、前記半絶縁性基板とは反対側の前記半導体積層体の表面に設けられ、前記第１の電極と共に、前記半導体積層体に所定の電圧を印加可能に設けられた第２の電極とをさらに有する、請求項１に記載の発光デバイス。
  6. 　前記第１の電極と前記半導体積層体とは、前記半導体層を介して電気的に接続されている、請求項５に記載の発光デバイス。
  7. 　前記半導体層は、前記半導体積層体の積層領域と、その他の領域との間に段差を有する、請求項１に記載の発光デバイス。
  8. 　前記半絶縁性基板と前記半導体層との間に、誘電体層をさらに有する、請求項１に記載の発光デバイス。
  9. 　前記半絶縁性基板と前記半導体層との間に、光透過性を有する導電層をさらに有する、請求項１に記載の発光デバイス。
  10. 　前記半絶縁性基板は、ｐ型またはｎ型のキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3以下の基板である、請求項１に記載の発光デバイス。
  11. 　前記レーザ光は、前記半絶縁性基板の前記第２の面から出射される、請求項１に記載の発光デバイス。
  12. 　前記発光領域をそれぞれ有する複数の前記半導体積層体を有する、請求項１に記載の発光デバイス。
  13. 　レーザ光を出射可能な発光領域を有する半導体積層体にリッジ部を形成し、
    　前記リッジ部の周囲に埋込層を形成し、
    　前記リッジ部と、対向する第１の面および第２の面を有する半絶縁性基板とを、導電性を有する半導体層を間にして貼り合わせる
    　発光デバイスの製造方法。
  14. 　前記半導体積層体上に、前記半導体層として第１の半導体層を形成し、
    　前記半絶縁性基板上に、前記半導体層として第２の半導体層を形成し、
    　前記半導体積層体に前記リッジ部および前記埋込層を形成した後、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層とを貼り合わせる、請求項１３に記載の発光デバイスの製造方法。
  15. 　前記半絶縁性基板の前記第１の面に前記第２の半導体層を直接接合する、請求項１４に記載の発光デバイスの製造方法。
  16. 　前記半絶縁性基板の前記第１の面に誘電体層を形成した後、前記誘電体層を介して前記第２の半導体層を接合する、請求項１４に記載の発光デバイスの製造方法。
  17. 　前記半絶縁性基板の前記第１の面に光透過性を有する導電層を形成した後、前記導電層を介して前記第２の半導体層を接合する、請求項１４に記載の発光デバイスの製造方法。
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