WO2022181085A1 - 面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法 - Google Patents

面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法 Download PDF

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博 中島
雅之 田中
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    • H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment

Definitions

  • This technology relates to a surface emitting laser and a method for manufacturing the surface emitting laser.
  • Surface-emitting lasers have many advantages over edge-emitting lasers (edge-emitting semiconductor lasers). For this reason, in recent years, research and development of surface-emitting lasers have been actively carried out (for example, Patent Documents 1 to 3).
  • Surface-emitting lasers include, for example, VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers).
  • Patent Documents 1 to 3 may not be able to further reduce diffraction loss, further improve heat dissipation, further improve yield, or further improve reliability. .
  • a main object of the present invention is to provide a surface-emitting laser and a method for manufacturing a surface-emitting laser that can be realized.
  • the present inventors have surprisingly found that diffraction loss can be further reduced, heat dissipation can be further improved, yield can be further improved, and reliability can be further improved. We succeeded in improving it and completed this technology.
  • the present technology as a first aspect, comprising a substrate and a vertical cavity structure formed on the substrate;
  • the vertical cavity structure comprises at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As and P;
  • the vertical cavity structure is composed of at least an active layer, an upper DBR layer, and a lower DBR layer, the upper DBR layer and the lower DBR layer are formed with the active layer therebetween;
  • a surface-emitting laser is provided, wherein the lower DBR layer comprises at least one transparent conductive layer comprising a transparent conductive material comprising a non-III-V semiconductor.
  • the transparent conductive layer may be transparent to the emission wavelength, and the transparent conductive layer may transmit light having a predetermined emission wavelength or light having a predetermined emission wavelength band.
  • the transparent conductive layer may have a thickness of ⁇ /4n (where ⁇ is the emission wavelength and n is the refractive index of the transparent conductive material),
  • the transparent conductive material may be ITiO, ITO, ZnO, AZO or IGZO.
  • the lower DBR layer may further include a metal layer and a dielectric layer in this order from the substrate side.
  • the lower DBR layer may further include a metal layer and a dielectric layer in this order from the substrate side,
  • the dielectric layer may be formed by alternately laminating a first dielectric layer and a second dielectric layer, the first dielectric layer may be composed of a first dielectric material; the second dielectric layer may be composed of a second dielectric material; the first dielectric layer may have a thickness of ⁇ /4n1, where ⁇ is the emission wavelength and n1 is the refractive index of the first dielectric material; The second dielectric layer may have a thickness of ⁇ /4n2, where ⁇ is the emission wavelength and n2 is the refractive index of the second dielectric material.
  • the lower DBR layer may further comprise a semiconductor epi layer (epitaxially grown layer).
  • An oxidized confinement structure may be formed in a region between the upper DBR layer and the active layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • a current confinement structure may be formed by a tunnel junction in a region between the upper DBR layer and the active layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • a current confinement structure may be formed by ion implantation in a region between the upper DBR layer and the active layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • a light confinement structure may be formed under the substrate,
  • the light confinement structure may comprise a concave mirror.
  • An oxidation confinement structure, a current confinement structure by tunnel junction, or a current confinement structure by ion implantation is formed in a region between the active layer and the lower DBR layer and outside the region below the upper DBR layer. good too.
  • the active layer may comprise a III-V semiconductor.
  • the lower DBR layer may comprise a dielectric layer;
  • the upper DBR layer may include a dielectric layer and a metal layer in this order from the substrate side.
  • the vertical cavity structure may have a plurality of the upper DBR layers, The plurality of DBR layers may be formed in an array.
  • the substrate may be a Si circuit substrate,
  • the surface emitting lasers of the first side according to the present technology may be driven independently.
  • the vertical cavity structure comprises at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As and P; Further, the vertical cavity structure comprises at least an active layer, an upper DBR layer, a lower DBR layer, an upper electrode, and a lower electrode, the upper DBR layer and the lower DBR layer are formed with the active layer therebetween; the upper electrode and the lower electrode are formed with the active layer therebetween; the lower DBR layer comprises at least one transparent conductive layer comprising a transparent conductive material comprising a non-III-V semiconductor; the transparent conductive layer has a contact region with which the lower electrode contacts; Provided is a surface-emitting laser that is an intracavity structure.
  • the transparent conductive layer may be transparent to the emission wavelength, and the transparent conductive layer may transmit light having a predetermined emission wavelength or light having a predetermined emission wavelength band.
  • the transparent conductive layer may have a thickness of ⁇ /4n (where ⁇ is the emission wavelength and n is the refractive index of the transparent conductive material),
  • the transparent conductive material may be ITiO, ITO, ZnO, AZO or IGZO.
  • the lower DBR layer may further include a metal layer and a dielectric layer in this order from the substrate side.
  • the lower DBR layer may further include a metal layer and a dielectric layer in this order from the substrate side,
  • the dielectric layer may be formed by alternately laminating a first dielectric layer and a second dielectric layer, the first dielectric layer may be composed of a first dielectric material; the second dielectric layer may be composed of a second dielectric material; the first dielectric layer may have a thickness of ⁇ /4n1, where ⁇ is the emission wavelength and n1 is the refractive index of the first dielectric material; The second dielectric layer may have a thickness of ⁇ /4n2, where ⁇ is the emission wavelength and n2 is the refractive index of the second dielectric material.
  • the lower DBR layer may further comprise a semiconductor epi layer (epitaxially grown layer).
  • An oxidized confinement structure may be formed in a region between the upper DBR layer and the active layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • a current confinement structure may be formed by a tunnel junction in a region between the upper DBR layer and the active layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • a current confinement structure may be formed by ion implantation in a region between the upper DBR layer and the active layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • a light confinement structure may be formed under the substrate,
  • the light confinement structure may comprise a concave mirror.
  • An oxidation confinement structure, a current confinement structure by tunnel junction, or a current confinement structure by ion implantation is formed in a region between the active layer and the lower DBR layer and outside the region below the upper DBR layer. good too.
  • the active layer may comprise a III-V semiconductor.
  • the lower DBR layer may comprise a dielectric layer;
  • the upper DBR layer may include a dielectric layer and a metal layer in this order from the substrate side.
  • the vertical cavity structure may have a plurality of the upper DBR layers, The plurality of DBR layers may be formed in an array.
  • the substrate may be a Si circuit substrate,
  • the second side surface emitting laser according to the present technology may be driven independently.
  • the present technology is forming a first substrate provided with an active layer; forming on the first substrate a lower DBR layer composed of at least a transparent conductive layer containing a transparent conductive material that transmits light having a specific wavelength and a dielectric layer containing a dielectric material; bonding a second substrate to the lower DBR layer; removing the first substrate to form a constriction structure, an electrode structure, and an upper DBR layer comprising at least a dielectric layer containing a dielectric material; offer.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a first embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a third embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a fourth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a fifth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a first embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 3 is a diagram showing
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a sixth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a seventh embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to an eighth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a ninth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a tenth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a tenth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to an eleventh embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a method of manufacturing a surface emitting laser according to a twelfth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a method of manufacturing a surface emitting laser according to a twelfth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a method of manufacturing a surface emitting laser according to a twelfth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a method of manufacturing a surface emitting laser according to a twelfth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a method of manufacturing a surface emitting laser according to a twelfth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a method of manufacturing a surface emitting
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a method of manufacturing a surface emitting laser according to a twelfth embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser manufactured according to the surface-emitting laser manufacturing method of the twelfth embodiment to which the present technology is applied.
  • the present technology relates to a surface emitting laser and a method for manufacturing the surface emitting laser.
  • InP-based VCSEL a structure of a semiconductor DBR formed on one side and a dielectric/metal DBR formed on the other side has been put into practical use.
  • this structure light is emitted toward the semiconductor DBR, but current is applied vertically from the upper and lower electrodes, so absorption loss may occur due to doping of the semiconductor DBR, and efficiency (PCE) may decrease.
  • the intracavity structure is considered to be the most suitable structure.
  • the conventional intra-cavity structure has poor heat dissipation, causes absorption and diffraction loss, and requires high-precision etching down to the semiconductor contact layer below. I didn't.
  • the technique is to form a conductive material containing a non-III-V semiconductor transparent to the wavelength of light on and/or part of a DBR mirror layer disposed between a substrate and an active layer. It is possible to realize a VCSEL having an intra-cavity structure, which has a lower diffraction loss than the conventional intra-cavity structure, excellent heat dissipation, and a high yield. In addition, since the present technology does not have a structure in which current flows through the bonding interface, it contributes to an improvement in reliability.
  • this technology reduces the diffraction loss because the thickness of the contact layer is thin (the cavity length is shortened).
  • this technology has better heat conduction than InP-based epi-DBR, so heat dissipation is improved and it can contribute to higher output.
  • the ITiO, etc. used in this technology does not absorb free carriers in the eye-safe wavelength band and is compatible with other materials used in DBRs (small wavelength dispersion), so it is possible to increase the degree of freedom in designing DBR mirrors. .
  • This technology can reduce the manufacturing cost because Si can be manufactured in a large diameter size. ⁇ This technology is highly compatible with Si photonics.
  • This technology can be easily applied to TOF modules and packages. ⁇ In combination with a circuit board, this technology can independently drive the array light-emitting elements. ⁇ In this technology, reliability can be improved because of the intra-cavity structure in which current does not flow at the bonding interface.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a first embodiment of the present technology, and more specifically, a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 101.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a first embodiment of the present technology, and more specifically, a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 101.
  • the surface-emitting laser 101 includes a substrate 58 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58.
  • the vertical cavity structure is at least selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As and P. Furthermore, the vertical cavity structure includes at least an active layer 53 in which a quantum well layer 53-1 is formed, an upper DBR layer 45, a lower DBR layer, an upper electrode 40, and a lower and an electrode 40-1.
  • the lower DBR layer is composed of a hybrid mirror 567 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • the ITiO layer 55 constituting the surface emitting laser 101 may alternatively be, for example, an ITO layer, a ZnO layer, an AZO layer, an IGZO layer, or the like. This alternative can also be applied to surface emitting lasers 102-111 and 117, which will be described later.
  • the upper DBR layer 45 and the lower DBR layer are formed with the active layer 53 therebetween, and the upper electrode 40 and the lower electrode 40-1 are formed with the active layer therebetween (opening (via K2).
  • the ITiO layer 55 has a contact region with which the lower electrode 40-1 contacts.
  • an ITiO layer 55 made of a transparent conductive material (ITiO) is formed on the hybrid mirror 567 arranged between the substrate (Si substrate) 58 and the active layer 53 .
  • the ITiO layer 55 constitutes one layer of the lower DBR layer and serves as a contact layer with which the lower electrode 40-1 is in contact. By forming the ITiO layer 55, it is possible to make both an electrode and a lower DBR layer compatible.
  • the surface emitting laser 101 According to the surface emitting laser 101, diffraction loss is reduced and heat dissipation is improved as compared with the conventional technology.
  • transparent conductive materials other than ITiO include ITO, ZnO, AZO, and IGZO.
  • the substrate include SiC, GaAs, etc., in addition to the Si substrate.
  • Second Embodiment (Example 2 of Surface Emitting Laser)> A surface-emitting laser according to a second embodiment (example 2 of surface-emitting laser) according to the present technology will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a second embodiment of the present technology, and more specifically, a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 102. As shown in FIG.
  • the surface-emitting laser 102 includes a substrate 58 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58, wherein the vertical cavity structure is at least selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As, and P. and one element, and the vertical cavity structure is composed of at least the active layer 53, the upper DBR layer 45, the lower DBR layer, the upper electrode 40, and the lower electrode 40-1.
  • the lower DBR layer is composed of a GaAs epitaxial DBR mirror 56-20 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • the GaAs epi-DBR mirror 56-20 is used instead of the hybrid mirror 567 constituting the surface emitting laser 101 shown in FIG. 1, as described above.
  • Forming a GaAs epitaxial DBR mirror also has the effect of further improving heat dissipation.
  • a GaAs epi DBR consist of AlAs, AlGaAs, GaAs.
  • the InP epi DBR consists of InP, AlGaInAs, and AlInAs.
  • the wafers are bonded with the transparent conductive material ITiO.
  • the above description of the surface-emitting laser of the second embodiment (surface-emitting laser example 2) according to the present technology is the same as that of the above-described first embodiment of the present technology, unless there is a particular technical contradiction.
  • the present invention can be applied to surface emitting lasers, surface emitting lasers according to third to eleventh embodiments according to the present technology, which will be described later, and a surface emitting laser manufacturing method according to a twelfth embodiment, which will be described later.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a third embodiment of the present technology, specifically a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 103.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a third embodiment of the present technology, specifically a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 103.
  • the surface-emitting laser 103 includes a substrate 58 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58.
  • the vertical cavity structure is at least selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As, and P. and one element, and the vertical cavity structure is composed of at least the active layer 53, the upper DBR layer 45, the lower DBR layer, the upper electrode 40, and the lower electrode 40-1.
  • the lower DBR layer is composed of a hybrid mirror 567 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • the surface emitting laser 103 shown in FIG. 3 has a TJ (tunnel junction) embedded structure 52-3 in the upper clad layer 52 as a narrowing method.
  • a TJ (tunnel junction) is composed of AlGaInAs, AlInAs, InGaAs, InP, InGaAsP, or the like. The implant is regrown with InP.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a fourth embodiment of the present technology, and more specifically, a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 104. As shown in FIG.
  • the surface emitting laser 104 includes a substrate 58-4 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58-4, where the vertical cavity structure is a group consisting of In, Ga, Al, N, As and P. and at least one element selected from, and the vertical resonator structure comprises at least the active layer 53, the upper DBR layer 45, the lower DBR layer, the upper electrode 40, and the lower electrode 40-1. It is configured.
  • the lower DBR layer is composed of the ITiO layer 55 .
  • a concave lens mirror 567-40 is formed below the substrate 58-4 as a constriction method.
  • the concave lens mirror 567-40 may be formed of a material such as a resin or an oxide film other than the lens processing on the substrate 58-4.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a fifth embodiment of the present technology, specifically a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 105. As shown in FIG.
  • the surface-emitting laser 105 includes a substrate 58 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58.
  • the vertical cavity structure is at least selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As and P. and one element, and the vertical cavity structure is composed of at least the active layer 53, the upper DBR layer 45, the lower DBR layer, the upper electrode 40, and the lower electrode 40-1.
  • the lower DBR layer is composed of a hybrid mirror 567 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • the surface emitting laser 105 shown in FIG. 5 has an oxidized constriction structure 52-5 in the upper clad layer 52 as a confinement method.
  • the oxidized constricting structure (oxidized constricting layer) is made of InAlAs or the like. Specifically, an InAlAs layer is formed in the central portion of the oxidized constricting structure, and InAlAsOx layers are formed at both ends of the oxidized constricting structure. Examples of the forming method include a steam oxidation method. With this oxidized confinement structure, a current flows only through the InAlAs layer.
  • the above description of the surface emitting laser of the fifth embodiment (example 5 of the surface emitting laser) according to the present technology is the same as the above-described first to fourth aspects of the present technology. It can be applied to surface emitting lasers of embodiments, surface emitting lasers of sixth to eleventh embodiments according to the present technology to be described later, and a surface emitting laser manufacturing method of a twelfth embodiment to be described later.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a sixth embodiment of the present technology, and more specifically, a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 106. As shown in FIG.
  • the surface emitting laser 106 includes a substrate 58 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58, wherein the vertical cavity structure is at least selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As and P. and one element, and the vertical cavity structure is composed of at least the active layer 53, the upper DBR layer 45, the lower DBR layer, the upper electrode 40, and the lower electrode 40-1. .
  • the lower DBR layer is composed of a hybrid mirror 567 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • the surface-emitting laser 106 shown in FIG. 6 has an air gap structure 52-6 in the upper clad layer 52 as a narrowing method.
  • the Air gap structure 52-6 is formed by side-etching InAlAs by wet etching. Specifically, an InAlAs layer is formed at the center of the air gap structure 52-6, and air is formed at both ends of the air gap structure 52-6. With this Air gap structure, a current flows only through the InAlAs layer, and a refractive index difference .DELTA.n between the InAlAs and the Air adds a lateral optical confinement function.
  • the above description of the surface-emitting laser of the sixth embodiment (example 6 of the surface-emitting laser) according to the present technology is the same as the above-described first to fifth embodiments of the present technology.
  • the present invention can be applied to surface emitting lasers of embodiments, surface emitting lasers of seventh to eleventh embodiments according to the present technology to be described later, and a surface emitting laser manufacturing method of a twelfth embodiment to be described later.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a seventh embodiment of the present technology, and more specifically, a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 107. As shown in FIG.
  • the surface-emitting laser 107 includes a substrate 58 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58.
  • the vertical cavity structure is at least selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As, and P. and one element, and the vertical cavity structure is composed of at least the active layer 53, the upper DBR layer 45, the lower DBR layer, the upper electrode 40, and the lower electrode 40-1.
  • the lower DBR layer is composed of a hybrid mirror 567 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • narrow structures 540-1 to 540-2 and a tunnel junction layer 54-7-3 are formed in the lower clad layer 54-7 (below the active layer 53).
  • the constriction method is not particularly limited, and may be implantation, oxidation constriction, air gap, embedding, or the like.
  • the above description of the surface emitting laser of the seventh embodiment (example 7 of the surface emitting laser) according to the present technology is the same as the first to sixth embodiments according to the present technology described above, unless there is a particular technical contradiction.
  • the present invention can be applied to surface emitting lasers of embodiments, surface emitting lasers of eighth to eleventh embodiments according to the present technology to be described later, and a surface emitting laser manufacturing method of a twelfth embodiment to be described later.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to an eighth embodiment of the present technology, and more specifically, a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 108. As shown in FIG.
  • the surface emitting laser 108 includes a substrate 58 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58, wherein the vertical cavity structure is at least selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As and P. and one element, and the vertical cavity structure is composed of at least the active layer 53, the upper DBR layer 45, the lower DBR layer, the upper electrode 40, and the lower electrode 40-1. .
  • the lower DBR layer is composed of a hybrid mirror 567 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • GaAs-based materials used for the active layer 53-8 include InAsQDs, GaInNAs, InGaAs, AlGaInAs, and InGaAsP.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting laser according to a ninth embodiment according to the present technology, specifically a cross-sectional view showing a surface emitting laser 109. As shown in FIG.
  • the surface-emitting laser 109 includes a substrate 58 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58.
  • the vertical cavity structure is at least selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As, and P.
  • the vertical resonator structure is composed of at least the active layer 53, the upper DBR layer 45-9, the lower DBR layer, the upper electrode 40, and the lower electrode 40-1. ing.
  • the lower DBR layer is composed of a dielectric layer 56 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • the upper DBR layer 45-9 consists of a SiO 2 layer 45-2, a TiO 2 layer 45-1, a SiO 2 layer 45-2, and a TiO 2 layer 45-1 in this order from the substrate 58 side (upper cladding layer 52). are stacked in this order, and a metal layer 40-9 (made of the same material as the upper electrode 40) is further stacked on the TiO 2 layer 45-1.
  • the surface-emitting laser 109 shown in FIG. 9 has a substrate (for example, Si It is emitted from the substrate) 58 side.
  • a substrate (layer) made of GaAs (including epi-DBR) or the like may also be used.
  • the above description of the surface-emitting laser of the ninth embodiment (example 9 of the surface-emitting laser) according to the present technology is the first to eighth according to the above-described present technology, unless there is a particular technical contradiction.
  • the present invention can be applied to surface emitting lasers of embodiments, surface emitting lasers of tenth to eleventh embodiments according to the present technology described later, and a surface emitting laser manufacturing method of a twelfth embodiment described later.
  • Example 10 of Surface Emitting Laser A surface-emitting laser according to a tenth embodiment (example 10 of surface-emitting laser) according to the present technology will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to a tenth embodiment of the present technology, and more specifically, a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 110. As shown in FIG.
  • the surface emitting laser 110 includes a substrate 58 and a vertical cavity structure formed on the substrate 58, the vertical cavity structure being at least selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As and P. and the vertical cavity structure includes at least an active layer 53, three upper DBR layers 45-10-1 to 45-10-3, a lower DBR layer, and an upper electrode 40. , and a lower electrode 40-1.
  • the lower DBR layer is composed of a hybrid mirror 567 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • Current confinement structures 520-1, 520-2, 520-3 and 520-4 are formed in regions outside the regions below the upper DBR layers 45-10-1 to 45-10-3.
  • each of the three (plurality of) upper DBR layers is formed in an array as a surface-emitting laser element.
  • a concave lens mirror may be formed in the surface emitting laser 110 as a constriction method, or other constriction methods (eg, implantation, oxidation constriction, air gap, embedding, etc.) may be used.
  • the above description of the surface-emitting laser of the tenth embodiment (example 10 of the surface-emitting laser) according to the present technology is the same as the above-described first to ninth aspects of the present technology.
  • the present invention can be applied to a surface emitting laser of an embodiment, a surface emitting laser of an eleventh embodiment according to the present technology, which will be described later, and a method of manufacturing a surface emitting laser of a twelfth embodiment, which will be described later.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser according to an eleventh embodiment of the present technology, and more specifically, a cross-sectional view showing a surface-emitting laser 111. As shown in FIG.
  • the surface emitting laser 111 includes a Si circuit substrate 58-11 and a vertical cavity structure formed on the Si circuit substrate 58-11. and at least one element selected from the group consisting of P, and the vertical cavity structure includes at least the active layer 53, the three upper DBR layers 45-11-1 to 45-11-3, and the lower It is composed of a DBR layer, an upper electrode 40 and a lower electrode 40-1.
  • the lower DBR layer is composed of a hybrid mirror 567 and an ITiO layer 55 in order from the substrate 58 side.
  • Current confinement structures 520-1, 520-2, 520-3 and 520-4 are formed in regions outside the regions below the upper DBR layers 45-11-1 to 45-11-3. In the above description, the number of upper DBR layers is three (45-11-1 to 45-11-3), but the number is not limited to this.
  • the surface-emitting laser 111 shown in FIG. 11 is a module-type VCSEL having a Si circuit board 58-11. It is a TOF (Time of Flight) module with an avalanche photodiode
  • the surface emitting laser 111 is an independently driven VCSEL and can be applied to the technical field of silicon photonics.
  • Twelfth Embodiment (Example 1 of Manufacturing Method of Surface Emitting Laser)> A method for manufacturing a surface-emitting laser according to a twelfth embodiment (example 1 of a method for manufacturing a surface-emitting laser) according to the present technology will be described with reference to FIGS. 12 to 17.
  • FIG. 12 Example 1 of Manufacturing Method of Surface Emitting Laser
  • FIG. 12 to 16 are diagrams for explaining a method for manufacturing a surface emitting laser according to the twelfth embodiment of the present technology.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of a surface-emitting laser manufactured according to the surface-emitting laser manufacturing method of the twelfth embodiment according to the present technology. Specifically, FIG. be.
  • an active layer 53, a tunnel junction layer 52-1, and two clad layers are epitaxially formed on an InP substrate 50.
  • the active layer may include InGaAsP, AlGaInAs, InAs QDs, or the like.
  • an etching stop layer 51 (for example, a layer containing InGaAsP) is formed to separate the InP substrate 50 .
  • an ITiO layer 55 which is a transparent conductive film, is formed on the epitaxial outermost layer (cladding layer 54) by sputtering.
  • the film thickness of the ITiO layer 55 may be, for example, ⁇ /4n.
  • a hybrid mirror 567 is formed on the ITiO 55 as shown in FIG. 13A.
  • the hybrid mirror 567 includes, in order from the ITiO layer 55 side, a TiO 2 layer 56-1, a SiO 2 layer 56-2, a TiO 2 layer 56-1, a SiO 2 layer 56-2 (that is, the dielectric layer 56), and a metal layer (Au layer) 57 .
  • the ITiO layer 55 is the first layer of the lower DBR layer (lower DBR mirror).
  • the dielectric material may be a-Si or Ta 2 O 5
  • the metal may be Ag or a laminated film of Ag/Au.
  • each of TiO 2 layers and SiO 2 layers is two layers, but without being limited to this, each of TiO 2 layers and SiO 2 layers may be three or more layers, for example.
  • the support substrate 58 eg, Si substrate
  • the bonding method may be Au eutectic bonding or normal temperature plasma bonding.
  • the InP substrate 50 is ground with a back grinder and the etching stop layer 51 is removed by wet etching.
  • a mixed chemical containing at least two selected from the group consisting of HCl, H3PO4 , H2SO4 , H2O2 and H2O is used. Then, it is turned over in the direction of arrow P14A so that the support substrate 58 (for example, Si substrate) faces downward.
  • ion implantation is performed with a resist pattern by photolithography, for example.
  • H, O, B, or the like may be implanted.
  • the semiconductor layer is etched down to the ITiO layer 55 by a C12-based dry etcher to form two openings K1 and K2.
  • a mixed gas of at least two kinds selected from the group consisting of Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 , Ar and O 2 is used.
  • a SiN film 41 is formed by, for example, a CVD method to form a protective film.
  • a SiO 2 film may be used instead of the SiN film 41 .
  • the protective film is opened with a dry etcher (upper part R1 of mesa 80 and bottom part R2 of opening K2) with a resist pattern by photolithography, for example.
  • CF 4 is used.
  • metal is vapor-deposited with a resist pattern by photolithography, for example, to form an upper electrode 40 and a lower electrode 40-1.
  • the upper electrode 40 and the lower electrode 40-1 are composed of Ti/Pt/Au.
  • the upper electrode 40 and the lower electrode 40-1 may be composed of AuGe/Ni/Au.
  • an upper DBR layer 45 made of a dielectric material is formed on top of the mesa 80 . Lift-off using a resist pattern may be used, or the upper DBR layer 45 may be opened to leave only the upper portion of the mesa 80 .
  • the upper DBR layer 45 consists of a SiO 2 layer 45-2, a TiO 2 layer 45-1, an SiO 2 layer 45-2, and a TiO 2 layer 45-1 from the substrate 58 side (upper cladding layer 52 side). They are stacked in order.
  • the number of pairs of SiO 2 layer/TiO 2 layer is preferably at least two.
  • each of the SiO 2 layer and the TiO 2 layer is ⁇ /4n ( ⁇ represents the emission (oscillation) wavelength of the surface emitting laser, and n represents the refractive index of SiO 2 or TiO 2 ).
  • the upper DBR layer may be composed of a-Si and/or Ta 2 O 5 .
  • an intracavity surface emitting laser (VCSEL) 117 in which a transparent conductive film (ITiO layer 55) is arranged between the substrate 58 and the active layer 53 is completed.
  • the above description of the surface-emitting laser element array of the twelfth embodiment (example 1 of the method for manufacturing a surface-emitting laser) according to the present technology is It can be applied to the surface emitting lasers of the first to eleventh embodiments.
  • this technique can also take the following structures.
  • [1] comprising a substrate and a vertical cavity structure formed on the substrate; the vertical cavity structure comprises at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As and P; Further, the vertical cavity structure is composed of at least an active layer, an upper DBR layer, and a lower DBR layer, the upper DBR layer and the lower DBR layer are formed with the active layer therebetween; A surface-emitting laser, wherein the lower DBR layer comprises at least one transparent conductive layer comprising a transparent conductive material comprising a non-III-V semiconductor. [2] The surface emitting laser according to [1], wherein the transparent conductive layer is transparent to the emission wavelength.
  • the transparent conductive layer has a thickness of ⁇ /4n (where ⁇ is the emission wavelength and n is the refractive index of the transparent conductive material),
  • the lower DBR layer further includes a metal layer and a dielectric layer in this order from the substrate side; the dielectric layer is formed by alternately stacking a first dielectric layer and a second dielectric layer; the first dielectric layer is composed of a first dielectric material; the second dielectric layer is composed of a second dielectric material; the first dielectric layer has a thickness of ⁇ /4n1, where ⁇ is the emission wavelength and n1 is the refractive index of the first dielectric material; Any of [1] to [3], wherein the second dielectric layer has a thickness of ⁇ /4n2, where ⁇ is the emission wavelength and n2 is the refractive index of the second dielectric material. 1.
  • a current confinement structure is formed by ion implantation in a region between the upper DBR layer and the active layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • a surface-emitting laser according to claim 1. [10] a light confinement structure is formed under the substrate; The surface emitting laser according to any one of [1] to [9], wherein the light confinement structure comprises a concave mirror.
  • An oxidation confinement structure, a current confinement structure by tunnel junction, or a current confinement structure by ion implantation is formed in a region between the active layer and the lower DBR layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • the surface emitting laser according to any one of [1] to [10].
  • the lower DBR layer comprises a dielectric layer; The surface emitting laser according to any one of [1] to [3] and [7] to [12], wherein the upper DBR layer includes a dielectric layer and a metal layer in this order from the substrate side.
  • the vertical cavity structure has a plurality of the upper DBR layers, The surface emitting laser according to any one of [1] to [13], wherein the plurality of DBR layers are arranged in an array.
  • the substrate is a Si circuit substrate, The surface-emitting laser according to any one of [1] to [14], which is independently driven.
  • the vertical cavity structure comprises at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Al, N, As and P; Further, the vertical cavity structure comprises at least an active layer, an upper DBR layer, a lower DBR layer, an upper electrode, and a lower electrode, the upper DBR layer and the lower DBR layer are formed with the active layer therebetween; the upper electrode and the lower electrode are formed with the active layer therebetween; the lower DBR layer comprises at least one transparent conductive layer comprising a transparent conductive material comprising a non-III-V semiconductor; the transparent conductive layer has a contact region with which the lower electrode contacts; A surface emitting laser with an intracavity structure.
  • the transparent conductive layer has a thickness of ⁇ /4n (where ⁇ is the emission wavelength and n is the refractive index of the transparent conductive material),
  • the lower DBR layer further includes a metal layer and a dielectric layer in this order from the substrate side.
  • the lower DBR layer further includes a metal layer and a dielectric layer in this order from the substrate side; the dielectric layer is formed by alternately stacking a first dielectric layer and a second dielectric layer; the first dielectric layer is composed of a first dielectric material; the second dielectric layer is composed of a second dielectric material; the first dielectric layer has a thickness of ⁇ /4n1, where ⁇ is the emission wavelength and n1 is the refractive index of the first dielectric material; Any of [16] to [18], wherein the second dielectric layer has a thickness of ⁇ /4n2, where ⁇ is the emission wavelength and n2 is the refractive index of the second dielectric material. 1.
  • a current confinement structure is formed by ion implantation in a region between the upper DBR layer and the active layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • a surface-emitting laser according to claim 1. [25] a light confinement structure is formed under the substrate; The surface emitting laser of any one of [16] to [24], wherein the light confining structure comprises a concave mirror.
  • An oxidation confinement structure, a current confinement structure by tunnel junction, or a current confinement structure by ion implantation is formed in a region between the active layer and the lower DBR layer and outside the region below the upper DBR layer.
  • the surface emitting laser according to any one of [16] to [25].
  • the lower DBR layer comprises a dielectric layer; The surface emitting laser according to any one of [16] to [18] and [22] to [27], wherein the upper DBR layer includes a dielectric layer and a metal layer in this order from the substrate side.
  • the vertical cavity structure has a plurality of the upper DBR layers, The surface emitting laser according to any one of [16] to [28], wherein the plurality of DBR layers are arranged in an array.
  • the substrate is a Si circuit substrate, The surface emitting laser according to any one of [16] to [29], driven independently.
  • [31] forming a first substrate provided with an active layer; forming on the first substrate a lower DBR layer composed of at least a transparent conductive layer containing a transparent conductive material that transmits light having a specific wavelength and a dielectric layer containing a dielectric material; bonding a second substrate to the lower DBR layer; A method of fabricating a surface emitting laser, comprising removing the first substrate to form a constriction structure, an electrode structure, and an upper DBR layer comprising at least a dielectric layer containing a dielectric material.

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Abstract

回折損失の更なる低減化や、放熱性の更なる向上や、歩留まりの更なる向上や、信頼性の更なる向上を実現することができる面発光レーザを提供すること。　基板と、該基板上に形成された垂直共振器構造と、を備え、該垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、該垂直共振器構造は、少なくとも、活性層と、上部ＤＢＲ層と、下部ＤＢＲ層とから構成され、該上部ＤＢＲ層と該下部ＤＢＲ層とが、該活性層を間にして形成され、該下部ＤＢＲ層が、非ＩＩＩ－Ｖ族半導体からなる透明導電材料を含む、少なくとも１つの透明導電層を含む、面発光レーザを提供する。

Description

面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法
　本技術は、面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法に関する。
　面発光レーザ（面発光半導体レーザ）は、端面発光型のレーザ（端面発光型の半導体レーザ）と比較して、優れた点が多い。このため、近年は、面発光レーザの研究・開発が盛んに行われている（例えば、特許文献１～３）。そして、面発光レーザは、例えば、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）が挙げられる。
特開２００８－１０８８２７号公報 特開２０１２－０４９２９２号公報 特開２００５－１５８９２２号公報
　しかしながら、特許文献１～３で提案された技術では、回折損失の更なる低減化や、放熱性の更なる向上や、歩留まりの更なる向上や、信頼性の更なる向上が図れないおそれがある。
　そこで、本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、回折損失の更なる低減化や、放熱性の更なる向上や、歩留まりの更なる向上や、信頼性の更なる向上を実現することができる面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法を提供することを主目的とする。
　本発明者らは、上述の目的を解決するために鋭意研究を行った結果、驚くべきことに、回折損失を更に低減できること、放熱性を更に向上できること、歩留まりを更に向上できること、信頼性を更に向上できることに成功し、本技術を完成するに至った。
　すなわち、本技術は、第１の側面として、
　基板と、該基板上に形成された垂直共振器構造と、を備え、
　該垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、
　さらに、該垂直共振器構造は、少なくとも、活性層と、上部ＤＢＲ層と、下部ＤＢＲ層とから構成され、
　該上部ＤＢＲ層と該下部ＤＢＲ層とが、該活性層を間にして形成され、
　該下部ＤＢＲ層が、非ＩＩＩ－Ｖ族半導体からなる透明導電材料を含む、少なくとも１つの透明導電層を含む、面発光レーザを提供する。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記透明導電層が発光波長に対して透明でもよく、また、前記透明導電層が、所定の発光波長を有する光又は所定の発光波長帯域を有する光を透過してもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記透明導電層が、λ／４ｎ（λは発光波長であり、ｎは前記透明導電材料の屈折率である。）の膜厚を有してもよく、
　前記透明導電材料が、ＩＴｉＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ又はＩＧＺＯであってもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含んでもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含んでもよく、
　該誘電体層が、第１誘電体層と第２誘電体層とが交互に積層してなってもよく、
　該第１誘電体層が第１誘電体材料から構成されてもよく、
　該第２誘電体層が第２誘電体材料から構成されてもよく、
　該第１誘電体層が、λ／４ｎ１（λは発光波長であり、ｎ１は該第１誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有してもよく、
　該第２誘電体層が、λ／４ｎ２（λは発光波長であり、ｎ２は該第２誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有してもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記下部ＤＢＲ層が半導体エピ層（エピタキシャル成長された層）を更に含んでもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造が形成されていてもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、トンネル接合による電流狭窄構造が形成されていてもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、イオン注入による電流狭窄構造が形成されていてもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記基板下に光狭窄構造が形成されていてもよく、
　該光狭窄構造が凹面ミラーを備えていてもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記活性層と前記下部ＤＢＲ層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造、トンネル接合による電流狭窄構造又はイオン注入による電流狭窄構造が形成されていてもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記活性層がＩＩＩ－Ｖ族半導体を含んでもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記下部ＤＢＲ層が誘電体層を含んでもよく、
　前記上部ＤＢＲ層が、前記基板側から誘電体層とメタル層とをこの順で含んでもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記垂直共振器構造が、前記上部ＤＢＲ層を複数個で有していてもよく、
　該複数個のＤＢＲ層がアレイ状に形成されていてもよい。
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザにおいて、
　前記基板がＳｉ回路基板であってもよく、
　本技術に係る第１の側面の面発光レーザが、独立に駆動してもよい。
　本技術は、第２の側面として、
　基板と、該基板上に形成された垂直共振器構造と、を備え、
　該垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、
　さらに、該垂直共振器構造は、少なくとも、活性層と、上部ＤＢＲ層と、下部ＤＢＲ層と、上部電極と、下部電極とから構成され、
　該上部ＤＢＲ層と該下部ＤＢＲ層とが、該活性層を間にして形成され、
　該上部電極と該下部電極とが、該活性層を間にして形成され、
　該下部ＤＢＲ層が、非ＩＩＩ－Ｖ族半導体を含む透明導電材料を含む、少なくとも１つの透明導電層を含み、
　該透明導電層が、該下部電極が接するコンタクト領域を有し、
　イントラキャビティ構造である、面発光レーザを提供する。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記透明導電層が発光波長に対して透明でもよく、また、前記透明導電層が、所定の発光波長を有する光又は所定の発光波長帯域を有する光を透過してもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記透明導電層が、λ／４ｎ（λは発光波長であり、ｎは前記透明導電材料の屈折率である。）の膜厚を有していてもよく、
　前記透明導電材料が、ＩＴｉＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ又はＩＧＺＯであってもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含んでもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含んでもよく、
　該誘電体層が、第１誘電体層と第２誘電体層とが交互に積層してなってもよく、
　該第１誘電体層が第１誘電体材料から構成されてもよく、
　該第２誘電体層が第２誘電体材料から構成されてもよく、
　該第１誘電体層が、λ／４ｎ１（λは発光波長であり、ｎ１は該第１誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有してもよく、
　該第２誘電体層が、λ／４ｎ２（λは発光波長であり、ｎ２は該第２誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有してもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記下部ＤＢＲ層が半導体エピ層（エピタキシャル成長された層）を更に含んでもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造が形成されていてもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、トンネル接合による電流狭窄構造が形成されていてもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、イオン注入による電流狭窄構造が形成されていてもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記基板下に光狭窄構造が形成されていてもよく、
　該光狭窄構造が凹面ミラーを備えていてもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記活性層と前記下部ＤＢＲ層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造、トンネル接合による電流狭窄構造又はイオン注入による電流狭窄構造が形成されていてもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記活性層がＩＩＩ－Ｖ族半導体を含んでもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記下部ＤＢＲ層が誘電体層を含んでもよく、
　前記上部ＤＢＲ層が、前記基板側から誘電体層とメタル層とをこの順で含んでもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記垂直共振器構造が、前記上部ＤＢＲ層を複数個で有していてもよく、
　該複数個のＤＢＲ層がアレイ状に形成されていてもよい。
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザにおいて、
　前記基板がＳｉ回路基板であってもよく、
　本技術に係る第２の側面の面発光レーザが独立に駆動してもよい。
　本技術は、第３の側面として、
　活性層が設けられた第１基板を形成することと、
　該第１基板上に、特定の波長を有する光を透過する透明導電材料を含む透明導電層と、誘電体材料を含む誘電体層とから少なくとも構成される下部ＤＢＲ層を形成することと、
　第２基板を該下部ＤＢＲ層と接合することと、
　該第１基板を除去して、狭窄構造と、電極構造と、誘電体材料を含む誘電体層から少なくとも構成される上部ＤＢＲ層とを形成すること、とを含む、面発光レーザの製造方法を提供する。
　本技術によれば、回折損失の更なる低減化や、放熱性の更なる向上や、歩留まりの更なる向上や、信頼性の更なる向上が実現され得る。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
図１は、本技術を適用した第１の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図２は、本技術を適用した第２の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図３は、本技術を適用した第３の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図４は、本技術を適用した第４の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図５は、本技術を適用した第５の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図６は、本技術を適用した第６の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図７は、本技術を適用した第７の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図８は、本技術を適用した第８の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図９は、本技術を適用した第９の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図１０は、本技術を適用した第１０の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図１１は、本技術を適用した第１１の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図である。 図１２は、本技術を適用した第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法を説明するための図である。 図１３は、本技術を適用した第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法を説明するための図である。 図１４は、本技術を適用した第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法を説明するための図である。 図１５は、本技術を適用した第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法を説明するための図である。 図１６は、本技術を適用した第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法を説明するための図である。 図１７は、本技術を適用した第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に従って製造された面発光レーザの構成例を示す図である。
　以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、特に断りがない限り、図面において、「上」とは図中の上方向又は上側を意味し、「下」とは、図中の下方向又は下側を意味し、「左」とは図中の左方向又は左側を意味し、「右」とは図中の右方向又は右側を意味する。また、図面を用いた説明においては、同一又は同等の要素又は部材には同一の符号を付し、重複する説明は、特別な事情がない限り、省略する。
　なお、説明は以下の順序で行う。
　１．本技術の概要
　２．第１の実施形態（面発光レーザの例１）
　３．第２の実施形態（面発光レーザの例２）
　４．第３の実施形態（面発光レーザの例３）
　５．第４の実施形態（面発光レーザの例４）
　６．第５の実施形態（面発光レーザの例５）
　７．第６の実施形態（面発光レーザの例６）
　８．第７の実施形態（面発光レーザの例７）
　９．第８の実施形態（面発光レーザの例８）
　１０．第９の実施形態（面発光レーザの例９）
　１１．第１０の実施形態（面発光レーザの例１０）
　１２．第１１の実施形態（面発光レーザの例１１）
　１３．第１２の実施形態（面発光レーザの製造方法の例１）
＜１．本技術の概要＞
　まず、本技術の概要について説明をする。本技術は、面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法に関するものである。
　ＩｎＰ系ＶＣＳＥＬでは、一方側に形成された半導体で構成されたＤＢＲと、他方側に形成された誘電体/メタルで構成されたＤＢＲとの構造が実用化されている。この構造では光の出射方向が半導体ＤＢＲ側となるが、上下の電極から縦方向に電流を印加するため、半導体ＤＢＲのドープ起因により吸収損失が発生し効率（ＰＣＥ）が低下するおそれがある。
　一方で、放熱性を改善するために、異種材料基板（ＧａＡｓ）に半導体ＤＢＲを形成して、ＩｎＰ系材料とウェーハ接合する技術が知られている。しかしながら、接合界面に電流が印加されると接合界面の高抵抗が原因で信頼性が低下するおそれがある。
　上記の２つのことを回避するために、イントラキャビティ構造が最も適した構造だと考えられる。ところが、従来のイントラキャビティ構造では放熱性が悪く、吸収と回折損失とが発生し、下部の半導体コンタクト層まで精度の良いエッチングが要求される等、上記の２つのことを解決することには至らなかった。
　本技術は、以上の状況を鑑みてなされたものである。本技術は、基板と活性層との間に配されたＤＢＲミラー層上、及び／又はその一部に光の波長に対して透明な非ＩＩＩ－Ｖ族半導体を含む導電材料を形成することで、従来のイントラキャビティ構造よりも回折損失が低減し、放熱性に優れ、歩留まりの良いイントラキャビティ構造のＶＣＳＥＬが実現できる。また、本技術においては、接合界面に電流を流す構造ではないため、信頼性向上に寄与する。
　そして、本技術には、少なくとも以下の利点がある。
・本技術は、従来のイントラキャビティ構造と違い、コンタクト層の膜厚が薄く(キャビティ長が短くなる)なるため、回折損失を低減することができる。
・本技術は、従来のイントラキャビティ構造と比較して、ＩｎＰ系エピＤＢＲよりも熱伝導が良くなるため、放熱性が改善されて高出力化に寄与することができる。
・本技術が用いるＩＴｉＯ等は、アイセーフ波長帯でフリーキャリアの吸収がなく、ＤＢＲで使用する他材料との相性(波長分散が小さい)が良いので、ＤＢＲミラー設計の自由度を高めることができる。
・本技術では、Ｓｉ等を大口径サイズで製造できるため、製造コストを低減することができる。
・本技術では、Ｓｉフォトニクスとの親和性が高い。
・本技術では、ＴＯＦモジュール、パッケージ等への応用展開が容易である。
・本技術では、回路基板と組み合わせれば、アレイ発光素子を独立駆動させることができる。
・本技術では、接合界面に電流が流れないイントラキャビティ構造のため、信頼性の向上を実現することができる。
　以上の説明が、本技術の概要である。以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら、具体的、かつ、詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。
＜２．第１の実施形態（面発光レーザの例１）＞
　本技術に係る第１の実施形態（面発光レーザの例１）の面発光レーザについて、図１を用いて説明する。
　図１は、本技術に係る第１の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１０１を示す断面図である。
　面発光レーザ１０１は、基板５８と、基板５８上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、量子井戸層５３－１が形成された活性層５３と、上部ＤＢＲ層４５と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、ハイブリッドミラー５６７と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。
　面発光レーザ１０１を構成するＩＴｉＯ層５５は、代替として、例えば、ＩＴＯ層、ＺｎＯ層、ＡＺＯ層、ＩＧＺＯ層等でもよい。この代替については、後述する面発光レーザ１０２～１１１及び１１７にも適用され得る。
　図１に示されるように、上部ＤＢＲ層４５と下部ＤＢＲ層とは、活性層５３を間にして形成され、上部電極４０と下部電極４０－１とは、活性層を間にして（開口部Ｋ２を介して）形成されている。ＩＴｉＯ層５５は、下部電極４０－１が接するコンタクト領域を有する。
　面発光レーザ１０１においては、基板（Ｓｉ基板）５８と活性層５３との間に配されているハイブリッドミラー５６７上に、透明導電材料（ＩＴｉＯ）から構成されるＩＴｉＯ層５５が形成されている。ＩＴｉＯ層５５は、下部ＤＢＲ層の１つの層を構成し、下部電極４０―１が接するコンタクト層となり、ＩＴｉＯ層５５の形成により、電極と下部ＤＢＲ層とを両立させることができる。
　面発光レーザ１０１によれば、従来技術よりも、回折損失が低減化し、放熱性が良化する。透明導電材料は、ＩＴｉＯの他に、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、ＩＧＺＯ等が挙げられる。基板はＳｉ基板の他に、例えば、ＳｉＣ、ＧａＡｓ等が挙げられる。
　以上、本技術に係る第１の実施形態（面発光レーザの例１）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、後述する本技術に係る第２～第１１の実施形態の面発光レーザ及び後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜３．第２の実施形態（面発光レーザの例２）＞
　本技術に係る第２の実施形態（面発光レーザの例２）の面発光レーザについて、図２を用いて説明する。
　図２は、本技術に係る第２の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１０２を示す断面図である。
　面発光レーザ１０２は、基板５８と、基板５８上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、上部ＤＢＲ層４５と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、ＧａＡｓエピＤＢＲミラー５６－２０と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。
　図２に示される面発光レーザ１０２では、上述したように、図１に示される面発光レーザ１０１を構成するハイブリッドミラー５６７の代わりに、ＧａＡｓエピＤＢＲミラー５６－２０が用いられる。ＧａＡｓのエピＤＢＲミラーを形成することで、更に放熱性が改善する効果も加わる。ＧａＡｓエピＤＢＲを形成するには、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓから成る。ＩｎＰエピＤＢＲでは、ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓから成る。本実施形態では、透明導電材料ＩＴｉＯでウェーハ接合する。
　以上、本技術に係る第２の実施形態（面発光レーザの例２）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１の実施形態の面発光レーザ及び後述する本技術に係る第３～第１１の実施形態の面発光レーザ、並びに後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜４．第３の実施形態（面発光レーザの例３）＞
　本技術に係る第３の実施形態（面発光レーザの例３）の面発光レーザについて、図３を用いて説明する。
　図３は、本技術に係る第３の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１０３を示す断面図である。
　面発光レーザ１０３は、基板５８と、基板５８上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、上部ＤＢＲ層４５と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、ハイブリッドミラー５６７と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。
　図３に示される面発光レーザ１０３は、狭窄方法として、上部クラッド層５２中に、ＴＪ（トンネル接合）埋め込み構造５２－３を有する。ＴＪ（トンネル接合）は、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等から構成される。埋め込みはＩｎＰで再成長する。
　以上、本技術に係る第３の実施形態（面発光レーザの例３）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第２の実施形態の面発光レーザ及び後述する本技術に係る第４～第１１の実施形態の面発光レーザ、並びに後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜５．第４の実施形態（面発光レーザの例４）＞
　本技術に係る第４の実施形態（面発光レーザの例４）の面発光レーザについて、図４を用いて説明する。
　図４は、本技術に係る第４の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１０４を示す断面図である。
　面発光レーザ１０４は、基板５８―４と、基板５８―４上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、上部ＤＢＲ層４５と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、ＩＴｉＯ層５５から構成されている。
　図４に示される面発光レーザ１０４では、狭窄方法として、凹面レンズミラー５６７－４０が基板５８－４の下部に形成されている。基板５８－４へのレンズ加工以外に、樹脂、酸化膜などの材料で凹面レンズミラー５６７－４０を形成してもよい。
　以上、本技術に係る第４の実施形態（面発光レーザの例４）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第３の実施形態の面発光レーザ及び後述する本技術に係る第５～第１１の実施形態の面発光レーザ、並びに後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜６．第５の実施形態（面発光レーザの例５）＞
　本技術に係る第５の実施形態（面発光レーザの例５）の面発光レーザについて、図５を用いて説明する。
　図５は、本技術に係る第５の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１０５を示す断面図である。
　面発光レーザ１０５は、基板５８と、基板５８上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、上部ＤＢＲ層４５と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、ハイブリッドミラー５６７と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。
　図５に示される面発光レーザ１０５は、狭窄方法として、上部クラッド層５２中に、酸化狭窄構造５２－５を有する。酸化狭窄構造（酸化狭窄層）はＩｎＡｌＡｓ等から構成される。具体的には、ＩｎＡｌＡｓ層を酸化狭窄構造の中央部に形成し、酸化狭窄構造の両端部にはＩｎＡｌＡｓＯｘ層を形成する。当該形成方法は、例えば、水蒸気酸化法が挙げられる。この酸化狭窄構造にすることで、ＩｎＡｌＡｓ層のみに電流が流れる。
　以上、本技術に係る第５の実施形態（面発光レーザの例５）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第４の実施形態の面発光レーザ及び後述する本技術に係る第６～第１１の実施形態の面発光レーザ、並びに後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜７．第６の実施形態（面発光レーザの例６）＞
　本技術に係る第６の実施形態（面発光レーザの例６）の面発光レーザについて、図６を用いて説明する。
　図６は、本技術に係る第６の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１０６を示す断面図である。
　面発光レーザ１０６は、基板５８と、基板５８上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、上部ＤＢＲ層４５と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、ハイブリッドミラー５６７と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。
　図６に示される面発光レーザ１０６は、狭窄方法として、上部クラッド層５２中に、Ａｉｒギャップ構造５２－６を有する。Ａｉｒギャップ構造５２－６は、ＩｎＡｌＡｓをウェットエッチングでサイドエッチングすることによって形成される。具体的には、ＩｎＡｌＡｓ層を、Ａｉｒギャップ構造５２－６の中央部に、Ａｉｒギャップ構造５２－６の両端部にはＡｉｒが形成される。このＡｉｒギャップ構造にすることで、ＩｎＡｌＡｓ層だけに電流が流れ、ＩｎＡｌＡｓとＡｉｒとの屈折率差Δｎが付くことによって横方向の光狭窄機能も加わる。
　以上、本技術に係る第６の実施形態（面発光レーザの例６）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第５の実施形態の面発光レーザ及び後述する本技術に係る第７～第１１の実施形態の面発光レーザ、並びに後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜８．第７の実施形態（面発光レーザの例７）＞
　本技術に係る第７の実施形態（面発光レーザの例７）の面発光レーザについて、図７を用いて説明する。
　図７は、本技術に係る第７の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１０７を示す断面図である。
　面発光レーザ１０７は、基板５８と、基板５８上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、上部ＤＢＲ層４５と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、ハイブリッドミラー５６７と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。
　図７に示される面発光レーザ１０７では、狭窄構造５４０－１～５４０－２及びトンネル接合層５４－７－３が下部クラッド層５４－７（活性層５３の下側）に形成されている。狭窄方法としては、特に限定されずに、インプラ、酸化狭窄、Airギャップ、埋め込み等でよい。
　以上、本技術に係る第７の実施形態（面発光レーザの例７）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第６の実施形態の面発光レーザ及び後述する本技術に係る第８～第１１の実施形態の面発光レーザ、並びに後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜９．第８の実施形態（面発光レーザの例８）＞
　本技術に係る第８の実施形態（面発光レーザの例８）の面発光レーザについて、図８を用いて説明する。
　図８は、本技術に係る第８の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１０８を示す断面図である。
　面発光レーザ１０８は、基板５８と、基板５８上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、上部ＤＢＲ層４５と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、ハイブリッドミラー５６７と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。
　図８に示される面発光レーザ１０８では、活性層５３－８には、ＧａＡｓ系が用いられる。活性層５３－８に用いられるＧａＡｓ系は、例えば、ＩｎＡｓＱＤｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等が挙げられる。
　以上、本技術に係る第８の実施形態（面発光レーザの例８）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第７の実施形態の面発光レーザ及び後述する本技術に係る第９～第１１の実施形態の面発光レーザ、並びに後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜１０．第９の実施形態（面発光レーザの例９）＞
　本技術に係る第９の実施形態（面発光レーザの例９）の面発光レーザについて、図９を用いて説明する。
　図９は、本技術に係る第９の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１０９を示す断面図である。
　面発光レーザ１０９は、基板５８と、基板５８上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、上部ＤＢＲ層４５－９と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、誘電体層５６と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。上部ＤＢＲ層４５－９は、基板５８側（上部クラッド層５２）から順に、ＳｉＯ２層４５－２とＴｉＯ２層４５－１と、ＳｉＯ２層４５－２と、ＴｉＯ２層４５－１とがこの順で積層され、さらに、ＴｉＯ２層４５－１層上にメタル層４０－９（上部電極４０と同一の材料から構成される。）が積層される。
　図９に示される面発光レーザ１０９は、第１の実施形態～第８の実施形態の面発光レーザ（面発光レーザ１０１～１０８）の出射方向とは異なって、出射方向として、基板（例えばＳｉ基板）５８側から出射される。なお、Ｓｉ基板の他に、ＧａＡｓ(エピＤＢＲ含む)等から構成される基板（層）でもよい。
　以上、本技術に係る第９の実施形態（面発光レーザの例９）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第８の実施形態の面発光レーザ及び後述する本技術に係る第１０～第１１の実施形態の面発光レーザ、並びに後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜１１．第１０の実施形態（面発光レーザの例１０）＞
　本技術に係る第１０の実施形態（面発光レーザの例１０）の面発光レーザについて、図１０を用いて説明する。
　図１０は、本技術に係る第１０の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１１０を示す断面図である。
　面発光レーザ１１０は、基板５８と、基板５８上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、３つの上部ＤＢＲ層４５―１０－１～４５－１０－３と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、ハイブリッドミラー５６７と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。上部ＤＢＲ層４５―１０－１～４５－１０－３のそれぞれの下部の領域外である領域に、電流狭窄構造５２０－１、５２０－２、５２０－３及び５２０－４が形成されている。
　図１０では、３つの上部ＤＢＲ層４５－１０－１～４５－１０－３が図示されているが、上部ＤＢＲ層の個数は、当然のことながら、３つに限定されることはない。面発光レーザ１１０においては、３個（複数個）の上部ＤＢＲ層のそれぞれが、面発光レーザ素子として、アレイ状に形成されている。面発光レーザ１１０には、狭窄方法として、凹面レンズミラーが形成されてもよく、また、その他の狭窄方法（例えば、インプラ、酸化狭窄、Airギャップ、埋め込み等）でもよい。
　以上、本技術に係る第１０の実施形態（面発光レーザの例１０）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第９の実施形態の面発光レーザ及び後述する本技術に係る第１１の実施形態の面発光レーザ、並びに後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜１２．第１１の実施形態（面発光レーザの例１１）＞
　本技術に係る第１１の実施形態（面発光レーザの例１１）の面発光レーザについて、図１１を用いて説明する。
　図１１は、本技術に係る第１１の実施形態の面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１１１を示す断面図である。
　面発光レーザ１１１は、Ｓｉ回路基板５８―１１と、Ｓｉ回路基板５８―１１上に形成された垂直共振器構造と、を備え、垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、さらに、垂直共振器構造は、少なくとも、活性層５３と、３つの上部ＤＢＲ層４５―１１－１～４５－１１－３と、下部ＤＢＲ層と、上部電極４０と、下部電極４０－１とから構成されている。下部ＤＢＲ層は、基板５８側から順に、ハイブリッドミラー５６７と、ＩＴｉＯ層５５とから構成されている。上部ＤＢＲ層４５―１１－１～４５－１１－３のそれぞれの下部の領域外である領域に、電流狭窄構造５２０－１、５２０－２、５２０－３及び５２０－４が形成されている。なお、以上については、上部ＤＢＲ層は３個（４５―１１－１～４５－１１－３）として述べているが、個数はこれに限定されることはない。
　図１１に示される面発光レーザ１１１は、Ｓｉ回路基板５８－１１を備えたモジュール型ＶＣＳＥＬであり、具体的には、長波長感度を有するＳｉＧｅから構成されるＰＤ（フォトダイオード）６０をＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）としたＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）モジュールである。面発光レーザ１１１は、独立駆動のＶＣＳＥＬであり、シリコンフォトニクスの技術分野に応用することが可能である。
　以上、本技術に係る第１１の実施形態（面発光レーザの例１１）の面発光レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第１０の実施形態の面発光レーザ、及び後述する第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に適用することができる。
＜１３．第１２の実施形態（面発光レーザの製造方法の例１）＞
　本技術に係る第１２の実施形態（面発光レーザの製造方法の例１）の面発光レーザの製造方法について、図１２～図１７を用いて説明する。
　図１２～図１６は、本技術に係る第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法を説明するための図である。図１７は、本技術に係る第１２の実施形態の面発光レーザの製造方法に従って製造された面発光レーザの構成例を示す図であり、具体的には、面発光レーザ１１７を示す断面図である。
　まず、図１２を用いて説明する。
　図１２Ａに示されるように、ＩｎＰ基板５０上に活性層５３と、トンネル接合層５２－１、２つのクラッド層（下部クラッド層５２及び上部クラッド層５４（例えば、ＩｎＰを含む層））をエピ形成する。このとき、活性層はＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ ＱＤｓ等を含んでもよい。また、ＩｎＰ基板５０を剥離するために、エッチングストップ層５１(例えば、ＩｎＧａＡｓＰを含む層)が形成されている。
　図１２Ｂに示されるように、エピ最表面層（クラッド層５４）上に透明導電膜であるＩＴｉＯ層５５をスパッタ法で形成する。このとき、ＩＴｉＯ層５５の膜厚は、例えばλ／４ｎでよい。
　図１３を用いて説明する。
　図１３Ａに示されるように、ＩＴｉＯ５５上にハイブリッドミラー５６７を形成する。ハイブリッドミラー５６７は、ＩＴｉＯ層５５側から順に、ＴｉＯ２層５６－１と、ＳｉＯ２層５６－２と、ＴｉＯ２層５６－１と、ＳｉＯ２層５６－２（すなわち誘電体層５６）、及びメタル層（Ａｕ層）５７から構成される。このとき、ＩＴｉＯ層５５が、下部ＤＢＲ層（下部ＤＢＲミラー）の１層目になっている。誘電体材料は他にも、ａ－Ｓｉ、Ｔａ２Ｏ５でもよく、メタルはＡｇ又はＡｇ／Ａｕとの積層膜でもよい。なお、図１３Ａでは、ＴｉＯ２層及びＳｉＯ２層のそれぞれは２層であるが、これに限定されることなく、例えば、ＴｉＯ２層及びＳｉＯ２層のそれぞれは、３層以上でもよい。
　図１３Ｂに示されるように、支持基板５８（例えばＳｉ基板)をハイブリッドミラー５６７に接合する。このとき、接合方法はＡｕ共晶接合、常温プラズマ接合でよい。
　図１４を用いて説明する。
　図１４Ａに示されるように、ＩｎＰ基板５０をバックグラインダーで研削し、ウェットエッチングでエッチングストップ層５１を除去する。このとき、ＨＣｌ、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ２Ｏ２及びＨ２Ｏからなる群から選ばれる少なくとも２種を含む混合薬液を使用する。そして、支持基板５８（例えばＳｉ基板)が下側にくるように、矢印Ｐ１４Ａに方向にひっくり返す。
　図１４Ｂに示されるように、電流狭窄構造５２０－１及び５２０－２を形成するため、例えばフォトリソグラフィーによるレジストパターン付きでイオンインプラをする。このとき、Ｈ、Ｏ，Ｂ等を注入してもよい。
　図１５を用いて説明する。
　図１５Ａに示されるように、メサ８０を作製するため、例えば、フォトリソグラフィーによるレジストパターン付きで、Ｃ１２系ドライエッチャーにより半導体層をＩＴｉＯ層５５までエッチングして２つの開口部Ｋ１及びＫ２を形成する。このとき、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４、Ａｒ及びＯ２からなる群から選ばれる少なくとも２種の混合ガスが用いられる。
　図１５Ｂに示されるように、保護膜形成のため、例えばＣＶＤ法でＳｉＮ膜４１を成膜する。なお、ＳｉＮ膜４１の代わりにＳｉＯ２膜でもよい。
　図１６を用いて説明する。
　図１６Ａに示されるように、電極形成のため、例えばフォトリソグラフィーによるレジストパターン付きで保護膜をドライエッチャーで開口する（メサ８０の上部Ｒ１及び開口部Ｋ２の底部Ｒ２）。このとき、ＣＦ４を用いる。
　図１６Ｂに示さるように、上部と下部に電極を形成するため、例えばフォトリソグラフィーによるレジストパターン付きでメタルを蒸着して、上部電極４０と下部電極４０－１とを形成する。このとき、上部電極４０と下部電極４０－１とは、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから構成される。そして、上部電極４０と下部電極４０－１とは、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから構成されていてもよい。
　図１７を用いて説明する。
　図１７に示されるように、メサ８０の上部に誘電体で構成された上部ＤＢＲ層４５を形成する。レジストパターンによるリフトオフでもよいし、上部ＤＢＲ層４５を開口してメサ８０の上部だけを残してもよい。上部ＤＢＲ層４５は、基板５８側（上部クラッド層５２側）から、ＳｉＯ２層４５－２とＴｉＯ２層４５－１と、ＳｉＯ２層４５－２と、ＴｉＯ２層４５－１とがこの順で積層されてなる。ＳｉＯ２層／ＴｉＯ２層のペア数は少なくとも２つであることが好ましい。ＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層のそれぞれの膜厚はλ／４ｎ（λは面発光レーザの発光（発振）波長を表し、ｎはＳｉＯ２又はＴｉＯ２の屈折率を表す。）である。なお、上部ＤＢＲ層は、ａ－Ｓｉ及び／又はＴａ２Ｏ５を含んで構成されてもよい。
　以上より、透明導電膜（ＩＴｉＯ層５５）が基板５８と活性層５３との間に配されたイントラキャビティ型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１１７が完成する。
　以上、本技術に係る第１２の実施形態（面発光レーザの製造方法の例１）の面発光レーザ素子アレイについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１～第１１の実施形態の面発光レーザに適用することができる。
　なお、本技術に係る実施形態は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　また、本明細書に記載された効果はあくまでも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もよい。
　また、本技術は、以下のような構成を取ることもできる。
［１］
　基板と、該基板上に形成された垂直共振器構造と、を備え、
　該垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、
　さらに、該垂直共振器構造は、少なくとも、活性層と、上部ＤＢＲ層と、下部ＤＢＲ層とから構成され、
　該上部ＤＢＲ層と該下部ＤＢＲ層とが、該活性層を間にして形成され、
　該下部ＤＢＲ層が、非ＩＩＩ－Ｖ族半導体からなる透明導電材料を含む、少なくとも１つの透明導電層を含む、面発光レーザ。
［２］
　前記透明導電層が発光波長に対して透明である、［１］に記載の面発光レーザ。
［３］
　前記透明導電層が、λ／４ｎ（λは発光波長であり、ｎは前記透明導電材料の屈折率である。）の膜厚を有し、
　前記透明導電材料が、ＩＴｉＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ又はＩＧＺＯである、［１］又は［２］に記載の面発光レーザ。
［４］
　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含む、［１］から［３］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［５］
　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含み、
　該誘電体層が、第１誘電体層と第２誘電体層とが交互に積層してなり、
　該第１誘電体層が第１誘電体材料から構成され、
　該第２誘電体層が第２誘電体材料から構成され、
　該第１誘電体層が、λ／４ｎ１（λは発光波長であり、ｎ１は該第１誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有し、
　該第２誘電体層が、λ／４ｎ２（λは発光波長であり、ｎ２は該第２誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有する、［１］から［３］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［６］
　前記下部ＤＢＲ層が半導体エピ層を更に含む、［１］から［３］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［７］
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造が形成されている、［１］から［６］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［８］
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、トンネル接合による電流狭窄構造が形成されている、［１］から［７］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［９］
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、イオン注入による電流狭窄構造が形成されている、［１］から［８］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［１０］
　前記基板下に光狭窄構造が形成され、
　該光狭窄構造が凹面ミラーを備える、［１］から［９］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［１１］
　前記活性層と前記下部ＤＢＲ層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造、トンネル接合による電流狭窄構造又はイオン注入による電流狭窄構造が形成されている、［１］から［１０］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［１２］
　前記活性層がＩＩＩ－Ｖ族半導体を含む、［１］から［１１］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［１３］
　前記下部ＤＢＲ層が誘電体層を含み、
　前記上部ＤＢＲ層が、前記基板側から誘電体層とメタル層とをこの順で含む、［１］から［３］及び［７］から［１２］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［１４］
　前記垂直共振器構造が、前記上部ＤＢＲ層を複数個で有し、
　該複数個のＤＢＲ層がアレイ状に形成されている、［１］から［１３］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［１５］
　前記基板がＳｉ回路基板であり、
　独立に駆動する、［１］から［１４］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［１６］
　基板と、該基板上に形成された垂直共振器構造と、を備え、
　該垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、
　さらに、該垂直共振器構造は、少なくとも、活性層と、上部ＤＢＲ層と、下部ＤＢＲ層と、上部電極と、下部電極とから構成され、
　該上部ＤＢＲ層と該下部ＤＢＲ層とが、該活性層を間にして形成され、
　該上部電極と該下部電極とが、該活性層を間にして形成され、
　該下部ＤＢＲ層が、非ＩＩＩ－Ｖ族半導体を含む透明導電材料を含む、少なくとも１つの透明導電層を含み、
　該透明導電層が、該下部電極が接するコンタクト領域を有し、
　イントラキャビティ構造である、面発光レーザ。
［１７］
　前記透明導電層が発光波長に対して透明である、［１６］に記載の面発光レーザ。
［１８］
　前記透明導電層が、λ／４ｎ（λは発光波長であり、ｎは前記透明導電材料の屈折率である。）の膜厚を有し、
　前記透明導電材料が、ＩＴｉＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ又はＩＧＺＯである、［１６］又は［１７］に記載の面発光レーザ。
［１９］
　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含む、［１６］から［１８］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２０］
　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含み、
　該誘電体層が、第１誘電体層と第２誘電体層とが交互に積層してなり、
　該第１誘電体層が第１誘電体材料から構成され、
　該第２誘電体層が第２誘電体材料から構成され、
　該第１誘電体層が、λ／４ｎ１（λは発光波長であり、ｎ１は該第１誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有し、
　該第２誘電体層が、λ／４ｎ２（λは発光波長であり、ｎ２は該第２誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有する、［１６］から［１８］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２１］
　前記下部ＤＢＲ層が半導体エピ層を更に含む、［１６］から［１８］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２２］
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造が形成されている、［１６］から［２１］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２３］
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、トンネル接合による電流狭窄構造が形成されている、［１６］から［２２］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２４］
　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、イオン注入による電流狭窄構造が形成されている、［１６］から［２３］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２５］
　前記基板下に光狭窄構造が形成され、
　該光狭窄構造が凹面ミラーを備える、［１６］から［２４］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２６］
　前記活性層と前記下部ＤＢＲ層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造、トンネル接合による電流狭窄構造又はイオン注入による電流狭窄構造が形成されている、［１６］から［２５］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２７］
　前記活性層がＩＩＩ－Ｖ族半導体を含む、［１６］から［２５］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２８］
　前記下部ＤＢＲ層が誘電体層を含み、
　前記上部ＤＢＲ層が、前記基板側から誘電体層とメタル層とをこの順で含む、［１６］から［１８］及び［２２］から［２７］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［２９］
　前記垂直共振器構造が、前記上部ＤＢＲ層を複数個で有し、
　該複数個のＤＢＲ層がアレイ状に形成されている、［１６］から［２８］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［３０］
　前記基板がＳｉ回路基板であり、
　独立に駆動する、［１６］から［２９］のいずれか１つに記載の面発光レーザ。
［３１］
　活性層が設けられた第１基板を形成することと、
　該第１基板上に、特定の波長を有する光を透過する透明導電材料を含む透明導電層と、誘電体材料を含む誘電体層とから少なくとも構成される下部ＤＢＲ層を形成することと、
　第２基板を該下部ＤＢＲ層と接合することと、
　該第１基板を除去して、狭窄構造と、電極構造と、誘電体材料を含む誘電体層から少なくとも構成される上部ＤＢＲ層とを形成すること、とを含む、面発光レーザの製造方法。
　４５…上部ＤＢＲ層、
　５２…上部クラッド層
　５３…活性層、
　５４…下部クラッド層、
　５５…透明導電層（ＩＴｉＯ層）、
　５６…誘電体層、
　５７…メタル層（Ａｕ層）、
　５８…基板、
　１０１．１０２、１０３、１０４、１０５、１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１７…面発光レーザ、
　５６７…ハイブリッドミラー。

Claims (19)

  1. 　基板と、該基板上に形成された垂直共振器構造と、を備え、
    　該垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、
    　さらに、該垂直共振器構造は、少なくとも、活性層と、上部ＤＢＲ層と、下部ＤＢＲ層とから構成され、
    　該上部ＤＢＲ層と該下部ＤＢＲ層とが、該活性層を間にして形成され、
    　該下部ＤＢＲ層が、非ＩＩＩ－Ｖ族半導体からなる透明導電材料を含む、少なくとも１つの透明導電層を含む、面発光レーザ。
  2. 　前記透明導電層が発光波長に対して透明である、請求項１に記載の面発光レーザ。
  3. 　前記透明導電層が、λ／４ｎ（λは発光波長であり、ｎは前記透明導電材料の屈折率である。）の膜厚を有し、
    　前記透明導電材料が、ＩＴｉＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ又はＩＧＺＯである、請求項１に記載の面発光レーザ。
  4. 　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含む、請求項１に記載の面発光レーザ。
  5. 　前記下部ＤＢＲ層が、前記基板側からメタル層と誘電体層とをこの順で更に含み、
    　該誘電体層が、第１誘電体層と第２誘電体層とが交互に積層してなり、
    　該第１誘電体層が第１誘電体材料から構成され、
    　該第２誘電体層が第２誘電体材料から構成され、
    　該第１誘電体層が、λ／４ｎ１（λは発光波長であり、ｎ１は該第１誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有し、
    　該第２誘電体層が、λ／４ｎ２（λは発光波長であり、ｎ２は該第２誘電体材料の屈折率である。）の膜厚を有する、請求項１に記載の面発光レーザ。
  6. 　前記下部ＤＢＲ層が半導体エピ層を更に含む、請求項１に記載の面発光レーザ。
  7. 　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造が形成されている、請求項１に記載の面発光レーザ。
  8. 　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、トンネル接合による電流狭窄構造が形成されている、請求項１に記載の面発光レーザ。
  9. 　前記上部ＤＢＲ層と前記活性層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、イオン注入による電流狭窄構造が形成されている、請求項１に記載の面発光レーザ。
  10. 　前記基板下に光狭窄構造が形成され、
    　該光狭窄構造が凹面ミラーを備える、請求項１に記載の面発光レーザ。
  11. 　前記活性層と前記下部ＤＢＲ層との間であり、前記上部ＤＢＲ層の下部の領域外である領域に、酸化狭窄構造、トンネル接合による電流狭窄構造又はイオン注入による電流狭窄構造が形成されている、請求項１に記載の面発光レーザ。
  12. 　前記活性層がＩＩＩ－Ｖ族半導体を含む、請求項１に記載の面発光レーザ。
  13. 　前記下部ＤＢＲ層が誘電体層を含み、
    　前記上部ＤＢＲ層が、前記基板側から誘電体層とメタル層とをこの順で含む、請求項１に記載の面発光レーザ。
  14. 　前記垂直共振器構造が、前記上部ＤＢＲ層を複数個で有し、
    　該複数個のＤＢＲ層がアレイ状に形成されている、請求項１に記載の面発光レーザ。
  15. 　前記基板がＳｉ回路基板であり、
    　独立に駆動する、請求項１に記載の面発光レーザ。
  16. 　基板と、該基板上に形成された垂直共振器構造と、を備え、
    　該垂直共振器構造が、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ、Ａｓ及びＰからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と、を含み、
    　さらに、該垂直共振器構造は、少なくとも、活性層と、上部ＤＢＲ層と、下部ＤＢＲ層と、上部電極と、下部電極とから構成され、
    　該上部ＤＢＲ層と該下部ＤＢＲ層とが、該活性層を間にして形成され、
    　該上部電極と該下部電極とが、該活性層を間にして形成され、
    　該下部ＤＢＲ層が、非ＩＩＩ－Ｖ族半導体を含む透明導電材料を含む、少なくとも１つの透明導電層を含み、
    　該透明導電層が、該下部電極が接するコンタクト領域を有し、
    　イントラキャビティ構造である、面発光レーザ。
  17. 　前記透明導電層が発光波長に対して透明である、請求項１６に記載の面発光レーザ。
  18. 　前記透明導電層が、λ／４ｎ（λは発光波長であり、ｎは前記透明導電材料の屈折率である。）の膜厚を有し、
    　前記透明導電材料が、ＩＴｉＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ又はＩＧＺＯである、請求項１６に記載の面発光レーザ。
  19. 　活性層が設けられた第１基板を形成することと、
    　該第１基板上に、特定の波長を有する光を透過する透明導電材料を含む透明導電層と、誘電体材料を含む誘電体層とから少なくとも構成される下部ＤＢＲ層を形成することと、
    　第２基板を該下部ＤＢＲ層と接合することと、
    　該第１基板を除去して、狭窄構造と、電極構造と、誘電体材料を含む誘電体層から少なくとも構成される上部ＤＢＲ層とを形成すること、とを含む、面発光レーザの製造方法。
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