WO2023153084A1 - 面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法 - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
Definitions
- a technology according to the present disclosure (hereinafter also referred to as "this technology”) relates to a surface emitting laser and a method for manufacturing the surface emitting laser.
- Patent Document 1 a surface-emitting laser in which a plurality of active regions are stacked between first and second reflecting mirrors to produce a high output
- a surface-emitting laser in which a semiconductor structure including an active layer and a buried tunnel junction is arranged between first and second reflectors (see, for example, Patent Document 2).
- the buried tunnel junction acts as a current confinement region.
- the main purpose of the present technology is to provide a surface emitting laser having a current confinement region that can achieve high output while suppressing an increase in manufacturing cost.
- the technology includes first and second reflectors laminated together; an intermediate portion disposed between the first and second reflectors; with the intermediate portion has a laminated structure in which a plurality of semiconductor structures are laminated, each including an active layer and a tunnel junction layer laminated to each other as intermediate layers; At least one of said semiconductor structures provides a surface emitting laser wherein at least a peripheral portion of said tunnel junction layer has a higher resistance than a central portion.
- a surface layer of the laminated structure on the side of the second reflecting mirror 107 may have a lower resistance than the peripheral portion of the tunnel junction layer.
- the surface layer may be composed of an n-type semiconductor layer.
- the surface layer may consist of an n-InP layer.
- a surface layer of the laminated structure on the first reflecting mirror side may have a lower resistance than the peripheral portion of the tunnel junction layer.
- the surface layer may consist of an n-type semiconductor layer.
- the surface layer may consist of an n-InP layer.
- the semiconductor structure includes a p-type semiconductor layer arranged between the active layer and the tunnel junction layer, and a first n-type semiconductor layer arranged on a side of the active layer opposite to the p-type semiconductor layer.
- a peripheral portion of the p-type semiconductor layer may have a higher resistance than a central portion.
- the semiconductor structure is arranged such that the first n-type semiconductor layer is located on the first reflector side and the second n-type semiconductor layer is located on the second reflector side, and the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the second n-type semiconductor layer and the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector have a lower resistance than the peripheral portion of the p-type semiconductor layer; good too.
- the laminated structure includes peripheral portions of all layers other than the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the second reflector and the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector. may have a higher resistance than the central portion.
- the laminated structure is positioned between the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the second reflector, the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector, and the laminated structure. Peripheral portions of all layers other than the first and second n-type semiconductor layers of the semiconductor structure may have higher resistance than the central portion.
- the semiconductor structure is arranged such that the first n-type semiconductor layer is located on the second reflector side and the second n-type semiconductor layer is located on the first reflector side, and the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector and the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector have a lower resistance than the peripheral portion of the p-type semiconductor layer; good too.
- the laminated structure includes peripheral portions of all layers other than the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the second reflector and the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector. may have a higher resistance than the central portion.
- the laminated structure is positioned between the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the second reflector and the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector and the laminated structure. Peripheral portions of all layers other than the first and second n-type semiconductor layers of the semiconductor structure may have higher resistance than the central portion.
- the tunnel junction layer of a part of the semiconductor structures among the plurality of semiconductor structures may be an embedded type.
- One of the first and second reflectors may be a dielectric multilayer reflector having a photonic crystal structure.
- the intermediate portion may have a heat dissipation member between one of the first and second reflectors and the laminated structure.
- the present technology includes a step of producing a laminate in which a plurality of semiconductor structures each including an active layer and a tunnel junction layer as intermediate layers are laminated; Implanting ions into the stacked body to make at least a peripheral portion of the tunnel junction layer of the semiconductor structure higher in resistance than a central portion thereof;
- a method of manufacturing a surface emitting laser is also provided, comprising: A surface layer on one side and/or a surface layer on the other side of the laminate is an n-type semiconductor layer, and in the step of increasing the resistance, a peripheral portion of the n-type semiconductor layer has a higher resistance than a central portion, and
- the method for manufacturing a surface-emitting laser may further include, after the step of increasing the resistance, annealing the laminate to reduce the resistance of the peripheral portion of the n-type semiconductor layer.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 1 of an embodiment of the present technology
- FIG. 2 is a flow chart for explaining an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1;
- 2A to 2C are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 1;
- 2A to 2C are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 1;
- 2A to 2C are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG.
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- 22 is a flow chart for explaining an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 21; 22A to 22C are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 21; 22A to 22C are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 21; 22A to 22C are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 21; 22A to 22C are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 21; 22A to 22C are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG.
- 37 is a flow chart for explaining an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 36;
- 37A to 37D are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 36;
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- 43 is a flow chart for explaining an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 42; 43A to 43D are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 42; 43A to 43D are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 42; 43A to 43D are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 42; 43A to 43D are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 7 of one embodiment of the present technology
- FIG. 12 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser according to Example 8 of an embodiment of the present technology
- FIG. 12 is a plan view of a surface emitting laser according to Example 8 of an embodiment of the present technology
- FIG. 12 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 9 of one embodiment of the present technology
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser according to Example 10 of one embodiment of the present technology
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser according to Example 11 of one embodiment of the present technology
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 12 of an embodiment of the present technology
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser according to Example 13 of one embodiment of the present technology
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser according to Example 14 of one embodiment of the present technology
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser according to Example 15 of one embodiment of the present technology
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser according to Example 16 of one embodiment of the present technology
- It is a figure showing an example of application of a surface emitting laser according to the present technology to a distance measuring device.
- 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system
- FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the installation position of the distance measuring device;
- Example 11 of one embodiment of the present technology Surface emitting laser according to Example 11 of one embodiment of the present technology.
- Surface emitting laser according to Example 12 of one embodiment of the present technology 13.
- Surface-emitting laser 15 according to Example 14 of one embodiment of the present technology A surface-emitting laser 16 according to Example 15 of an embodiment of the present technology.
- Modified example of the present technology Example of application to electronic equipment 19. 20.
- Example of application of a surface emitting laser to a distance measuring device Example of mounting a distance measuring device on a moving object
- infrared surface-emitting lasers used for 3D sensing and face authentication.
- infrared surface emitting lasers mainly use, for example, the 940 nm band as the oscillation wavelength, but further lengthening of the wavelength is desired in the future.
- the 1.4 ⁇ m band is an eye-safe band in which the threshold for eye damage is greatly increased, and has the advantage of being able to suppress noise during sensing due to the low intensity of sunlight.
- a current confinement structure by oxidizing an AlAs layer used in a GaAs-based surface-emitting laser, for example, for an InP-based surface-emitting laser suitable for a long wavelength of 1.3 ⁇ m or more as an oscillation wavelength.
- a BTJ (buried tunnel junction) structure is often used as a current confinement structure, but this BTJ structure requires etching of the TJ layer (tunnel junction layer) and subsequent burying regrowth. As a result, the number of processes increases.
- a surface-emitting laser according to this technology as a surface-emitting laser having a current confinement region that can achieve high output while suppressing increases in manufacturing costs.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-1 according to Example 1 of one embodiment of the present technology. In the following description, for the sake of convenience, the upper side in the cross-sectional view of FIG.
- the surface emitting laser 10-1 is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).
- the surface emitting laser 10-1 includes first and second reflecting mirrors 106 and 107 stacked on each other and an intermediate portion MP disposed between the first and second reflecting mirrors 106 and 107.
- the surface emitting laser 10-1 is driven by, for example, a laser driver.
- the middle part MP is a semiconductor structure SS (for example, first to third semiconductor structures SS1 to SS3, structures surrounded by broken lines in FIG. 1) including each of the active layer 102 and the tunnel junction layer 104 laminated to each other as intermediate layers.
- the middle part MP further includes a substrate 100 arranged between the laminated structure LS and the first reflecting mirror 106 .
- a first reflecting mirror 106 is provided on the back surface (lower surface) of the substrate 100 .
- the first to third semiconductor structures SS1 to SS3 are stacked in this order from the substrate 100 side (lower side).
- the first semiconductor structure SS1 includes an active layer 102-1 and a tunnel junction layer 104-1 stacked together, and a p-type semiconductor layer 103-1 disposed between the active layer 102-1 and the tunnel junction layer 104-1. 1, an n-type semiconductor layer 101-1 (first n-type semiconductor layer) arranged on the opposite side of the active layer 102-1 from the p-type semiconductor layer 103-1 side, and the p-type of the tunnel junction layer 104-1. and an n-type semiconductor layer 105-12 (second n-type semiconductor layer) arranged on the side opposite to the semiconductor layer 103-1 side.
- the first semiconductor structure SS1 is arranged such that the n-type semiconductor layer 101-1 is located on the first reflector 106 side and the n-type semiconductor layer 105-12 is located on the second reflector 107 side. .
- the second semiconductor structure SS2 includes an active layer 102-2 and a tunnel junction layer 104-2 stacked on each other, and a p-type semiconductor layer 103- disposed between the active layer 102-2 and the tunnel junction layer 104-2. 2, an n-type semiconductor layer 105-12 (first n-type semiconductor layer) arranged on the opposite side of the active layer 102-2 from the p-type semiconductor layer 103-2 side, and the p-type of the tunnel junction layer 104-2. and an n-type semiconductor layer 105-23 (second n-type semiconductor layer) arranged on the side opposite to the semiconductor layer 103-2 side.
- the second semiconductor structure SS2 is arranged such that the n-type semiconductor layer 105-12 is located on the first reflector 106 side and the n-type semiconductor layer 105-23 is located on the second reflector 107 side. .
- the third semiconductor structure SS3 includes an active layer 102-3 and a tunnel junction layer 104-3 stacked together, and a p-type semiconductor layer 103-3 disposed between the active layer 102-3 and the tunnel junction layer 104-3. 3, an n-type semiconductor layer 105-23 (first n-type semiconductor layer) arranged on the opposite side of the active layer 102-3 from the p-type semiconductor layer 103-3 side, and the p-type of the tunnel junction layer 104-3. and an n-type semiconductor layer 101-3 (second n-type semiconductor layer) arranged on the side opposite to the semiconductor layer 103-3 side.
- the third semiconductor structure SS3 is arranged such that the n-type semiconductor layer 105-23 is located on the first reflecting mirror 106 side and the n-type semiconductor layer 101-3 is located on the second reflecting mirror 107 side. .
- the first and second semiconductor structures SS1, SS2 share the n-type semiconductor layer 105-12. That is, the n-type semiconductor layer 105-12 serves as both the second n-type semiconductor layer of the first semiconductor structure SS1 and the first n-type semiconductor layer of the second semiconductor structure SS2.
- the second and third semiconductor structures SS2, SS3 share the n-type semiconductor layer 105-23. That is, the n-type semiconductor layer 105-23 serves as both the second n-type semiconductor layer of the second semiconductor structure SS2 and the first n-type semiconductor layer of the third semiconductor structure SS3.
- the laminated structure LS has, for example, a mesa M provided on the n-type semiconductor layer 101-1 of the first semiconductor structure SS1.
- the mesa M includes all layers other than the n-type semiconductor layer 101-1 of the first semiconductor structure SS1, and the second and third semiconductor structures SS2 and SS3.
- the mesa M has, for example, a substantially cylindrical shape, but may have other shapes such as a substantially elliptical cylindrical shape, a polygonal cylindrical shape, a truncated cone shape, an elliptical truncated cone shape, and a polygonal truncated pyramid shape.
- the diameter of the mesa M is, for example, 5-100 ⁇ m.
- the peripheral portion is an ion-implanted area IIA (area painted in gray in FIG. 1) as a current confinement area.
- the ion-implanted area IIA has a circular shape (for example, a cylindrical shape) as a whole.
- the ion-implanted region IIA is a high-resistance region (region with low carrier conductivity), and the region surrounded by the ion-implanted region IIA is a low-resistance region (region with high carrier conductivity).
- a second reflecting mirror 107 is provided in the central portion of the top of the mesa M (upper surface of the n-type semiconductor layer 101-3), and a circular (for example, ring-shaped) anode electrode 109 is provided in the peripheral portion of the top of the mesa M. is provided to surround the second reflecting mirror 107 .
- the surface-emitting laser 10-1 uses the upper surface of the second reflecting mirror 107 as an emission surface. That is, the surface-emitting laser 10-1 is, for example, a surface-emitting type surface-emitting laser that emits light to the surface side of the substrate 100.
- an insulating film 108 is formed on the side surface of the mesa M.
- a circular (for example, ring-shaped) cathode electrode 110 is formed on the mesa M with an insulating film 108 interposed therebetween. provided to surround the bottom of the
- the substrate 100 is, for example, a semiconductor substrate such as a GaAs substrate, Si substrate, or SiC substrate.
- a substrate other than a semiconductor substrate such as a semi-insulating substrate or an insulating substrate, may be used.
- the thermal conductivity of the substrate 100 is preferably 40 W/m ⁇ K or more, for example.
- a substantially hemispherical convex structure 100a is provided on the back surface (lower surface) of the substrate 100.
- the convex structure 100 a serves as a base for the first reflector 106 .
- the convex structure 100a is located at a position corresponding to a region (low resistance region) surrounded by the ion-implanted region IIA in the laminated structure LS.
- the first reflecting mirror 106 is located at a position corresponding to a region (low resistance region) surrounded by the ion-implanted region IIA in the laminated structure LS.
- the first reflector 106 is, for example, a concave dielectric multilayer reflector.
- the first reflecting mirror 106 is provided along the convex structure 100 a provided on the back surface of the substrate 100 .
- As a material for the dielectric multilayer film reflector for example, SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , a-Si, Al 2 O 3 or the like can be used.
- the light generated in the active layer 102 can be condensed, so that the diffraction loss can be effectively reduced.
- a dielectric multilayer film reflector for the first reflector 106, it is possible to obtain a thin mirror (with a small number of pairs) and a high reflectance.
- the second reflecting mirror 107 is located at a position corresponding to a region (low resistance region) surrounded by the ion-implanted region IIA in the laminated structure LS.
- the second reflecting mirror 107 is, for example, a planar dielectric multilayer film reflecting mirror.
- a material for the dielectric multilayer film reflector for example, SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , a-Si, Al 2 O 3 or the like can be used.
- a dielectric multilayer film reflector for the second reflector 107 it is possible to obtain a thin mirror (with a small number of pairs) and a high reflectance.
- the reflectance of the second reflecting mirror 107 is set slightly lower than that of the first reflecting mirror 106 .
- the active layer 102 (eg, active layers 102-1 to 102-3) has, for example, a quantum well structure including barrier layers and quantum well layers made of AlGaInAs compound semiconductors.
- This quantum well structure may be a single quantum well structure (QW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure).
- the active layer 102 may be an InGaAs-based quantum dot active layer.
- Each active layer 102 is preferably positioned at the antinode of the standing wave in the resonator.
- the active layer 102 is preferably designed so that the oscillation wavelength ⁇ corresponds to a long wavelength of 900 nm or more, more preferably 1.3 ⁇ m or more.
- the tunnel junction layers 104 (for example, tunnel junction layers 104-1 to 104-3) convert electrons injected from the adjacent n-type semiconductor layer 101 into holes and convert them into holes in the adjacent p-type semiconductor layer 103. plays a role of injecting into A current can be injected into each active layer 102 by arranging the tunnel junction layer 104 between two adjacent active layers 102 .
- the tunnel junction layer 104 includes a p-type semiconductor region 104a and an n-type semiconductor region 104b arranged in contact with each other.
- the p-type semiconductor region 104a is arranged on the substrate 100 side (lower side) of the n-type semiconductor region 104b.
- the p-type semiconductor region 104a is made of a p-type AlGaInAs-based compound semiconductor highly doped with C, Mg, or Zn, for example.
- the n-type semiconductor region 104b is made of, for example, an InP-based compound semiconductor or an AlGaInAs-based compound semiconductor highly doped with Si.
- the p-type semiconductor layer 103 (eg, p-type semiconductor layers 103-1 to 103-3) is made of, for example, a p-type InP-based compound semiconductor (eg, p-InP).
- the p-type semiconductor layer is also called a clad layer.
- the n-type semiconductor layer 101-1 (first n-type semiconductor structure) of the first semiconductor structure SS1 and the n-type semiconductor layer 101-3 (second n-type semiconductor structure) of the third semiconductor structure SS3 are both n-type of InP-based compound semiconductor (eg, n-InP).
- the n-type semiconductor layers 105-12 of the first semiconductor structure SS1 and the second semiconductor structure SS2, and the n-type semiconductor layers 105-23 of the second semiconductor structure SS2 and the third semiconductor structure SS3 are lattice-matched to InP, for example. It is made of a compound semiconductor (eg, n-AlGaInAs).
- Each n-type semiconductor layer is also called a clad layer.
- the insulating film 108 is made of dielectric material such as SiO 2 , SiN, and SiON.
- the anode electrode 109 is made of, for example, Au/Ni/AuGe, Au/Pt/Ti, or the like.
- the anode electrode 109 is electrically connected to, for example, an anode (positive electrode) of a laser driver.
- the cathode electrode 110 is made of, for example, Au/Ni/AuGe, Au/Pt/Ti, or the like.
- the cathode electrode 110 is electrically connected to, for example, a cathode (negative electrode) of a laser driver.
- each of the first to third semiconductor structures SS1 to SS3 for example, at least the peripheral portion of the tunnel junction layer 104 has higher resistance than the central portion due to the ion-implanted region IIA.
- the peripheral portions of the active layer 102-1, the p-type semiconductor layer 103-1, the tunnel junction layer 104-1, and the n-type semiconductor layer 105-12 are ion-implanted regions IIA. , and has a higher resistance than the central portion.
- the n-type semiconductor layer 101-1 which is the surface layer of the laminated structure LS on the first reflecting mirror 106 side, has a lower resistance than the peripheral portions of the tunnel junction layers 104, for example.
- the surface layer is composed of, for example, an n-InP layer.
- the peripheral portions of the n-type semiconductor layer 105-12, the active layer 102-2, the p-type semiconductor layer 103-2, the tunnel junction layer 104-2, and the n-type semiconductor layer 105-23 are , and ion-implanted regions IIA, which have a higher resistance than the central portion.
- the peripheral portions of the n-type semiconductor layer 105-23, the active layer 102-3, the p-type semiconductor layer 103-3, and the tunnel junction layer 104-3 are ion-implanted regions IIA. , and has a higher resistance than the central portion.
- the n-type semiconductor layer 101-3 which is the surface layer on the second reflecting mirror 107 side of the laminated structure LS, has a lower resistance than the peripheral portion of each tunnel junction layer 104, for example.
- the surface layer is composed of, for example, an n-InP layer.
- the n-type semiconductor layer 101-3 (second n-type semiconductor layer) of the third semiconductor structure SS3, which is the semiconductor structure closest to the second reflector 107, and the first semiconductor structure, which is the semiconductor structure closest to the first reflector 106, are used.
- the n-type semiconductor layer 101 - 1 (first n-type semiconductor layer) of the semiconductor structure SS 1 has a lower resistance than the peripheral portion of each p-type semiconductor 103 .
- the laminated structure LS includes the n-type semiconductor layer 101-3 (second n-type semiconductor layer) of the third semiconductor structure SS3, which is the semiconductor structure closest to the second reflector 107, and the semiconductor closest to the first reflector 106.
- the peripheral portions of all layers other than the n-type semiconductor layer 101-1 (first n-type semiconductor layer) of the structure have a higher resistance than the central portion.
- the impurity concentration in the ion-implanted area IIA is preferably less than 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 .
- the impurity in the ion-implanted area IIA preferably contains at least one of H, He, B, C, and O.
- the current passing through the active layer 102-3 is confined by the ion-implanted region IIA and passes through the n-type semiconductor layer 105-23, the tunnel junction layer 104-2 and the p-type semiconductor layer 103-2 in this order to the active layer 102. -2 and the active layer 102-2 emits light. Furthermore, the current passing through the active layer 102-2 is confined by the ion-implanted region IIA and passes through the n-type semiconductor layer 105-12, the tunnel junction layer 104-1 and the p-type semiconductor layer 103-1 in this order to the active layer 102. -1 and the active layer 102-1 emits light.
- the tunnel junction layer 104-2 Due to the tunnel effect of the tunnel junction layer 104-2, substantially the same current as that injected into the active layer 102-3 is injected into the active layer 102-2. Due to the tunnel effect of the tunnel junction layer 104-1, substantially the same current as that injected into the active layer 102-2 flows through the active layer 102-1. A current that has passed through the active layer 102-1 flows out from the cathode electrode 110 to the cathode side of the laser driver via the n-type semiconductor layer 101-1. Light generated in each active layer 102 reciprocates between the first and second reflecting mirrors 106 and 107 while being amplified by each active layer 102, and when the oscillation conditions are satisfied, the light reaches the upper surface of the second reflecting mirror 107 ( exit surface) as a laser beam.
- a semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus a plurality of surface emitting lasers 10-1 are simultaneously generated on a single wafer serving as the base material of the substrate 100, and a series of integrated multiple surface emitting lasers 10-1 are generated.
- the surface emitting lasers 10-1 are separated from each other to obtain chip-shaped surface emitting lasers (surface emitting laser chips).
- a plurality of surface-emitting laser arrays in which a plurality of surface-emitting lasers 10-1 are two-dimensionally arranged on a single wafer serving as the base material of the substrate 100 are simultaneously generated, and a series of surface-emitting laser arrays are mutually formed. It is also possible to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting laser arrays (surface emitting laser array chips) by separation.
- a laminate is generated (see Fig. 3).
- the n-type semiconductor layer 101-1, the n-type semiconductor layer 101-1, and the n-type semiconductor layer 101-1 are grown on the growth substrate GS (for example, an InP substrate) in a growth chamber by the metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or the molecular beam epitaxy method (MBE method).
- MOCVD method metal organic chemical vapor deposition method
- MBE method molecular beam epitaxy method
- the n-type semiconductor layer 105-23, the active layer 102-3, the p-type semiconductor layer 103-3, the tunnel junction layer 104-3, and the n-type semiconductor layer 101-3 are laminated in this order (epitaxially grown) to form a laminate to generate That is, the laminate is produced by one epitaxial growth.
- a protective film PF is formed on the laminate (see FIG. 4). Specifically, the central region of the laminate, which is not subjected to ion implantation, which will be described later, is protected with a protective film PF made of resist, SiO 2 or the like.
- ion implantation is performed (see FIG. 5). Specifically, ions are implanted from the n-type semiconductor layer 101-3 side into the peripheral region of the laminate (region where the protective film PF is not formed). At this time, for example, protons (H + ) are used as the ion species, the ion implantation energy is set so that the protons reach (preferably concentrate) in the growth substrate GS, and the dose is set to, for example, 1 ⁇ 10 14 ions/cm. Make it 2 or more. As a result, crystal defects are caused by the ion implantation, and the region into which the ions are implanted becomes highly resistive.
- the peripheral portion becomes highly resistive.
- a high-concentration ion region HiIR black portion in FIG. 5 including a region with a peak ion concentration is formed in the growth substrate GS.
- the protective film PF is removed (see FIG. 6).
- a mesa M is formed (see FIG. 7).
- active layer 102-1, p-type semiconductor layer 103-1, tunnel junction layer 104-1, n-type semiconductor layer 105-12, active layer 102-2, p-type semiconductor layer 103-2 , tunnel junction layer 104-2, n-type semiconductor layer 105-23, active layer 102-3, p-type semiconductor layer 103-3, tunnel junction layer 104-3 and n-type semiconductor layer 101-3 are etched to form mesa M.
- photolithography is used to generate a resist pattern for forming the mesa M on the n-type semiconductor layer 101-3 of the ion-implanted laminate (see FIG. 6).
- etching is performed, for example, by wet etching or dry etching until at least the surface of the n-type semiconductor layer 101-1 is exposed (at least until the side surface of the active layer 102-1 is completely exposed). , forming a mesa M with a diameter of, for example, 5-100 ⁇ m. After that, the resist pattern is removed.
- the anode electrode 109 is formed (see FIG. 8). Specifically, for example, a circumferential (for example, ring-shaped) anode electrode 109 is formed on the periphery of the top of the mesa M by a lift-off method.
- the second reflecting mirror 107 is formed. Specifically, first, a dielectric multilayer film DMF, which is the material of the second reflecting mirror 107, is formed on the entire surface (see FIG. 9). Next, the dielectric multilayer film other than the dielectric multilayer film on the central region of the top of the mesa M is removed by dry etching, for example (see FIG. 10). As a result, a dielectric multilayer reflector as the second reflector 107 surrounded by the anode electrode 109 is formed.
- a dielectric multilayer film DMF which is the material of the second reflecting mirror 107
- an insulating film 108 is formed. Specifically, first, an insulating film 108 is formed on the entire surface (see FIG. 11). Next, the insulating film 108 covering the anode electrode 109 and the second reflecting mirror 107 and the insulating film 108 covering the region (n-type semiconductor layer 101-1) around the bottom of the mesa M are removed by dry etching, for example (see FIG. 12). ). As a result, the anode electrode 109, the second reflecting mirror 107, and the area around the mesa M are exposed, and only the insulating film 108 formed on the side surface of the mesa M remains.
- the cathode electrode 110 is formed (see FIG. 13).
- the lift-off method is used to form the circular (for example, ring-shaped) cathode electrode 110 so as to include the bottom of the mesa M via the insulating film 108 .
- the support substrate SB is attached (see FIG. 14). Specifically, the support substrate SB is attached to the mesa M side with wax W interposed therebetween.
- the growth substrate GS is removed (see FIG. 15). Specifically, first, the back surface of the growth substrate GS is polished using a back grinder to thin it. Next, the growth substrate GS is removed by wet etching using, for example, a mixed solution of hydrochloric acid and phosphoric acid. As a result, the n-type semiconductor layer 101-1 is exposed. The high-concentration ion region HiIR is also removed with the removal of the growth substrate GS.
- step S1 by arranging an etching stop layer (for example, an InGaAsP layer) between the growth substrate GS and the n-type semiconductor layer 101-1, the wet etching is stopped by the etching stop layer. can be done.
- the etch stop layer can be removed using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water.
- the substrate 100 is attached (see FIG. 16). Specifically, the n-type semiconductor layer 101-1 and the substrate 100 are bonded. At this time, for example, the bonding surface of the n-type semiconductor layer 101-1 with the substrate 100 and the bonding surface of the substrate 100 with the n-type semiconductor layer 101-1 are subjected to plasma treatment, and after cleaning each bonding surface, , the n-type semiconductor layer 101-1 and the substrate 100 are bonded by laminating both bonding surfaces.
- the first reflecting mirror 106 is formed. Specifically, first, a resist is applied to the back surface (lower surface) of the substrate 100, and the resist is heated (reflowed) to be hemispherical, and the substrate 100 is dry-etched using the resist as a mask to form the convex structure 100a. (See FIG. 17). Next, a dielectric multilayer film is formed on the back surface of the substrate 100 on which the convex structure 100a is formed to form a dielectric multilayer film reflector as the first reflector 106 (see FIG. 18).
- the support substrate SB is removed (see FIG. 19). Specifically, the wax W is softened by heating at 200 to 300° C., for example, and the support substrate SB is removed. After removing the support substrate SB, the residual wax W is removed by an asher.
- annealing is performed (see FIG. 20). Specifically, annealing is performed at 350 to 600.degree. As a result, the peripheral portions of the n-type semiconductor layers 101-1 and 101-3, which are n-InP layers damaged (with crystal defects) by the ion implantation, are reduced in resistance and recovered.
- n-InP with high resistance is recovered by annealing, and p-InP with high resistance is annealed. reportedly not reversible by treatment. Further, in the article, it is reported that n-GaAs with high resistance is recovered by annealing treatment, but p-GaAs with high resistance is not recovered by annealing treatment.
- the annealing treatment here can also serve as sintering of each electrode.
- a surface-emitting laser 10-1 according to Example 1 of an embodiment of the present technology is arranged between first and second reflecting mirrors 106 and 107 stacked on each other and between the first and second reflecting mirrors 106 and 107. and a middle portion MP having a laminated structure LS in which a plurality of semiconductor structures SS each including an active layer 102 and a tunnel junction layer 104 laminated to each other as intermediate layers are laminated, and at least In one semiconductor structure SS (eg, all semiconductor structures SS), at least the peripheral portion of the tunnel junction layer 104 has a higher resistance than the central portion.
- current confinement can be performed without embedding the tunnel junction layer 104 of at least one semiconductor structure SS (for example, all semiconductor structures SS).
- the tunnel junction layer 104 can have a current confinement function without etching the tunnel junction layer 104 and then burying and re-growing.
- the surface-emitting laser 10-1 it is possible to provide a surface-emitting laser having a current confining region that can achieve high output while suppressing an increase in manufacturing costs.
- the surface layer of the laminated structure LS on the second reflecting mirror 107 side has a lower resistance than the peripheral portion of the tunnel junction layer 104 .
- a low-resistance current path can be formed particularly in the in-plane direction on the surface layer, and as a result, high efficiency can be achieved.
- the surface layer of the laminated structure LS on the side of the second reflecting mirror 107 is the n-type semiconductor layer 101-3.
- the surface layer preferably consists of an n-InP layer.
- the surface layer of the laminated structure LS on the first reflecting mirror 106 side has a lower resistance than the peripheral portion of the tunnel junction layer 104 .
- a low-resistance current path can be formed particularly in the in-plane direction on the surface layer, and as a result, high efficiency can be achieved.
- the surface layer of the laminated structure LS on the side of the first reflecting mirror 106 is the n-type semiconductor layer 101-1.
- the surface layer preferably consists of an n-InP layer.
- Each semiconductor structure SS includes a p-type semiconductor layer 103 arranged between the active layer 102 and the tunnel junction layer 104, and a first n-type semiconductor layer 103 arranged on the opposite side of the active layer 102 from the p-type semiconductor layer 103 side. and a second n-type semiconductor layer disposed on the opposite side of the tunnel junction layer 104 from the p-type semiconductor layer 103 side.
- the peripheral portion of the p-type semiconductor layer 103 has a higher resistance than the central portion. Thereby, the p-type semiconductor layer 103 can also have a current constriction function.
- Each semiconductor structure SS is arranged such that the first n-type semiconductor layer is located on the first reflector 106 side and the second n-type semiconductor layer is located on the second reflector 107 side.
- the n-type semiconductor layer 101-3, which is the second n-type semiconductor layer of the closest semiconductor structure SS3, and the n-type semiconductor layer 101-1, which is the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure SS1 closest to the first reflector 106, are p It has a lower resistance than the peripheral portion of the mold semiconductor 103 .
- a low-resistance current path can be formed in the in-plane direction in the surface layer on the first reflecting mirror 106 side and the surface layer on the second reflecting mirror 107 side of the laminated structure LS, and as a result, a significant improvement in efficiency can be achieved. can be done.
- the stacked structure LS is composed of the n-type semiconductor layer 101-3, which is the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure SS3 closest to the second reflector 107, and the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure SS1 closest to the first reflector 106.
- the peripheral portions of all layers other than a certain n-type semiconductor layer 101-1 have a higher resistance than the central portion. This allows all the layers to have a current constriction function.
- the surface emitting laser 10-1 it is possible to provide a surface emitting laser capable of current confinement at least in the tunnel junction layer 104 without performing epitaxial growth multiple times. As a result, it is possible to shorten the manufacturing time and reduce the manufacturing cost.
- the method for manufacturing the surface emitting laser 10-1 includes steps of forming a multilayer structure in which a plurality of semiconductor structures SS including an active layer 102 and a tunnel junction layer 104 are laminated on a growth substrate GS, and ion-implanting the multilayer structure. and making at least the peripheral portion of the tunnel junction layer 104 have a higher resistance than the central portion.
- a surface layer on one side and a surface layer on the other side in the stacking direction of the laminate are n-type semiconductor layers (for example, n-InP layers), and in the step of increasing the resistance, the peripheral portion of the n-type semiconductor layer is larger than the central portion.
- the laminate is annealed to reduce the resistance of the peripheral portion of the n-type semiconductor layer. include.
- the peak of the ion concentration which is highly likely to induce a change in device characteristics (for example, a decrease in reliability).
- a surface emitting laser 10-1 that can be suppressed can be manufactured.
- the method of manufacturing the surface emitting laser 10-1 preferably includes a step of stacking the first reflecting mirror 106 and the substrate 100 on the surface of the laminate from which the growth substrate GS has been removed.
- FIG. 21 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-2 according to Example 2 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10-2 is the same as the surface emitting laser 10-2 according to Example 1, except that the first reflector 106 is a semiconductor multilayer reflector arranged between the n-type semiconductor layer 101-1 and the substrate 100. It has the same configuration as the light emitting laser 10-1.
- the first reflector 106 is made of, for example, a material system lattice-matched to InP (for example, a pair of InP/AlGaInAs, AlInAs/AlGaInAs, etc.).
- the first reflecting mirror 106 is, for example, a plane mirror.
- the peripheral portion of the first reflector 106 is the ion-implanted region IIA, and the peripheral portion has a higher resistance than the central portion.
- the surface emitting laser 10-2 operates in the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- a semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus a plurality of surface emitting lasers 10-2 are simultaneously generated on a single wafer serving as the base material of the substrate 100, and a series of integrated multiple surface emitting lasers 10-2 are generated.
- the surface emitting lasers 10-2 are separated from each other to obtain chip-shaped surface emitting lasers (surface emitting laser chips).
- a plurality of surface-emitting laser arrays in which a plurality of surface-emitting lasers 10-2 are two-dimensionally arranged on a single wafer serving as the base material of the substrate 100 are simultaneously generated, and the plurality of surface-emitting laser arrays are connected to each other. It is also possible to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting laser arrays (surface emitting laser array chips) by separation.
- a laminate is generated (see FIG. 23).
- a semiconductor as the first reflecting mirror 106 is grown on a growth substrate GS (for example, an InP substrate) in a growth chamber by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE).
- MOCVD metal organic chemical vapor deposition
- MBE molecular beam epitaxy
- Multilayer reflector n-type semiconductor layer 101-1, active layer 102-1, p-type semiconductor layer 103-1, tunnel junction layer 104-1, n-type semiconductor layer 105-12, active layer 102-2, p-type A semiconductor layer 103-2, a tunnel junction layer 104-2, an n-type semiconductor layer 105-23, an active layer 102-3, a p-type semiconductor layer 103-3, a tunnel junction layer 104-3, and an n-type semiconductor layer 101-3.
- Layers are stacked in this order (epitaxially grown) to form a layered body. That is, the laminate is produced by one epitaxial growth.
- ion implantation is performed (see FIG. 24). Specifically, first, the central region of the laminate, which is not to be ion-implanted, which will be described later, is protected with a protective film PF made of resist, SiO 2 or the like. Next, ions are implanted from the n-type semiconductor layer 101-3 side into the peripheral region of the laminate (region where the protective film PF is not formed). At this time, for example, protons (H + ) are used as the ion species, the ion implantation energy is set so that the protons reach (preferably concentrate) in the growth substrate GS, and the dose is set to, for example, 1 ⁇ 10 14 ions/cm. Make it 2 or more.
- HiIR black portion in FIG. 24
- a mesa M is formed (see FIG. 25).
- active layer 102-1, p-type semiconductor layer 103-1, tunnel junction layer 104-1, n-type semiconductor layer 105-12, active layer 102-2, p-type semiconductor layer 103-2 , tunnel junction layer 104-2, n-type semiconductor layer 105-23, active layer 102-3, p-type semiconductor layer 103-3, tunnel junction layer 104-3 and n-type semiconductor layer 101-3 are etched to form mesa M.
- photolithography is used to generate a resist pattern for forming the mesa M on the n-type semiconductor layer 101-3 of the ion-implanted laminate (see FIG. 24).
- etching is performed, for example, by wet etching or dry etching until at least the surface of the n-type semiconductor layer 101-1 is exposed (at least until the side surface of the active layer 102-1 is completely exposed). , forming a mesa M with a diameter of, for example, 5-100 ⁇ m. After that, the resist pattern is removed.
- the anode electrode 109 is formed (see FIG. 26). Specifically, for example, a circumferential (for example, ring-shaped) anode electrode 109 is formed on the periphery of the top of the mesa M by a lift-off method.
- the second reflecting mirror 107 is formed (see FIG. 27). Specifically, first, a dielectric multilayer film, which is the material of the second reflecting mirror 107, is deposited over the entire surface. Next, the dielectric multilayer film other than the dielectric multilayer film on the central region of the top of the mesa M is removed by dry etching, for example. As a result, a dielectric multilayer reflector as the second reflector 107 surrounded by the anode electrode 109 is formed.
- an insulating film 108 is formed. Specifically, first, the insulating film 108 is formed on the entire surface (see FIG. 28). Next, the insulating film 108 covering the anode electrode 109 and the second reflecting mirror 107 and the insulating film 108 covering the region (n-type semiconductor layer 101-1) around the bottom of the mesa M are removed by dry etching, for example (see FIG. 29). ). As a result, the anode electrode 109, the second reflecting mirror 107, and the area around the mesa M are exposed, and only the insulating film 108 formed on the side surface of the mesa M remains.
- the cathode electrode 110 is formed (see FIG. 30).
- the lift-off method is used to form the circular (for example, ring-shaped) cathode electrode 110 so as to include the bottom of the mesa M via the insulating film 108 .
- the support substrate SB is attached (see FIG. 31). Specifically, the support substrate SB is attached to the mesa M side with wax W interposed therebetween.
- the growth substrate GS is removed (see FIG. 32). Specifically, first, the back surface of the growth substrate GS is polished using a back grinder to thin it. Next, the growth substrate GS is removed by wet etching using, for example, a mixed solution of hydrochloric acid and phosphoric acid. As a result, the first reflecting mirror 106 is exposed. The high-concentration ion region HiIR is also removed with the removal of the growth substrate GS.
- step S21 by disposing an etching stop layer (for example, an InGaAsP layer) between the growth substrate GS and the first reflecting mirror 106, the wet etching can be stopped by the etching stop layer. .
- the etch stop layer can be removed using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water.
- the substrate 100 is attached (see FIG. 33). Specifically, the first reflecting mirror 106 and the substrate 100 are bonded. At this time, for example, the bonding surface of the first reflecting mirror 106 with the substrate 100 and the bonding surface of the substrate 100 with the first reflecting mirror 106 are subjected to plasma treatment, and after each bonding surface is cleaned, both bonding surfaces are cleaned. , the first reflecting mirror 106 and the substrate 100 are bonded.
- the support substrate SB is removed (see FIG. 34). Specifically, the wax W is softened by heating at 200 to 300° C., for example, and the support substrate SB is removed. After removing the support substrate SB, the residual wax W is removed by an asher.
- annealing is performed (see FIG. 35). Specifically, annealing is performed at 350 to 600.degree. As a result, the peripheral portions of the n-InP layers as the n-type semiconductor layers 101-1 and 101-3 damaged by the ion implantation (having crystal defects) are reduced in resistance and recovered.
- the annealing treatment here can also serve as sintering of each electrode.
- the first reflecting mirror 106 is a planar semiconductor multilayer reflector, the effect unique to a concave dielectric multilayer reflector cannot be obtained. An effect similar to that of the laser 10-1 can be obtained.
- the first reflecting mirror 106 is also epitaxially grown to form a laminated body, so that the manufacturing process can be simplified.
- FIG. 36 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-3 according to Example 3 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10-3 is the same as the first embodiment except that a dielectric multilayer film reflector as the first reflector 106 is arranged between the n-type semiconductor layer 101-1 and the substrate 100. It has the same configuration as the surface emitting laser 10-1.
- the first reflecting mirror 106 is, for example, a plane mirror.
- the surface emitting laser 10-3 operates in the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- a semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus a plurality of surface emitting lasers 10-3 are simultaneously generated on a single wafer serving as the base material of the substrate 100, and a series of integrated multiple surface emitting lasers 10-3 are generated.
- the surface emitting lasers 10-3 are separated from each other to obtain chip-shaped surface emitting lasers (surface emitting laser chips).
- a plurality of surface-emitting laser arrays in which a plurality of surface-emitting lasers 10-3 are two-dimensionally arranged on a single wafer serving as the base material of the substrate 100 are simultaneously generated, and the plurality of surface-emitting laser arrays are connected to each other. It is also possible to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting laser arrays (surface emitting laser array chips) by separation.
- a laminate is generated (see FIG. 3).
- the n-type semiconductor layer 101-1, the n-type semiconductor layer 101-1, and the n-type semiconductor layer 101-1 are grown on the growth substrate GS (for example, an InP substrate) in a growth chamber by the metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or the molecular beam epitaxy method (MBE method).
- MOCVD method metal organic chemical vapor deposition method
- MBE method molecular beam epitaxy method
- the n-type semiconductor layer 105-23, the active layer 102-3, the p-type semiconductor layer 103-3, the tunnel junction layer 104-3, and the n-type semiconductor layer 101-3 are laminated in this order (epitaxially grown) to form a laminate. Generate. That is, the laminate is produced by one epitaxial growth.
- ion implantation is performed (see FIG. 5). Specifically, first, the central region of the laminate, which is not to be ion-implanted, which will be described later, is protected with a protective film PF made of resist, SiO 2 or the like. Next, ions are implanted from the n-type semiconductor layer 101-3 side into the peripheral region of the laminate (region where the protective film PF is not formed). At this time, for example, protons (H + ) are used as the ion species, the ion implantation energy is set so that the protons reach (preferably concentrate) in the growth substrate GS, and the dose is set to, for example, 1 ⁇ 10 14 ions/cm. Make it 2 or more.
- the region into which the ions are implanted becomes highly resistive. That is, growth substrate GS, n-type semiconductor layer 101-1, active layer 102-1, p-type semiconductor layer 103-1, tunnel junction layer 104-1, n-type semiconductor layer 105-12, active layer 102-2, p type semiconductor layer 103-2, tunnel junction layer 104-2, n-type semiconductor layer 105-23, active layer 102-3, p-type semiconductor layer 103-3, tunnel junction layer 104-3 and n-type semiconductor layer 101-3 , the peripheral portion becomes highly resistive. As a result, a high-concentration ion region HiIR (black portion in FIG. 5) including a region with a peak ion concentration is formed in the growth substrate GS. After that, the protective film PF is removed.
- HiIR black portion in FIG. 5
- a mesa M is formed (see FIG. 7).
- active layer 102-1, p-type semiconductor layer 103-1, tunnel junction layer 104-1, n-type semiconductor layer 105-12, active layer 102-2, p-type semiconductor layer 103-2 , tunnel junction layer 104-2, n-type semiconductor layer 105-23, active layer 102-3, p-type semiconductor layer 103-3, tunnel junction layer 104-3 and n-type semiconductor layer 101-3 are etched to form mesa M.
- photolithography is used to generate a resist pattern for forming the mesa M on the n-type semiconductor layer 101-3 of the ion-implanted laminate (see FIG. 6).
- etching is performed, for example, by wet etching or dry etching until at least the surface of the n-type semiconductor layer 101-1 is exposed (at least until the side surface of the active layer 102-1 is completely exposed). , forming a mesa M with a diameter of, for example, 5-100 ⁇ m. After that, the resist pattern is removed.
- the anode electrode 109 is formed (see FIG. 8). Specifically, for example, a circumferential (for example, ring-shaped) anode electrode 109 is formed on the periphery of the top of the mesa M by a lift-off method.
- the second reflecting mirror 107 is formed (see FIG. 10). Specifically, first, a dielectric multilayer film, which is the material of the second reflecting mirror 107, is deposited over the entire surface. Next, the dielectric multilayer film other than the dielectric multilayer film on the central region of the top of the mesa M is removed by dry etching, for example. As a result, a dielectric multilayer reflector as the second reflector 107 surrounded by the anode electrode 109 is formed.
- an insulating film 108 is formed (see FIG. 12). Specifically, first, the insulating film 108 is formed over the entire surface. Next, the insulating film 108 covering the anode electrode 109 and the second reflecting mirror 107 and the insulating film 108 covering the region (n-type semiconductor layer 101-1) around the bottom of the mesa M are removed by dry etching, for example. As a result, the anode electrode 109, the second reflecting mirror 107, and the area around the mesa M are exposed, and only the insulating film 108 formed on the side surface of the mesa M remains.
- the cathode electrode 110 is formed (see FIG. 13). Specifically, for example, the lift-off method is used to form the circular (for example, ring-shaped) cathode electrode 110 so as to include the bottom of the mesa M via the insulating film 108 .
- the support substrate SB is attached (see FIG. 14). Specifically, the support substrate SB is attached to the mesa M side with wax W interposed therebetween.
- the growth substrate GS is removed (see FIG. 15). Specifically, first, the back surface of the growth substrate GS is polished using a back grinder to thin it. Next, the growth substrate GS is removed by wet etching using, for example, a mixed solution of hydrochloric acid and phosphoric acid. As a result, the n-type semiconductor layer 101-1 is exposed. The high-concentration ion region HiIR is also removed with the removal of the growth substrate GS.
- step S41 by placing an etching stop layer (for example, an InGaAsP layer) between the growth substrate GS and the n-type semiconductor layer 101-1, the wet etching is stopped by the etching stop layer. can be done.
- the etch stop layer can be removed using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water.
- the first reflecting mirror 106 is formed (see FIG. 38). Specifically, a dielectric multilayer film, which is the material of the dielectric multilayer film reflector as the first reflector 106, is deposited on the rear surface (lower surface) of the n-type semiconductor layer 101-1.
- the substrate 100 is attached (see FIG. 39). Specifically, the first reflecting mirror 106 and the substrate 100 are bonded. At this time, for example, the bonding surface of the first reflecting mirror 106 with the substrate 100 and the bonding surface of the substrate 100 with the first reflecting mirror 106 are subjected to plasma treatment, and after each bonding surface is cleaned, both bonding surfaces are cleaned. , the first reflecting mirror 106 and the substrate 100 are bonded.
- the support substrate SB is removed (see FIG. 40). Specifically, the wax W is softened by heating at 200 to 300° C., for example, and the support substrate SB is removed. After removing the support substrate SB, the residual wax W is removed by an asher.
- annealing is performed (see FIG. 41). Specifically, annealing is performed at 350 to 600.degree. As a result, the peripheral portions of the n-InP layers as the n-type semiconductor layers 101-1 and 101-3 damaged by the ion implantation (having crystal defects) are reduced in resistance and recovered.
- the annealing treatment here can also serve as sintering of each electrode.
- the surface-emitting laser 10-3 can provide the same effects as the surface-emitting laser 10-1, except that the first reflecting mirror 106 is a plane mirror, so the effects unique to a concave mirror cannot be obtained. According to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-3, since the first reflecting mirror 106 is a plane mirror, there is no need to process the substrate 100, and the manufacturing process can be simplified.
- FIG. 42 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-4 according to Example 4 of one embodiment of the present technology.
- the surface-emitting laser 10-4 is a thermally conductive substrate (heat radiation member) made of a material with high thermal conductivity (eg, Si, GaAs, etc.), and is thinned. has the same configuration as the surface-emitting laser 10-1.
- the surface emitting laser 10-4 operates in the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- a semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus a plurality of surface emitting lasers 10-4 are simultaneously generated on a single wafer serving as the base material of the substrate 100, and a series of integrated multiple surface emitting lasers 10-4 are generated.
- the surface emitting lasers 10-4 are separated from each other to obtain chip-shaped surface emitting lasers (surface emitting laser chips).
- a plurality of surface-emitting laser arrays in which a plurality of surface-emitting lasers 10-4 are two-dimensionally arranged on a single wafer serving as the base material of the substrate 100 are simultaneously generated, and the plurality of surface-emitting laser arrays are integrated in series with each other. It is also possible to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting laser arrays (surface emitting laser array chips) by separation.
- a laminate is generated (see FIG. 3).
- the n-type semiconductor layer 101-1, the n-type semiconductor layer 101-1, and the n-type semiconductor layer 101-1 are grown on the growth substrate GS (for example, an InP substrate) in a growth chamber by the metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or the molecular beam epitaxy method (MBE method).
- MOCVD method metal organic chemical vapor deposition method
- MBE method molecular beam epitaxy method
- the n-type semiconductor layer 105-23, the active layer 102-3, the p-type semiconductor layer 103-3, the tunnel junction layer 104-3, and the n-type semiconductor layer 101-3 are laminated in this order (epitaxially grown) to form a laminate. Generate. That is, the laminate is produced by one epitaxial growth.
- ion implantation is performed (see FIG. 5). Specifically, first, the central region of the laminate, which is not to be ion-implanted, which will be described later, is protected with a protective film PF made of resist, SiO 2 or the like. Next, ions are implanted from the n-type semiconductor layer 101-3 side into the peripheral region of the laminate (region where the protective film PF is not formed). At this time, for example, protons (H + ) are used as the ion species, the ion implantation energy is set so that the protons reach (preferably concentrate) in the growth substrate GS, and the dose is set to, for example, 1 ⁇ 10 14 ions/cm. Make it 2 or more.
- the region into which the ions are implanted becomes highly resistive. That is, growth substrate GS, n-type semiconductor layer 101-1, active layer 102-1, p-type semiconductor layer 103-1, tunnel junction layer 104-1, n-type semiconductor layer 105-12, active layer 102-2, p type semiconductor layer 103-2, tunnel junction layer 104-2, n-type semiconductor layer 105-23, active layer 102-3, p-type semiconductor layer 103-3, tunnel junction layer 104-3 and n-type semiconductor layer 101-3 , the peripheral portion becomes highly resistive. As a result, a high-concentration ion region HiIR (black portion in FIG. 5) including a region with a peak ion concentration is formed in the growth substrate GS. After that, the protective film PF is removed.
- HiIR black portion in FIG. 5
- a mesa M is formed (see FIG. 7).
- active layer 102-1, p-type semiconductor layer 103-1, tunnel junction layer 104-1, n-type semiconductor layer 105-12, active layer 102-2, p-type semiconductor layer 103-2 , tunnel junction layer 104-2, n-type semiconductor layer 105-23, active layer 102-3, p-type semiconductor layer 103-3, tunnel junction layer 104-3 and n-type semiconductor layer 101-3 are etched to form mesa M.
- photolithography is used to generate a resist pattern for forming the mesa M on the n-type semiconductor layer 101-3 of the ion-implanted laminate (see FIG. 5).
- etching is performed, for example, by wet etching or dry etching until at least the surface of the n-type semiconductor layer 101-1 is exposed (at least until the side surface of the active layer 102-1 is completely exposed). , forming a mesa M with a diameter of, for example, 5-100 ⁇ m. After that, the resist pattern is removed.
- the anode electrode 109 is formed (see FIG. 8). Specifically, for example, a circumferential (for example, ring-shaped) anode electrode 109 is formed on the periphery of the top of the mesa M by a lift-off method.
- the second reflecting mirror 107 is formed (see FIG. 10). Specifically, first, a dielectric multilayer film, which is the material of the second reflecting mirror 107, is deposited over the entire surface. Next, the dielectric multilayer film other than the dielectric multilayer film on the central region of the top of the mesa M is removed by dry etching, for example. As a result, a dielectric multilayer reflector as the second reflector 107 surrounded by the anode electrode 109 is formed.
- an insulating film 108 is formed (see FIG. 12). Specifically, first, the insulating film 108 is formed over the entire surface. Next, the insulating film 108 covering the anode electrode 109 and the second reflecting mirror 107 and the insulating film 108 covering the region (n-type semiconductor layer 101-1) around the bottom of the mesa M are removed by dry etching, for example. As a result, the anode electrode 109, the second reflecting mirror 107, and the area around the mesa M are exposed, and only the insulating film 108 formed on the side surface of the mesa M remains.
- the cathode electrode 110 is formed (see FIG. 13). Specifically, for example, the lift-off method is used to form the circular (for example, ring-shaped) cathode electrode 110 so as to include the bottom of the mesa M via the insulating film 108 .
- the support substrate SB is attached (see FIG. 14). Specifically, the support substrate SB is attached to the mesa M side with wax W interposed therebetween.
- the growth substrate GS is removed (see FIG. 15). Specifically, first, the back surface of the growth substrate GS is polished using a back grinder to thin it. Next, the growth substrate GS is removed by wet etching using, for example, a mixed solution of hydrochloric acid and phosphoric acid. As a result, the n-type semiconductor layer 101-1 is exposed. The high-concentration ion region HiIR is also removed with the removal of the growth substrate GS.
- step S61 by arranging an etching stop layer (for example, an InGaAsP layer) between the growth substrate GS and the n-type semiconductor layer 101-1, the wet etching is stopped by the etching stop layer. can be done.
- the etch stop layer can be removed using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water.
- the substrate 100 is attached (see FIG. 44). Specifically, the n-type semiconductor layer 101-1 and the substrate 100 (thermal conductive substrate) are bonded. At this time, for example, the bonding surface of the n-type semiconductor layer 101-1 with the substrate 100 and the bonding surface of the substrate 100 with the n-type semiconductor layer 101-1 are subjected to plasma treatment, and after cleaning each bonding surface, , the n-type semiconductor layer 101-1 and the substrate 100 are bonded by laminating both bonding surfaces.
- the substrate 100 is thinned (see FIG. 45). Specifically, the back surface of the substrate 100 is polished using a CMP (chemical mechanical polishing) apparatus to thin the substrate 100 to a desired thickness.
- CMP chemical mechanical polishing
- the first reflecting mirror 106 is formed. Specifically, first, a resist is applied to the back surface (lower surface) of the substrate 100, and the resist is heated (reflowed) to be hemispherical, and the substrate 100 is dry-etched using the resist as a mask to form the convex structure 100a. (See Figure 46). Next, a dielectric multilayer film is formed on the back surface of the substrate 100 on which the convex structure 100a is formed, thereby forming a dielectric multilayer film reflector as the first reflector 106 (see FIG. 47).
- the support substrate SB is removed (see FIG. 48). Specifically, the wax W is softened by heating at 200 to 300° C., for example, and the support substrate SB is removed. After removing the support substrate SB, the residual wax W is removed by an asher.
- annealing is performed (see FIG. 49). Specifically, annealing is performed at 350 to 600.degree. As a result, the peripheral portions of the n-InP layers as the n-type semiconductor layers 101-1 and 101-3 damaged by the ion implantation (having crystal defects) are reduced in resistance and recovered.
- the annealing treatment here can also serve as sintering of each electrode.
- ⁇ Effects of surface-emitting laser and manufacturing method thereof>> According to the surface emitting laser 10-4, the same effects as those of the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment can be obtained. It is possible to improve the heat dissipation while improving the heat dissipation. According to the manufacturing method of the surface-emitting laser 10-4, the number of steps increases as the thickness of the substrate 100 is reduced. can. Note that step S71 (the step of thinning the substrate 100) may be omitted.
- FIG. 50 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-5 according to Example 5 of one embodiment of the present technology.
- the surface-emitting laser 10-5 is the same as the surface-emitting laser 10-4 according to Example 4, except that the convex structure 111 serving as the base of the first reflecting mirror 106 is made of a material different from that of the substrate 100. has a configuration of
- the convex structure 111 is made of, for example, a transparent dielectric such as SiO2 , resin, resist, or the like.
- the surface emitting laser 10-5 operates in the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-5 can be manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-4 according to the fourth embodiment.
- ⁇ Effects of surface emitting laser>> According to the surface emitting laser 10-5, the same effects as those of the surface emitting laser 10-4 according to the fourth embodiment can be obtained, and the convex structure 111 can be formed without processing the substrate 100.
- FIG. For example, a resist formed on the back surface of the substrate 100 and shaped into a hemispherical shape by heating can be used as a base for the first reflecting mirror 106 as it is.
- FIG. 51 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-6 according to Example 6 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10-6 has the same configuration as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment, except that the laminated structure has only two semiconductor structures SS.
- the surface-emitting laser 10-6 has only the first and second semiconductor structures SS1 and SS2 in the laminated structure.
- the surface emitting laser 10-6 operates in the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-6 can be manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- FIG. 52 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-7 according to Example 7 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10-7 has the same configuration as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment except that each semiconductor structure is arranged upside down.
- Each semiconductor structure SS includes a p-type semiconductor layer 103 arranged between the active layer 102 and the tunnel junction layer 104, and a first n-type semiconductor layer 103 arranged on the opposite side of the active layer 102 from the p-type semiconductor layer 103 side. and a second n-type semiconductor layer located on the opposite side of the tunnel junction layer 104 from the p-type semiconductor layer 103 side.
- Each semiconductor structure is arranged such that the first n-type semiconductor layer is located on the second reflector 107 side and the second n-type semiconductor layer is located on the first reflector 106 side.
- An n-type semiconductor layer 101-3 (for example, an n-InP layer) which is the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure SS3 closest to the second reflector 107 and the second n-type semiconductor of the semiconductor structure SS1 closest to the first reflector 106
- the n-type semiconductor layer 101 - 1 (eg, n-InP layer), which is a layer, has a lower resistance than the peripheral portion of the p-type semiconductor 103 .
- the stacked structure is the n-type semiconductor layer 101-3, which is the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure SS3 closest to the second reflector 107, and the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure SS1 closest to the first reflector 106.
- the peripheral portions of all layers other than the n-type semiconductor layer 101-1 have a higher resistance than the central portion.
- the surface emitting laser 10-7 operates in the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-7 can be manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- FIG. 53 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-8 according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
- FIG. 54 is a plan view of a surface emitting laser 10-8 according to Example 8 of an embodiment of the present technology. Note that the illustration of the anode electrode 109, the cathode electrode 110, and the insulating film 108 is omitted in FIG.
- the surface emitting laser 10-8 is the same as the surface emitting laser 10-1 according to Example 1, except that the second reflecting mirror 107 has a photonic crystal structure. It has a similar configuration.
- LRR denotes a low-resistance region surrounded by ion-implanted regions IIA.
- the photonic crystal structure of the second reflector 107 has a plurality of air holes AH periodically formed in the dielectric multilayer reflector, as shown in FIG.
- the ratio b/a of the diameter b to the pitch a of the air holes AH is preferably b/a ⁇ 0.5.
- the surface emitting laser 10-8 operates in the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-8 can be manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the second reflecting mirror 107 which is the reflecting mirror on the emission side, has a photonic crystal structure, so it is possible to control the transverse mode.
- FIG. 55 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-9 according to Example 9 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10-9 has the same configuration as the surface emitting laser 10-1 according to Example 1 except that the mesa M is not formed.
- a cathode electrode 110 is provided on the back surface of a conductive substrate 100 (for example, a semiconductor substrate such as a Si substrate or a GaAs substrate).
- the surface emitting laser 10-9 operates in the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-9 can be manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- FIG. 56 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-10 according to Example 10 of one embodiment of the present technology.
- the lower end of the ion-implanted region IIA does not reach the upper surface of the n-type semiconductor layer 101-1 (lower surface of the active layer 102-1) of the first semiconductor structure SS1. It has the same configuration as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment, except that it has a growth substrate GS (eg, an InP substrate) instead of the substrate 100.
- GS growth substrate
- the lower end of the ion-implanted region IIA may be located below the lower surface of the tunnel junction layer 104-1 of the semiconductor structure SS1 (for example, within the p-type semiconductor layer 103-1).
- the peripheral portion of the n-type semiconductor layer 101-1 is not increased in resistance. Therefore, since the n-type semiconductor layer 101-1 does not need to be annealed to recover (lower resistance), even if a material other than n-InP (for example, n-AlGaInAs) is used for the n-type semiconductor layer 101-1, It can be used as a contact region with the cathode electrode 110 as the low-resistance n-type semiconductor layer 101-1. That is, there is a high degree of freedom in selecting the material used for the n-type semiconductor layer 101-1.
- n-InP for example, n-AlGaInAs
- the surface emitting laser 10-10 can be manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-10 operates in the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the growth substrate GS can be used as it is although a high-concentration ion region remains in the laser, so that the manufacturing process can be simplified.
- FIG. 57 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-11 according to Example 11 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10-11 is the surface emitting laser according to Example 1, except that the tunnel junction layer 104-3 of the third semiconductor structure SS3 is a buried type. It has the same configuration as 10-1.
- the third semiconductor structure SS3 has a tunnel junction layer 104-3 provided in a mesa shape on the p-type semiconductor layer 103-3, and the periphery of the tunnel junction layer 104-3 is n It is embedded with a type semiconductor layer 101-3 (eg, n-InP layer, n-AlGaInAs layer, etc.).
- a type semiconductor layer 101-3 eg, n-InP layer, n-AlGaInAs layer, etc.
- the surface emitting laser 10-11 operates in substantially the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-11 can be manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the buried tunnel junction layer 104-3 in the surface emitting laser 10-11 is merely an example, and other tunnel junction layers 104 may be buried. Some tunnel junction layers 104 of the tunnel junction layers 104 may be embedded.
- FIG. 58 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-12 according to Example 12 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10-12 is not provided with the third semiconductor structure SS3, and the tunnel junction layer 104-2 of the second semiconductor structure SS2 is a buried type. It has the same configuration as the surface-emitting laser 10-1 according to the first embodiment, except for the fact that
- the second semiconductor structure SS2 has a tunnel junction layer 104-2 provided in a mesa shape on the p-type semiconductor layer 103-2, and the periphery of the tunnel junction layer 104-2 is n It is embedded with a type semiconductor layer 101-2 (eg, n-InP layer, n-AlGaInAs layer).
- a type semiconductor layer 101-2 eg, n-InP layer, n-AlGaInAs layer.
- the surface emitting laser 10-12 operates in substantially the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-12 can be manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- FIG. 59 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-13 according to Example 13 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10 according to Example 1 except that the n-type semiconductor layer 105-12 and the n-type semiconductor layers 105-23 of the second and third semiconductor structures SS2 and SS3 are n-InP layers. -1 has the same configuration.
- the laminated structure includes an n-type semiconductor layer 101-3 which is the second n-type semiconductor layer of the third semiconductor structure SS3 closest to the second reflecting mirror 107, the n-type semiconductor layer 101-3 closest to the first reflecting mirror Other than the n-type semiconductor layer 101-1 which is the first n-type semiconductor layer of the first semiconductor structure SS1 and the first and second n-type semiconductor layers 105-12 and 105-23 of the second semiconductor structure SS2 located in the middle of the stacked structure
- the periphery of all layers is more resistive than the center.
- the n-type semiconductor layers 105-12 and 105-23 also have a lower resistance than the tunnel junction layer 104, the p-type semiconductor layer 103 and the peripheral portions of the active layer .
- the surface emitting laser 10-13 operates in substantially the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-13 is manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1.
- the peripheral portions of the n-type semiconductor layers 101-1, 101-3, 105-12, and 105-23, which have been made highly resistant by annealing during manufacturing, are restored (lower resistance). .
- FIG. 60 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-14 according to Example 14 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10-14 circulates so that the n-type semiconductor layer 101-1 of the first semiconductor structure SS1 is made of, for example, an n-AlGaInAs layer and the cathode electrode 110 surrounds the first reflecting mirror 106 on the back surface of the substrate 100. It has the same configuration as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment except that it is provided in a shape (for example, ring shape).
- the peripheral portion of the n-type semiconductor layer 101-1 is the ion-implanted region IIA, which has a higher resistance than the central portion.
- the surface emitting laser 10-14 operates in substantially the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment. However, the current that has passed through the n-type semiconductor layer 101-1 flows out from the cathode electrode 110 through the substrate 100 to the cathode side of the laser driver.
- the surface emitting laser 10-14 is manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1. However, in the surface emitting laser 10-14, the peripheral portion of the n-type semiconductor layer 101-1, which has been increased in resistance by annealing during manufacturing, does not recover (the resistance remains increased).
- FIG. 61 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-15 according to Example 15 of one embodiment of the present technology.
- the surface-emitting laser 10-15 has the same configuration as the surface-emitting laser 10-1 according to Example 1, except that the n-type semiconductor layer 101-3 of the third semiconductor structure SS3 is made of, for example, an n-AlGaInAs layer. have.
- the peripheral portion of the n-type semiconductor layer 101-3 is the ion-implanted region IIA, which has higher resistance than the central portion.
- the surface emitting laser 10-15 operates in substantially the same manner as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment.
- the surface emitting laser 10-15 is manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-1. However, in the surface-emitting laser 10-15, the peripheral portion of the n-type semiconductor layer 101-3, which has been increased in resistance by annealing during manufacturing, does not recover (the resistance remains increased).
- n-type semiconductor layer 101-3 which is the contact region with the anode electrode 109, has a high resistance and the efficiency is slightly lowered, it is almost the same as the surface emitting laser 10-1 according to the first embodiment. A similar effect can be obtained.
- FIG. 62 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10-16 according to Example 16 of one embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 10 according to Example 7 except that the n-type semiconductor layer 105-12 and the n-type semiconductor layers 105-23 of the second and third semiconductor structures SS2 and SS3 are n-InP layers. -7 has the same configuration.
- the stacked structure is composed of the n-type semiconductor layer 101-3 which is the first n-type semiconductor layer of the third semiconductor structure SS3 closest to the second reflector 107, the n-type semiconductor layer 101-3 closest to the first reflector 1
- the n-type semiconductor layer 101-1 which is the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure SS1
- the first and second n-type semiconductor layers 105-23 and 105-12 of the second semiconductor structure SS2 located in the middle of the stacked structure
- the periphery of all layers is more resistive than the center.
- the n-type semiconductor layers 105-12 and 105-23 also have a lower resistance than the tunnel junction layer 104, the p-type semiconductor layer 103 and the peripheral portions of the active layer .
- the surface emitting laser 10-16 operates in substantially the same manner as the surface emitting laser 10-7 according to the seventh embodiment.
- the surface emitting laser 10-16 is manufactured by a manufacturing method substantially similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10-7 according to the seventh embodiment.
- the peripheral portions of the n-type semiconductor layers 101-1, 101-3, 105-12, and 105-23, which have been made highly resistant by annealing during manufacturing, are restored (lower resistance). .
- the lamination structure LS may be formed by laminating four or more semiconductor structures SS.
- the tunnel junction layer 104 of some of the semiconductor structures SS may be of embedded type.
- an n-type semiconductor layer (eg, n-type semiconductor layer 101-1) on one side of the stacked structure and an n-type semiconductor layer (eg, n-type semiconductor) on the other side of the stacked structure
- Any of the layers 101-3) may be made of, for example, AlGaInAs, and the peripheral portion may be the ion-implanted region IIA and have a higher resistance than the central portion.
- a surface-emitting surface-emitting laser that emits light to the front side of the substrate has been described as an example. is also applicable.
- the conductivity types (p-type and n-type) may be interchanged.
- ion implantation may be performed after the mesa M is formed.
- the surface emitting laser according to the present technology can improve the flatness compared to the case where the tunnel junction layers 104 of all the semiconductor structures SS are buried. It is also possible to attach a semiconductor multilayer reflector to the laminated structure LS.
- an InP-based surface-emitting laser (a surface-emitting laser having a semiconductor layer lattice-matched to InP) has been described as an example.
- This technology is also applicable to surface-emitting lasers with matching semiconductor layers).
- At least one of the first and second reflectors 106 and 107 may be a semiconductor multilayer reflector made of a compound of two or more elements of Al, Ga, and As.
- a part of the configurations of the surface emitting lasers according to the above embodiments may be combined within a mutually consistent range.
- the material, conductivity type, thickness, width, length, shape, size, arrangement, etc. of each component constituting the surface emitting laser can be changed as appropriate within the scope of functioning as the surface emitting laser. It is possible.
- the technology (this technology) according to the present disclosure can be applied to various products (electronic devices).
- the technology according to the present disclosure can be realized as a device mounted on any type of moving body such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. may
- a surface-emitting laser according to the present technology can be applied, for example, as a light source for devices that form or display images using laser light (eg, laser printers, laser copiers, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.).
- laser printers e.g., laser printers, laser copiers, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.
- projectors e.g., head-mounted displays, head-up displays, etc.
- FIG. 63 shows an example of a schematic configuration of a distance measuring device 1000 including a surface emitting laser 10-1 as an example of electronic equipment according to the present technology.
- the distance measuring device 1000 measures the distance to the subject S by a TOF (Time Of Flight) method.
- the distance measuring device 1000 has a surface emitting laser 10-1 as a light source.
- Distance measuring device 1000 includes surface emitting laser 10-1, light receiving device 125, lenses 115 and 135, signal processing section 140, control section 150, display section 160 and storage section 170, for example.
- the light receiving device 125 detects the light reflected by the subject S.
- the lens 115 is a collimator lens for collimating the light emitted from the surface emitting laser 10-1.
- the lens 135 is a lens for condensing the light reflected by the subject S and guiding it to the light receiving device 125, and is a condensing lens.
- the signal processing section 140 is a circuit for generating a signal corresponding to the difference between the signal input from the light receiving device 125 and the reference signal input from the control section 150 .
- the control unit 150 includes, for example, a Time to Digital Converter (TDC).
- the reference signal may be a signal input from the control section 150, or may be an output signal of a detection section that directly detects the output of the surface emitting laser 10-1.
- the control unit 150 is a processor that controls the surface emitting laser 10-1, the light receiving device 125, the signal processing unit 140, the display unit 160, and the storage unit 170, for example.
- the control unit 150 is a circuit that measures the distance to the subject S based on the signal generated by the signal processing unit 140 .
- the control unit 150 generates a video signal for displaying information about the distance to the subject S and outputs it to the display unit 160 .
- the display unit 160 displays information about the distance to the subject S based on the video signal input from the control unit 150 .
- the control unit 150 stores information about the distance to the subject S in the storage unit 170 .
- any one of the surface emitting lasers 10-2 to 10-16 can be applied to the distance measuring device 1000 instead of the surface emitting laser 10-1. 20. ⁇ Example of mounting a distance measuring device on a moving body>
- FIG. 64 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
- a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
- the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, a vehicle exterior information detection unit 12030, a vehicle interior information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
- a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated.
- the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
- the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
- the body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs.
- the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, winkers or fog lamps.
- body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
- the body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
- the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed.
- a distance measuring device 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030 .
- Distance measuring device 12031 includes distance measuring device 1000 described above.
- the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the distance measuring device 12031 to measure the distance to an object (subject S) outside the vehicle, and acquires the distance data thus obtained.
- the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing such as people, vehicles, obstacles, and signs based on the acquired distance data.
- the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
- the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
- the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing off.
- the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and controls the drive system control unit.
- a control command can be output to 12010 .
- the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle
- the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the information about the vehicle surroundings acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's Cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, etc., in which vehicles autonomously travel without depending on operation.
- the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the information detection unit 12030 outside the vehicle.
- the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
- the audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
- an audio speaker 12061, a display section 12062 and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
- the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
- FIG. 65 is a diagram showing an example of the installation position of the distance measuring device 12031.
- the vehicle 12100 has distance measuring devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the distance measuring device 12031.
- the distance measuring devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and windshield of the vehicle 12100, for example.
- a distance measuring device 12101 provided on the front nose and a distance measuring device 12105 provided on the upper part of the windshield inside the vehicle mainly acquire data in front of the vehicle 12100 .
- Distance measuring devices 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side data of the vehicle 12100 .
- a distance measuring device 12104 provided in the rear bumper or back door mainly acquires data behind the vehicle 12100 .
- the forward data obtained by the distance measuring devices 12101 and 12105 are mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, and the like.
- FIG. 65 shows an example of the detection ranges of the distance measuring devices 12101 to 12104.
- a detection range 12111 indicates the detection range of the distance measuring device 12101 provided on the front nose
- detection ranges 12112 and 12113 indicate the detection ranges of the distance measuring devices 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
- a detection range 12114 indicates the detection range of the distance measuring device 12104 provided on the rear bumper or back door.
- the microcomputer 12051 calculates the distance to each three-dimensional object within the detection ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity to the vehicle 12100). ), the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100, is extracted as the preceding vehicle. can be done. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle runs autonomously without relying on the operation of the driver.
- automatic brake control including following stop control
- automatic acceleration control including following start control
- the microcomputer 12051 based on the distance data obtained from the distance measuring devices 12101 to 12104, converts three-dimensional object data to other three-dimensional objects such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, etc. can be used for automatic avoidance of obstacles.
- the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, an audio speaker 12061 and a display unit 12062 are displayed.
- driving support for collision avoidance can be performed.
- this technique can also take the following structures.
- the surface emitting laser according to (1) wherein a surface layer of the laminated structure on the second reflector side has a lower resistance than the peripheral portion of the tunnel junction layer.
- the semiconductor structure includes a p-type semiconductor layer disposed between the active layer and the tunnel junction layer, and a first n-type semiconductor layer disposed on the side of the active layer opposite to the p-type semiconductor layer.
- the surface according to any one of (1) to (7), further comprising a semiconductor layer and a second n-type semiconductor layer disposed on the side of the tunnel junction layer opposite to the p-type semiconductor layer. emitting laser.
- the semiconductor structure is arranged such that the first n-type semiconductor layer is located on the first reflector side and the second n-type semiconductor layer is located on the second reflector side, 2 the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the reflector and the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector have a lower resistance than the peripheral portion of the p-type semiconductor layer;
- the laminated structure includes all layers other than the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the second reflector and the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector.
- the surface emitting laser according to (10), wherein the peripheral portion of has a higher resistance than the central portion.
- the laminated structure includes the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the second reflector, the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector, and the laminated structure.
- the semiconductor structure is arranged such that the first n-type semiconductor layer is located on the second reflecting mirror side and the second n-type semiconductor layer is located on the first reflecting mirror side, 2 the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the reflector and the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector have a lower resistance than the peripheral portion of the p-type semiconductor layer;
- the laminated structure includes all layers other than the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the second reflector and the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector.
- the surface emitting laser according to (13), wherein the peripheral portion of has a higher resistance than the central portion.
- the laminated structure includes the first n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the second reflector, the second n-type semiconductor layer of the semiconductor structure closest to the first reflector, and the laminated structure.
- one of the first and second reflectors is a dielectric multilayer reflector having a photonic crystal structure.
- manufacturing method (21) The method of manufacturing a surface emitting laser according to (19) or (20), wherein in the generating step, the stacked body is generated by stacking a plurality of the semiconductor structures.
- 10-1 to 10-16 surface emitting laser
- 100 substrate, 101-1, 101-3, 105-12, 105-23: n-type semiconductor layer
- 102, 102-1, 102-2, 102-3 active layer
- 103, 103-1, 103-2, 103-3, 104, 104-1, 104-2, 104-3 tunnel junction layer
- 106 first reflector
- 107 second reflector
- GS growth substrate (substrate)
- MP intermediate portion
- LS laminated structure
- SS semiconductor structure
- SS1 first semiconductor structure (semiconductor structure)
- SS2 second semiconductor structure (semiconductor structure)
- SS3 third semiconductor Structure (semiconductor structure).
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Abstract
本技術は、製造コストの増加を抑制しつつ高出力化を図ることができる、電流狭窄領域を有する面発光レーザを提供する。 本技術に係る面発光レーザは、互いに積層された第1及び第2反射鏡(106、107)と、前記第1及び第2反射鏡(106、107)の間に配置された中間部(MP)と、を備え、前記中間部(MP)は、互いに積層された活性層(102-1~102-3)及びトンネルジャンクション層(104-1~104-3)の各々を中間層として含む半導体構造(SS1~SS3)が複数積層された積層構造(LS)を有し、少なくとも1つの前記半導体構造(SS1~SS3)は、少なくとも前記トンネルジャンクション層(104-1~104-3)の周辺部が中央部よりも高抵抗である。本技術に係る面発光レーザによれば、製造コストの増加を抑制しつつ高出力化を図ることができる、電流狭窄領域を有する面発光レーザを提供することができる。
Description
本開示に係る技術(以下「本技術」とも呼ぶ)は、面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法に関する。
従来、第1及び第2反射鏡の間に複数の活性領域が積層され高出力された面発光レーザが知られている(例えば特許文献1参照)。
また、従来、活性層及び埋め込みトンネルジャンクションを含む半導体構造が第1及び第2反射鏡の間に配置された面発光レーザが知られている(例えば特許文献2参照)。埋め込みトンネルジャンクションは、電流狭窄領域として機能する。
しかしながら、活性層及び埋め込みトンネルジャンクションを含む半導体構造を複数積層して高出力を図ろうとすると、埋め込みトンネルジャンクションの数と同じ回数だけトンネルジャンクション層のエッチング及びその後の埋め込み再成長が必要となり、製造コストの増加を招いてしまう。
そこで、本技術は、製造コストの増加を抑制しつつ高出力化を図ることができる、電流狭窄領域を有する面発光レーザを提供することを主目的とする。
本技術は、互いに積層された第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された中間部と、
を備え、
前記中間部は、互いに積層された活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造が複数積層された積層構造を有し、
少なくとも1つの前記半導体構造は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザを提供する。
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された中間部と、
を備え、
前記中間部は、互いに積層された活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造が複数積層された積層構造を有し、
少なくとも1つの前記半導体構造は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザを提供する。
前記積層構造の第2反射鏡107側の表層は、トンネルジャンクション層の前記周辺部よりも低抵抗であってもよい。
前記表層は、n型半導体層からなっていてもよい。
前記表層は、n-InP層からなっていてもよい。
前記積層構造の前記第1反射鏡側の表層は、前記トンネルジャンクション層の前記周辺部よりも低抵抗であってもよい。
該表層は、n型半導体層からなってもよい。
該表層は、n-InP層からなってもよい。
前記半導体構造は、前記活性層と前記トンネルジャンクション層との間に配置されたp型半導体層と、前記活性層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第1n型半導体層と、前記トンネルジャンクション層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第2n型半導体層と、を更に含んでいてもよい。
前記半導体構造は、前記p型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置するように配置され、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗であってもよい。
前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層、前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置するように配置され、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗であってもよい。
前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
複数の前記半導体構造のうち一部の前記半導体構造の前記トンネルジャンクション層は、埋め込み型であってもよい。
前記第1及び第2反射鏡の一方は、フォトニック結晶構造を持つ誘電体多層膜反射鏡であってもよい。
前記中間部は、前記第1及び第2反射鏡の一方と前記積層構造との間に放熱部材を有していてもよい。
本技術は、活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造が複数積層された積層体を生成する工程と、
前記積層体に対してイオン注入を行って前記半導体構造の少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部を中央部よりも高抵抗化する工程と、
を含む、面発光レーザの製造方法も提供する。
前記積層体の一側の表層及び/又は他側の表層がn型半導体層であり、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗化され、前記面発光レーザの製造方法は、前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の周辺部を低抵抗化する工程を更に含んでいてもよい。
前記表層は、n型半導体層からなっていてもよい。
前記表層は、n-InP層からなっていてもよい。
前記積層構造の前記第1反射鏡側の表層は、前記トンネルジャンクション層の前記周辺部よりも低抵抗であってもよい。
該表層は、n型半導体層からなってもよい。
該表層は、n-InP層からなってもよい。
前記半導体構造は、前記活性層と前記トンネルジャンクション層との間に配置されたp型半導体層と、前記活性層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第1n型半導体層と、前記トンネルジャンクション層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第2n型半導体層と、を更に含んでいてもよい。
前記半導体構造は、前記p型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置するように配置され、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗であってもよい。
前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層、前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置するように配置され、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗であってもよい。
前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
複数の前記半導体構造のうち一部の前記半導体構造の前記トンネルジャンクション層は、埋め込み型であってもよい。
前記第1及び第2反射鏡の一方は、フォトニック結晶構造を持つ誘電体多層膜反射鏡であってもよい。
前記中間部は、前記第1及び第2反射鏡の一方と前記積層構造との間に放熱部材を有していてもよい。
本技術は、活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造が複数積層された積層体を生成する工程と、
前記積層体に対してイオン注入を行って前記半導体構造の少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部を中央部よりも高抵抗化する工程と、
を含む、面発光レーザの製造方法も提供する。
前記積層体の一側の表層及び/又は他側の表層がn型半導体層であり、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗化され、前記面発光レーザの製造方法は、前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の周辺部を低抵抗化する工程を更に含んでいてもよい。
以下に添付図面を参照しながら、本技術の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。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。本明細書において、本技術に係る面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る面発光レーザ及び面発光レーザの製造方法は、少なくとも1つの効果を奏すればよい。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もよい。
また、以下の順序で説明を行う。
0.導入
1.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザ
2.本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光レーザ
3.本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光レーザ
4.本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光レーザ
5.本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光レーザ
6.本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光レーザ
7.本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光レーザ
8.本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光レーザ
9.本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光レーザ
10.本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザ
11.本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光レーザ
12.本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光レーザ
13.本技術の一実施形態の実施例13に係る面発光レーザ
14.本技術の一実施形態の実施例14に係る面発光レーザ
15.本技術の一実施形態の実施例15に係る面発光レーザ
16.本技術の一実施形態の実施例16に係る面発光レーザ
17.本技術の変形例
18.電子機器への応用例
19.面発光レーザを距離測定装置に適用した例
20.距離測定装置を移動体に搭載した例
0.導入
1.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザ
2.本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光レーザ
3.本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光レーザ
4.本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光レーザ
5.本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光レーザ
6.本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光レーザ
7.本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光レーザ
8.本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光レーザ
9.本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光レーザ
10.本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザ
11.本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光レーザ
12.本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光レーザ
13.本技術の一実施形態の実施例13に係る面発光レーザ
14.本技術の一実施形態の実施例14に係る面発光レーザ
15.本技術の一実施形態の実施例15に係る面発光レーザ
16.本技術の一実施形態の実施例16に係る面発光レーザ
17.本技術の変形例
18.電子機器への応用例
19.面発光レーザを距離測定装置に適用した例
20.距離測定装置を移動体に搭載した例
<0.導入>
近年、3Dセンシングや顔認証に使用される赤外面発光レーザの開発が進んでいる。現在、赤外面発光レーザでは、発振波長として例えば940nm帯がメインとして使われているが、今後さらなる長波化が望まれている。特に、例えば1.4μm帯は、眼への損傷閾値が大幅に上がるアイセーフ帯であることに加え、太陽光の強度が低いためにセンシング時のノイズを低く抑えられるというメリットがある。
近年、3Dセンシングや顔認証に使用される赤外面発光レーザの開発が進んでいる。現在、赤外面発光レーザでは、発振波長として例えば940nm帯がメインとして使われているが、今後さらなる長波化が望まれている。特に、例えば1.4μm帯は、眼への損傷閾値が大幅に上がるアイセーフ帯であることに加え、太陽光の強度が低いためにセンシング時のノイズを低く抑えられるというメリットがある。
一方で、発振波長として例えば1.3μm以上の長波長に適したInP系の面発光レーザは、例えばGaAs系の面発光レーザで用いられるAlAs層の酸化による電流狭窄構造を作製することが難しいという問題がある。このため、InP系の面発光レーザでは、電流狭窄構造としてBTJ(埋め込みトンネルジャンクション)構造が多用されているが、このBTJ構造ではTJ層(トンネルジャンクション層)のエッチングとその後の埋め込み再成長が必要となり工程数が増えてしまう。
ところで、活性層が複数積層され高出力化された面発光レーザが提案されている(例えば特許文献1参照)。しかし、この面発光レーザにおいて活性層毎に電流狭窄用のBTJ構造を設ける場合には、活性層の数と同じ回数だけトンネルジャンクション層のエッチング及びその後の埋め込み再成長を行う必要があり、製造コストの増加を招いてしまう。
そこで、発明者らは、鋭意検討の末、製造コストの増加を抑制しつつ高出力化を図ることができる、電流狭窄領域を有する面発光レーザとして、本技術に係る面発光レーザを開発した。
以下、本技術に係る面発光レーザの一実施形態を幾つかの実施例を例にとって詳細に説明する。
<1.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
(全体構成)
図1は、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザ10-1の断面図である。以下では、便宜上、図1等の断面図における上方を上、下方を下として説明する。
≪面発光レーザの構成≫
(全体構成)
図1は、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザ10-1の断面図である。以下では、便宜上、図1等の断面図における上方を上、下方を下として説明する。
面発光レーザ10-1は、垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)である。面発光レーザ10-1は、互いに積層された第1及び第2反射鏡106、107と、第1及び第2反射鏡106、107の間に配置された中間部MPと、を備えている。面発光レーザ10-1は、例えばレーザドライバにより駆動される。
中間部MPは、互いに積層された活性層102及びトンネルジャンクション層104の各々を中間層として含む半導体構造SS(例えば第1~第3半導体構造SS1~SS3、図1において破線で囲まれた構造)が複数(例えば3つ)積層された積層構造LSを有する。
中間部MPは、さらに、積層構造LSと第1反射鏡106との間に配置された基板100を含む。一例として、基板100の裏面(下面)に第1反射鏡106が設けられている。
第1~第3半導体構造SS1~SS3は、基板100側(下側)からこの順に積層されている。
第1半導体構造SS1は、互いに積層された活性層102-1及びトンネルジャンクション層104-1と、活性層102-1とトンネルジャンクション層104-1との間に配置されたp型半導体層103-1と、活性層102-1のp型半導体層103-1側とは反対側に配置されたn型半導体層101-1(第1n型半導体層)と、トンネルジャンクション層104-1のp型半導体層103-1側とは反対側に配置されたn型半導体層105-12(第2n型半導体層)とを含む。第1半導体構造SS1は、n型半導体層101-1が第1反射鏡106側に位置し、且つ、n型半導体層105-12が第2反射鏡107側に位置するように配置されている。
第2半導体構造SS2は、互いに積層された活性層102-2及びトンネルジャンクション層104-2と、活性層102-2とトンネルジャンクション層104-2との間に配置されたp型半導体層103-2と、活性層102-2のp型半導体層103-2側とは反対側に配置されたn型半導体層105-12(第1n型半導体層)と、トンネルジャンクション層104-2のp型半導体層103-2側とは反対側に配置されたn型半導体層105-23(第2n型半導体層)とを含む。第2半導体構造SS2は、n型半導体層105-12が第1反射鏡106側に位置し、且つ、n型半導体層105-23が第2反射鏡107側に位置するように配置されている。
第3半導体構造SS3は、互いに積層された活性層102-3及びトンネルジャンクション層104-3と、活性層102-3とトンネルジャンクション層104-3との間に配置されたp型半導体層103-3と、活性層102-3のp型半導体層103-3側とは反対側に配置されたn型半導体層105-23(第1n型半導体層)と、トンネルジャンクション層104-3のp型半導体層103-3側とは反対側に配置されたn型半導体層101-3(第2n型半導体層)とを含む。第3半導体構造SS3は、n型半導体層105-23が第1反射鏡106側に位置し、且つ、n型半導体層101-3が第2反射鏡107側に位置するように配置されている。
第1及び第2半導体構造SS1、SS2は、n型半導体層105-12を共有している。すなわち、n型半導体層105-12は、第1半導体構造SS1の第2n型半導体層及び第2半導体構造SS2の第1n型半導体層を兼ねている。
第2及び第3半導体構造SS2、SS3は、n型半導体層105-23を共有している。すなわち、n型半導体層105-23は、第2半導体構造SS2の第2n型半導体層及び第3半導体構造SS3の第1n型半導体層を兼ねている。
積層構造LSは、一例として、第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1上に設けられたメサMを有する。メサMは、一例として、第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1以外の全ての層と、第2及び第3半導体構造SS2、SS3とを含んで構成される。メサMは、例えば略円柱形状であるが、例えば略楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、多角錐台形状等の他の形状であってもよい。メサMの直径は、例えば5~100μmである。
積層構造LSには、一例として、第1反射鏡106側の表層(n型半導体層101-1)及び第2反射鏡107側の表層(n型半導体層101-3)以外の全ての層の周辺部が電流狭窄領域としてのイオン注入領域IIA(図1の灰色で塗られた領域)となっている。ここでは、イオン注入領域IIAは、全体として周回状(例えば筒状)である。すなわち、積層構造LSにおいて、イオン注入領域IIAが高抵抗領域(キャリア伝導性が低い領域)であり、且つ、イオン注入領域IIAにより取り囲まれた領域が低抵抗領域(キャリア伝導性が高い領域)である。
一例として、メサMの頂部(n型半導体層101-3の上面)の中央部に第2反射鏡107が設けられ、メサMの頂部の周辺部に周回状(例えばリング状)のアノード電極109が第2反射鏡107を取り囲むように設けられている。面発光レーザ10-1は、一例として、第2反射鏡107の上面を出射面とする。すなわち、面発光レーザ10-1は、一例として、基板100の表面側に光を出射する表面出射型の面発光レーザである。
一例として、メサMの側面には、絶縁膜108が形成されている。
一例として、メサMの底部の周辺の領域(n型半導体層101-1のメサMの周辺の領域)には、周回状(例えばリング状)のカソード電極110が絶縁膜108を介してメサMの底部を取り囲むように設けられている。
(基板)
基板100は、例えばGaAs基板、Si基板、SiC基板等の半導体基板である。なお、基板100として、例えば半絶縁性基板、絶縁基板等の半導体基板以外の基板を用いてもよい。基板100の熱伝導率は、例えば40W/m・K以上であることが好ましい。
基板100は、例えばGaAs基板、Si基板、SiC基板等の半導体基板である。なお、基板100として、例えば半絶縁性基板、絶縁基板等の半導体基板以外の基板を用いてもよい。基板100の熱伝導率は、例えば40W/m・K以上であることが好ましい。
基板100の裏面(下面)には、例えば略半球状の凸面構造100aが設けられている。凸面構造100aは、第1反射鏡106の下地となる。凸面構造100aは、積層構造LSにおけるイオン注入領域IIAにより取り囲まれた領域(低抵抗領域)に対応する位置に位置している。
(第1反射鏡)
第1反射鏡106は、積層構造LSにおけるイオン注入領域IIAにより取り囲まれた領域(低抵抗領域)に対応する位置に位置している。第1反射鏡106は、一例として凹面型の誘電体多層膜反射鏡である。第1反射鏡106は、基板100の裏面に設けられた凸面構造100aに沿って設けられている。当該誘電体多層膜反射鏡の材料としては、例えばSiO2、TiO2、Ta2O5、a-Si、Al2O3等を用いることができる。第1反射鏡106に凹面鏡を用いることにより、活性層102で発生した光を集光できるので、回折損失を効果的に低減できる。第1反射鏡106に誘電体多層膜反射鏡を用いることにより、薄型で(少ないペア数で)高反射率を得ることができる。
第1反射鏡106は、積層構造LSにおけるイオン注入領域IIAにより取り囲まれた領域(低抵抗領域)に対応する位置に位置している。第1反射鏡106は、一例として凹面型の誘電体多層膜反射鏡である。第1反射鏡106は、基板100の裏面に設けられた凸面構造100aに沿って設けられている。当該誘電体多層膜反射鏡の材料としては、例えばSiO2、TiO2、Ta2O5、a-Si、Al2O3等を用いることができる。第1反射鏡106に凹面鏡を用いることにより、活性層102で発生した光を集光できるので、回折損失を効果的に低減できる。第1反射鏡106に誘電体多層膜反射鏡を用いることにより、薄型で(少ないペア数で)高反射率を得ることができる。
(第2反射鏡)
第2反射鏡107は、積層構造LSにおけるイオン注入領域IIAにより取り囲まれた領域(低抵抗領域)に対応する位置に位置している。第2反射鏡107は、一例として、平面型の誘電体多層膜反射鏡である。当該誘電体多層膜反射鏡の材料としては、例えばSiO2、TiO2、Ta2O5、a-Si、Al2O3等を用いることができる。第2反射鏡107に誘電体多層膜反射鏡を用いることにより、薄型で(少ないペア数で)高反射率を得ることができる。第2反射鏡107は、第1反射鏡106よりも反射率が僅かに低く設定されている。
第2反射鏡107は、積層構造LSにおけるイオン注入領域IIAにより取り囲まれた領域(低抵抗領域)に対応する位置に位置している。第2反射鏡107は、一例として、平面型の誘電体多層膜反射鏡である。当該誘電体多層膜反射鏡の材料としては、例えばSiO2、TiO2、Ta2O5、a-Si、Al2O3等を用いることができる。第2反射鏡107に誘電体多層膜反射鏡を用いることにより、薄型で(少ないペア数で)高反射率を得ることができる。第2反射鏡107は、第1反射鏡106よりも反射率が僅かに低く設定されている。
(活性層)
活性層102(例えば活性層102-1~102-3)は、一例として、AlGaInAs系化合物半導体からなる障壁層及び量子井戸層を含む量子井戸構造を有する。この量子井戸構造は、単一量子井戸構造(QW構造)であってもよいし、多重量子井戸構造(MQW構造)であってもよい。活性層102は、その他の例として、InGaAs系量子ドット活性層であってもよい。各活性層102は、共振器内の定在波の腹の位置に配置されることが好ましい。活性層102は、発振波長λが900nm以上、さらには1.3μm以上の長波長に対応するように設計されることが好ましい。
活性層102(例えば活性層102-1~102-3)は、一例として、AlGaInAs系化合物半導体からなる障壁層及び量子井戸層を含む量子井戸構造を有する。この量子井戸構造は、単一量子井戸構造(QW構造)であってもよいし、多重量子井戸構造(MQW構造)であってもよい。活性層102は、その他の例として、InGaAs系量子ドット活性層であってもよい。各活性層102は、共振器内の定在波の腹の位置に配置されることが好ましい。活性層102は、発振波長λが900nm以上、さらには1.3μm以上の長波長に対応するように設計されることが好ましい。
(トンネルジャンクション層)
各半導体構造SSにおいて、トンネルジャンクション層104(例えばトンネルジャンクション層104-1~104-3)は、隣接するn型半導体層101から注入された電子をホールに変換して隣接するp型半導体層103へ注入する役割を担う。隣り合う2つの活性層102間にトンネルジャンクション層104が配置されることにより、各活性層102に電流を注入することができる。トンネルジャンクション層104は、互いに接して配置されたp型半導体領域104a及びn型半導体領域104bを含む。ここでは、n型半導体領域104bの基板100側(下側)にp型半導体領域104aが配置されている。p型半導体領域104aは、例えばC、Mg又はZnが高ドープされたp型のAlGaInAs系化合物半導体からなる。n型半導体領域104bは、例えばSiが高ドープされたInP系化合物半導体又はAlGaInAs系化合物半導体からなる。
各半導体構造SSにおいて、トンネルジャンクション層104(例えばトンネルジャンクション層104-1~104-3)は、隣接するn型半導体層101から注入された電子をホールに変換して隣接するp型半導体層103へ注入する役割を担う。隣り合う2つの活性層102間にトンネルジャンクション層104が配置されることにより、各活性層102に電流を注入することができる。トンネルジャンクション層104は、互いに接して配置されたp型半導体領域104a及びn型半導体領域104bを含む。ここでは、n型半導体領域104bの基板100側(下側)にp型半導体領域104aが配置されている。p型半導体領域104aは、例えばC、Mg又はZnが高ドープされたp型のAlGaInAs系化合物半導体からなる。n型半導体領域104bは、例えばSiが高ドープされたInP系化合物半導体又はAlGaInAs系化合物半導体からなる。
(p型半導体層)
p型半導体層103(例えばp型半導体層103-1~103-3)は、一例としてp型のInP系化合物半導体(例えばp-InP)からなる。p型半導体層は、クラッド層とも呼ばれる。
p型半導体層103(例えばp型半導体層103-1~103-3)は、一例としてp型のInP系化合物半導体(例えばp-InP)からなる。p型半導体層は、クラッド層とも呼ばれる。
(n型半導体層)
第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1(第1n型半導体構造)及び第3半導体構造SS3のn型半導体層101-3(第2n型半導体構造)は、一例として、いずれもn型のInP系化合物半導体(例えばn-InP)からなる。
第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1(第1n型半導体構造)及び第3半導体構造SS3のn型半導体層101-3(第2n型半導体構造)は、一例として、いずれもn型のInP系化合物半導体(例えばn-InP)からなる。
第1半導体構造SS1及び第2半導体構造SS2のn型半導体層105-12、並びに、第2半導体構造SS2及び第3半導体構造SS3のn型半導体層105-23は、一例としてInPに格子整合する化合物半導体(例えばn-AlGaInAs)からなる。
各n型半導体層は、クラッド層とも呼ばれる。
(絶縁膜)
絶縁膜108は、例えばSiO2、SiN、SiON等の誘電体からなる。
絶縁膜108は、例えばSiO2、SiN、SiON等の誘電体からなる。
(アノード電極)
アノード電極109は、例えばAu/Ni/AuGe、Au/Pt/Ti等からなる。アノード電極109は、例えばレーザドライバの陽極(正極)に電気的に接続される。
アノード電極109は、例えばAu/Ni/AuGe、Au/Pt/Ti等からなる。アノード電極109は、例えばレーザドライバの陽極(正極)に電気的に接続される。
(カソード電極)
カソード電極110は、例えばAu/Ni/AuGe、Au/Pt/Ti等からなる。カソード電極110は、例えばレーザドライバの陰極(負極)に電気的に接続される。
カソード電極110は、例えばAu/Ni/AuGe、Au/Pt/Ti等からなる。カソード電極110は、例えばレーザドライバの陰極(負極)に電気的に接続される。
(イオン注入領域)
第1~第3半導体構造SS1~SS3の各々は、一例として、イオン注入領域IIAにより、少なくともトンネルジャンクション層104の周辺部が中央部よりも高抵抗になっている。
第1~第3半導体構造SS1~SS3の各々は、一例として、イオン注入領域IIAにより、少なくともトンネルジャンクション層104の周辺部が中央部よりも高抵抗になっている。
第1半導体構造SS1は、一例として、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1及びn型半導体層105-12の周辺部が、イオン注入領域IIAとなっており、中央部よりも高抵抗となっている。
積層構造LSの第1反射鏡106側の表層であるn型半導体層101-1は、一例として、各トンネルジャンクション層104の周辺部よりも低抵抗である。該表層は、例えばn-InP層からなる。
第2半導体構造SS2は、一例として、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2及びn型半導体層105-23の周辺部が、イオン注入領域IIAとなっており、中央部よりも高抵抗となっている。
第3半導体構造SS3は、一例として、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3の周辺部が、イオン注入領域IIAとなっており、中央部よりも高抵抗となっている。
積層構造LSの第2反射鏡107側の表層であるn型半導体層101-3は、一例として、各トンネルジャンクション層104の周辺部よりも低抵抗である。該表層は、例えばn-InP層からなる。
一例として、第2反射鏡107から最も近い半導体構造である第3半導体構造SS3のn型半導体層101-3(第2n型半導体層)及び第1反射鏡106から最も近い半導体構造である第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1(第1n型半導体層)は、各p型半導体103の周辺部よりも低抵抗である。
積層構造LSは、一例として、第2反射鏡107から最も近い半導体構造である第3半導体構造SS3のn型半導体層101-3(第2n型半導体層)及び第1反射鏡106から最も近い半導体構造であるn型半導体層101-1(第1n型半導体層)以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である。
イオン注入領域IIAにおける不純物濃度は、1x1019cm-3未満であることが好ましい。
イオン注入領域IIAにおける不純物は、H、He、B、C、Oの少なくとも1つを含むことが好ましい。
≪面発光レーザの動作≫
以下、面発光レーザ10-1の動作について説明する。面発光レーザ10-1では、レーザドライバにより駆動電圧が印加されると、レーザドライバの陽極側からアノード電極109へ流入された電流がn型半導体層101-3を介し、イオン注入領域IIAで狭窄されつつトンネルジャンクション層104-3及びp型半導体層103-3をこの順に介して活性層102-3に注入され、該活性層102-3が発光する。さらに、活性層102-3を経た電流が、イオン注入領域IIAで狭窄されつつn型半導体層105-23、トンネルジャンクション層104-2及びp型半導体層103-2をこの順に介して活性層102-2に注入され、該活性層102-2が発光する。さらに、活性層102-2を経た電流が、イオン注入領域IIAで狭窄されつつn型半導体層105-12、トンネルジャンクション層104-1及びp型半導体層103-1をこの順に介して活性層102-1に注入され、該活性層102-1が発光する。トンネルジャンクション層104-2のトンネル効果により活性層102-2には、活性層102-3に注入された電流と略同一の電流が注入される。トンネルジャンクション層104-1のトンネル効果により活性層102-1には、活性層102-2に注入された電流と略同一の電流が流れる。活性層102-1を経た電流は、n型半導体層101-1を介し、カソード電極110からレーザドライバの陰極側へ流出される。各活性層102で発生した光は、第1及び第2反射鏡106、107の間を各活性層102で増幅されつつ往復し、発振条件を満たしたときに、第2反射鏡107の上面(出射面)からレーザ光として出射される。
以下、面発光レーザ10-1の動作について説明する。面発光レーザ10-1では、レーザドライバにより駆動電圧が印加されると、レーザドライバの陽極側からアノード電極109へ流入された電流がn型半導体層101-3を介し、イオン注入領域IIAで狭窄されつつトンネルジャンクション層104-3及びp型半導体層103-3をこの順に介して活性層102-3に注入され、該活性層102-3が発光する。さらに、活性層102-3を経た電流が、イオン注入領域IIAで狭窄されつつn型半導体層105-23、トンネルジャンクション層104-2及びp型半導体層103-2をこの順に介して活性層102-2に注入され、該活性層102-2が発光する。さらに、活性層102-2を経た電流が、イオン注入領域IIAで狭窄されつつn型半導体層105-12、トンネルジャンクション層104-1及びp型半導体層103-1をこの順に介して活性層102-1に注入され、該活性層102-1が発光する。トンネルジャンクション層104-2のトンネル効果により活性層102-2には、活性層102-3に注入された電流と略同一の電流が注入される。トンネルジャンクション層104-1のトンネル効果により活性層102-1には、活性層102-2に注入された電流と略同一の電流が流れる。活性層102-1を経た電流は、n型半導体層101-1を介し、カソード電極110からレーザドライバの陰極側へ流出される。各活性層102で発生した光は、第1及び第2反射鏡106、107の間を各活性層102で増幅されつつ往復し、発振条件を満たしたときに、第2反射鏡107の上面(出射面)からレーザ光として出射される。
≪面発光レーザの製造方法の一例≫
以下、面発光レーザ10-1の製造方法の一例について、図2のフローチャートを参照して説明する。ここでは、一例として、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板100の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ10-1を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ10-1を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得る。なお、基板100の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ10-1が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得ることも可能である。
以下、面発光レーザ10-1の製造方法の一例について、図2のフローチャートを参照して説明する。ここでは、一例として、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板100の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ10-1を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ10-1を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得る。なお、基板100の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ10-1が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得ることも可能である。
最初のステップS1では、積層体を生成する(図3参照)。具体的には、一例として、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において成長基板GS(例えばInP基板)上にn型半導体層101-1、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3、n型半導体層101-3をこの順に積層して(エピタキシャル成長させて)、積層体を生成する。すなわち、該積層体は、1回のエピタキシャル成長により生成される。
次のステップS2では、積層体上に保護膜PFを形成する(図4参照)。具体的には、積層体の後述するイオン注入を行わない中央領域をレジスト、SiO2等からなる保護膜PFで保護する。
次のステップS3では、イオン注入を行う(図5参照)。具体的には、積層体の周辺領域(保護膜PFが形成されていない領域)に対してn型半導体層101-3側からイオンを注入する。この際、イオン種としては例えばプロトン(H+)を用い、プロトンが成長基板GS内に到達(好ましくは集中)するようにイオン注入エネルギーを設定し、ドーズ量を例えば1×1014ion/cm2以上にする。この結果、イオン注入による結晶欠陥が生じ、イオンが注入された領域は高抵抗化する。すなわち、成長基板GS、n型半導体層101-1、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3及びn型半導体層101-3の周辺部が高抵抗化する。結果として、成長基板GS内には、イオン濃度がピークの領域を含む高濃度イオン領域HiIR(図5中の黒塗部分)が形成される。
次のステップS4では、保護膜PFを除去する(図6参照)。
次のステップS5では、メサMを形成する(図7参照)。具体的には、一例として、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3及びn型半導体層101-3をエッチングしてメサMを形成する。詳述すると、フォトリソグラフィにより、イオン注入された積層体(図6参照)のn型半導体層101-3上にメサMを形成するためのレジストパターンを生成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、例えばウェットエッチング又はドライエッチングにより、少なくともn型半導体層101-1の表面が露出するまで(少なくとも活性層102-1の側面が完全に露出するまで)エッチングして、例えば直径が5~100μmのメサMを形成する。その後、該レジストパターンを除去する。
次のステップS6では、アノード電極109を形成する(図8参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、メサMの頂部の周辺部上に周回状(例えばリング状)のアノード電極109を形成する。
次のステップS7では、第2反射鏡107を形成する。具体的には、先ず、第2反射鏡107の材料である誘電体多層膜DMFを全面に成膜する(図9参照)。次いで、メサMの頂部の中央領域上の誘電体多層膜以外の誘電体多層膜を例えばドライエッチングにより除去する(図10参照)。この結果、アノード電極109により取り囲まれた第2反射鏡107としての誘電体多層膜反射鏡が形成される。
次のステップS8では、絶縁膜108を形成する。具体的には、先ず、絶縁膜108を全面に成膜する(図11参照)。次いで、アノード電極109及び第2反射鏡107を覆う絶縁膜108及びメサMの底部の周辺の領域(n型半導体層101-1)を覆う絶縁膜108を例えばドライエッチングにより除去する(図12参照)。この結果、アノード電極109、第2反射鏡107及びメサMの周辺の領域が露出し、メサMの側面に成膜された絶縁膜108のみが残る。
次のステップS9では、カソード電極110を形成する(図13参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、絶縁膜108を介してメサMの底部を取り込むように周回状(例えばリング状)のカソード電極110を形成する。
次のステップS10では、支持基板SBを貼り付ける(図14参照)。具体的には、メサM側にワックスWを介して支持基板SBを貼り付ける。
次のステップS11では、成長基板GSを除去する(図15参照)。具体的には、先ず、バックグラインダーを用いて成長基板GSの裏面を研磨して薄くする。次いで、例えば塩酸とリン酸の混合液を用いてウェットエッチングにより成長基板GSを除去する。この結果、n型半導体層101-1が露出する。成長基板GSの除去に伴って高濃度イオン領域HiIRも除去される。ここで、ステップS1において、エッチングストップ層(例えばInGaAsP層)を成長基板GSとn型半導体層101-1との間に配置しておくことにより、該エッチングストップ層で該ウェットエッチングを停止させることができる。該エッチングストップ層は、硫酸、過酸化水素及び水の混合液を用いて除去することができる。
次のステップS12では、基板100を貼り付ける(図16参照)。具体的には、n型半導体層101-1と、基板100とを接合する。この際、例えば、n型半導体層101-1の基板100との接合面及び基板100のn型半導体層101-1との接合面に対してプラズマ処理を施し、各接合面を清浄化した後、両接合面を張り合わせることで、n型半導体層101-1と基板100とを接合する。
次のステップS13では、第1反射鏡106を形成する。具体的には、先ず、基板100の裏面(下面)にレジストを塗布し、該レジストを加熱し(リフローし)半球化させたものをマスクとして基板100をドライエッチングして凸面構造100aを形成する(図17参照)。次いで、凸面構造100aが形成された基板100の裏面に誘電体多層膜を成膜することにより第1反射鏡106としての誘電体多層膜反射鏡を形成する(図18参照)。
次のステップS14では、支持基板SBを除去する(図19参照)。具体的には、例えば200~300℃で加熱することでワックスWを軟化させて支持基板SBを除去する。支持基板SBを除去後、残留したワックスWをアッシャーにより除去する。
最後のステップS15では、アニール処理を行う(図20参照)。具体的には、350~600℃でアニール処理を行う。これにより、イオン注入によりダメージを受けた(結晶欠陥が生じた)n-InP層であるn型半導体層101-1、101-3の周辺部が低抵抗化されて回復する。一方、イオン注入によりダメージを受けた、活性層102-1、102-2、102-3、p型半導体層103-1、103-2、103-3、トンネルジャンクション層104-1、104-2、104-3、n-AlGaInAs層であるn型半導体層105-12、105-23の周辺部は高抵抗化されたままであり回復しない。なお、論文(J. Appl. Phys. Vol. 89, No. 10, 15 (2001))において、高抵抗化されたn-InPはアニール処理により回復し、高抵抗化されたp-InPはアニール処理により回復しないと報告されている。さらに、該論文において、高抵抗化されたn-GaAsはアニール処理により回復し、高抵抗化されたp-GaAsはアニール処理により回復しないと報告されている。ここでのアニール処理は、各電極のシンターも兼ねることが可能である。
≪面発光レーザ及びその製造方法の効果≫
本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザ10-1は、互いに積層された第1及び第2反射鏡106、107と、第1及び第2反射鏡106、107の間に配置された中間部MPと、を備え、中間部MPは、互いに積層された活性層102及びトンネルジャンクション層104の各々を中間層として含む半導体構造SSが複数積層された積層構造LSを有し、少なくとも1つの半導体構造SS(例えば全ての半導体構造SS)は、少なくともトンネルジャンクション層104の周辺部が中央部よりも高抵抗である。
本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザ10-1は、互いに積層された第1及び第2反射鏡106、107と、第1及び第2反射鏡106、107の間に配置された中間部MPと、を備え、中間部MPは、互いに積層された活性層102及びトンネルジャンクション層104の各々を中間層として含む半導体構造SSが複数積層された積層構造LSを有し、少なくとも1つの半導体構造SS(例えば全ての半導体構造SS)は、少なくともトンネルジャンクション層104の周辺部が中央部よりも高抵抗である。
この場合、少なくとも1つの半導体構造SS(例えば全ての半導体構造SS)のトンネルジャンクション層104を埋め込み型にせずに電流狭窄を行うことができる。すなわち、該トンネルジャンクション層104をエッチング及びその後の埋め込み再成長を行わずに該トンネルジャンクション層104に電流狭窄機能を持たせることができる。
結果として、面発光レーザ10-1によれば、製造コストの増加を抑制しつつ高出力化を図ることができる、電流狭窄領域を有する面発光レーザを提供することができる。
積層構造LSの第2反射鏡107側の表層は、トンネルジャンクション層104の周辺部よりも低抵抗である。これにより、例えば該表層の周辺領域上にアノード電極109を設置した場合に、特に該表層に面内方向に低抵抗の電流パスを形成することができ、ひいては高効率化を図ることができる。
積層構造LSの第2反射鏡107側の表層は、n型半導体層101-3である。該表層は、n-InP層からなることが好ましい。これにより、該表層は、イオン注入により高抵抗化されてもアニールにより回復(低抵抗化)させることができる。
積層構造LSの第1反射鏡106側の表層は、トンネルジャンクション層104の周辺部よりも低抵抗である。これにより、例えば該表層の周辺領域上にカソード電極110を設置した場合に、特に該表層に面内方向に低抵抗の電流パスを形成することができ、ひいては高効率化を図ることができる。
積層構造LSの第1反射鏡106側の表層は、n型半導体層101-1である。該表層は、n-InP層からなることが好ましい。これにより、該表層は、イオン注入により高抵抗化されてもアニールにより回復(低抵抗化)させることができる。
各半導体構造SSは、活性層102とトンネルジャンクション層104との間に配置されたp型半導体層103と、活性層102のp型半導体層103側とは反対側に配置された第1n型半導体層と、トンネルジャンクション層104のp型半導体層103側とは反対側に配置された第2n型半導体層と、を更に含ことが好ましい。これにより、各活性層102へ電流を流すことができ、且つ、動作電圧を下げることができる。
各半導体構造SSは、p型半導体層103の周辺部が中央部よりも高抵抗である。これにより、p型半導体層103にも電流狭窄機能を持たせることができる。
各半導体構造SSは、第1n型半導体層が第1反射鏡106側に位置し、且つ、第2n型半導体層が第2反射鏡107側に位置するように配置され、第2反射鏡107から最も近い半導体構造SS3の第2n型半導体層であるn型半導体層101-3及び第1反射鏡106から最も近い半導体構造SS1の第1n型半導体層であるn型半導体層101-1は、p型半導体103の周辺部よりも低抵抗である。これにより、積層構造LSの第1反射鏡106側の表層及び第2反射鏡107側の表層に面内方向に低抵抗な電流パスを形成することができ、ひいては格段の高効率化を図ることができる。
積層構造LSは、第2反射鏡107から最も近い半導体構造SS3の第2n型半導体層であるn型半導体層101-3及び第1反射鏡106から最も近い半導体構造SS1の第1n型半導体層であるn型半導体層101-1以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である。これにより、当該全ての層に電流狭窄機能を持たせることができる。
さらに、面発光レーザ10-1によれば、エピタキシャル成長を複数回行うことなく、少なくともトンネルジャンクション層104において電流狭窄が可能な面発光レーザを提供することができる。これにより、製造時間の短縮及び製造コストの低減を図ることができる。
面発光レーザ10-1の製造方法は、成長基板GS上に活性層102及びトンネルジャンクション層104を含む半導体構造SSが複数積層された積層体を生成する工程と、該積層体に対してイオン注入を行って少なくともトンネルジャンクション層104の周辺部を中央部よりも高抵抗化する工程と、を含む。
これにより、製造コストの増加を抑制しつつ高出力化を図ることができる、電流狭窄領域を有する面発光レーザを製造することができる。
積層体の積層方向の一側の表層及び他側の表層がn型半導体層(例えばn-InP層)であり、上記高抵抗化する工程では、該n型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗化され、面発光レーザ10-1の製造方法は、上記高抵抗化する工程の後、積層体にアニール処理を施して該n型半導体層の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む。これにより、積層体の積層方向の一側及び他側の表層を電極とのコンタクト領域として有効利用できる、電流狭窄領域を有する面発光レーザ10-1を製造できる。
イオン注入では、成長基板GS内にイオンを到達させ、高抵抗化する工程の後、積層体の成長基板GS側とは反対側の面に支持基板SBを貼り付ける工程と、積層体から成長基板GSを除去する工程と、を含む。これにより、素子の特性変化(例えば信頼性低下)を誘発する可能性が高い、イオン濃度のピークとなる部分を面発光レーザ10-1の構成要素から排除できるので、各構成層の特性変化を抑制することが可能な面発光レーザ10-1を製造できる。
面発光レーザ10-1の製造方法は、積層体の成長基板GSが除去された面に第1反射鏡106及び基板100を積層する工程を含むことが好ましい。
<2.本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図21は、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光レーザ10-2の断面図である。面発光レーザ10-2は、第1反射鏡106が、n型半導体層101-1と基板100との間に配置された半導体多層膜反射鏡である点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
≪面発光レーザの構成≫
図21は、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光レーザ10-2の断面図である。面発光レーザ10-2は、第1反射鏡106が、n型半導体層101-1と基板100との間に配置された半導体多層膜反射鏡である点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-2では、第1反射鏡106は、一例として、InPに格子整合する材料系(例えばInP/AlGaInAs、AlInAs/AlGaInAs等のペア)からなる。面発光レーザ10-2では、第1反射鏡106は、一例として、平面鏡である。面発光レーザ10-2では、第1反射鏡106は、周辺部がイオン注入領域IIAとなっており、該周辺部が中央部よりも高抵抗となっている。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-2は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
面発光レーザ10-2は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法の一例≫
以下、面発光レーザ10-2の製造方法の一例について、図22のフローチャートを参照して説明する。ここでは、一例として、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板100の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ10-2を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ10-2を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得る。なお、基板100の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ10-2が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得ることも可能である。
以下、面発光レーザ10-2の製造方法の一例について、図22のフローチャートを参照して説明する。ここでは、一例として、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板100の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ10-2を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ10-2を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得る。なお、基板100の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ10-2が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得ることも可能である。
最初のステップS21では、積層体を生成する(図23参照)。具体的には、一例として、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において成長基板GS(例えばInP基板)上に第1反射鏡106としての半導体多層膜反射鏡、n型半導体層101-1、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3、n型半導体層101-3をこの順に積層して(エピタキシャル成長させて)積層体を生成する。すなわち、該積層体は、1回のエピタキシャル成長により生成される。
次のステップS22では、イオン注入を行う(図24参照)。具体的には、先ず、積層体の後述するイオン注入を行わない中央領域をレジスト、SiO2等からなる保護膜PFで保護する。次いで、積層体の周辺領域(保護膜PFが形成されていない領域)に対してn型半導体層101-3側からイオンを注入する。この際、イオン種としては例えばプロトン(H+)を用い、プロトンが成長基板GS内に到達(好ましくは集中)するようにイオン注入エネルギーを設定し、ドーズ量を例えば1×1014ion/cm2以上にする。この結果、イオン注入による結晶欠陥が生じ、イオンが注入された領域は高抵抗化する。すなわち、成長基板GS、第1反射鏡106としての半導体多層膜反射鏡、n型半導体層101-1、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3及びn型半導体層101-3の周辺部が高抵抗化する。結果として、成長基板GS内には、イオン濃度がピークの領域を含む高濃度イオン領域HiIR(図24中の黒塗部分)が形成される。その後、保護膜PFを除去する。
次のステップS23では、メサMを形成する(図25参照)。具体的には、一例として、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3、n型半導体層101-3をエッチングしてメサMを形成する。詳述すると、フォトリソグラフィにより、イオン注入された積層体(図24参照)のn型半導体層101-3上にメサMを形成するためのレジストパターンを生成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、例えばウェットエッチング又はドライエッチングにより、少なくともn型半導体層101-1の表面が露出するまで(少なくとも活性層102-1の側面が完全に露出するまで)エッチングして、例えば直径が5~100μmのメサMを形成する。その後、該レジストパターンを除去する。
次のステップS24では、アノード電極109を形成する(図26参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、メサMの頂部の周辺部上に周回状(例えばリング状)のアノード電極109を形成する。
次のステップS25では、第2反射鏡107を形成する(図27参照)。具体的には、先ず、第2反射鏡107の材料である誘電体多層膜を全面に成膜する。次いで、メサMの頂部の中央領域上の誘電体多層膜以外の誘電体多層膜を例えばドライエッチングにより除去する。この結果、アノード電極109により取り囲まれた第2反射鏡107としての誘電体多層膜反射鏡が形成される。
次のステップS26では、絶縁膜108を形成する。具体的には、先ず、絶縁膜108を全面に成膜する(図28参照)。次いで、アノード電極109及び第2反射鏡107を覆う絶縁膜108及びメサMの底部の周辺の領域(n型半導体層101-1)を覆う絶縁膜108を例えばドライエッチングにより除去する(図29参照)。この結果、アノード電極109、第2反射鏡107及びメサMの周辺の領域が露出し、メサMの側面に成膜された絶縁膜108のみが残る。
次のステップS27では、カソード電極110を形成する(図30参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、絶縁膜108を介してメサMの底部を取り込むように周回状(例えばリング状)のカソード電極110を形成する。
次のステップS28では、支持基板SBを貼り付ける(図31参照)。具体的には、メサM側にワックスWを介して支持基板SBを貼り付ける。
次のステップS29では、成長基板GSを除去する(図32参照)。具体的には、先ず、バックグラインダーを用いて成長基板GSの裏面を研磨して薄くする。次いで、例えば塩酸とリン酸の混合液を用いてウェットエッチングにより成長基板GSを除去する。この結果、第1反射鏡106が露出する。成長基板GSの除去に伴って高濃度イオン領域HiIRも除去される。ここで、ステップS21において、エッチングストップ層(例えばInGaAsP層)を成長基板GSと第1反射鏡106との間に配置しておくことにより、該エッチングストップ層で該ウェットエッチングを停止させることができる。該エッチングストップ層は、硫酸、過酸化水素及び水の混合液を用いて除去することができる。
次のステップS30では、基板100を貼り付ける(図33参照)。具体的には、第1反射鏡106と基板100とを接合する。この際、例えば、第1反射鏡106の基板100との接合面及び基板100の第1反射鏡106との接合面に対してプラズマ処理を施し、各接合面を清浄化した後、両接合面を張り合わせることで、第1反射鏡106と基板100とを接合する。
次のステップS31では、支持基板SBを除去する(図34参照)。具体的には、例えば200~300℃で加熱することでワックスWを軟化させて支持基板SBを除去する。支持基板SBを除去後、残留したワックスWをアッシャーにより除去する。
最後のステップS32では、アニール処理を行う(図35参照)。具体的には、350~600℃でアニール処理を行う。これにより、イオン注入によりダメージを受けた(結晶欠陥が生じた)n型半導体層101-1、101-3としてのn-InP層の周辺部が低抵抗化されて回復する。一方、イオン注入によりダメージを受けた、第1反射鏡106としての半導体多層膜反射鏡、活性層102-1、102-2、102-3、p型半導体層103-1、103-2、103-3、トンネルジャンクション層104-1、104-2、104-3、n-AlGaInAs層であるn型半導体層105-12、105-23の周辺部は、高抵抗化されたままであり回復しない。ここでのアニール処理は、各電極のシンターも兼ねることが可能である。
≪面発光レーザ及びその製造方法の効果≫
面発光レーザ10-2によれば、第1反射鏡106が平面型の半導体多層膜反射鏡なので、凹面型の誘電体多層膜反射鏡特有の効果を得ることができない点を除いて、面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができる。面発光レーザ10-2の製造方法によれば、第1反射鏡106もエピタキシャル成長させて積層体を生成するので、製造プロセスを簡略化できる。
面発光レーザ10-2によれば、第1反射鏡106が平面型の半導体多層膜反射鏡なので、凹面型の誘電体多層膜反射鏡特有の効果を得ることができない点を除いて、面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができる。面発光レーザ10-2の製造方法によれば、第1反射鏡106もエピタキシャル成長させて積層体を生成するので、製造プロセスを簡略化できる。
<3.本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図36は、本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光レーザ10-3の断面図である。面発光レーザ10-3は、第1反射鏡106としての誘電体多層膜反射鏡が、n型半導体層101-1と基板100との間に配置されている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
≪面発光レーザの構成≫
図36は、本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光レーザ10-3の断面図である。面発光レーザ10-3は、第1反射鏡106としての誘電体多層膜反射鏡が、n型半導体層101-1と基板100との間に配置されている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-3では、第1反射鏡106は、一例として、平面鏡である。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-3は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
面発光レーザ10-3は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法の一例≫
以下、面発光レーザ10-3の製造方法の一例について、図37のフローチャートを参照して説明する。ここでは、一例として、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板100の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ10-3を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ10-3を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得る。なお、基板100の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ10-3が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得ることも可能である。
以下、面発光レーザ10-3の製造方法の一例について、図37のフローチャートを参照して説明する。ここでは、一例として、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板100の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ10-3を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ10-3を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得る。なお、基板100の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ10-3が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得ることも可能である。
最初のステップS41では、積層体を生成する(図3参照)。具体的には、一例として、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において成長基板GS(例えばInP基板)上にn型半導体層101-1、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3、n型半導体層101-3をこの順に積層して(エピタキシャル成長させて)積層体を生成する。すなわち、該積層体は、1回のエピタキシャル成長により生成される。
次のステップS42では、イオン注入を行う(図5参照)。具体的には、先ず、積層体の後述するイオン注入を行わない中央領域をレジスト、SiO2等からなる保護膜PFで保護する。次いで、積層体の周辺領域(保護膜PFが形成されていない領域)に対してn型半導体層101-3側からイオンを注入する。この際、イオン種としては例えばプロトン(H+)を用い、プロトンが成長基板GS内に到達(好ましくは集中)するようにイオン注入エネルギーを設定し、ドーズ量を例えば1×1014ion/cm2以上にする。この結果、イオン注入による結晶欠陥が生じ、イオンが注入された領域は高抵抗化する。すなわち、成長基板GS、n型半導体層101-1、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3及びn型半導体層101-3の周辺部が高抵抗化する。結果として、成長基板GS内には、イオン濃度がピークの領域を含む高濃度イオン領域HiIR(図5中の黒塗部分)が形成される。その後、保護膜PFを除去する。
次のステップS43では、メサMを形成する(図7参照)。具体的には、一例として、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3、n型半導体層101-3をエッチングしてメサMを形成する。詳述すると、フォトリソグラフィにより、イオン注入された積層体(図6参照)のn型半導体層101-3上にメサMを形成するためのレジストパターンを生成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、例えばウェットエッチング又はドライエッチングにより、少なくともn型半導体層101-1の表面が露出するまで(少なくとも活性層102-1の側面が完全に露出するまで)エッチングして、例えば直径が5~100μmのメサMを形成する。その後、該レジストパターンを除去する。
次のステップS44では、アノード電極109を形成する(図8参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、メサMの頂部の周辺部上に周回状(例えばリング状)のアノード電極109を形成する。
次のステップS45では、第2反射鏡107を形成する(図10参照)。具体的には、先ず、第2反射鏡107の材料である誘電体多層膜を全面に成膜する。次いで、メサMの頂部の中央領域上の誘電体多層膜以外の誘電体多層膜を例えばドライエッチングにより除去する。この結果、アノード電極109により取り囲まれた第2反射鏡107としての誘電体多層膜反射鏡が形成される。
次のステップS46では、絶縁膜108を形成する(図12参照)。具体的には、先ず、絶縁膜108を全面に成膜する。次いで、アノード電極109及び第2反射鏡107を覆う絶縁膜108及びメサMの底部の周辺の領域(n型半導体層101-1)を覆う絶縁膜108を例えばドライエッチングにより除去する。この結果、アノード電極109、第2反射鏡107及びメサMの周辺の領域が露出し、メサMの側面に成膜された絶縁膜108のみが残る。
次のステップS47では、カソード電極110を形成する(図13参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、絶縁膜108を介してメサMの底部を取り込むように周回状(例えばリング状)のカソード電極110を形成する。
次のステップS48では、支持基板SBを貼り付ける(図14参照)。具体的には、メサM側にワックスWを介して支持基板SBを貼り付ける。
次のステップS49では、成長基板GSを除去する(図15参照)。具体的には、先ず、バックグラインダーを用いて成長基板GSの裏面を研磨して薄くする。次いで、例えば塩酸とリン酸の混合液を用いてウェットエッチングにより成長基板GSを除去する。この結果、n型半導体層101-1が露出する。成長基板GSの除去に伴って高濃度イオン領域HiIRも除去される。ここで、ステップS41において、エッチングストップ層(例えばInGaAsP層)を成長基板GSとn型半導体層101-1との間に配置しておくことにより、該エッチングストップ層で該ウェットエッチングを停止させることができる。該エッチングストップ層は、硫酸、過酸化水素及び水の混合液を用いて除去することができる。
次のステップS50では、第1反射鏡106を形成する(図38参照)。具体的には、第1反射鏡106としての誘電体多層膜反射鏡の材料である誘電体多層膜をn型半導体層101-1の裏面(下面)に成膜する。
次のステップS51では、基板100を貼り付ける(図39参照)。具体的には、第1反射鏡106と基板100とを接合する。この際、例えば、第1反射鏡106の基板100との接合面及び基板100の第1反射鏡106との接合面に対してプラズマ処理を施し、各接合面を清浄化した後、両接合面を張り合わせることで、第1反射鏡106と基板100とを接合する。
次のステップS52では、支持基板SBを除去する(図40参照)。具体的には、例えば200~300℃で加熱することでワックスWを軟化させて支持基板SBを除去する。支持基板SBを除去後、残留したワックスWをアッシャーにより除去する。
最後のステップS53では、アニール処理を行う(図41参照)。具体的には、350~600℃でアニール処理を行う。これにより、イオン注入によりダメージを受けた(結晶欠陥が生じた)n型半導体層101-1、101-3としてのn-InP層の周辺部が低抵抗化されて回復する。一方、イオン注入によりダメージを受けた、活性層102-1、102-2、102-3、p型半導体層103-1、103-2、103-3、トンネルジャンクション層104-1、104-2、104-3、n-AlGaInAs層であるn型半導体層105-12、105-23の周辺部は、高抵抗化されたままであり回復しない。ここでのアニール処理は、各電極のシンターも兼ねることが可能である。
≪面発光レーザ及びその製造方法の効果≫
面発光レーザ10-3によれば、第1反射鏡106が平面鏡なので凹面鏡特有の効果を得ることができない点を除いて、面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができる。面発光レーザ10-3の製造方法によれば、第1反射鏡106が平面鏡なので基板100を加工する必要がなく、製造プロセスを簡略化できる。
面発光レーザ10-3によれば、第1反射鏡106が平面鏡なので凹面鏡特有の効果を得ることができない点を除いて、面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができる。面発光レーザ10-3の製造方法によれば、第1反射鏡106が平面鏡なので基板100を加工する必要がなく、製造プロセスを簡略化できる。
<4.本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図42は、本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光レーザ10-4の断面図である。面発光レーザ10-4は、基板100が熱伝導性の高い材料(例えばSi、GaAs等)からなる熱伝導性基板(放熱部材)であり、薄膜化されている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
≪面発光レーザの構成≫
図42は、本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光レーザ10-4の断面図である。面発光レーザ10-4は、基板100が熱伝導性の高い材料(例えばSi、GaAs等)からなる熱伝導性基板(放熱部材)であり、薄膜化されている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-4は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
面発光レーザ10-4は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法の一例≫
以下、面発光レーザ10-4の製造方法の一例について、図43のフローチャートを参照して説明する。ここでは、一例として、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板100の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ10-4を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ10-4を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得る。なお、基板100の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ10-4が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得ることも可能である。
以下、面発光レーザ10-4の製造方法の一例について、図43のフローチャートを参照して説明する。ここでは、一例として、半導体製造装置を用いた半導体製造方法により、基板100の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ10-4を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ10-4を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得る。なお、基板100の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ10-4が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得ることも可能である。
最初のステップS61では、積層体を生成する(図3参照)。具体的には、一例として、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において成長基板GS(例えばInP基板)上にn型半導体層101-1、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3、n型半導体層101-3をこの順に積層して(エピタキシャル成長させて)積層体を生成する。すなわち、該積層体は、1回のエピタキシャル成長により生成される。
次のステップS62では、イオン注入を行う(図5参照)。具体的には、先ず、積層体の後述するイオン注入を行わない中央領域をレジスト、SiO2等からなる保護膜PFで保護する。次いで、積層体の周辺領域(保護膜PFが形成されていない領域)に対してn型半導体層101-3側からイオンを注入する。この際、イオン種としては例えばプロトン(H+)を用い、プロトンが成長基板GS内に到達(好ましくは集中)するようにイオン注入エネルギーを設定し、ドーズ量を例えば1×1014ion/cm2以上にする。この結果、イオン注入による結晶欠陥が生じ、イオンが注入された領域は高抵抗化する。すなわち、成長基板GS、n型半導体層101-1、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3及びn型半導体層101-3の周辺部が高抵抗化する。結果として、成長基板GS内には、イオン濃度がピークの領域を含む高濃度イオン領域HiIR(図5中の黒塗部分)が形成される。その後、保護膜PFを除去する。
次のステップS63では、メサMを形成する(図7参照)。具体的には、一例として、活性層102-1、p型半導体層103-1、トンネルジャンクション層104-1、n型半導体層105-12、活性層102-2、p型半導体層103-2、トンネルジャンクション層104-2、n型半導体層105-23、活性層102-3、p型半導体層103-3、トンネルジャンクション層104-3及びn型半導体層101-3をエッチングしてメサMを形成する。詳述すると、フォトリソグラフィにより、イオン注入された積層体(図5参照)のn型半導体層101-3上にメサMを形成するためのレジストパターンを生成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、例えばウェットエッチング又はドライエッチングにより、少なくともn型半導体層101-1の表面が露出するまで(少なくとも活性層102-1の側面が完全に露出するまで)エッチングして、例えば直径が5~100μmのメサMを形成する。その後、該レジストパターンを除去する。
次のステップS64では、アノード電極109を形成する(図8参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、メサMの頂部の周辺部上に周回状(例えばリング状)のアノード電極109を形成する。
次のステップS65では、第2反射鏡107を形成する(図10参照)。具体的には、先ず、第2反射鏡107の材料である誘電体多層膜を全面に成膜する。次いで、メサMの頂部の中央領域上の誘電体多層膜以外の誘電体多層膜を例えばドライエッチングにより除去する。この結果、アノード電極109により取り囲まれた第2反射鏡107としての誘電体多層膜反射鏡が形成される。
次のステップS66では、絶縁膜108を形成する(図12参照)。具体的には、先ず、絶縁膜108を全面に成膜する。次いで、アノード電極109及び第2反射鏡107を覆う絶縁膜108及びメサMの底部の周辺の領域(n型半導体層101-1)を覆う絶縁膜108を例えばドライエッチングにより除去する。この結果、アノード電極109、第2反射鏡107及びメサMの周辺の領域が露出し、メサMの側面に成膜された絶縁膜108のみが残る。
次のステップS67では、カソード電極110を形成する(図13参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、絶縁膜108を介してメサMの底部を取り込むように周回状(例えばリング状)のカソード電極110を形成する。
次のステップS68では、支持基板SBを貼り付ける(図14参照)。具体的には、メサM側にワックスWを介して支持基板SBを貼り付ける。
次のステップS69では、成長基板GSを除去する(図15参照)。具体的には、先ず、バックグラインダーを用いて成長基板GSの裏面を研磨して薄くする。次いで、例えば塩酸とリン酸の混合液を用いてウェットエッチングにより成長基板GSを除去する。この結果、n型半導体層101-1が露出する。成長基板GSの除去に伴って高濃度イオン領域HiIRも除去される。ここで、ステップS61において、エッチングストップ層(例えばInGaAsP層)を成長基板GSとn型半導体層101-1との間に配置しておくことにより、該エッチングストップ層で該ウェットエッチングを停止させることができる。該エッチングストップ層は、硫酸、過酸化水素及び水の混合液を用いて除去することができる。
次のステップS70では、基板100を貼り付ける(図44参照)。具体的には、n型半導体層101-1と基板100(熱伝導性基板)とを接合する。この際、例えば、n型半導体層101-1の基板100との接合面及び基板100のn型半導体層101-1との接合面に対してプラズマ処理を施し、各接合面を清浄化した後、両接合面を張り合わせることで、n型半導体層101-1と基板100とを接合する。
次のステップS71では、基板100を薄膜化する(図45参照)。具体的には、基板100の裏面をCMP(化学機械研磨)装置を用いて研磨して、基板100を所望の厚さまで薄膜化する。
次のステップS72では、第1反射鏡106を形成する。具体的には、先ず、基板100の裏面(下面)にレジストを塗布し、該レジストを加熱し(リフローし)半球化させたものをマスクとして基板100をドライエッチングして凸面構造100aを形成する(図46参照)。次いで、凸面構造100aが形成された基板100の裏面に誘電体多層膜を成膜することにより第1反射鏡106としての誘電体多層膜反射鏡を形成する(図47参照)。
次のステップS73では、支持基板SBを除去する(図48参照)。具体的には、例えば200~300℃で加熱することでワックスWを軟化させて支持基板SBを除去する。支持基板SBを除去後、残留したワックスWをアッシャーにより除去する。
最後のステップS74では、アニール処理を行う(図49参照)。具体的には、350~600℃でアニール処理を行う。これにより、イオン注入によりダメージを受けた(結晶欠陥が生じた)n型半導体層101-1、101-3としてのn-InP層の周辺部が低抵抗化されて回復する。一方、イオン注入によりダメージを受けた、活性層102-1、102-2、102-3、p型半導体層103-1、103-2、103-3、トンネルジャンクション層104-1、104-2、104-3、n-AlGaInAs層であるn型半導体層105-12、105-23の周辺部は、高抵抗化されたままであり回復しない。ここでのアニール処理は、各電極のシンターも兼ねることが可能である。
≪面発光レーザ及びその製造方法の効果≫
面発光レーザ10-4によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができるとともに、基板100に薄型の熱伝導性基板を用いているので、全体として薄型化を図りつつ放熱性を向上できる。面発光レーザ10-4の製造方法によれば、基板100を薄型化する分、工程数が増加するが、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と同様の効果を得ることができる。なお、ステップS71(基板100を薄膜化する工程)を省略してもよい。
面発光レーザ10-4によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができるとともに、基板100に薄型の熱伝導性基板を用いているので、全体として薄型化を図りつつ放熱性を向上できる。面発光レーザ10-4の製造方法によれば、基板100を薄型化する分、工程数が増加するが、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と同様の効果を得ることができる。なお、ステップS71(基板100を薄膜化する工程)を省略してもよい。
<5.本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図50は、本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光レーザ10-5の断面図である。面発光レーザ10-5は、第1反射鏡106の下地となる凸面構造111が基板100とは別材料で構成されている点を除いて、実施例4に係る面発光レーザ10-4と同様の構成を有する。
≪面発光レーザの構成≫
図50は、本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光レーザ10-5の断面図である。面発光レーザ10-5は、第1反射鏡106の下地となる凸面構造111が基板100とは別材料で構成されている点を除いて、実施例4に係る面発光レーザ10-4と同様の構成を有する。
凸面構造111は、例えばSiO2等の透明誘電体、樹脂、レジスト等からなる。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-5は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
面発光レーザ10-5は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-5は、実施例4に係る面発光レーザ10-4の製造方法と概ね同様の製造方法により製造できる。
面発光レーザ10-5は、実施例4に係る面発光レーザ10-4の製造方法と概ね同様の製造方法により製造できる。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-5によれば、実施例4に係る面発光レーザ10-4と同様の効果を得ることができるとともに、凸面構造111を基板100を加工することなく形成することができる。例えば基板100の裏面に形成され加熱により半球状に成形されたレジストをそのまま第1反射鏡106の下地として用いることもできる。
面発光レーザ10-5によれば、実施例4に係る面発光レーザ10-4と同様の効果を得ることができるとともに、凸面構造111を基板100を加工することなく形成することができる。例えば基板100の裏面に形成され加熱により半球状に成形されたレジストをそのまま第1反射鏡106の下地として用いることもできる。
<6.本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図51は、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光レーザ10-6の断面図である。面発光レーザ10-6は、積層構造が半導体構造SSを2つだけ有している点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
≪面発光レーザの構成≫
図51は、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光レーザ10-6の断面図である。面発光レーザ10-6は、積層構造が半導体構造SSを2つだけ有している点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-6は、図51に示すように、積層構造が第1及び第2半導体構造SS1、SS2のみを有している。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-6は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
面発光レーザ10-6は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-6は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法により製造できる。
面発光レーザ10-6は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法により製造できる。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-6によれば、半導体構造SSの積層数を最少(2つ)にすることにより、製造コストの増加を十分に抑制しつつ高出力化を図ることができる、電流狭窄領域を有する薄型の面発光レーザを実現できる。
面発光レーザ10-6によれば、半導体構造SSの積層数を最少(2つ)にすることにより、製造コストの増加を十分に抑制しつつ高出力化を図ることができる、電流狭窄領域を有する薄型の面発光レーザを実現できる。
<7.本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図52は、本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光レーザ10-7の断面図である。面発光レーザ10-7は、各半導体構造が上下逆に配置されている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
≪面発光レーザの構成≫
図52は、本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光レーザ10-7の断面図である。面発光レーザ10-7は、各半導体構造が上下逆に配置されている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
各半導体構造SSは、活性層102とトンネルジャンクション層104との間に配置されたp型半導体層103と、活性層102のp型半導体層103側とは反対側に配置された第1n型半導体層と、トンネルジャンクション層104のp型半導体層103側とは反対側に配置された第2n型半導体層と、を含む。
各半導体構造は、第1n型半導体層が第2反射鏡107側に位置し、且つ、第2n型半導体層が第1反射鏡106側に位置するように配置されている。
第2反射鏡107から最も近い半導体構造SS3の第1n型半導体層であるn型半導体層101-3(例えばn-InP層)及び第1反射鏡106から最も近い半導体構造SS1の第2n型半導体層であるn型半導体層101-1(例えばn-InP層)は、p型半導体103の周辺部よりも低抵抗である。
積層構造は、第2反射鏡107から最も近い半導体構造SS3の第1n型半導体層であるn型半導体層101-3及び第1反射鏡106から最も近い半導体構造SS1の第2n型半導体層であるn型半導体層101-1以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-7は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
面発光レーザ10-7は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-7は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
面発光レーザ10-7は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-7によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができる。
面発光レーザ10-7によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができる。
<8.本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図53は、本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光レーザ10-8の断面図である。図54は、本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光レーザ10-8の平面図である。なお、図54では、アノード電極109、カソード電極110及び絶縁膜108の図示が省略されている。
≪面発光レーザの構成≫
図53は、本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光レーザ10-8の断面図である。図54は、本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光レーザ10-8の平面図である。なお、図54では、アノード電極109、カソード電極110及び絶縁膜108の図示が省略されている。
面発光レーザ10-8は、図53及び図54に示すように、第2反射鏡107がフォトニック結晶構造を有している点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。図54において、符号LRRは、イオン注入領域IIAにより取り囲まれた低抵抗領域を示す。
第2反射鏡107のフォトニック結晶構造は、図54に示すように、誘電体多層膜反射鏡に周期的に形成された複数のエアホールAHを有する。エアホールAHのピッチaに対する直径bの比率b/aは、b/a<0.5であることが好ましい。発振波長λに対するエアホールAHのピッチaの比率a/λは、a/λ>3であることが好ましい。例えば、λ=1500nmの場合、a>4500nmである。そこで、例えばa=5000nmとすると、b<2500nmとなる。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-8は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
面発光レーザ10-8は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-8は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
面発光レーザ10-8は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-8によれば、出射側の反射鏡である第2反射鏡107がフォトニック結晶構造を有するので、横モードを制御することが可能となる。
面発光レーザ10-8によれば、出射側の反射鏡である第2反射鏡107がフォトニック結晶構造を有するので、横モードを制御することが可能となる。
<9.本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図55は、本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光レーザ10-9の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
図55は、本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光レーザ10-9の断面図である。
面発光レーザ10-9は、図55に示すように、メサMが形成されていない点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-9では、導電性を有する基板100(例えばSi基板、GaAs基板等の半導体基板)の裏面にカソード電極110が設けられている。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-9は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
面発光レーザ10-9は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-9は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
面発光レーザ10-9は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-9によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができるとともに、メサMを形成する必要がなく、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
面発光レーザ10-9によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の効果を得ることができるとともに、メサMを形成する必要がなく、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
<10.本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図56は、本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザ10-10の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
図56は、本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザ10-10の断面図である。
面発光レーザ10-10は、図56に示すように、イオン注入領域IIAの下端が第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1の上面(活性層102-1の下面)に達していない点及び基板100に代えて成長基板GS(例えばInP基板)を有している点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
イオン注入領域IIAの下端は、半導体構造SS1のトンネルジャンクション層104-1の下面よりも下方(例えばp型半導体層103-1内)に位置していてもよい。
面発光レーザ10-10では、イオン注入の注入深さがn型半導体層101-1の上方とされるので、n型半導体層101-1の周辺部が高抵抗化されない。このため、n型半導体層101-1はアニールにより回復(低抵抗化)させる必要がないので、n型半導体層101-1にn-InP以外の材料(例えばn-AlGaInAs)を用いても、低抵抗なn型半導体層101-1としてカソード電極110とのコンタクト領域に用いることができる。すなわち、n型半導体層101-1に用いる材料の選択の自由度が高い。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-10は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
面発光レーザ10-10は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-10は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
面発光レーザ10-10は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-10によれば、レーザ内に高濃度イオン領域が残るものの、成長基板GSをそのまま用いることができるため、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
面発光レーザ10-10によれば、レーザ内に高濃度イオン領域が残るものの、成長基板GSをそのまま用いることができるため、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
<11.本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図57は、本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光レーザ10-11の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
図57は、本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光レーザ10-11の断面図である。
面発光レーザ10-11は、一例として、図57に示すように、第3半導体構造SS3のトンネルジャンクション層104-3が埋め込み型となっている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-11では、第3半導体構造SS3は、p型半導体層103-3上にトンネルジャンクション層104-3がメサ状に設けられており、該トンネルジャンクション層104-3の周辺がn型半導体層101-3(例えばn-InP層、n-AlGaInAs層等)で埋め込まれている。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-11は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。
面発光レーザ10-11は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-11は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
面発光レーザ10-11は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-11によれば、トンネルジャンクション層104-3が埋め込み型のためエッチング及びその後の埋め込み再成長が必要であり製造コストがやや増加するが、トンネルジャンクション層104-3とn型半導体層101-3との間での横方向の屈折率差による光閉じ込め効果を得ることができる。
面発光レーザ10-11によれば、トンネルジャンクション層104-3が埋め込み型のためエッチング及びその後の埋め込み再成長が必要であり製造コストがやや増加するが、トンネルジャンクション層104-3とn型半導体層101-3との間での横方向の屈折率差による光閉じ込め効果を得ることができる。
なお、面発光レーザ10-11において埋め込み型とされたトンネルジャンクション層104-3は一例であって、他のトンネルジャンクション層104が埋め込み型とされても良く、要は、面発光レーザの複数のトンネルジャンクション層104のうち、一部のトンネルジャンクション層104が埋め込み型になっていてもよい。
<12.本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図58は、本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光レーザ10-12の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
図58は、本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光レーザ10-12の断面図である。
面発光レーザ10-12は、一例として、図58に示すように、第3半導体構造SS3が設けられておらず、且つ、第2半導体構造SS2のトンネルジャンクション層104-2が埋め込み型となっている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-12では、第2半導体構造SS2は、p型半導体層103-2上にトンネルジャンクション層104-2がメサ状に設けられており、該トンネルジャンクション層104-2の周辺がn型半導体層101-2(例えばn-InP層、n-AlGaInAs層)で埋め込まれている。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-12は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。
面発光レーザ10-12は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-12は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
面発光レーザ10-12は、実施例1に係る面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法で製造できる。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-12によれば、トンネルジャンクション層104-2が埋め込み型のためエッチング及びその後の埋め込み再成長が必要であり製造コストがやや増加するが、トンネルジャンクション層104-2とn型半導体層101-2との間での横方向の屈折率差による光閉じ込め効果を得ることができる。
面発光レーザ10-12によれば、トンネルジャンクション層104-2が埋め込み型のためエッチング及びその後の埋め込み再成長が必要であり製造コストがやや増加するが、トンネルジャンクション層104-2とn型半導体層101-2との間での横方向の屈折率差による光閉じ込め効果を得ることができる。
<13.本技術の一実施形態の実施例13に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図59は、本技術の一実施形態の実施例13に係る面発光レーザ10-13の断面図である。
面発光レーザ10-13では、第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1及び第3半導体構造SS3のn型半導体層101-3に加えて、第1及び第2半導体構造SS1、SS2のn型半導体層105-12と、第2及び第3半導体構造SS2、SS3のn型半導体層105-23とが、n-InP層である点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
≪面発光レーザの構成≫
図59は、本技術の一実施形態の実施例13に係る面発光レーザ10-13の断面図である。
面発光レーザ10-13では、第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1及び第3半導体構造SS3のn型半導体層101-3に加えて、第1及び第2半導体構造SS1、SS2のn型半導体層105-12と、第2及び第3半導体構造SS2、SS3のn型半導体層105-23とが、n-InP層である点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-13では、積層構造は、第2反射鏡107から最も近い第3半導体構造SS3の第2n型半導体層であるn型半導体層101-3、第1反射鏡106から最も近い第1半導体構造SS1の第1n型半導体層であるn型半導体層101-1及び積層構造の中間に位置する第2半導体構造SS2の第1及び第2n型半導体層105-12、105-23以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である。
面発光レーザ10-13では、n型半導体層105-12、105-23も、トンネルジャンクション層104、p型半導体層103及び活性層102の周辺部よりも低抵抗となっている。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-13は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。
面発光レーザ10-13は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-13は、面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法により製造される。面発光レーザ10-13は、製造時のアニールにより、高抵抗化された、n型半導体層101-1、101-3、105-12、105-23の周辺部が回復(低抵抗)される。
面発光レーザ10-13は、面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法により製造される。面発光レーザ10-13は、製造時のアニールにより、高抵抗化された、n型半導体層101-1、101-3、105-12、105-23の周辺部が回復(低抵抗)される。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-13によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の効果が得られる。
面発光レーザ10-13によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の効果が得られる。
<14.本技術の一実施形態の実施例14に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図60は、本技術の一実施形態の実施例14に係る面発光レーザ10-14の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
図60は、本技術の一実施形態の実施例14に係る面発光レーザ10-14の断面図である。
面発光レーザ10-14は、第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1が例えばn-AlGaInAs層からなる点及びカソード電極110が基板100の裏面に第1反射鏡106を取り囲むように周回状(例えばリング状)に設けられている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-14では、n型半導体層101-1の周辺部がイオン注入領域IIAであり、中央部よりも高抵抗である。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-14は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。但し、n型半導体層101-1を経た電流が基板100を介してカソード電極110からレーザドライバの陰極側に流出される。
面発光レーザ10-14は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。但し、n型半導体層101-1を経た電流が基板100を介してカソード電極110からレーザドライバの陰極側に流出される。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-14は、面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法により製造される。但し、面発光レーザ10-14は、製造時のアニールにより、高抵抗化された、n型半導体層101-1の周辺部が回復しない(高抵抗化されたままである)。
面発光レーザ10-14は、面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法により製造される。但し、面発光レーザ10-14は、製造時のアニールにより、高抵抗化された、n型半導体層101-1の周辺部が回復しない(高抵抗化されたままである)。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-14によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の効果が得られる。
面発光レーザ10-14によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の効果が得られる。
<15.本技術の一実施形態の実施例15に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図61は、本技術の一実施形態の実施例15に係る面発光レーザ10-15の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
図61は、本技術の一実施形態の実施例15に係る面発光レーザ10-15の断面図である。
面発光レーザ10-15は、第3半導体構造SS3のn型半導体層101-3が例えばn-AlGaInAs層からなる点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10-1と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-15では、n型半導体層101-3の周辺部がイオン注入領域IIAであり、中央部よりも高抵抗である。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-15は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。
面発光レーザ10-15は、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-15は、面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法により製造される。但し、面発光レーザ10-15は、製造時のアニールにより、高抵抗化された、n型半導体層101-3の周辺部が回復しない(高抵抗化されたままである)。
面発光レーザ10-15は、面発光レーザ10-1の製造方法と概ね同様の製造方法により製造される。但し、面発光レーザ10-15は、製造時のアニールにより、高抵抗化された、n型半導体層101-3の周辺部が回復しない(高抵抗化されたままである)。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-15によれば、アノード電極109とのコンタクト領域であるn型半導体層101-3が高抵抗であり効率がやや下がるものの、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の効果が得られる。
面発光レーザ10-15によれば、アノード電極109とのコンタクト領域であるn型半導体層101-3が高抵抗であり効率がやや下がるものの、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の効果が得られる。
<16.本技術の一実施形態の実施例16に係る面発光レーザ>
≪面発光レーザの構成≫
図62は、本技術の一実施形態の実施例16に係る面発光レーザ10-16の断面図である。
面発光レーザ10-16では、第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1及び第3半導体構造SS3のn型半導体層101-3に加えて、第1及び第2半導体構造SS1、SS2のn型半導体層105-12と、第2及び第3半導体構造SS2、SS3のn型半導体層105-23とが、n-InP層である点を除いて、実施例7に係る面発光レーザ10-7と同様の構成を有する。
≪面発光レーザの構成≫
図62は、本技術の一実施形態の実施例16に係る面発光レーザ10-16の断面図である。
面発光レーザ10-16では、第1半導体構造SS1のn型半導体層101-1及び第3半導体構造SS3のn型半導体層101-3に加えて、第1及び第2半導体構造SS1、SS2のn型半導体層105-12と、第2及び第3半導体構造SS2、SS3のn型半導体層105-23とが、n-InP層である点を除いて、実施例7に係る面発光レーザ10-7と同様の構成を有する。
面発光レーザ10-16では、積層構造は、第2反射鏡107から最も近い第3半導体構造SS3の第1n型半導体層であるn型半導体層101-3、第1反射鏡106から最も近い第1半導体構造SS1の第2n型半導体層であるn型半導体層101-1及び積層構造の中間に位置する第2半導体構造SS2の第1及び第2n型半導体層105-23、105-12以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である。
面発光レーザ10-16では、n型半導体層105-12、105-23も、トンネルジャンクション層104、p型半導体層103及び活性層102の周辺部よりも低抵抗となっている。
≪面発光レーザの動作≫
面発光レーザ10-16は、実施例7に係る面発光レーザ10-7と概ね同様の動作を行う。
面発光レーザ10-16は、実施例7に係る面発光レーザ10-7と概ね同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
面発光レーザ10-16は、実施例7に係る面発光レーザ10-7の製造方法と概ね同様の製造方法により製造される。面発光レーザ10-16は、製造時のアニールにより、高抵抗化された、n型半導体層101-1、101-3、105-12、105-23の周辺部が回復(低抵抗)される。
面発光レーザ10-16は、実施例7に係る面発光レーザ10-7の製造方法と概ね同様の製造方法により製造される。面発光レーザ10-16は、製造時のアニールにより、高抵抗化された、n型半導体層101-1、101-3、105-12、105-23の周辺部が回復(低抵抗)される。
≪面発光レーザの効果≫
面発光レーザ10-16によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の効果が得られる。
面発光レーザ10-16によれば、実施例1に係る面発光レーザ10-1と概ね同様の効果が得られる。
<17.本技術の変形例>
本技術は、上記一実施形態の各実施例に限定されることなく、種々の変形が可能である。
本技術は、上記一実施形態の各実施例に限定されることなく、種々の変形が可能である。
例えば、積層構造LSは、半導体構造SSが4つ以上積層されていてもよい。この場合に、一部の半導体構造SSのトンネルジャンクション層104が埋め込み型であってもよい。
本技術に係る面発光レーザにおいて、積層構造の一側の表層のn型半導体層(例えばn型半導体層101-1)及び該積層構造の他側の表層のn型半導体層(例えばn型半導体層101-3)のいずれも例えばAlGaInAsからなり、外周部がイオン注入領域IIAであって中央部よりも高抵抗となっていてもよい。
上記各実施例では、基板の表面側に光を出射する表面出射型の面発光レーザを例にとって説明したが、本技術は、基板の裏面側に光を出射する裏面出射型の面発光レーザにも適用可能である。
上記各実施例に係る面発光レーザにおいて、導電型(p型及びn型)を入れ替えてもよい。
例えば、上記各実施例に係る面発光レーザの製造方法において、メサMを形成した後にイオン注入を行ってもよい。
本技術に係る面発光レーザは、仮に全ての半導体構造SSのトンネルジャンクション層104を埋め込み型にする場合に比べて、平坦性を向上できるため、第2反射鏡107として放熱性の高いGaAs系の半導体多層膜反射鏡を積層構造LSに貼り付けることも可能である。
例えば、上記実施形態では、InP系の面発光レーザ(InPに格子整合する半導体層を有する面発光レーザ)を例にとって説明したが、これに限らず、例えば、GaAs系面発光レーザ(GaAsに格子整合する半導体層を有する面発光レーザ)にも本技術は適用可能である。
第1及び第2反射鏡106、107の少なくとも一方は、Al、Ga、Asの2種以上の元素の化合物からなる半導体多層膜反射鏡であってもよい。
上記各実施例に係る面発光レーザの構成の一部を相互に矛盾しない範囲内で組み合わせてもよい。
以上説明した各実施例において、面発光レーザを構成する各構成要素の材質、導電型、厚み、幅、長さ、形状、大きさ、配置等は、面発光レーザとして機能する範囲内で適宜変更可能である。
<18.電子機器への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品(電子機器)へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品(電子機器)へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本技術に係る面発光レーザは、例えば、レーザ光により画像を形成又は表示する機器(例えばレーザプリンタ、レーザ複写機、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等)の光源としても応用可能である。
<19.面発光レーザを距離測定装置に適用した例>
以下に、上記各実施例に係る面発光レーザの適用例について説明する。
以下に、上記各実施例に係る面発光レーザの適用例について説明する。
図63は、本技術に係る電子機器の一例としての、面発光レーザ10-1を備えた距離測定装置1000の概略構成の一例を表したものである。距離測定装置1000は、TOF(Time Of Flight)方式により被検体Sまでの距離を測定するものである。距離測定装置1000は、光源として面発光レーザ10-1を備えている。距離測定装置1000は、例えば、面発光レーザ10-1、受光装置125、レンズ115、135、信号処理部140、制御部150、表示部160および記憶部170を備えている。
受光装置125は、被検体Sで反射された光を検出する。レンズ115は、面発光レーザ10-1から出射された光を平行光化するためのレンズであり、コリメートレンズである。レンズ135は、被検体Sで反射された光を集光し、受光装置125に導くためのレンズであり、集光レンズである。
信号処理部140は、受光装置125から入力された信号と、制御部150から入力された参照信号との差分に対応する信号を生成するための回路である。制御部150は、例えば、Time to Digital Converter (TDC)を含んで構成されている。参照信号は、制御部150から入力される信号であってもよいし、面発光レーザ10-1の出力を直接検出する検出部の出力信号であってもよい。制御部150は、例えば、面発光レーザ10-1、受光装置125、信号処理部140、表示部160および記憶部170を制御するプロセッサである。制御部150は、信号処理部140で生成された信号に基づいて、被検体Sまでの距離を計測する回路である。制御部150は、被検体Sまでの距離についての情報を表示するための映像信号を生成し、表示部160に出力する。表示部160は、制御部150から入力された映像信号に基づいて、被検体Sまでの距離についての情報を表示する。制御部150は、被検体Sまでの距離についての情報を記憶部170に格納する。
本適用例において、面発光レーザ10-1に代えて、上記面発光レーザ10-2~10-16のいずれかを距離測定装置1000に適用することもできる。
20.<距離測定装置を移動体に搭載した例>
20.<距離測定装置を移動体に搭載した例>
図64は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図64に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、距離測定装置12031が接続される。距離測定装置12031には、上述の距離測定装置1000が含まれる。車外情報検出ユニット12030は、距離測定装置12031に車外の物体(被検体S)との距離を計測させ、それにより得られた距離データを取得する。車外情報検出ユニット12030は、取得した距離データに基づいて、人、車、障害物、標識等の物体検出処理を行ってもよい。
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図64の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図65は、距離測定装置12031の設置位置の例を示す図である。
図65では、車両12100は、距離測定装置12031として、距離測定装置12101,12102,12103,12104,12105を有する。
距離測定装置12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる距離測定装置12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる距離測定装置12105は、主として車両12100の前方のデータを取得する。サイドミラーに備えられる距離測定装置12102,12103は、主として車両12100の側方のデータを取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる距離測定装置12104は、主として車両12100の後方のデータを取得する。距離測定装置12101及び12105で取得される前方のデータは、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識等の検出に用いられる。
なお、図65には、距離測定装置12101ないし12104の検出範囲の一例が示されている。検出範囲12111は、フロントノーズに設けられた距離測定装置12101の検出範囲を示し、検出範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた距離測定装置12102,12103の検出範囲を示し、検出範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた距離測定装置12104の検出範囲を示す。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを基に、検出範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、距離測定装置12031に適用され得る。
また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
(1)互いに積層された第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された中間部と、
を備え、
前記中間部は、互いに積層された活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造が複数積層された積層構造を有し、
少なくとも1つの前記半導体構造は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザ。
(2)前記積層構造の前記第2反射鏡側の表層は、前記トンネルジャンクション層の前記周辺部よりも低抵抗である、(1)に記載の面発光レーザ。
(3)前記表層は、n型半導体層からなる、(2)に記載の面発光レーザ。
(4)前記表層は、n-InP層からなる、(2)又は(3)に記載の面発光レーザ。
(5)前記積層構造の前記第1反射鏡側の表層は、前記トンネルジャンクション層の前記周辺部よりも低抵抗である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(6)該表層は、n型半導体層からなる、(5)に記載の面発光レーザ。
(7)該表層は、n-InP層からなる、(5)又は(6)に記載の面発光レーザ。
(8)前記半導体構造は、前記活性層と前記トンネルジャンクション層との間に配置されたp型半導体層と、前記活性層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第1n型半導体層と、前記トンネルジャンクション層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第2n型半導体層と、を更に含む、(1)~(7)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(9)前記半導体構造は、前記p型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(8)に記載の面発光レーザ。
(10)前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置するように配置され、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗である、(9)に記載の面発光レーザ。
(11)前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(10)に記載の面発光レーザ。
(12)前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層、前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(10)に記載の面発光レーザ。
(13)前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置するように配置され、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗である、(9)に記載の面発光レーザ。
(14)前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(13)に記載の面発光レーザ。
(15)前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(13)に記載の面発光レーザ。
(16)複数の前記半導体構造のうち一部の前記半導体構造の前記トンネルジャンクション層は、埋め込み型である、(1)~(15)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(17)前記第1及び第2反射鏡の一方は、フォトニック結晶構造を持つ誘電体多層膜反射鏡である、(1)~(16)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(18)前記中間部は、前記第1及び第2反射鏡の一方と前記積層構造との間に放熱部材を有する、(1)~(17)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(19)活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造を有する積層体を生成する工程と、
前記積層体に対してイオン注入を行って前記半導体構造の少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部を中央部よりも高抵抗化する工程と、
を含む、面発光レーザの製造方法。
(20)前記積層体の積層方向の一側の表層及び/又は他側の表層がn型半導体層であり、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗化され、前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む、(19)に記載の面発光レーザの製造方法。
(21)前記生成する工程では、前記半導体構造が複数積層された前記積層体を生成する、(19)又は(20)に記載の面発光レーザの製造方法。
(22)前記生成する工程では、基板上に前記半導体構造を積層して前記積層体を生成する、(19)~(21)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(23)前記イオン注入では、前記基板内にイオンを到達させ、前記高抵抗化する工程の後、前記積層体の前記基板側とは反対側の面に支持基板を貼り付ける工程と、前記積層体から前記基板を除去する工程と、を含む、(22)に記載の面発光レーザの製造方法。
(24)前記積層体の前記基板が除去された面に反射鏡及び基板を積層する工程を含む、(23)に記載の面発光レーザの製造方法。
(1)互いに積層された第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された中間部と、
を備え、
前記中間部は、互いに積層された活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造が複数積層された積層構造を有し、
少なくとも1つの前記半導体構造は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザ。
(2)前記積層構造の前記第2反射鏡側の表層は、前記トンネルジャンクション層の前記周辺部よりも低抵抗である、(1)に記載の面発光レーザ。
(3)前記表層は、n型半導体層からなる、(2)に記載の面発光レーザ。
(4)前記表層は、n-InP層からなる、(2)又は(3)に記載の面発光レーザ。
(5)前記積層構造の前記第1反射鏡側の表層は、前記トンネルジャンクション層の前記周辺部よりも低抵抗である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(6)該表層は、n型半導体層からなる、(5)に記載の面発光レーザ。
(7)該表層は、n-InP層からなる、(5)又は(6)に記載の面発光レーザ。
(8)前記半導体構造は、前記活性層と前記トンネルジャンクション層との間に配置されたp型半導体層と、前記活性層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第1n型半導体層と、前記トンネルジャンクション層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第2n型半導体層と、を更に含む、(1)~(7)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(9)前記半導体構造は、前記p型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(8)に記載の面発光レーザ。
(10)前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置するように配置され、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗である、(9)に記載の面発光レーザ。
(11)前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(10)に記載の面発光レーザ。
(12)前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層、前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(10)に記載の面発光レーザ。
(13)前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置するように配置され、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗である、(9)に記載の面発光レーザ。
(14)前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(13)に記載の面発光レーザ。
(15)前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(13)に記載の面発光レーザ。
(16)複数の前記半導体構造のうち一部の前記半導体構造の前記トンネルジャンクション層は、埋め込み型である、(1)~(15)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(17)前記第1及び第2反射鏡の一方は、フォトニック結晶構造を持つ誘電体多層膜反射鏡である、(1)~(16)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(18)前記中間部は、前記第1及び第2反射鏡の一方と前記積層構造との間に放熱部材を有する、(1)~(17)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(19)活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造を有する積層体を生成する工程と、
前記積層体に対してイオン注入を行って前記半導体構造の少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部を中央部よりも高抵抗化する工程と、
を含む、面発光レーザの製造方法。
(20)前記積層体の積層方向の一側の表層及び/又は他側の表層がn型半導体層であり、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗化され、前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む、(19)に記載の面発光レーザの製造方法。
(21)前記生成する工程では、前記半導体構造が複数積層された前記積層体を生成する、(19)又は(20)に記載の面発光レーザの製造方法。
(22)前記生成する工程では、基板上に前記半導体構造を積層して前記積層体を生成する、(19)~(21)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(23)前記イオン注入では、前記基板内にイオンを到達させ、前記高抵抗化する工程の後、前記積層体の前記基板側とは反対側の面に支持基板を貼り付ける工程と、前記積層体から前記基板を除去する工程と、を含む、(22)に記載の面発光レーザの製造方法。
(24)前記積層体の前記基板が除去された面に反射鏡及び基板を積層する工程を含む、(23)に記載の面発光レーザの製造方法。
10-1~10-16:面発光レーザ、100:基板、101-1、101-3、105-12、105-23:n型半導体層、102、102-1、102-2、102-3:活性層、103、103-1、103-2、103-3、104、104-1、104-2、104-3:トンネルジャンクション層、106:第1反射鏡、107:第2反射鏡、GS:成長基板(基板)、MP:中間部、LS:積層構造、SS:半導体構造、SS1:第1半導体構造(半導体構造)、SS2:第2半導体構造(半導体構造)、SS3:第3半導体構造(半導体構造)。
Claims (20)
- 互いに積層された第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された中間部と、
を備え、
前記中間部は、互いに積層された活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造が複数積層された積層構造を有し、
少なくとも1つの前記半導体構造は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザ。 - 前記積層構造の前記第2反射鏡側の表層は、前記トンネルジャンクション層の前記周辺部よりも低抵抗である、請求項1に記載の面発光レーザ。
- 前記表層は、n型半導体層からなる、請求項2に記載の面発光レーザ。
- 前記表層は、n-InP層からなる、請求項2に記載の面発光レーザ。
- 前記積層構造の前記第1反射鏡側の表層は、前記トンネルジャンクション層の前記周辺部よりも低抵抗である、請求項1に記載の面発光レーザ。
- 前記表層は、n型半導体層からなる、請求項5に記載の面発光レーザ。
- 前記表層は、n-InP層からなる、請求項5に記載の面発光レーザ。
- 前記半導体構造は、
前記活性層と前記トンネルジャンクション層との間に配置されたp型半導体層と、
前記活性層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第1n型半導体層と、
前記トンネルジャンクション層の前記p型半導体層側とは反対側に配置された第2n型半導体層と、
を更に含む、請求項1に記載の面発光レーザ。 - 前記半導体構造は、前記p型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、請求項8に記載の面発光レーザ。
- 前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置するように配置され、
前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗である、請求項9に記載の面発光レーザ。 - 前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、請求項10に記載の面発光レーザ。
- 前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層、前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、請求項10に記載の面発光レーザ。
- 前記半導体構造は、前記第1n型半導体層が前記第2反射鏡側に位置し、且つ、前記第2n型半導体層が前記第1反射鏡側に位置するように配置され、
前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層は、前記p型半導体層の前記周辺部よりも低抵抗である、請求項9に記載の面発光レーザ。 - 前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、請求項13に記載の面発光レーザ。
- 前記積層構造は、前記第2反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第1n型半導体層及び前記第1反射鏡から最も近い前記半導体構造の前記第2n型半導体層及び前記積層構造の中間に位置する前記半導体構造の前記第1及び第2n型半導体層以外の全ての層の周辺部が中央部よりも高抵抗である、請求項13に記載の面発光レーザ。
- 複数の前記半導体構造のうち一部の前記半導体構造の前記トンネルジャンクション層は、埋め込み型である、請求項1に記載の面発光レーザ。
- 前記第1及び第2反射鏡の一方は、フォトニック結晶構造を持つ誘電体多層膜反射鏡である、請求項1に記載の面発光レーザ。
- 前記中間部は、前記第1及び第2反射鏡の一方と前記積層構造との間に放熱部材を有する、請求項1に記載の面発光レーザ。
- 活性層及びトンネルジャンクション層の各々を中間層として含む半導体構造が複数積層された積層体を生成する工程と、
前記積層体に対してイオン注入を行って前記半導体構造の少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺部を中央部よりも高抵抗化する工程と、
を含む、面発光レーザの製造方法。 - 前記積層体の一側の表層及び/又は他側の表層がn型半導体層であり、
前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の周辺部が中央部よりも高抵抗化され、
前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む、請求項19に記載の面発光レーザの製造方法。
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