WO2023181658A1 - 面発光レーザ、光源装置及び電子機器 - Google Patents

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WO2023181658A1
WO2023181658A1 PCT/JP2023/003526 JP2023003526W WO2023181658A1 WO 2023181658 A1 WO2023181658 A1 WO 2023181658A1 JP 2023003526 W JP2023003526 W JP 2023003526W WO 2023181658 A1 WO2023181658 A1 WO 2023181658A1
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WO
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emitting laser
surface emitting
laser according
electrode
internal space
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Application number
PCT/JP2023/003526
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English (en)
French (fr)
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修平 山口
秀輝 渡邊
倫太郎 幸田
康貴 比嘉
敬錫 宋
達也 真藤
Original Assignee
ソニーグループ株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Definitions

  • the technology according to the present disclosure (hereinafter also referred to as “the present technology”) relates to a surface emitting laser, a light source device, and an electronic device.
  • a surface emitting laser in which a first electrode is provided on the back surface of a substrate and a second electrode is provided on the surface of a mesa-shaped upper reflecting mirror (see, for example, Patent Document 1).
  • the main purpose of the present technology is to provide a surface emitting laser that can reduce series resistance without requiring mesa formation.
  • the present technology includes a first structure including a first reflecting mirror; a second structure including a second reflective mirror; an active layer disposed between the first and second structures; Equipped with A surface emitting laser is provided, in which an electrode is provided inside the first structure.
  • the first structure may have an internal space, and the electrode may be provided in the internal space.
  • the electrode may be in contact with a wall surface of the internal space.
  • a current confinement region having at least one circumferential light emitting region setting portion for setting a light emitting region of the active layer is formed in the first structure and/or the second structure, and the internal space is formed in the first structure.
  • the light emitting device may include a circumferential portion in which the electrode is disposed and circumferentially circumferentially surrounds a portion corresponding to a central portion of the light emitting region.
  • the electrode may include a plurality of electrode parts arranged at different positions of the circumferential part. Further comprising a wiring provided to penetrate the second structure, the active layer, and a portion between the internal space of the first structure and the active layer, and one end of which is connected to the electrode. You can leave it there.
  • the penetrating portion of the wiring may be surrounded by a high resistance region or an insulating region.
  • the other end of the wiring may be arranged on a surface of the second structure opposite to the active layer side.
  • the at least one light emitting area setting section may be a plurality of light emitting area setting sections, and the internal space may include a plurality of the circulating sections corresponding to the plurality of light emitting areas.
  • the plurality of electrodes provided in the plurality of circumferential parts may be electrically connected to each other.
  • a low refractive index material may be provided in a region around the electrode in the internal space.
  • a first component including at least a portion of the first reflecting mirror and a second component are overlapped and joined, and a joining surface of one of the first and second components to the other is
  • the first joint surface may include a wall surface of the internal space.
  • the internal space may be defined by the first joint surface and a recess provided in a second joint surface that is a joint surface of the other of the first and second constituent parts with the one.
  • the cross section of the circumferential portion may have a shape that becomes thinner as it approaches the center.
  • the first structure may include a semiconductor layer having the wall surface on the side of the active layer.
  • Another electrode may be provided on the surface of the second structure opposite to the active layer, on a region surrounded by the light emitting area setting section in plan view.
  • the another electrode may have a circumferential portion surrounding the center of the light emitting region in plan view.
  • the second structure may have a mesa including at least a portion of the second reflecting mirror, and the another electrode may be disposed on a region of the second structure around the mesa.
  • the present technology includes the surface emitting laser; a laser driver that drives the surface emitting laser; Equipped with the laser driver and the other end of the wiring are joined via a conductive bump;
  • the Company also provides light source devices.
  • the present technology also provides an electronic device including the surface emitting laser.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1B is a plan view of a surface emitting laser according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a plan view of a first reflecting mirror and a cathode electrode of a surface emitting laser according to Example 1 of an embodiment of the present technology. 2 is a flowchart for explaining an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 4A and 4B are cross-sectional views of each step in an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 5A and 5B are cross-sectional views of each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 6A and 6B are cross-sectional views of each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 7A and 7B are cross-sectional views of each step in an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 8A and 8B are cross-sectional views of each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 2A and 2B are cross-sectional views of each step in an example of a method for manufacturing the surface emitting laser shown in FIG. 1.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10B is a plan view of a surface emitting laser according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 3 of an embodiment of the present technology.
  • 12 is a flowchart for explaining an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 11.
  • FIG. 13A and 13B are cross-sectional views of each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 11.
  • 14A to 14C are cross-sectional views of each step in an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 11.
  • 15A and 15B are cross-sectional views of each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 11.
  • 16A and 16B are cross-sectional views of each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 11.
  • 17A and 17B are cross-sectional views of each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 11.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 5 of an
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 9 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 24A is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 10 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 24B is a plan view of an anode electrode and a cathode electrode of a surface emitting laser according to Example 10 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 11 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 12 of an embodiment of the present technology.
  • FIGS. 27A to 27D are diagrams respectively showing modifications 1 to 4 of the internal space of the surface emitting laser according to an embodiment of the present technology.
  • 2 is a cross-sectional view of a light source device including the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 25 is a sectional view of a light source device including the surface emitting laser of FIG. 24.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of application of a surface emitting laser according to Example 1 of an embodiment of the present technology to a distance measuring device;
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system. It is an explanatory view showing an example of the installation position of a distance measuring device.
  • Example 11 of an embodiment of the present technology Surface emitting laser 12 according to Example 11 of an embodiment of the present technology.
  • Surface emitting laser 13 according to Example 12 of an embodiment of the present technology.
  • Other modifications of the present technology Application example to electronic equipment 18.
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • mesa formation is generally required.
  • mesa formation has problems such as the narrower the pitch, the more difficult it is to manufacture, and the need to protect the area around the mesa to improve reliability, which increases the number of processes.
  • the series resistance of the surface emitting laser increases depending on the arrangement of the electrodes.
  • a surface emitting laser according to the present technology as a surface emitting laser that can reduce series resistance without requiring mesa formation.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10 according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1B is a plan view of the surface emitting laser 10.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1B.
  • FIG. 2 is a plan view of the first reflecting mirror 102 and the cathode electrode 109a of the surface emitting laser 10.
  • the upper side in the cross-sectional view of FIG. 1 and the like will be referred to as the upper side, and the lower side will be referred to as the lower side.
  • the surface emitting laser 10 is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). As shown in FIGS. 1A and 1B, the surface emitting laser 10 includes a first structure ST1 including a first reflecting mirror 102, a second structure ST2 including a second reflecting mirror 106, first and second structures ST1, an active layer 104 disposed between ST2. A light emitting section (resonator) includes the first and second reflecting mirrors 102 and 106 and the active layer 104. The surface emitting laser 10 is driven by, for example, a laser driver.
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the first structure ST1 further includes a substrate 101 disposed on the side opposite to the active layer 104 side of the first reflective mirror 102, and a first cladding layer disposed between the first reflective mirror 102 and the active layer 104. 103.
  • a cathode electrode 109a is provided inside the first structure ST1.
  • An ion implantation region IIA (high resistance region, dark gray region in FIG. 1A etc.) as a current confinement region having a circular light emitting region setting part IIAa for setting the light emitting region LA of the active layer 104 is connected to the first structure ST1 and the first structure ST1. 2 structure ST2.
  • the light emitting area setting part IIAa has, for example, a frame shape such as a circular shape in a plan view or a polygon in a plan view.
  • the thickness of the ion implantation region IIA as the current confinement region is, for example, 10 to 8000 nm. Examples of the ion species in the ion implantation region IIA include H+, B+, and the like.
  • the ion implantation region IIA is formed in the entire area in the thickness direction of the upper part of the peripheral region of the first structure ST1 and the peripheral region of the second structure ST2, but is not limited thereto.
  • the ion implantation region IIA may be formed only in a part (for example, the upper part) in the thickness direction of the first structure ST1, or the ion implantation region IIA may be formed also in the lower part of the peripheral region of the first structure ST1.
  • the ion-implanted region IIA functions as a current confinement region of the surface-emitting lasers 10, and also allows current to flow between adjacent surface-emitting lasers 10. It has the function of suppressing
  • the second structure ST2 further includes a second cladding layer 105 disposed between the active layer 104 and the second reflecting mirror 106.
  • An anode electrode 108 is provided on the surface of the second structure ST2 opposite to the active layer 104 side (for example, the upper surface of the second reflecting mirror 106) in a region surrounded by the light emitting area setting section IIAa in plan view. .
  • the surface emitting laser 10 emits laser light from the back surface (lower surface) side of the substrate 101, for example. That is, the surface emitting laser 10 is, for example, a back emission type VCSEL.
  • the substrate 101 is, for example, a first conductivity type (for example, n-type) semiconductor substrate (for example, a GaAs substrate).
  • a thin film is formed as an AR coating film that does not or hardly reflects the emitted light of the surface emitting laser 10 (light with the oscillation wavelength ⁇ of the surface emitting laser 10).
  • This thin film is generally made of a material that hardly absorbs light at the oscillation wavelength ⁇ .
  • the first cladding layer 103 is made of, for example, a first conductivity type (for example, n-type) AlGaAs-based compound semiconductor.
  • the first reflecting mirror 102 is, for example, a semiconductor multilayer film reflecting mirror.
  • the multilayer reflector is also called a distributed Bragg reflector.
  • a semiconductor multilayer reflector which is a type of multilayer reflector (distributed Bragg reflector), has low light absorption, high reflectance, and electrical conductivity, semi-insulating property, or insulating property.
  • the first reflecting mirror 102 is, for example, a semiconductor multilayer film reflecting mirror of a first conductivity type (for example, n-type), in which a plurality of types (for example, two types) of semiconductor layers having different refractive indexes have different oscillation wavelengths.
  • Each refractive index layer of the first reflecting mirror 102 is made of a first conductivity type (for example, n-type) AlGaAs-based compound semiconductor.
  • the reflectance of the first reflecting mirror 102 is set to be slightly lower than that of the second reflecting mirror 106.
  • the first reflecting mirror 102 is also called a lower reflecting mirror.
  • the first structure ST1 includes, as an example, a first component including a first portion 102-1 (hereinafter also referred to as "first reflecting mirror lower part”) which is the lower part of the first reflecting mirror 102 and a substrate 101, and a first reflecting mirror 102.
  • the second part 102-2 (hereinafter also referred to as "first reflecting mirror upper part") which is the upper part of the mirror 102 and the second component including the first cladding layer 103 are the first and second parts 102-1 and 102-. 2 are joined facing each other.
  • the symbol BI in FIG. 1A indicates a bonding interface between the first and second components.
  • the first structure ST1 has an internal space IS, and the cathode electrode 109a is provided in the internal space IS. More specifically, the cathode electrode 109a is, for example, in contact with the lower surface (the surface on the first reflecting mirror 102 side) of the first cladding layer 103 (semiconductor layer), which is the wall surface on the active layer 104 side of the internal space IS. It is provided.
  • the cathode electrode 109a is provided in a part of the internal space IS, but it may be provided in the entire internal space IS.
  • the internal space IS is, for example, defined by the first cladding layer 103 and the first and second portions 102-1 and 102-2 of the first reflecting mirror 102.
  • the joint surface JS1 of the first component including the lower part of the first reflecting mirror and the second component including the upper part of the first reflecting mirror touches the wall surface of the inner space IS on the side opposite to the active layer 104 side.
  • the internal space IS has an open end at the joint surface JS2 of the second component including the upper part of the first reflecting mirror with the first component including the lower part of the first reflecting mirror, and has an open end on the active layer 104 side of the first cladding layer 103. It is defined by a recess R whose bottom surface is the opposite surface (lower surface) and a joint surface JS1.
  • the first portion 102-1 (lower part of the first reflecting mirror) of the first reflecting mirror 102 has, for example, a broad flat shape.
  • the second portion 102-2 (the upper part of the first reflecting mirror) of the first reflecting mirror 102 includes, for example, a substantially cylindrical central portion 102a (light passing portion) corresponding to the central portion of the light emitting area LA, and an internal space IS. It has a square frame-shaped peripheral part 102c surrounding the central part 102a via (see FIG. 2).
  • the diameter of the central portion 102a is, for example, 0.5 to 300 ⁇ m.
  • the thickness of the second portion 102-2 (the upper part of the first reflecting mirror) is, for example, 1 to 2000 nm.
  • the peripheral portion 102c is not limited to a square frame shape, and may be, for example, a circular frame shape, an elliptical frame shape, a polygonal frame shape other than a square frame shape, or the like.
  • a cathode electrode 109a is arranged, which goes around the central part 102a of the upper part of the first reflecting mirror of the first structure ST1 (specifically, of the second component including the upper part of the first reflecting mirror). (See FIG. 2).
  • the circumferential portion ISa has a lower refractive index than the central portion 102a and can perform optical confinement.
  • the shape of the circumferential portion ISa may be any shape as long as it circumferentially surrounds the central portion 102a.
  • At least the circulating portion ISa of the internal space IS is, for example, a layer having a refractive index difference with the central portion 102a, such as an insulating layer made of air, SiO 2 , SiN, SiON, AlN, etc., or a conductive layer made of metal, etc. It is preferable.
  • the internal space IS is, for example, an insulating layer made of air.
  • the cathode electrode 109a is made of a first contact metal.
  • the cathode electrode 109a includes, for example, a plurality of (for example, two) electrode parts 109a1 and 109a2 (see FIG. 2) arranged at different positions of the circumferential part ISa.
  • the first contact metal serving as the cathode electrode 109a has a laminated structure (for example, a three-layer structure) in which, for example, a Ti layer, a Pt layer, and an Au layer are laminated in this order from the first cladding layer 103 side.
  • the thickness of the Ti layer is, for example, 2 nm to 100 nm.
  • the thickness of the Pt layer is, for example, 2 nm to 300 nm.
  • the thickness of the Au layer is, for example, 100 nm to 500 nm.
  • the cathode electrode 109a is electrically connected to, for example, a cathode (negative electrode) of a laser driver.
  • the surface emitting laser 10 further penetrates the second structure ST2, the active layer 104, and a portion (for example, the first cladding layer 103) between the internal space IS of the first structure ST1 and the active layer 104.
  • a wiring W is provided, and one end thereof is connected to the cathode electrode 109a.
  • the wiring W includes, for example, a first pad metal 109b and a first plating metal 109c.
  • the wiring W is connected to a via V that penetrates the second structure ST2, the active layer 104, and a portion between the internal space IS of the first structure ST1 and the active layer 104 (for example, the first cladding layer 103).
  • a cathode wiring system 109 is configured by the wiring W (first pad metal 109b and first plating metal 109c) and the cathode electrode 109a (first contact metal).
  • the first pad metal 109b has a stacked structure (for example, a three-layer structure) in which, for example, a Ti layer, a Pt layer, and an Au layer are stacked in this order from the first contact metal side and the side surface of the via V.
  • the thickness of the Ti layer is, for example, 2 nm to 100 nm.
  • the thickness of the Pt layer is, for example, 2 nm to 300 nm.
  • the thickness of the Au layer is, for example, 100 nm to 1000 nm.
  • the first plating metal 109c is composed of, for example, an Au layer.
  • the thickness of the Au layer is, for example, 1000 nm to 5000 nm.
  • the first plating metal 109c may not be provided if, for example, by forming the first pad metal 109b thickly, breakage of the first pad metal 109b can be prevented and resistance can be reduced. Note that a trench may be provided instead of the via V in order to form the wiring W therethrough.
  • the penetrating part of the wiring W that is, the second structure ST2 of the wiring W, the active layer 104, and the part (for example, the first cladding layer 103) between the internal space IS of the first structure ST1 and the active layer 104 are penetrated.
  • the portion where the ion implantation region IA is formed is surrounded by the ion implantation region IIA, which is a high resistance region.
  • the other end portion of the wiring W (the portion provided on the upper surface of the second reflecting mirror 106) can be used as an external connection terminal on the cathode side (for example, a connection region for flip-chip connection).
  • the active layer 104 has, for example, a quantum well structure including a barrier layer and a quantum well layer made of a GaAs-based compound semiconductor (eg, InGaAs).
  • This quantum well structure may be a single quantum well structure (QW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure).
  • QW structure single quantum well structure
  • MQW structure multiple quantum well structure
  • a region surrounded by the light emitting region setting portion IIAa of the ion implantation region IIA in plan view becomes the light emitting region LA.
  • the active layer 104 may have a plurality of QW structures or a plurality of MQW structures stacked via tunnel junctions.
  • the second cladding layer 105 is made of, for example, a second conductivity type (for example, p-type) AlGaAs-based compound semiconductor.
  • the second reflecting mirror 106 is, for example, a semiconductor multilayer film reflecting mirror.
  • the second reflecting mirror 106 is, for example, a second conductivity type (e.g., p-type) semiconductor multilayer film reflecting mirror, in which a plurality of types (e.g., two types) of semiconductor layers having different refractive indexes are used to adjust the oscillation wavelength. It has a structure in which layers are alternately stacked with an optical thickness of 1/4 wavelength.
  • Each refractive index layer of the second reflecting mirror 106 is made of a second conductivity type (for example, p-type) AlGaAs-based compound semiconductor.
  • the second reflecting mirror 106 is also called an upper reflecting mirror.
  • the anode electrode 108 has a laminated structure (for example, a three-layer structure) in which a second contact metal 108a, a second pad metal 108b, and a second plating metal 108c are laminated in this order from the second reflecting mirror 106 side.
  • the anode electrode 108 can be an external connection terminal (for example, a connection region for flip-chip connection) on the anode side.
  • the anode electrode 108 has a substantially circular shape in plan view, but may have other shapes in plan view, such as an elliptical shape in plan view or a polygonal shape in plan view.
  • the anode electrode 108 is electrically connected to, for example, an anode (positive electrode) of a laser driver.
  • the second contact metal 108a is provided in contact with the surface (top surface) of the second reflecting mirror 106 on the side opposite to the active layer 104 side.
  • the second contact metal 108a has a laminated structure (for example, a three-layer structure) in which, for example, a Ti layer, a Pt layer, and an Au layer are laminated in this order from the second reflecting mirror 106 side.
  • the thickness of the Ti layer is, for example, 2 nm to 100 nm.
  • the thickness of the Pt layer is, for example, 2 nm to 300 nm.
  • the thickness of the Au layer is, for example, 100 nm to 500 nm.
  • the second pad metal 108b has a laminated structure (for example, a three-layer structure) in which, for example, a Ti layer, a Pt layer, and an Au layer are laminated in this order from the second contact metal 108a side.
  • the thickness of the Ti layer is, for example, 2 nm to 100 nm.
  • the thickness of the Pt layer is, for example, 2 nm to 300 nm.
  • the thickness of the Au layer is, for example, 100 nm to 1000 nm.
  • the second plating metal 108c is composed of, for example, an Au layer.
  • the thickness of the Au layer is, for example, 1000 nm to 5000 nm.
  • the second plating metal 108c may not be provided if, for example, the second pad metal 108b can be formed thickly to prevent the second pad metal 108b from breaking and to reduce the resistance.
  • a current supplied from the anode side of the laser driver and flowing from the anode electrode 108 is constricted in the ion implantation region IIA and passes through the second reflecting mirror 106 and the second cladding layer 105 in this order to the active layer. 104.
  • the active layer 104 emits light, and the light travels back and forth between the first and second reflecting mirrors 102 and 106 while being amplified by the active layer 104 and confined in the central portion 102a of the first reflecting mirror 102, causing oscillation.
  • laser light is emitted from the back surface of the substrate 101.
  • the current passing through the active layer 104 reaches the cathode electrode 109a via the first cladding layer 103, and flows out from the cathode electrode 109a, for example, to the cathode side of the laser driver.
  • a method for manufacturing the surface emitting laser 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and the like.
  • a plurality of surface emitting lasers 10 are simultaneously generated on one wafer, which is a base material of the substrate 101, by a semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus.
  • the plurality of integrated surface emitting lasers 10 are separated from each other to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting lasers 10.
  • first and second stacked bodies L1 and L2 are generated (see FIGS. 4A and 4B).
  • the first portion 102-1 of the first reflecting mirror 102 is laminated on the substrate 101 by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method (e.g., epitaxially grown at a growth temperature of 605° C.), and the first laminated body L1 is formed.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • a second reflecting mirror 106, a second cladding layer 105, an active layer 104, a first cladding layer 103, and a first reflecting mirror 102 are formed on a growth substrate GS (for example, a GaAs substrate) by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • the second portion 102-2 is laminated in this order (e.g., epitaxially grown at a growth temperature of 605° C.) to produce the second laminated body L2.
  • the raw material gas for gallium is, for example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga)
  • the raw material gas for aluminum is, for example, trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al)
  • the raw material gas for indium is, for example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga).
  • trimethylindium ((CH 3 ) 3 In) is used
  • trimethyl arsenic ((CH 3 ) 3 As) is used as the raw material gas for As.
  • the raw material gas for silicon for example, monosilane (SiH 4 ) is used
  • the raw material gas for carbon for example, carbon tetrabromide (CBr 4 ) is used.
  • a recess R is formed in the second laminate L2 (see FIG. 5A).
  • a resist pattern having an opening is formed over the location where the recess R of the second stacked body L2 is to be formed, and using the resist pattern as a mask, the first reflective mirror 102 is
  • the second portion 102-2 is etched by, for example, RIE etching (reactive ion etching) or wet etching to form a recess R around the central portion 102a at the top of the first reflecting mirror.
  • the etching depth at this time is set to the extent that the first cladding layer 103 is exposed.
  • the resist pattern is removed.
  • an ion implantation region IIA is formed in the second stacked body L2 (see FIG. 5B).
  • a resist pattern is formed by photolithography to cover a region (central region) other than the region (peripheral region) in which the ion implantation region IIA of the second stacked body L2 is to be formed, and the resist pattern is Ion implantation is performed from the second portion 102-2 side using a mask.
  • the ion implantation depth at this time is set to at least reach the growth substrate GS (until it reaches the lower surface of the second reflecting mirror 106 in the state of FIG. 5B).
  • ion implantation may also be performed into the first portion 102-1 of the first reflecting mirror 102 of the first stacked body L1 to form the ion implantation region IIA. If ion implantation is performed from the first portion 102-1 or the second portion 102-2 and the implantation depth does not reach the growth substrate GS, after removing the growth substrate GS (step S6), for example, in the state shown in FIG. 7A, Ion implantation may be performed again from the upper surface of the second reflecting mirror 106.
  • a first contact metal is formed as the cathode electrode 109a (see FIG. 6A). Specifically, a plurality of electrode portions of the cathode electrode 109a are formed on the bottom surface of the recess R of the second laminate L2 (the surface of the first cladding layer 103 opposite to the active layer 104 side) using, for example, a lift-off method. 109a1 and 109a2 (see FIG. 2) are formed.
  • the first contact metal film is formed by, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like.
  • the first and second laminates L1 and L2 are joined (see FIG. 6B). Specifically, the first portion 102-1 of the first reflecting mirror 102 of the first stacked body L1 and the second portion 102-2 of the first reflecting mirror 102 of the second stacked body L2 are joined to face each other. As a result, the first reflecting mirror 102 is completed.
  • the bonded first and second laminate L1 and L2 will simply be referred to as a "laminate.”
  • the growth substrate GS is removed from the second stacked body L2 (see FIG. 7A). Specifically, after the growth substrate GS is ground into a thin film, the thin film portion is removed by wet etching. This exposes the second reflecting mirror 106.
  • a second contact metal 108a is formed (see FIG. 7B). Specifically, the second contact metal 108a is formed on the exposed second reflecting mirror 106 of the stacked body using, for example, a lift-off method.
  • the second contact metal 108a is formed by, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like.
  • vias V are formed (see FIG. 8A). Specifically, by photolithography, a resist pattern having an opening is formed at the location where the via V is to be formed in the stacked body, and using the resist pattern as a mask, the stacked body is etched by, for example, RIE etching to form the via V. form. The etching depth at this time is set to the extent that the first contact metal serving as the cathode electrode 109a is exposed.
  • first and second pad metals 109b and 108b are formed (see FIG. 8B). Specifically, for example, using a lift-off method, a first pad metal 109b is formed on the first contact metal, the side surface of the via V, and the second reflecting mirror 106, and a second pad metal is formed on the second contact metal 108a. 108b.
  • the first and second pad metals 109b and 108b are formed by, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like.
  • first and second plating metals 109c and 108c are formed (see FIG. 9). Specifically, by using, for example, a plating method, a first plating metal 109c is formed on the first pad metal 109b, and a second plating metal 108c is formed on the second pad metal 108b.
  • a surface emitting laser 10 according to Example 1 of an embodiment of the present technology includes a first structure ST1 including a first reflecting mirror 102, a second structure ST2 including a second reflecting mirror 106, and first and second structures.
  • the active layer 104 is arranged between ST1 and ST2, and a cathode electrode 109a is provided inside the first structure ST1.
  • the cathode electrode 109a is provided inside the first structure ST1, it is possible to provide a surface emitting laser that can reduce series resistance without requiring mesa formation. .
  • a first electrode is provided on the back surface of the substrate, and a second electrode is provided on the surface of the mesa-shaped upper reflecting mirror, so that mesa formation is difficult.
  • a second electrode is provided on the surface of the mesa-shaped upper reflecting mirror, so that mesa formation is difficult.
  • the first structure ST1 has an internal space IS, and the cathode electrode 109a is provided in the internal space IS. Thereby, the cathode electrode 109a can be accommodated in the internal space IS.
  • the cathode electrode 109a is in contact with the wall surface of the internal space IS. Thereby, the cathode electrode 109a can be electrically connected to the first structure ST1.
  • the cathode electrode 109a is in contact with the wall surface of the internal space IS on the active layer 104 side. This allows the series resistance to be further reduced.
  • An ion implantation region IIA as a current confinement region having at least one circular light emitting region setting portion IIAa for setting the light emitting region LA of the active layer 104 is formed in the first structure ST1 and/or the second structure, and the inner space IS has a circumferential portion ISa in which a cathode electrode 109a is disposed, which circumferentially surrounds a portion (center portion 102a of second portion 102-2) of the first structure ST1 corresponding to the center portion of the light emitting region LA.
  • the current confinement diameter of the current confinement region can be defined by the circulating portion ISa.
  • an optical confinement effect can also be obtained due to the difference in refractive index between the central portion 102a and the circumferential portion ISa.
  • the cathode electrode 109a may include a plurality of electrode parts 109a1 and 109a2 arranged at different positions of the circumferential part ISa. In this case, the area of the cathode electrode 109a can be increased, and the resistance of the cathode electrode 109a can be reduced.
  • a wiring W is provided so as to penetrate through the second structure ST2, the active layer 104, and a portion between the internal space IS of the first structure ST1 and the active layer 104, and has one end connected to the cathode electrode 109a. Prepare more. Thereby, the current flowing out to the cathode electrode 109a can be guided to the side of the second structure ST2 opposite to the active layer 104 side via the wiring W.
  • the penetrating portion of the wiring W is surrounded by an ion implantation region IIA, which is a high resistance region. Thereby, it is possible to suppress current from flowing between the second structure ST2 and the active layer 104 and the wiring W.
  • the other end of the wiring W is arranged on the surface of the second structure ST2 on the side opposite to the active layer 104 side. Thereby, the other end can be used as an external connection terminal.
  • a low refractive index material may be provided in the area around the cathode electrode 109a in the internal space IS. In this case, it is possible to obtain an optical confinement effect depending on the refractive index of the low refractive index material.
  • a first component including at least a part of the first reflector 102 (a lower part of the first reflector) and a second component including an upper part of the first reflector are joined together in an overlapping manner.
  • a bonding surface JS1 which is a bonding surface between one component and the second component, includes a wall surface of the internal space IS on the side opposite to the active layer 104 side.
  • the internal space IS can be formed by forming the recess R on the upper side of the first reflecting mirror of the first structure ST1 and covering the recess with the joint surface JS1, which facilitates the formation of the internal space IS.
  • An internal space IS is defined by the recess R provided in the joint surface JS2, which is the joint surface of the second component with the first component, and the joint surface JS1. This allows the interior space IS to have a simple configuration.
  • the first structure ST1 may include a first cladding layer 103 as a semiconductor layer having a wall surface on the active layer 104 side of the internal space IS. This allows current to flow efficiently through the active layer 104 to the cathode electrode 109a.
  • the anode electrode 108 may be provided on the surface of the second structure ST2 opposite to the active layer side, on a region surrounded by the light emitting area setting portion IIAa in plan view. This allows current to flow efficiently through the active layer 104.
  • VCSELs are used in a wide range of fields such as direct retinal writing devices and face recognition sensors, but there is a need for higher efficiency and higher yield during mass production.
  • it is required to fabricate the constriction diameter of a constriction structure that constricts at least light among light and current with high precision and good controllability, and to further simplify the fabrication process.
  • VCSELs using AlGaAs systems mainly utilize an oxidation confinement layer in which AlAs is converted to AlOx by steam oxidation, but the rate of steam oxidation changes within the wafer plane and from batch to batch, resulting in poor yield. There is a problem.
  • mesa formation is generally required, but the narrower the pitch, the more difficult it is to fabricate, and the reliability is improved. Therefore, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated, such as the need to protect the area around the mesa.
  • the cathode electrode 109a is provided inside, it is not necessary to form a mesa, and the manufacturing process can be simplified. Furthermore, in the surface emitting laser 10, a constriction structure that constricts at least light among light and current can be manufactured with good controllability, and it becomes possible to realize an ultra-narrow pitch VCSEL, which is difficult to manufacture with conventional VCSELs.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of a surface emitting laser 20 according to Example 2 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 10B is a plan view of the surface emitting laser 20.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 10B.
  • the anode electrode 108 includes a circular portion 108A surrounding the center of the light emitting area LA of the active layer 104 and an external connection terminal portion 108B in plan view.
  • the structure is generally the same as that of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment except for the following points.
  • the surface-emitting laser 20 is a surface-emitting type surface-emitting laser in which the second reflecting mirror 106 is a reflecting mirror on the emission side, and the inside of the circulating portion 108A of the anode electrode 108 serves as an emission opening.
  • the external connection terminal portion 108B can be an external connection terminal on the anode side (for example, a connection area for flip-chip connection).
  • the surface emitting laser 20 operates in the same manner as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, except that the second reflecting mirror 106 emits light.
  • the surface emitting laser 20 can be manufactured by a manufacturing method that is generally similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 30 according to Example 3 of an embodiment of the present technology.
  • the bonding interface BI exists between the first reflecting mirror 102 and the first cladding layer 103, that is, the point where the bonding interface BI exists between the first reflecting mirror 102 and the first cladding layer 103.
  • the structure is generally the same as that of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, except that the cladding layer 103 is bonded to the surface emitting laser 10.
  • the recess R provided in the surface (top surface) of the first reflecting mirror 102 on the active layer 104 side and the surface (bottom surface) of the first cladding layer 103 on the side opposite to the active layer 104 form an inner surface.
  • a spatial IS is defined.
  • a cathode electrode 109a is provided on the lower surface of the first cladding layer 103 (the surface opposite to the active layer 104 side). The thickness of the cathode electrode 109a is preferably equal to or less than the depth of the recess R.
  • the surface emitting laser 30 performs the same operation as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • a method for manufacturing the surface emitting laser 30 will be described with reference to the flowchart of FIG. 12 and the like.
  • a plurality of surface emitting lasers 30 are simultaneously generated on one wafer, which is the base material of the substrate 101, by a semiconductor manufacturing method using semiconductor manufacturing equipment.
  • the plurality of integrated surface emitting lasers 30 are separated from each other to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting lasers 30.
  • first and second stacked bodies L1 and L2 are generated (see FIGS. 13A and 13B).
  • the first reflecting mirror 102 is stacked on the substrate 101 (e.g., epitaxially grown at a growth temperature of 605° C.) to produce the first stacked body L1.
  • the second reflecting mirror 106, the second cladding layer 105, the active layer 104, and the first cladding layer 103 are laminated in this order on the growth substrate GS (for example, a GaAs substrate) by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • the second stacked body L2 is produced.
  • the raw material gas for gallium is, for example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga)
  • the raw material gas for aluminum is, for example, trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al)
  • the raw material gas for indium is, for example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga).
  • trimethylindium ((CH 3 ) 3 In) is used
  • trimethyl arsenic ((CH 3 ) 3 As) is used as the raw material gas for As.
  • the raw material gas for silicon for example, monosilane (SiH 4 ) is used
  • the raw material gas for carbon for example, carbon tetrabromide (CBr 4 ) is used.
  • a recess R is formed in the first laminate L1 (see FIG. 14A). Specifically, by photolithography, a resist pattern having an opening is formed on the portion where the recess R of the first laminate L1 (more specifically, the first reflecting mirror 102) is to be formed, and the resist pattern is masked. Then, the first reflecting mirror 102 is etched by, for example, RIE etching (reactive ion etching) or wet etching to form a recess R around the center portion 102a of the first reflecting mirror 102. After that, the resist pattern is removed.
  • RIE etching reactive ion etching
  • an ion implantation region IIA is formed in the second stacked body L2 (see FIG. 14B). Specifically, a resist pattern is formed by photolithography to cover a region (central region) other than the region (peripheral region) in which the ion implantation region IIA of the second stacked body L2 is to be formed, and the resist pattern is Ion implantation is performed from the first cladding layer 103 side using a mask. The ion implantation depth at this time is set to at least reach the growth substrate GS. Note that ion implantation may also be performed into the first reflecting mirror 102 of the first stacked body L1 to form the ion implantation region IIA.
  • the second Ion implantation may be performed again from the top surface of the reflecting mirror 106.
  • a first contact metal is formed as the cathode electrode 109a (see FIG. 14C).
  • the cathode electrode 109a is formed on the surface of the second laminate L2 on the first cladding layer 103 side at a position corresponding to the recess R formed in the first laminate L1. .
  • the thickness of the cathode electrode 109a at this time is set to be equal to or less than the depth of the recess R.
  • the first contact metal film as the cathode electrode 109a is formed by, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like.
  • the first and second laminates L1 and L2 are joined (see FIG. 15A). Specifically, the first reflecting mirror 102 of the first laminate L1 and the first cladding layer 103 of the second laminate L2 are bonded to face each other. At this time, the cathode electrode 109a is bonded so as to fit inside the recess R.
  • the bonded first and second laminate L1 and L2 will simply be referred to as a "laminate.”
  • the growth substrate GS is removed from the second stacked body L2 (see FIG. 15B). Specifically, after the growth substrate GS is ground into a thin film, the thin film portion is removed by wet etching. This exposes the second reflecting mirror 106.
  • a second contact metal 108a is formed (see FIG. 16A). Specifically, the second contact metal 108a is formed on the exposed second reflecting mirror 106 of the stacked body using, for example, a lift-off method.
  • the second contact metal 108a is formed by, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like.
  • vias V are formed (see FIG. 16B). Specifically, by photolithography, a resist pattern having an opening is formed at the location where the via V is to be formed in the stacked body, and using the resist pattern as a mask, the stacked body is etched by, for example, RIE etching to form the via V. form. The etching depth at this time is set to the extent that the first contact metal serving as the cathode electrode 109a is exposed (until the second reflecting mirror 106 penetrates).
  • first and second pad metals 109b and 108b are formed (see FIG. 17A). Specifically, for example, using a lift-off method, a first pad metal 109b is formed on the first contact metal, the side surface of the via V, and the second reflecting mirror 106, and a second pad metal is formed on the second contact metal 108a. 108b.
  • the first and second pad metals 109b and 108b are formed by, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like.
  • first and second plating metals 109c and 108c are formed (see FIG. 17B). Specifically, by using, for example, a plating method, a first plating metal 109c is formed on the first pad metal 109b, and a second plating metal 108c is formed on the second pad metal 108b.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 40 according to Example 4 of an embodiment of the present technology.
  • the surface emitting laser 10 is the same as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, except that the internal space IS is defined by the recess R formed in the surface and the joint surface of the first cladding layer 103 of the first reflecting mirror 102. It has a configuration. In the surface emitting laser 40, the recess R is formed around the center portion 103a of the first cladding layer 103.
  • the surface emitting laser 40 performs the same operation as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the surface emitting laser 40 can be manufactured by a manufacturing method similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 50 according to Example 5 of an embodiment of the present technology.
  • the surface emitting laser 50 according to the fifth embodiment has almost the same configuration as the surface emitting laser 30 according to the third embodiment, except that the bonding interface BI is present in the first cladding layer 103, as shown in FIG. has.
  • the first structure ST1 includes a first reflecting mirror 102 and a first portion 103-1 (hereinafter also referred to as “first cladding layer lower part”) which is the lower part of the first cladding layer 103. and a second component 103-2 (hereinafter also referred to as "second cladding layer upper part”) which is the upper part of the first cladding layer 103 are the first and second parts 103-1, 103-. 2 are joined facing each other.
  • the first component including the lower part of the first cladding layer has an open end at the joint surface with the second component including the upper part of the second cladding layer, and the surface of the first reflecting mirror 102 on the active layer 104 side (upper surface)
  • An internal space IS is defined by the recess R serving as the bottom surface and the joint surface of the second component including the upper part of the first cladding layer with the first component including the lower part of the first cladding layer.
  • the recess R is formed around the center portion 103a of the first cladding layer 103.
  • the cathode electrode 109a is provided on the lower surface of the upper part of the first cladding layer (the surface on the opposite side to the active layer 104 side). The thickness of the cathode electrode 109a is preferably equal to or less than the depth of the recess R.
  • the surface emitting laser 50 performs the same operation as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the surface emitting laser 50 can be manufactured by a manufacturing method similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 30 according to the third embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 60 according to Example 6 of an embodiment of the present technology.
  • the surface emitting laser 60 according to the sixth embodiment is provided at the joint surface of the second component including the upper part of the first reflector with the first component including the lower part of the first reflector.
  • Example 1 except that the internal space IS is defined by the recess R and the joint surface of the first component including the lower part of the first reflector and the second component including the upper part of the first reflector.
  • the structure is generally similar to that of the surface emitting laser 10 according to the present invention.
  • the surface emitting laser 60 performs the same operation as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the surface emitting laser 60 can be manufactured by a manufacturing method similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 70 according to Example 7 of an embodiment of the present technology.
  • the surface emitting laser 70 according to Example 7 is provided at the joint surface of the first component including the lower part of the first reflector and the second component including the upper part of the first reflector.
  • Example 3 except that the internal space IS is defined by the recess R and the joint surface of the second component including the first reflector upper part with the first component including the first reflector lower part. It has roughly the same configuration as the surface emitting laser 30 according to the above.
  • a cathode electrode 109a is provided on the lower surface of the upper part of the first reflecting mirror (the surface on the opposite side to the active layer 104 side). The thickness of the cathode electrode 109a is preferably equal to or less than the depth of the recess R.
  • the surface emitting laser 70 performs the same operation as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the surface emitting laser 70 can be manufactured by a manufacturing method similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 30 according to the third embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 80 according to Example 8 of an embodiment of the present technology.
  • a surface-emitting laser 80 according to Example 8 has a configuration similar to that of the surface-emitting laser 10 according to Example 1, except that it has a double intra-cavity structure.
  • the second structure ST2 has a mesa M including at least a part (for example, excluding the lower part) of the second reflecting mirror 106, and the anode electrode 108 is attached to the periphery of the mesa M of the second structure ST2. is located on the area of
  • the surface emitting laser 80 operates generally in the same way as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the surface emitting laser 80 can be manufactured by a manufacturing method similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 90 according to Example 9 of an embodiment of the present technology.
  • the internal space IS is formed by the recess R formed at the joint surface of the first reflecting mirror 102 with the first cladding layer 103 and the joining surface of the first cladding layer 103 with the first reflecting mirror 102. stipulated.
  • the recessed portion R is formed around the center portion 102a of the first reflecting mirror 102.
  • a cathode electrode 109a is provided on the lower surface of the first cladding layer 103 (the surface opposite to the active layer 104 side). The thickness of the cathode electrode 109a is preferably equal to or less than the depth of the recess R.
  • the surface emitting laser 90 operates generally in the same way as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the surface emitting laser 90 can be manufactured by a manufacturing method similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 30 according to the third embodiment.
  • FIG. 24A is a cross-sectional view of a surface emitting laser 100 according to Example 10 of an embodiment of the present technology.
  • FIG. 24B is a diagram showing a planar layout of the anode electrode 108 and cathode electrode 109a of the surface emitting laser 100.
  • the surface-emitting laser 100 according to Example 10 has almost the same configuration as the surface-emitting laser 10 according to Example 1, except that it constitutes a surface-emitting laser array.
  • the ion implantation region IIA as a current confinement region has a plurality of circular light emitting region setting parts, and the internal space IS has a plurality of circular parts corresponding to the plurality of light emitting regions.
  • a plurality of light emitting regions are set in the active layer 104 by a plurality of light emitting region setting sections of the ion implantation region IIA.
  • the plurality of circumferential portions of the internal space IS communicate with each other, and each circumferential portion is provided with a cathode electrode 109a.
  • the cathode electrodes 109a provided in the plurality of circumferential parts of the internal space IS are electrically connected to each other (see FIG. 24B).
  • a plurality of anode electrodes 108 are provided on the second reflecting mirror 106, corresponding to the plurality of cathode electrodes 109a.
  • the plurality of anode electrodes 108 are prevented from being electrically connected to each other by the ion implantation region IIA.
  • current can be injected into each light emitting region at once or individually, and each light emitting section including the light emitting region can be driven at once or individually.
  • each light-emitting section performs approximately the same operation as the surface-emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the surface emitting laser 100 can be manufactured by a manufacturing method similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • ⁇ Effects of surface emitting laser ⁇ According to the surface emitting laser 100, it is possible to provide a narrow pitch surface emitting laser array that does not require mesa formation and can reduce series resistance.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 110 according to Example 11 of an embodiment of the present technology.
  • a surface emitting laser 110 according to Example 11 is similar to the surface emitting laser 10 according to Example 1, except that an insulating film IF is provided in place of the ion implantation region IIA. It has a configuration.
  • an insulating film IF is formed on the side surface of the via V and the top surface of the second reflecting mirror 106, and the penetrating portion of the wiring W is surrounded by the insulating film IF.
  • the insulating film IF also functions as a current confinement region.
  • the insulating film IF is made of a dielectric material such as SiO 2 , SiN, SiON, or the like.
  • the thickness of the insulating film IF is, for example, 10 to 300 nm.
  • the surface emitting laser 110 operates generally in the same way as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the surface emitting laser 110 can be manufactured by a manufacturing method similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 120 according to Example 12 of an embodiment of the present technology.
  • the surface emitting laser 120 according to the twelfth embodiment has the same structure as the surface emitting laser 120 according to the first embodiment, except that a low refractive index material LRM is provided all around the cathode electrode 109a in the internal space IS. It has the same configuration as the light emitting laser 10.
  • the low refractive index material LRM may be any material having a refractive index lower than that of the semiconductor region surrounded by the low refractive index material LRM, such as SiO2, SiN, SiON, AlN, or metal.
  • the surface emitting laser 120 operates generally in the same way as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the surface emitting laser 120 can be manufactured by a manufacturing method similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • the cross section of the circumferential portion of the internal space IS has a tapered shape that becomes thinner as it approaches the center.
  • the cross section of the circumferential portion of the internal space IS has a tapered shape that becomes thinner as it approaches the center, and the low refractive index material LRM is provided in the internal space IS.
  • the cross section of the circumferential portion of the internal space IS has a shape in which the lower edge is curved and becomes thinner as it approaches the center.
  • the cross section of the circumferential portion of the internal space IS has a shape in which the lower edge is curved and becomes thinner as it approaches the center, and the low refractive index material LRM is provided in the internal space IS.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of a light source device 1 including a surface emitting laser 10 according to Example 1 of an embodiment of the present technology.
  • the light source device 1 includes a surface emitting laser 10, and a laser driver 5 electrically connected to each of the anode electrode 108 and cathode wiring system 109 of the surface emitting laser 10 via conductive bumps. , is equipped with. That is, the surface emitting laser 10 is connected to the laser driver 5 by a flip chip (junction down).
  • the anode electrode 108 and the laser driver 5 are electrically connected via the conductive bump BP1.
  • a portion of the wiring W of the cathode wiring system 109 disposed on the second structure ST2 and the laser driver 5 are electrically connected via conductive bumps BP2.
  • the conductive bump BP1 may be attached to either the anode electrode 108 or the laser driver 5, respectively, before the surface emitting laser 10 and the laser driver 5 are flip-chip connected.
  • the conductive bump BP2 may be attached to either the cathode wiring system 109 or the laser driver 5 before the surface emitting laser 10 and the laser driver 5 are flip-chip connected.
  • Each conductive bump is, for example, a metal bump.
  • the anode electrode 108 is connected to the anode side terminal of the laser driver via the conductive bump BP1, for example.
  • the cathode wiring system 109 is connected to the cathode side terminal of the laser driver via the conductive bump BP2, for example.
  • the laser driver 5 includes, for example, a driver IC, and is mounted on a printed wiring board.
  • the driver IC includes, for example, an NMOS driver that controls the voltage applied to the surface emitting laser 10.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view of a light source device 2 including a surface emitting laser 100 according to Example 10 of an embodiment of the present technology.
  • the light source device 2 includes a surface emitting laser 100 and a laser driver electrically connected to each of the plurality of anode electrodes 108 and cathode wiring system 109 of the surface emitting laser 100 via conductive bumps. 5. That is, the surface emitting laser 100 is connected to the laser driver 5 by a flip chip (junction down).
  • Each anode electrode 108 and the laser driver 5 are electrically connected via conductive bumps BP1.
  • a portion of the wiring W of the cathode wiring system 109 disposed on the second structure ST2 and the laser driver 5 are electrically connected via conductive bumps BP2.
  • the conductive bump BP1 may be attached to either the anode electrode 108 or the laser driver 5 before the surface emitting laser 100 and the laser driver 5 are flip-chip connected.
  • the conductive bump BP2 may be attached to either the cathode wiring system 109 or the laser driver 5 before the surface emitting laser 100 and the laser driver 5 are flip-chip connected.
  • Each conductive bump is, for example, a metal bump.
  • the plurality of anode electrodes 108 are individually connected to the plurality of terminals on the anode side of the laser driver via conductive bumps BP1, for example.
  • the cathode wiring system 109 is connected to the cathode side terminal of the laser driver via the conductive bump BP2, for example.
  • the cathode electrode may be provided in the inner space IS in a circular shape (for example, in a ring shape) so as to surround the central portion of the semiconductor layer (light passing region).
  • the inner diameter of the cathode electrode is preferably about 1 to 200 ⁇ m longer than the outer diameter of the central portion of the semiconductor layer, and the outer diameter of the cathode electrode is preferably about 1 to 200 ⁇ m shorter than the inner diameter of the peripheral portion of the semiconductor layer.
  • current confinement in a surface emitting laser is not limited to the ion implantation region.
  • current confinement may be performed using a QWI, a buried tunnel junction, or the like, which creates a band gap energy difference between the outside and outside of the aperture by Ga vacancy diffusion to confine carriers.
  • the substrate 101 may be a Si substrate, a GaN substrate, an InP substrate, or the like. In either case, it is preferable that the semiconductor layer stacked on the substrate 101 be appropriately selected to have a lattice match to the material of the substrate 100.
  • the surface emitting laser it is possible to use a material that emits any oscillation wavelength within the wavelength range of 200 to 2000 nm.
  • the first and second reflecting mirrors 102 and 106 are not limited to semiconductors, and may be made of one or a combination of two or more selected from, for example, semiconductors, dielectrics, and metals.
  • the anode electrode 108 and/or the cathode wiring system 109 may not have either the pad metal or the plated metal. For example, there may be no plating metal or no pad metal. A metal of another material (such as Cu) may be laminated on the plated metal.
  • the anode electrode 108 and/or the cathode wiring system 109 may have a transparent conductive film.
  • the cathode electrode 109a may be made of a transparent conductive film.
  • At least the via V of the via V and the wiring W may be formed in the second stacked body L2 before joining the first and second stacked bodies L1 and L2.
  • the cathode electrode 109a may be provided at a position corresponding to the recess R in which the recess R is not formed among the first and second stacked bodies L1 and L2.
  • the shape of the light emitting part in plan view is not limited to a circle, and may be, for example, a polygon, an ellipse, or the like.
  • the conductivity types (n-type and p-type) of the first and second structures ST1 and ST2 of the surface-emitting laser of each of the above embodiments and modifications may be exchanged.
  • a part of the structure of the surface emitting laser of each of the above embodiments and modifications may be combined within a mutually consistent range.
  • each layer constituting the surface emitting laser may be changed as appropriate within the range that functions as a surface emitting laser. It is possible.
  • the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied to various products (electronic devices).
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body such as a car, electric vehicle, hybrid electric vehicle, motorcycle, bicycle, personal mobility, airplane, drone, ship, robot, etc. It's okay.
  • the surface emitting laser according to the present technology can also be applied, for example, as a light source for devices that form or display images using laser light (e.g., laser printers, laser copying machines, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.).
  • laser printers e.g., laser printers, laser copying machines, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.
  • projectors e.g., laser printers, laser copying machines, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.
  • FIG. 30 shows an example of a schematic configuration of a distance measuring device 1000 including a surface emitting laser 10, which is an example of an electronic device according to the present technology.
  • the distance measuring device 1000 measures the distance to the subject S using the TOF (Time Of Flight) method.
  • the distance measuring device 1000 includes a surface emitting laser 10 as a light source.
  • the distance measuring device 1000 includes, for example, a surface emitting laser 10, a light receiving device 125, lenses 115 and 130, a signal processing section 140, a control section 150, a display section 160, and a storage section 170.
  • the light receiving device 125 detects the light reflected by the subject S.
  • the lens 115 is a lens for collimating the light emitted from the surface emitting laser 10, and is a collimating lens.
  • the lens 130 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 unit 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 unit 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 from a detection section that directly detects the output of the surface emitting laser 10.
  • the control unit 150 is, for example, a processor that controls the surface emitting laser 10, the light receiving device 125, the signal processing unit 140, the display unit 160, and the storage unit 170.
  • 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 above surface emitting lasers 20, 30, 40, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 is applied to the distance measuring device 1000. You can also.
  • FIG. 31 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile body control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the 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, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio/image output section 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 drive system control unit 12010 includes a drive force generation device such as an internal combustion engine or a drive motor that generates drive force for the vehicle, a drive force transmission mechanism that transmits the drive force to wheels, and a drive force transmission mechanism that controls the steering angle of the vehicle. It functions as a control device for a steering mechanism to adjust and a braking device to generate braking force for the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operations of various devices installed in 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 a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a turn signal, or a fog lamp.
  • radio waves transmitted from a portable device that replaces a key or signals from various switches may be input to the body control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 receives input of these radio waves or signals, and controls the door lock device, power window device, lamp, etc. of the vehicle.
  • the external information detection unit 12030 detects information external to the vehicle in which the vehicle control system 12000 is mounted.
  • a distance measuring device 12031 is connected to the external information detection unit 12030.
  • the distance measuring device 12031 includes the distance measuring device 1000 described above.
  • the outside-vehicle information detection unit 12030 causes the distance measuring device 12031 to measure the distance to an object outside the vehicle (subject S), and acquires the distance data obtained thereby.
  • the external information detection unit 12030 may perform object detection processing such as a person, a car, an obstacle, a sign, etc. based on the acquired distance data.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • a driver condition detection section 12041 that detects the condition of the driver is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver condition detection unit 12041 includes, for example, a camera that images 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 condition detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is falling asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generation device, steering mechanism, or 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, Control commands can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions, including vehicle collision avoidance or shock mitigation, following distance based on vehicle distance, vehicle speed maintenance, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions, including vehicle collision avoidance or shock mitigation, following distance based on vehicle distance, vehicle speed maintenance, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose of
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the surroundings of the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, etc., which does not rely 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 outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of preventing glare, such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
  • the audio and image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of audio and images to an output device that can visually or audibly notify information to the occupants of the vehicle or to 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, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • FIG. 32 is a diagram showing an example of the installation position of the distance measuring device 12031.
  • vehicle 12100 has distance measuring devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as distance measuring device 12031.
  • the distance measuring devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle 12100.
  • a distance measuring device 12101 provided in the front nose and a distance measuring device 12105 provided above 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 data on the sides of the vehicle 12100.
  • a distance measuring device 12104 provided in a rear bumper or a back door mainly acquires data on the rear side of the vehicle 12100.
  • the data ahead obtained by the distance measuring devices 12101 and 12105 is mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, and the like.
  • FIG. 32 shows an example of the detection range of the distance measuring devices 12101 to 12104.
  • Detection range 12111 indicates the detection range of distance measurement device 12101 provided on the front nose
  • detection range 12112, 12113 indicates the detection range of distance measurement device 12102, 12103 provided on the side mirror, respectively.
  • the microcomputer 12051 calculates the distance to each three-dimensional object within the detection ranges 12111 to 12114 and the temporal change in this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100) based on the distance data obtained from the distance measuring devices 12101 to 12104. ), the closest three-dimensional object on the path of vehicle 12100 and traveling at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in approximately the same direction as vehicle 12100 is extracted as the preceding vehicle. Can be done. Furthermore, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, etc., in which the vehicle travels autonomously without depending on the driver's operation.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 uses the distance data obtained from the distance measuring devices 12101 to 12104 to collect three-dimensional object data regarding three-dimensional objects such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, etc. It can be classified and extracted and used for automatic obstacle avoidance. For example, the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines a collision risk indicating the degree of risk of collision with each obstacle, and when the collision risk exceeds a set value and there is a possibility of a collision, the microcomputer 12051 transmits information via the audio speaker 12061 and the display unit 12062. By outputting a warning to the driver via the vehicle control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • three-dimensional object data regarding three-dimensional objects such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility
  • the present technology can also have the following configuration.
  • a current confinement region having at least one circumferential light emitting region setting portion for setting a light emitting region of the active layer is formed in the first structure and/or the second structure, and the internal space is formed in the first structure and/or the second structure.
  • At least one of the light emitting area setting parts is a plurality of light emitting area setting parts, and the internal space has a plurality of the circulating parts corresponding to the plurality of light emitting areas.
  • (4) to (8) The surface emitting laser according to any one of the above.
  • (11) The surface emitting laser according to any one of (2) to (10), wherein a low refractive index material is provided in a region around the electrode in the internal space.
  • a first component including at least a portion of the first reflecting mirror and a second component are overlapped and joined, and one of the first and second components is connected to the other of the first component and the second component.
  • the internal space is defined by the first joint surface and a recess provided in a second joint surface that is a joint surface of the other of the first and second constituent parts with the one, 12).
  • Another electrode according to (4) is provided on a region of the surface of the second structure opposite to the active layer, which is surrounded by the light emitting area setting section in plan view.
  • the surface emitting laser according to (16), wherein the another electrode has a circumferential portion surrounding the center of the light emitting region in plan view.
  • the second structure has a mesa including at least a portion of the second reflecting mirror, and the another electrode is disposed on a region of the second structure around the mesa; The surface emitting laser according to (16) or (17).
  • the present technology provides the surface emitting laser according to any one of (8) to (18); a laser driver that drives the surface emitting laser; Equipped with the laser driver and the other end of the wiring are joined via a conductive bump; Light source device. (20) An electronic device comprising the surface emitting laser according to any one of (1) to (19).

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Abstract

メサ形成を必須とすることなく直列抵抗を低減することができる面発光レーザを提供すること。 本技術に係る面発光レーザは、第1反射鏡(102)を含む第1構造(ST1)と、第2反射鏡(106)を含む第2構造(ST2)と、前記第1(ST1)及び第2構造(ST2)の間に配置された活性層(104)と、を備え、前記第1構造(ST1)の内部に電極(109a)が設けられている。本技術に係る面発光レーザによれば、メサ形成を必須とすることなく直列抵抗を低減することができる面発光レーザを提供することができる。

Description

面発光レーザ、光源装置及び電子機器
 本開示に係る技術(以下「本技術」とも呼ぶ)は、面発光レーザ、光源装置及び電子機器に関する。
 従来、基板の裏面に第1電極が設けられ、且つ、メサ状の上部反射鏡の表面に第2電極が設けら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)。
特開2009-164449号公報
 しかしながら、従来の面発光レーザでは、メサ形成を必須とすることなく直列抵抗を低減することに関して改善の余地あった。
 そこで、本技術は、メサ形成を必須とすることなく直列抵抗を低減することができ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、第1反射鏡を含む第1構造と、
 第2反射鏡を含む第2構造と、
 前記第1及び第2構造の間に配置された活性層と、
 を備え、
 前記第1構造の内部に電極が設けられている、面発光レーザを提供する。
 前記第1構造は、内部空間を有し、前記電極は、前記内部空間に設けられていてもよい。
 前記電極は、前記内部空間の壁面に接していてもよい。
 前記活性層の発光領域を設定する周回状の発光領域設定部を少なくとも1つ有する電流狭窄領域が前記第1構造及び/又は前記第2構造に形成され、前記内部空間は、前記第1構造の、前記発光領域の中央部に対応する部分の周りを周回する、前記電極が配置された周回部を有していてもよい。
 前記電極は、前記周回部の異なる位置に配置された複数の電極部を含んでいてもよい。
 前記第2構造と、前記活性層と、前記第1構造の前記内部空間と前記活性層との間の部分とを貫通するように設けられ、一端部が前記電極に接続された配線を更に備えていてもよい。
 前記配線の貫通部分は、高抵抗領域又は絶縁領域で取り囲まれていてもよい。
 前記配線の他端部は、前記第2構造の前記活性層側とは反対側の表面上に配置されていてもよい。
 少なくとも1つの前記発光領域設定部は、複数の発光領域設定部であり、前記内部空間は、複数の前記発光領域に対応する複数の前記周回部を有していてもよい。
 前記複数の周回部に設けられた複数の前記電極は、互いに電気的に接続されていてもよい。
 前記内部空間の前記電極の周辺の領域に低屈折率材料が設けられていてもよい。
 前記第1構造は、第1反射鏡の少なくとも一部を含む第1構成部と第2構成部とが重ねて接合されており、前記第1及び第2構成部の一方の他方との接合面である第1接合面が、前記内部空間の壁面を含んでいてもよい。
 前記第1及び第2構成部の前記他方の前記一方との接合面である第2接合面に設けられた凹部と前記第1接合面とで前記内部空間が規定されていてもよい。
 前記周回部の断面は、中心に近づくほど薄くなる形状であってもよい。
 前記第1構造は、前記活性層側の前記壁面を有する半導体層を含んでいてもよい。
 前記第2構造の前記活性層側とは反対側の表面の、平面視において前記発光領域設定部により取り囲まれた領域上に別の電極が設けられていてもよい。
 前記別の電極は、平面視において前記発光領域の中心を取り囲む周回部分を有していてもよい。
 前記第2構造は、前記第2反射鏡の少なくとも一部を含むメサを有し、前記別の電極は、前記第2構造の、前記メサの周辺の領域上に配置されていてもよい。
 本技術は、前記面発光レーザと、
 前記面発光レーザを駆動するレーザドライバと、
 を備え、
 前記レーザドライバと前記配線の他端部とが導電バンプを介して接合されている、
光源装置も提供する。
 本技術は、前記面発光レーザを備える、電子機器も提供する。
図1Aは、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザの断面図である。図1Bは、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザの平面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザの第1反射鏡及びカソード電極の平面図である。 図1の面発光レーザの製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図4A及び図4Bは、図1の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図5A及び図5Bは、図1の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図6A及び図6Bは、図1の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図7A及び図7Bは、図1の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図8A及び図8Bは、図1の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図1の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図10Aは、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光レーザの断面図である。図10Bは、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光レーザの平面図である。 本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光レーザの断面図である。 図11の面発光レーザの製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図13A及び図13Bは、図11の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図14A~図14Cは、図11の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図15A及び図15Bは、図11の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図16A及び図16Bは、図11の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 図17A及び図17Bは、図11の面発光レーザの製造方法の一例の工程毎の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光レーザの断面図である。 図24Aは、本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザの断面図である。図24Bは、本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザのアノード電極及びカソード電極の平面図である。 本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光レーザの断面図である。 図27A~図27Dは、それぞれ本技術の一実施形態に係る面発光レーザの内部空間の変形例1~4を示す図である。 図1の面発光レーザを備える光源装置の断面図である。 図24の面発光レーザを備える光源装置の断面図である。 本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザの距離測定装置への適用例を示す図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 距離測定装置の設置位置の一例を示す説明図である。
 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、光源装置及び電子機器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、光源装置及び電子機器は、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に係る面発光レーザの内部空間の変形例
14.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザを備える光源装置
15.本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザを備える光源装置
16.本技術のその他の変形例
17.電子機器への応用例
18.面発光レーザを距離測定装置に適用した例
19.距離測定装置を移動体に搭載した例
<0.導入>
 VCSEL(垂直共振器型面発光レーザ)では、基本的に活性層を挟んでアノード電極とカソード電極のコンタクトを取る必要があり、そのためにはメサ形成が一般的に必要となる。しかし、メサ形成は、狭ピッチになるほど作製が困難になることや、信頼性向上のためにメサの周囲を保護する必要があるなどプロセスが増える問題があった。また、電極の配置によっては面発光レーザの直列抵抗が増加する問題もあった。
 そこで、発明者らは、鋭意検討の末、メサ形成を必須とすることなく直列抵抗を低減することが可能な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、本技術の一実施形態に係る面発光レーザについて、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>
 図1A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の断面図である。図1Bは、面発光レーザ10の平面図である。図1Aは、図1BのA-A線断面図である。図2は、面発光レーザ10の第1反射鏡102及びカソード電極109aの平面図である。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]
 実施例1に係る面発光レーザ10は、垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)である。面発光レーザ10は、図1A及び図1Bに示すように、第1反射鏡102を含む第1構造ST1と、第2反射鏡106を含む第2構造ST2と、第1及び第2構造ST1、ST2の間に配置された活性層104と、を備える。第1及び第2反射鏡102、106と活性層104とを含んで、発光部(共振器)が構成されている。面発光レーザ10は、例えばレーザドライバにより駆動される。
 第1構造ST1は、さらに、第1反射鏡102の活性層104側とは反対側に配置された基板101と、第1反射鏡102と活性層104との間に配置された第1クラッド層103とを含む。第1構造ST1の内部にカソード電極109aが設けられている。
 活性層104の発光領域LAを設定する周回状の発光領域設定部IIAaを有する電流狭窄領域としてのイオン注入領域IIA(高抵抗領域、図1A等の濃灰色領域)が、第1構造ST1及び第2構造ST2に形成されている。発光領域設定部IIAaは、一例として、平面視円形、平面視多角形等の枠状である。電流狭窄領域としてのイオン注入領域IIAの厚さは、例えば10~8000nmである。イオン注入領域IIAのイオン種としては、例えばH+、B+等が挙げられる。ここでは、第1構造ST1の周辺領域の上部及び第2構造ST2の周辺領域の厚さ方向の全域にイオン注入領域IIAが形成されているが、これに限らず、第2構造ST2の周辺領域の厚さ方向の一部(例えば上部)のみにイオン注入領域IIAを形成してもよいし、第1構造ST1の周辺領域の下部にもイオン注入領域IIAを形成してもよい。なお、イオン注入領域IIAは、例えば面発光レーザ10をアレイ状に配置したときに、面発光レーザ10の電流狭窄領域としての機能に加えて、隣接する面発光レーザ10の間で電流が流れることを抑制する機能を有する。
 第2構造ST2は、さらに、活性層104と第2反射鏡106との間に配置された第2クラッド層105を含む。第2構造ST2の活性層104側とは反対側の表面(例えば第2反射鏡106の上面)の、平面視において発光領域設定部IIAaにより取り囲まれた領域上にアノード電極108が設けられている。
 面発光レーザ10は、一例として、基板101の裏面(下面)側からレーザ光を出射する。すなわち、面発光レーザ10は、一例として裏面出射型のVCSELである。
[第1構造]
(基板)
 基板101は、一例として、第1導電型(例えばn型)の半導体基板(例えばGaAs基板)からなる。基板101の裏面(下面)には、ARコート膜として面発光レーザ10の出射光(面発光レーザ10の発振波長λの光)を反射しない又はほとんど反射しない薄膜が成膜されている。この薄膜は、一般的には発振波長λの光をほぼ吸収しない材料で構成される。
(第1クラッド層)
 第1クラッド層103は、一例として、第1導電型(例えばn型)のAlGaAs系化合物半導体からなる。
(第1反射鏡、内部空間及びカソード電極)
 第1反射鏡102は、一例として、半導体多層膜反射鏡である。多層膜反射鏡は、分布型ブラッグ反射鏡(Distributed Bragg Reflector)とも呼ばれる。多層膜反射鏡(分布型ブラッグ反射鏡)の一種である半導体多層膜反射鏡は、光吸収が少なく、高反射率と、導電性又は半絶縁性又は絶縁性とを有する。詳述すると、第1反射鏡102は、一例として、第1導電型(例えばn型)の半導体多層膜反射鏡であり、屈折率が互いに異なる複数種類(例えば2種類)の半導体層が発振波長の1/4波長の光学厚さで交互に積層された構造を有する。第1反射鏡102の各屈折率層は、第1導電型(例えばn型)のAlGaAs系化合物半導体からなる。第1反射鏡102は、第2反射鏡106よりも反射率が僅かに低く設定されている。第1反射鏡102は、下部反射鏡とも呼ばれる。
 第1構造ST1は、一例として、第1反射鏡102の下部である第1部分102-1(以下「第1反射鏡下部」とも呼ぶ)及び基板101を含む第1構成部と、第1反射鏡102の上部である第2部分102-2(以下「第1反射鏡上部」とも呼ぶ)及び第1クラッド層103を含む第2構成部とが第1及び第2部分102-1、102-2を向かい合わせに接合されている。図1A中の符号BIは、第1及び第2構成部の接合界面を示す。
 一例として、第1構造ST1が内部空間ISを有し、カソード電極109aが内部空間ISに設けられている。より詳細には、カソード電極109aは、一例として、内部空間ISの活性層104側の壁面である、第1クラッド層103(半導体層)の下面(第1反射鏡102側の面)に接して設けられている。ここでは、カソード電極109aは、一例として、内部空間ISの一部に設けられているが、内部空間ISの全体に設けられてもよい。
 内部空間ISは、一例として、第1クラッド層103と、第1反射鏡102の第1及び第2部分102-1、102-2とで規定されている。詳述すると、第1反射鏡下部を含む第1構成部の、第1反射鏡上部を含む第2構成部との接合面JS1が、内部空間ISの活性層104側とは反対側の壁面を含む。内部空間ISは、第1反射鏡上部を含む第2構成部の、第1反射鏡下部を含む第1構成部との接合面JS2に開口端を有し第1クラッド層103の活性層104側とは反対側の面(下面)を底面とする凹部Rと、接合面JS1とで規定されている。
 第1反射鏡102の第1部分102-1(第1反射鏡下部)は、一例として、ブロードな平坦形状を有している。第1反射鏡102の第2部分102-2(第1反射鏡上部)は、一例として、発光領域LAの中央部に対応する略円柱状の中央部102a(光通過部)と、内部空間ISを介して中央部102aを取り囲む正方形枠状の周辺部102cとを有する(図2 参照)。中央部102aの直径は、例えば0.5~300μmである。第2部分102-2(第1反射鏡上部)の厚さは、例えば1~2000nmである。なお、周辺部102cは、正方形枠状に限らず、例えば円形枠状、楕円形枠状、正方形枠状以外の多角形枠状等であってもよい。
 内部空間ISは、一例として、第1構造ST1の(詳しくは第1反射鏡上部を含む第2構成部の)、第1反射鏡上部の中央部102aの周りを周回する、カソード電極109aが配置された周回部ISaを有する(図2参照)。周回部ISaは、中央部102aよりも屈折率が低く、光閉じ込めを行うことが可能となる。周回部ISaの形状は、中央部102aを取り囲むように周回する形状であれば如何なる形状であってもよい。内部空間ISの少なくとも周回部ISaは、一例として、空気、SiO、SiN、SiON、AlN等からなる絶縁層や、金属等からなる導電層などの中央部102aと屈折率差がつく層であることが好ましい。ここでは、内部空間ISは、一例として、空気からなる絶縁層となっている。内部空間ISの少なくとも周回部ISaが絶縁層からなる場合、電流閉じ込め(電流狭窄)を行うことも可能となる。
 カソード電極109aは、一例として、第1コンタクトメタルで構成されている。カソード電極109aは、一例として、周回部ISaの異なる位置に配置された複数(例えば2つ)の電極部109a1、109a2(図2参照)を含む。カソード電極109aとしての第1コンタクトメタルは、例えばTi層、Pt層、Au層が第1クラッド層103側からこの順に積層された積層構造(例えば3層構造)を有する。該Ti層の厚さは例えば2nm~100nmである。該Pt層の厚さは例えば2nm~300nmである。該Au層の厚さは例えば100nm~500nmである。カソード電極109a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。
(配線)
 面発光レーザ10は、さらに、第2構造ST2と、活性層104と、第1構造ST1の内部空間ISと活性層104との間の部分(例えば第1クラッド層103)とを貫通するように設けられ、一端部がカソード電極109aに接続された配線Wを備える。配線Wは、一例として、第1パッドメタル109b及び第1メッキメタル109cで構成されている。配線Wは、一例として、第2構造ST2と、活性層104と、第1構造ST1の内部空間ISと活性層104との間の部分(例えば第1クラッド層103)とを貫通するビアV内を該ビアVが延在する方向(例えば積層方向)に沿って延び、一端部がカソード電極109aに接続され、他端部が第2反射鏡106の上面(活性層104側とは反対側の面)に設けられている。配線W(第1パッドメタル109b及び第1メッキメタル109c)及びカソード電極109a(第1コンタクトメタル)により、カソード配線系109が構成されている。第1パッドメタル109bは、例えばTi層、Pt層及びAu層が第1コンタクトメタル側及びビアVの側面側からこの順に積層された積層構造(例えば3層構造)を有する。該Ti層の厚さは例えば2nm~100nmである。該Pt層の厚さは例えば2nm~300nmである。該Au層の厚さは例えば100nm~1000nmである。第1メッキメタル109cは、例えばAu層で構成される。該Au層の厚さは、例えば1000nm~5000nmである。第1メッキメタル109cは、例えば第1パッドメタル109bを厚く形成することにより第1パッドメタル109bの断切れを防止でき、且つ、低抵抗化できるのであれば設けられていなくてもよい。なお、配線Wを貫通形成するためにビアVに代えてトレンチを設けてもよい。
 配線Wの貫通部分、すなわち配線Wの第2構造ST2、と、活性層104と、第1構造ST1の内部空間ISと活性層104との間の部分(例えば第1クラッド層103)とを貫通する部分は、高抵抗領域であるイオン注入領域IIAで取り囲まれている。配線Wの他端部(第2反射鏡106の上面に設けられた部分)は、陰極側の外部接続端子(例えばフリップチップ接続の接続領域)とすることができる。
[活性層]
 活性層104は、一例として、GaAs系化合物半導体(例えばInGaAs)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104は、一例として、平面視においてイオン注入領域IIAの発光領域設定部IIAaにより取り囲まれた領域が発光領域LAとなる。なお、活性層104は、トンネルジャンクションを介して積層された複数のQW構造又は複数のMQW構造を有していてもよい。
[第2構造]
(第2クラッド層)
 第2クラッド層105は、一例として、第2導電型(例えばp型)のAlGaAs系化合物半導体からなる。
(第2反射鏡)
 第2反射鏡106は、一例として、半導体多層膜反射鏡である。詳述すると、第2反射鏡106は、一例として、第2導電型(例えばp型)の半導体多層膜反射鏡であり、屈折率が互いに異なる複数種類(例えば2種類)の半導体層が発振波長の1/4波長の光学厚さで交互に積層された構造を有する。第2反射鏡106の各屈折率層は、第2導電型(例えばp型)のAlGaAs系化合物半導体からなる。第2反射鏡106は、上部反射鏡とも呼ばれる。
(アノード電極)
 アノード電極108は、一例として、第2コンタクトメタル108a、第2パッドメタル108b及び第2メッキメタル108cが第2反射鏡106側からこの順に積層された積層構造(例えば3層構造)を有する。アノード電極108は、陽極側の外部接続端子(例えばフリップチップ接続の接続領域)とすることができる。ここでは、アノード電極108は、平面視略円形状であるが、平面視楕円形状、平面視多角形状等の他の平面視形状であってもよい。アノード電極108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。
 第2コンタクトメタル108aは、一例として、第2反射鏡106の活性層104側とは反対側の面(上面)に接して設けられている。第2コンタクトメタル108aは、例えばTi層、Pt層及びAu層が第2反射鏡106側からこの順に積層された積層構造(例えば3層構造)を有する。該Ti層の厚さは、例えば2nm~100nmである。該Pt層の厚さは、例えば2nm~300nmである。該Au層の厚さは、例えば100nm~500nmである。
 第2パッドメタル108bは、例えばTi層、Pt層及びAu層が第2コンタクトメタル108a側からこの順に積層された積層構造(例えば3層構造)を有する。該Ti層の厚さは、例えば2nm~100nmである。該Pt層の厚さは、例えば2nm~300nmである。該Au層の厚さは、例えば100nm~1000nmである。
 第2メッキメタル108cは、例えばAu層で構成される。該Au層の厚さは、例えば1000nm~5000nmである。第2メッキメタル108cは、例えば第2パッドメタル108bを厚く形成することにより第2パッドメタル108bの断切れを防止でき、且つ、低抵抗化できるのであれば設けられていなくてもよい。
≪面発光レーザの動作≫
 以下、面発光レーザ10の動作について簡単に説明する。面発光レーザ10では、例えばレーザドライバの陽極側から供給されアノード電極108から流入した電流は、イオン注入領域IIAで狭窄されつつ第2反射鏡106及び第2クラッド層105をこの順に介して活性層104に注入される。このとき、活性層104が発光し、その光が第1及び第2反射鏡102、106の間を活性層104で増幅され且つ第1反射鏡102の中央部102aに閉じ込められつつ往復し、発振条件を満たしたときに、基板101の裏面からレーザ光として出射される。活性層104を経た電流は、第1クラッド層103を介してカソード電極109aへ至り、該カソード電極109aから例えばレーザドライバの陰極側へ流出される。
≪面発光レーザの製造方法≫
 以下、面発光レーザ10の製造方法について、図3のフローチャート等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101の基材である1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ10を同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光レーザ10を互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザ10を得る。
 最初のステップS1では、第1及び第2積層体L1、L2を生成する(図4A、図4B参照)。例えば有機金属気層成長(MOCVD)法により、基板101上に第1反射鏡102の第1部分102-1を積層して(例えば成長温度605℃にてエピタキシャル成長させて)、第1積層体L1を生成する。例えば有機金属気層成長(MOCVD)法により、成長基板GS(例えばGaAs基板)上に第2反射鏡106、第2クラッド層105、活性層104、第1クラッド層103及び第1反射鏡102の第2部分102-2をこの順に積層して(例えば成長温度605℃にてエピタキシャル成長させて)、第2積層体L2を生成する。なお、MOCVDを行う際、ガリウムの原料ガスとしては、例えばトリメチルガリウム((CH33Ga)、アルミニウムの原料ガスとしては、例えばトリメチルアルミニウム((CH33Al)、インジウムの原料ガスとしては、例えばトリメチルインジウム((CH33In)、Asの原料ガスとしては、例えばトリメチルヒ素((CHAs)をそれぞれ用いる。また、ケイ素の原料ガスとしては、例えばモノシラン(SiH4)を用い、炭素の原料ガスとしては、例えば、四臭化炭素(CBr4)を用いる。
 次のステップS2では、第2積層体L2に凹部Rを形成する(図5A参照)。具体的には、フォトリソグラフィにより、第2積層体L2の凹部Rが形成されることとなる箇所上に開口を有するレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、第1反射鏡102の第2部分102-2を例えばRIEエッチング(反応性イオンエッチング)またはウェットエッチングによりエッチングして第1反射鏡上部の中央部102aの周囲に凹部Rを形成する。このときのエッチング深さは、第1クラッド層103が露出するまでとする。その後、該レジストパターンを除去する。
 ステップS3では、第2積層体L2にイオン注入領域IIAを形成する(図5B参照)。具体的には、フォトリソグラフィにより、第2積層体L2のイオン注入領域IIAが形成されることとなる領域(周辺領域)以外の領域(中央領域)を覆うレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして第2部分102-2側からイオン注入を行う。このときのイオン注入深さは、少なくとも成長基板GSに達するまで(図5Bの状態において第2反射鏡106の下面に達するまで)とする。なお、第1積層体L1の第1反射鏡102の第1部分102-1に対してもイオン注入を行ってイオン注入領域IIAを形成してもよい。第1部分102-1または第2部分102-2からイオン注入を行って注入深さが成長基板GSに達しない場合は、成長基板GSを除去した後(ステップS6)に例えば図7Aの状態において第2反射鏡106の上面から再度イオン注入をしてもよい。
 次のステップS4では、カソード電極109aとしての第1コンタクトメタルを形成する(図6A参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、第2積層体L2の凹部Rの底面(第1クラッド層103の活性層104側とは反対側の面)上にカソード電極109aの複数の電極部109a1、109a2(図2参照)を形成する。第1コンタクトメタルの成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
 次のステップS5では、第1及び第2積層体L1、L2を接合する(図6B参照)。具体的には、第1積層体L1の第1反射鏡102の第1部分102-1と第2積層体L2の第1反射鏡102の第2部分102-2とを向かい合わせに接合する。これにより、第1反射鏡102が完成する。以下では、第1及び第2積層体L1、L2が接合されたものを単に「積層体」と呼ぶ。
 次のステップS6では、第2積層体L2から成長基板GSを除去する(図7A参照)。具体的には、成長基板GSを研削して薄膜化した後に、その薄膜部をウェットエッチングにより除去する。これにより、第2反射鏡106が露出する。
 次のステップS7では、第2コンタクトメタル108aを形成する(図7B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、積層体の露出した第2反射鏡106上に第2コンタクトメタル108aを形成する。第2コンタクトメタル108aの成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
 次のステップS8では、ビアVを形成する(図8A参照)。具体的には、フォトリソグラフィにより、積層体のビアVが形成されることとなる箇所に開口を有するレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして例えばRIEエッチングにより積層体をエッチングしてビアVを形成する。このときのエッチング深さは、カソード電極109aとしての第1コンタクトメタルが露出するまでとする。
 次のステップS9では、第1及び第2パッドメタル109b、108bを形成する(図8B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、第1コンタクトメタル上、ビアVの側面及び第2反射鏡106上に第1パッドメタル109bを形成するとともに第2コンタクトメタル108a上に第2パッドメタル108bを形成する。第1及び第2パッドメタル109b、108bの成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
 最後のステップS10では、第1及び第2メッキメタル109c、108cを形成する(図9参照)。具体的には、例えばメッキ法を用いて、第1パッドメタル109b上に第1メッキメタル109cを形成するとともに、第2パッドメタル108b上に第2メッキメタル108cを形成する。
≪面発光レーザの効果≫
 以下、面発光レーザ10の効果について説明する。本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザ10は、第1反射鏡102を含む第1構造ST1と、第2反射鏡106を含む第2構造ST2と、第1及び第2構造ST1、ST2の間に配置された活性層104と、を備え、第1構造ST1の内部にカソード電極109aが設けられている。面発光レーザ10によれば、第1構造ST1の内部にカソード電極109aが設けられているので、メサ形成を必須とすることなく直列抵抗を低減することができる面発光レーザを提供することができる。
 一方、例えば特許文献1に開示されている面発光レーザでは、基板の裏面に第1電極が設けられ、且つ、メサ状の上部反射鏡の表面に第2電極が設けられているため、メサ形成を必須とし、且つ、直列抵抗を低減することに関して改善の余地があった。
 第1構造ST1は内部空間ISを有し、カソード電極109aは内部空間ISに設けられている。これにより、カソード電極109aを内部空間ISに収容できる。
 カソード電極109aは、内部空間ISの壁面に接している。これにより、カソード電極109aを第1構造ST1に電気的に接続することができる。
 カソード電極109aは、内部空間ISの活性層104側の壁面に接している。これにより、直列抵抗をさらに低減することができる。
 活性層104の発光領域LAを設定する周回状の発光領域設定部IIAaを少なくとも1つ有する電流狭窄領域としてのイオン注入領域IIAが第1構造ST1及び/又は第2構造に形成され、内部空間ISは、第1構造ST1の、発光領域LAの中央部に対応する部分(第2部分102-2の中央部102a)の周りを周回する、カソード電極109aが配置された周回部ISaを有する。これにより、周回部ISaにより電流狭窄領域の電流狭窄径を規定することができる。さらに、中央部102aと周回部ISaとの間の屈折率差により光閉じ込め効果を得ることもできる。
 カソード電極109aは、周回部ISaの異なる位置に配置された複数の電極部109a1、109a2を含んでいてもよい。この場合、カソード電極109aの面積を大きくすることができ、カソード電極109aを低抵抗化することが可能である。
 第2構造ST2と、活性層104と、第1構造ST1の内部空間ISと活性層104との間の部分とを貫通するように設けられ、一端部がカソード電極109aに接続された配線Wを更に備える。これにより、カソード電極109aに流出された電流を配線Wを介して第2構造ST2の活性層104側とは反対側に導くことができる。
 配線Wの貫通部分は、高抵抗領域であるイオン注入領域IIAで取り囲まれている。これにより、第2構造ST2及び活性層104と、配線Wとの間で電流が流れるのを抑制することができる。
 配線Wの他端部は、第2構造ST2の活性層104側とは反対側の表面上に配置されている。これにより、該他端部を外部接続端子とすることができる。
 内部空間ISのカソード電極109aの周辺の領域に低屈折率材料が設けられていてもよい。この場合、低屈折率材料の屈折率に応じた光閉じ込め効果を得ることができる。
 第1構造ST1は、第1反射鏡102の少なくとも一部(第1反射鏡下部)を含む第1構成部と第1反射鏡上部を含む第2構成部とが重ねて接合されており、第1構成部の第2構成部との接合面である接合面JS1が、内部空間ISの活性層104側とは反対側の壁面を含む。これにより、第1構造ST1の第1反射鏡上部側に凹部Rを形成し、該凹部を接合面JS1で覆うことにより内部空間ISを形成できるので、内部空間ISの形成が容易となる。
 第2構成部の第1構成部との接合面である接合面JS2に設けられた凹部Rと接合面JS1とで内部空間ISが規定されている。これにより、内部空間ISを簡素な構成とすることができる。
 第1構造ST1は、内部空間ISの活性層104側の壁面を有する半導体層としての第1クラッド層103を含んでいてもよい。これにより、活性層104を介した電流をカソード電極109aへ効率良く流すことができる。
 第2構造ST2の活性層側とは反対側の表面の、平面視において発光領域設定部IIAaにより取り囲まれた領域上にアノード電極108が設けられていてもよい。これにより、電流を活性層104に効率良く流すことができる。
 ところで、VCSELは網膜直描デバイスや顔認証センサなど幅広い分野で使用されているが、更なる高効率化や、量産時の高い歩留まりが求められている。高効率かつ歩留まりの良いVCSELを実現するには、光及び電流のうち少なくとも光を狭窄する狭窄構造の狭窄径を高精度かつ制御性良く作製し、さらに作製プロセスを簡易化させることが求められる。現状AlGaAs系を用いたVCSELでは、AlAsを水蒸気酸化によってAlOxにする、酸化狭窄層が主に利用されているが、水蒸気酸化の速度はウェハ面内、バッチごとに変化するため、歩留まりが悪化するという問題がある。また、基本的に活性層を挟んでアノード電極とカソード電極のコンタクトを取る必要があり、そのためにはメサ形成が一般的に必要となるが狭ピッチになるほど作製が困難になることや信頼性向上のためにメサの周囲を保護する必要があるなど製造プロセスが煩雑化する問題がある。
 面発光レーザ10では、内部にカソード電極109aが設けられるためメサ形成を必須とせず、製造プロセスを簡略化できる。さらに、面発光レーザ10では、光及び電流のうち少なくとも光を狭窄する狭窄構造を制御性良く作製でき、従来のVCSELでは作製が困難であった超狭ピッチVCSELの実現が可能となる。
<2.本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光レーザ>
 図10Aは、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光レーザ20の断面図である。図10Bは、面発光レーザ20の平面図である。図10Aは、図10BのA-A線断面図である。
 ≪面発光レーザの構成≫
 実施例2に係る面発光レーザ20は、図10A及び図10Bに示すように、アノード電極108が、平面視において活性層104の発光領域LAの中心を取り囲む周回部分108A及び外部接続端子部108Bを有する点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10と概ね同様の構成を有する。面発光レーザ20は、第2反射鏡106が出射側の反射鏡である表面出射型の面発光レーザであり、アノード電極108の周回部分108Aの内側が出射口となっている。外部接続端子部108Bは、陽極側の外部接続端子(例えばフリップチップ接続の接続領域)とすることができる。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ20は、第2反射鏡106から光を出射する点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10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20は、実施例1に係る面発光レーザ10の製造方法と概ね同様の製法により製造することができる。
≪面発光レーザの効果≫
 面発光レーザ20によれば、実施例1に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができる。
<3.本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光レーザ>
 図11は、本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光レーザ30の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例3に係る面発光レーザ30は、図11に示すように、接合界面BIが第1反射鏡102と第1クラッド層103との間に存在する点、すなわち第1反射鏡102と第1クラッド層103とが接合されている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ30では、第1反射鏡102の活性層104側の面(上面)に設けられた凹部Rと第1クラッド層103の活性層104側とは反対側の面(下面)とで内部空間ISが規定されている。面発光レーザ30では、カソード電極109aが第1クラッド層103の下面(活性層104側とは反対側の面)に設けられている。カソード電極109aの厚さは、凹部Rの深さ以下であることが好ましい。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ30は、実施例1に係る面発光レーザ10と同様の動作を行う。
≪面発光レーザの製造方法≫
 以下、面発光レーザ30の製造方法について、図12のフローチャート等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101の基材である1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ30を同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光レーザ30を互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザ30を得る。
 最初のステップS21では、第1及び第2積層体L1、L2を生成する(図13A、図13B参照)。例えば有機金属気層成長(MOCVD)法により、基板101上に第1反射鏡102を積層して(例えば成長温度605℃にてエピタキシャル成長させて)、第1積層体L1を生成する。例えば有機金属気層成長(MOCVD)法により、成長基板GS(例えばGaAs基板)上に第2反射鏡106、第2クラッド層105、活性層104、第1クラッド層103をこの順に積層して(例えば成長温度605℃にてエピタキシャル成長させて)、第2積層体L2を生成する。なお、MOCVDを行う際、ガリウムの原料ガスとしては、例えばトリメチルガリウム((CH33Ga)、アルミニウムの原料ガスとしては、例えばトリメチルアルミニウム((CH33Al)、インジウムの原料ガスとしては、例えばトリメチルインジウム((CH33In)、Asの原料ガスとしては、例えばトリメチルヒ素((CHAs)をそれぞれ用いる。また、ケイ素の原料ガスとしては、例えばモノシラン(SiH4)を用い、炭素の原料ガスとしては、例えば、四臭
化炭素(CBr4)を用いる。
 次のステップS22では、第1積層体L1に凹部Rを形成する(図14A参照)。具体的には、フォトリソグラフィにより、第1積層体L1(詳しくは第1反射鏡102)の凹部Rが形成されることとなる箇所上に開口を有するレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、第1反射鏡102を例えばRIEエッチング(反応性イオンエッチング)またはウェットエッチングによりエッチングして第1反射鏡102の中央部102aの周囲に凹部R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S23では、第2積層体L2にイオン注入領域IIAを形成する(図14B参照)。具体的には、フォトリソグラフィにより、第2積層体L2のイオン注入領域IIAが形成されることとなる領域(周辺領域)以外の領域(中央領域)を覆うレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして第1クラッド層103側からイオン注入を行う。このときのイオン注入深さは、少なくとも成長基板GSに達するまでとする。なお、第1積層体L1の第1反射鏡102に対してもイオン注入を行ってイオン注入領域IIAを形成してもよい。第1反射鏡102または第1クラッド層103からイオン注入を行って注入深さが成長基板GSに達しない場合は、成長基板GSを除去した後(ステップS26)に例えば図15Bの状態において第2反射鏡106の上面から再度イオン注入をしてもよい。
 次のステップS24では、カソード電極109aとしての第1コンタクトメタルを形成する(図14C参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、第2積層体L2の第1クラッド層103側の表面の、第1積層体L1に形成された凹部Rに対応する位置にカソード電極109aを形成する。このときのカソード電極109aの厚さは、凹部Rの深さ以下にする。カソード電極109aとしての第1コンタクトメタルの成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
 次のステップS25では、第1及び第2積層体L1、L2を接合する(図15A参照)。具体的には、第1積層体L1の第1反射鏡102と第2積層体L2の第1クラッド層103とを向かい合わせに接合する。この際、カソード電極109aが凹部R内部に収まるように接合する。以下では、第1及び第2積層体L1、L2が接合されたものを単に「積層体」と呼ぶ。
 次のステップS26では、第2積層体L2から成長基板GSを除去する(図15B参照)。具体的には、成長基板GSを研削して薄膜化した後に、その薄膜部をウェットエッチングにより除去する。これにより、第2反射鏡106が露出する。
 次のステップS27では、第2コンタクトメタル108aを形成する(図16A参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、積層体の露出した第2反射鏡106上に第2コンタクトメタル108aを形成する。第2コンタクトメタル108aの成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
 次のステップS28では、ビアVを形成する(図16B参照)。具体的には、フォトリソグラフィにより、積層体のビアVが形成されることとなる箇所に開口を有するレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして積層体を例えばRIEエッチングによりエッチングしてビアVを形成する。このときのエッチング深さは、カソード電極109aとしての第1コンタクトメタルが露出するまで(第2反射鏡106が貫通するまで)とする。
 次のステップS29では、第1及び第2パッドメタル109b、108bを形成する(図17A参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、第1コンタクトメタル上、ビアVの側面及び第2反射鏡106上に第1パッドメタル109bを形成するとともに第2コンタクトメタル108a上に第2パッドメタル108bを形成する。第1及び第2パッドメタル109b、108bの成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
 最後のステップS30では、第1及び第2メッキメタル109c、108cを形成する(図17B参照)。具体的には、例えばメッキ法を用いて、第1パッドメタル109b上に第1メッキメタル109cを形成するとともに、第2パッドメタル108b上に第2メッキメタル108cを形成する。
≪面発光レーザの効果≫
 面発光レーザ30によれば、実施例1に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができる。
<4.本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光レーザ>
 図18は、本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光レーザ40の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例4に係る面発光レーザ40は、図18に示すように、第1反射鏡102と第1クラッド層103とが接合され、且つ、第1クラッド層103の第1反射鏡102との接合面に形成された凹部Rと第1反射鏡102の第1クラッド層103との接合面とで内部空間ISが規定されている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10と同様の構成を有する。面発光レーザ40では、凹部Rが第1クラッド層103の中央部103aの周囲に形成されている。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ40は、実施例1に係る面発光レーザ10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40は、実施例1に係る面発光レーザ10の製造方法に準じた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40によれば、実施例1に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができる。
<5.本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光レーザ>
 図19は、本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光レーザ50の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例5に係る面発光レーザ50は、図19に示すように、接合界面BIが第1クラッド層103内に存在する点を除いて、実施例3に係る面発光レーザ30と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ50では、第1構造ST1が、第1反射鏡102及び第1クラッド層103の下部である第1部分103-1(以下「第1クラッド層下部」とも呼ぶ)を含む第1構成部と、第1クラッド層103の上部である第2部分103-2(以下「第2クラッド層上部」とも呼ぶ)から成る第2構成部とが第1及び第2部分103-1、103-2を向かい合わせに接合されている。第1クラッド層下部を含む第1構成部の、第2クラッド層上部を含む第2構成部との接合面に開口端を有し第1反射鏡102の活性層104側の面(上面)を底面とする凹部Rと、第1クラッド層上部を含む第2構成部の、第1クラッド層下部を含む第1構成部との接合面とで内部空間ISが規定されている。面発光レーザ50では、凹部Rが第1クラッド層103の中央部103aの周囲に形成されている。面発光レーザ50では、カソード電極109aが第1クラッド層上部の下面(活性層104側とは反対側の面)に設けられている。カソード電極109aの厚さは、凹部Rの深さ以下であることが好ましい。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ50は、実施例1に係る面発光レーザ10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50は、実施例3に係る面発光レーザ30の製造方法に準じた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50によれば、実施例3に係る面発光レーザ30と同様の効果を得ることができる。
<6.本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光レーザ>
 図20は、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光レーザ60の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例6に係る面発光レーザ60は、図20に示すように、第1反射鏡上部を含む第2構成部の、第1反射鏡下部を含む第1構成部との接合面に設けられた凹部Rと、第1反射鏡下部を含む第1構成部の、第1反射鏡上部を含む第2構成部との接合面とで内部空間ISが規定されている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10と概ね同様の構成を有する。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ60は、実施例1に係る面発光レーザ10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60は、実施例1に係る面発光レーザ10の製造方法に準じた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60によれば、実施例1に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができる。
<7.本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光レーザ>
 図21は、本技術の一実施形態の実施例7に係る面発光レーザ70の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例7に係る面発光レーザ70は、図21に示すように、第1反射鏡下部を含む第1構成部の、第1反射鏡上部を含む第2構成部との接合面に設けられた凹部Rと、第1反射鏡上部を含む第2構成部の、第1反射鏡下部を含む第1構成部との接合面とで内部空間ISが規定されている点を除いて、実施例3に係る面発光レーザ30と概ね同様の構成を有する。面発光レーザ70では、カソード電極109aが第1反射鏡上部の下面(活性層104側とは反対側の面)に設けられている。カソード電極109aの厚さは、凹部Rの深さ以下であることが好ましい。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ70は、実施例1に係る面発光レーザ10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70は、実施例3に係る面発光レーザ30の製造方法に準じた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70によれば、実施例3に係る面発光レーザ30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>
 図22は、本技術の一実施形態の実施例8に係る面発光レーザ80の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例8に係る面発光レーザ80は、図22に示すように、ダブルイントラキャビティ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と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ80では、第2構造ST2が第2反射鏡106の少なくとも一部(例えば下部を除く部分)を含むメサMを有し、アノード電極108が、第2構造ST2の、メサMの周辺の領域上に配置されている。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ80は、実施例1に係る面発光レーザ10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80は、実施例1に係る面発光レーザ10の製造方法に準じた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80によれば、実施例1に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができるとともに、ダブルイントラキャビティ構造を有するので直列抵抗をさらに低減することができる。
<9.本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光レーザ>
 図23は、本技術の一実施形態の実施例9に係る面発光レーザ90の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例9に係る面発光レーザ90は、図23に示すように、第1反射鏡102と第1クラッド層103とが接合され、第1反射鏡102と第1クラッド層103との間に接合界面BIが存在する点を除いて、実施例8に係る面発光レーザ80と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ90では、第1反射鏡102の第1クラッド層103との接合面に形成された凹部Rと、第1クラッド層103の第1反射鏡102との接合面とで内部空間ISが規定されている。凹部Rは、第1反射鏡102の中央部102aの周囲に形成されている。面発光レーザ90では、カソード電極109aが第1クラッド層103の下面(活性層104側とは反対側の面)に設けられている。カソード電極109aの厚さは、凹部Rの深さ以下であることが好ましい。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ90は、実施例1に係る面発光レーザ10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90は、実施例3に係る面発光レーザ30の製造方法に準じた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90によれば、実施例8に係る面発光レーザ80と同様の効果を得ることができる。
<10.本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザ>
 図24Aは、本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザ100の断面図である。図24Bは、面発光レーザ100のアノード電極108及びカソード電極109aの平面レイアウトを示す図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例10に係る面発光レーザ100は、図24A及び図24Bに示すように、面発光レーザアレイを構成している点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ10と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ100では、電流狭窄領域としてのイオン注入領域IIAが周回状の発光領域設定部を複数有し、内部空間ISが複数の発光領域に対応する複数の周回部を有している。面発光レーザ100では、イオン注入領域IIAの複数の発光領域設定部により活性層104に複数の発光領域が設定されている。
 内部空間ISの複数の周回部は互いに連通しており、各周回部にカソード電極109aが設けられている。内部空間ISの複数の周回部に設けられたカソード電極109aは、互いに電気的に接続されている(図24B参照)。
 面発光レーザ100では、第2反射鏡106上に複数のカソード電極109aに対応する複数のアノード電極108が設けられている。複数のアノード電極108は、イオン注入領域IIAにより互いに導通が抑制されている。面発光レーザ100では、各発光領域に一括して又は個別に電流を注入することができ、該発光領域を含む各発光部を一括又は個別に駆動することができる。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ100は、各発光部が実施例1に係る面発光レーザ10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100は、実施例1に係る面発光レーザ10の製造方法に準じた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100によれば、メサ形成を必須とせず、且つ、直列抵抗を低減できる、狭ピッチの面発光レーザアレイを提供できる。
<11.本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光レーザ>
 図25は、本技術の一実施形態の実施例11に係る面発光レーザ110の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例11に係る面発光レーザ110は、図25に示すように、イオン注入領域IIAに代えて絶縁膜IFが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と同様の構成を有する。
 面発光レーザ110では、ビアVの側面及び第2反射鏡106の上面に絶縁膜IFが形成され、配線Wの貫通部分が絶縁膜IFにより取り囲まれている。絶縁膜IFは、電流狭窄領域としても機能する。
 絶縁膜IFは、例えばSiO、SiN、SiON等の誘電体からなる。絶縁膜IFの膜厚は、例えば10~300nmである。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ110は、実施例1に係る面発光レーザ10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110は、実施例1に係る面発光レーザ10の製造方法に準じた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110によれば、実施例1に係る面発光レーザ10と概ね同様の効果を得ることができる。
<12.本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光レーザ>
 図26は、本技術の一実施形態の実施例12に係る面発光レーザ120の断面図である。
≪面発光レーザの構成≫
 実施例12に係る面発光レーザ120は、図26に示すように、内部空間ISのカソード電極109aの周辺全域に低屈折率材料LRMが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と同様の構成を有する。
 低屈折率材料LRMとしては、例えばSiO2、SiN、SiON、AlN、金属等の低屈折率材料LRMで取り囲まれる半導体領域よりも屈折率が低い材料であればよい。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ120は、実施例1に係る面発光レーザ10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120は、実施例1に係る面発光レーザ10の製造方法に準じた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120によれば、実施例1に係る面発光レーザ10と概ね同様の効果を得ることができる。
<13.本技術の一実施形態に係る面発光レーザの内部空間の変形例>
 本技術の一実施形態に係る面発光レーザでは、例えば図27A~図27Dに示すような、内部空間ISの周回部の断面が中心に近づくほど薄くなる形状であってもよい。図27A~図27Dでは、便宜上、カソード電極109aの図示が省略されている。
 図27Aの例では、内部空間ISの周回部の断面が中心に近づくほど薄くなるテーパ形状を有している。図27Bの例では、内部空間ISの周回部の断面が中心に近づくほど薄くなるテーパ形状を有し、且つ、内部空間ISに低屈折率材料LRMが設けられている。図27Cの例では、内部空間ISの周回部の断面が、下縁が曲線で中心に近づくほど薄くなる形状を有している。図27Dの例では、内部空間ISの周回部の断面が、下縁が曲線で中心に近づくほど薄くなる形状を有し、且つ、内部空間ISに低屈折率材料LRMが設けられている。
<14.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光レーザを備える光源装置>
 図28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を備える光源装置1の断面図である。
 光源装置1は、図28に示すように、面発光レーザ10と、該面発光レーザ10のアノード電極108及びカソード配線系109の各々と導電バンプを介して電気的に接続されるレーザドライバ5と、を備えている。すなわち、面発光レーザ10は、レーザドライバ5とフリップチップ(ジャンクションダウン)で接続される。
 アノード電極108とレーザドライバ5とが導電バンプBP1を介して電気的に接続されている。カソード配線系109の配線Wの第2構造ST2上に配置された部分とレーザドライバ5とが導電バンプBP2を介して電気的に接続されている。導電バンプBP1は、面発光レーザ10とレーザドライバ5とがフリップチップ接続される前にそれぞれアノード電極108及びレーザドライバ5のいずれに付着されてもよい。導電バンプBP2は、面発光レーザ10とレーザドライバ5とがフリップチップ接続される前にカソード配線系109及びレーザドライバ5のいずれに付着されてもよい。各導電バンプは、例えば金属バンプである。
 アノード電極108は、一例として導電バンプBP1を介してレーザドライバの陽極側の端子に接続される。カソード配線系109は、一例として導電バンプBP2を介してレーザドライバの陰極側の端子に接続される。
 レーザドライバ5は、例えば、ドライバICを含み、プリント配線基板に実装される。ドライバICは、例えば、面発光レーザ10に印加する電圧を制御するNMOSドライバを有する。
<15.本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザを備える光源装置>
 図29は、本技術の一実施形態の実施例10に係る面発光レーザ100を備える光源装置2の断面図である。
 光源装置2は、図29に示すように、面発光レーザ100と、該面発光レーザ100の複数のアノード電極108及びカソード配線系109の各々と導電バンプを介して電気的に接続されるレーザドライバ5と、を備えている。すなわち、面発光レーザ100は、レーザドライバ5とフリップチップ(ジャンクションダウン)で接続される。
 各アノード電極108とレーザドライバ5とが導電バンプBP1を介して電気的に接続されている。カソード配線系109の配線Wの第2構造ST2上に配置された部分とレーザドライバ5とが導電バンプBP2を介して電気的に接続されている。導電バンプBP1は、面発光レーザ100とレーザドライバ5とがフリップチップ接続される前にアノード電極108及びレーザドライバ5のいずれに付着されてもよい。導電バンプBP2は、面発光レーザ100とレーザドライバ5とがフリップチップ接続される前にカソード配線系109及びレーザドライバ5のいずれに付着されてもよい。各導電バンプは、例えば金属バンプである。
 複数のアノード電極108は、一例として導電バンプBP1を介してレーザドライバの陽極側の複数の端子に個別に接続される。カソード配線系109は、一例として導電バンプBP2を介してレーザドライバの陰極側の端子に接続される。
<16.本技術のその他の変形例>
 本技術は、上記各実施例及び変形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、カソード電極は、内部空間ISに半導体層中央部(光通過領域)を取り囲むように周回状(例えばリング状)に設けられてもよい。この場合に、カソード電極の内径が半導体層中央部の外径よりも1~200μm程度長く、且つ、カソード電極の外径が半導体層周辺部の内径よりも1~200μm程度短いことが好ましい。
 例えば、面発光レーザにおける電流閉じ込めは、イオン注入領域によるものに限らない。例えばGa空孔拡散によりアパーチャの内外でバンドギャップエネルギー差を設けてキャリアを閉じ込めるQWI、埋め込みトンネルジャンクション等により電流狭窄を行ってもよい。
 例えば、基板101は、Si基板、GaN基板、InP基板等であってもよい。いずれの場合も、基板101上に積層される半導体層は、基板100の材料に格子整合するものを適宜選択することが好ましい。面発光レーザには、波長帯200~2000nmに含まれるいずれの発振波長となる材料も用いることが可能である。
 第1及び第2反射鏡102、106は、半導体に限らず、例えば半導体、誘電体及び金属から選択される一種又は2種以上の組み合わせで構成されてもよい。
 アノード電極108及び/又はカソード配線系109は、パッドメタル及びメッキメタルの一方を有していなくてもよい。例えば、メッキメタルなしでもよいし、パッドメタルなしでもよい。メッキメタル上に他材料のメタル(Cu等)が積層されていてもよい。アノード電極108及び/又はカソード配線系109は、透明導電膜を有していてもよい。例えば、カソード電極109aが透明導電膜からなってもよい。
 面発光レーザの製造方法において、第1及び第2積層体L1、L2の接合前に、第2積層体L2にビアV及び配線Wのうち少なくともビアVを形成してもよい。
 面発光レーザの製造方法において、第1及び第2積層体L1、L2のうち凹部Rが形成されない方の凹部Rに対応する位置にカソード電極109aを設けてもよい。
 アノード電極108及び/又はカソード電極109aと接触するコンタクト層を有していてもよい。
 発光部の平面視形状は、円形に限らず、例えば多角形、楕円形等でもよい。
 上記各実施例及び各変形例の面発光レーザの第1及び第2構造ST1、ST2の導電型(n型及びp型)を入れ替えてもよい。
 上記各実施例及び各変形例の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及び各変形例において、面発光レーザを構成する各層の材料、導電型、厚さ、幅、数値、形状、大きさ等は、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。
<17.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。
<18.面発光レーザを距離測定装置に適用した例>
 以下に、上記各実施形態及び各変形例に係る面発光レーザの適用例について説明する。
 図30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を備えている。距離測定装置1000は、例えば、面発光レーザ10、受光装置125、レンズ115、130、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130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、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に代えて、上記面発光レーザ20、30、40、40、50、60、70、80、90、100、110、120のいずれかを距離測定装置1000に適用することもできる。
<19.距離測定装置を移動体に搭載した例>
 図31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31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31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32は、距離測定装置12031の設置位置の例を示す図である。
 図32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32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)第1反射鏡を含む第1構造と、
 第2反射鏡を含む第2構造と、
 前記第1及び第2構造の間に配置された活性層と、
 を備え、
 前記第1構造の内部に電極が設けられている、面発光レーザ。
(2)前記第1構造は、内部空間を有し、前記電極は、前記内部空間に設けられている、(1)に記載の面発光レーザ。
(3)前記電極は、前記内部空間の壁面に設けられている、(2)に記載の面発光レーザ。
(4)前記活性層の発光領域を設定する周回状の発光領域設定部を少なくとも1つ有する電流狭窄領域が前記第1構造及び/又は前記第2構造に形成され、前記内部空間は、前記第1構造の、前記発光領域の中央部に対応する部分の周りを周回する、前記電極が配置された周回部を有する、(2)又は(3)に記載の面発光レーザ。
(5)前記電極は、前記周回部の異なる位置に配置された複数の電極部を含む、(4)に記載の面発光レーザ。
(6)前記第2構造と、前記活性層と、前記第1構造の前記内部空間と前記活性層との間の部分とを貫通するように設けられ、一端部が前記電極に接続された配線を更に備える、(2)~(5)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(7)前記配線の貫通部分は、高抵抗領域又は絶縁領域で取り囲まれている、(6)に記載の面発光レーザ。
(8)前記配線の他端部は、前記第2構造の前記活性層側とは反対側の表面上に配置されている、(6)又は(7)に記載の面発光レーザ。
(9)少なくとも1つの前記発光領域設定部は、複数の発光領域設定部であり、前記内部空間は、複数の前記発光領域に対応する複数の前記周回部を有する、(4)~(8)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(10)前記複数の周回部に設けられた複数の前記電極は、互いに電気的に接続されている、(9)に記載の面発光レーザ。
(11)前記内部空間の前記電極の周辺の領域に低屈折率材料が設けられている、(2)~(10)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(12)前記第1構造は、第1反射鏡の少なくとも一部を含む第1構成部と第2構成部とが重ねて接合されており、前記第1及び第2構成部の一方の他方との接合面である第1接合面が、前記内部空間の壁面を含む、(2)~(11)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(13)前記第1及び第2構成部の前記他方の前記一方との接合面である第2接合面に設けられた凹部と前記第1接合面とで前記内部空間が規定されている、(12)に記載の面発光レーザ。
(14)前記周回部の断面は、中心に近づくほど薄くなる形状である、(4)~(13)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(15)前記第1構造は、前記活性層側の前記壁面を有する半導体層を含む、(3)~(14)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(16)前記第2構造の前記活性層側とは反対側の表面の、平面視において前記発光領域設定部により取り囲まれた領域上に別の電極が設けられている、(4)に記載の面発光レーザ。
(17)前記別の電極は、平面視において前記発光領域の中心を取り囲む周回部を有する、(16)に記載の面発光レーザ。
(18)前記第2構造は、前記第2反射鏡の少なくとも一部を含むメサを有し、前記別の電極は、前記第2構造の、前記メサの周辺の領域上に配置されている、(16)又は(17)に記載の面発光レーザ。
(19)本技術は、(8)~(18)のいずれか1つに記載の面発光レーザと、
 前記面発光レーザを駆動するレーザドライバと、
 を備え、
 前記レーザドライバと前記配線の他端部とが導電バンプを介して接合されている、
光源装置。
(20)(1)~(19)のいずれか1つに記載の面発光レーザを備える、電子機器。
 10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120:面発光レーザ、101:基板、102:第1反射鏡、103:第1クラッド層(半導体層)、104:活性層、106:第2反射鏡、108:アノード電極(別の電極)、109a:カソード電極、109a1、109a2:電極部、ST1:第1構造、ST2:第2構造、IS:内部空間、ISa:周回部、R:凹部、LA:発光領域、JS1:接合面、JS2:接合面、W:配線、IIA:イオン注入領域(電流狭窄領域)、IIAa:発光領域設定部、LRM:低屈折率材料、BP1、BP2:導電バンプ、1000:距離測定装置(電子機器)。

Claims (20)

  1.  第1反射鏡を含む第1構造と、
     第2反射鏡を含む第2構造と、
     前記第1及び第2構造の間に配置された活性層と、
     を備え、
     前記第1構造の内部に電極が設けられている、面発光レーザ。
  2.  前記第1構造は、内部空間を有し、
     前記電極は、前記内部空間に設けられている、請求項1に記載の面発光レーザ。
  3.  前記電極は、前記内部空間の壁面に接している、請求項2に記載の面発光レーザ。
  4.  前記活性層の発光領域を設定する周回状の発光領域設定部を少なくとも1つ有する電流狭窄領域が前記第1構造及び/又は前記第2構造に形成され、
     前記内部空間は、前記第1構造の、前記発光領域の中央部に対応する部分の周りを周回する、前記電極が配置された周回部を有する、請求項2に記載の面発光レーザ。
  5.  前記電極は、前記周回部の異なる位置に配置された複数の電極部を含む、請求項4に記載の面発光レーザ。
  6.  前記第2構造と、前記活性層と、前記第1構造の前記内部空間と前記活性層との間の部分とを貫通するように設けられ、一端部が前記電極に接続された配線を更に備える、請求項2に記載の面発光レーザ。
  7.  前記配線の貫通部分は、高抵抗領域又は絶縁領域で取り囲まれている、請求項6に記載の面発光レーザ。
  8.  前記配線の他端部は、前記第2構造の前記活性層側とは反対側の表面上に配置されている、請求項6に記載の面発光レーザ。
  9.  少なくとも1つの前記発光領域設定部は、複数の発光領域設定部であり、
     前記内部空間は、複数の前記発光領域に対応する複数の前記周回部を有する、請求項4に記載の面発光レーザ。
  10.  前記複数の周回部に設けられた複数の前記電極は、互いに電気的に接続されている、請求項9に記載の面発光レーザ。
  11.  前記内部空間の前記電極の周辺の領域に低屈折率材料が設けられている、請求項2に記載の面発光レーザ。
  12.  前記第1構造は、第1反射鏡の少なくとも一部を含む第1構成部と第2構成部とが重ねて接合されており、
     前記第1及び第2構成部の一方の他方との接合面である第1接合面が、前記内部空間の壁面を含む、請求項2に記載の面発光レーザ。
  13.  前記第1及び第2構成部の前記他方の前記一方との接合面である第2接合面に設けられた凹部と前記第1接合面とで前記内部空間が規定されている、請求項12に記載の面発光レーザ。
  14.  前記周回部の断面は、中心に近づくほど薄くなる形状である、請求項4に記載の面発光レーザ。
  15.  前記第1構造は、前記活性層側の前記壁面を有する半導体層を含む、請求項3に記載の面発光レーザ。
  16.  前記第2構造の前記活性層側とは反対側の表面の、平面視において前記発光領域設定部により取り囲まれた領域上に別の電極が設けられている、請求項4に記載の面発光レーザ。
  17.  前記別の電極は、平面視において前記発光領域の中心を取り囲む周回部分を有する、請求項16に記載の面発光レーザ。
  18.  前記第2構造は、前記第2反射鏡の少なくとも一部を含むメサを有し、
     前記別の電極は、前記第2構造の、前記メサの周辺の領域上に配置されている、請求項16に記載の面発光レーザ。
  19.  請求項8に記載の面発光レーザと、
     前記面発光レーザを駆動するレーザドライバと、
     を備え、
     前記レーザドライバと前記配線の他端部とが導電バンプを介して接合されている、
    光源装置。
  20.  請求項1に記載の面発光レーザを備える、電子機器。
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