WO2023248654A1 - 面発光レーザ及び測距装置 - Google Patents

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WO2023248654A1
WO2023248654A1 PCT/JP2023/018363 JP2023018363W WO2023248654A1 WO 2023248654 A1 WO2023248654 A1 WO 2023248654A1 JP 2023018363 W JP2023018363 W JP 2023018363W WO 2023248654 A1 WO2023248654 A1 WO 2023248654A1
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WO
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emitting laser
surface emitting
layer
substrate
reflecting mirror
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PCT/JP2023/018363
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English (en)
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知雅 渡邊
弥樹博 横関
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ソニーグループ株式会社
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02Details
    • G01C3/06Use of electric means to obtain final indication
    • 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
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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]
    • 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
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42Arrays of surface emitting lasers

Definitions

  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the present technology includes a first structure including a substrate and a first reflecting mirror stacked on each other; a second structure including a second reflecting mirror, disposed on the first reflecting mirror side of the first structure; an intermediate structure disposed between the first and second structures and including an active layer; Equipped with a resonator containing
  • the substrate is made of a material whose lattice constant is larger than that of GaAs and smaller than that of AlAs,
  • the first reflector and the intermediate structure are made of different material systems to provide a surface emitting laser.
  • the first reflecting mirror may be made of a material that is lattice-matched to GaAs
  • the intermediate structure may be made of a material that is lattice-matched to InP.
  • the substrate may be made of Ge.
  • the narrowed portion may be the insulating region existing around the tunnel junction layer.
  • the tunnel junction layer may include an InAlAs layer around which the insulating region exists.
  • the insulating region may be an oxidized region.
  • the insulating region may be a void.
  • the active layer may be a quantum dot active layer.
  • the narrowed portion may have a circumferential shape, and the substrate may have a through hole at a position corresponding to a region surrounded by the narrowed portion, and emit light to the back side of the substrate.
  • the tunnel junction layer may be arranged on a side of the active layer opposite to the substrate side.
  • the tunnel junction layer may be disposed on the substrate side of the active layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a first embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a plan view of a surface emitting laser according to a first embodiment of the present technology.
  • 2 is a flowchart for explaining a first example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 4A to 4C are cross-sectional views of each step of the first example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 5A and 5B are cross-sectional views of each step of the first example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 6A and 6B are cross-sectional views of each step of the first example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of each step of the first example of the method for manufacturing the surface emitting laser shown in FIG. 1; 13A and 13B are cross-sectional views of each step of the first example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining a second example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 15A to 15C are cross-sectional views of each step of the second example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 16A and 16B are cross-sectional views of each step of the second example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 17A and 17B are cross-sectional views of each step of the second example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 18A and 18B are cross-sectional views of each step of the second example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 19A and 19B are cross-sectional views of each step of the second example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 20A and 20B are cross-sectional views of each step of the second example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • 21A and 21B are cross-sectional views of each step of the second example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 22A and 22B are cross-sectional views of each step of the second example of the method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a second embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a fifth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 1 of the sixth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 2 of the sixth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 3 of the sixth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a seventh embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to an eighth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a fifth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Example 1 of the sixth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a ninth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a plan view of a surface emitting laser according to a ninth embodiment of the present technology. It is a sectional view of the distance measuring device concerning a 10th embodiment of this art.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to an eleventh embodiment of the present technology.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a twelfth embodiment of the present technology.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a thirteenth embodiment of the present technology.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a fourteenth embodiment of the present technology.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a fifteenth embodiment of the present technology.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a sixteenth embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a seventeenth embodiment of the present technology.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the lattice constant of Ge.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of application of a surface emitting laser according to 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.
  • InP-based VCSELs it is difficult to construct a semiconductor DBR (Distributed Bragg Reflector) with high reflectance and high thermal conductivity (high heat dissipation), so a material system different from InP-based (e.g., GaAs-based) is used.
  • a semiconductor DBR for example, a GaAs-based semiconductor DBR
  • a substrate for example, a GaAs substrate
  • the semiconductor DBR is bonded to an InP-based material.
  • the inventors discovered a surface that can obtain desired characteristics (e.g., characteristics that combine an oscillation wavelength in the eye-safe band, high reflectance, and high heat dissipation) while suppressing the occurrence of structural defects.
  • desired characteristics e.g., characteristics that combine an oscillation wavelength in the eye-safe band, high reflectance, and high heat dissipation
  • desired characteristics e.g., characteristics that combine an oscillation wavelength in the eye-safe band, high reflectance, and high heat dissipation
  • the upper side in the cross-sectional view of FIG. 1 and the like will be referred to as the upper side
  • the lower side will be referred to as the lower side.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 10 according to a first embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a plan view of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment of the present technology.
  • the surface emitting laser 10 is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).
  • the surface-emitting laser 10 can constitute, for example, a VCSEL in a long wavelength band (eye-safe band) in which the oscillation wavelength ⁇ is 900 nm or more, for example, 1.4 ⁇ m or more. It is particularly preferable that the oscillation wavelength ⁇ is in the eye-safe range of 1.2 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • the surface emitting laser 10 is driven by a laser driver, for example.
  • the surface emitting laser 10 includes, for example, a first structure ST1 including a substrate 101 and a first reflecting mirror 102 stacked on each other, and a first structure ST1 on the first reflecting mirror 102 side of the first structure ST1.
  • a resonator R that includes a second structure ST2 that includes a second reflecting mirror 108, and an intermediate structure IST that includes an active layer 104 that is disposed between the first and second structures ST1 and ST2.
  • the second reflecting mirror 108 is a reflecting mirror on the output side.
  • the first reflecting mirror 102 is also called a lower reflecting mirror.
  • the second reflecting mirror 108 is also called an upper reflecting mirror.
  • the direction in which the substrate 101, the first reflecting mirror 102, etc. are stacked will also be referred to as the "stacking direction.”
  • the intermediate structure IST further includes, for example, a tunnel junction layer 106 laminated with the active layer 104, a first cladding layer 103 disposed on the first structure ST1 side (lower side) of the active layer 104, and an active layer 104. and a tunnel junction layer 106 , and a third cladding layer 107 provided around the tunnel junction layer 106 .
  • the tunnel junction layer 106 is arranged on the side of the active layer 104 opposite to the substrate 101 side.
  • first structure ST1 and the intermediate structure IST are joined.
  • a bonding layer may be formed between the first reflecting mirror 102 of the first structure ST1 and the first cladding layer 103 of the intermediate structure IST.
  • the second reflecting mirror 108 is provided over the center of the top of the mesa M (over the center of the top surface of the third cladding layer 107).
  • a circular (for example, ring-shaped) anode electrode 110 surrounds the second reflecting mirror 108 on the periphery of the top of the mesa M (on the area around the second reflecting mirror 108 on the top surface of the third cladding layer 107). It is set in.
  • the intermediate structure IST is provided with at least a constriction portion that constricts the current.
  • the narrowed portion is a high resistance region or an insulating region that exists in at least a portion of the periphery in the thickness direction (layering direction) of the intermediate structure IST.
  • the narrowed portion is a high resistance region or an insulating region existing around the tunnel junction layer 106.
  • the tunnel junction layer 106 is provided in a mesa shape on the second cladding layer 105, and the narrowed portion is a high resistance region existing around the tunnel junction layer 106.
  • the third cladding layer 107 is a buried layer that buries the periphery of the tunnel junction layer 106, and a region of the third cladding layer 107 surrounding the tunnel junction layer 106 and having a higher resistance than the tunnel junction layer 106 is a region of the third cladding layer 107 that surrounds the tunnel junction layer 106.
  • the tunnel junction layer 106 will also be referred to as a "TJ mesa".
  • a constriction part (high resistance region) surrounding a TJ mesa has a higher resistance than the TJ mesa, and thus functions as a current confinement part.
  • the constriction surrounding the TJ mesa also functions as an optical constriction if it has a lower refractive index than the TJ mesa.
  • the first reflecting mirror 102 is, for example, a semiconductor multilayer film reflecting mirror (semiconductor DBR).
  • a semiconductor multilayer reflector has multiple types (for example, two types) of refractive index layers (semiconductor layers) with different refractive indexes stacked alternately with an optical thickness of 1/4 ( ⁇ /4) of the oscillation wavelength ⁇ .
  • the semiconductor multilayer film reflecting mirror serving as the first reflecting mirror 102 is preferably undoped, but may be doped, for example, n-type.
  • the dopant (n-type impurity) in this case can be, for example, Si, Se, Te, or the like.
  • the first reflecting mirror 102 is, for example, a semiconductor multilayer film DBR of a first material system (GaAs system), which is a material system lattice-matched to GaAs.
  • the first material system (GaAs system) can also be defined as a material system whose lattice constant is within the range of ⁇ 0.2% of the lattice constant of GaAs.
  • a GaAs-based semiconductor DBR can provide higher reflectance and higher thermal conductivity than, for example, an InP-based semiconductor DBR with the same number of pairs.
  • As the first material system (GaAs system) for example, Al x Ga 1-x As/Al y Ga 1-y As (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, x ⁇ y) can be used (Fig. 46).
  • the first reflecting mirror 102 is made of, for example, GaAs/AlAs.
  • the lattice constant (5.658) of Ge constituting the substrate 101 is greater than or equal to the lattice constant of the high refractive index layer (for example, Al x Ga 1-x As) of the first reflecting mirror 102, and It is preferable that the lattice constant be equal to or lower than the lattice constant of the low refractive index layer (for example, Al y Ga 1-y As) of the 1-reflector 102 (see FIG. 46). That is, the lattice constant of the high refractive index layer (for example, Al x Ga 1-x As) is less than that of Ge, and the lattice constant of the low refractive index layer (for example, Al y Ga 1-y As) is less than that of Ge.
  • the lattice constant is set so that the lattice constant of Al x Ga 1-x As is less than the lattice constant of Ge, and the lattice constant of Al y Ga 1-y As is greater than the lattice constant of Ge. It is preferable that the value of y is set to .
  • the intermediate structure IST is made of a material system different from that of the first reflecting mirror 102.
  • the intermediate structure IST is made of a second material system (InP system) which is a material system lattice matched to InP.
  • the second material system (InP system) can also be defined as a material system whose lattice constant is within ⁇ 0.2% of the lattice constant of InP.
  • the second material system (InP system) includes, for example, InP, AlInAs, AlGaInAs, InGaAsP, and the like.
  • the first cladding layer 103 is made of, for example, an n-InP layer.
  • Si can be used as a dopant for the n-InP layer.
  • the active layer 104 is made of an InP-based compound semiconductor, for example. Specifically, the active layer 104 has, for example, a multiple quantum well structure (MQW structure) made of AlGaInAs or GaInAsP. Here, the active layer 104 is made of, for example, an AlGaInAs/AlGaInAs multiple quantum well layer.
  • the composition and thickness of the AlGaInAs/AlGaInAs multiple quantum well layer are designed so that the emission wavelength falls within the eye-safe band, for example, longer than 1400 nm, but contradictory strains may be introduced into the well layer and the barrier layer. preferable.
  • the magnitude of strain can be around 1% and the number of wells can be 4 to 8.
  • a region corresponding to the tunnel junction layer 106 is a light emitting region.
  • the light emitting region of the active layer 104 is also a heat generating section.
  • the second cladding layer 105 is made of, for example, a p-InP layer.
  • Mg can be used as a dopant for the p-InP layer.
  • the BTJ includes the tunnel junction layer 106 and the third cladding layer 107 as described above. As described above, the BTJ is arranged on the second reflecting mirror 108 side of the active layer 104. That is, the BTJ is located on the upstream side of the current path from the anode electrode 110 to the cathode electrode 111 with respect to the active layer 104 .
  • the tunnel junction layer 106 (TJ mesa) has a much lower resistance (very high carrier conductivity) than the surrounding third cladding layer 107, and serves as a current passing region. As described above, the region surrounding the TJ mesa of the third cladding layer 107 is the narrowed portion.
  • the tunnel junction layer 106 is also a heat generating section.
  • the diameter of the mesa (TJ mesa) of the tunnel junction layer 106 is, for example, several ⁇ m to several tens of ⁇ m.
  • the tunnel junction layer 106 includes a p-type semiconductor region 106a and an n-type semiconductor region 106b stacked on each other.
  • the p-type semiconductor region 106a is arranged on the active layer 104 side (lower side) of the n-type semiconductor region 106b.
  • the p-type semiconductor region 106a is made of, for example, p-type AlInAs (p-AlInAs) doped with C (carbon) at a high concentration.
  • the n-type semiconductor region 106b is made of, for example, n-type InP (n-InP) doped with Si, Te, etc. at a high concentration.
  • one of the p-type semiconductor region 106a and the n-type semiconductor region 106b may be made of AlInAs and the other made of InP, or both may be made of AlInAs or InP.
  • the second reflecting mirror 108 is made of a material system different from that of the intermediate structure IST, for example.
  • the second reflecting mirror 108 is, for example, a dielectric multilayer film reflecting mirror (dielectric DBR).
  • a dielectric multilayer reflector has multiple types (for example, two types) of refractive index layers (dielectric layers) with different refractive indexes stacked alternately with an optical thickness of 1/4 ( ⁇ /4) of the oscillation wavelength ⁇ . It has a built-in structure.
  • the second reflecting mirror 108 is preferably made of a material containing at least one of SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , SiN, a-Si, MgF 2 and CaF 2 , for example.
  • the dielectric multilayer reflective mirror serving as the second reflective mirror 108 may be composed of, for example, SiO 2 /TiO 2 , Ta 2 O 5 /SiO 2 , or a-Si/Ta 2 O 5 .
  • the reflectance of the second reflecting mirror 108 is set to be slightly lower than that of the first reflecting mirror 102. That is, the surface emitting laser 10 is a surface emitting type surface emitting laser 10 that emits laser light as the emitted light EL to the front surface side (second reflecting mirror 108 side).
  • the insulating film 109 is made of a dielectric material such as SiO 2 , SiN, SiON, or the like.
  • the cathode electrode 111 is made of, for example, Au/Ni/AuGe, Au/Pt/Ti, or the like.
  • the cathode electrode 111 is electrically connected to, for example, a cathode (negative electrode) of a laser driver.
  • a current flowing from the anode side of the laser driver through the anode electrode 110 is constricted by the BTJ, and is injected into the active layer 104 through the second cladding layer 105.
  • the active layer 104 emits light, and the light travels back and forth between the first and second reflecting mirrors 102 and 108 while being narrowed by the BTJ and amplified by the active layer 104.
  • the second It is emitted from the reflecting mirror 108 side (front side) as a laser beam (emitted light EL).
  • the current injected into the active layer 104 flows out to the cathode side of the laser driver via the first cladding layer 103 and the cathode electrode 111 in this order.
  • a first example of 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 serving as a base material of the substrate 101 by a semiconductor manufacturing method using semiconductor manufacturing equipment.
  • the plurality of surface emitting lasers 10 integrated in a series are separated to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting lasers 10 (surface emitting laser chips).
  • a first stacked body L1 (first structure ST1) is generated (see FIG. 4A).
  • a first reflecting mirror 102 e.g., GaAs/AlAs
  • MOCVD metal-organic chemical vapor deposition method
  • the lattice constant of Ge constituting the substrate 101 is between the lattice constants of GaAs and AlAs constituting the first reflecting mirror 102, strain is compensated and stress is alleviated. be done. As a result, little or no warping of the substrate 101 and the first reflecting mirror 102 occurs.
  • a TJ mesa is formed. Specifically, first, a resist pattern RP is formed by photolithography to cover a portion of the surface of the second stack L2 on the tunnel junction layer 106 side where the TJ mesa is to be formed (see FIG. 4C). Next, using the resist pattern RP as a mask, the tunnel junction layer 106 is etched by wet etching using a hydrochloric acid-based etchant to form a TJ mesa (see FIG. 5A). At this time, for example, a mixed solution of HCl, H 3 PO 4 , CH 3 COOH, H 2 O, etc.
  • the resist pattern RP is removed by wet etching using an organic solvent or dry etching using a gas such as O 2 , CF 4 , H 2 or the like (see FIG. 5B).
  • a third cladding layer 107 is formed as a buried layer (see FIG. 6A). Specifically, by MOCVD, a third cladding layer 107 (for example, an n-InP layer) as a buried layer is regrown on the second stacked body (on the second cladding layer 105) in which the TJ mesa is formed. As a result, the TJ mesa is buried by the third cladding layer 107.
  • a third cladding layer 107 for example, an n-InP layer
  • the next step S5 is to form a mesa M.
  • a hard mask HM made of an oxide film for example, a SiO 2 film
  • an oxide film for example, a SiO 2 film
  • the oxide film as the hard mask HM was formed by CVD, sputtering, vapor deposition, etc., and the oxide film was patterned using a hydrofluoric acid etchant using a resist pattern as a mask. Performed by wet etching.
  • the second stacked body is etched by dry etching using a Cl-based gas to form a mesa M (see FIG. 7A).
  • a mixed gas such as Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 , Ar, and O 2 is used.
  • Etching here is performed until at least the first cladding layer 103 is exposed, but over-etching can be suppressed by the etching stop layer ESL.
  • the oxide film is removed by wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant (see FIG. 7B).
  • an insulating film 109 is formed (see FIG. 8A). Specifically, an insulating film 109 is formed over the entire surface of the second stacked body.
  • an anode electrode 110 and a cathode electrode 111 are formed (see FIG. 9A). Specifically, a circular (for example, ring-shaped) anode electrode 110 is formed on the periphery of the top of the mesa M by, for example, a lift-off method, and an anode electrode 110 is formed on the periphery of the mesa M on the upper surface of the first cladding layer 103. A cathode electrode 111 is formed thereon. At this time, the electrode materials for the anode electrode 110 and the cathode electrode 111 are formed by sputtering or vapor deposition.
  • the second reflecting mirror 108 is formed (see FIG. 9B). Specifically, first, a dielectric multilayer film, which is the material of the second reflecting mirror 108, is formed on the entire surface of the second stacked body. Next, a resist pattern is formed on the dielectric multilayer film covering the center of the top of the mesa M by photolithography. Next, using the resist pattern as a mask, the dielectric multilayer film is etched by dry etching or wet etching. As a result, the second reflecting mirror 108 is formed on the center of the top of the mesa M. Note that the second reflecting mirror 108 can also be formed by, for example, lift-off.
  • the support substrate SB is attached to the second laminate (see FIG. 10). Specifically, the support substrate SB is attached to the surface of the second laminate on the side where the mesa M is formed, for example, with wax W interposed therebetween. Note that resin or tape may be used instead of wax W to attach the support substrate SB.
  • the growth substrate GS and the etching stop layer ESL are removed (see FIG. 11). Specifically, after polishing the back surface of the growth substrate GS with a grinder or a CMP device to reduce the growth substrate GS into a thin film, the thinned growth substrate GS and the etching stop layer are wet-etched using a hydrochloric acid-based etchant. Remove ESL. As a result, the first cladding layer 103 (n-InP layer) of the second stacked body is exposed.
  • the first and second laminates are joined (see FIG. 12 and FIG. 13A). Specifically, the surface of the first laminate on the first reflecting mirror 102 side and the surface of the second laminate on the first cladding layer 103 side are bonded facing each other by, for example, room temperature bonding, plasma bonding, thermocompression bonding, or the like. .
  • the bonded body JB obtained by bonding see FIG. 13A
  • the bonded interface is in a good state. Note that if there is dust generated during crystal growth on the surface of the first stacked body on the first reflecting mirror 102 side, it is preferable to remove it by wet etching, chemical mechanical polishing, or the like before bonding.
  • the support substrate SB is removed (see FIG. 13B). Specifically, the wax W is melted by heating, and the support substrate SB and the wax W are removed. Thereafter, the surface emitting laser 10 is cleaned and cut into pieces, and the anode electrode 110 and cathode electrode 111 of the surface emitting laser 10 are connected to corresponding terminals of a laser driver by wire bonding, for example.
  • ⁇ Second example of manufacturing method of surface emitting laser>> A second example of the method for manufacturing the surface emitting laser 10 will be described below with reference to the flowchart of FIG. 14 and the like.
  • a plurality of surface emitting lasers 10 are simultaneously generated on one wafer serving as a base material of the substrate 101 by a semiconductor manufacturing method using semiconductor manufacturing equipment.
  • the plurality of surface emitting lasers 10 integrated in a series are separated to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting lasers 10 (surface emitting laser chips).
  • a first laminate L1 is generated (see FIG. 15A).
  • the first reflecting mirror 102 is stacked on the substrate 101.
  • a GaAs-based compound semiconductor layer which is the material of the first reflecting mirror 102, is formed on the substrate 101 (Ge substrate) as the first substrate by MOCVD (metal-organic chemical vapor deposition). grow epitaxially.
  • the first laminate L1 and the second substrate 103GS are bonded (see FIGS. 15B and 15C).
  • the surface of the first laminate L1 on the first reflecting mirror 102 side and one surface of the second substrate 103GS are bonded facing each other by, for example, room temperature bonding, plasma bonding, thermocompression bonding, or the like.
  • the bonded body JB obtained by bonding since little or no warpage has originally occurred in the first laminate L1, the bonded interface is in a good state. Note that if there is dust generated during crystal growth on the surface of the first stacked body on the first reflecting mirror 102 side, it is preferable to remove it by wet etching, chemical mechanical polishing, or the like before bonding.
  • the second substrate 103GS is removed except for a portion (see FIG. 16A). Specifically, the surface of the bonded body JB on the second substrate 103GS side is polished using a grinder or a CMP device to reduce the thickness of the second substrate 103GS.
  • a second laminate L2 is generated (see FIG. 16B). Specifically, as an example, the first cladding layer 103, the active layer 104, the second cladding layer 105, The tunnel junction layer 106 is epitaxially grown in this order.
  • a TJ mesa is formed. Specifically, first, a resist pattern RP is formed by photolithography to cover a portion of the surface of the second stack L2 on the tunnel junction layer 106 side where the TJ mesa is to be formed (see FIG. 17A). Next, using the resist pattern RP as a mask, the tunnel junction layer 106 is etched by wet etching using a hydrochloric acid-based etchant to form a TJ mesa (see FIG. 17B). At this time, for example, a mixed solution of HCl, H 3 PO 4 , CH 3 COOH, H 2 O, etc.
  • the resist pattern RP is removed by wet etching using an organic solvent or dry etching using a gas such as O 2 , CF 4 , H 2 or the like (see FIG. 18A).
  • a third cladding layer 107 as a buried layer is formed (see FIG. 18B).
  • a third cladding layer 107 for example, an n-InP layer
  • MOCVD MOCVD on the second stacked body (on the second cladding layer 105) in which the TJ mesa is formed. Make it grow. As a result, the TJ mesa is buried by the third cladding layer 107.
  • a mesa M is formed.
  • a hard mask HM made of an oxide film (for example, a SiO 2 film) is formed by photolithography to cover the portion of the third cladding layer 107 of the second stacked body where the mesa M is to be formed. (See FIG. 19A).
  • the oxide film as the hard mask HM was formed by CVD, sputtering, vapor deposition, etc., and the oxide film was patterned using a hydrofluoric acid etchant using a resist pattern as a mask. Performed by wet etching.
  • the second stacked body is etched by dry etching using a Cl-based gas to form a mesa M (see FIG. 19B).
  • a mixed gas such as Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 , Ar, and O 2 is used.
  • the etching here is performed until at least the first cladding layer 103 is exposed.
  • the oxide film is removed by wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant (see FIG. 20A).
  • an insulating film 109 is formed (see FIG. 20B). Specifically, an insulating film 109 is formed over the entire surface of the second stacked body.
  • a part of the insulating film 109 is removed (see FIG. 21A). Specifically, first, by photolithography, a resist pattern is formed to cover parts other than the part of the insulating film 109 that covers the top of the mesa M and the part that covers the area around the mesa M on the upper surface of the first cladding layer 103. . Next, using the resist pattern as a mask, the second stacked body is etched by dry etching using, for example, CF4 gas, thereby exposing the top of the mesa M and the area around the mesa M on the upper surface of the first cladding layer 103. .
  • an anode electrode 110 and a cathode electrode 111 are formed (see FIG. 21B). Specifically, a circular (for example, ring-shaped) anode electrode 110 is formed on the periphery of the top of the mesa M by, for example, a lift-off method, and an anode electrode 110 is formed on the periphery of the mesa M on the upper surface of the first cladding layer 103. A cathode electrode 111 is formed thereon. At this time, the electrode materials for the anode electrode 110 and the cathode electrode 111 are formed by sputtering or vapor deposition.
  • the second reflecting mirror 108 is formed. Specifically, first, a dielectric multilayer film, which is the material of the second reflecting mirror 108, is formed on the entire surface of the second stacked body (see FIG. 22A). Next, a resist pattern is formed on the dielectric multilayer film covering the center of the top of the mesa M by photolithography. Next, using the resist pattern as a mask, the dielectric multilayer film is etched by dry etching or wet etching (see FIG. 22B). As a result, the second reflecting mirror 108 is formed on the center of the top of the mesa M. Note that the second reflecting mirror 108 can also be formed by, for example, lift-off.
  • the surface emitting laser 10 includes a first structure ST1 including a substrate 101 and a first reflecting mirror 102 stacked on each other, and a first structure ST1 arranged on the first reflecting mirror 102 side of the first structure ST1.
  • the substrate 101 also includes a resonator including a second structure ST2 including a second reflecting mirror 108 and an intermediate structure IST including an active layer 104 disposed between the first and second structures ST1 and ST2.
  • a material whose lattice constant is larger than that of GaAs and smaller than that of AlAs
  • the first reflecting mirror 102 and the intermediate structure IST are made of different material systems.
  • the warpage of the substrate 101 and the first reflecting mirror 102 can be significantly reduced compared to the case where a GaAs-based semiconductor DBR is provided on a GaAs substrate.
  • a GaAs-based semiconductor DBR is provided on a GaAs substrate.
  • the stress of a GaAs-based semiconductor multilayer film reflector epitaxially grown on a GaAs substrate is one order of magnitude larger than the stress of a GaAs-based DBR epitaxially grown on a Ge substrate, and a warpage correction film is required on the back surface of the GaAs substrate.
  • the desired characteristics for example, the oscillation wavelength in the eye-safe band, high reflectance, and high heat dissipation property
  • the desired characteristics can be achieved while suppressing the occurrence of structural defects in the resonator R.
  • the surface-emitting laser 10 realizes a highly efficient and high-output surface-emitting laser that can operate at high temperatures, improve yield and reliability, and perform laser oscillation in the eye-safe zone. be able to.
  • the first reflecting mirror 102 is preferably made of a material that is lattice-matched to GaAs, and the intermediate structure IST is preferably made of a material that is lattice-matched to InP. Thereby, high-temperature operation, improved yield and reliability, laser oscillation in the eye-safe zone, high efficiency, and high output can be achieved more reliably.
  • the substrate 101 is preferably made of Ge. Thereby, yield can be reliably improved and manufacturing costs can be reduced.
  • the first structure ST1 and the intermediate structure IST may be joined. Thereby, a resonator made of different material systems can be easily realized.
  • a bonding layer may be formed between the first structure ST1 and the intermediate structure IST.
  • the intermediate structure IST includes a tunnel junction layer 106 laminated with an active layer 104, and the intermediate structure IST is provided with at least a constriction portion for confining current, and the constriction portion covers at least a portion of the intermediate structure IST in the thickness direction. It may be a high resistance region or an insulating region existing around the periphery of the semiconductor device. Thereby, current can be efficiently injected into the active layer 104. Furthermore, it is also possible to provide the constriction portion with an optical constriction function.
  • the second reflecting mirror 108 and the intermediate structure IST may be made of different material systems. This allows the second reflecting mirror 108 to have characteristics (eg, reflectance, heat dissipation, etc.) that are not restricted by the material system of the intermediate structure IST.
  • a first material system is formed on a substrate 101 (first substrate) made of a material whose lattice constant is larger than that of GaAs and smaller than that of AlAs. a step of laminating the first reflecting mirrors 102 to form the first laminate L1; and bonding the surface of the first laminate L1 on the first reflecting mirror 102 side and one surface of the second substrate 103GS facing each other.
  • the surface emitting laser 10 can be manufactured relatively easily with fewer man-hours.
  • the ion implantation region IIA is formed in the periphery of the third cladding layer 107, the tunnel junction layer 106, and the second cladding layer 105, but is not limited thereto. It is sufficient if it is formed in the part.
  • 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. However, in the manufacturing method of the surface emitting laser 20, although it is necessary to perform ion implantation, there is no need to perform TJ mesa formation and buried regrowth, so the manufacturing process is simplified and manufacturing costs can be reduced. Ion implantation may be performed either before or after the formation of the mesa M.
  • the n-type semiconductor region 106b of the tunnel junction layer 106 is made of an n-InAlAs layer.
  • the narrowed portion is an oxidized region 106b2 as an insulating region existing around the n-type semiconductor region 106b (n-InAlAs layer) of the tunnel junction layer 106.
  • the oxidized region 106b2 is provided in a circular shape (for example, annular shape) so as to surround the non-oxidized region 106b1 of the n-InAlAs layer.
  • Oxidized region 106b2 includes an oxide (for example, Al 2 O 3 ) generated by selectively oxidizing the n-InAlAs layer from the sides.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 30-3 according to Example 3 of the third embodiment of the present technology.
  • the surface emitting laser 30-3 has an oxidized region as a constriction portion provided in both the p-type semiconductor region 106a and the n-type semiconductor region 106b of the tunnel junction layer 106. , has a generally similar configuration to the surface emitting laser 30-1 according to the first embodiment.
  • the oxidized region 106a2 is provided in a circular shape (for example, a ring shape) so as to surround the non-oxidized region 106a1 of the p-InAlAs layer.
  • the oxidized region 106b2 is provided in a circular shape (for example, annular shape) so as to surround the non-oxidized region 106b1 of the n-InAlAs layer.
  • Oxidized region 106a2 includes an oxide (for example, Al 2 O 3 ) generated by selectively oxidizing the p-InAlAs layer from the sides.
  • Oxidized region 106b2 includes an oxide (for example, Al 2 O 3 ) generated by selectively oxidizing the n-InAlAs layer from the sides.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 40-1 according to Example 1 of the fourth embodiment of the present technology.
  • the surface-emitting laser 40-1 has a surface-emitting laser according to Example 1 of the third embodiment, except that a void V (air gap) is provided as the narrowed portion in place of the oxidized region. It has the same configuration as the light emitting laser 30-1.
  • the reflectance of the second reflecting mirror 108 is set to be slightly larger than the reflectance of the first reflecting mirror 102.
  • the surface-emitting laser 60-1 it is possible to obtain the same effects as the surface-emitting laser 10 according to the first embodiment, and in addition, it is a back-emitting type surface-emitting laser that has higher efficiency, higher output, and is more suitable for high-temperature operation.
  • a light emitting laser can be provided.
  • the anode electrode 110 may be provided instead of the metal material MM (see, for example, FIG. 1).
  • the surface emitting laser 60-2 is generally similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, except that a through hole TH is formed in the substrate 101 and a metal reflecting mirror 102b is formed in the through hole TH. It can be manufactured by a similar manufacturing method.
  • the surface emitting laser 60-2 it is possible to obtain the same effects as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, and it is also a surface emitting type surface emitting laser that has higher efficiency, higher output, and is more suitable for high temperature operation.
  • a light emitting laser can be provided.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 60-3 according to Example 3 of the sixth embodiment of the present technology.
  • the surface emitting laser 60-3 has the same structure as that of Example 2, except that a through hole TH is provided in the substrate 101 and a metal reflecting mirror 102b is provided on the back surface of the substrate 101. It has roughly the same configuration as the light emitting laser 60-2.
  • the metal reflector 102b which constitutes a hybrid mirror together with the semiconductor multilayer reflector 102a (for example, a GaAs-based semiconductor multilayer reflector), is partially inserted into the through hole TH of the substrate 101. It is located on the back. That is, in the surface emitting laser 60-3, a part of the first reflecting mirror 102 and the metal reflecting mirror 102b that also serves as a heat dissipation section are enlarged.
  • the metal reflecting mirror 102b has a single layer structure or a multilayer structure containing, for example, Au, Ag, Cu, Al, or the like.
  • the surface emitting laser 60-3 is the same as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, except that a through hole TH is formed in the substrate 101, and a metal reflecting mirror 102b is formed in the through hole TH and the back surface of the substrate 101. It can be manufactured by a manufacturing method that is generally similar to the manufacturing method of .
  • the surface-emitting laser 60-3 it is possible to obtain the same effects as the surface-emitting laser 10 according to the first embodiment, and it is also a surface-emitting laser that has higher efficiency, higher output, and is more suitable for high-temperature operation.
  • a surface emitting laser can be provided.
  • the tunnel junction layer 106 is arranged on the substrate 101 side of the active layer 104. Specifically, in the surface emitting laser 70, the third cladding layer 107, the tunnel junction layer 106, the second cladding layer 105, the active layer 104, and the first cladding layer 103 are laminated in this order on the first structure ST1.
  • the p-type semiconductor region 106a is arranged on the active layer 104 side (above) the n-type semiconductor region 106b.
  • an anode electrode 110 is provided on the upper surface of the third cladding layer 107 in a region around the mesa M, and a cathode electrode 111 is provided on the top of the mesa M in a circular shape so as to surround the second reflecting mirror 108. (for example, in a ring shape).
  • the surface emitting laser 70 is different from that in forming the intermediate structure IST by reverse epitaxy, after growing a part of the first cladding layer 103 or the third cladding layer 107, ion implantation is performed and the remaining part is regrown. Therefore, 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 20 according to the second embodiment. In addition, by introducing the method of regrowing after ion implantation performed in the manufacturing method of the surface emitting laser 70 into the manufacturing of the surface emitting laser 20 according to the second embodiment, the formation position of the ion implantation region IIA can be optimized. can be achieved.
  • the surface emitting laser 70 it is possible to obtain the same effects as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, and it is possible to provide a surface emitting type surface emitting laser with higher efficiency.
  • the intermediate structure IST includes a first semiconductor structure disposed on the first structure ST1 and including a first active layer 104-1 and a first tunnel junction layer 106-1, and the first semiconductor structure. a second semiconductor structure disposed thereon, including a second active layer 104-2 and a second tunnel junction layer 106-2.
  • a first cladding layer 103-1 for example, an n-InP layer
  • a first active layer 104-1 for example, a first active layer 104-1
  • a second cladding layer 105-1 for example, a p-InP layer
  • a first tunnel junction layer 106 -1 for example, an n-InP layer
  • a third cladding layer 107-1 for example, an n-InP layer
  • a third cladding layer 107-1 for example, an n-InP layer
  • a second active layer 104-2 for example, a second cladding layer 105-2 (for example, a p-InP layer), a second tunnel junction layer 106 -2 and a third cladding layer 107-2 (for example, an n-InP layer) are stacked in this order from the first semiconductor structure side.
  • the third cladding layer 107-1 is shared by the first and second semiconductor structures.
  • the first tunnel junction layer 106-1 is disposed between the first and second active layers 104-1 and 104-2, so that the first and second active layers 104-1 and 104- A current of approximately the same magnitude can be passed through both.
  • the first tunnel junction layer 106-1 has a broad flat shape.
  • the second tunnel junction layer 106-2 has a mesa shape and constitutes a BTJ together with the third cladding layer 107-2 as a buried layer.
  • the surface emitting laser 80 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, except that the first and second semiconductor structures are stacked.
  • the surface emitting laser 80 it is possible to obtain the same effect as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, and a surface emitting type surface emitting laser that can further increase the output by using a multi-active layer is provided. Can be provided.
  • a plurality of sets of a mesa-shaped tunnel junction layer 106 (TJ mesa) and a narrowed part (a part of the third cladding layer 107) surrounding the TJ mesa are provided in the in-plane direction in the intermediate structure IST. There is.
  • anode electrode 110 with mutually insulated electrode regions for each light emitting region, it is also possible to drive each light emitting part independently.
  • a high-performance surface emitting laser array including a surface emitting laser array having a plurality of light emitting parts that exhibits the same effect as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, and a light receiving element 115 having long wavelength sensitivity.
  • a high-performance surface emitting laser array including a surface emitting laser array having a plurality of light emitting parts that exhibits the same effect as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, and a light receiving element 115 having long wavelength sensitivity.
  • the first and second reflecting mirrors 102 and 108 are made of the same material. Specifically, in the surface emitting laser 120, the first and second reflecting mirrors 102 and 108 are both made of a material system (GaAs system) that is lattice matched to GaAs. Specifically, the first and second reflecting mirrors 102 and 108 are both GaAs-based semiconductor multilayer film reflecting mirrors. The second reflecting mirror 108 is arranged on the inner diameter side of the anode electrode 110.
  • the GaAs-based semiconductor multilayer mirror serving as the second reflecting mirror 108 may be, for example, undoped i-type or p-type doped.
  • the second reflecting mirror 108 of the second structure ST2 and the third cladding layer 107 of the intermediate structure IST are bonded. A bonding layer may be formed between the second reflecting mirror 108 and the third cladding layer 107.
  • the surface emitting laser 120 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, except that the second reflecting mirror 108 and the third cladding layer 107 are bonded. .
  • the same effects as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment can be obtained, and a surface emitting surface emitting laser more suitable for high temperature operation can be provided.
  • the surface emitting laser 130 is the same as the surface emitting laser according to the first embodiment, except that the second reflecting mirror 108 and the third cladding layer 107 are bonded and the anode electrode 110 is formed on the second reflecting mirror 108. It can be manufactured by a manufacturing method generally similar to the manufacturing method of No. 10.
  • the same effects as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment can be obtained, and a surface emitting surface emitting laser more suitable for high temperature operation can be provided.
  • the surface emitting laser 140 it is possible to provide a surface emitting laser that can obtain the same effects as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 150 according to the fourteenth embodiment of the present technology. As shown in FIG. 42, the surface emitting laser 150 has substantially the same configuration as the surface emitting laser 10 according to the first embodiment, except that it has a mesaless structure and a back electrode structure.
  • the substrate 101 and the first reflecting mirror 102 are n-type doped, and the cathode electrode 111 is provided in a solid manner on the back surface of the substrate 101.
  • FIG. 43 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 160 according to the fifteenth embodiment of the present technology. As shown in FIG. 43, the surface emitting laser 160 has substantially the same configuration as the surface emitting laser 20 according to the second embodiment, except that it has a mesaless structure.
  • the intermediate structure IST is provided with an ion implantation region IIA surrounding the light emitting section.
  • a plurality (for example, two) of ion implantation regions IIA are provided substantially concentrically in a plan view.
  • the ion implantation region IIA has both the function of substantially insulating the cathode electrode 111 and the portion of the intermediate structure IST other than the first cladding layer 103, and the function of current confinement.
  • Anode electrode 110 is provided on the upper surface of third cladding layer 107 in a region inside ion implantation region IIA.
  • the surface emitting laser 160 is manufactured by a manufacturing method generally similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 20 according to the second embodiment, except that a trench TR is formed and a cathode electrode 111 is provided on the bottom surface of the trench TR. Can be done.
  • the surface-emitting laser 160 it is possible to provide a surface-emitting surface-emitting laser with a mesa-less structure that can obtain the same effects as the surface-emitting laser 20 according to the second embodiment.
  • FIG. 44 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 170 according to the sixteenth embodiment of the present technology. As shown in FIG. 44, the surface-emitting laser 170 has substantially the same configuration as the surface-emitting laser 160 according to the fifteenth embodiment, except that it is a back-emission type.
  • a through hole TH is provided in the substrate 101 at a position corresponding to the light emitting part.
  • the surface emitting laser 170 has a pad metal 116 that has a part in contact with the cathode electrode 111 and the other part provided on the side surface of the trench TR and the area around the through hole TH on the upper surface of the third cladding layer 107.
  • the surface emitting laser 170 further includes a plating metal 117 that is partially provided on the pad metal 116 and the other portion is exposed on the third cladding layer 107.
  • the second reflecting mirror 108 is set to have a slightly higher reflectance than the first reflecting mirror 102.
  • the surface emitting laser 170 has the anode electrode 110 and the cathode electrode 111 exposed on the third cladding layer 107, it is suitable for flip-chip (junction down) mounting on the laser driver.
  • the surface emitting laser 170 is generally manufactured using the same method as the surface emitting laser 160 according to the fifteenth embodiment, except that the pad metal 116 and the plating metal 117 are formed in the trench TR, and the through hole TH is formed in the substrate 101. It can be manufactured by a similar manufacturing method.
  • the surface-emitting laser 170 it is possible to obtain the same effects as the surface-emitting laser 10 according to the first embodiment, and it is a back-emitting type surface-emitting laser with a mesa-less structure that is easy to flip-chip mount on a laser driver. can be provided.
  • FIG. 45 is a cross-sectional view of a surface emitting laser 180 according to the seventeenth embodiment of the present technology.
  • the surface emitting laser 180 has the following features: the bottom surface of the mesa M coincides with the top surface of the first reflecting mirror 102, and the ion implantation region IIA is not provided above at least the third cladding layer 107. Except for this, the structure is generally the same as that of the surface emitting laser 20 according to the second embodiment.
  • a GaAs-based semiconductor multilayer film reflector serving as the first reflector 102 is doped with n-type, and a cathode electrode 111 is provided on the first reflector 102.
  • the ion implantation region IIA is provided spanning at least the first cladding layer 103, the active layer 104, the second cladding layer 105, and the tunnel junction layer 106.
  • the surface emitting laser 180 has the following points, except that the first cladding layer 103 is also etched when forming the mesa M, a cathode electrode 111 is provided on the first reflecting mirror 102, and ions are implanted from the first cladding layer 103 side. It can be manufactured by a manufacturing method that is generally similar to the manufacturing method of the surface emitting laser 20 according to the second embodiment.
  • the surface emitting laser 180 it is possible to obtain the same effects as the surface emitting laser 20 according to the second embodiment, and it is possible to provide a surface emitting laser with higher efficiency and higher output.
  • the material of the substrate 101 is not limited to Ge, but may be any material whose lattice constant is larger than that of GaAs and smaller than that of AlAs.
  • a GaN-based material (a material lattice-matched to GaN) may be used for the intermediate structure IST.
  • the conductivity types (p type and n type) of the first and second structures ST1 and ST2 may be exchanged.
  • the Ge substrate serving as the substrate 101 may be undoped or p-type doped.
  • the p-type impurity doped into the Ge substrate include group III elements (eg, Ga).
  • Mg, C, Zn, etc. can be used as the dopant (p-type impurity).
  • a part of the structure of the surface emitting laser of each of the above embodiments may be combined within a mutually consistent range.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products (electronic devices).
  • the technology according to the present disclosure can be applied to any type of mobile object such as a car, electric vehicle, hybrid electric vehicle, motorcycle, bicycle, personal mobility, airplane, drone, ship, robot, etc., or to a low power consumption device (e.g. It may also be realized as a device installed in a smartphone, tablet, mouse, etc.).
  • FIG. 47 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.
  • 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 119 and 135, a signal processing section 145, a control section 155, a display section 165, and a storage section 175.
  • the light receiving device 125 detects the light reflected by the subject S.
  • the lens 119 is a lens for collimating the light emitted from the surface emitting laser 10, and is a collimating lens.
  • the lens 135 is a lens for condensing the light reflected by the subject S and guiding it to the light receiving device 125, and is a condensing lens.
  • the signal processing unit 145 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 155.
  • the control unit 155 includes, for example, a Time to Digital Converter (TDC).
  • the reference signal may be a signal input from the control unit 155, or may be an output signal from a detection unit that directly detects the output of the surface emitting laser 10.
  • the control unit 155 is, for example, a processor that controls the surface emitting laser 10, the light receiving device 125, the signal processing unit 145, the display unit 165, and the storage unit 175.
  • the control unit 155 is a circuit that measures the distance to the subject S based on the signal generated by the signal processing unit 145.
  • FIG. 48 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile object 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 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 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 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 image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of audio and image to an output device that can visually or audibly notify information to the vehicle occupants or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display section 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • FIG. 49 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 forward data acquired by the distance measuring devices 12101 and 12105 is mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, and the like.
  • 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 first structure including a substrate and a first reflecting mirror stacked on each other; a second structure including a second reflecting mirror, disposed on the first reflecting mirror side of the first structure; an intermediate structure disposed between the first and second structures and including an active layer; Equipped with a resonator containing
  • the substrate is made of a material whose lattice constant is larger than that of GaAs and smaller than that of AlAs,
  • the first reflecting mirror and the intermediate structure are made of different materials.
  • the intermediate structure includes a tunnel junction layer laminated with the active layer, and the intermediate structure is provided with at least a constriction part for confining current, and the constriction part is at least in the thickness direction of the intermediate structure.
  • a first reflector made of a first material system is stacked on a first substrate made of a material whose lattice constant is larger than that of GaAs and smaller than that of AlAs to form a first stacked body.
  • a method of manufacturing a surface emitting laser including: (28) A first reflector made of a first material system is stacked on a first substrate made of a material whose lattice constant is larger than that of GaAs and smaller than that of AlAs to form a first stacked body.
  • a method of manufacturing a surface emitting laser including:

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Abstract

構造的な不良の発生を抑制しつつ所望の特性を得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、互いに積層された基板及び第1反射鏡を含む第1構造と、前記第1構造の前記第1反射鏡側に配置された、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、活性層を含む中間構造と、を含む共振器を備え、前記基板は、格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料からなり、前記第1反射鏡及び前記中間構造は、異なる材料系からなる。本技術によれば、構造的な不良の発生を抑制しつつ所望の特性を得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

面発光レーザ及び測距装置
 本開示に係る技術(以下「本技術」とも呼ぶ)は、面発光レーザ及び測距装置に関する。
 従来、基板に垂直な方向に光を出射する垂直共振器型の面発光レーザ(VCSEL)が知られている。
 従来の面発光レーザの中には、下部反射鏡、活性層及び上部反射鏡を含む共振器が基板上に設けられた面発光レーザがある(例えば特許文献1参照)。
 従来の面発光レーザの中には、異なる複数の材料系からなる共振器が基板上に設けられ所望の特性(例えばアイセーフ帯の発振波長、高反射率及び高放熱性を兼ね備る特性)を得ることが可能な面発光レーザがある(例えば特許文献2参照)。
特開2005-159071号公報 特開平11-186653号公報
 例えば特許文献1に記載の面発光レーザでは、共振器が単一の材料系からなるため、上記所望の特性を得ることが困難であった。
 例えば特許文献2に記載の面発光レーザでは、基板及び共振器の変形による構造的な不良(例えば接合不良等)の発生を抑制することに関して改善の余地があった。
 そこで、本技術は、構造的な不良の発生を抑制しつつ所望の特性を得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、互いに積層された基板及び第1反射鏡を含む第1構造と、
 前記第1構造の前記第1反射鏡側に配置された、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、活性層を含む中間構造と、
 を含む共振器を備え、
 前記基板は、格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料からなり、
 前記第1反射鏡及び前記中間構造は、異なる材料系からなる、面発光レーザを提供する。
 前記第1反射鏡は、GaAsに格子整合する材料系からなり、前記中間構造は、InPに格子整合する材料系からなっていてもよい。
 前記基板は、Geからなってもよい。
 前記第1構造と前記中間構造とが接合されていてもよい。
 前記第1構造と前記中間構造との間に接合層が形成されていてもよい。
 前記中間構造は、前記活性層と積層されたトンネルジャンクション層を含み、前記中間構造に少なくとも電流を狭窄する狭窄部が設けられ、前記狭窄部は、前記中間構造の厚さ方向の少なくとも一部の周辺部に存在する高抵抗領域又は絶縁領域であってもよい。
 前記狭窄部は、イオン注入領域であってもよい。
 前記狭窄部は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺に存在する前記高抵抗領域又は前記絶縁領域であってもよい。
 前記トンネルジャンクション層は、メサ状であり、前記狭窄部は、前記トンネルジャンクション層の周辺に存在する前記高抵抗領域であってもよい。
 前記狭窄部は、前記トンネルジャンクション層の周辺に存在する前記絶縁領域であってもよい。
 前記トンネルジャンクション層は、周辺に前記絶縁領域が存在するInAlAs層を有していてもよい。
 前記絶縁領域は、酸化領域であってもよい。
 前記絶縁領域は、空隙であってもよい。
 前記活性層は、量子ドット活性層であってもよい。
 前記狭窄部は、周回状であり、前記基板は、前記狭窄部により取り囲まれた領域に対応する位置に貫通孔を有し、前記基板の裏面側に光を出射してもよい。
 前記トンネルジャンクション層は、前記活性層の前記基板側とは反対側に配置されていてもよい。
 前記トンネルジャンクション層は、前記活性層の前記基板側に配置されていてもよい。 前記中間構造は、互いに積層された複数の半導体構造を含み、前記複数の半導体構造の各々は、前記活性層及び前記トンネルジャンクション層を有していてもよい。
 前記中間構造に前記狭窄部が面内方向に複数設けられていてもよい。
 本技術は、前記面発光レーザと、
 前記面発光レーザの基板に設けられた受光素子と、
 を備える、測距装置も提供する。
本技術の第1実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第1実施形態に係る面発光レーザの平面図である。 図1の面発光レーザの製造方法の第1例を説明するためのフローチャートである。 図4A~図4Cは、図1の面発光レーザの製造方法の第1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第1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第1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第1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第1例の工程毎の断面図である。 図9A及び図9Bは、図1の面発光レーザの製造方法の第1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第1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第1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第1例の工程毎の断面図である。 図13A及び図13Bは、図1の面発光レーザの製造方法の第1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第2例を説明するためのフローチャートである。 図15A~図15Cは、図1の面発光レーザの製造方法の第2例の工程毎の断面図である。 図16A及び図16Bは、図1の面発光レーザの製造方法の第2例の工程毎の断面図である。 図17A及び図17Bは、図1の面発光レーザの製造方法の第2例の工程毎の断面図である。 図18A及び図18Bは、図1の面発光レーザの製造方法の第2例の工程毎の断面図である。 図19A及び図19Bは、図1の面発光レーザの製造方法の第2例の工程毎の断面図である。 図20A及び図20Bは、図1の面発光レーザの製造方法の第2例の工程毎の断面図である。 図21A及び図21Bは、図1の面発光レーザの製造方法の第2例の工程毎の断面図である。 図22A及び図22Bは、図1の面発光レーザの製造方法の第2例の工程毎の断面図である。 本技術の第2実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第3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。 本技術の第3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。 本技術の第3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。 本技術の第4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。 本技術の第4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。 本技術の第4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。 本技術の第5実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第6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。 本技術の第6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。 本技術の第6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。 本技術の第7実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第8実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第9実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第9実施形態に係る面発光レーザの平面図である。 本技術の第10実施形態に係る測距装置の断面図である。 本技術の第11実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第12実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第13実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第14実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第15実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第16実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 本技術の第17実施形態に係る面発光レーザの断面図である。 Geの格子定数について説明するための図である。 本技術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及び測距装置が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る面発光レーザ及び測距装置は、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.本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ
2.本技術の第2実施形態に係る面発光レーザ
3.本技術の第3実施形態に係る面発光レーザ
4.本技術の第4実施形態に係る面発光レーザ
5.本技術の第5実施形態に係る面発光レーザ
6.本技術の第6実施形態に係る面発光レーザ
7.本技術の第7実施形態に係る面発光レーザ
8.本技術の第8実施形態に係る面発光レーザ
9.本技術の第9実施形態に係る面発光レーザ
10.本技術の第10実施形態に係る測距装置
11.本技術の第11実施形態に係る面発光レーザ
12.本技術の第12実施形態に係る面発光レーザ
13.本技術の第13実施形態に係る面発光レーザ
14.本技術の第14実施形態に係る面発光レーザ
15.本技術の第15実施形態に係る面発光レーザ
16.本技術の第16実施形態に係る面発光レーザ
17.本技術の第17実施形態に係る面発光レーザ
18.本技術の変形例
19.電子機器への応用例
20.面発光レーザを距離測定装置に適用した例
21.距離測定装置を移動体に搭載した例
<0.導入>
 一般的にInP系VCSELでは、高反射率及び高熱伝導性(高放熱性)を持つ半導体DBR(Distributed Bragg Reflector)を構成することが困難なため、InP系とは異なる材料系(例えばGaAs系)からなる基板(例えばGaAs基板)上に半導体DBR(例えばGaAs系半導体DBR)を成長し、該半導体DBRとInP系材料とを接合する技術が知られている。しかし、GaAs基板上にGaAs系半導体DBRを形成すると、GaAs基板及びGaAs系半導体DBRが大きく反り、GaAs系半導体DBRとInP系材料との接合が阻害されるおそれがある。よって、この接合技術は、構造的な不良(例えば接合不良等)による歩留まりの低下が懸念されるため、実用化には至っていない。
 一方、誘電体DBRを用いるInP系VCSELが実用化されているものの、誘電体材料の熱伝導性(放熱性)が悪いため、高温動作が難しいという問題がある。
 そこで、発明者らは、鋭意検討の末、構造的な不良の発生を抑制しつつ所望の特性(例えばアイセーフ帯の発振波長、高反射率及び高放熱性を兼ね備える特性)を得ることができる面発光レーザとして、本技術に係る面発光レーザを開発した。
 以下、本技術に係る面発光レーザについて幾つかの実施形態を挙げて詳細に説明する。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。
<1.本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ>
 以下、本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ10について説明する。
≪面発光レーザの構成≫
[全体構成]
 図1は、本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ10の断面図である。図2は、本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ10の平面図である。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、一例として、発振波長λが例えば900nm以上、さらには1.4μm以上の長波長帯(アイセーフ帯)のVCSELを構成することができる。発振波長λは、アイセーフ帯のうち特に1.2μm以上2μm以下であることが好ましい。面発光レーザ10は、一例として、レーザドライバにより駆動される。
 面発光レーザ10は、図1及び図2に示すように、一例として、互いに積層された基板101及び第1反射鏡102を含む第1構造ST1と、第1構造ST1の第1反射鏡102側に配置された、第2反射鏡108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を含む中間構造ISTとを含む共振器Rを備える。一例として、第2反射鏡108が出射側の反射鏡である。第1反射鏡102は、下部反射鏡とも呼ばれる。第2反射鏡108は、上部反射鏡とも呼ばれる。以下では、基板101、第1反射鏡102等が積層された方向を「積層方向」とも呼ぶ。
 中間構造ISTは、さらに、一例として、活性層104と積層されたトンネルジャンクション層106と、活性層104の第1構造ST1側(下側)に配置された第1クラッド層103と、活性層104とトンネルジャンクション層106との間に配置された第2クラッド層105と、トンネルジャンクション層106の周辺に設けられた第3クラッド層107とを含む。トンネルジャンクション層106は、一例として、活性層104の基板101側とは反対側に配置されている。
 一例として、第1構造ST1と中間構造ISTとが接合されている。一例として、第1構造ST1の第1反射鏡102と中間構造ISTの第1クラッド層103との間に接合層が形成されていてもよい。
 中間構造ISTは、一例として、活性層104、第2クラッド層105、トンネルジャンクション層106及び第3クラッド層107を含むメサMを第1クラッド層103上に有する。メサMの少なくとも側面が絶縁膜109で覆われている。
 一例として、メサMの頂部の中央部上(第3クラッド層107の上面の中央部上)に第2反射鏡108が設けられている。メサMの頂部の周辺部上(第3クラッド層107の上面の、第2反射鏡108の周辺の領域上)に周回状(例えばリング状)のアノード電極110が第2反射鏡108を取り囲むように設けられている。
 一例として、第1クラッド層103の上面にカソード電極111が絶縁膜109を介してメサMの側面側に設けられている。すなわち、面発光レーザ10は、アノード電極110とカソード電極111とが共振器Rの同一面側に配置されたイントラキャビティ構造を有する。
 中間構造ISTに少なくとも電流を狭窄する狭窄部が設けられている。該狭窄部は、中間構造ISTの厚さ方向(積層方向)の少なくとも一部の周辺部に存在する高抵抗領域又は絶縁領域である。詳述すると、該狭窄部は、トンネルジャンクション層106の周辺に存在する高抵抗領域又は絶縁領域である。より詳細には、トンネルジャンクション層106は第2クラッド層105上にメサ状に設けられ、狭窄部はトンネルジャンクション層106の周辺に存在する高抵抗領域である。ここでは、第3クラッド層107はトンネルジャンクション層106の周辺を埋め込む埋め込み層であり、第3クラッド層107の、トンネルジャンクション層106を取り囲む領域であってトンネルジャンクション層106よりも高抵抗な領域が狭窄部として機能する。すなわち、トンネルジャンクション層106及び第3クラッド層107により、BTJ(埋め込みトンネルジャンクション)が構成されている。以下では、トンネルジャンクション層106を「TJメサ」とも呼ぶ。BTJでは、TJメサを取り囲む狭窄部(高抵抗領域)がTJメサよりも高抵抗であることにより電流狭窄部として機能する。BTJでは、TJメサを取り囲む狭窄部は、TJメサよりも低屈折率であれば光狭窄部としても機能する。
[第1構造]
(基板)
 基板101は、一例として、格子定数がGaAsの格子定数(5.653)よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数(5.661)よりも小さい材料からなる。詳述すると、基板101は、例えばGe(格子定数:5.658)からなる(図46参照)。基板101は、アンドープが望ましいが、例えばn型にドープされてもよい。この場合のドーパント(n型不純物)は、例えばV族元素(例えばAs、Sb等)とすることができる。Ge基板は、低欠陥であり、且つ、大口径サイズのウェハを製造できるため、信頼性向上及びコスト低減に寄与する。
(第1反射鏡)
 第1反射鏡102は、一例として、半導体多層膜反射鏡(半導体DBR)である。半導体多層膜反射鏡は、屈折率が互いに異なる複数種類(例えば2種類)の屈折率層(半導体層)が発振波長λの1/4(λ/4)の光学厚さで交互に積層された構造を有する。ここでは、第1反射鏡102としての半導体多層膜反射鏡は、アンドープが望ましいが、例えばn型にドープされてもよい。この場合のドーパント(n型不純物)は、例えばSi、Se、Te等とすることができる。
 第1反射鏡102は、一例として、GaAsに格子整合する材料系である第1材料系(GaAs系)の半導体多層膜DBRである。第1材料系(GaAs系)は、格子定数がGaAsの格子定数の±0.2%の範囲内の材料系と定義することもできる。GaAs系半導体DBRは、例えばInP系半導体DBRに比べて、同じペア数において、高反射率及び高熱伝導性を得ることができる。第1材料系(GaAs系)として、例えばAlGa1-xAs/AlGa1-yAs(0≦x<1、0<y≦1、x<y)を用いることができる(図46参照)。ここでは、第1反射鏡102は、例えばGaAs/AlAsで構成されている。
 第1構造ST1では、基板101を構成するGeの格子定数(5.658)が、第1反射鏡102の高屈折率層(例えばAlGa1-xAs)の格子定数以上、且つ、第1反射鏡102の低屈折率層(例えばAlGa1-yAs)の格子定数以下となることが好ましい(図46参照)。すなわち、高屈折率層(例えばAlGa1-xAs)の格子定数がGeの格子定数未満であり、且つ、低屈折率層(例えばAlGa1-yAs)の格子定数がGeの格子定数超であることが好ましい。これにより、基板101上に交互に積層される高屈折率層(例えばAlGa1-xAs)及び低屈折率層(例えばAlGa1-yAs)に互いに相殺される歪み(引っ張り歪み及び圧縮歪み)が生じ、歪補償の関係が成立するからである。よって、AlGa1-xAsの格子定数がGeの格子定数未満となるようにxの値が設定され、且つ、AlGa1-yAsの格子定数がGeの格子定数超となるようにyの値が設定されることが好ましい。
 第1構造ST1は、基板101と第2反射鏡102との間にバッファー層を有していてもよい。
[中間構造]
 中間構造ISTは、一例として、第1反射鏡102とは異なる材料系からなる。中間構造ISTは、InPに格子整合する材料系である第2材料系(InP系)からなる。第2材料系(InP系)は、格子定数がInPの格子定数の±0.2%の範囲内にある材料系と定義することもできる。第2材料系(InP系)は、一例として、InP、AlInAs、AlGaInAs、InGaAsP等を含む。
(第1クラッド層)
 第1クラッド層103は、例えばn-InP層からなる。該n-InP層のドーパントには例えばSiを用いることができる。
(活性層)
 活性層104は、一例として、InP系化合物半導体からなる。詳述すると、活性層104は、一例として、AlGaInAs又はGaInAsPからなる多重量子井戸構造(MQW構造)を有する。ここでは、活性層104は、例えばAlGaInAs/AlGaInAs多重量子井戸層からなる。該AlGaInAs/AlGaInAs多重量子井戸層は、発光波長が例えば1400nmよりも長いアイセーフ帯の範囲に入るように組成と膜厚が設計されるが、井戸層とバリア層に相反する歪を導入することが好ましい。この場合、例えば歪の大きさは1%前後、井戸数は4~8とすることができる。活性層104は、トンネルジャンクション層106に対応する領域が発光領域となっている。活性層104の発光領域は、発熱部でもある。
(第2クラッド層)
 第2クラッド層105は、例えばp-InP層からなる。該p-InP層のドーパントには例えばMgを用いることができる。
(BTJ)
 BTJは、前述のとおりトンネルジャンクション層106及び第3クラッド層107を含む。BTJは、前述のとおり活性層104の第2反射鏡108側に配置されている。すなわち、BTJは、活性層104に対して、アノード電極110からカソード電極111へ至る電流経路の上流側に位置する。
 第3クラッド層107は、例えばn-InP層からなる。該n-InP層のドーパントとして例えばSiを用いることができる。
 トンネルジャンクション層106(TJメサ)は、周辺の第3クラッド層107に比べて格段に低抵抗であり(キャリア伝導度が非常に高く)、電流通過領域となる。前述のとおり、第3クラッド層107のTJメサを取り囲む領域が狭窄部である。トンネルジャンクション層106は、発熱部でもある。トンネルジャンクション層106のメサ(TJメサ)の直径は、例えば数μm~数十μmである。
 トンネルジャンクション層106は、互いに積層されたp型半導体領域106a及びn型半導体領域106bを含む。ここでは、n型半導体領域106bの活性層104側(下側)にp型半導体領域106aが配置されている。p型半導体領域106aは、例えばC(カーボン)が高濃度でドープされたp型のAlInAs(p-AlInAs)からなる。n型半導体領域106bは、例えばSi、Te等が高濃度でドープされたn型のInP(n-InP)からなる。なお、p型半導体領域106a及びn型半導体領域106bは、一方がAlInAsからなり且つ他方がInPからなってもよいし、双方がAlInAs又はInPからなってもよい。
[第2構造]
(第2反射鏡)
 第2反射鏡108は、一例として、中間構造ISTとは異なる材料系からなる。第2反射鏡108は、一例として、誘電体多層膜反射鏡(誘電体DBR)である。誘電体多層膜反射鏡は、屈折率が互いに異なる複数種類(例えば2種類)の屈折率層(誘電体層)が発振波長λの1/4(λ/4)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108は、例えばSiO、TiO、Ta、SiN、a-Si、MgF及びCaFの少なくとも一種を含む材料からなることが好ましい。第2反射鏡108としての誘電体多層膜反射鏡は、例えばSiO/TiO、Ta/SiO、a-Si/Taで構成されてもよい。第2反射鏡108は、第1反射鏡102よりも反射率が僅かに低く設定されている。すなわち、面発光レーザ10は、表面側(第2反射鏡108側)に出射光ELとしてのレーザ光を出射する表面出射型の面発光レーザ10である。
(絶縁膜)
 絶縁膜109は、例えばSiO、SiN、SiON等の誘電体からなる。
(アノード電極)
 アノード電極110は、例えばAu/Ni/AuGe、Au/Pt/Ti等からなる。アノード電極110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。なお、アノード電極110と第3クラッド層107との間に第3クラッド層107よりも低抵抗なコンタクト層(電流注入層)を配置してもよい。
(カソード電極)
 カソード電極111は、例えばAu/Ni/AuGe、Au/Pt/Ti等からなる。カソード電極111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。
≪面発光レーザの動作≫
 面発光レーザ10では、レーザドライバの陽極側からアノード電極110を介して流入された電流は、BTJで狭窄され、第2クラッド層105を経て活性層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、108の間をBTJで狭窄され且つ活性層104で増幅されつつ往復し、発振条件を満たしたときに第2反射鏡108側(表面側)からレーザ光(出射光EL)として出射される。活性層104に注入された電流は、第1クラッド層103及びカソード電極111をこの順に介してレーザドライバの陰極側へ流出される。
 面発光レーザ10の駆動時にトンネルジャンクション層106及び活性層104で発生した熱の一部は、第1クラッド層103を介して第1反射鏡102に伝わる。第1反射鏡102に伝わった熱は、一部が第1反射鏡102の側面から外部に放出され、他部が第1基板101に伝わり基板101から外部に放出される。この場合、仮に第1反射鏡102がInP系半導体多層膜反射鏡で構成されている場合に比べて、放熱性を向上することができる。
≪面発光レーザの製造方法の第1例≫
 以下、面発光レーザ10の製造方法の第1例について、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の基材となる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を分離して、チップ状の複数の面発光レーザ10(面発光レーザチップ)を得る。
 最初のステップS1では、第1積層体L1(第1構造ST1)を生成する(図4A参照)。具体的には、一例として、MOCVD法(有機金属気層成長法)により、基板101(例えばGe基板)上に第1反射鏡102(例えばGaAs/AlAs)をエピタキシャル成長させて第1積層体L1を生成する。このとき、第1積層体L1において、基板101を構成するGeの格子定数が、第1反射鏡102を構成するGaAs及びAlAsの格子定数の間の大きさであるため、歪補償となり応力が緩和される。この結果、基板101及び第1反射鏡102の反りがほとんど又は全く発生しない。
 次のステップS2では、第2積層体L2を生成する(図4B参照)。具体的には、MOCVD法により、成長基板GS(例えばn-InP基板)上にエッチングストップ層ESL(例えばInGaAs層)、第1クラッド層103(例えばn-InP層)、活性層104、第2クラッド層105(例えばp-InP層)及びトンネルジャンクション層106をこの順にエピタキシャル成長させて第2積層体L2を生成する。
 次のステップS3では、TJメサを形成する。具体的には、先ず、フォトリソグラフィーにより、第2積層体L2のトンネルジャンクション層106側の表面の、TJメサが形成されることとなる箇所を覆うレジストパターンRPを形成する(図4C参照)。次いで、レジストパターンRPをマスクとして、塩酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングによりトンネルジャンクション層106をエッチングしてTJメサを形成する(図5A参照)。この際、トンネルジャンクション層106のn型半導体領域106b(例えばn-InP層)をエッチングするためのエッチャントとして、例えばHCl、HPO、CHCOOH、HO等の混合液を用いることができる。p型半導体領域106a(例えばp-AlInAs層)をエッチングするためのエッチャントとして、例えばHPO、H22、HO等の混合液を用いることができる。次いで、有機系溶剤を用いたウェットエッチングや、O、CF4、H等のガスを用いたドライエッチングにより、レジストパターンRPを除去する(図5B参照)。
 次のステップS4では、埋め込み層としての第3クラッド層107を形成する(図6A参照)。具体的には、MOCVD法により、TJメサが形成された第2積層体上(第2クラッド層105上)に埋め込み層としての第3クラッド層107(例えばn-InP層)を再成長させる。この結果、第3クラッド層107によりTJメサが埋め込まれる。
 次のステップS5は、メサMを形成する。具体的には、先ず、フォトリソグラフィーにより、第2積層体の第3クラッド層107の、メサMが形成されることとなる箇所を覆う酸化膜(例えばSiO膜)からなるハードマスクHMを形成する(図6B参照)。この際、ハードマスクHMとしての酸化膜の成膜は、CVD法、スパッタ法、蒸着法等により行われ、該酸化膜のパターニングは、レジストパターンをマスクとした、フッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより行われる。次いで、ハードマスクHMをマスクとして、Cl系ガスを用いたドライエッチングにより、第2積層体をエッチングしてメサMを形成する(図7A参照)。この際、例えばCl、BCl、SiCl、Ar、O等の混合ガスが用いられる。ここでのエッチングは、少なくとも第1クラッド層103が露出するまで行われるが、エッチングストップ層ESLによりオーバーエッチングを抑制できる。その後、該酸化膜をフッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより除去する(図7B参照)。
 次のステップS6では、絶縁膜109を成膜する(図8A参照)。具体的には、絶縁膜109を第2積層体の全面に成膜する。
 次のステップS7では、絶縁膜109の一部を除去する(図8B参照)。具体的には、先ず、フォトリソグラフィーにより、絶縁膜109のメサMの頂部を覆う部分及び第1クラッド層103の上面のメサMの周辺の領域を覆う部分以外の部分を覆うレジストパターンを形成する。次いで、該レジストパターンをマスクとして、第2積層体を例えばCF4ガスを用いたドライエッチングによりエッチングすることにより、メサMの頂部及び第1クラッド層103の上面のメサMの周辺の領域を露出させる。
 次のステップS8では、アノード電極110及びカソード電極111を形成する(図9A参照)。具体的には、例えばリフトオフ法により、メサMの頂部の周辺部上に周回状(例えばリング状)のアノード電極110を形成するとともに、第1クラッド層103の上面のメサMの周辺の領域上にカソード電極111を形成する。このときのアノード電極110及びカソード電極111の電極材料の成膜は、スパッタ法や蒸着法により行われる。
 次のステップS9では、第2反射鏡108を形成する(図9B参照)。具体的には、先ず、第2反射鏡108の材料となる誘電体多層膜を第2積層体の全面に成膜する。次いで、フォトリソグラフィーにより、メサMの頂部の中央部を覆う誘電体多層膜上にレジストパターンを形成する。次いで、該レジストパターンをマスクとして、誘電体多層膜をドライエッチング又はウェットエッチングによりエッチングする。この結果、メサMの頂部の中央部上に第2反射鏡108が形成される。なお、第2反射鏡108は、例えばリフトオフにより形成することも可能である。
 次のステップS10では、第2積層体に支持基板SBを貼り付ける(図10参照)。具体的には、第2積層体のメサMが形成された側の表面に例えばワックスWを介して支持基板SBを貼り付ける。なお、支持基板SBの貼付けにワックスWに代えて、樹脂やテープを用いてもよい。
 次のステップS11では、成長基板GS及びエッチングストップ層ESLを除去する(図11参照)。具体的には、成長基板GSの裏面をグラインダーやCMP装置で研磨して成長基板GSを薄膜化した後、塩酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより、薄膜化された成長基板GS及びエッチングストップ層ESLを除去する。この結果、第2積層体の第1クラッド層103(n-InP層)が露出する。
 次のステップS12では、第1及び第2積層体を接合する(図12参照、図13A参照)。具体的には、第1積層体の第1反射鏡102側の表面と第2積層体の第1クラッド層103側の表面とを向かい合わせに例えば常温接合、プラズマ接合、熱圧着等により接合する。接合によって得られた接合体JB(図13A参照)では、元々第1積層体に反りがほとんど又は全く発生していないため、接合界面が良好な状態となる。なお、第1積層体の第1反射鏡102側の表面に結晶成長時に発生したダストなどがある場合には、接合前にウェットエッチングや化学機械研磨などにより除去することが好ましい。
 最後のステップS13では、支持基板SBを除去する(図13B参照)。具体的には、加熱によりワックスWを溶融させて、支持基板SB及びワックスWを除去する。その後、洗浄し、面発光レーザ10を個片化し、該面発光レーザ10のアノード電極110及びカソード電極111を例えばワイヤーボンディングによりレーザドライバの対応する端子に接続する。
≪面発光レーザの製造方法の第2例≫
 以下、面発光レーザ10の製造方法の第2例について、図14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の基材となる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を分離して、チップ状の複数の面発光レーザ10(面発光レーザチップ)を得る。
 最初のステップS21では、第1積層体L1を生成する(図15A参照)。具体的には、基板101上に第1反射鏡102を積層する。より具体的には、一例として、MOCVD法(有機金属気層成長法)により、第1基板としての基板101(Ge基板)上に第1反射鏡102の材料であるGaAs系の化合物半導体層をエピタキシャル成長させる。
 次のステップS22では、第1積層体L1と第2基板103GS(例えばn-InP基板)とを接合する(図15B、図15C参照)。具体的には、第1積層体L1の第1反射鏡102側の表面と第2基板103GSの一面とを向かい合わせに例えば常温接合、プラズマ接合、熱圧着等により接合する。接合によって得られた接合体JBでは、元々第1積層体L1に反りがほとんど又は全く発生していないため、接合界面が良好な状態となる。なお、第1積層体の第1反射鏡102側の表面に結晶成長時に発生したダストなどがある場合には、接合前にウェットエッチングや化学機械研磨などにより除去することが好ましい。
 次のステップS23では、第2基板103GSを一部残して除去する(図16A参照)。具体的には、接合体JBの第2基板103GS側の表面をグラインダーやCMP装置で研磨して第2基板103GSを薄膜化する。
 次のステップS24では、第2積層体L2を生成する(図16B参照)。具体的には、一例として、MOCVD法(有機金属気層成長法)により、接合体JBの第2基板103GS(成長基板)上に第1クラッド層103、活性層104、第2クラッド層105、トンネルジャンクション層106をこの順にエピタキシャル成長させる。
 次のステップS25では、TJメサを形成する。具体的には、先ず、フォトリソグラフィーにより、第2積層体L2のトンネルジャンクション層106側の表面の、TJメサが形成されることとなる箇所を覆うレジストパターンRPを形成する(図17A参照)。次いで、レジストパターンRPをマスクとして、塩酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングによりトンネルジャンクション層106をエッチングしてTJメサを形成する(図17B参照)。この際、トンネルジャンクション層106のn型半導体領域106b(例えばn-InP層)をエッチングするためのエッチャントとして、例えばHCl、HPO、CHCOOH、HO等の混合液を用いることができる。p型半導体領域106a(例えばp-AlInAs層)をエッチングするためのエッチャントとして、例えばHPO、H22、HO等の混合液を用いることができる。次いで、有機系溶剤を用いたウェットエッチングや、O、CF4、H等のガスを用いたドライエッチングにより、レジストパターンRPを除去する(図18A参照)。
 次のステップS26では、埋め込み層としての第3クラッド層107を形成する(図18B参照)。具体的には、一例として、MOCVD法により、TJメサが形成された第2積層体上(第2クラッド層105上)に埋め込み層としての第3クラッド層107(例えばn-InP層)を再成長させる。この結果、第3クラッド層107によりTJメサが埋め込まれる。
 次のステップS27では、メサMを形成する。具体的には、先ず、フォトリソグラフィーにより、第2積層体の第3クラッド層107の、メサMが形成されることとなる箇所を覆う酸化膜(例えばSiO膜)からなるハードマスクHMを形成する(図19A参照)。この際、ハードマスクHMとしての酸化膜の成膜は、CVD法、スパッタ法、蒸着法等により行われ、該酸化膜のパターニングは、レジストパターンをマスクとした、フッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより行われる。次いで、ハードマスクHMをマスクとして、Cl系ガスを用いたドライエッチングにより、第2積層体をエッチングしてメサMを形成する(図19B参照)。この際、例えばCl、BCl、SiCl、Ar、O等の混合ガスが用いられる。ここでのエッチングは、少なくとも第1クラッド層103が露出するまで行われる。その後、該酸化膜をフッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより除去する(図20A参照)。
 次のステップS28では、絶縁膜109を成膜する(図20B参照)。具体的には、絶縁膜109を第2積層体の全面に成膜する。
 次のステップS29では、絶縁膜109の一部を除去する(図21A参照)。具体的には、先ず、フォトリソグラフィーにより、絶縁膜109のメサMの頂部を覆う部分及び第1クラッド層103の上面のメサMの周辺の領域を覆う部分以外の部分を覆うレジストパターンを形成する。次いで、該レジストパターンをマスクとして、第2積層体を例えばCF4ガスを用いたドライエッチングによりエッチングすることにより、メサMの頂部及び第1クラッド層103の上面のメサMの周辺の領域を露出させる。
 次のステップS30では、アノード電極110及びカソード電極111を形成する(図21B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法により、メサMの頂部の周辺部上に周回状(例えばリング状)のアノード電極110を形成するとともに、第1クラッド層103の上面のメサMの周辺の領域上にカソード電極111を形成する。このときのアノード電極110及びカソード電極111の電極材料の成膜は、スパッタ法や蒸着法により行われる。
 次のステップS31では、第2反射鏡108を形成する。具体的には、先ず、第2反射鏡108の材料となる誘電体多層膜を第2積層体の全面に成膜する(図22A参照)。次いで、フォトリソグラフィーにより、メサMの頂部の中央部を覆う誘電体多層膜上にレジストパターンを形成する。次いで、該レジストパターンをマスクとして、誘電体多層膜をドライエッチング又はウェットエッチングによりエッチングする(図22B参照)。この結果、メサMの頂部の中央部上に第2反射鏡108が形成される。なお、第2反射鏡108は、例えばリフトオフにより形成することも可能である。
≪面発光レーザ及びその製造方法の効果≫
 本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ10は、互いに積層された基板101及び第1反射鏡102を含む第1構造ST1と、該第1構造ST1の第1反射鏡102側に配置された、第2反射鏡108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を含む中間構造ISTとを含む共振器を備え、基板101は、格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料からなり、第1反射鏡102及び中間構造ISTは、異なる材料系からなる。
 この場合、例えば第1反射鏡102の材料系にGaAs系を用いても、GaAs基板上にGaAs系半導体DBRを設ける場合に比べて、基板101及び第1反射鏡102の反りを格段に少なくすることが可能である。さらに、例えば中間構造ISTの材料系にGaAs系とは異なる材料系であるInP系を用いることが可能である。補足すると、例えばGaAs基板上にエピタキシャル成長したGaAs系半導体多層膜反射鏡の応力は、Ge基板上にエピタキシャル成長したGaAs系DBRの応力に比べて1桁大きく、GaAs基板の裏面に反り矯正膜が必要となる。
 結果として、第1実施形態に係る面発光レーザ10によれば、共振器Rに構造的な不良の発生を抑制しつつ所望の特性(例えばアイセーフ帯の発振波長、高反射率及び高放熱性を兼ね備える特性等)を得ることが可能な面発光レーザを提供することができる。より具体的には、面発光レーザ10によれば、高温動作が可能であり、歩留まり及び信頼性を向上でき、アイセーフ帯におけるレーザ発振が可能な、高効率且つ高出力の面発光レーザを実現することができる。
 第1反射鏡102は、GaAsに格子整合する材料系からなり、中間構造ISTは、InPに格子整合する材料系からなることが好ましい。これにより、高温動作、歩留まり向上及び信頼性向上、アイセーフ帯におけるレーザ発振、高効率及び高出力をより確実に実現することができる。
 基板101は、Geからなることが好ましい。これにより、歩留まりを確実に向上することができ、且つ、製造コストを低減できる。
 第1構造ST1と中間構造ISTとが接合されていてもよい。これにより、異なる材料系で構成される共振器を容易に実現することができる。
 第1構造ST1と中間構造ISTとの間に接合層が形成されていてもよい。
 中間構造ISTは、活性層104と積層されたトンネルジャンクション層106を含み、中間構造ISTに少なくとも電流を狭窄する狭窄部が設けられ、該狭窄部は、中間構造ISTの厚さ方向の少なくとも一部の周辺部に存在する高抵抗領域又は絶縁領域でありうる。これにより、活性層104に効率良く電流を注入することができる。さらに、狭窄部に光狭窄機能を持たせることも可能である。
 狭窄部を、トンネルジャンクション層106の周辺に存在する高抵抗領域又は絶縁領域とすることができる。
 トンネルジャンクション層106がメサ状である場合には、狭窄部をトンネルジャンクション層の周辺に存在する高抵抗領域とすることができる。
 トンネルジャンクション層106を、活性層104の基板101側とは反対側に配置することができる。
 第2反射鏡108及び中間構造ISTは、異なる材料系からなってもよい。これにより、第2反射鏡108に中間構造ISTの材料系に制約されない特性(例えば反射率、放熱性等)を持たせることができる。
 第2反射鏡108は、誘電体多層膜反射鏡を含んでいてもよい。この場合、高反射率を得つつ、面発光レーザ10の薄型化に寄与する。
 面発光レーザ10の製造方法の第1例は、格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料からなる基板101(第1基板)上に第1材料系からなる第1反射鏡102を積層して第1積層体L1を生成する工程と、成長基板GS(第2基板)上に第2材料系からなる、活性層104を含む中間構造IST(積層構造)と、第2反射鏡108とをこの順に形成して第2積層体L2を生成する工程と、第2積層体L2から少なくとも成長基板GSを除去する工程と、第1積層体L1の第1反射鏡102側の表面と第2積層体L2の積層構造側の表面とを向かい合わせに接合する工程と、を含む。
 これにより、面発光レーザ10を比較的容易に製造することができる。
 面発光レーザ10の製造方法の第2例は、格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料からなる基板101(第1基板)上に第1材料系からなる第1反射鏡102を積層して第1積層体L1を生成する工程と、第1積層体L1の第1反射鏡102側の表面と第2基板103GSの一面とを向かい合わせに接合して接合体JBを生成する工程と、接合体JBから第2基板103GSの一部を除去する工程と、接合体JBの第2基板103GSの他部上に第2材料系からなる積層構造及び第2反射鏡102をこの順に形成して第2積層体L2を生成する工程と、を含む。
 これにより、面発光レーザ10をより少ない工数で比較的容易に製造することができる。
<2.本技術の第2実施形態に係る面発光レーザ>
 図23は、本技術の第2実施形態に係る面発光レーザ20の断面図である。面発光レーザ20は、図23に示すように、狭窄部としてBTJに代えてイオン注入領域IIAが設けられている点を除いて、第1実施形態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20では、狭窄部は、少なくともトンネルジャンクション層106の周辺に存在する高抵抗領域としてのイオン注入領域IIAである。イオン注入領域IIAは、少なくともトンネルジャンクション層106の中央部を取り囲む周回状(例えば環状)の領域である。ここでは、トンネルジャンクション層106は、低抵抗な中央部が電流通過領域として機能し、イオン注入領域IIAが形成された高抵抗な周辺部が電流狭窄領域として機能する。イオン注入領域IIAの内径(電流狭窄径)は、例えば数μm~数十μmである。イオン注入領域IIAのイオン種としては、例えばH、He、O、B等のイオンが用いられている。
 ここでは、イオン注入領域IIAは、第3クラッド層107、トンネルジャンクション層106及び第2クラッド層105の周辺部に形成されているが、これに限らず、要は、少なくともトンネルジャンクション層106の周辺部に形成されていればよい。
 面発光レーザ20は、第1実施形態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。但し、面発光レーザ20の製造方法では、イオン注入を行う必要があるものの、TJメサ形成及び埋め込み再成長を行う必要がないため、製造プロセスが簡略化され、製造コストを削減できる。イオン注入は、メサMの形成前、形成後のいずれに行われてもよい。
 面発光レーザ20によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と概ね同様の効果を得ることでき、且つ、製造コストを削減できる面発光レーザを提供できる。
<3.本技術の第3実施形態に係る面発光レーザ>
(実施例1)
 図24は、本技術の第3実施形態の実施例1に係る面発光レーザ30-1の断面図である。面発光レーザ30-1は、図24に示すように、狭窄部としてイオン注入領域IIAに代えて酸化領域が設けられている点を除いて、第2実施形態に係る面発光レーザ20と同様の構成を有する。
 面発光レーザ30-1では、狭窄部は、トンネルジャンクション層106の周辺に存在する絶縁領域としての酸化領域である。詳述すると、面発光レーザ30-2では、トンネルジャンクション層106のp型半導体領域106aとしてのp-InAlAs層の周辺に絶縁領域としての酸化領域106a2が存在する。酸化領域106a2は、p-InAlAs層の非酸化領域106a1を取り囲むように周回状(例えば環状)に設けられている。酸化領域106a2は、p-InAlAs層が側面から選択的に酸化されることにより生成された酸化物(例えばAl)を含む。狭窄部としての酸化領域106a2は、絶縁性による電流狭窄機能を持ち、且つ、非酸化領域106a1との屈折率差による光狭窄機能を持つ。酸化領域106a2の内径(狭窄径)は、例えば数μm~数十μmである。
(実施例2)
 図25は、本技術の第3実施形態の実施例2に係る面発光レーザ30-2の断面図である。面発光レーザ30-2は、図25に示すように、狭窄部としての酸化領域がトンネルジャンクション層106のn型半導体領域106bに設けられている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ30-1と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ30-2では、トンネルジャンクション層106のn型半導体領域106bがn-InAlAs層からなる。面発光レーザ30-2では、狭窄部は、トンネルジャンクション層106のn型半導体領域106b(n-InAlAs層)の周辺に存在する絶縁領域としての酸化領域106b2である。酸化領域106b2は、n-InAlAs層の非酸化領域106b1を取り囲むように周回状(例えば環状)に設けられている。酸化領域106b2は、n-InAlAs層が側面から選択的に酸化されることより生成された酸化物(例えばAl)を含む。狭窄部としての酸化領域106b2は、絶縁性による電流狭窄機能を持ち、且つ、非酸化領域106b1との屈折率差による光狭窄機能を持つ。酸化領域106b2の内径(狭窄径)は、例えば数μm~数十μmである。
(実施例3)
 図26は、本技術の第3実施形態の実施例3に係る面発光レーザ30-3の断面図である。面発光レーザ30-3は、図26に示すように、狭窄部としての酸化領域がトンネルジャンクション層106のp型半導体領域106a及びn型半導体領域106bのいずれにも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30-1と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ30-3では、トンネルジャンクション層106のp型半導体領域106aがp-InAlAs層からなり、n型半導体領域106bがn-InAlAs層からなる。面発光レーザ30-3では、狭窄部は、トンネルジャンクション層106のp型半導体領域106a(p-InAlAs層)の周辺に存在する絶縁領域としての酸化領域106a2及びn型半導体領域106b(n-InAlAs層)の周辺に存在する絶縁領域としての酸化領域106b2を含む。酸化領域106a2は、p-InAlAs層の非酸化領域106a1を取り囲むように周回状(例えば環状)に設けられている。酸化領域106b2は、n-InAlAs層の非酸化領域106b1を取り囲むように周回状(例えば環状)に設けられている。酸化領域106a2は、p-InAlAs層が側面から選択的に酸化されることにより生成された酸化物(例えばAl)を含む。酸化領域106b2は、n-InAlAs層が側面から選択的に酸化されることにより生成された酸化物(例えばAl)を含む。狭窄部の酸化領域106a2は、絶縁性による電流狭窄機能を持ち、且つ、非酸化領域106a1との屈折率差による光狭窄機能を持つ。酸化領域106a2の内径(狭窄径)は、例えば数μm~数十μmである。狭窄部の酸化領域106b2は、絶縁性による電流狭窄機能を持ち、且つ、非酸化領域106b1との屈折率差による光狭窄機能を持つ。酸化領域106b2の内径(狭窄径)は、酸化領域106a2の内径と略同一(例えば数μm~数十μm)である。
 以上説明した第3実施形態の実施例1~3に係る面発光レーザ30-1~30-3は、第1実施形態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。但し、面発光レーザ30-1~30-3の製造方法では、酸化工程を行う必要があるものの、TJメサ形成及び埋め込み再成長を行う必要がないため、製造プロセスが簡略化され、製造コストを削減できる。酸化工程は、メサMの形成後に行うことができる。
 面発光レーザ30-1~30-3によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と概ね同様の効果を得ることでき、且つ、製造コストを削減できる面発光レーザを提供できる。
<4.本技術の第4実施形態に係る面発光レーザ>
(実施例1)
 図27は、本技術の第4実施形態の実施例1に係る面発光レーザ40-1の断面図である。面発光レーザ40-1は、図27に示すように、狭窄部として酸化領域に代えて空隙V(エアギャップ)が設けられている点を除いて、第3実施形態の実施例1に係る面発光レーザ30-1と同様の構成を有する。
 面発光レーザ40-1では、トンネルジャンクション層106のp型半導体領域106aを取り囲む周回状の空隙Vが設けられている。狭窄部としての空隙Vは、絶縁性による電流狭窄機能を持ち、且つ、p型半導体領域106aとの屈折率差による光狭窄機能を持つ。空隙Vの内径(狭窄径)は、例えば数μm~数十μmである。
(実施例2)
 図28は、本技術の第4実施形態の実施例2に係る面発光レーザ40-2の断面図である。面発光レーザ40-2は、図28に示すように、狭窄部として空隙V(エアギャップ)がトンネルジャンクション層106のn型半導体領域106bの周辺に設けられている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ40-1と同様の構成を有する。
 面発光レーザ40-2では、トンネルジャンクション層106のn型半導体領域106bを取り囲む周回状の空隙Vが設けられている。狭窄部としての空隙Vは、絶縁性による電流狭窄機能を持ち、且つ、n型半導体領域106bとの屈折率差による光狭窄機能を持つ。空隙Vの内径(狭窄径)は、例えば数μm~数十μmである。
(実施例3)
 図29は、本技術の第4実施形態の実施例3に係る面発光レーザ40-3の断面図である。面発光レーザ40-3は、図29に示すように、狭窄部として空隙V(エアギャップ)がトンネルジャンクション層106のp型半導体領域106a及びn型半導体領域106bの双方の周辺に設けられている点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ40-1と同様の構成を有する。
 面発光レーザ40-3では、トンネルジャンクション層106のp型半導体領域106a及びn型半導体領域106bを取り囲む周回状の空隙Vが設けられている。狭窄部としての空隙Vは、絶縁性による電流狭窄機能を持ち、且つ、p型半導体領域106a及びn型半導体領域106bとの屈折率差による光狭窄機能を持つ。空隙Vの内径(狭窄径)は、例えば数μm~数十μmである。
 以上説明した第4実施形態の実施例1~3に係る面発光レーザ40-1~40-3は、第1実施形態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。但し、面発光レーザ40-1~40-3の製造方法では、トンネルジャンクション層106のp型半導体領域106a及びn型半導体領域106bの少なくとも一方をメサ状に形成した後、空隙Vが形成されるように第3クラッド層107を成長させる必要がある。この際、空隙Vは、トンネルジャンクション層106の厚さ方向の少なくとも一部を取り囲むように周回状に形成されればよい。
 面発光レーザ40-1~40-3によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と概ね同様の効果を得ることが可能な面発光レーザを提供できる。
<5.本技術の第5実施形態に係る面発光レーザ>
 図30は、本技術の第5実施形態に係る面発光レーザ50の断面図である。面発光レーザ50は、図30に示すように、活性層104が量子ドット(例えばInAs)を有する量子ドット活性層である点を除いて、第1実施形態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50によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができ、且つ、低しきい値化を実現できる面発光レーザを提供できる。
<6.本技術の第6実施形態に係る面発光レーザ>
(実施例1)
 図31は、本技術の第6実施形態の実施例1に係る面発光レーザ60-1の断面図である。面発光レーザ60-1は、図31に示すように、基板101が狭窄部としての第3クラッド層107により取り囲まれた領域(トンネルジャンクション層106)に対応する位置に貫通孔THを有し、基板101の裏面側に光を出射する点を除いて、第1実施形態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60-1では、貫通孔THが設けられることにより放熱性が向上している。
 面発光レーザ60-1では、第2反射鏡108が誘電体多層膜反射鏡108a及び金属反射鏡108bを含むハイブリッドミラーである。金属反射鏡108bは、誘電体多層膜反射鏡108aを覆うように設けられた金属材料MMの、誘電体多層膜反射鏡108a上に積層された一部である。金属材料MMの他部がアノード電極110として機能する。金属材料MMは、アノード電極110の材料(例えばAu/Ni/AuGe、Au/Pt/Ti等の多層構造)で構成されてもよいし、例えばAu、Ag、Cu、Al等からなる単層構造で構成されてもよい。金属材料MMは、放熱部としても機能する。
 面発光レーザ60-1では、第2反射鏡108の反射率が第1反射鏡102の反射率よりも僅かに大きく設定されている。
 面発光レーザ60-1は、基板101に貫通孔THを形成する点と、金属材料MMをメサM及び誘電体多層膜反射鏡108aを覆うように形成する点とを除いて、第1実施形態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60-1によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができ、且つ、より高効率及び高出力でより高温動作に適した裏面出射型の面発光レーザを提供できる。
 なお、面発光レーザ60-1において、金属材料MMに代えてアノード電極110のみが設けられてもよい(例えば図1参照)。
(実施例2)
 図32は、本技術の第6実施形態の実施例2に係る面発光レーザ60-2の断面図である。面発光レーザ60-2は、図32に示すように、基板101に設けられた貫通孔THに金属反射鏡102bが設けられ、且つ、基板101の表面側に光を出射する点を除いて、実施例1に係る面発光レーザ60-1と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ60-2では、第1反射鏡102が半導体多層膜反射鏡102a(例えばGaAs系半導体多層膜反射鏡)及び金属反射鏡102bを含むハイブリッドミラーである。金属反射鏡102bは、例えばAu、Ag、Cu、Al等を含む単層構造又は多層構造を有する。金属反射鏡102bは、放熱部としても機能する。
 面発光レーザ60-2は、基板101に貫通孔THを形成し、該貫通孔THに金属反射鏡102bを形成する点を除いて、第1実施形態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60-2によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができ、且つ、より高効率及び高出力でより高温動作に適した表面出射型の面発光レーザを提供できる。
(実施例3)
 図33は、本技術の第6実施形態の実施例3に係る面発光レーザ60-3の断面図である。面発光レーザ60-3は、図33に示すように、基板101に設けられた貫通孔TH及び基板101の裏面に金属反射鏡102bが設けられている点を除いて、実施例2に係る面発光レーザ60-2と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ60-3では、半導体多層膜反射鏡102a(例えばGaAs系半導体多層膜反射鏡)と共にハイブリッドミラーを構成する金属反射鏡102bは、一部が貫通孔THに入り込んだ状態で基板101の裏面に設けられている。すなわち、面発光レーザ60-3では、第1反射鏡102の一部及び放熱部を兼ねる金属反射鏡102bが大型化されている。金属反射鏡102bは、例えばAu、Ag、Cu、Al等を含む単層構造又は多層構造を有する。
 面発光レーザ60-3は、基板101に貫通孔THを形成し、該貫通孔TH及び基板101の裏面に金属反射鏡102bを形成する点を除いて、第1実施形態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60-3によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができ、且つ、より高効率及び高出力でより一層高温動作に適した表面出射型の面発光レーザを提供できる。
<7.本技術の第7実施形態に係る面発光レーザ>
 図34は、本技術の第7実施形態に係る面発光レーザ70の断面図である。面発光レーザ70は、図34に示すように、中間構造ISTが上下逆さまの構成を有している点及びアノード電極110及びカソード電極111の位置関係が逆である点を除いて、第2実施形態に係る面発光レーザ20と同様の構成を有する。
 面発光レーザ70では、トンネルジャンクション層106が、活性層104の基板101側に配置されている。詳述すると、面発光レーザ70では、第1構造ST1上に第3クラッド層107、トンネルジャンクション層106、第2クラッド層105、活性層104及び第1クラッド層103がこの順に積層されている。
 面発光レーザ70では、トンネルジャンクション層106においてp型半導体領域106aがn型半導体領域106bの活性層104側(上側)に配置されている。面発光レーザ70では、アノード電極110が第3クラッド層107の上面の、メサMの周辺の領域上に設けられ、カソード電極111がメサMの頂部に第2反射鏡108を取り囲むように周回状(例えば環状)に設けられている。
 面発光レーザ70では、イオン注入領域IIAが、少なくとも、第1クラッド層103の活性層104側とは反対側の表層及び第3クラッド層107の活性層104側とは反対側の表層には設けられていない。この場合、アノード電極110からカソード電極111へ至る電流パス上にイオン注入領域IIAが存在しないため、活性層104への電流注入効率を高めることできる。このように、面発光レーザ70では、イオン注入領域IIAの形成位置の適正化が図られている。
 面発光レーザ70は、中間構造ISTを逆エピで形成するときに、第1クラッド層103又は第3クラッド層107の一部を成長した後、イオン注入を行い、残部を再成長する点を除いて、第2実施形態に係る面発光レーザ20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。なお、第2実施形態に係る面発光レーザ20の製造に、面発光レーザ70の製法で実施されるイオン注入後、再成長する手法を導入することにより、イオン注入領域IIAの形成位置の適正化を図ることができる。
 面発光レーザ70によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができ、且つ、より高効率な表面出射型の面発光レーザを提供できる。
<8.本技術の第8実施形態に係る面発光レーザ>
 図35は、本技術の第8実施形態に係る面発光レーザ80の断面図である。面発光レーザ80は、図35に示すように、中間構造ISTが互いに積層された複数(例えば2つ)の半導体構造を含み、該複数の半導体構造の各々が活性層及びトンネルジャンクション層を有する点を除いて、第1実施形態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、中間構造ISTが、第1構造ST1上に配置された、第1活性層104-1及び第1トンネルジャンクション層106-1を含む第1半導体構造と、該第1半導体構造上に配置された、第2活性層104-2及び第2トンネルジャンクション層106-2を含む第2半導体構造とを有する。
 第1半導体構造では、第1クラッド層103-1(例えばn-InP層)、第1活性層104-1、第2クラッド層105-1(例えばp-InP層)、第1トンネルジャンクション層106-1及び第3クラッド層107-1(例えばn-InP層)が第1構造ST1側からこの順に積層されている。第2半導体構造では、第3クラッド層107-1(例えばn-InP層)、第2活性層104-2、第2クラッド層105-2(例えばp-InP層)、第2トンネルジャンクション層106-2及び第3クラッド層107-2(例えばn-InP層)が第1半導体構造側からこの順に積層されている。なお、第3クラッド層107-1は、第1及び第2半導体構造で共有されている。
 面発光レーザ80では、第1及び第2活性層104-1、104-2の間に第1トンネルジャンクション層106-1が配置されるため、第1及び第2活性層104-1、104-2に略同一の大きさの電流を流すことができる。
 第1トンネルジャンクション層106-1は、ブロードの平坦状である。第2トンネルジャンクション層106-2は、メサ状であり、埋め込み層としての第3クラッド層107-2と共にBTJを構成する。
 面発光レーザ80は、第1及び第2半導体構造を積層する点を除いて、第1実施形態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80によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることができ、且つ、マルチ活性層による更なる高出力化が可能な表面出射型の面発光レーザを提供できる。
 なお、面発光レーザ80と同様の手法により、活性層が3つ以上積層されたマルチ活性層の高出力面発光レーザを実現することも可能である。
<9.本技術の第9実施形態に係る面発光レーザ>
 図36は、本技術の第9実施形態に係る面発光レーザ90の断面図である。図37は、本技術の第8実施形態に係る面発光レーザ90の平面図である。面発光レーザ90は、図36及び図37に示すように、中間構造ISTに狭窄部が面内方向に複数設けられている点を除いて、第1実施形態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90では、中間構造ISTにメサ状のトンネルジャンクション層106(TJメサ)及び該TJメサを取り囲む狭窄部(第3クラッド層107の一部)の組が面内方向に複数設けられている。
 面発光レーザ90では、第1反射鏡102は、複数のTJメサに共通に対応して設けられている。第2反射鏡108は、複数のTJメサに個別に対応する複数の反射領域を有する。活性層104の、各TJメサに対応する領域が発光領域となる。ここでは、アノード電極110及びカソード電極111のいずれも複数の発光領域に共通に設けられている。
 面発光レーザ90は、複数のTJメサを形成する点を除いて、第1実施形態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90によれば、第1実施形態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、マルチ発光部を有する表面出射型の面発光レーザ(実質的に面発光レーザアレイ)を提供できる。
 なお、例えばアノード電極110が発光領域毎の互いに絶縁された電極領域を有することにより、各発光部を独立駆動することも可能である。
<10.本技術の第10実施形態に係る測距装置>
 図38は、本技術の第10実施形態に係る測距装置100の断面図である。測距装置100は、図38に示すように、第9実施形態に係る面発光レーザ90と概ね同様の構成を有する面発光レーザと、該面発光レーザの基板101に設けられた受光素子115とを備える。
 測距装置100の面発光レーザの基板101は、一例として、レーザドライバ及び受光回路を含むICが形成されたGe基板である。該受光回路は、例えばA/D変換器、TOF(Time Of Flight)演算部等を含む。
 受光素子115は、一例として基板101の表面の、面発光レーザの周辺の領域に形成された穴部に受光面が露出した状態で設けられている。受光素子115は、一例として、長波長感度を持つ(アイセーフ帯に感度を持つ)SiGeを材料とするAPD(アバランシェ・フォトダイオード)である。
 測距装置100は、基板101にIC及び受光素子115を形成する点を除いて、第9実施形態に係る面発光レーザ90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。
 測距装置100によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を奏する発光部を複数有する面発光レーザアレイと、長波長感度を持つ受光素子115とを含む、高性能のアイセーフTOFモジュールを提供できる。
<11.本技術の第11実施形態に係る面発光レーザ>
 図39は、本技術の第11実施形態に係る面発光レーザ120の断面図である。面発光レーザ120は、図39に示すように、第2反射鏡108が半導体多層膜反射鏡である点を除いて、第1実施形態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120では、第2反射鏡108及び中間構造ISTが、異なる材料系からなる。具体的には、面発光レーザ120では、第2反射鏡108がGaAs系の材料からなり、中間構造ISTがInP系の材料からなる。
 面発光レーザ120では、第1及び第2反射鏡102、108は、同一の材料系からなる。具体的には、面発光レーザ120では、第1及び第2反射鏡102、108は、いずれもGaAsに格子整合する材料系(GaAs系)からなる。詳しくは、第1及び第2反射鏡102、108は、いずれもGaAs系半導体多層膜反射鏡である。第2反射鏡108は、アノード電極110の内径側に配置されている。第2反射鏡108としてのGaAs系半導体多層膜反射鏡は、例えばアンドープのi型であってもよいし、p型にドープされていてもよい。第2構造ST2の第2反射鏡108と中間構造ISTの第3クラッド層107とが接合されている。第2反射鏡108と第3クラッド層107との間に接合層が形成されていてもよい。
 面発光レーザ120は、第2反射鏡108と第3クラッド層107とを接合する点を除いて、第1実施形態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120では、第2反射鏡108にGaAs系半導体多層膜反射鏡を用いているので、誘電体多層膜反射鏡を用いる場合に比べて、放熱性を向上できる。
 面発光レーザ120によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果が得られ、且つ、より高温動作に適した表面出射型の面発光レーザを提供できる。
<12.本技術の第12実施形態に係る面発光レーザ>
 図40は、本技術の第12実施形態に係る面発光レーザ130の断面図である。面発光レーザ130は、図40に示すように、第2反射鏡108としてのGaAs系半導体多層膜反射鏡上にアノード電極110が設けられている点を除いて、第11実施形態に係る面発光レーザ120と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ130では、第2反射鏡108としてのGaAs系半導体多層膜反射鏡が例えばp型にドープされている。これにより、アノード電極110から第2反射鏡108を介して中間構造ISTに電流を流すことができる。
 面発光レーザ130は、第2反射鏡108と第3クラッド層107とを接合する点及び第2反射鏡108上にアノード電極110を形成する点を除いて、第1実施形態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130では、第2反射鏡108にGaAs系半導体多層膜反射鏡を用いているので、誘電体多層膜反射鏡を用いる場合に比べて、放熱性を向上できる。
 面発光レーザ130によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果が得られ、且つ、より高温動作に適した表面出射型の面発光レーザを提供できる。
<13.本技術の第13実施形態に係る面発光レーザ>
 図41は、本技術の第13実施形態に係る面発光レーザ140の断面図である。面発光レーザ140は、図41に示すように、メサMの底面が第1反射鏡102の上面に一致する点を除いて、第1実施形態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140では、第1反射鏡102としてのGaAs系半導体多層膜反射鏡がn型にドーピングされ、第1反射鏡102上にカソード電極111が設けられている。
 面発光レーザ140は、メサM形成時に第1クラッド層103もエッチングする点及び第1反射鏡102上にカソード電極111を設ける点を除いて、第1実施形態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140によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることが可能な面発光レーザを提供できる。
<14.本技術の第14実施形態に係る面発光レーザ>
 図42は、本技術の第14実施形態に係る面発光レーザ150の断面図である。面発光レーザ150は、図42に示すように、メサレス構造及び裏面電極構造を有する点を除いて、第1実施形態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150では、基板101及び第1反射鏡102がn型にドープされ、基板101の裏面にカソード電極111がベタ状に設けられている。
 面発光レーザ150は、メサ形成工程が不要な点及び基板101の裏面にカソード電極111を設ける点を除いて、第1実施形態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150によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることが可能な、裏面電極型のメサレス構造を有する表面出射型の面発光レーザを提供できる。
<15.本技術の第15実施形態に係る面発光レーザ>
 図43は、本技術の第15実施形態に係る面発光レーザ160の断面図である。面発光レーザ160は、図43に示すように、メサレス構造を有する点を除いて、第2実施形態に係る面発光レーザ20と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ160では、中間構造ISTの周辺部に複数のトレンチTR(溝)が形成されている。ここでは、各トレンチTRの底面は、第1クラッド層103の上面であり、該底面上にカソード電極111が設けられている。なお、トレンチTRの代わりにビア(穴)を設けてもよい。また、カソード電極111が設けられる、トレンチTRの底面を第1クラッド層103内に位置させてもよい。また、第1反射鏡102が導電性を有する場合、トレンチTRの底面を第1反射鏡102の上面としてもよいし、第1反射鏡102内に位置させてもよい。また、例えば基板101及び第1反射鏡102が導電性を有する場合、トレンチTRの底面を基板101の上面としてもよいし、基板101内に位置させてもよい。
 中間構造ISTには、発光部を取り囲むイオン注入領域IIAが設けられている。イオン注入領域IIAは、一例として、平面視で略同心円状に複数(例えば2つ)設けられている。イオン注入領域IIAは、カソード電極111と、中間構造ISTの第1クラッド層103以外の部分とを略絶縁する機能と、電流狭窄機能とを併有する。アノード電極110は、第3クラッド層107の上面の、イオン注入領域IIAの内側の領域上に設けられている。
 面発光レーザ160は、トレンチTRを形成し、該トレンチTRの底面にカソード電極111を設ける点を除いて、第2実施形態に係る面発光レーザ20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160によれば、第2実施形態に係る面発光レーザ20と同様の効果を得ることが可能な、メサレス構造を持つ表面出射型の面発光レーザを提供できる。
<16.本技術の第16実施形態に係る面発光レーザ>
 図44は、本技術の第16実施形態に係る面発光レーザ170の断面図である。面発光レーザ170は、図44に示すように、裏面出射型である点を除いて、第15実施形態に係る面発光レーザ160と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ170では、基板101の、発光部に対応する位置に貫通孔THが設けられている。面発光レーザ170は、一部がカソード電極111に接し、他部がトレンチTRの側面と第3クラッド層107の上面の貫通孔THの周辺の領域とに設けられたパッドメタル116を有する。面発光レーザ170は、さらに、一部がパッドメタル116上に設けられ、他部が第3クラッド層107上に露出するメッキメタル117を有する。
 第2反射鏡108は、第1反射鏡102よりも反射率が僅かに高く設定されている。
 面発光レーザ170は、アノード電極110及びカソード電極111が第3クラッド層107上に露出しているため、レーザドライバにフリップチップ(ジャンクションダウン)で実装するのに適している。
 面発光レーザ170は、トレンチTRにパッドメタル116及びメッキメタル117を形成する点及び基板101に貫通孔THを形成する点を除いて、第15実施形態に係る面発光レーザ160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170によれば、第1実施形態に係る面発光レーザ10と同様の効果を得ることが可能であり、レーザドライバにフリップチップ実装しやすい、メサレス構造を持つ裏面出射型の面発光レーザを提供できる。
<17.本技術の第17実施形態に係る面発光レーザ>
 図45は、本技術の第17実施形態に係る面発光レーザ180の断面図である。面発光レーザ180は、図45に示すように、メサMの底面が第1反射鏡102の上面に一致する点及びイオン注入領域IIAが少なくとも第3クラッド層107の上層に設けられていない点を除いて、第2実施形態に係る面発光レーザ20と概ね同様の構成を有する。
 面発光レーザ180では、第1反射鏡102としてのGaAs系半導体多層膜反射鏡がn型にドーピングされ、第1反射鏡102上にカソード電極111が設けられている。
 面発光レーザ180では、イオン注入領域IIAが、少なくとも第1クラッド層103、活性層104、第2クラッド層105及びトンネルジャンクション層106に跨って設けられている。
 面発光レーザ180は、メサM形成時に第1クラッド層103もエッチングする点及び第1反射鏡102上にカソード電極111を設ける点及び第1クラッド層103側からイオン注入を行う点を除いて、第2実施形態に係る面発光レーザ20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180によれば、第2実施形態に係る面発光レーザ20と同様の効果を得ることが可能であり、より高効率且つ高出力の面発光レーザを提供できる。
<18.本技術の変形例>
 本技術は、上記各実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。
 例えば基板101の材料は、Geに限定されず、要は、格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料であればよい。
 例えば、中間構造ISTにInP系の材料に代えて、GaN系の材料(GaNに格子整合する材料系)を用いてもよい。
 上記各実施形態の面発光レーザにおいて、第1及び第2構造ST1、ST2の導電型(p型及びn型)を入れ替えてもよい。この場合に、基板101としてのGe基板は、アンドープであってもよいし、p型にドープされていてもよい。Ge基板にドープされるp型不純物としては、III族元素(例えばGa等)が挙げられる。第1反射鏡102又は第2反射鏡108がp型のGaAs系半導体多層膜反射鏡である場合には、ドーパント(p型不純物)として、例えばMg、C、Zn等を用いることができる。
 上記各実施形態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。
 上記各実施形態において、面発光レーザや測距装置を構成する各構成要素の材質、導電型、厚み、幅、長さ、形状、大きさ、配置等は、面発光レーザや測距装置として機能する範囲内で適宜変更可能である。
<19.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や、低消費電力デバイス(例えばスマートフォン、タブレット、マウス等)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。
<20.面発光レーザを距離測定装置に適用した例>
 以下に、上記各実施形態に係る面発光レーザの適用例について説明する。
 図47は、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119、135、信号処理部145、制御部155、表示部165および記憶部175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119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135は、被検体Sで反射された光を集光し、受光装置125に導くためのレンズであり、集光レンズである。
 信号処理部145は、受光装置125から入力された信号と、制御部155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155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155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155は、例えば、面発光レーザ10、受光装置125、信号処理部145、表示部165および記憶部175を制御するプロセッサである。制御部155は、信号処理部145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155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165に出力する。表示部165は、制御部155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155は、被検体Sまでの距離についての情報を記憶部175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10、20、30-1、30-2、30-3、40-1、40-2、40-3、50、60-1、60-2、60-3、70、80、90、120、130、140、150、160、170、180、測距装置100のいずれかを距離測定装置1000に適用することもできる。
<21.距離測定装置を移動体に搭載した例>
 図48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48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48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49は、距離測定装置12031の設置位置の例を示す図である。
 図49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49には、距離測定装置12101ないし12104の検出範囲の一例が示されている。検出範囲12111は、フロントノーズに設けられた距離測定装置12101の検出範囲を示し、検出範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた距離測定装置12102,12103の検出範囲を示し、検出範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた距離測定装置12104の検出範囲を示す。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを基に、検出範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
 例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、距離測定装置12031に適用され得る。
 また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
(1)互いに積層された基板及び第1反射鏡を含む第1構造と、
 前記第1構造の前記第1反射鏡側に配置された、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、活性層を含む中間構造と、
 を含む共振器を備え、
 前記基板は、格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料からなり、
 前記第1反射鏡及び前記中間構造は、異なる材料系からなる、面発光レーザ。
(2)前記第1反射鏡は、GaAsに格子整合する材料系からなり、前記中間構造は、InPに格子整合する材料系からなる、(1)に記載の面発光レーザ。
(3)前記基板は、Geからなる、(1)又は(2)に記載の面発光レーザ。
(4)前記第1構造と前記中間構造とが接合されている、(1)~(3)のいずれか1つに記載に記載の面発光レーザ。
(5)前記第1構造と前記中間構造との間に接合層が形成されている、(4)に記載の面発光レーザ。
(6)前記中間構造は、前記活性層と積層されたトンネルジャンクション層を含み、前記中間構造に少なくとも電流を狭窄する狭窄部が設けられ、前記狭窄部は、前記中間構造の厚さ方向の少なくとも一部の周辺部に存在する高抵抗領域又は絶縁領域である、(1)~(5)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(7)前記狭窄部は、イオン注入領域である、(6)に記載の面発光レーザ。
(8)前記狭窄部は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺に存在する前記高抵抗領域又は前記絶縁領域である、(6)又は(7)に記載の面発光レーザ。
(9)前記トンネルジャンクション層は、メサ状であり、前記狭窄部は、前記トンネルジャンクション層の周辺に存在する前記高抵抗領域である、(6)~(8)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(10)前記狭窄部は、前記トンネルジャンクション層の周辺に存在する前記絶縁領域である、(6)~(9)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(11)前記トンネルジャンクション層は、周辺に前記絶縁領域が存在するInAlAs層を有する、(6)~(10)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(12)前記絶縁領域は、酸化領域である、(6)~(11)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(13)前記絶縁領域は、空隙である、(6)~(12)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(14)前記活性層は、量子ドット活性層である、(1)~(13)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(15)前記狭窄部は、周回状であり、前記基板は、前記狭窄部により取り囲まれた領域に対応する位置に貫通孔を有し、前記基板の裏面側に光を出射する、(6)~(14)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(16)前記トンネルジャンクション層は、前記活性層の前記基板側とは反対側に配置されている、(6)~(15)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(17)前記トンネルジャンクション層は、前記活性層の前記基板側に配置されている、(6)~(16)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(18)前記中間構造は、互いに積層された複数の半導体構造を含み、前記複数の半導体構造の各々は、前記活性層及び前記トンネルジャンクション層を有する、(6)~(17)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(19)前記中間構造に前記狭窄部が面内方向に複数設けられている、(6)~(18)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(20)(1)~(19)のいずれか1つに記載の面発光レーザと、
 前記面発光レーザの基板に設けられた受光素子と、
 を備える、測距装置。
(21)前記受光素子は、少なくともSiGeを含む材料からなる、(20)に記載の測距装置。
(22)前記第2反射鏡及び前記中間構造は、異なる材料系からなる、(1)~(21)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(23)前記第1及び第2反射鏡は、同一の材料系からなる、(1)~(22)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(24)前記第2反射鏡は、GaAsに格子整合する材料系からなる、(1)~(23)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(25)前記第2構造と前記中間構造とが接合されている、(1)~(24)のいずれか1つに記載に記載の面発光レーザ。
(26)前記第2反射鏡は、誘電体多層膜反射鏡を含む、(1)~(25)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(27)格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料からなる第1基板上に第1材料系からなる第1反射鏡を積層して第1積層体を生成する工程と、
 第2基板上に第2材料系からなる、活性層を含む積層構造と、第2反射鏡とをこの順に形成して第2積層体を生成する工程と、
 前記第2積層体から少なくとも前記第2基板を除去する工程と、
 前記第1積層体の前記第1反射鏡側の表面と前記第2積層体の前記積層構造側の表面とを向かい合わせに接合する工程と、
 を含む、面発光レーザの製造方法。
(28)格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料からなる第1基板上に第1材料系からなる第1反射鏡を積層して第1積層体を生成する工程と、
 前記第1積層体の前記第1反射鏡側の表面と第2基板の一面とを向かい合わせに接合して接合体を生成する工程と、
 前記接合体から前記第2基板の一部を除去する工程と、
 前記接合体の前記第2基板の他部上に第2材料系からなる積層構造及び第2反射鏡をこの順に形成して第2積層体を生成する工程と、
 を含む、面発光レーザの製造方法。
 10、20、30-1、30-2、30-3、40、40-1、40-2、40-3、50、60-1、60-2、60-3、70、80、90、110、120、130、140、150、160、170、180:面発光レーザ
 100:測距装置
 101:基板
 102:第1反射鏡
 104:活性層
 106:トンネルジャンクション層
 106a2:酸化領域(狭窄部)
 106b2:酸化領域(狭窄部)
 107:第3クラッド層(狭窄部)
 108:第2反射鏡
 ST1:第1構造
 ST2:第2構造
 IST:中間構造
 R:共振器
 IIA:イオン注入領域(狭窄部)
 V:空隙(狭窄部) 

Claims (20)

  1.  互いに積層された基板及び第1反射鏡を含む第1構造と、
     前記第1構造の前記第1反射鏡側に配置された、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、活性層を含む中間構造と、
     を含む共振器を備え、
     前記基板は、格子定数がGaAsの格子定数よりも大きく、且つ、AlAsの格子定数よりも小さい材料からなり、
     前記第1反射鏡及び前記中間構造は、異なる材料系からなる、面発光レーザ。
  2.  前記第1反射鏡は、GaAsに格子整合する材料系からなり、
     前記中間構造は、InPに格子整合する材料系からなる、請求項1に記載の面発光レーザ。
  3.  前記基板は、Geからなる、請求項1に記載の面発光レーザ。
  4.  前記第1構造と前記中間構造とが接合されている、請求項1に記載に記載の面発光レーザ。
  5.  前記第1構造と前記中間構造との間に接合層が形成されている、請求項4に記載の面発光レーザ。
  6.  前記中間構造は、前記活性層と積層されたトンネルジャンクション層を含み、
     前記中間構造に少なくとも電流を狭窄する狭窄部が設けられ、
     前記狭窄部は、前記中間構造の厚さ方向の少なくとも一部の周辺部に存在する高抵抗領域又は絶縁領域である、請求項1に記載の面発光レーザ。
  7.  前記狭窄部は、イオン注入領域である、請求項6に記載の面発光レーザ。
  8.  前記狭窄部は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の周辺に存在する前記高抵抗領域又は前記絶縁領域である、請求項6に記載の面発光レーザ。
  9.  前記トンネルジャンクション層は、メサ状であり、
     前記狭窄部は、前記トンネルジャンクション層の周辺に存在する前記高抵抗領域である、請求項8に記載の面発光レーザ。
  10.  前記狭窄部は、前記トンネルジャンクション層の周辺に存在する前記絶縁領域である、請求項8に記載の面発光レーザ。
  11.  前記トンネルジャンクション層は、周辺に前記絶縁領域が存在するInAlAs層を有する、請求項8に記載の面発光レーザ。
  12.  前記絶縁領域は、酸化領域である、請求項10に記載の面発光レーザ。
  13.  前記絶縁領域は、空隙である、請求項10に記載の面発光レーザ。
  14.  前記活性層は、量子ドット活性層である、請求項1に記載の面発光レーザ。
  15.  前記狭窄部は、周回状であり、
     前記基板は、前記狭窄部により取り囲まれた領域に対応する位置に貫通孔を有し、
     前記基板の裏面側に光を出射する、請求項6に記載の面発光レーザ。
  16.  前記トンネルジャンクション層は、前記活性層の前記基板側とは反対側に配置されている、請求項6に記載の面発光レーザ。
  17.  前記トンネルジャンクション層は、前記活性層の前記基板側に配置されている、請求項6に記載の面発光レーザ。
  18.  前記中間構造は、互いに積層された複数の半導体構造を含み、
     前記複数の半導体構造の各々は、前記活性層及び前記トンネルジャンクション層を有する、請求項6に記載の面発光レーザ。
  19.  前記中間構造に前記狭窄部が面内方向に複数設けられている、請求項6に記載の面発光レーザ。
  20.  請求項1に記載の面発光レーザと、
     前記面発光レーザの基板に設けられた受光素子と、
     を備える、測距装置。 
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