JP2012049292A

JP2012049292A - Surface-emitting semiconductor laser element and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP2012049292A
Application number: JP2010189333A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Onishi; 俊一大西
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-03-08

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-emitting semiconductor laser element having low series resistance and high efficiency.SOLUTION: A surface-emitting semiconductor laser element comprises: a first reflector 102; a first spacer layer 104; an active layer 105; a second spacer layer 106; and a second reflector 108 that are sequentially provided on a substrate 101; and a first electrode 109 and a second electrode 110. At least one of the first reflector 102 and the second reflector 108 is a distributed Bragg reflector including an alternate stack of a first translucent conductive film that has a first refractive index and is composed of a non-nitride semiconductor material and a second translucent conductive film that has a second refractive index smaller than the first refractive index and is composed of the non-nitride semiconductor material.

Description

本明細書に開示された技術は、面発光型の半導体レーザ素子に関するものであり、特に青から青紫色の波長帯で発振可能な面発光型半導体レーザ素子に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a surface-emitting type semiconductor laser device, and more particularly, to a surface-emitting type semiconductor laser device that can oscillate in a blue to blue-violet wavelength band.

青色や青紫色での発振が可能な窒化ガリウム（ＧａＮ）面発光型半導体レーザ（vertical cavity surface emitting laser;VCSEL)は、低閾値電流や低消費電力といった高効率特性を有すること、ビーム形状が円形であること、二次元アレイ状に形成可能であること等の特徴を有し、高密度光記録への利用や、ディスプレイや照明用光源としての応用が期待される。面発光型レーザは基板の主面に垂直な方向を軸方向とする共振器からなり、光を発生する活性層をその上下から一対の反射鏡で挟んだ構成を有する。面発光型レーザのような短共振器構造では反射鏡損失が大きくなるので、レーザ発振には非常に高い反射鏡反射率が必要となる。一般的には、屈折率の異なる材料を交互に多数周期積層した分布ブラッグ反射鏡（distributed bragg reflector；DBR）が用いられる。 A gallium nitride (GaN) surface emitting laser (VCSEL) that can oscillate in blue or blue-violet has high efficiency characteristics such as low threshold current and low power consumption, and a circular beam shape. It can be formed in a two-dimensional array, and is expected to be used for high-density optical recording and as a display or illumination light source. A surface emitting laser is composed of a resonator whose axial direction is perpendicular to the main surface of a substrate, and has a configuration in which an active layer that generates light is sandwiched between a pair of reflecting mirrors from above and below. In a short resonator structure such as a surface emitting laser, the reflector loss increases, so that a very high reflector reflectance is required for laser oscillation. Generally, a distributed Bragg reflector (DBR) is used in which materials having different refractive indexes are alternately laminated in a number of periods.

従来の赤外波長領域で発振するアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）面発光型レーザでは、結晶成長法を用いてＡｌ組成が相異なるＡｌＧａＡｓ混晶を交互に積層することで、ＤＢＲが比較的容易に形成される。一方、窒化ガリウム系では格子定数や成長条件の違いなどにより欠陥やクラックが生じやすく、Ａｌ組成の異なるＡｌＧａＮ混晶からなる多層膜を結晶成長させるのが非常に困難である。よって、これまで、窒化ガリウム系の半導体面発光型レーザにおいては、アルミニウムガリウム砒素系と同様の手法でＤＢＲを形成しても、良好な特性を得ることが困難であった。すなわち、互いに組成の異なる窒化ガリウム系半導体の混晶を結晶成長法により交互に形成することでＤＢＲを形成しても、特性の良い面発光型レーザを得ることができなかった。 In a conventional aluminum gallium arsenide (AlGaAs) surface emitting laser that oscillates in the infrared wavelength region, a DBR can be formed relatively easily by alternately laminating AlGaAs mixed crystals having different Al compositions using a crystal growth method. Is done. On the other hand, in the gallium nitride system, defects and cracks are likely to occur due to differences in lattice constants and growth conditions, and it is very difficult to grow a multilayer film composed of AlGaN mixed crystals having different Al compositions. Therefore, until now, in a gallium nitride semiconductor surface emitting laser, it has been difficult to obtain good characteristics even if a DBR is formed by the same method as that of an aluminum gallium arsenide system. That is, even if DBR is formed by alternately forming mixed crystals of gallium nitride semiconductors having different compositions by a crystal growth method, a surface emitting laser having good characteristics cannot be obtained.

実際、非特許文献１及び特許文献１では、一方の反射鏡にＡｌＮ／ＧａＮ多層膜ＤＢＲを用いたＧａＮ−ＶＣＳＥＬが報告されているが、非特許文献１では７７Ｋという低温でのレーザ発振動作にとどまっている。これに対し、非特許文献２では、活性層を挟む反射鏡の両方をいずれも誘電体材料からなる多層膜とすることで、室温でのレーザ発振が実現された旨報告されている。 Actually, in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1, GaN-VCSEL using AlN / GaN multilayer DBR as one reflector is reported, but in Non-Patent Document 1, laser oscillation operation at a low temperature of 77K is reported. It stays. On the other hand, Non-Patent Document 2 reports that laser oscillation at room temperature is realized by using both of the reflecting mirrors sandwiching the active layer as a multilayer film made of a dielectric material.

図８は、非特許文献２に記載された従来の面発光型レーザ構造を示す図である。この面発光型レーザは、ＧａＮ系半導体の上下をＤＢＲ１、３で挟み込んだ構造を有しており、ＤＢＲ１、３にはそれぞれ誘電体多層膜が用いられている。 FIG. 8 is a diagram showing a conventional surface emitting laser structure described in Non-Patent Document 2. As shown in FIG. This surface-emitting laser has a structure in which the upper and lower sides of a GaN-based semiconductor are sandwiched between DBRs 1 and 3, and a dielectric multilayer film is used for each of DBRs 1 and 3.

米国特許第５，８３８，７０７号US Pat. No. 5,838,707

ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、９２、１４１１０２（２００８）Applied Physics Letters, 92, 141102 (2008) ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓ、１、１２１１０２（２００８）Applied Physics Express, 1, 121102 (2008)

しかしながら、上記のように誘電体多層膜を反射鏡に用いた場合、誘電体多層膜自体が高抵抗層であるため、当該誘電体多層膜を活性層７への電流注入経路とすることができない。このため、図８に示すように、誘電体多層膜（ＤＢＲ３）の周辺に電極５を形成し、ＩＴＯ層９あるいはｎ−ＧａＮ層１１での横方向（Ｓｉ基板の主面に平行な方向）への電気伝導によりデバイス中央部に電流を注入する構造とする必要がある。電流注入経路のうち、ＩＴＯ層９は抵抗率が比較的大きく、しかも光学ロスを低減するために膜厚を薄くしているため、直列抵抗としての影響が非常に大きくなり、デバイスの抵抗増大の大きな原因となる。抵抗が大きくなると動作電圧が増大するとともに、この抵抗が発熱の原因となって素子特性や信頼性が悪化する。 However, when the dielectric multilayer film is used for the reflecting mirror as described above, the dielectric multilayer film itself is a high resistance layer, so that the dielectric multilayer film cannot be used as a current injection path to the active layer 7. . For this reason, as shown in FIG. 8, the electrode 5 is formed around the dielectric multilayer film (DBR3), and the lateral direction in the ITO layer 9 or the n-GaN layer 11 (direction parallel to the main surface of the Si substrate). It is necessary to have a structure in which current is injected into the center of the device by electrical conduction to the device. Among the current injection paths, the ITO layer 9 has a relatively high resistivity and is thinned to reduce optical loss, so that the influence as a series resistance becomes very large, increasing the resistance of the device. It becomes a big cause. When the resistance increases, the operating voltage increases, and this resistance causes heat generation, which deteriorates element characteristics and reliability.

直列抵抗を小さくするためにＩＴＯ層９を厚膜化すると、ＩＴＯ層９での光吸収が増加する。特に、ＶＣＳＥＬ構造においてはＤＢＲ１、３で挟まれた光共振器の内部にＩＴＯ層９が存在するので、特性への影響が大きく、レーザ発振の閾値電流を著しく増加させるとともに、発光効率を低下させてしまうことになる。 When the ITO layer 9 is thickened to reduce the series resistance, light absorption in the ITO layer 9 increases. In particular, in the VCSEL structure, since the ITO layer 9 is present inside the optical resonator sandwiched between the DBRs 1 and 3, the characteristics are greatly affected, the laser oscillation threshold current is remarkably increased, and the light emission efficiency is lowered. It will end up.

以上のように、誘電体多層膜を反射鏡として用い、ＩＴＯ層９内で横方向にキャリアを移動させることで活性層７への電流注入を行う従来の構造においては、ＩＴＯ層９での直列抵抗が著しく大きくなり、素子の性能向上が阻害されるおそれがある。 As described above, in the conventional structure in which the dielectric multilayer film is used as a reflecting mirror and current is injected into the active layer 7 by moving carriers in the ITO layer 9 in the lateral direction, the ITO layer 9 is connected in series. The resistance is remarkably increased, and there is a risk that the performance improvement of the element is hindered.

前記に鑑み、本発明の目的は、直列抵抗が小さく、高効率な面発光型半導体レーザ素子を提供することにある。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a highly efficient surface-emitting type semiconductor laser device with low series resistance.

本発明の実施形態の一例に係る面発光型半導体レーザ素子は、第１の反射鏡と、前記第１の反射鏡上に形成された第１導電型の窒化物半導体からなる第１のスペーサ層と、前記第１のスペーサ層上に形成された窒化物半導体からなる活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型の窒化物半導体からなる第２のスペーサ層と、前記第２のスペーサ上に形成された第２の反射鏡と、前記活性層の下方から前記活性層にキャリアを注入する第１の電極と、前記活性層の上方から前記活性層にキャリアを注入する第２の電極とを備えている。さらに、前記第１の反射鏡及び前記第２の反射鏡の少なくとも一方は、第１の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第１の透光性導電膜と、前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第２の透光性導電膜とが交互に積層されてなる第１の分布ブラッグ反射鏡であり、前記第１の分布ブラッグ反射鏡は、前記第１の電極から前記活性層へのキャリア注入経路上、または前記第２の電極から前記活性層へのキャリア注入経路上に形成されている。 A surface-emitting type semiconductor laser device according to an example of an embodiment of the present invention includes a first reflecting mirror and a first spacer layer made of a first conductivity type nitride semiconductor formed on the first reflecting mirror. An active layer made of nitride semiconductor formed on the first spacer layer, a second spacer layer made of nitride semiconductor of the second conductivity type formed on the active layer, and the second A second reflecting mirror formed on the spacer, a first electrode for injecting carriers into the active layer from below the active layer, and a second electrode for injecting carriers into the active layer from above the active layer Electrode. Further, at least one of the first reflecting mirror and the second reflecting mirror has a first refractive index, and includes a first translucent conductive film made of a non-nitride semiconductor material, and the first reflecting mirror. A first distributed Bragg reflector having a second refractive index smaller than the refractive index and alternately laminated with second light-transmitting conductive films made of a non-nitride semiconductor material, The distributed Bragg reflector is formed on a carrier injection path from the first electrode to the active layer or on a carrier injection path from the second electrode to the active layer.

なお、ここで「透光性導電膜」とは、活性層から放射される光を透過させる導電膜であることを意味するものとする。 Here, the “translucent conductive film” means a conductive film that transmits light emitted from the active layer.

この構成によれば、第１の反射鏡及び第２の反射鏡の少なくとも一方が非窒化物半導体材料からなる透光性導電膜を組み合わせることで構成されているので、窒化物系面発光型半導体レーザにおいても、反射鏡を通じて電流（キャリア）を活性層に注入する構造を容易に作製することができる。したがって、電流注入層での横方向の電気伝導を利用して電流を活性層に注入する従来の構造に比べて、直列抵抗の小さい面発光型半導体レーザを実現することができる。 According to this configuration, since at least one of the first reflecting mirror and the second reflecting mirror is configured by combining the light-transmitting conductive film made of a non-nitride semiconductor material, the nitride-based surface emitting semiconductor Even in a laser, a structure in which current (carriers) is injected into an active layer through a reflecting mirror can be easily manufactured. Accordingly, it is possible to realize a surface emitting semiconductor laser having a small series resistance as compared with the conventional structure in which current is injected into the active layer by utilizing lateral electric conduction in the current injection layer.

また、前記第１導電型はｐ型、前記第２導電型はｎ型であり、少なくとも前記第１の反射鏡は、前記第１の分布ブラッグ反射鏡であり、前記第１の電極または前記第２の電極には、光出射用の開口が形成されており、前記第１の電極は、前記第１の反射鏡から見て前記第１のスペーサ層と逆の方向に位置していてもよい。 The first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type, and at least the first reflector is the first distributed Bragg reflector, and the first electrode or the first The second electrode may have an opening for light emission, and the first electrode may be positioned in a direction opposite to the first spacer layer as viewed from the first reflecting mirror. .

この構成によれば、特に電流の横方向拡散がｎ側に比べて悪いｐ側において、導電性の反射鏡を介して電流注入することができるので、素子内の直列抵抗をより大きく低減することができる。 According to this configuration, the current can be injected through the conductive reflector, particularly on the p side where the lateral diffusion of current is worse than that on the n side, so that the series resistance in the element can be greatly reduced. Can do.

また、第１の透光性導電膜及び第２の透光性導電膜は、導電性酸化膜であることが好ましい。例えば、第１の透光性導電膜は例えばＮｂを含むＴｉＯ_２膜であり、第２の透光性導電膜はＺｎＯ膜であれば、導電性を保ちながら第１の透光性導電膜と第２の透光性導電膜との屈折率差を大きくすることができるので、少ない周期で高い反射率が得られ、好ましい。 The first light-transmitting conductive film and the second light-transmitting conductive film are preferably conductive oxide films. For example, if the first light-transmitting conductive film is, for example, a TiO ₂ film containing Nb and the second light-transmitting conductive film is a ZnO film, the first light-transmitting conductive film and the first light-transmitting conductive film are maintained. Since the difference in refractive index with the second light-transmitting conductive film can be increased, a high reflectance can be obtained with a small period, which is preferable.

本発明の実施形態の一例に係る第１の面発光型半導体レーザ素子の製造方法は、結晶成長用基板上に、第１導電型の窒化物半導体からなる第１のスペーサ層と、窒化物半導体からなる活性層と、第２導電型の窒化物半導体からなる第２のスペーサ層とを順次形成する工程と、第１の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第１の透光性導電膜と、前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第２の透光性導電膜とが交互に積層されてなる第１の分布ブラッグ反射鏡である、第１の反射鏡を前記第２のスペーサ層上に形成する工程と、前記第１の反射鏡上に、支持基板を張り合わせる工程と、前記結晶成長基板を除去する工程と、前記第１のスペーサ層における前記結晶成長基板を除去した面上に、第２の反射鏡を形成する工程と、前記支持基板における、前記第１の反射鏡に向かう面と対向する面上に、第１の電極を形成する工程と、前記第１のスペーサ層における前記結晶成長基板を除去した面上、または前記第２の反射鏡における前記第１のスペーサ層に向かう面に対向する面上に、第２の電極を形成する工程とを備えている。 A first surface emitting semiconductor laser device manufacturing method according to an example of an embodiment of the present invention includes a first spacer layer made of a first conductivity type nitride semiconductor on a crystal growth substrate, and a nitride semiconductor. A step of sequentially forming an active layer made of the second conductive layer and a second spacer layer made of the second conductivity type nitride semiconductor, and a first light transmitting material made of a non-nitride semiconductor material having a first refractive index. Distribution in which conductive conductive films and second light-transmitting conductive films made of non-nitride semiconductor materials and having a second refractive index smaller than the first refractive index are alternately stacked. A step of forming a first reflecting mirror, which is a Bragg reflecting mirror, on the second spacer layer, a step of attaching a supporting substrate on the first reflecting mirror, and a step of removing the crystal growth substrate And on the surface of the first spacer layer from which the crystal growth substrate has been removed, Forming a reflecting mirror, forming a first electrode on a surface of the supporting substrate facing the surface facing the first reflecting mirror, and growing the crystal in the first spacer layer Forming a second electrode on the surface from which the substrate is removed or on the surface facing the first spacer layer in the second reflecting mirror.

この方法によれば、導電性且つ透光性を有する第１の分布ブラッグ反射鏡を介して電流を活性層に注入できる、内部の直列抵抗が従来に比べて大きく低減された面発光型半導体レーザ素子を作製することができる。 According to this method, a surface-emitting type semiconductor laser in which current can be injected into the active layer through the first distributed Bragg reflector having conductivity and translucency, and the internal series resistance is greatly reduced as compared with the prior art. An element can be manufactured.

本発明の実施形態の一例に係る第２の面発光型半導体レーザ素子の製造方法は、基板の上面上に第１の反射鏡を形成する工程と、前記第１の反射鏡の一部を除去し、前記基板の上面を露出させる工程と、前記基板上面の露出部を起点として、前記第１の反射鏡を覆うように、第１導電型の窒化物半導体からなる第１のスペーサ層を形成する工程と、前記第１のスペーサ層上に、窒化物半導体からなる活性層、及び第２導電型の窒化物半導体からなる第２のスペーサ層を形成する工程と、第１の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第１の透光性導電膜と、前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第２の透光性導電膜とが積層されてなる分布ブラッグ反射鏡である、第２の反射鏡を前記第２のスペーサ層上に形成する工程と、前記基板における前記第１の反射鏡に向かう面と対向する面上、または前記第１のスペーサ層における前記活性層に向かう面上に、第１の電極を形成する工程と、前記第２の反射鏡上に第２の電極を形成する工程とを備えている。 A second surface emitting semiconductor laser device manufacturing method according to an example of an embodiment of the present invention includes a step of forming a first reflecting mirror on an upper surface of a substrate, and removing a part of the first reflecting mirror. Then, a step of exposing the upper surface of the substrate and a first spacer layer made of a nitride semiconductor of the first conductivity type so as to cover the first reflecting mirror starting from the exposed portion of the upper surface of the substrate are formed. Forming an active layer made of a nitride semiconductor and a second spacer layer made of a nitride semiconductor of the second conductivity type on the first spacer layer, and having a first refractive index. And a second light-transmitting conductive film made of a non-nitride semiconductor material and a second light-transmitting film made of a non-nitride semiconductor material having a second refractive index smaller than the first refractive index. A second reflecting mirror, which is a distributed Bragg reflecting mirror formed by laminating a conductive film, is connected to the second scanning mirror. Forming a first electrode on the surface of the substrate facing the surface of the first reflecting mirror, or on the surface of the first spacer layer facing the active layer. Forming a second electrode on the second reflecting mirror.

この方法によれば、反射鏡上に直接結晶成長させるのが困難な材料でも、基板の露出面を開始点として結晶成長させることができるので、簡単なプロセスで面発光型半導体レーザ素子を作製することができる。 According to this method, even if it is difficult to grow a crystal directly on the reflecting mirror, it is possible to grow a crystal starting from the exposed surface of the substrate, so that a surface emitting semiconductor laser device is manufactured by a simple process. be able to.

上述したように、本発明の一例に係る面発光型半導体レーザ素子によれば、活性層を挟む反射鏡の少なくとも一方を、非窒化物半導体材料からなる透光性導電膜で構成するので、この反射鏡を通じて電極から流入した電流を活性層に注入することができる。そのため、反射鏡と活性層との間の導電層内で電流を横方向に流す従来の構成に比べて直列抵抗を大きく低減することができる。 As described above, according to the surface-emitting type semiconductor laser device according to the example of the present invention, at least one of the reflecting mirrors sandwiching the active layer is constituted by the translucent conductive film made of a non-nitride semiconductor material. The current flowing from the electrode through the reflecting mirror can be injected into the active layer. Therefore, the series resistance can be greatly reduced as compared with the conventional configuration in which a current flows in the lateral direction in the conductive layer between the reflecting mirror and the active layer.

第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the surface emitting semiconductor laser element which concerns on 1st Embodiment. （ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザの製造方法を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the surface emitting semiconductor laser which concerns on 1st Embodiment. （ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザの製造方法を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the surface emitting semiconductor laser which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the surface emitting semiconductor laser which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る面発光型半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the surface emitting semiconductor laser element which concerns on 2nd Embodiment. （ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に係る面発光型半導体レーザ素子の製造方法を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the surface emitting semiconductor laser element which concerns on 2nd Embodiment. （ａ）、（ｂ）は、それぞれ第２の実施形態に係る面発光型半導体レーザ素子の第１の変形例及び第２の変形例を示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the 1st modification of the surface emitting semiconductor laser element which concerns on 2nd Embodiment, respectively, and a 2nd modification. 従来の面発光型レーザ構造を示す図である。It is a figure which shows the conventional surface emitting laser structure.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「導電膜」は文字通り導電性を有する膜のことを意味し、少なくとも不純物を含まない状態の半導体以上の導電性を有する膜を意味するものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the following description, the “conductive film” literally means a film having conductivity, and means a film having conductivity higher than that of a semiconductor that does not contain impurities.

（第１の実施形態）
−本実施形態の面発光型半導体レーザ素子の構成−
図１は、本発明の第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザ素子１５０の構造を示す断面図である。 (First embodiment)
−Configuration of surface emitting semiconductor laser device of this embodiment−
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a surface-emitting type semiconductor laser device 150 according to the first embodiment of the present invention.

図１に示すように、本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１５０は、例えば導電性Ｓｉからなる基板１０１と、基板１０１の上面上に順次形成されたｐ側ＤＢＲ１０２、コンタクト層１０３、ｐ側スペーサ層１０４、活性層１０５、ｎ側スペーサ層１０６、及びｎ側ＤＢＲ１０８とを備えている。また、基板１０１の裏面上にはｐ側電極１０９が形成されており、ｎ側ＤＢＲ１０８の上面（活性層１０５及びｎ側スペーサ層１０６に向かう方の面）に対向する面上にはｎ側電極１１０が形成されている。ｎ側電極１１０は、例えば環状となっており、活性層１０５で生じたレーザ光を出射させるための開口を中央部に有している。ｎ側電極１１０の開口の直径は、例えば１０μｍ以下程度となっている。ｐ側スペーサ層１０４、活性層１０５、及びｎ側スペーサ層１０６の周辺部（中央部を囲む部分）には、イオン注入等の方法により高抵抗化された高抵抗領域１０７が形成されている。この高抵抗領域１０７は、環状のｎ側電極１１０の下方に位置し、環状となっている。 As shown in FIG. 1, a surface emitting semiconductor laser device 150 of this embodiment includes a substrate 101 made of, for example, conductive Si, a p-side DBR 102, a contact layer 103, and a p-side formed sequentially on the upper surface of the substrate 101. A spacer layer 104, an active layer 105, an n-side spacer layer 106, and an n-side DBR 108 are provided. A p-side electrode 109 is formed on the back surface of the substrate 101, and an n-side electrode is formed on the surface facing the upper surface of the n-side DBR 108 (the surface facing the active layer 105 and the n-side spacer layer 106). 110 is formed. The n-side electrode 110 has, for example, an annular shape, and has an opening for emitting laser light generated in the active layer 105 at the center. The diameter of the opening of the n-side electrode 110 is, for example, about 10 μm or less. A high resistance region 107 having a high resistance by a method such as ion implantation is formed around the p-side spacer layer 104, the active layer 105, and the n-side spacer layer 106 (a portion surrounding the central portion). The high resistance region 107 is located below the annular n-side electrode 110 and has an annular shape.

コンタクト層１０３は、ＩＴＯ膜等、透光性を有する導電膜で構成されており、その膜厚は例えば５０ｎｍ程度である。コンタクト層１０３は、ｐ型スペーサ層１０４とｐ型ＤＢＲ１０２との接触抵抗を低減するために設けられている。 The contact layer 103 is composed of a light-transmitting conductive film such as an ITO film, and the film thickness is, for example, about 50 nm. The contact layer 103 is provided to reduce the contact resistance between the p-type spacer layer 104 and the p-type DBR 102.

ｐ側スペーサ層１０４は、例えばｐ型ＧａＮ等の窒化物半導体からなっている。活性層１０５はＩｎＧａＮ等の窒化物半導体からなる多重量子井戸で構成されている。ｎ側スペーサ層１０６は、例えばｎ型ＧａＮ等の窒化物半導体からなっている。ｐ側スペーサ層１０４及びｎ側スペーサ層１０６の膜厚はそれぞれ例えば２００ｎｍ、９００ｎｍ程度である。また、ｐ側電極１０９、ｎ側電極１１０はそれぞれＴｉ、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等の金属からなり、ｐ側電極１０９は基板１０１の裏面と、ｎ側電極１１０はｎ側ＤＢＲの上面と、それぞれオーミック接触している。 The p-side spacer layer 104 is made of a nitride semiconductor such as p-type GaN, for example. The active layer 105 is composed of a multiple quantum well made of a nitride semiconductor such as InGaN. The n-side spacer layer 106 is made of a nitride semiconductor such as n-type GaN, for example. The film thicknesses of the p-side spacer layer 104 and the n-side spacer layer 106 are, for example, about 200 nm and 900 nm, respectively. The p-side electrode 109 and the n-side electrode 110 are made of metal such as Ti, platinum (Pt), and gold (Au), respectively. The p-side electrode 109 is the back surface of the substrate 101, and the n-side electrode 110 is the n-side DBR. Ohmic contact with the top surface.

ｐ側ＤＢＲ１０２は、第１の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる透光性導電膜１０２ａと、第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる透光性導電膜１０２ｂとが交互に積層されてなっている。透光性導電膜１０２ａ及び透光性導電膜１０２ｂは、いずれも動作時の活性層１０５から放射される光を透過させる膜である。 The p-side DBR 102 has a first refractive index, a light-transmitting conductive film 102a made of a non-nitride semiconductor material, and a second refractive index smaller than the first refractive index, and a non-nitride semiconductor. Translucent conductive films 102b made of materials are alternately laminated. Each of the light-transmitting conductive film 102a and the light-transmitting conductive film 102b is a film that transmits light emitted from the active layer 105 during operation.

本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１５０では、透光性導電膜１０２ａとして、高屈折率材料であるニオブ（Ｎｂ）を含むＴｉＯ_２膜（ＮｂドープＴｉＯ_２膜）が形成され、透光性導電膜１０２ｂとして、低屈折率材料であるＺｎＯ膜が形成されている。ＴｉＯ_２膜中のＮｂ濃度は、例えば原子濃度で５％（Ｔｉが９５％、Ｎｂが５％）程度である。 In the surface emitting semiconductor laser device 150 of this embodiment, a TiO ₂ film (Nb-doped TiO ₂ film) containing niobium (Nb), which is a high refractive index material, is formed as the light-transmitting conductive film 102a. As the conductive film 102b, a ZnO film which is a low refractive index material is formed. The Nb concentration in the TiO ₂ film is, for example, about 5% in atomic concentration (Ti is 95%, Nb is 5%).

そして、λをレーザ発振波長、ｎ_１、ｎ_２をそれぞれ透光性導電膜１０２ａ及び透光性導電膜１０２ｂの各構成材料の屈折率、ｄ_１、ｄ_２を各構成材料の膜厚とすると、ｄ_１＝λ／（４ｎ_１）、ｄ_２＝λ／（４ｎ_２）とすることでＤＢＲとして機能し、高い反射率が得られる。すなわち、透光性導電膜１０２ａ及び透光性導電膜１０２ｂは、それぞれの光学膜厚（ｎ_１×ｄ_１、ｎ_２×ｄ_２）が実質的に１／４波長となるように設計されている。なお、コンタクト層１０３はｐ側スペーサ層１０４へのオーミックコンタクトを得るために用いられているが、ｐ側ＤＢＲ１０２とともに反射鏡としても機能させる目的で、実質的に光学膜厚が１／４波長になるよう設計されている。 Λ is the laser oscillation wavelength, n ₁ and n ₂ are the refractive indexes of the constituent materials of the translucent conductive film 102a and the translucent conductive film 102b, respectively, and d ₁ and d ₂ are the film thicknesses of the constituent materials. , D ₁ = λ / (4n ₁ ) and d ₂ = λ / (4n ₂ ), thereby functioning as a DBR, and high reflectance can be obtained. That is, the translucent conductive film 102a and the translucent conductive film 102b are designed so that the respective optical film thicknesses (n ₁ × d ₁ , n ₂ × d ₂ ) are substantially ¼ wavelength. Yes. The contact layer 103 is used to obtain an ohmic contact to the p-side spacer layer 104, but the optical film thickness is substantially reduced to a quarter wavelength for the purpose of functioning as a reflecting mirror together with the p-side DBR 102. Designed to be

ｎ側ＤＢＲ１０８は、第３の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる透光性導電膜１０８ａと、第３の屈折率よりも小さい第４の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる透光性導電膜１０８ｂとが交互に積層されてなっている。 The n-side DBR 108 has a third refractive index, a translucent conductive film 108a made of a non-nitride semiconductor material, and a fourth refractive index smaller than the third refractive index, and a non-nitride semiconductor. Translucent conductive films 108b made of materials are alternately laminated.

本実施形態の例では、ｎ側ＤＢＲ１０８がｐ側ＤＢＲ１０２と同様の構成を有している。すなわち、透光性導電膜１０８ａがＮｂを含むＴｉＯ_２膜であり、透光性導電膜１０８ｂがＺｎＯ膜であり、透光性導電膜１０８ａ及び透光性導電膜１０８ｂのそれぞれの光学膜厚が実質的に発振波長の１／４波長となっている。透光性導電膜１０８ａと透光性導電膜１０８ｂとの繰り返し数（周期）は、後述するように、透光性導電膜１０２ａと透光性導電膜１０２ｂとのペアの周期より少なくなっているが、十分な反射率を有していればそれぞれの周期は等しくてもよい。ただし、光出射側に位置するＤＢＲのペア周期を少なくすることが多い。 In the example of this embodiment, the n-side DBR 108 has the same configuration as the p-side DBR 102. That is, the light-transmitting conductive film 108a is a TiO ₂ film containing Nb, the light-transmitting conductive film 108b is a ZnO film, and the optical film thickness of each of the light-transmitting conductive film 108a and the light-transmitting conductive film 108b is The wavelength is substantially ¼ of the oscillation wavelength. The number of repetitions (period) of the light-transmitting conductive film 108a and the light-transmitting conductive film 108b is smaller than the period of the pair of the light-transmitting conductive film 102a and the light-transmitting conductive film 102b, as will be described later. However, as long as it has sufficient reflectance, each period may be equal. However, the DBR pair period located on the light exit side is often reduced.

一般的に、面発光型半導体レーザ素子では共振器損失に占める反射鏡損失の割合が大きいので、反射鏡は非常に高い反射率を有することが求められる。具体的には、活性層１０５から見て裏面側（光出射方向と逆側）の反射鏡で９９．９％以上、光出射側の反射鏡で９９．０％から９９．５％程度の反射率があれば特に好ましい。 In general, in a surface emitting semiconductor laser element, since the ratio of the reflector loss to the resonator loss is large, the reflector is required to have a very high reflectance. Specifically, the reflection mirror on the back surface side (opposite to the light emission direction) when viewed from the active layer 105 is 99.9% or more, and the reflection mirror on the light emission side is about 99.0% to 99.5%. A rate is particularly preferred.

本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１５０では、環状のｐ側電極１０９がレーザ光の出射窓であるため、ｎ側ＤＢＲ１０８では反射率が９９．０％以上９９．５％以下となるように透光性導電膜同士のペア数(周期）が設定されている。一方、ｐ側ＤＢＲ１０８では反射率が９９．９％を超えるように、透光性導電膜同士のペア数が設定されている。なお、図１ではｐ側ＤＢＲ１０２、ｎ側ＤＢＲ１０８を模式的に示しており、実際の透光性導電膜同士のペア数はより多くしてもよい。 In the surface-emitting type semiconductor laser device 150 of the present embodiment, since the annular p-side electrode 109 is a laser light emission window, the reflectance of the n-side DBR 108 is 99.0% or more and 99.5% or less. The number (period) of pairs of translucent conductive films is set. On the other hand, in the p-side DBR 108, the number of pairs of translucent conductive films is set so that the reflectance exceeds 99.9%. FIG. 1 schematically shows the p-side DBR 102 and the n-side DBR 108, and the actual number of pairs of translucent conductive films may be increased.

−本実施形態の面発光型半導体レーザ素子の動作−
次に、本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１５０の動作原理を説明する。 -Operation of the surface emitting semiconductor laser device of this embodiment-
Next, the operation principle of the surface emitting semiconductor laser device 150 of this embodiment will be described.

ｐ側電極１０９とｎ側電極１１０との間に電圧を印加すると、ｐ側電極１０９側から基板１０１、ｐ側ＤＢＲ１０２、コンタクト層１０３、ｐ側スペーサ層１０４を通して活性層１０５にホールが注入される。 When a voltage is applied between the p-side electrode 109 and the n-side electrode 110, holes are injected from the p-side electrode 109 side into the active layer 105 through the substrate 101, the p-side DBR 102, the contact layer 103, and the p-side spacer layer 104. .

一方、ｎ側電極１１０からは、ｎ側ＤＢＲ１０８、ｎ側スペーサ層１０６を通じて活性層１０５に電子が注入される。ｎ側電極１１０の直下方には高抵抗領域１０７が形成されているので、電流経路１１１のようにｎ側スペーサ層の中心部に電流が狭窄される。 On the other hand, electrons are injected from the n-side electrode 110 into the active layer 105 through the n-side DBR 108 and the n-side spacer layer 106. Since the high resistance region 107 is formed immediately below the n-side electrode 110, the current is confined at the center of the n-side spacer layer like the current path 111.

活性層１０５に注入された電子とホールはこの活性層１０５内で再結合し、活性層１０５の量子井戸構造で規定された波長の光を発生する。量子井戸構造はＩｎＧａＮ材料からなり、図示しない井戸層とバリア層とが交互に配置されてなる。本実施形態の例では、４００ｎｍの波長でレーザ発振が生じるように井戸層とバリア層の膜厚及びＩｎ組成が設計されている。 The electrons and holes injected into the active layer 105 are recombined in the active layer 105, and light having a wavelength defined by the quantum well structure of the active layer 105 is generated. The quantum well structure is made of InGaN material, and well layers and barrier layers (not shown) are alternately arranged. In the example of this embodiment, the film thickness and In composition of the well layer and the barrier layer are designed so that laser oscillation occurs at a wavelength of 400 nm.

電子とホールの再結合により発生した光は、ｐ側ＤＢＲ１０２とｎ側ＤＢＲ１０８とを含む光共振器によりレーザ発振を生じ、環状のｎ側電極１１０中央の開口部からレーザ光が放射される。この光共振器はｐ側スペーサ層１０４、活性層１０５、及びｎ側スペーサ層１０６で構成され、光共振器長に相当するｐ側ＤＢＲ１０２とｎ側ＤＢＲ１０８の間の光学距離、すなわち２つのＤＢＲ間に存在する半導体層全体の光学膜厚が、発振波長λのｎ倍（ｎは正の整数）となるように設計される。 The light generated by the recombination of electrons and holes causes laser oscillation by an optical resonator including the p-side DBR 102 and the n-side DBR 108, and laser light is emitted from the opening at the center of the annular n-side electrode 110. This optical resonator includes a p-side spacer layer 104, an active layer 105, and an n-side spacer layer 106, and an optical distance between the p-side DBR 102 and the n-side DBR 108 corresponding to the optical resonator length, that is, between two DBRs. Is designed so that the optical film thickness of the entire semiconductor layer is n times the oscillation wavelength λ (n is a positive integer).

本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１５０では、一例として発振波長λの７倍となるような光学膜厚の光共振器を用いている。さらに、光共振器内に生じる定在波の腹の部分、すなわちＤＢＲからの光学距離が半波長の整数倍である位置に活性層が位置すればよいところ、本実施形態の例ではｐ側ＤＢＲ１０２からの光学距離が１．５波長の位置に活性層１０５の中央部を配置している。 In the surface-emitting type semiconductor laser device 150 of the present embodiment, an optical resonator having an optical film thickness that is 7 times the oscillation wavelength λ is used as an example. Furthermore, the active layer may be positioned at the antinode of the standing wave generated in the optical resonator, that is, at the position where the optical distance from the DBR is an integral multiple of a half wavelength. In the example of this embodiment, the p-side DBR 102 is used. The central portion of the active layer 105 is disposed at a position where the optical distance from the light source is 1.5 wavelengths.

−本実施形態の面発光型半導体レーザ素子の作用・効果−
本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１５０においては、ｐ側ＤＢＲ１０２及びｎ側ＤＢＲ１０８が共に導電膜で構成されているため、図１に示す電流経路１１１のように、ｐ側ＤＢＲ１０２及びｎ側ＤＢＲ１０８を通じて活性層１０５にキャリアを注入することができる。キャリア（ホール）はコンタクト層１０３内を縦方向（基板１０１の主面あるいはコンタクト層１０３の上面に対して垂直な方向）に流れる。 -Action and effect of the surface emitting semiconductor laser device of this embodiment-
In the surface-emitting type semiconductor laser device 150 of this embodiment, since the p-side DBR 102 and the n-side DBR 108 are both formed of a conductive film, the p-side DBR 102 and the n-side DBR 108 are formed as in the current path 111 shown in FIG. Through this, carriers can be injected into the active layer 105. Carriers (holes) flow in the contact layer 103 in the vertical direction (direction perpendicular to the main surface of the substrate 101 or the upper surface of the contact layer 103).

このため、誘電体ＤＢＲを採用する従来の面発光型レーザ素子では、ＩＴＯ層内での横方向の電気伝導を利用して電流（キャリア）を活性層に注入しているところ、本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１５０では、コンタクト層１０３において横方向に電流を流す必要がない。したがって、素子の内部での直列抵抗の増大を抑制でき、従来の面発光型半導体レーザ素子に比べてしきい値電流及び動作電圧が小さく、信頼性の良好なデバイスが実現できる。 For this reason, in the conventional surface emitting laser element employing the dielectric DBR, current (carriers) is injected into the active layer by utilizing lateral electrical conduction in the ITO layer. In the surface emitting semiconductor laser device 150, it is not necessary to flow a current in the lateral direction in the contact layer 103. Therefore, an increase in series resistance inside the device can be suppressed, and a device having a low threshold current and an operating voltage smaller than that of a conventional surface emitting semiconductor laser device can be realized.

本実施形態のように、ｐ側の反射鏡とｎ側の反射鏡の両方を導電膜で構成したＤＢＲにしてもよいが、どちらか一方の反射鏡のみを導電膜で構成してもよい。なお、ｐ側のコンタクト層及びｐ側スペーサ層でのホールは、ｎ側スペーサ層での電子に比べて横方向に移動しにくい。そのため、本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１５０のように、特に、ｐ側電極１０９から活性層１０５への電流経路１１１上にｐ側ＤＢＲ１０２を配置し、ｐ側ＤＢＲ１０２を通じて活性層１０５に電流を注入することが、素子の直列抵抗の増大を抑制するのに大きく貢献する。 As in the present embodiment, the DBR in which both the p-side reflecting mirror and the n-side reflecting mirror are configured by a conductive film may be used, but only one of the reflecting mirrors may be configured by a conductive film. Note that holes in the p-side contact layer and the p-side spacer layer are less likely to move laterally than electrons in the n-side spacer layer. Therefore, as in the surface-emitting type semiconductor laser device 150 of the present embodiment, the p-side DBR 102 is disposed on the current path 111 from the p-side electrode 109 to the active layer 105, and the current is supplied to the active layer 105 through the p-side DBR 102. Injecting a large amount contributes to suppressing an increase in the series resistance of the element.

本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１５０では、ｎ側ＤＢＲ１０８も導電膜で構成されているので、共振器が形成できる条件を満たせば、図８に示す従来の面発光型半導体レーザ素子のｎ−ＧａＮ層１１に比べ、ｎ側スペーサ層１０６の膜厚を薄くしてもキャリアを活性層１０５に注入できるので、素子の直列抵抗の増大をさらに低減させることができる。 In the surface-emitting type semiconductor laser device 150 of the present embodiment, the n-side DBR 108 is also formed of a conductive film. Therefore, if the conditions for forming a resonator are satisfied, the n-side DBR 108 of the conventional surface-emitting type semiconductor laser device shown in FIG. Since carriers can be injected into the active layer 105 even if the n-side spacer layer 106 is made thinner than the -GaN layer 11, an increase in the series resistance of the device can be further reduced.

−本実施形態の面発光型半導体レーザ素子の製造方法−
以下、本実施形態に係る面発光型半導体レーザの製造方法を説明する。図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る面発光型半導体レーザの製造方法を示す断面図である。 -Manufacturing method of surface emitting semiconductor laser device of this embodiment-
Hereinafter, a method of manufacturing the surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment will be described. 2A, 2B, 3A, and 3B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the surface-emitting type semiconductor laser according to the present embodiment.

まず、図２（ａ）に示すように、結晶成長用基板１１２上にｎ側スペーサ層１０６、活性層１０５、ｐ側スペーサ層１０４を順次形成し、続いてイオン注入などの方法により、ｎ側スペーサ層１０６、活性層１０５、及びｐ側スペーサ層１０４内に高抵抗領域１０７を形成する。 First, as shown in FIG. 2A, an n-side spacer layer 106, an active layer 105, and a p-side spacer layer 104 are sequentially formed on a crystal growth substrate 112, and then an n-side is formed by a method such as ion implantation. A high resistance region 107 is formed in the spacer layer 106, the active layer 105, and the p-side spacer layer 104.

結晶成長用基板１１２としては、サファイア基板やＧａＮ基板など、スペーサ層や活性層１０５を結晶成長させやすい基板が用いられる。また、ｎ側スペーサ層１０６、活性層１０５、ｐ側スペーサ層１０４は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、分子線エピタキシー(ＭＢＥ)法などの公知の方法によって形成することができる。また、高抵抗領域１０７はｎ側スペーサ層１０６の底部（結晶成長用基板１１２に近い部分）までは達しない深さに形成する。 As the crystal growth substrate 112, a substrate such as a sapphire substrate or a GaN substrate that allows the spacer layer or the active layer 105 to grow easily is used. The n-side spacer layer 106, the active layer 105, and the p-side spacer layer 104 can be formed by a known method such as a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or a molecular beam epitaxy (MBE) method. The high resistance region 107 is formed to a depth that does not reach the bottom of the n-side spacer layer 106 (portion close to the crystal growth substrate 112).

次に、図２（ｂ）に示すように、スパッタやレーザーアブレーションなどの方法により、ＩＴＯからなるコンタクト層１０３を形成する。次いで、コンタクト層１０３上に、ＮｂがドープされたＴｉＯ_２膜である透光性導電膜１０２ａと、ＺｎＯ膜である透光性導電膜１０２ｂとを交互に複数サイクル積層してｐ側ＤＢＲ１０２を形成する。 Next, as shown in FIG. 2B, a contact layer 103 made of ITO is formed by a method such as sputtering or laser ablation. Next, a p-side DBR 102 is formed on the contact layer 103 by alternately laminating a plurality of cycles of a light-transmitting conductive film 102a that is a TiO ₂ film doped with Nb and a light-transmitting conductive film 102b that is a ZnO film. To do.

次に、図３（ａ）に示すように、ｐ側ＤＢＲ１０２における活性層１０５に向かう面に対向する面が接合面となるように、作製された構造体を基板１０１に貼り合わせた後、結晶成長用基板１１２をレーザーリフトオフや化学機械研磨などの方法により構造体から除去し、ｎ側スペーサ層１０６を露出させる。なお、活性層１０５を含む構造体が非常に薄いため、基板１０１を貼り合わせて補強し、取り扱いを容易にするとともに、製造工程中に破損しにくくしている。 Next, as shown in FIG. 3A, the fabricated structure is bonded to the substrate 101 so that the surface facing the surface facing the active layer 105 in the p-side DBR 102 becomes a bonding surface, The growth substrate 112 is removed from the structure by a method such as laser lift-off or chemical mechanical polishing, and the n-side spacer layer 106 is exposed. Note that since the structure including the active layer 105 is very thin, the substrate 101 is bonded and reinforced, facilitating handling, and preventing damage during the manufacturing process.

続いて、図３（ｂ）に示すように、ｎ側スペーサ層１０６上に、ＮｂがドープされたＴｉＯ_２膜である透光性導電膜１０８ａと、ＺｎＯ膜である透光性導電膜１０８ｂとを交互に複数回積層することでｎ側ＤＢＲ１０８を形成する。その後、真空蒸着とフォトリソグラフィーなどの方法により、基板１０１における活性層１０５に向かう面と対向する面上にｐ側電極１０９を、ｎ側ＤＢＲ１０８上にｎ側電極１１０をそれぞれ形成する。最後に、ダイシングなどの方法により個々のチップに分割することで図１に示すような面発光型半導体レーザ素子１５０が作製される。なお、必ずしもチップに分割する必要はなく、個片化せずに図３（ｂ）に示すような面発光型半導体レーザ素子アレイとして用いることもできる。 Subsequently, as shown in FIG. 3B, on the n-side spacer layer 106, a translucent conductive film 108a that is a TiO ₂ film doped with Nb, and a translucent conductive film 108b that is a ZnO film, Are alternately laminated a plurality of times to form the n-side DBR 108. Thereafter, the p-side electrode 109 is formed on the surface of the substrate 101 facing the active layer 105 and the n-side electrode 110 is formed on the n-side DBR 108 by a method such as vacuum deposition and photolithography. Finally, the surface-emitting type semiconductor laser device 150 as shown in FIG. 1 is manufactured by dividing into individual chips by a method such as dicing. Note that it is not always necessary to divide the chip into chips, and it can be used as a surface emitting semiconductor laser element array as shown in FIG.

なお、上記実施形態の説明においては、ＤＢＲの材料として高屈折率膜にＮｂがドープされたＴｉＯ_２膜を、低屈折率膜にＺｎＯ膜を用いる例を説明したが、これに限らず、高屈折率を有する透光性導電膜と、これよりも低い屈折率を有する透光性導電膜とでＤＢＲを形成してもよい。例えば、ＺｎＯと同等の屈折率を持つ材料としてＩＴＯを用いることができる。ただし、ペアを形成する透光性導電膜の屈折率差が大きい方が、ペアの繰り返し数（周期）を少なくしても高い反射率を得ることができるので、より好ましい。 In the description of the above embodiment, the TiO ₂ film Nb in the high refractive index film is doped as a material of DBR, an example has been described using a ZnO film in the low refractive index film is not limited to this, high The DBR may be formed of a translucent conductive film having a refractive index and a translucent conductive film having a lower refractive index. For example, ITO can be used as a material having a refractive index equivalent to that of ZnO. However, it is more preferable that the difference in the refractive index of the translucent conductive film forming the pair is high because a high reflectance can be obtained even if the number of repetitions (periods) of the pair is reduced.

−本実施形態の面発光型半導体レーザの変形例−
図４は、本実施形態に係る面発光型半導体レーザの変形例を示す断面図である。 -Modification of surface emitting semiconductor laser of this embodiment-
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment.

同図に示すように、本変形例に係る面発光型半導体レーザ素子１５５では、図１に示す第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザと異なり、ｎ側スペーサ層１０６に接してｎ側電極１１０が形成されている。すなわち、ｎ側電極１１０は、ｎ側ＤＢＲ１０８が形成されたｎ側スペーサ層１０６の面上に、光出射面を上方から見た場合にｎ側ＤＢＲ１０８を囲むように形成されている。なお、ｎ側ＤＢＲ１０８は例えば光出射方向を軸とする円柱形状であれば好ましいが、必ずしもこの形状に限定されない。 As shown in the figure, in the surface emitting semiconductor laser element 155 according to this modification, unlike the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment shown in FIG. 1, the n side is in contact with the n side spacer layer 106. An electrode 110 is formed. That is, the n-side electrode 110 is formed on the surface of the n-side spacer layer 106 on which the n-side DBR 108 is formed so as to surround the n-side DBR 108 when the light emission surface is viewed from above. The n-side DBR 108 is preferably, for example, a cylindrical shape whose axis is the light emission direction, but is not necessarily limited to this shape.

本変形例に係る面発光型半導体レーザ素子１５５のその他の構成は、実質的に図１に示す第１の実施形態に係る面発光型半導体レーザ素子１５０と同様である。 Other configurations of the surface-emitting type semiconductor laser device 155 according to this modification are substantially the same as those of the surface-emitting type semiconductor laser device 150 according to the first embodiment shown in FIG.

このような構成にすることで、必ずしもｎ側ＤＢＲ１０８を導電性にする必要はなくなり、材料選択の自由度を広げることができる。具体的には、ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２とで構成される多層構造や、あるいはＺｒＯ_２とＳｉＯ_２とで構成される多層構造をｎ側ＤＢＲ１０８として用いることが可能となる。 With such a configuration, it is not always necessary to make the n-side DBR 108 conductive, and the degree of freedom in material selection can be expanded. Specifically, a multilayer structure composed of TiO ₂ and SiO ₂ or a multilayer structure composed of ZrO ₂ and SiO ₂ can be used as the n-side DBR 108.

なお、本変形例に係る面発光型半導体レーザ素子１５５を作製するには、図２（ａ）から図３（ａ）までに示す工程の後、ｎ側スペーサ層１０６上に、ＮｂがドープされたＴｉＯ_２膜である透光性導電膜１０８ａと、ＺｎＯ膜である透光性導電膜１０８ｂとを交互に複数回積層することでｎ側ＤＢＲ１０８を形成する。次いで、ｎ側ＤＢＲ１０８のうちｎ側スペーサ層１０６の周辺部上に位置する部分をエッチングにより除去してｎ側スペーサ層１０６の一部を露出させる。その後、真空蒸着とフォトリソグラフィーなどの方法により、基板１０１における活性層１０５に向かう面と対向する面上にｐ側電極１０９を、ｎ側スペーサ層１０６上にｎ側電極１１０をそれぞれ形成する。最後に、ダイシングなどの方法により個々のチップに分割することで、図４に示すような面発光型半導体レーザ素子１５５が作製できる。 In order to manufacture the surface-emitting type semiconductor laser device 155 according to this modification, Nb is doped on the n-side spacer layer 106 after the steps shown in FIGS. 2A to 3A. The n-side DBR 108 is formed by alternately laminating the translucent conductive film 108a that is a TiO ₂ film and the translucent conductive film 108b that is a ZnO film. Next, a portion of the n-side DBR 108 located on the peripheral portion of the n-side spacer layer 106 is removed by etching to expose a part of the n-side spacer layer 106. Thereafter, the p-side electrode 109 and the n-side electrode 110 are formed on the surface of the substrate 101 facing the active layer 105 and the n-side spacer layer 106 by a method such as vacuum deposition and photolithography, respectively. Finally, by dividing into individual chips by a method such as dicing, a surface emitting semiconductor laser element 155 as shown in FIG. 4 can be manufactured.

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る面発光型半導体レーザ素子１６０の構造を示す断面図である。同図では、素子のｐ側とｎ側を図１と上下逆に示している。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a surface-emitting type semiconductor laser device 160 according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the p side and the n side of the element are shown upside down from FIG.

図５に示すように、本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１６０では、例えば導電性Ｓｉからなる基板１０１上に、ｎ側ＤＢＲ１０８、ｎ型ＧａＮからなるｎ側スペーサ層１０６、ＩｎＧａＮで構成された多重量子井戸からなる活性層１０５、ｐ型ＧａＮからなるｐ側スペーサ層１０４、ＩＴＯからなるコンタクト層１０３、ｐ側ＤＢＲ１０２が順次形成されている。 As shown in FIG. 5, the surface-emitting type semiconductor laser device 160 of the present embodiment includes, for example, an n-side DBR 108, an n-side spacer layer 106 made of n-type GaN, and InGaN on a substrate 101 made of conductive Si. An active layer 105 made of multiple quantum wells, a p-side spacer layer 104 made of p-type GaN, a contact layer 103 made of ITO, and a p-side DBR 102 are sequentially formed.

基板１０１の裏面側（基板１０１の面のうちｎ側ＤＢＲ１０８が形成された面に対向する面上）にはｎ側電極１１０が形成されており、ｐ側ＤＢＲ１０２における活性層１０５に向かう面に対向する面上には、レーザ光を出射させるための開口を有した、環状のｐ側電極１０９が形成されている。ｐ側スペーサ層１０４、活性層１０５、及びｎ側スペーサ層１０６の周辺部には、イオン注入などの方法により高抵抗化された高抵抗領域１０７が形成されている。この高抵抗領域１０７は、環状のｐ側電極１０９の下方に位置し、環状となっている。ここで、図５における「下方」は、上方に向かってレーザ光が出射されるとした場合の「下方」であるものとする。 An n-side electrode 110 is formed on the back surface side of the substrate 101 (on the surface of the substrate 101 facing the surface on which the n-side DBR 108 is formed), and is opposed to the surface facing the active layer 105 in the p-side DBR 102. On the surface to be formed, an annular p-side electrode 109 having an opening for emitting laser light is formed. Around the p-side spacer layer 104, the active layer 105, and the n-side spacer layer 106, a high resistance region 107 that has been increased in resistance by a method such as ion implantation is formed. The high resistance region 107 is located below the annular p-side electrode 109 and has an annular shape. Here, “lower” in FIG. 5 is “lower” when the laser beam is emitted upward.

また、ｎ側スペーサ層１０６は、ｎ側ＤＢＲ１０８の側面及び活性層１０５に向かう面を覆っているとともに、基板１０１における活性層１０５に向かう面の一部（周辺領域）に接している。 The n-side spacer layer 106 covers the side surface of the n-side DBR 108 and the surface facing the active layer 105, and is in contact with part of the surface (peripheral region) of the substrate 101 facing the active layer 105.

次に、図５に示す本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１６０の製造方法を説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る面発光型半導体レーザ素子１６０の製造方法を示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the surface-emitting type semiconductor laser device 160 of this embodiment shown in FIG. 5 will be described. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the surface-emitting type semiconductor laser device 160 according to this embodiment.

まず、図６（ａ）に示すように、導電性の基板１０１上にＮｂがドープされたＴｉＯ_２膜である透光性導電膜１０８ａと、ＺｎＯ膜である透光性導電膜１０８ｂとを交互に複数サイクル積層してｎ側ＤＢＲ１０８を形成する。次に、フォトリソグラフィーとエッチング法によりｎ側ＤＢＲ１０８の一部を除去し、基板１０１を露出させて、結晶成長用窓１１３を形成する。ｎ側ＤＢＲ１０８の水平断面形状は円形でもよいし、四辺形などの多角形でもよい。ｎ側ＤＢＲ１０８が円柱状である場合の水平断面の直径は例えば１０μｍ程度であり、互いに隣接するｎ側ＤＢＲ１０８同士の間隔は例えば１０μｍ程度である。 First, as shown in FIG. 6A, a light-transmitting conductive film 108a, which is a TiO ₂ film doped with Nb, and a light-transmitting conductive film 108b, which is a ZnO film, are alternately formed on a conductive substrate 101. The n-side DBR 108 is formed by stacking a plurality of cycles. Next, a part of the n-side DBR 108 is removed by photolithography and etching, and the substrate 101 is exposed to form a crystal growth window 113. The horizontal sectional shape of the n-side DBR 108 may be a circle or a polygon such as a quadrilateral. When the n-side DBR 108 is cylindrical, the diameter of the horizontal cross section is, for example, about 10 μm, and the interval between the adjacent n-side DBRs 108 is, for example, about 10 μm.

次に、図６（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＮからなるｎ側スペーサ層１０６をＭＯＣＶＤ法などにより形成する。この場合、適切な成長条件を用いれば、基板１０１のうち結晶成長用窓１１３が形成された部分（露出部分）を起点として選択的に結晶成長を開始し、ｎ側ＤＢＲ１０８全体を覆うようにｎ側スペーサ層１０６を形成できる。引き続き、活性層１０５、ｐ側スペーサ層１０４をｎ側スペーサ層１０６上に順次結晶成長させ、続いてイオン注入などの方法により、ｎ側スペーサ層１０６、活性層１０５、及びｐ側スペーサ層１０４内に高抵抗領域１０７を形成する。 Next, as shown in FIG. 6B, an n-side spacer layer 106 made of n-type GaN is formed by MOCVD or the like. In this case, if an appropriate growth condition is used, crystal growth is selectively started from the portion (exposed portion) of the substrate 101 where the crystal growth window 113 is formed, and n is formed so as to cover the entire n-side DBR 108. The side spacer layer 106 can be formed. Subsequently, the active layer 105 and the p-side spacer layer 104 are sequentially crystal-grown on the n-side spacer layer 106, and then in the n-side spacer layer 106, the active layer 105, and the p-side spacer layer 104 by a method such as ion implantation. Then, a high resistance region 107 is formed.

次に、図６（ｃ）に示すように、スパッタやレーザーアブレーションなどの方法により、ＩＴＯからなるコンタクト層１０３をｐ側スペーサ層１０４上に形成し、続いてＮｂがドープされたＴｉＯ_２膜である透光性導電膜１０２ａと、ＺｎＯ膜である透光性導電膜１０２ｂとで構成された多層構造を有するｐ側ＤＢＲ１０２をスパッタなどにより形成する。スパッタを用いれば、各透光性導電膜の面積が大きくても均一に成膜することができる。 Next, as shown in FIG. 6C, a contact layer 103 made of ITO is formed on the p-side spacer layer 104 by a method such as sputtering or laser ablation, followed by a TiO ₂ film doped with Nb. A p-side DBR 102 having a multilayer structure composed of a translucent conductive film 102a and a translucent conductive film 102b that is a ZnO film is formed by sputtering or the like. If sputtering is used, a uniform film can be formed even if each translucent conductive film has a large area.

次に、真空蒸着とフォトリソグラフィーなどの方法により、基板１０１におけるｎ側ＤＢＲ１０８が形成された面に対向する面上にｎ側電極１１０を形成するとともに、ｐ側ＤＢＲ１０２におけるｐ側スペーサ層１０４に向かう面に対向する面上に開口を有するｐ側電極１０９を形成する。以上のようにして、面発光型半導体レーザ素子アレイが作製される。この面発光型半導体レーザ素子アレイをダイシングなどの方法を用いて図６（ｃ）に示す破線部で分割すれば、図５に示す本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１６０が作製できる。 Next, an n-side electrode 110 is formed on the surface of the substrate 101 opposite to the surface on which the n-side DBR 108 is formed by a method such as vacuum deposition and photolithography, and the p-side DBR 102 faces the p-side spacer layer 104. A p-side electrode 109 having an opening is formed on the surface facing the surface. As described above, the surface emitting semiconductor laser element array is manufactured. If this surface-emitting type semiconductor laser device array is divided by a broken line portion shown in FIG. 6C using a method such as dicing, the surface-emitting type semiconductor laser device 160 of this embodiment shown in FIG. 5 can be manufactured.

本実施形態に係る製造方法よれば、図３（ａ）に示すような貼り合わせや基板除去などの複雑なプロセスを用いることなく、簡易なプロセスで面発光型半導体レーザ素子１６０を作製することができる。また、この方法によれば、図６（ｂ）に示す工程で、基板１０１の露出面を開始点としてｎ側スペーサ層１０６を結晶成長させることができるので、ｎ側スペーサ層１０６がｎ側ＤＢＲ１０８上に直接成長させることが困難な材料で構成されていても問題なく形成することができる。そのため、ＤＢＲの構成材料を選択する際の自由度をより大きくすることができる。 According to the manufacturing method according to this embodiment, the surface-emitting type semiconductor laser device 160 can be manufactured by a simple process without using a complicated process such as bonding and substrate removal as shown in FIG. it can. In addition, according to this method, in the step shown in FIG. 6B, the n-side spacer layer 106 can be crystal-grown starting from the exposed surface of the substrate 101, so that the n-side spacer layer 106 becomes the n-side DBR 108. Even if it is made of a material that is difficult to grow directly on, it can be formed without any problem. Therefore, the degree of freedom when selecting the constituent material of the DBR can be further increased.

また、誘電体ＤＢＲを用いた従来の面発光型半導体レーザ素子では、横方向の電気伝導を利用して活性層に電流（キャリア）を注入していたが、本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１６０では、その必要がなく、ｐ側電極１０９及びｎ側電極１１０から活性層１０５にキャリアを注入する際に、基板面に垂直な方向にキャリアを移動させることができるので、低抵抗化が可能となる。特に、電流の横方向広がりがｎ側よりも悪いｐ側において、比較的抵抗が大きいＩＴＯ層（コンタクト層１０３）での電流横拡散を利用して電流を活性層１０５に注入する必要がなくなる。したがって、素子の直列抵抗の増大を抑制でき、動作電圧が小さく信頼性の良好なレーザ素子を実現することができる。さらに、本実施形態の面発光型半導体レーザ素子１６０では、ｐ側ＤＢＲ１０２だけでなくｎ側ＤＢＲ１０８も導電性であるので、ｎ側ＤＢＲ１０８を介しても活性層１０５に電流を注入できる。 Further, in the conventional surface emitting semiconductor laser element using the dielectric DBR, current (carrier) is injected into the active layer by utilizing the electric conduction in the lateral direction. However, the surface emitting semiconductor laser of this embodiment is used. In the element 160, this is not necessary, and when carriers are injected from the p-side electrode 109 and the n-side electrode 110 into the active layer 105, carriers can be moved in a direction perpendicular to the substrate surface. It becomes possible. In particular, it is not necessary to inject current into the active layer 105 using current lateral diffusion in the ITO layer (contact layer 103) having a relatively large resistance on the p side where the lateral spread of the current is worse than the n side. Therefore, an increase in series resistance of the element can be suppressed, and a laser element with a small operating voltage and good reliability can be realized. Furthermore, in the surface-emitting type semiconductor laser device 160 of this embodiment, not only the p-side DBR 102 but also the n-side DBR 108 is conductive, so that current can be injected into the active layer 105 via the n-side DBR 108.

なお、ｎ側ＤＢＲ１０８は必ずしも導電性である必要はなく、従来のような誘電体ＤＢＲに代えてもよい。このような構成にすることで、ｎ側ＤＢＲ１０８の構成材料を選択する際の自由度が広がり、例えばＴｉＯ_２とＳｉＯ_２とで構成される多層構造や、あるいはＺｒＯ_２とＳｉＯ_２とで構成される多層構造をｎ側ＤＢＲ１０８として用いることが可能となる。 The n-side DBR 108 is not necessarily conductive, and may be replaced with a conventional dielectric DBR. With such a configuration, the degree of freedom in selecting the constituent material of the n-side DBR 108 is increased, and for example, it is configured by a multilayer structure composed of TiO ₂ and SiO ₂ or composed of ZrO ₂ and SiO _2. The multilayer structure can be used as the n-side DBR 108.

図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第２の実施形態に係る面発光型半導体レーザ素子の第１の変形例及び第２の変形例を示す断面図である。 FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing a first modification and a second modification, respectively, of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

図７（ａ）に示す第１の変形例に係る面発光型半導体レーザ素子１７０のように、ｎ側電極１１０がｎ側ＤＢＲ１０８から見て活性層１０５と同じ方向に形成されていてもよい。この場合、ｎ側電極１１０からｎ側スペーサ層１０６の一部を介して活性層１０５に電流（キャリア）が注入される。 The n-side electrode 110 may be formed in the same direction as the active layer 105 when viewed from the n-side DBR 108 as in the surface-emitting type semiconductor laser device 170 according to the first modification shown in FIG. In this case, current (carrier) is injected from the n-side electrode 110 into the active layer 105 through a part of the n-side spacer layer 106.

あるいは、図７（ｂ）に示す第２の変形例に係る面発光型半導体レーザ素子１８０のように、ｎ側電極１１０をｎ側ＤＢＲ１０８から見て活性層１０５と逆の方向に位置するように形成してもよい。具体的には、基板１０１において、ｎ側ＤＢＲ１０８が形成された面に対向する面上にｎ側電極１１０が設けられ、ｎ側電極１１０から結晶成長用窓１１３を介して活性層１０５に電流を注入する構成であっても構わない。 Alternatively, as in the surface-emitting type semiconductor laser device 180 according to the second modification shown in FIG. 7B, the n-side electrode 110 is positioned in the direction opposite to the active layer 105 when viewed from the n-side DBR 108. It may be formed. Specifically, an n-side electrode 110 is provided on a surface of the substrate 101 opposite to the surface on which the n-side DBR 108 is formed, and current is supplied from the n-side electrode 110 to the active layer 105 through the crystal growth window 113. It may be configured to inject.

以上で説明した実施形態またはその変形例に係る面発光型半導体レーザ素子は本発明の例示であって、活性層１０５の構成及びこれに伴うレーザ光の発振波長、ｎ側スペーサ層１０６、ｐ側スペーサ層１０４、コンタクト層１０３、膜厚、組成等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、ｎ側ＤＢＲ１０８、ｐ側ＤＢＲ１０２を構成する透光性導電層のペアの周期も所望の反射率を得ることができれば任意に設定可能である。 The surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment described above or its modification is an exemplification of the present invention, and the configuration of the active layer 105 and the oscillation wavelength of the laser light associated therewith, the n-side spacer layer 106, the p-side The spacer layer 104, the contact layer 103, the film thickness, the composition, and the like can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Further, the period of the pair of translucent conductive layers constituting the n-side DBR 108 and the p-side DBR 102 can be arbitrarily set as long as a desired reflectance can be obtained.

また、上述した面発光型半導体レーザ素子ではｐ側ＤＢＲ１０２と活性層１０５との間にコンタクト層１０３が設けられているが、このコンタクト層１０３が設けられなくてもレーザ素子として動作させることができる場合もある。なお、コンタクト層１０３が設けられる場合、その構成材料はＩＴＯに限られず、透光性及び導電性を有する酸化膜など、導電性を有し、発振波長に対して透明である材料であればよい。 In the surface-emitting type semiconductor laser device described above, the contact layer 103 is provided between the p-side DBR 102 and the active layer 105. However, even if this contact layer 103 is not provided, it can be operated as a laser device. In some cases. Note that in the case where the contact layer 103 is provided, the constituent material is not limited to ITO, and may be any material that has conductivity and is transparent to the oscillation wavelength, such as an oxide film having translucency and conductivity. .

本発明の一例に係る面発光型半導体レーザ素子は、例えば、可視領域、特に青紫から青色領域の波長帯で発振可能であり、高密度光記録、ディスプレイや照明用途に利用できる。 The surface-emitting type semiconductor laser device according to an example of the present invention can oscillate in the visible region, particularly in the wavelength band of blue-violet to blue region, and can be used for high-density optical recording, display, and illumination.

１、３ＤＢＲ
５電極
７活性層
９ＩＴＯ層
１１ｎ−ＧａＮ層
１０１基板
１０２ｐ側ＤＢＲ
１０２ａ、１０２ｂ、１０８ａ、１０８ｂ透光性導電膜
１０３コンタクト層
１０４ｐ側スペーサ層
１０５活性層
１０６ｎ側スペーサ層
１０７高抵抗領域
１０８ｎ側ＤＢＲ
１０９ｐ側電極
１１０ｎ側電極
１１１電流経路
１１２結晶成長用基板
１１３結晶成長用窓
１５０、１５５、１６０、１７０、１８０面発光型半導体レーザ素子 1, 3 DBR
5 Electrode 7 Active layer 9 ITO layer 11 n-GaN layer 101 Substrate 102 p-side DBR
102a, 102b, 108a, 108b Translucent conductive film 103 Contact layer 104 P-side spacer layer 105 Active layer 106 n-side spacer layer 107 High-resistance region 108 n-side DBR
109 p-side electrode 110 n-side electrode 111 current path 112 crystal growth substrate 113 crystal growth window 150, 155, 160, 170, 180 surface emitting semiconductor laser element

Claims

第１の反射鏡と、前記第１の反射鏡上に形成された第１導電型の窒化物半導体からなる第１のスペーサ層と、前記第１のスペーサ層上に形成された窒化物半導体からなる活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型の窒化物半導体からなる第２のスペーサ層と、前記第２のスペーサ上に形成された第２の反射鏡と、前記活性層の下方から前記活性層にキャリアを注入する第１の電極と、前記活性層の上方から前記活性層にキャリアを注入する第２の電極とを備え、
前記第１の反射鏡及び前記第２の反射鏡の少なくとも一方は、第１の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第１の透光性導電膜と、前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第２の透光性導電膜とが交互に積層されてなる第１の分布ブラッグ反射鏡であり、
前記第１の分布ブラッグ反射鏡は、前記第１の電極から前記活性層へのキャリア注入経路上、または前記第２の電極から前記活性層へのキャリア注入経路上に形成されている面発光型半導体レーザ素子。 From a first reflecting mirror, a first spacer layer made of a first conductivity type nitride semiconductor formed on the first reflecting mirror, and a nitride semiconductor formed on the first spacer layer An active layer, a second spacer layer made of a second conductivity type nitride semiconductor formed on the active layer, a second reflecting mirror formed on the second spacer, and the active layer A first electrode for injecting carriers into the active layer from below, and a second electrode for injecting carriers into the active layer from above the active layer,
At least one of the first reflecting mirror and the second reflecting mirror has a first refractive index, a first light-transmitting conductive film made of a non-nitride semiconductor material, and the first refractive index. A first distributed Bragg reflector having a second refractive index smaller than the second light-transmissive conductive film made of a non-nitride semiconductor material,
The first distributed Bragg reflector is a surface-emitting type formed on a carrier injection path from the first electrode to the active layer, or on a carrier injection path from the second electrode to the active layer. Semiconductor laser element.

請求項１に記載の面発光型半導体レーザ素子において、
前記第１導電型はｐ型、前記第２導電型はｎ型であり、
少なくとも前記第１の反射鏡は、前記第１の分布ブラッグ反射鏡であり、
前記第１の電極または前記第２の電極には、光出射用の開口が形成されており、
前記第１の電極は、前記第１の反射鏡から見て前記第１のスペーサ層と逆の方向に位置している面発光型半導体レーザ素子。 The surface-emitting type semiconductor laser device according to claim 1,
The first conductivity type is p-type, and the second conductivity type is n-type,
At least the first reflector is the first distributed Bragg reflector;
An opening for light emission is formed in the first electrode or the second electrode,
The surface emitting semiconductor laser element, wherein the first electrode is located in a direction opposite to the first spacer layer when viewed from the first reflecting mirror.

請求項２に記載の面発光型半導体レーザ素子において、
前記第１の反射鏡と、前記第１のスペーサ層との間に形成された導電性のコンタクト層をさらに備えている面発光型半導体レーザ素子。 The surface-emitting type semiconductor laser device according to claim 2,
A surface-emitting type semiconductor laser device further comprising a conductive contact layer formed between the first reflecting mirror and the first spacer layer.

請求項２または３に記載の面発光型レーザ素子において、
前記第１の電極の上であって、前記第１の反射鏡の下に形成された導電性の基板をさらに備えている面発光型半導体レーザ素子。 In the surface emitting laser element according to claim 2 or 3,
A surface-emitting type semiconductor laser device further comprising a conductive substrate formed on the first electrode and below the first reflecting mirror.

請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の面発光型半導体レーザ素子において、
前記第１の透光性導電膜と前記第２の透光性導電膜とは、共に導電性酸化膜で構成されている面発光型半導体レーザ素子。 In the surface-emitting type semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 3,
The first light-transmitting conductive film and the second light-transmitting conductive film are both surface-emitting type semiconductor laser elements configured by a conductive oxide film.

請求項５に記載の面発光型半導体レーザ素子において、
前記第１の透光性導電膜はニオブを含む酸化チタンからなり、前記第２の透光性導電膜は酸化亜鉛からなる面発光型半導体レーザ素子。 The surface-emitting type semiconductor laser device according to claim 5,
The first light-transmitting conductive film is a surface emitting semiconductor laser element made of titanium oxide containing niobium, and the second light-transmitting conductive film is made of zinc oxide.

請求項１〜３、５、６のうちいずれか１つに記載の面発光型レーザ素子において、
前記第２の反射鏡の面のうち、前記活性層に向かう面に対向する面上に形成された第２導電型の基板をさらに備え、
前記第２のスペーサ層は、前記第２の反射鏡の側面及び前記活性層に向かう面を覆っているとともに、前記基板における前記活性層に向かう面の一部に接している面発光型半導体レーザ素子。 In the surface-emitting type laser element according to any one of claims 1 to 3, 5, and 6,
A second conductivity type substrate formed on a surface of the second reflecting mirror that faces the surface facing the active layer;
The second spacer layer covers a side surface of the second reflecting mirror and a surface facing the active layer, and is in contact with a part of the surface facing the active layer in the substrate. element.

請求項１〜６のうちいずれか１つに記載の面発光型レーザ素子において、
前記第２の電極は、前記第２の反射鏡から見て前記活性層と逆の方向に位置している面発光型半導体レーザ素子。 In the surface-emitting type laser device according to any one of claims 1 to 6,
The surface emitting semiconductor laser element, wherein the second electrode is positioned in a direction opposite to the active layer as viewed from the second reflecting mirror.

請求項１〜６のうちいずれか１つに記載の面発光型レーザ素子において、
前記第２の電極は、前記第２の反射鏡から見て前記活性層と同じ方向に位置しており、前記第２のスペーサ層の一部を介して前記活性層にキャリアを注入する面発光型半導体レーザ素子。 In the surface-emitting type laser device according to any one of claims 1 to 6,
The second electrode is positioned in the same direction as the active layer as viewed from the second reflecting mirror, and is a surface emitting device that injects carriers into the active layer through a part of the second spacer layer. Type semiconductor laser device.

請求項１〜６のうちいずれか１つに記載の面発光型レーザ素子において、
前記第２の電極は、前記第２の反射鏡が形成された前記第２のスペーサ層の面上に、前記第２の反射鏡を囲むように形成されている面発光型半導体レーザ素子。 In the surface-emitting type laser device according to any one of claims 1 to 6,
The surface emitting semiconductor laser device, wherein the second electrode is formed on the surface of the second spacer layer on which the second reflecting mirror is formed so as to surround the second reflecting mirror.

請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の面発光型レーザ素子において、
前記第１の反射鏡のみが前記第１の分布ブラッグ反射鏡であり、
前記第２の反射鏡は、第３の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第３の透光性導電膜と、前記第３の屈折率よりも小さい第４の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第４の透光性導電膜とが交互に積層されてなる第２の分布ブラッグ反射鏡である面発光型レーザ素子。 In the surface-emitting type laser device according to any one of claims 1 to 10,
Only the first reflector is the first distributed Bragg reflector,
The second reflecting mirror has a third refractive index, a third light-transmitting conductive film made of a non-nitride semiconductor material, and a fourth refractive index smaller than the third refractive index. A surface-emitting laser element that is a second distributed Bragg reflector in which fourth translucent conductive films made of a non-nitride semiconductor material are alternately stacked.

結晶成長用基板上に、第１導電型の窒化物半導体からなる第１のスペーサ層と、窒化物半導体からなる活性層と、第２導電型の窒化物半導体からなる第２のスペーサ層とを順次形成する工程と、
第１の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第１の透光性導電膜と、前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第２の透光性導電膜とが交互に積層されてなる第１の分布ブラッグ反射鏡である、第１の反射鏡を前記第２のスペーサ層上に形成する工程と、
前記第１の反射鏡上に、支持基板を張り合わせる工程と、
前記結晶成長基板を除去する工程と、
前記第１のスペーサ層における前記結晶成長基板を除去した面上に、第２の反射鏡を形成する工程と、
前記支持基板における、前記第１の反射鏡に向かう面と対向する面上に、第１の電極を形成する工程と、
前記第１のスペーサ層における前記結晶成長基板を除去した面上、または前記第２の反射鏡における前記第１のスペーサ層に向かう面に対向する面上に、第２の電極を形成する工程とを備えている面発光型レーザ素子の製造方法。 A first spacer layer made of a first conductivity type nitride semiconductor, an active layer made of a nitride semiconductor, and a second spacer layer made of a second conductivity type nitride semiconductor are formed on the crystal growth substrate. A step of sequentially forming;
A first light-transmitting conductive film having a first refractive index and made of a non-nitride semiconductor material, and a second refractive index smaller than the first refractive index and made of a non-nitride semiconductor material Forming a first reflecting mirror on the second spacer layer, which is a first distributed Bragg reflecting mirror formed by alternately laminating second light-transmitting conductive films;
Bonding a support substrate on the first reflecting mirror;
Removing the crystal growth substrate;
Forming a second reflecting mirror on the surface of the first spacer layer from which the crystal growth substrate has been removed;
Forming a first electrode on a surface of the support substrate that faces the surface facing the first reflecting mirror;
Forming a second electrode on the surface of the first spacer layer from which the crystal growth substrate has been removed or on the surface of the second reflecting mirror facing the surface facing the first spacer layer; A method for manufacturing a surface-emitting laser element comprising:

請求項１２に記載の面発光型レーザ素子の製造方法において、
前記第２の電極は、前記第２の反射鏡における前記第１のスペーサ層に向かう面と対向する面上に形成され、
前記第２の反射鏡は、第３の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第３の透光性導電膜と、前記第３の屈折率よりも小さい第４の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第４の透光性導電膜とが交互に積層されてなる第２の分布ブラッグ反射鏡である面発光型レーザ素子の製造方法。 In the manufacturing method of the surface emitting laser element according to claim 12,
The second electrode is formed on a surface of the second reflecting mirror facing a surface facing the first spacer layer;
The second reflecting mirror has a third refractive index, a third light-transmitting conductive film made of a non-nitride semiconductor material, and a fourth refractive index smaller than the third refractive index. And a method of manufacturing a surface-emitting laser element that is a second distributed Bragg reflector in which fourth light-transmitting conductive films made of a non-nitride semiconductor material are alternately stacked.

基板の上面上に第１の反射鏡を形成する工程と、
前記第１の反射鏡の一部を除去し、前記基板の上面を露出させる工程と、
前記基板上面の露出部を起点として、前記第１の反射鏡を覆うように、第１導電型の窒化物半導体からなる第１のスペーサ層を形成する工程と、
前記第１のスペーサ層上に、窒化物半導体からなる活性層、及び第２導電型の窒化物半導体からなる第２のスペーサ層を形成する工程と、
第１の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第１の透光性導電膜と、前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第２の透光性導電膜とが積層されてなる分布ブラッグ反射鏡である、第２の反射鏡を前記第２のスペーサ層上に形成する工程と、
前記基板における前記第１の反射鏡に向かう面と対向する面上、または前記第１のスペーサ層における前記活性層に向かう面上に、第１の電極を形成する工程と、
前記第２の反射鏡上に第２の電極を形成する工程とを備えている面発光型レーザ素子の製造方法。 Forming a first reflecting mirror on the upper surface of the substrate;
Removing a part of the first reflecting mirror to expose an upper surface of the substrate;
Forming a first spacer layer made of a nitride semiconductor of the first conductivity type so as to cover the first reflecting mirror starting from the exposed portion of the upper surface of the substrate;
Forming an active layer made of a nitride semiconductor and a second spacer layer made of a second conductivity type nitride semiconductor on the first spacer layer;
A first light-transmitting conductive film having a first refractive index and made of a non-nitride semiconductor material, and a second refractive index smaller than the first refractive index and made of a non-nitride semiconductor material A step of forming a second reflecting mirror on the second spacer layer, which is a distributed Bragg reflecting mirror formed by laminating a second light-transmitting conductive film;
Forming a first electrode on a surface of the substrate facing the surface facing the first reflecting mirror or on a surface facing the active layer of the first spacer layer;
And a step of forming a second electrode on the second reflecting mirror.

請求項１４に記載の面発光型レーザ素子の製造方法において、
第１の反射鏡は、第３の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第３の透光性導電膜と、前記第３の屈折率よりも小さい第４の屈折率を有し、非窒化物半導体材料からなる第４の透光性導電膜とが交互に積層されてなる第２の分布ブラッグ反射鏡であり、
前記第１の電極は、前記基板における、前記第１の反射鏡に向かう面に対向する面上に形成される面発光型レーザ素子の製造方法。 In the manufacturing method of the surface emitting laser element according to claim 14,
The first reflecting mirror has a third refractive index, a third light-transmitting conductive film made of a non-nitride semiconductor material, and a fourth refractive index smaller than the third refractive index. A second distributed Bragg reflector in which fourth translucent conductive films made of a non-nitride semiconductor material are alternately stacked,
The first electrode is a method of manufacturing a surface-emitting laser element formed on a surface of the substrate facing a surface facing the first reflecting mirror.