WO2022185765A1 - 面発光レーザ及び電子機器 - Google Patents
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Definitions
- this technology relates to surface emitting lasers and electronic devices.
- a surface emitting laser in which a resonator including an active layer is arranged between first and second multilayer reflectors.
- Some surface emitting lasers have a BTJ (Buried Tunnel Junction) structure in the resonator (see, for example, Patent Document 1).
- TJ layer tunnel junction layer
- the main purpose of this technology is to provide a surface-emitting laser that does not require etching of the TJ layer (tunnel junction layer) and subsequent burying regrowth, and that can reduce the number of manufacturing steps.
- the present technology includes first and second reflectors, a resonator including an active layer and a tunnel junction layer disposed between the first and second reflectors; with The resonator provides a surface emitting laser in which the peripheral portion has a higher resistance than the central portion at least in the entire thickness direction of the tunnel junction layer.
- the resonator may include a cladding layer between the tunnel junction layer and the active layer, and the cladding layer may have a higher resistance at least in a peripheral portion of a portion on the tunnel junction layer side than in a central portion.
- the clad layer may be a p-type semiconductor layer.
- the cladding layer may be made of a p-type InP-based compound semiconductor.
- the active layer may have a higher resistance at least in a peripheral portion of a portion on the side of the tunnel junction layer than in a central portion.
- the resonator may include a clad layer on a side of the active layer opposite to the tunnel junction layer, and the clad layer may have a lower resistance than a peripheral portion of the tunnel junction layer.
- An electrode may be provided on the clad layer.
- the cladding layer may be an n-type semiconductor layer.
- the cladding layer may be made of an n-type InP-based compound semiconductor.
- the resonator may include a clad layer on a side of the tunnel junction layer opposite to the active layer, and the clad layer may have a lower resistance than a peripheral portion of the tunnel junction layer.
- An electrode may be provided on the clad layer.
- the cladding layer may be an n-type semiconductor layer.
- the cladding layer may be made of an n-type InP compound semiconductor.
- a periphery of the resonator may have a high resistance by ion implantation over at least the entire thickness direction of the tunnel junction layer.
- An impurity concentration in the ion implantation may be less than 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 .
- Impurities in the ion implantation may include at least one of H, B, C and O.
- the tunnel junction layer includes a p-type semiconductor region and an n-type semiconductor region, and each of the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region is made of an InP-based compound semiconductor, an AlGaInAs-based compound semiconductor, or an AlGaInSbAs-based compound semiconductor.
- the thermal conductivity of the substrate may be 40 W/m ⁇ K or more.
- the present technology also provides an electronic device including the surface emitting laser.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to a first embodiment of the present technology
- FIG. FIG. 2 is a flow chart for explaining an example of a method for manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 1 and the like
- FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of a first step (laminated body generation process 1) of FIG. 2 and the like
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a laminate produced by laminate production processing 1.
- FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second step of FIG. 2; 3 is a cross-sectional view showing a third step of FIG. 2;
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a fourth step of FIG. 2;
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a fifth step of FIG. 2;
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a sixth step of FIG. 2;
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a seventh step of FIG. 2;
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing an eighth step of FIG. 2;
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a ninth step of FIG. 2;
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a tenth step of FIG. 2;
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing an eleventh step of FIG. 2;
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing a twelfth step of FIG. 2;
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing a thirteenth step of FIG. 2;
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing a fourteenth step of FIG. 2;
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing the fifteenth step (before removing residual wax) of FIG. 2;
- 3 is a cross-sectional view showing the fifteenth step (after removing residual wax) of FIG. 2;
- FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a sixteenth step of FIG. 2;
- 2 is a flow chart for explaining another example of a method for manufacturing the surface emitting laser of FIG. 1, etc.
- FIG. FIG. 22 is a cross-sectional view showing a second step of FIG. 21;
- FIG. 22 is a cross-sectional view showing a third step of FIG.
- FIG. 22 is a cross-sectional view showing a fourth step of FIG. 21;
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- FIG. 22 is a cross-sectional view showing the fifteenth step (before residual wax removal) of FIG. 21;
- FIG. 22 is a cross-sectional view showing the fifteenth step (after residual wax removal) of FIG. 21;
- FIG. 22 is a cross-sectional view showing a sixteenth step of FIG. 21; It is a sectional view of the surface emitting laser concerning modification 1 of a 1st embodiment of this art.
- FIG. 10 is a cross-sectional view of a laminate produced by laminate production processing 2; It is a sectional view of the surface emitting laser concerning modification 1 of a 2nd embodiment of this art. It is a sectional view of the surface emitting laser concerning modification 2 of a 2nd embodiment of this art.
- 9 is a flowchart for explaining a laminate generation process 3;
- FIG. 10 is a cross-sectional view of a laminate produced by laminate production processing 3; It is a sectional view of the surface emitting laser concerning modification 3 of a 2nd embodiment of this art. It is a cross-sectional view of a surface emitting laser according to Modification 4 of the second embodiment of the present technology.
- FIG. 53 is a flow chart for explaining a method of manufacturing the surface-emitting laser of FIG. 52 and the like; It is a figure showing an example of application of a surface emitting laser according to the present technology to a distance measuring device.
- 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system;
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the installation position of the distance measuring device;
- infrared surface-emitting lasers used for 3D sensing and face recognition has progressed.
- infrared surface emitting lasers mainly use, for example, the 940 nm band as the oscillation wavelength, but further lengthening of the wavelength is desired in the future.
- the 1.4 ⁇ m band is an eye-safe band in which the threshold for eye damage is greatly increased, and has the advantage of being able to suppress noise during sensing due to the low intensity of sunlight.
- a current confinement structure by oxidizing an AlAs layer used in a GaAs-based surface-emitting laser, for example, for an InP-based surface-emitting laser suitable for a long wavelength of 1.3 ⁇ m or more as an oscillation wavelength.
- a BTJ (buried tunnel junction) structure is often used as a current confinement structure, but this BTJ structure requires etching of the TJ layer (tunnel junction layer) and subsequent burying regrowth.
- the inventors have developed a surface emitting laser represented by, for example, an InP-based surface emitting laser having a current confinement structure that can be manufactured in a small number of steps without requiring neither etching nor subsequent burying regrowth.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a surface-emitting laser 100 according to a first embodiment of the present technology.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a surface-emitting laser 100 according to a first embodiment of the present technology.
- the surface emitting laser 100 includes first and second reflecting mirrors 108 and 102 and a resonator R arranged between the first and second reflecting mirrors 108 and 102, as shown in FIG. .
- the surface emitting laser 100 is driven by, for example, a laser driver.
- the resonator R and the first reflecting mirror 108 are arranged in this order from the substrate 130 side on the surface (upper surface) of the substrate 130, and the second reflecting mirror 102 is arranged on the back surface (lower surface) of the substrate 130. is provided.
- a mesa M including a part (upper portion) of the resonator R is formed on the substrate 130.
- the mesa M has, for example, a substantially cylindrical shape, but may have other shapes such as a substantially elliptical cylindrical shape, a polygonal cylindrical shape, a truncated cone shape, an elliptical truncated cone shape, and a polygonal truncated pyramid shape.
- the height direction of the mesa M substantially coincides with the stacking direction (vertical direction) of each constituent layer of the surface emitting laser 100 .
- the surface emitting laser 100 emits light from the upper surface (emission surface) of the first reflecting mirror 108 provided on the top of the mesa M. That is, the surface emitting laser 100 is, for example, a surface emitting surface emitting laser.
- the substrate 130 is arranged between the resonator R and the second reflecting mirror 102, which is closer to the active layer 104 to be described later than the tunnel junction layer 106 among the first and second reflecting mirrors 108 and 102. there is
- the substrate 130 is also called a “reflector-forming substrate 130 ” because it is a substrate for forming the second reflector 102 when manufacturing the surface-emitting laser 100 as will be described later.
- the substrate 130 is, for example, a semiconductor substrate such as a GaAs substrate, Si substrate, or SiC substrate. It is preferable that the thermal conductivity of the substrate 130 is, for example, 40 W/m ⁇ K or more.
- the first reflector 108 is, for example, a dielectric multilayer reflector.
- a material for the dielectric multilayer reflector for example, SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , a-Si, Al 2 O 3 or the like can be used.
- the second reflecting mirror 102 is, for example, a concave dielectric multilayer reflecting mirror, and is provided on the back surface (lower surface) of the substrate 130 .
- a material for the dielectric multilayer film reflector for example, SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , a-Si, Al 2 O 3 or the like can be used.
- the reflectance of the second reflecting mirror 102 is set slightly higher than that of the first reflecting mirror 108 .
- Resonator R includes an active layer 104 and a tunnel junction layer 106 .
- the active layer 104 is arranged on the substrate 130 side (lower side) of the tunnel junction layer 106 . That is, the tunnel junction layer 106 is arranged upstream of the current path (current path) from the anode electrode 109 to the cathode electrode 110 to be described later with respect to the active layer 104 .
- resonator R includes a first cladding layer 105 between tunnel junction layer 106 and active layer 104 .
- the resonator R includes a second clad layer 103 on the side of the active layer 104 opposite to the tunnel junction layer 106 side.
- the resonator R includes a third clad layer 107 on the side of the tunnel junction layer 106 opposite to the active layer 104 side. That is, in the resonator R, the second clad layer 103, the active layer 104, the first clad layer 105, the tunnel junction layer 106 and the third clad layer 107 are arranged in this order from the substrate 130 side (lower side).
- the active layer 105 has, for example, a quantum well structure including barrier layers and quantum well layers made of AlGaInAs-based compound semiconductors.
- This quantum well structure may be a single quantum well structure (QW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure).
- the tunnel junction layer 106 includes a p-type semiconductor region 106a and an n-type semiconductor region 106b arranged in contact with each other.
- the p-type semiconductor region 106a is arranged on the substrate 130 side (lower side) of the n-type semiconductor region 106b.
- the p-type semiconductor region 106a is made of a p-type AlGaInAs-based compound semiconductor highly doped with C, Mg, or Zn, for example.
- the n-type semiconductor region 106b is made of, for example, an InP-based compound semiconductor or an AlGaInAs-based compound semiconductor highly doped with Si.
- the first clad layer 105 is, for example, a p-type semiconductor layer and is made of, for example, a p-type InP-based compound semiconductor.
- the second cladding layer 103 is, for example, an n-type semiconductor layer, and is made of, for example, an n-type InP-based compound semiconductor.
- a circular (for example, ring-shaped) cathode electrode 110 is provided so as to surround the mesa M with an insulating film 111 provided on the side surface of the mesa M interposed therebetween.
- the insulating film 111 is made of dielectric material such as SiO 2 , SiN, and SiON.
- the cathode electrode 110 is made of, for example, Au/Ni/AuGe, Au/Pt/Ti, or the like.
- the cathode electrode 110 is electrically connected to, for example, a cathode (negative electrode) of a laser driver.
- the third clad layer 107 is, for example, an n-type semiconductor layer, and is made of, for example, an n-type InP-based compound semiconductor.
- a first reflecting mirror 108 is provided on the central portion of the third clad layer 107, and a circular (ring-shaped) anode electrode 109 is provided on the peripheral portion so as to surround the first reflecting mirror 108.
- the anode electrode 109 is made of, for example, Au/Ni/AuGe, Au/Pt/Ti, or the like.
- the anode electrode 109 is electrically connected to, for example, an anode (positive electrode) of a laser driver.
- a portion (for example, an intermediate portion) in the thickness direction (stacking direction, vertical direction, height direction of the mesa M) of the peripheral portion has higher resistance than the central portion surrounded by the portion.
- the resonator R has a higher resistance in the peripheral portion than in the central portion throughout the thickness direction of the tunnel junction layer 106 . Furthermore, the resonator R has a higher resistance in the peripheral portion than in the central portion throughout the thickness direction of the first clad layer 105 . Further, the resonator R has higher resistance in the peripheral portion than in the central portion throughout the thickness direction of the active layer 104 . Furthermore, in the resonator R, the central and peripheral portions of the second cladding layer 103 have lower resistance than the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 . Furthermore, in the resonator R, the resistance of the third clad layer 107 is lower than that of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 .
- the current confinement region CCR includes the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, the peripheral portion of the first cladding layer 105, and the peripheral portion of the active layer 104.
- the peripheral portions of the tunnel junction layer 106, the first cladding layer 105, and the active layer 104 are made highly resistant by ion implantation throughout the thickness direction. It is
- the impurity concentration in the ion implantation is preferably less than 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 .
- Impurities in the ion implantation preferably include at least one of H, B, C, and O.
- a current supplied from a laser driver and flowing from the anode electrode 109 into the third cladding layer 107 is injected into the active layer 104 while being confined by the current confinement region CCR.
- Layer 104 emits light.
- the current that has passed through the active layer 104 passes through the second clad layer 103 and flows out from the cathode electrode 110 to, for example, a laser driver.
- Light generated in the active layer 104 reciprocates between the first and second reflecting mirrors 108 and 102, is amplified in the active layer 104 during the reciprocation, and is first reflected when the oscillation conditions are satisfied.
- Laser light is emitted from the upper surface (emission surface) of the mirror 108 .
- a first example of a method for manufacturing the surface-emitting laser 100 will be described below with reference to the flowchart (steps S1 to S16) of FIG.
- a plurality of surface-emitting laser arrays in which a plurality of surface-emitting lasers 100 are two-dimensionally arranged are simultaneously formed on a single wafer serving as the base material of the substrate 130 by a semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus.
- a plurality of integrated surface emitting laser arrays are separated from each other to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting laser arrays (surface emitting laser array chips).
- a plurality of surface-emitting lasers 100 are simultaneously produced on a single wafer serving as the base material of the substrate 130, and the plurality of surface-emitting lasers 100 are separated from each other. It is also possible to obtain a chip-shaped surface emitting laser (surface emitting laser chip).
- the surface emitting laser 100 is manufactured by the CPU of the semiconductor manufacturing apparatus according to the procedure shown in the flowchart of FIG.
- a layered body generation process (for example, layered body generation process 1 described later) is performed.
- each structure of the surface-emitting laser 100 is formed on a growth substrate 101 (eg, an InP substrate) in a growth chamber by a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or a molecular beam epitaxy method (MBE method).
- MOCVD method metal organic chemical vapor deposition method
- MBE method molecular beam epitaxy method
- Layers are sequentially stacked (epitaxially grown) to produce a laminate (for example, laminate L1). That is, in the laminated body production process, the laminated body is produced by epitaxial growth once.
- Laminate generation processing 1 which is an example of the laminate generation processing, will be described below with reference to the flowchart of FIG. 3 (steps T1-1 to T1-6).
- a second clad layer 103 (eg, n-InP layer) is grown as a first n-type semiconductor layer on a growth substrate 101 (eg, InP substrate).
- the active layer 104 is grown on the second clad layer 103.
- a first clad layer 105 (for example, p-InP layer) is grown on the active layer 104 as a p-type semiconductor layer.
- the p-type semiconductor region 106a of the tunnel junction layer 106 is grown on the first clad layer 105. As shown in FIG.
- the n-type semiconductor region 106b of the tunnel junction layer 106 is grown on the p-type semiconductor region 106a.
- a third clad layer 107 (for example, an n-InP layer) is grown as a second n-type semiconductor layer on the n-type semiconductor region 106b.
- a laminate L1 (see FIG. 4) is produced.
- a protective film PF is formed on the laminate L1 (see FIG. 5). Specifically, a region of the laminated body L1 where ion implantation is not performed, which will be described later, is protected with a protective film PF made of resist, SiO 2 or the like.
- step S3 ion implantation is performed (see FIG. 6). Specifically, ions are implanted from the third clad layer 107 side into the peripheral portion of the laminated body L1 (the circumferential region (for example, the annular region) where the current confinement region CCR is to be formed) (the gray area in FIG. 6). ). At this time, for example, protons (H + ) are used as the ion species, the ion implantation energy is set so that the protons reach (preferably concentrate) in the growth substrate 101, and the dose is 1 ⁇ 10 14 ions/cm 2 . Do more.
- the region into which the ions are implanted becomes highly resistive. That is, the peripheral portion of the third cladding layer 107, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, the peripheral portion of the first cladding layer 105, the peripheral portion of the active layer 104, the peripheral portion of the second cladding layer 103, and the peripheral portion of the growth substrate 101. becomes high resistance. As a result, a high-concentration ion region HiIR (black portion in FIG. 6) including a region with a peak ion concentration is formed in the growth substrate 101 .
- HiIR black portion in FIG. 6
- step S4 the protective film PF is removed (see FIG. 7).
- a mesa M is formed (see FIG. 8). Specifically, as an example, the third clad layer 107, the tunnel junction layer 106, the first clad layer 105, and the active layer 104 are etched to form the mesa M. Then, as shown in FIG. More specifically, photolithography is used to generate a resist pattern for forming the mesa M on the third cladding layer 107 of the ion-implanted laminate L1 (see FIG. 7).
- etching is performed, for example, by wet etching or dry etching until at least the surface of the second cladding layer 103 is exposed (at least until the side surface of the active layer 104 is completely exposed).
- a mesa M of 5 to 100 ⁇ m is formed. After that, the resist pattern is removed.
- step S6 the first reflecting mirror 108 is formed (see FIG. 9). Specifically, a dielectric multilayer reflector is formed as the first reflector 108 on the central portion of the top of the mesa M. As shown in FIG. 9
- step S7 the anode electrode 109 is formed (see FIG. 10).
- the lift-off method is used to form the circular (for example, annular) anode electrode 109 on the periphery of the top of the mesa M so as to surround the first reflecting mirror 108 .
- an insulating film 111 is formed (see FIG. 11). Specifically, an insulating film 111 made of, for example, SiO 2 is formed so as to cover the first reflecting mirror 108, the anode electrode 109, the side surface of the mesa M, and the peripheral region of the mesa M. Then, as shown in FIG. ⁇ Step S9> In step S9, part of the insulating film 111 is removed (see FIG. 12). Specifically, the insulating film 111 on the first reflecting mirror 108 and the anode electrode 109 and the insulating film 111 on the peripheral region of the mesa M are removed by etching. As a result, only the insulating film 111 formed on the side surface of the mesa M remains.
- a cathode electrode 110 is formed (see FIG. 13).
- the lift-off method is used to form the cathode electrode 110 having a circular shape (for example, an annular shape) so as to include the bottom of the mesa M via the insulating film 111 .
- a support substrate 120 is attached (see FIG. 14). Specifically, the support substrate 120 is attached to an embedding layer formed by embedding wax W around the mesa M. Then, as shown in FIG.
- step S12 the growth substrate 101 is removed (see FIG. 15). Specifically, first, the back surface of the growth substrate 101 is polished using a back grinder to thin it. Next, the growth substrate 101 is removed by wet etching using, for example, a mixed solution of hydrochloric acid and phosphoric acid. As a result, the second clad layer 103 is exposed. The wet etching can be stopped by stacking an InGaAsP layer as an etching stop layer between the growth substrate 101 and the second cladding layer 103 in the laminate production process 1 . The InGaAsP layer can be removed using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water.
- step S13 a reflecting mirror forming substrate 130 is attached (see FIG. 16). Specifically, the second clad layer 103 and the reflecting mirror forming substrate 130 are bonded. At this time, for example, the bonding surface of the second cladding layer 103 with the reflector forming substrate 130 and the bonding surface of the reflecting mirror forming substrate 130 with the second cladding layer 103 are subjected to plasma treatment, and each bonding surface is After cleaning, the second cladding layer 103 and the reflecting mirror forming substrate 130 are bonded by bonding the bonding surfaces together.
- step S14 the second reflecting mirror 102 is formed on the reflecting mirror forming substrate 130 (see FIG. 17). Specifically, first, a resist is applied to the central portion of the rear surface (lower surface) of the reflecting mirror forming substrate 130, and the resist is heated to be hemispherical, and the reflecting mirror forming substrate 130 is dry-etched using this resist as a mask. . Then, a dielectric multilayer film reflector as the second reflector 102 is formed by depositing dielectric layers in multiple layers on the hemispherical portion left by the etching of the reflector forming substrate 130 .
- step S15 the support substrate 120 is removed (see FIGS. 18 and 19). Specifically, the support substrate 120 is removed by heating at 200 to 300° C. to soften the wax W forming the embedded layer. After removing the support substrate 120, the remaining wax W (FIG. 18) is removed by an asher (see FIG. 19). As the support substrate 120 is removed, the high-concentration ion region HiIR is also removed.
- step S16 annealing is performed (see FIG. 20). Specifically, annealing is performed at 350 to 500.degree. As a result, the peripheral portions of the second and third cladding layers 103 and 107, which are n-InP layers damaged (with crystal defects) by the ion implantation, are reduced in resistance and recovered. On the other hand, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, the peripheral portion of the first cladding layer 105, and the peripheral portion of the active layer 104 damaged by the ion implantation remain highly resistive and do not recover. In addition, in the paper (J. Appl. Phys. Vol. 89, No.
- n-InP with high resistance is recovered by annealing, and the p-InP with high resistance is annealed. reportedly not reversible by treatment. Further, in the article, it is reported that n-GaAs with high resistance is recovered by annealing treatment, but p-GaAs with high resistance is not recovered by annealing treatment.
- the annealing treatment here can also serve as sintering of each electrode.
- a second example of manufacturing method of the surface emitting laser 100 will be described below with reference to the flowchart (steps S11 to S26) of FIG.
- a plurality of surface-emitting laser arrays in which a plurality of surface-emitting lasers 100 are two-dimensionally arranged are simultaneously formed on a single wafer serving as the base material of the substrate 130 by a semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus.
- a plurality of integrated surface emitting laser arrays are separated from each other to obtain a plurality of chip-shaped surface emitting laser arrays (surface emitting laser array chips).
- a plurality of surface-emitting lasers 100 are simultaneously produced on a single wafer serving as the base material of the substrate 130, and the plurality of surface-emitting lasers 100 are separated from each other. It is also possible to obtain a chip-shaped surface emitting laser (surface emitting laser chip).
- the surface emitting laser 100 is manufactured by the CPU of the semiconductor manufacturing apparatus according to the procedure of the flowchart of FIG. 21 .
- a layered body generation process (for example, layered body generation process 1 described above) is performed.
- each structure of the surface-emitting laser 100 is formed on a growth substrate 101 (eg, an InP substrate) in a growth chamber by a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or a molecular beam epitaxy method (MBE method).
- MOCVD method metal organic chemical vapor deposition method
- MBE method molecular beam epitaxy method
- Layers are sequentially stacked (epitaxially grown) to produce a laminate (for example, laminate L1). That is, in the laminated body production process, the laminated body is produced by epitaxial growth once.
- a mesa M is formed (see FIG. 22). Specifically, as an example, the third clad layer 107, the tunnel junction layer 106, the first clad layer 105, and the active layer 104 are etched to form the mesa M. Then, as shown in FIG. Specifically, photolithography is used to generate a resist pattern for forming the mesa M on the third clad layer 107 of the laminate L1 (see FIG. 4). Next, using this resist pattern as a mask, etching is performed, for example, by wet etching or dry etching until at least the surface of the second cladding layer 103 is exposed (at least until the side surface of the active layer 104 is completely exposed). A mesa M of 5 to 100 ⁇ m is formed. After that, the resist pattern is removed.
- a protective film PF is formed on the mesa M (see FIG. 23). Specifically, a region of the mesa M in which ions are not implanted, which will be described later, is protected with a protective film PF made of resist, SiO 2 or the like.
- step S14 ion implantation is performed (see FIG. 24). Specifically, ions are implanted into the peripheral portion of the mesa M (the circumferential region (for example, the annular region) where the current confinement region CCR is to be formed). At this time, for example, protons (H + ) are used as the ion species, the ion implantation energy is set so that the protons reach (preferably concentrate) in the growth substrate 101, and the dose is 1 ⁇ 10 14 ions/cm 2 . Do more. As a result, crystal defects occur due to the ion implantation, and the region into which the ions are implanted becomes highly resistive.
- the peripheral portion of the third cladding layer 107, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, the peripheral portion of the first cladding layer 105, the peripheral portion of the active layer 104, the peripheral portion of the second cladding layer 103, and the peripheral portion of the growth substrate 101. becomes high resistance.
- a high-concentration ion region HiIR black portion in FIG. 24 including a region with a peak ion concentration is formed in the growth substrate 101 .
- step S15 the protective film PF is removed (see FIG. 25).
- step S16 the first reflecting mirror 108 is formed (see FIG. 26). Specifically, a dielectric multilayer reflector is formed as the first reflector 108 on the central portion of the top of the mesa M. As shown in FIG. 26
- step S17 the anode electrode 109 is formed (see FIG. 27).
- the lift-off method is used to form the circular (for example, annular) anode electrode 109 on the periphery of the top of the mesa M so as to surround the first reflecting mirror 108 .
- an insulating film 111 is formed (see FIG. 28). Specifically, an insulating film 111 made of, for example, SiO 2 is formed so as to cover the first reflecting mirror 108, the anode electrode 109, the side surface of the mesa M, and the peripheral region of the mesa M. Then, as shown in FIG. ⁇ Step S19> In step S19, part of the insulating film 111 is removed (see FIG. 29). Specifically, the insulating film 111 on the first reflecting mirror 108 and the anode electrode 109 and the insulating film 111 on the peripheral region of the mesa M are removed by etching. As a result, only the insulating film 111 formed on the side surface of the mesa M remains.
- step S20 the cathode electrode 110 is formed (see FIG. 30).
- the lift-off method is used to form the cathode electrode 110 having a circular shape (for example, an annular shape) so as to include the bottom of the mesa M via the insulating film 111 .
- step S21 the support substrate 120 is attached (see FIG. 31). Specifically, the support substrate 120 is attached to an embedding layer formed by embedding wax W around the mesa M. Then, as shown in FIG.
- step S22 the growth substrate 101 is removed (see FIG. 32). Specifically, first, the back surface of the growth substrate 101 is polished using a back grinder to thin it. Next, the growth substrate 101 is removed by wet etching using, for example, a mixed solution of hydrochloric acid and phosphoric acid. As a result, the second clad layer 103 is exposed. In this case as well, the wet etching can be stopped by laminating an InGaAsP layer as an etching stop layer between the growth substrate 101 and the second cladding layer 103 in the laminate production process 1 . The InGaAsP layer can be removed using a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water.
- step S23 the reflecting mirror forming substrate 130 is attached (see FIG. 33). Specifically, the second clad layer 103 and the reflecting mirror forming substrate 130 are bonded. At this time, for example, the bonding surface of the second cladding layer 103 with the reflector forming substrate 130 and the bonding surface of the reflecting mirror forming substrate 130 with the second cladding layer 103 are subjected to plasma treatment, and each bonding surface is After cleaning, the second cladding layer 103 and the reflecting mirror forming substrate 130 are bonded by bonding the bonding surfaces together.
- step S24 the second reflecting mirror 102 is formed on the reflecting mirror forming substrate 130 (see FIG. 34). Specifically, first, a resist is applied to the central portion of the rear surface (lower surface) of the reflecting mirror forming substrate 130, and the resist is heated to be hemispherical, and the reflecting mirror forming substrate 130 is dry-etched using this resist as a mask. . Then, a dielectric multilayer film reflector as the second reflector 102 is formed by depositing dielectric layers in multiple layers on the hemispherical portion left by the etching of the reflector forming substrate 130 .
- step S25 the support substrate 120 is removed (see FIGS. 35 and 36). Specifically, the support substrate 120 is removed by heating at 200 to 300° C. to soften the wax W forming the embedded layer. After removing the support substrate 120, the remaining wax W (FIG. 35) is removed by an asher (see FIG. 36). As the support substrate 120 is removed, the high-concentration ion region HiIR is also removed.
- step S26 annealing is performed (see FIG. 37). Specifically, annealing is performed at 350 to 500.degree. As a result, the resistance of the second and third clad layers 103 and 107, which are n-InP layers damaged by the ion implantation (with crystal defects), is lowered and recovered. On the other hand, the tunnel junction layer 106, the first cladding layer 105 and the active layer 104 damaged by the ion implantation remain highly resistive and do not recover. The annealing treatment here can also serve as sintering of each electrode. After step S26 is executed, the flow of FIG. 21 ends.
- the surface-emitting laser 100 has and a resonator R including the active layer 104 and the tunnel junction layer 106 disposed therebetween, wherein the resonator R has a higher resistance at the periphery than at the center at least throughout the thickness direction of the tunnel junction layer 106. is.
- the resonator R has a higher resistance at the periphery than at the center at least throughout the thickness direction of the tunnel junction layer 106.
- the surface emitting laser 100 it is possible to provide a surface emitting laser capable of current confinement at least in the tunnel junction layer 106 while suppressing changes in the characteristics of the tunnel junction layer 106.
- the surface emitting laser 100 it is possible to provide a surface emitting laser capable of current confinement at least in the tunnel junction layer 106 without performing epitaxial growth multiple times. As a result, it is possible to shorten the manufacturing time and reduce the manufacturing cost. For example, according to the surface-emitting laser 100, there is no need to etch the tunnel junction layer to form a BTJ and to perform etching and subsequent buried regrowth in order to create a current confinement structure. can be reduced.
- the flatness of the tunnel junction layer 106 can be improved compared to the case of forming a BTJ. It is possible to attach a semiconductor multilayer reflector made of a compound semiconductor, etc.).
- the resonator R includes a first cladding layer 105 between the tunnel junction layer 106 and the active layer 104.
- the first cladding layer 105 has at least a peripheral portion on the tunnel junction layer 106 side higher than a central portion. resistance. As a result, current confinement is possible in the first clad layer 105 as well.
- the first clad layer 105 can be, for example, a p-type semiconductor layer.
- the first clad layer 105 is preferably made of, for example, a p-type InP compound semiconductor (eg, p-InP). This is particularly effective when the surface-emitting laser 100 is a long-wave surface-emitting laser with an oscillation wavelength of 1.3 ⁇ m or more.
- p-InP p-type InP compound semiconductor
- the active layer 104 has a higher resistance at least in the peripheral portion on the tunnel junction layer 106 side than in the central portion. As a result, current confinement is possible even in the active layer 104 .
- the resonator R includes a second clad layer 103 on the side of the active layer 104 opposite to the tunnel junction layer 106 side. resistance. Thereby, a current path can be formed in a direction including the in-plane direction of the second clad layer 103 .
- a cathode electrode 110 is provided on the second clad layer 103 .
- the current confined by the current confinement region CCR and flowing in directions including the in-plane direction of the second cladding layer 103 can flow out from the cathode electrode 110 to the outside (for example, a laser driver).
- the second clad layer 103 can be, for example, an n-type semiconductor layer.
- the second clad layer 103 is preferably made of, for example, an n-type InP compound semiconductor (eg, n-InP). This is particularly effective when the surface-emitting laser 100 is a long-wave surface-emitting laser with an oscillation wavelength of 1.3 ⁇ m or longer.
- n-InP n-type InP compound semiconductor
- the resonator R includes a third clad layer 107 on the side of the tunnel junction layer 106 opposite to the active layer 104 side, and the third clad layer 107 has a central portion and a peripheral portion lower than the peripheral portion of the tunnel junction layer 106. resistance.
- the third clad layer 107 can function as a contact layer in contact with the electrode.
- An anode electrode 109 is provided on the third clad layer 107 . As a result, the current flowing through the anode electrode 109 can efficiently flow through the third clad layer 107 .
- the third clad layer 107 can be, for example, an n-type semiconductor layer.
- the third clad layer 107 is preferably made of an n-type InP compound semiconductor (eg, n-InP). This is particularly effective when the surface-emitting laser 100 is a long-wave surface-emitting laser with an oscillation wavelength of 1.3 ⁇ m or longer.
- n-InP n-type InP compound semiconductor
- the resonator R has a high resistance at least in the entire thickness direction of the tunnel junction layer 106 at the periphery thereof by ion implantation. As a result, current confinement can be performed at least in the tunnel junction layer 106 without forming a BTJ and while suppressing changes in the characteristics of the tunnel junction layer 106 .
- the impurity concentration (eg hydrogen ion concentration) in the ion implantation is preferably less than 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 . Thereby, characteristic changes in each layer constituting the resonator R can be suppressed.
- the impurity in the ion implantation preferably contains at least one of H, B, C, and O.
- the second reflecting mirror 102 is a concave multilayer film reflecting mirror. Thereby, the second reflecting mirror 102 has both a function as a high reflectance reflecting mirror and a light confinement function.
- the thermal conductivity of the substrate 130 is preferably 40 W/m ⁇ K or more, for example. As a result, heat dissipation of heat generated in the resonator R can be improved.
- the substrate 130 is preferably made of, for example, GaAs, Si, or SiC.
- the surface emitting laser can perform current constriction at least in the tunnel junction layer 106 while suppressing the characteristic change of the tunnel junction layer 106 of each surface emitting laser 100.
- a surface emitting laser array can be provided that includes a plurality of lasers.
- a method for manufacturing a surface-emitting laser 100 stacks a resonator R including an active layer 104 and a tunnel junction layer 106 on a growth substrate 101 (first substrate) to generate a laminate L1. and a step of implanting ions into the peripheral portion of the resonator R to make the peripheral portion higher in resistance than the central portion at least in the entire thickness direction of the tunnel junction layer 106 .
- a surface-emitting laser capable of confining current at least in the tunnel junction layer 106 while suppressing changes in the characteristics of the tunnel junction layer 106 can be manufactured.
- the resonator R includes a first clad layer 105 between the tunnel junction layer 106 and the active layer 104.
- the step of increasing the resistance at least the peripheral portion of the first clad layer 105 on the tunnel junction layer 106 side is removed. ions are allowed to reach the peripheral portion, and the peripheral portion is also made to have a high resistance.
- the surface emitting laser 100 capable of confining current even in the first clad layer 105 can be manufactured.
- ions are caused to reach at least the peripheral portion of the active layer 104 on the side of the tunnel junction layer 106 to increase the resistance of the peripheral portion as well.
- the surface emitting laser 100 capable of constricting current even in the active layer 104 can be manufactured.
- the resonator R includes a second clad layer 103 on the side of the active layer 104 opposite to the tunnel junction layer 106 side. Ions are allowed to reach the portion, and the peripheral portion is also made to have a high resistance.
- ions are made to reach the inside of the growth substrate 101 .
- the peak position of the ion concentration can be located within the growth substrate 101, so that the ion concentration within the resonator R can be relatively reduced, and thus the characteristic change of the resonator R can be suppressed.
- a possible surface emitting laser 100 can be manufactured.
- the method of manufacturing the surface-emitting laser 100 includes, after the step of increasing the resistance, a step of attaching a supporting substrate 120 to the resonator R side surface of the laminate, and a step of removing the growth substrate 101 from the laminate. include.
- the method of manufacturing the surface-emitting laser 100 includes steps of bonding a reflecting mirror forming substrate 130 (second substrate) to the surface of the laminate from which the growth substrate L1 has been removed; and forming a.
- the second reflecting mirror 102 can be formed into a desired shape (for example, a concave shape) by processing the base reflecting mirror forming substrate 130 by etching or the like between the joining step and the forming step.
- the surface-emitting laser 100 that can be formed can be manufactured.
- the resonator R includes a third clad layer 107, which is an n-type semiconductor layer, on the opposite side of the tunnel junction layer 106 from the active layer 104 side.
- the peripheral portion of the portion on the side of 106 is also made highly resistant, and in the method of manufacturing the surface emitting laser 100, after the step of making the resistance high, the laminate is annealed so that the third cladding layer 107 is at least on the side of the tunnel junction layer 106. further includes the step of lowering the resistance of the peripheral portion of the portion of .
- the surface emitting laser 100 can be manufactured in which the third clad layer can function as a contact layer in contact with the electrode.
- the resonator R includes a first clad layer 105, which is a p-type semiconductor layer, between the tunnel junction layer 106 and the active layer 104.
- a first clad layer 105 which is a p-type semiconductor layer, between the tunnel junction layer 106 and the active layer 104.
- the step of increasing the resistance at least the tunnel junction layer 106 of the first clad layer 105
- the peripheral portion of the side portion also has a high resistance.
- the surface emitting laser 100 capable of confining current even in the peripheral portion of the first clad layer 105 can be manufactured.
- the step of increasing the resistance at least the portion of the active layer 104 on the side of the tunnel junction layer 106 is also increased in resistance.
- the surface emitting laser 100 capable of confining current even in the peripheral portion of the active layer 104 can be manufactured.
- the resonator R includes a second clad layer 103, which is an n-type semiconductor layer, on the side of the active layer 104 opposite to the tunnel junction layer 106 side.
- the peripheral portion of the portion on the side of 104 is also increased in resistance, and the method of manufacturing the surface emitting laser 100 is such that after the step of increasing the resistance, the laminated body is annealed so that at least the active layer 104 side of the second cladding layer 103 is annealed.
- the step of lowering the resistance of the periphery of the part is further included.
- the surface-emitting laser 100 having current paths in the second cladding layer 103 in directions including the in-plane direction can be manufactured.
- the surface-emitting laser 100-1 of the modified example 1 is the same as that of the first embodiment, except that only the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 is increased in resistance. It has the same configuration as the surface emitting laser 100 . That is, in the surface-emitting laser 100-1, the current confinement region CCR is formed by the entire peripheral portion of the tunnel junction layer 106 in the thickness direction.
- the surface-emitting laser 100-1 can also be manufactured in substantially the same manner as the surface-emitting laser 100 by the procedure shown in the flow chart of FIG. 2 or FIG. In the manufacturing method of the surface emitting laser 100-1, ions do not reach the growth substrate 101, so the growth substrate 101 does not need to be removed. Therefore, for example, instead of steps S11 to S15 in FIG. 2 and steps S21 to S25 in FIG.
- the third clad layer 107 when ions are implanted from the third clad layer 107 side into the peripheral portion of the laminate or the peripheral portion of the mesa formed by etching the laminate, the third clad layer 107
- the ion implantation energy is adjusted so that ions are implanted only in the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 and the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 .
- the ion concentration peak position becomes the boundary between the tunnel junction layer 106 and the first clad layer 105 . Therefore, only the peripheral portion of the third cladding layer 107 and the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 are increased in resistance by ion implantation, and only the third cladding layer 107 is decreased in resistance by the subsequent annealing treatment and recovered.
- the ion implantation depth can be extremely shallow when forming the current confinement region CCR.
- the width controllability is extremely excellent, and the productivity is high because it can be manufactured in a small number of steps.
- the surface-emitting laser 100-2 of Modification 2 has the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 and the upper portion of the peripheral portion of the first cladding layer 105 (on the side of the tunnel junction layer 106). It has the same configuration as the surface-emitting laser 100 of the first embodiment, except that only the surface-emitting laser 100 has a high resistance. That is, in the surface-emitting laser 100-2, the entire peripheral portion of the tunnel junction layer 106 in the thickness direction and the upper portion of the peripheral portion of the first cladding layer 105 constitute the current confinement region CCR.
- the surface-emitting laser 100-2 can also be manufactured in substantially the same manner as the surface-emitting laser 100 by following the procedure shown in the flow chart of FIG. 2 or FIG. Also in the method of manufacturing the surface emitting laser 100-2, the growth substrate 101 does not need to be removed because ions do not reach the growth substrate 101. FIG. Therefore, for example, instead of steps S11 to S15 in FIG. 2 and steps S21 to S25 in FIG.
- the third clad layer 107 when ions are implanted from the third clad layer 107 side into the peripheral portion of the laminate or the peripheral portion of the mesa formed by etching the laminate, the third clad layer 107 The ion implantation energy is adjusted so that ions are implanted only into the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 and the upper portion of the peripheral portion of the first cladding layer 105 . . As a result, the ion concentration peak position is within the first clad layer 105 .
- the peripheral portion of the third cladding layer 107, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, and the upper portion of the peripheral portion of the first cladding layer 105 are made to have a high resistance by ion implantation, and only the third cladding layer 107 is made to have a high resistance by the subsequent annealing treatment. is reduced in resistance and recovered.
- the ion implantation depth can be made relatively shallow when forming the current confinement region CCR, so that the current confinement effect can be achieved.
- the width controllability of the region CCR is excellent, and the ion concentration peak position can be kept away from the tunnel junction layer 106, so the characteristic change of the tunnel junction layer 106 can be further suppressed, and the manufacturing can be performed in a small number of steps, resulting in high productivity. is high.
- Modification 3 In the surface-emitting laser 100-3 of Modification 3, as shown in FIG. 40, only the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 and the entire thickness direction of the peripheral portion of the first cladding layer 105 are high. It has the same configuration as the surface emitting laser 100 of the first embodiment except that it is made resistive. That is, in the surface-emitting laser 100-2, the entire peripheral portion of the tunnel junction layer 106 in the thickness direction and the entire peripheral portion of the first clad layer 105 in the thickness direction constitute the current confinement region CCR.
- the surface-emitting laser 100-3 is also manufactured in substantially the same manner as the surface-emitting laser 100 by the procedure shown in the flow chart of FIG. 2 or FIG. Also in the method of manufacturing the surface emitting laser 100-3, the growth substrate 101 does not need to be removed because ions do not reach the growth substrate 101. FIG. Therefore, for example, instead of steps S11 to S15 in FIG. 2 and steps S21 to S25 in FIG.
- the third clad layer 107 and the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 and the entire thickness direction of the peripheral portion of the first clad layer 105. is adjusted.
- the ion concentration peak position becomes the boundary between the first clad layer 105 and the active layer 104 .
- the peripheral portion of the third cladding layer 107, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, and the peripheral portion of the first cladding layer 105 are made high in resistance by ion implantation, and only the third cladding layer 107 is lowered in the subsequent annealing treatment. Resist and recover.
- the ion implantation depth can be made relatively shallow when forming the current confinement region CCR, so the width controllability of the current confinement region CCR is excellent.
- the ion concentration peak position can be further away from the tunnel junction layer 106, the characteristic change of the tunnel junction layer 106 can be further suppressed, and the production can be performed with a small number of steps, resulting in high productivity.
- the surface-emitting laser 100-4 of Modification 4 includes the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, the entire thickness direction of the peripheral portion of the first cladding layer 105, and the active layer. It has the same configuration as the surface emitting laser 100 of the first embodiment, except that only the upper portion of the peripheral portion of 104 (the portion on the side of the tunnel junction layer 106) has a high resistance. That is, in the surface emitting laser 100-4, current A constriction region CCR is configured.
- the surface-emitting laser 100-4 is also manufactured in substantially the same manner as the surface-emitting laser 100, following the procedure shown in the flow chart of FIG. 2 or FIG.
- ions do not reach the growth substrate 101, so the growth substrate 101 does not need to be removed. Therefore, for example, instead of steps S11 to S15 in FIG. 2 and steps S21 to S25 in FIG.
- the manufacture of the surface-emitting laser 100-4 when ions are implanted from the third clad layer 107 side into the peripheral portion of the laminate or the peripheral portion of the mesa formed by etching the laminate, the third clad layer 107 , the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, the entire thickness direction of the peripheral portion of the first cladding layer 105, and only the upper portion of the peripheral portion of the active layer 104.
- the ion implantation energy is adjusted so that As a result, the ion concentration peak position is within the active layer 104 . Therefore, only the peripheral portion of the third cladding layer 107, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, the peripheral portion of the first cladding layer 105, and the upper portion of the peripheral portion of the active layer 104 are made to have high resistance by ion implantation, and the subsequent annealing treatment is performed. Thus, only the third clad layer 107 is lowered in resistance and recovered.
- the width controllability of the current confinement region CCR is improved because the ion implantation depth can be made relatively shallow when forming the current confinement region CCR.
- the peak position of the ion concentration can be further away from the tunnel junction layer 106, the characteristic change of the tunnel junction layer 106 can be further suppressed, and the manufacturing can be performed in a small number of steps, resulting in high productivity.
- a surface-emitting laser 100-5 of Modification 5 has the surface-emitting laser 100-5 of the first embodiment, except that a growth substrate 101 is used instead of the substrate 130 (reflector-forming substrate). It has the same configuration as the light emitting laser 100 .
- the surface-emitting laser 100-5 is also manufactured in substantially the same manner as the surface-emitting laser 100 by following the procedure shown in the flow chart of FIG. 2 or FIG. In the manufacturing method of the surface-emitting laser 100-5, ions do not reach the growth substrate 101, so the growth substrate 101 does not need to be removed. Therefore, for example, instead of steps S11 to S15 in FIG. 2 and steps S21 to S25 in FIG.
- the third clad layer 107 when ions are implanted from the third clad layer 107 side into the peripheral portion of the laminate or the peripheral portion of the mesa formed by etching the laminate, the third clad layer 107, the entire thickness direction of the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, the entire thickness direction of the peripheral portion of the first cladding layer 105, and the thickness direction of the peripheral portion of the active layer 104.
- the ion implantation energy is adjusted so that ions are implanted into only the entire region of the second cladding layer 103 and at least part of the peripheral portion of the second cladding layer 103 in the thickness direction.
- the ion concentration peak position becomes the inside of the second clad layer 103 or the boundary between the second clad layer 103 and the growth substrate 101 . Therefore, at least a portion of the peripheral portion of the third cladding layer 107, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, the peripheral portion of the first cladding layer 105, the peripheral portion of the active layer 104, and the peripheral portion of the second cladding layer 103 are ion-implanted. Only the peripheral portion of the third cladding layer 107 and the peripheral portion of the second cladding layer 103 are made low in resistance by the subsequent annealing treatment, and at least part of the peripheral portion of the second cladding layer 103 is recovered.
- the ion implantation depth can be made slightly shallower when forming the current confinement region CCR, so the width controllability of the current confinement region CCR is slightly superior, and the peak position of the ion concentration is located at the tunnel junction. Since it can be kept away from the layer 106, it is possible to further suppress changes in the characteristics of the tunnel junction layer 106, and it can be manufactured in a small number of steps, resulting in high productivity.
- a surface-emitting laser 300 according to a second embodiment of the present technology will be described below.
- the third clad layer 107, the tunnel junction layer 106, the first clad layer 105, the active layer 104, and the second clad layer 103 are arranged in this order on the substrate 130 from the substrate 130 side.
- the first clad layer 105 is a p-type semiconductor layer (eg, p-InP layer)
- the second clad layer 103 is an n-type semiconductor layer (eg, n-InP layer)
- the third clad layer 107 is an n-type semiconductor layer (eg, n-InP layer).
- the n-type semiconductor region 106b is located on the substrate 130 side (lower side) of the p-type semiconductor region 106a in the tunnel junction layer 106. As shown in FIG.
- an anode electrode 109 is provided on the third clad layer 107, a current path exists in the third clad layer 107, and a cathode electrode 110 is provided on the top of the mesa M (for example, the first clad layer 103). A current path exists in the second cladding layer 103 provided.
- a method for manufacturing the surface emitting laser 300 will be described below. Like the surface emitting laser 100, the surface emitting laser 300 is also manufactured according to the procedure shown in the flow chart of FIG. 2 or FIG. In the method for manufacturing the surface-emitting laser 300, a laminate production process 2 is performed as an example of the laminate production process.
- the laminate generation process 2 will be described below with reference to the flowchart (steps T3-1 to T3-6) of FIG.
- a third clad layer 107 (eg, n-InP layer) is grown as a first-type semiconductor layer on the growth substrate 101 (eg, InP substrate).
- the n-type semiconductor region 106b of the tunnel junction layer 106 is grown on the third cladding layer 107.
- the p-type semiconductor region 106a of the tunnel junction layer 106 is grown on the n-type semiconductor region 106b.
- the first cladding layer 105 is grown as a p-type semiconductor layer (eg, p-InP layer) on the p-type semiconductor region 106a.
- a p-type semiconductor layer eg, p-InP layer
- the active layer 104 is grown on the first clad layer 105.
- a second clad layer 103 (for example, an n-InP layer) is grown on the active layer 104 as a second n-type semiconductor layer.
- a laminate L3 (see FIG. 45) is produced.
- ion implantation is performed so that the ions reach the inside of the growth substrate 101 from the second clad layer 103 side to the peripheral portion of the laminated body L3 or the peripheral portion of the mesa formed by etching the laminated body L3.
- the periphery of the second clad layer 103, the periphery of the active layer 104, the periphery of the first clad layer 105, the periphery of the tunnel junction layer 106, the periphery of the third clad layer 107, and the periphery of the growth substrate 101 are formed. part becomes high resistance.
- Annealing is then performed, and the resistance of the peripheral portion of the second clad layer 103, which is an n-type semiconductor layer, and the peripheral portion of the third clad layer 107, which is an n-type semiconductor layer, are lowered and recovered. , the peripheral portion of the active layer 104, and the peripheral portion of the first clad layer 105, which is a p-type semiconductor layer, remain at high resistance and do not recover.
- the surface emitting laser 300-1 of Modification 1 is similar to the surface emitting laser 300 of the second embodiment except that it has a growth substrate 101 instead of the substrate 130 (substrate for forming a reflector). has the same configuration as
- the surface-emitting laser 300-1 is manufactured in substantially the same manner as the surface-emitting laser 300 by the procedure shown in the flow chart of FIG. 2 or FIG. In the manufacturing method of the surface-emitting laser 300-1, ions do not reach the growth substrate 101, so the growth substrate 101 does not need to be removed. Therefore, for example, instead of steps S11 to S15 in FIG. 2 and steps S21 to S25 in FIG.
- the first 2 When implanting ions from the second cladding layer 103 side into the peripheral portion of the laminate L3 or the peripheral portion of the mesa M formed by etching the laminate L3 during the manufacture of the surface emitting laser 300-1, the first 2.
- the ion implantation energy is adjusted so that ions are implanted in the entire thickness direction and at least part of the peripheral portion of the third clad layer 107 in the thickness direction.
- the ion concentration peak position is within the third clad layer 107 or near the boundary between the third clad layer 107 and the growth substrate 101 . Therefore, the thickness direction of the peripheral portion of the second cladding layer 103, the peripheral portion of the active layer 104, the peripheral portion of the first cladding layer 105, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, and the peripheral portion of the third cladding layer 107 is increased by ion implantation. is increased in resistance, and by the subsequent annealing treatment, only at least a portion in the thickness direction of the peripheral portion of the second clad layer 103 and the peripheral portion of the third clad layer 107 is decreased in resistance and recovered. .
- the ion implantation depth can be made slightly shallower when forming the current confinement region CCR, so the width controllability of the current confinement region CCR is slightly superior, and the peak position of the ion concentration is located at the tunnel junction. Since it can be kept away from the layer 106, it is possible to further suppress changes in the characteristics of the tunnel junction layer 106, and it can be manufactured in a small number of steps, resulting in high productivity.
- the conductivity types are partially exchanged
- the third clad layer 107 constitutes the bottom of the mesa M
- the third clad layer It has the same configuration as the surface emitting laser 300 of the second embodiment, except that the peripheral portion of 107 has a high resistance.
- the first clad layer 105 is a p-type semiconductor layer (eg, p-InP layer)
- the second clad layer 103 is an n-type semiconductor layer (eg, n-InP layer).
- the third clad layer 107 is a p-type semiconductor layer (eg, p-InP layer).
- the anode electrode 109 is provided on the upper surface of the substrate 130 which is a conductive substrate, a current path exists in the substrate 130, and the cathode electrode 110 is provided on the top of the mesa M (for example, the second cladding layer 103 ) is provided above.
- the surface emitting laser 300-2 is also manufactured according to the procedure of the flow chart of FIG. 2 or FIG. 21, like the surface emitting laser 300.
- FIG. in the manufacturing method of the surface-emitting laser 300-2 a laminate production process 3 is performed as an example of the laminate production process.
- Laminate generation processing 3 will be described below with reference to the flowchart of FIG. 48 (steps T4-1 to T4-6).
- a third clad layer 107 (eg, p-InP layer) is grown as the first p-type semiconductor layer on the growth substrate 101 (eg, InP substrate).
- the n-type semiconductor region 106b of the tunnel junction layer 106 is grown on the third clad layer 107.
- the p-type semiconductor region 106a of the tunnel junction layer 106 is grown on the n-type semiconductor region 106b.
- a first clad layer 105 (eg, p-InP layer) is grown as a second p-type semiconductor layer on the p-type semiconductor region 106a.
- the active layer 104 is grown on the second p-type semiconductor layer.
- a second clad layer 103 (for example, an n-InP layer) is grown on the active layer 104 as an n-type semiconductor layer.
- a laminate L4 (see FIG. 49) is produced.
- ion implantation is performed so that the ions reach the inside of the growth substrate 101 from the second clad layer 103 side to the peripheral portion of the laminated body L4 or the peripheral portion of the mesa formed by etching the laminated body L4.
- the periphery of the second clad layer 103, the periphery of the active layer 104, the periphery of the first clad layer 105, the periphery of the tunnel junction layer 106, the periphery of the third clad layer 107, and the periphery of the growth substrate 101 are formed. part becomes high resistance.
- Annealing is then performed, and only the peripheral portion of the second clad layer 103, which is an n-type semiconductor layer, is reduced in resistance and recovered.
- the peripheral portion of the layer 106 and the peripheral portion of the third cladding layer 107 remain highly resistive and do not recover.
- the same effect as the surface emitting laser 300 of the second embodiment can be obtained.
- the same effect as the method for manufacturing the surface emitting laser 300 can be obtained.
- Modification 3 As shown in FIG. 50, the surface emitting laser 300-3 of Modification 3 is the same as that of Modification 3 except that the conductivity type is partially switched and the tunnel junction layer 106 forms the bottom of the mesa M. 2 has substantially the same configuration as the surface emitting laser 300-2.
- An anode electrode 109 is provided on the third clad layer 107 in the surface emitting laser 300-3.
- the surface-emitting laser 300-3 is also manufactured in substantially the same manner as the surface-emitting laser 300-2 by the procedure shown in the flow chart of FIG. 2 or FIG.
- ions do not reach the growth substrate 101, so the growth substrate 101 does not need to be removed. Therefore, for example, instead of steps S11 to S15 in FIG. 2 and steps S21 to S25 in FIG.
- a laminate production process 4 as an example of the laminate production process is performed.
- the third clad layer 107 is applied to the peripheral portion of the laminated body L4 generated in the laminated body generation process 4 or the peripheral portion of the mesa M formed by etching the laminated body L4. Ion implantation is performed so that the ions reach inside.
- the peripheral portion of the second cladding layer 103, the peripheral portion of the active layer 104, the peripheral portion of the first cladding layer 105, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106, and the upper portion of the peripheral portion of the third cladding layer 107 has a high resistance.
- an annealing process is performed, and while the peripheral portion of the second clad layer 103 is reduced in resistance and recovered, the peripheral portion of the active layer 104, the peripheral portion of the first clad layer 105, the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 and the peripheral portion of the tunnel junction layer 106 are recovered.
- the upper peripheral portion of the cladding layer 107 remains highly resistive and does not recover.
- the ion implantation depth can be made slightly shallower when forming the current confinement region CCR.
- the width controllability of the CCR is slightly excellent, and since it can be manufactured in a small number of steps, the productivity is high.
- the surface emitting laser 300-4 of Modification 4 has the same surface as that of Modification 2, except that the anode electrode 109 is provided on the back surface (lower surface) of the substrate 130 having conductivity. It has substantially the same configuration as the light emitting laser 300-2.
- the surface-emitting laser 300-4 is manufactured in substantially the same manner as the surface-emitting laser 300-2 by the procedure shown in the flow chart of FIG. 2 or FIG. The surface emitting laser 300-4 has the same effect as the surface emitting laser 300-2.
- the surface emitting laser 400 of the third embodiment has the same configuration as the surface emitting laser 100 of the first embodiment except that it is a gain guide type without the mesa M.
- the cathode electrode 110 is provided in a frame shape (for example, annularly) so as to surround the second reflecting mirror 102 on the back surface (lower surface) of the conductive substrate 130 .
- step S61 A method for manufacturing the surface emitting laser 400 will be described below.
- the surface emitting laser 400 is manufactured according to the procedure of the flow chart (steps S61 to S75) in FIG.
- Each step in the flowchart of FIG. 53 is substantially the same as the corresponding steps in the flowcharts of FIGS.
- the step of forming the mesa M is not included, and the step of forming the cathode electrode 110 (step S73) is replaced by the step of forming the second reflecting mirror (step S72) and the step of removing the support substrate 120. (step S74).
- step S61 a layered body generation process 1 is performed as an example of the layered body generation process.
- ion implantation is performed so that ions reach the growth substrate 101 from the third clad layer 107 side to the peripheral portion of the laminated body L1.
- the periphery of the third clad layer 107, the periphery of the tunnel junction layer 106, the periphery of the first clad layer 105, the periphery of the active layer 104, the periphery of the second clad layer 103, and the periphery of the growth substrate 101 are formed. part becomes high resistance.
- Annealing is then performed, and the peripheral portion of the third cladding layer 107, which is an n-type semiconductor layer, and the peripheral portion of the second cladding layer 103, which is an n-type semiconductor layer, are reduced in resistance and recovered. , the peripheral portion of the first clad layer 105 which is a p-type semiconductor layer, and the peripheral portion of the active layer 104 remain at high resistance and do not recover.
- the same effects as those of the surface emitting laser 100 of the first embodiment can be obtained.
- the same effects as those of the method for manufacturing the surface-emitting laser 100 can be obtained.
- a surface emitting laser having a layer structure similar to that of the surface emitting laser 300 of the second embodiment can be manufactured by performing the laminate generation process 2.
- a surface emitting laser having a layer structure similar to that of the surface emitting laser 300-2 of Modification 2 of the second embodiment can be manufactured.
- each clad layer is made of an InP-based compound semiconductor.
- each of the p-type semiconductor region 106a and the n-type semiconductor region 106b may be made of an InP-based compound semiconductor, an AlGaInAs-based compound semiconductor, or an AlGaInSbAs-based compound semiconductor.
- Each of the first and second reflecting mirrors 108, 102 may be a semiconductor multilayer film reflecting mirror made of a compound of two or more elements of Al, Ga, and As.
- each component constituting the surface-emitting laser is within the range in which it functions as a surface-emitting laser. can be changed as appropriate within
- the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products (electronic devices).
- the technology according to the present disclosure can be realized as a device mounted on any type of moving body such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. may
- a surface-emitting laser according to the present technology can be applied, for example, as a light source for devices that form or display images using laser light (eg, laser printers, laser copiers, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.).
- laser printers e.g., laser printers, laser copiers, projectors, head-mounted displays, head-up displays, etc.
- projectors e.g., head-mounted displays, head-up displays, etc.
- FIG. 54 illustrates an example of a schematic configuration of a distance measuring device 1000 including a surface emitting laser 100 as an example of an electronic device according to the present technology.
- the distance measuring device 1000 measures the distance to the subject S by a TOF (Time Of Flight) method.
- a distance measuring device 1000 includes a surface emitting laser 100 as a light source.
- the distance measuring device 1000 includes, for example, a surface emitting laser 100, a light receiving device 125, lenses 115 and 135, a signal processing section 140, a control section 150, a display section 160 and a storage section 170.
- the light receiving device 125 detects the light reflected by the subject S.
- the lens 115 is a lens for collimating the light emitted from the surface emitting laser 100, 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 section 140 is a circuit for generating a signal corresponding to the difference between the signal input from the light receiving device 125 and the reference signal input from the control section 150 .
- the control unit 150 includes, for example, a Time to Digital Converter (TDC).
- the reference signal may be a signal input from the control section 150 or an output signal of a detection section that directly detects the output of the surface emitting laser 100 .
- the control unit 150 is a processor that controls the surface emitting laser 100, the light receiving device 125, the signal processing unit 140, the display unit 160, and the storage unit 170, for example.
- the control unit 150 is a circuit that measures the distance to the subject S based on the signal generated by the signal processing unit 140 .
- the control unit 150 generates a video signal for displaying information about the distance to the subject S and outputs it to the display unit 160 .
- the display unit 160 displays information about the distance to the subject S based on the video signal input from the control unit 150 .
- the control unit 150 stores information about the distance to the subject S in the storage unit 170 .
- any one of the surface emitting lasers 100-1 to 100-5, 200, 200-1 to 200-5, 300, 300-1 to 300-4, and 400 is used instead of the surface emitting laser 100. It can also be applied to the distance measuring device 1000 . 10. ⁇ Example of mounting a distance measuring device on a moving object>
- FIG. 55 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
- a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
- vehicle control system 12000 includes drive system control unit 12010 , body system control unit 12020 , vehicle exterior information detection unit 12030 , vehicle interior information detection unit 12040 , and integrated control unit 12050 .
- integrated control unit 12050 As the functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated.
- the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
- the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
- the body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs.
- the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, winkers or fog lamps.
- the body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
- the body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
- the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed.
- a distance measuring device 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030 .
- Distance measuring device 12031 includes distance measuring device 1000 described above.
- the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the distance measuring device 12031 to measure the distance to an object (subject S) outside the vehicle, and acquires the distance data thus obtained.
- the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing such as people, vehicles, obstacles, and signs based on the acquired distance data.
- the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
- the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
- the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing off.
- the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and controls the drive system control unit.
- a control command can be output to 12010 .
- the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, etc. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation of vehicles, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving
- the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the information about the vehicle surroundings acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's Cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, etc., in which vehicles autonomously travel without depending on operation.
- the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the information detection unit 12030 outside the vehicle.
- the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
- the audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
- an audio speaker 12061, a display section 12062 and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
- the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
- FIG. 56 is a diagram showing an example of the installation position of the distance measuring device 12031.
- the vehicle 12100 has distance measuring devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the distance measuring device 12031.
- the distance measuring devices 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and windshield of the vehicle 12100, for example.
- a distance measuring device 12101 provided on the front nose and a distance measuring device 12105 provided on the upper part of the windshield inside the vehicle mainly acquire data in front of the vehicle 12100 .
- Distance measuring devices 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side data of the vehicle 12100 .
- a distance measuring device 12104 provided on the rear bumper or back door mainly acquires data behind the vehicle 12100 .
- the forward data obtained by the distance measuring devices 12101 and 12105 are mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, and the like.
- FIG. 56 shows an example of the detection ranges of the distance measuring devices 12101 to 12104.
- a detection range 12111 indicates the detection range of the distance measuring device 12101 provided on the front nose
- detection ranges 12112 and 12113 indicate the detection ranges of the distance measuring devices 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
- a detection range 12114 indicates the detection range of the distance measuring device 12104 provided on the rear bumper or back door.
- the microcomputer 12051 calculates the distance to each three-dimensional object within the detection ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity to the vehicle 12100). ), the closest three-dimensional object on the traveling path of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100, is extracted as the preceding vehicle. can be done. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle runs autonomously without relying on the operation of the driver.
- automatic brake control including following stop control
- automatic acceleration control including following start control
- the microcomputer 12051 based on the distance data obtained from the distance measuring devices 12101 to 12104, converts three-dimensional object data to other three-dimensional objects such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, etc. can be used for automatic avoidance of obstacles.
- the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, an audio speaker 12061 and a display unit 12062 are displayed.
- driving support for collision avoidance can be performed.
- this technique can also take the following structures.
- the resonator includes a cladding layer between the tunnel junction layer and the active layer, and the cladding layer has a higher resistance at least in the peripheral portion of the tunnel junction layer side than in the central portion.
- the resonator includes another clad layer on the side opposite to the tunnel junction layer side of the active layer, and the another clad layer has a central portion and a peripheral portion that are closer to the tunnel junction layer than the peripheral portion of the tunnel junction layer.
- the resonator includes a further clad layer on the side opposite to the active layer side of the tunnel junction layer, and the further clad layer has a central portion and a peripheral portion formed by the tunnel junction layer.
- the tunnel junction layer includes a p-type semiconductor region and an n-type semiconductor region, and each of the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region is made of an InP-based compound semiconductor, an AlGaInAs-based compound semiconductor, and an AlGaInSbAs-based compound semiconductor.
- a surface emitting laser array comprising a plurality of surface emitting lasers according to any one of (1) to (21).
- An electronic device comprising the surface emitting laser according to any one of (1) to (21).
- An electronic device comprising the surface emitting laser array according to (22).
- a method of manufacturing a surface emitting laser comprising: (26) The resonator includes a cladding layer between the tunnel junction layer and the active layer, and in the step of increasing the resistance, a peripheral portion of at least a portion of the cladding layer on the tunnel junction layer side is also high.
- the resonator includes a clad layer on a side of the active layer opposite to the tunnel junction layer side, and in the step of increasing the resistance, at least a peripheral portion of the clad layer on the tunnel junction layer side.
- the surface emission according to (30) which includes the steps of: bonding a second substrate to the surface of the laminate from which the first substrate has been removed; and forming a reflecting mirror on the second substrate. How lasers are made.
- the resonator includes an n-type semiconductor layer on the side opposite to the active layer side of the tunnel junction layer, and in the step of increasing the resistance, at least the tunnel junction layer side of the n-type semiconductor layer is The method of manufacturing a surface emitting laser according to any one of (25) to (31), wherein the peripheral portion of the portion is also highly resistive.
- the resonator includes a p-type semiconductor layer on the side opposite to the active layer side of the tunnel junction layer, and in the step of increasing the resistance, at least the tunnel junction layer side of the p-type semiconductor layer.
- the resonator includes a p-type semiconductor layer between the tunnel junction layer and the active layer, and the step of increasing the resistance includes: The method for manufacturing a surface emitting laser according to any one of (25) to (34), wherein the peripheral portion is also highly resistive.
- the resonator includes an n-type semiconductor layer between the tunnel junction layer and the active layer, and the step of increasing the resistance includes: The method for manufacturing a surface emitting laser according to any one of (25) to (35), wherein the peripheral portion is also made highly resistant.
- the step of annealing the stacked body to decrease the resistance of at least the peripheral portion of the n-type semiconductor layer on the side of the tunnel junction layer, (36 ).
- the resonator includes an n-type semiconductor layer on the side opposite to the tunnel junction layer side of the active layer, and in the step of increasing the resistance, at least a portion of the n-type semiconductor layer on the active layer side
- the resonator includes a p-type semiconductor layer on a side of the active layer opposite to the tunnel junction layer side, and in the step of increasing the resistance, at least a portion of the p-type semiconductor layer on the active layer side
- the resonator includes a cladding layer between the tunnel junction layer and the active layer, and the cladding layer has a central portion and a peripheral portion having a lower resistance than the peripheral portion of the tunnel junction layer.
- the surface emitting laser according to (1) (42)
- the resonator includes another clad layer on the side opposite to the tunnel junction layer side of the active layer, and the another clad layer has at least a central portion at a peripheral portion of a portion on the tunnel junction layer side.
- the resonator includes a further clad layer on the side opposite to the active layer side of the tunnel junction layer, and the further clad layer has a central portion and a peripheral portion formed by the tunnel junction layer.
- the resonator includes another clad layer on the side opposite to the tunnel junction layer side of the active layer, and the another clad layer has a central portion and a peripheral portion that are closer to the tunnel junction layer than the peripheral portion of the tunnel junction layer.
- the resonator includes a further clad layer on a side of the tunnel junction layer opposite to the active layer side, and the further clad layer is at least around a portion on the tunnel junction layer side.
- first and second reflectors a resonator including an active layer and a tunnel junction layer disposed between the first and second reflectors; with The resonator is a clad layer disposed between the active layer and the tunnel junction layer; another cladding layer disposed on the side opposite to the tunnel junction layer side of the active layer; a further clad layer disposed on the side of the tunnel junction layer opposite to the active layer; including A surface-emitting laser, wherein the resonator has a higher resistance in a peripheral portion than in a central portion at least in the entire thickness direction of the tunnel junction layer.
- each of the clad layer and the additional clad layer is an n-type semiconductor layer, and the another clad layer is a p-type semiconductor layer.
- each of the clad layer and the additional clad layer is a p-type semiconductor layer;
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Abstract
本技術は、トンネルジャンクション層の特性変化を抑制しつつ少なくともトンネルジャンクション層において電流狭窄を行うことができる面発光レーザを提供する。 本技術に係る面発光レーザは、第1及び第2反射鏡と、前記第1及び第2反射鏡の間に配置された、活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器と、を備え、前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である。本技術に係る面発光レーザによれば、トンネルジャンクション層の特性変化を抑制しつつ少なくともトンネルジャンクション層において電流狭窄を行うことが可能な面発光レーザを提供できる。
Description
本開示に係る技術(以下「本技術」とも呼ぶ)は、面発光レーザ及び電子機器に関する。
従来、第1及び第2多層膜反射鏡の間に活性層を含む共振器が配置された面発光レーザが知られている。この面発光レーザの中には、共振器内にBTJ(埋め込みトンネルジャンクション)構造が設けられたものがある(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、従来の面発光レーザでは、BTJ構造を形成するためにTJ層(トンネルジャンクション層)のエッチングとその後の埋め込み再成長が必要となり、製造工程数が増えてしまっていた。
そこで、本技術は、TJ層(トンネルジャンクション層)のエッチングとその後の埋め込み再成長が不要であり、製造工程数を減らすことができる面発光レーザを提供することを主目的とする。
本技術は、第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された、活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器と、
を備え、
前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザを提供する。
前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記クラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
該クラッド層は、p型半導体層であってもよい。
該クラッド層は、p型のInP系化合物半導体からなってもよい。
前記活性層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側にクラッド層を含み、前記クラッド層は、前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗であってもよい。
該クラッド層上に電極が設けられていてもよい。
該クラッド層は、n型半導体層であってもよい。
該クラッド層は、n型のInP系化合物半導体からなってもよい。
前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側にクラッド層を含み、前記クラッド層は、前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗であってもよい。
該クラッド層上に電極が設けられていてもよい。
該クラッド層は、n型半導体層であってもよい。
該クラッド層は、n型のInP化合物半導体からなってもよい。
前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部がイオン注入により高抵抗化されていてもよい。
前記イオン注入における不純物濃度は、1x1019cm-3未満であってもよい。
前記イオン注入における不純物は、H、B、C、Oの少なくとも1つを含んでいてもよい。
前記トンネルジャンクション層は、p型半導体領域及びn型半導体領域を含み、前記p型半導体領域及びn型半導体領域の各々は、InP系化合物半導体、AlGaInAs系化合物半導体及びAlGaInSbAs系化合物半導体のいずれかからなってもよい。
前記第1及び第2反射鏡のうち前記トンネルジャンクション層よりも前記活性層に近い反射鏡と、前記共振器との間に配置された基板を更に備え、前記反射鏡は、凹面型の多層膜反射鏡であってもよい。
前記基板の熱伝導率は、40W/m・K以上であってもよい。
本技術は、前記面発光レーザを備える、電子機器も提供する。
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された、活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器と、
を備え、
前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザを提供する。
前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記クラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
該クラッド層は、p型半導体層であってもよい。
該クラッド層は、p型のInP系化合物半導体からなってもよい。
前記活性層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗であってもよい。
前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側にクラッド層を含み、前記クラッド層は、前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗であってもよい。
該クラッド層上に電極が設けられていてもよい。
該クラッド層は、n型半導体層であってもよい。
該クラッド層は、n型のInP系化合物半導体からなってもよい。
前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側にクラッド層を含み、前記クラッド層は、前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗であってもよい。
該クラッド層上に電極が設けられていてもよい。
該クラッド層は、n型半導体層であってもよい。
該クラッド層は、n型のInP化合物半導体からなってもよい。
前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部がイオン注入により高抵抗化されていてもよい。
前記イオン注入における不純物濃度は、1x1019cm-3未満であってもよい。
前記イオン注入における不純物は、H、B、C、Oの少なくとも1つを含んでいてもよい。
前記トンネルジャンクション層は、p型半導体領域及びn型半導体領域を含み、前記p型半導体領域及びn型半導体領域の各々は、InP系化合物半導体、AlGaInAs系化合物半導体及びAlGaInSbAs系化合物半導体のいずれかからなってもよい。
前記第1及び第2反射鏡のうち前記トンネルジャンクション層よりも前記活性層に近い反射鏡と、前記共振器との間に配置された基板を更に備え、前記反射鏡は、凹面型の多層膜反射鏡であってもよい。
前記基板の熱伝導率は、40W/m・K以上であってもよい。
本技術は、前記面発光レーザを備える、電子機器も提供する。
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電子機器が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る面発光レーザ及び電子機器は、少なくとも1つの効果を奏すればよい。本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
また、以下の順序で説明を行う。
1.導入
2.本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ
(1)面発光レーザの構成
(2)面発光レーザの動作
(3)面発光レーザの製造方法の第1の例
(4)面発光レーザの製造方法の第2の例
(5)面発光レーザ及びその製造方法の効果
3.本技術の第1実施形態の変形例1~5に係る面発光レーザ
4.本技術の第2実施形態に係る面発光レーザ
(1)面発光レーザの構成
(2)面発光レーザの製造方法
(3)面発光レーザ及びその製造方法の効果
5.本技術の第2実施形態の変形例1~4に係る面発光レーザ
6.本技術の第3実施形態に係る面発光レーザ
7.本技術の変形例
8.電子機器への応用例
9.面発光レーザを距離測定装置に適用した例
10.距離測定装置を移動体に搭載した例
1.導入
2.本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ
(1)面発光レーザの構成
(2)面発光レーザの動作
(3)面発光レーザの製造方法の第1の例
(4)面発光レーザの製造方法の第2の例
(5)面発光レーザ及びその製造方法の効果
3.本技術の第1実施形態の変形例1~5に係る面発光レーザ
4.本技術の第2実施形態に係る面発光レーザ
(1)面発光レーザの構成
(2)面発光レーザの製造方法
(3)面発光レーザ及びその製造方法の効果
5.本技術の第2実施形態の変形例1~4に係る面発光レーザ
6.本技術の第3実施形態に係る面発光レーザ
7.本技術の変形例
8.電子機器への応用例
9.面発光レーザを距離測定装置に適用した例
10.距離測定装置を移動体に搭載した例
1.導入
近年、3Dセンシングや顔認証に使用される赤外面発光レーザの開発が進んでいる。現在、赤外面発光レーザでは、発振波長として例えば940nm帯がメインとして使われているが、今後さらなる長波化が望まれている。特に、例えば1.4μm帯は、眼への損傷閾値が大幅に上がるアイセーフ帯であることに加え、太陽光の強度が低いためにセンシング時のノイズを低く抑えられるというメリットがある。
一方で、発振波長として例えば1.3μm以上の長波長に適したInP系の面発光レーザは、例えばGaAs系の面発光レーザで用いられるAlAs層の酸化による電流狭窄構造を作製することが難しいという問題がある。このため、InP系の面発光レーザでは、電流狭窄構造としてBTJ(埋め込みトンネルジャンクション)構造が多用されているが、このBTJ構造ではTJ層(トンネルジャンクション層)のエッチングとその後の埋め込み再成長が必要となり工程数が増えてしまう。
そこで、発明者らは、エッチングとその後の埋め込み再成長のどちらも必要がなく少ない工程数で製造できる、電流狭窄構造を有する例えばInP系の面発光レーザに代表される面発光レーザを開発した。
近年、3Dセンシングや顔認証に使用される赤外面発光レーザの開発が進んでいる。現在、赤外面発光レーザでは、発振波長として例えば940nm帯がメインとして使われているが、今後さらなる長波化が望まれている。特に、例えば1.4μm帯は、眼への損傷閾値が大幅に上がるアイセーフ帯であることに加え、太陽光の強度が低いためにセンシング時のノイズを低く抑えられるというメリットがある。
一方で、発振波長として例えば1.3μm以上の長波長に適したInP系の面発光レーザは、例えばGaAs系の面発光レーザで用いられるAlAs層の酸化による電流狭窄構造を作製することが難しいという問題がある。このため、InP系の面発光レーザでは、電流狭窄構造としてBTJ(埋め込みトンネルジャンクション)構造が多用されているが、このBTJ構造ではTJ層(トンネルジャンクション層)のエッチングとその後の埋め込み再成長が必要となり工程数が増えてしまう。
そこで、発明者らは、エッチングとその後の埋め込み再成長のどちらも必要がなく少ない工程数で製造できる、電流狭窄構造を有する例えばInP系の面発光レーザに代表される面発光レーザを開発した。
2.本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ
(1)面発光レーザの構成
図1は、本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ100の構成を示す断面図である。以下では、便宜上、図1等の断面図における上方を上、下方を下として説明する。
(1)面発光レーザの構成
図1は、本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ100の構成を示す断面図である。以下では、便宜上、図1等の断面図における上方を上、下方を下として説明する。
面発光レーザ100は、一例として、図1に示すように、第1及び第2反射鏡108、102と、第1及び第2反射鏡108、102の間に配置された共振器Rとを備える。
面発光レーザ100は、例えばレーザドライバにより駆動される。
面発光レーザ100は、例えばレーザドライバにより駆動される。
面発光レーザ100では、一例として、基板130の表面(上面)上に共振器R及び第1反射鏡108が基板130側からこの順に配置され、基板130の裏面(下面)に第2反射鏡102が設けられている。
面発光レーザ100では、一例として、基板130上に共振器Rの一部(上部)を含むメサMが形成されている。メサMは、例えば略円柱形状であるが、例えば略楕円柱形状、多角柱形状、円錐台形状、楕円錐台形状、多角錐台形状等の他の形状であってもよい。メサMの高さ方向は、面発光レーザ100の各構成層の積層方向(上下方向)に略一致する。
面発光レーザ100は、一例として、メサMの頂部に設けられた第1反射鏡108の上面(出射面)から光を出射する。すなわち、面発光レーザ100は、一例として、表面出射型の面発光レーザである。
[基板]
基板130は、第1及び第2反射鏡108、102のうちトンネルジャンクション層106よりも後述する活性層104に近い反射鏡である第2反射鏡102と、共振器Rとの間に配置されている。基板130は、後述するように面発光レーザ100を製造する際に第2反射鏡102を形成するための基板であるため「反射鏡形成用基板130」とも呼ぶ。
基板130は、例えばGaAs基板、Si基板、SiC基板等の半導体基板である。基板130の熱伝導率は、例えば40W/m・K以上であることが好ましい。
基板130は、第1及び第2反射鏡108、102のうちトンネルジャンクション層106よりも後述する活性層104に近い反射鏡である第2反射鏡102と、共振器Rとの間に配置されている。基板130は、後述するように面発光レーザ100を製造する際に第2反射鏡102を形成するための基板であるため「反射鏡形成用基板130」とも呼ぶ。
基板130は、例えばGaAs基板、Si基板、SiC基板等の半導体基板である。基板130の熱伝導率は、例えば40W/m・K以上であることが好ましい。
[第1反射鏡]
第1反射鏡108は、一例として誘電体多層膜反射鏡である。当該誘電多層膜反射鏡の材料としては、例えばSiO2、TiO2、Ta2O5、a-Si、Al2O3等を用いることができる。
第1反射鏡108は、一例として誘電体多層膜反射鏡である。当該誘電多層膜反射鏡の材料としては、例えばSiO2、TiO2、Ta2O5、a-Si、Al2O3等を用いることができる。
[第2反射鏡]
第2反射鏡102は、一例として、凹面型の誘電体多層膜反射鏡であり、基板130の裏面(下面)に設けられている。当該誘電体多層膜反射鏡の材料としては、例えばSiO2、TiO2、Ta2O5、a-Si、Al2O3等を用いることができる。第2反射鏡102は、第1反射鏡108よりも反射率が僅かに高く設定されている。
第2反射鏡102は、一例として、凹面型の誘電体多層膜反射鏡であり、基板130の裏面(下面)に設けられている。当該誘電体多層膜反射鏡の材料としては、例えばSiO2、TiO2、Ta2O5、a-Si、Al2O3等を用いることができる。第2反射鏡102は、第1反射鏡108よりも反射率が僅かに高く設定されている。
[共振器]
共振器Rは、活性層104及びトンネルジャンクション層106を含む。ここでは、トンネルジャンクション層106の基板130側(下側)に活性層104が配置されている。すなわち、トンネルジャンクション層106は、活性層104に対して、後述するアノード電極109からカソード電極110へ至る電流経路(電流パス)の上流側に配置されている。さらに、共振器Rは、トンネルジャンクション層106と活性層104との間に第1クラッド層105を含む。さらに、共振器Rは、活性層104のトンネルジャンクション層106側とは反対側に第2クラッド層103を含む。さらに、共振器Rは、トンネルジャンクション層106の活性層104側とは反対側に第3クラッド層107を含む。
すなわち、共振器Rでは、基板130側(下側)から第2クラッド層103、活性層104、第1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がこの順に配置されている。
すなわち、共振器Rでは、基板130側(下側)から第2クラッド層103、活性層104、第1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がこの順に配置されている。
活性層105は、一例として、AlGaInAs系化合物半導体からなる障壁層及び量子井戸層を含む量子井戸構造を有する。この量子井戸構造は、単一量子井戸構造(QW構造)であってもよいし、多重量子井戸構造(MQW構造)であってもよい。
トンネルジャンクション層106は、互いに接して配置された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の基板130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、Mg又はZnが高ドープされたp型のAlGaInAs系化合物半導体からなる。n型半導体領域106bは、例えばSiが高ドープされたInP系化合物半導体又はAlGaInAs系化合物半導体からなる。
p型半導体領域106aは、例えばC、Mg又はZnが高ドープされたp型のAlGaInAs系化合物半導体からなる。n型半導体領域106bは、例えばSiが高ドープされたInP系化合物半導体又はAlGaInAs系化合物半導体からなる。
第1クラッド層105は、一例としてp型半導体層であり、例えばp型のInP系化合物半導体からなる。
第2クラッド層103は、一例としてn型半導体層であり、例えばn型のInP系化合物半導体からなる。第2クラッド層103上には、一例として周回形状(例えばリング状)のカソード電極110が、メサMの側面に設けられた絶縁膜111を介してメサMを取り囲むように設けられている。絶縁膜111は、例えばSiO2、SiN、SiON等の誘電体からなる。カソード電極110は、例えばAu/Ni/AuGe、Au/Pt/Ti等からなる。カソード電極110は、例えばレーザドライバの陰極(負極)に電気的に接続される。
第3クラッド層107は、一例としてn型半導体層であり、例えばn型のInP系化合物半導体からなる。一例として、第3クラッド層107の中央部上には第1反射鏡108が設けられ、周辺部上には周回形状(リング状)のアノード電極109が第1反射鏡108を取り囲むように設けられている。アノード電極109は、例えばAu/Ni/AuGe、Au/Pt/Ti等からなる。アノード電極109は、例えばレーザドライバの陽極(正極)に電気的に接続される。
共振器Rは、周辺部の厚さ方向(積層方向、上下方向、メサMの高さ方向)の一部(例えば中間部)が、該一部によって取り囲まれている中央部よりも高抵抗な電流狭窄領域CCR(図1の灰色で塗られた部分)となっている。すなわち、電流狭窄領域CCRが高抵抗領域(キャリア伝導性が低い領域)となり、電流狭窄領域CCRにより取り囲まれた領域が低抵抗領域(キャリア伝導性が高い領域)となっている。
詳述すると、共振器Rは、トンネルジャンクション層106の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である。さらに、共振器Rは、第1クラッド層105の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である。さらに、共振器Rは、活性層104の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である。さらに、共振器Rは、第2クラッド層103の中央部及び周辺部がトンネルジャンクション層106の周辺部よりも低抵抗である。さらに、共振器Rは、第3クラッド層107がトンネルジャンクション層106の周辺部よりも低抵抗である。
すなわち、ここでは、電流狭窄領域CCRは、トンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部及び活性層104の周辺部を含んで構成されている。
より詳細には、共振器Rは、トンネルジャンクション層106、第1クラッド層105及び活性層104の各々の厚さ方向の全域において周辺部がイオン注入(イオンインプランテーション、イオン打ち込み)により高抵抗化されている。
当該イオン注入における不純物濃度は、1x1019cm-3未満であるであることが好ましい。
当該イオン注入における不純物は、H、B、C、Oの少なくとも1つを含むことが好ましい。
当該イオン注入における不純物濃度は、1x1019cm-3未満であるであることが好ましい。
当該イオン注入における不純物は、H、B、C、Oの少なくとも1つを含むことが好ましい。
(2)面発光レーザの動作
面発光レーザ100では、例えばレーザドライバから供給されアノード電極109から第3クラッド層107に流入した電流が電流狭窄領域CCRで狭窄されつつ活性層104に注入され、活性層104が発光する。活性層104を経た電流は、第2クラッド層103を通過してカソード電極110から例えばレーザドライバに流出される。活性層104で発生した光は、第1及び第2反射鏡108、102の間を往復し、その往復している間に活性層104で増幅され、発振条件を満たしたときに、第1反射鏡108の上面(出射面)からレーザ光として射出される。
面発光レーザ100では、例えばレーザドライバから供給されアノード電極109から第3クラッド層107に流入した電流が電流狭窄領域CCRで狭窄されつつ活性層104に注入され、活性層104が発光する。活性層104を経た電流は、第2クラッド層103を通過してカソード電極110から例えばレーザドライバに流出される。活性層104で発生した光は、第1及び第2反射鏡108、102の間を往復し、その往復している間に活性層104で増幅され、発振条件を満たしたときに、第1反射鏡108の上面(出射面)からレーザ光として射出される。
(3)面発光レーザの製造方法の第1の例
以下、面発光レーザ100の製造方法の第1の例について、図2のフローチャート(ステップS1~S16)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130の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ100が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得る。なお、以下に説明する製造方法により、基板130の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ100を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ100を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得ることも可能である。
面発光レーザ100は、一例として、半導体製造装置のCPUにより、図2のフローチャートの手順で製造される。
以下、面発光レーザ100の製造方法の第1の例について、図2のフローチャート(ステップS1~S16)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130の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ100が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得る。なお、以下に説明する製造方法により、基板130の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ100を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ100を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得ることも可能である。
面発光レーザ100は、一例として、半導体製造装置のCPUにより、図2のフローチャートの手順で製造される。
<ステップS1>
ステップS1では、積層体生成処理(例えば後述する積層体生成処理1)を実施する。積層体生成処理では、一例として、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において成長基板101(例えばInP基板)上に面発光レーザ100の各構成層を順次積層して(エピタキシャル成長させて)、積層体(例えば積層体L1)を生成する。すなわち、積層体生成処理では、1回のエピタキシャル成長により積層体を生成する。
ステップS1では、積層体生成処理(例えば後述する積層体生成処理1)を実施する。積層体生成処理では、一例として、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において成長基板101(例えばInP基板)上に面発光レーザ100の各構成層を順次積層して(エピタキシャル成長させて)、積層体(例えば積層体L1)を生成する。すなわち、積層体生成処理では、1回のエピタキシャル成長により積層体を生成する。
以下、積層体生成処理の一例である積層体生成処理1について、図3のフローチャート(ステップT1-1~T1-6)を参照して説明する。
最初のステップT1-1では、一例として、成長基板101(例えばInP基板)上に第1n型半導体層として第2クラッド層103(例えばn-InP層)を成長させる。
次のステップT1-2では、第2クラッド層103上に活性層104を成長させる。
次のステップT1-3では、活性層104上にp型半導体層として第1クラッド層105(例えばp-InP層)を成長させる。
次のステップT1-4では、第1クラッド層105上にトンネルジャンクション層106のp型半導体領域106aを成長させる。
次のステップT1-5では、p型半導体領域106a上にトンネルジャンクション層106のn型半導体領域106bを成長させる。
最後のステップT1-6では、n型半導体領域106b上に第2n型半導体層として第3クラッド層107(例えばn-InP層)を成長させる。この結果、積層体L1(図4参照)が生成される。
<ステップS2>
ステップS2では、積層体L1上に保護膜PFを形成する(図5参照)。具体的には、後述する、積層体L1のイオン注入を行わない領域をレジスト、SiO2等からなる保護膜PFで保護する。
ステップS2では、積層体L1上に保護膜PFを形成する(図5参照)。具体的には、後述する、積層体L1のイオン注入を行わない領域をレジスト、SiO2等からなる保護膜PFで保護する。
<ステップS3>
ステップS3では、イオン注入を行う(図6参照)。具体的には、積層体L1の周辺部(電流狭窄領域CCRが形成されることとなる周回領域(例えば環状領域))に対して第3クラッド層107側からイオンを注入する(図6の灰色で塗られた部分)。この際、イオン種としては例えばプロトン(H+)を用い、プロトンが成長基板101内に到達(好ましくは集中)するようにイオン注入エネルギーを設定し、ドーズ量を1×1014ion/cm2以上にする。この結果、イオン注入による結晶欠陥が生じ、イオンが注入された領域は高抵抗化する。すなわち、第3クラッド層107の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、活性層104の周辺部及び第2クラッド層103の周辺部及び成長基板101の周辺部が高抵抗化する。結果として、成長基板101内には、イオン濃度がピークの領域を含む高濃度イオン領域HiIR(図6中の黒塗部分)が形成される。
ステップS3では、イオン注入を行う(図6参照)。具体的には、積層体L1の周辺部(電流狭窄領域CCRが形成されることとなる周回領域(例えば環状領域))に対して第3クラッド層107側からイオンを注入する(図6の灰色で塗られた部分)。この際、イオン種としては例えばプロトン(H+)を用い、プロトンが成長基板101内に到達(好ましくは集中)するようにイオン注入エネルギーを設定し、ドーズ量を1×1014ion/cm2以上にする。この結果、イオン注入による結晶欠陥が生じ、イオンが注入された領域は高抵抗化する。すなわち、第3クラッド層107の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、活性層104の周辺部及び第2クラッド層103の周辺部及び成長基板101の周辺部が高抵抗化する。結果として、成長基板101内には、イオン濃度がピークの領域を含む高濃度イオン領域HiIR(図6中の黒塗部分)が形成される。
<ステップS4>
ステップS4では、保護膜PFを除去する(図7参照)。
ステップS4では、保護膜PFを除去する(図7参照)。
<ステップS5>
ステップS5では、メサMを形成する(図8参照)。具体的には、一例として、第3クラッド層107、トンネルジャンクション層106、第1クラッド層105及び活性層104をエッチングしてメサMを形成する。詳述すると、フォトリソグラフィにより、イオン注入された積層体L1(図7参照)の第3クラッド層107上にメサMを形成するためのレジストパターンを生成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、例えばウェットエッチング又はドライエッチングにより、少なくとも第2クラッド層103の表面が露出するまで(少なくとも活性層104の側面が完全に露出するまで)エッチングして、例えば直径が5~100μmのメサMを形成する。その後、該レジストパターンを除去する。
ステップS5では、メサMを形成する(図8参照)。具体的には、一例として、第3クラッド層107、トンネルジャンクション層106、第1クラッド層105及び活性層104をエッチングしてメサMを形成する。詳述すると、フォトリソグラフィにより、イオン注入された積層体L1(図7参照)の第3クラッド層107上にメサMを形成するためのレジストパターンを生成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、例えばウェットエッチング又はドライエッチングにより、少なくとも第2クラッド層103の表面が露出するまで(少なくとも活性層104の側面が完全に露出するまで)エッチングして、例えば直径が5~100μmのメサMを形成する。その後、該レジストパターンを除去する。
<ステップS6>
ステップS6では、第1反射鏡108を形成する(図9参照)。具体的には、メサMの頂部の中央部上に第1反射鏡108としての誘電体多層膜反射鏡を形成する。
ステップS6では、第1反射鏡108を形成する(図9参照)。具体的には、メサMの頂部の中央部上に第1反射鏡108としての誘電体多層膜反射鏡を形成する。
<ステップS7>
ステップS7では、アノード電極109を形成する(図10参照)。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第1反射鏡108を取り囲むように周回形状(例えば環状)のアノード電極109を形成する。
ステップS7では、アノード電極109を形成する(図10参照)。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第1反射鏡108を取り囲むように周回形状(例えば環状)のアノード電極109を形成する。
<ステップS8>
ステップS8では、絶縁膜111を形成する(図11参照)。具体的には、第1反射鏡108、アノード電極109及びメサMの側面及び該メサMの周辺領域を覆うように例えばSiO2等からなる絶縁膜111を成膜する。
<ステップS9>
ステップS9では、一部の絶縁膜111を除去する(図12参照)。具体的には、第1反射鏡108及びアノード電極109上の絶縁膜111と、メサMの周辺領域上の絶縁膜111をエッチングにより除去する。この結果、メサMの側面に形成された絶縁膜111のみが残る。
ステップS8では、絶縁膜111を形成する(図11参照)。具体的には、第1反射鏡108、アノード電極109及びメサMの側面及び該メサMの周辺領域を覆うように例えばSiO2等からなる絶縁膜111を成膜する。
<ステップS9>
ステップS9では、一部の絶縁膜111を除去する(図12参照)。具体的には、第1反射鏡108及びアノード電極109上の絶縁膜111と、メサMの周辺領域上の絶縁膜111をエッチングにより除去する。この結果、メサMの側面に形成された絶縁膜111のみが残る。
<ステップS10>
ステップS10では、カソード電極110を形成する(図13参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、絶縁膜111を介してメサMの底部を取り込むように周回形状(例えば環状)のカソード電極110を形成する。
ステップS10では、カソード電極110を形成する(図13参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、絶縁膜111を介してメサMの底部を取り込むように周回形状(例えば環状)のカソード電極110を形成する。
<ステップS11>
ステップS11では、支持基板120を貼り付ける(図14参照)。具体的には、メサMの周辺をワックスWで埋め込んで形成した埋め込み層に支持基板120を貼り付ける。
ステップS11では、支持基板120を貼り付ける(図14参照)。具体的には、メサMの周辺をワックスWで埋め込んで形成した埋め込み層に支持基板120を貼り付ける。
<ステップS12>
ステップS12では、成長基板101を除去する(図15参照)。具体的には、先ず、バックグラインダーを用いて成長基板101の裏面を研磨して薄くする。次いで、例えば塩酸とリン酸の混合液を用いてウェットエッチングにより成長基板101を除去する。この結果、第2クラッド層103が露出する。ここで、積層体生成処理1において、エッチングストップ層としてのInGaAsP層を成長基板101と第2クラッド層103との間に積層しておくことにより、該ウェットエッチングを停止させることができる。該InGaAsP層は、硫酸、過酸化水素及び水の混合液を用いて除去することができる。
ステップS12では、成長基板101を除去する(図15参照)。具体的には、先ず、バックグラインダーを用いて成長基板101の裏面を研磨して薄くする。次いで、例えば塩酸とリン酸の混合液を用いてウェットエッチングにより成長基板101を除去する。この結果、第2クラッド層103が露出する。ここで、積層体生成処理1において、エッチングストップ層としてのInGaAsP層を成長基板101と第2クラッド層103との間に積層しておくことにより、該ウェットエッチングを停止させることができる。該InGaAsP層は、硫酸、過酸化水素及び水の混合液を用いて除去することができる。
<ステップS13>
ステップS13では、反射鏡形成用基板130を貼り付ける(図16参照)。具体的には、第2クラッド層103と、反射鏡形成用基板130とを接合する。この際、例えば、第2クラッド層103の反射鏡形成用基板130との接合面及び反射鏡形成用基板130の第2クラッド層103との接合面に対してプラズマ処理を施し、各接合面を清浄化した後、両接合面を張り合わせることで、第2クラッド層103と、反射鏡形成用基板130とを接合する。
ステップS13では、反射鏡形成用基板130を貼り付ける(図16参照)。具体的には、第2クラッド層103と、反射鏡形成用基板130とを接合する。この際、例えば、第2クラッド層103の反射鏡形成用基板130との接合面及び反射鏡形成用基板130の第2クラッド層103との接合面に対してプラズマ処理を施し、各接合面を清浄化した後、両接合面を張り合わせることで、第2クラッド層103と、反射鏡形成用基板130とを接合する。
<ステップS14>
ステップS14では、反射鏡形成用基板130に第2反射鏡102を形成する(図17参照)。具体的には、先ず、反射鏡形成用基板130の裏面(下面)の中央部にレジストを塗布し、該レジストを加熱し半球化させたものをマスクとして反射鏡形成用基板130をドライエッチングする。次いで、反射鏡形成用基板130のエッチングにより残存した半球部分に誘電体層を多層に成膜することにより第2反射鏡102としての誘電体多層膜反射鏡を形成する。
ステップS14では、反射鏡形成用基板130に第2反射鏡102を形成する(図17参照)。具体的には、先ず、反射鏡形成用基板130の裏面(下面)の中央部にレジストを塗布し、該レジストを加熱し半球化させたものをマスクとして反射鏡形成用基板130をドライエッチングする。次いで、反射鏡形成用基板130のエッチングにより残存した半球部分に誘電体層を多層に成膜することにより第2反射鏡102としての誘電体多層膜反射鏡を形成する。
<ステップS15>
ステップS15では、支持基板120を除去する(図18、図19参照)。具体的には、200~300℃で加熱することで埋め込み層を構成するワックスWを軟化させて支持基板120を除去する。支持基板120を除去後、残留したワックスW(図18)をアッシャーにより除去する(図19参照)。支持基板120の除去に伴って高濃度イオン領域HiIRも除去される。
ステップS15では、支持基板120を除去する(図18、図19参照)。具体的には、200~300℃で加熱することで埋め込み層を構成するワックスWを軟化させて支持基板120を除去する。支持基板120を除去後、残留したワックスW(図18)をアッシャーにより除去する(図19参照)。支持基板120の除去に伴って高濃度イオン領域HiIRも除去される。
<ステップS16>
ステップS16では、アニール処理を行う(図20参照)。具体的には、350~500℃でアニール処理を行う。これにより、イオン注入によりダメージを受けた(結晶欠陥が生じた)n-InP層である第2及び第3クラッド層103、107の周辺部が低抵抗化されて回復する。一方、イオン注入によりダメージを受けたトンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部及び活性層104の周辺部は高抵抗化されたままであり回復しない。なお、論文(J. Appl. Phys. Vol. 89, No. 10, 15 (2001))において、高抵抗化されたn-InPはアニール処理により回復し、高抵抗化されたp-InPはアニール処理により回復しないと報告されている。さらに、該論文において、高抵抗化されたn-GaAsはアニール処理により回復し、高抵抗化されたp-GaAsはアニール処理により回復しないと報告されている。
ここでのアニール処理は、各電極のシンターも兼ねることが可能である。ステップS16が実行されると、図2のフローは終了する。
ステップS16では、アニール処理を行う(図20参照)。具体的には、350~500℃でアニール処理を行う。これにより、イオン注入によりダメージを受けた(結晶欠陥が生じた)n-InP層である第2及び第3クラッド層103、107の周辺部が低抵抗化されて回復する。一方、イオン注入によりダメージを受けたトンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部及び活性層104の周辺部は高抵抗化されたままであり回復しない。なお、論文(J. Appl. Phys. Vol. 89, No. 10, 15 (2001))において、高抵抗化されたn-InPはアニール処理により回復し、高抵抗化されたp-InPはアニール処理により回復しないと報告されている。さらに、該論文において、高抵抗化されたn-GaAsはアニール処理により回復し、高抵抗化されたp-GaAsはアニール処理により回復しないと報告されている。
ここでのアニール処理は、各電極のシンターも兼ねることが可能である。ステップS16が実行されると、図2のフローは終了する。
(4)面発光レーザの製造方法の第2の例
以下、面発光レーザ100の製造方法の第2の例について、図21のフローチャート(ステップS11~S26)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130の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ100が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得る。なお、以下に説明する製造方法により、基板130の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ100を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ100を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得ることも可能である。
面発光レーザ100は、一例として、半導体製造装置のCPUにより、図21のフローチャートの手順で製造される。
以下、面発光レーザ100の製造方法の第2の例について、図21のフローチャート(ステップS11~S26)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130の基材となる1枚のウェハ上に、複数の面発光レーザ100が2次元配置された面発光レーザアレイを複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光レーザアレイを互いに分離して、チップ状の複数の面発光レーザアレイ(面発光レーザアレイチップ)を得る。なお、以下に説明する製造方法により、基板130の基材となる1枚のウェハ上に複数の面発光レーザ100を複数同時に生成し、一連一体の複数の面発光レーザ100を互いに分離して、チップ状の面発光レーザ(面発光レーザチップ)を得ることも可能である。
面発光レーザ100は、一例として、半導体製造装置のCPUにより、図21のフローチャートの手順で製造される。
<ステップS11>
ステップS11では、積層体生成処理(例えば前述した積層体生成処理1)を実施する。積層体生成処理では、一例として、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において成長基板101(例えばInP基板)上に面発光レーザ100の各構成層を順次積層して(エピタキシャル成長させて)、積層体(例えば積層体L1)を生成する。すなわち、積層体生成処理では、1回のエピタキシャル成長により積層体を生成する。
ステップS11では、積層体生成処理(例えば前述した積層体生成処理1)を実施する。積層体生成処理では、一例として、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において成長基板101(例えばInP基板)上に面発光レーザ100の各構成層を順次積層して(エピタキシャル成長させて)、積層体(例えば積層体L1)を生成する。すなわち、積層体生成処理では、1回のエピタキシャル成長により積層体を生成する。
<ステップS12>
ステップS12では、メサMを形成する(図22参照)。具体的には、一例として、第3クラッド層107、トンネルジャンクション層106、第1クラッド層105及び活性層104をエッチングしてメサMを形成する。詳述すると、フォトリソグラフィにより、積層体L1(図4参照)の第3クラッド層107上にメサMを形成するためのレジストパターンを生成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、例えばウェットエッチング又はドライエッチングにより、少なくとも第2クラッド層103の表面が露出するまで(少なくとも活性層104の側面が完全に露出するまで)エッチングして、例えば直径が5~100μmのメサMを形成する。その後、該レジストパターンを除去する。
ステップS12では、メサMを形成する(図22参照)。具体的には、一例として、第3クラッド層107、トンネルジャンクション層106、第1クラッド層105及び活性層104をエッチングしてメサMを形成する。詳述すると、フォトリソグラフィにより、積層体L1(図4参照)の第3クラッド層107上にメサMを形成するためのレジストパターンを生成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、例えばウェットエッチング又はドライエッチングにより、少なくとも第2クラッド層103の表面が露出するまで(少なくとも活性層104の側面が完全に露出するまで)エッチングして、例えば直径が5~100μmのメサMを形成する。その後、該レジストパターンを除去する。
<ステップS13>
ステップS13では、メサM上に保護膜PFを形成する(図23参照)。具体的には、後述する、メサMのイオン注入を行わない領域をレジスト、SiO2等からなる保護膜PFで保護する。
ステップS13では、メサM上に保護膜PFを形成する(図23参照)。具体的には、後述する、メサMのイオン注入を行わない領域をレジスト、SiO2等からなる保護膜PFで保護する。
<ステップS14>
ステップS14では、イオン注入を行う(図24参照)。具体的には、メサMの周辺部(電流狭窄領域CCRが形成されることとなる周回領域(例えば環状領域))に対してイオンを注入する。この際、イオン種としては例えばプロトン(H+)を用い、プロトンが成長基板101内に到達(好ましくは集中)するようにイオン注入エネルギーを設定し、ドーズ量を1×1014ion/cm2以上にする。この結果、イオン注入による結晶欠陥が生じ、イオンが注入された領域は高抵抗化する。すなわち、第3クラッド層107の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、活性層104の周辺部及び第2クラッド層103の周辺部及び成長基板101の周辺部が高抵抗化する。結果として、成長基板101内には、イオン濃度がピークの領域を含む高濃度イオン領域HiIR(図24中の黒塗部分)が形成される。
ステップS14では、イオン注入を行う(図24参照)。具体的には、メサMの周辺部(電流狭窄領域CCRが形成されることとなる周回領域(例えば環状領域))に対してイオンを注入する。この際、イオン種としては例えばプロトン(H+)を用い、プロトンが成長基板101内に到達(好ましくは集中)するようにイオン注入エネルギーを設定し、ドーズ量を1×1014ion/cm2以上にする。この結果、イオン注入による結晶欠陥が生じ、イオンが注入された領域は高抵抗化する。すなわち、第3クラッド層107の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、活性層104の周辺部及び第2クラッド層103の周辺部及び成長基板101の周辺部が高抵抗化する。結果として、成長基板101内には、イオン濃度がピークの領域を含む高濃度イオン領域HiIR(図24中の黒塗部分)が形成される。
<ステップS15>
ステップS15では、保護膜PFを除去する(図25参照)。
ステップS15では、保護膜PFを除去する(図25参照)。
<ステップS16>
ステップS16では、第1反射鏡108を形成する(図26参照)。具体的には、メサMの頂部の中央部上に第1反射鏡108としての誘電体多層膜反射鏡を形成する。
ステップS16では、第1反射鏡108を形成する(図26参照)。具体的には、メサMの頂部の中央部上に第1反射鏡108としての誘電体多層膜反射鏡を形成する。
<ステップS17>
ステップS17では、アノード電極109を形成する(図27参照)。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第1反射鏡108を取り囲むように周回形状(例えば環状)のアノード電極109を形成する。
ステップS17では、アノード電極109を形成する(図27参照)。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第1反射鏡108を取り囲むように周回形状(例えば環状)のアノード電極109を形成する。
<ステップS18>
ステップS18では、絶縁膜111を形成する(図28参照)。具体的には、第1反射鏡108、アノード電極109及びメサMの側面及び該メサMの周辺領域を覆うように例えばSiO2等からなる絶縁膜111を成膜する。
<ステップS19>
ステップS19では、一部の絶縁膜111を除去する(図29参照)。具体的には、第1反射鏡108及びアノード電極109上の絶縁膜111と、メサMの周辺領域上の絶縁膜111をエッチングにより除去する。この結果、メサMの側面に形成された絶縁膜111のみが残る。
ステップS18では、絶縁膜111を形成する(図28参照)。具体的には、第1反射鏡108、アノード電極109及びメサMの側面及び該メサMの周辺領域を覆うように例えばSiO2等からなる絶縁膜111を成膜する。
<ステップS19>
ステップS19では、一部の絶縁膜111を除去する(図29参照)。具体的には、第1反射鏡108及びアノード電極109上の絶縁膜111と、メサMの周辺領域上の絶縁膜111をエッチングにより除去する。この結果、メサMの側面に形成された絶縁膜111のみが残る。
<ステップS20>
ステップS20では、カソード電極110を形成する(図30参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、絶縁膜111を介してメサMの底部を取り込むように周回形状(例えば環状)のカソード電極110を形成する。
ステップS20では、カソード電極110を形成する(図30参照)。具体的には、例えば、リフトオフ法により、絶縁膜111を介してメサMの底部を取り込むように周回形状(例えば環状)のカソード電極110を形成する。
<ステップS21>
ステップS21では、支持基板120を貼り付ける(図31参照)。具体的には、メサMの周辺をワックスWで埋め込んで形成した埋め込み層に支持基板120を貼り付ける。
ステップS21では、支持基板120を貼り付ける(図31参照)。具体的には、メサMの周辺をワックスWで埋め込んで形成した埋め込み層に支持基板120を貼り付ける。
<ステップS22>
ステップS22では、成長基板101を除去する(図32参照)。具体的には、先ず、バックグラインダーを用いて成長基板101の裏面を研磨して薄くする。次いで、例えば塩酸とリン酸の混合液を用いてウェットエッチングにより成長基板101を除去する。この結果、第2クラッド層103が露出する。ここでも、積層体生成処理1において、エッチングストップ層としてのInGaAsP層を成長基板101と第2クラッド層103との間に積層しておくことにより、該ウェットエッチングを停止させることができる。該InGaAsP層は、硫酸、過酸化水素及び水の混合液を用いて除去することができる。
ステップS22では、成長基板101を除去する(図32参照)。具体的には、先ず、バックグラインダーを用いて成長基板101の裏面を研磨して薄くする。次いで、例えば塩酸とリン酸の混合液を用いてウェットエッチングにより成長基板101を除去する。この結果、第2クラッド層103が露出する。ここでも、積層体生成処理1において、エッチングストップ層としてのInGaAsP層を成長基板101と第2クラッド層103との間に積層しておくことにより、該ウェットエッチングを停止させることができる。該InGaAsP層は、硫酸、過酸化水素及び水の混合液を用いて除去することができる。
<ステップS23>
ステップS23では、反射鏡形成用基板130を貼り付ける(図33参照)。具体的には、第2クラッド層103と、反射鏡形成用基板130とを接合する。この際、例えば、第2クラッド層103の反射鏡形成用基板130との接合面及び反射鏡形成用基板130の第2クラッド層103との接合面に対してプラズマ処理を施し、各接合面を清浄化した後、両接合面を張り合わせることで、第2クラッド層103と、反射鏡形成用基板130とを接合する。
ステップS23では、反射鏡形成用基板130を貼り付ける(図33参照)。具体的には、第2クラッド層103と、反射鏡形成用基板130とを接合する。この際、例えば、第2クラッド層103の反射鏡形成用基板130との接合面及び反射鏡形成用基板130の第2クラッド層103との接合面に対してプラズマ処理を施し、各接合面を清浄化した後、両接合面を張り合わせることで、第2クラッド層103と、反射鏡形成用基板130とを接合する。
<ステップS24>
ステップS24では、反射鏡形成用基板130に第2反射鏡102を形成する(図34参照)。具体的には、先ず、反射鏡形成用基板130の裏面(下面)の中央部にレジストを塗布し、該レジストを加熱し半球化させたものをマスクとして反射鏡形成用基板130をドライエッチングする。次いで、反射鏡形成用基板130のエッチングにより残存した半球部分に誘電体層を多層に成膜することにより第2反射鏡102としての誘電体多層膜反射鏡を形成する。
ステップS24では、反射鏡形成用基板130に第2反射鏡102を形成する(図34参照)。具体的には、先ず、反射鏡形成用基板130の裏面(下面)の中央部にレジストを塗布し、該レジストを加熱し半球化させたものをマスクとして反射鏡形成用基板130をドライエッチングする。次いで、反射鏡形成用基板130のエッチングにより残存した半球部分に誘電体層を多層に成膜することにより第2反射鏡102としての誘電体多層膜反射鏡を形成する。
<ステップS25>
ステップS25では、支持基板120を除去する(図35、図36参照)。具体的には、200~300℃で加熱することで埋め込み層を構成するワックスWを軟化させて支持基板120を除去する。支持基板120を除去後、残留したワックスW(図35)をアッシャーにより除去する(図36参照)。支持基板120の除去に伴って高濃度イオン領域HiIRも除去される。
ステップS25では、支持基板120を除去する(図35、図36参照)。具体的には、200~300℃で加熱することで埋め込み層を構成するワックスWを軟化させて支持基板120を除去する。支持基板120を除去後、残留したワックスW(図35)をアッシャーにより除去する(図36参照)。支持基板120の除去に伴って高濃度イオン領域HiIRも除去される。
<ステップS26>
ステップS26では、アニール処理を行う(図37参照)。具体的には、350~500℃でアニール処理を行う。これにより、イオン注入によりダメージを受けた(結晶欠陥が生じた)n-InP層である第2及び第3クラッド層103、107が低抵抗化されて回復する。一方、イオン注入によりダメージを受けたトンネルジャンクション層106、第1クラッド層105及び活性層104は高抵抗化されたままであり回復しない。ここでのアニール処理は、各電極のシンターも兼ねることが可能である。ステップS26が実行されると、図21のフローは終了する。
ステップS26では、アニール処理を行う(図37参照)。具体的には、350~500℃でアニール処理を行う。これにより、イオン注入によりダメージを受けた(結晶欠陥が生じた)n-InP層である第2及び第3クラッド層103、107が低抵抗化されて回復する。一方、イオン注入によりダメージを受けたトンネルジャンクション層106、第1クラッド層105及び活性層104は高抵抗化されたままであり回復しない。ここでのアニール処理は、各電極のシンターも兼ねることが可能である。ステップS26が実行されると、図21のフローは終了する。
(5)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100は、第1及び第2反射鏡108、102と、第1及び第2反射鏡108、102の間に配置された、活性層104及びトンネルジャンクション層106を含む共振器Rと、を備え、共振器Rは、少なくともトンネルジャンクション層106の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である。
この場合において、例えばトンネルジャンクション層106の周辺部をイオン注入により高抵抗化する際にトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域にイオンを注入するには少なくともトンネルジャンクション層106に隣接する層(例えば第1クラッド層105)とトンネルジャンクション層106との境界までイオンを到達させる必要があり、イオン濃度(例えば水素イオン濃度)がピークとなる位置が少なくともトンネルジャンクション層106内には存在しないことになる。
結果として、面発光レーザ100によれば、トンネルジャンクション層106の特性変化を抑制しつつ少なくともトンネルジャンクション層106において電流狭窄が可能な面発光レーザを提供することができる。
本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ100は、第1及び第2反射鏡108、102と、第1及び第2反射鏡108、102の間に配置された、活性層104及びトンネルジャンクション層106を含む共振器Rと、を備え、共振器Rは、少なくともトンネルジャンクション層106の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である。
この場合において、例えばトンネルジャンクション層106の周辺部をイオン注入により高抵抗化する際にトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域にイオンを注入するには少なくともトンネルジャンクション層106に隣接する層(例えば第1クラッド層105)とトンネルジャンクション層106との境界までイオンを到達させる必要があり、イオン濃度(例えば水素イオン濃度)がピークとなる位置が少なくともトンネルジャンクション層106内には存在しないことになる。
結果として、面発光レーザ100によれば、トンネルジャンクション層106の特性変化を抑制しつつ少なくともトンネルジャンクション層106において電流狭窄が可能な面発光レーザを提供することができる。
さらに、面発光レーザ100によれば、エピタキシャル成長を複数回行うことなく、少なくともトンネルジャンクション層106において電流狭窄が可能な面発光レーザを提供することができる。これにより、製造時間の短縮及び製造コストの低減を図ることができる。
例えば、面発光レーザ100によれば、電流狭窄構造を生成するのに、トンネルジャンクション層をエッチングしてBTJを形成する必要がなくエッチング及びその後の埋め込み再成長を行う必要がないので、製造工程数を削減できる。
例えば、面発光レーザ100によれば、電流狭窄構造を生成するのに、トンネルジャンクション層をエッチングしてBTJを形成する必要がなくエッチング及びその後の埋め込み再成長を行う必要がないので、製造工程数を削減できる。
面発光レーザ100によれば、BTJを形成する場合に比べて、トンネルジャンクション層106上の平坦性を高くできるので、トンネルジャンクション層106上に例えば放熱性の高い化合物半導体(例えばGaAs化合物半導体、AlGaAs系化合物半導体等)からなる半導体多層膜反射鏡を貼り付けることができる。
共振器Rは、トンネルジャンクション層106と活性層104との間に第1クラッド層105を含み、該第1クラッド層105は、少なくともトンネルジャンクション層106側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である。これにより、第1クラッド層105においても電流狭窄が可能となる。
第1クラッド層105は、例えばp型半導体層とすることができる。
第1クラッド層105は、例えばp型のInP化合物半導体(例えばp-InP)からなることが好ましい。この場合、面発光レーザ100が発振波長1.3μm以上の長波長の面発光レーザである場合に特に有効となる。
活性層104は、少なくともトンネルジャンクション層106側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である。これにより、活性層104においても電流狭窄が可能となる。
共振器Rは、活性層104のトンネルジャンクション層106側とは反対側に第2クラッド層103を含み、第2クラッド層103は、中央部及び周辺部がトンネルジャンクション層106の周辺部よりも低抵抗である。これにより、第2クラッド層103の面内方向を含む方向に電流パスを形成することができる。
第2クラッド層103上にカソード電極110が設けられている。これにより、電流狭窄領域CCRで狭窄され第2クラッド層103の面内方向を含む方向に流れた電流をカソード電極110から外部(例えばレーザドライバ)へ流出させることができる。
第2クラッド層103は、例えばn型半導体層とすることができる。
第2クラッド層103は、例えばn型のInP化合物半導体(例えばn-InP)からなることが好ましい。この場合、面発光レーザ100が発振波長1.3μm以上の長波長の面発光レーザである場合に特に有効となる。
共振器Rは、トンネルジャンクション層106の活性層104側とは反対側に第3クラッド層107を含み、第3クラッド層107は、中央部及び周辺部がトンネルジャンクション層106の周辺部よりも低抵抗である。これにより、例えば第3クラッド層107を電極に接するコンタクト層として機能させることができる。
第3クラッド層107上にアノード電極109が設けられている。これにより、アノード電極109を介して流入された電流を第3クラッド層107に効率良く流すことができる。
第3クラッド層107は、例えばn型半導体層とすることができる。
第3クラッド層107は、n型のInP化合物半導体(例えばn-InP)からなることが好ましい。この場合、面発光レーザ100が発振波長1.3μm以上の長波長の面発光レーザである場合に特に有効となる。
共振器Rは、少なくともトンネルジャンクション層106の厚さ方向の全域において周辺部がイオン注入により高抵抗化されている。これにより、BTJを形成することなく且つトンネルジャンクション層106の特性変化を抑制しつつ少なくともトンネルジャンクション層106において電流狭窄を行うことができる。
当該イオン注入における不純物濃度(例えば水素イオン濃度)は、1x1019cm-3未満であることが好ましい。これにより、共振器Rを構成する各層での特性変化を抑制することができる。
当該イオン注入における不純物は、H、B、C、Oの少なくとも1つを含むことが好ましい。
第1及び第2反射鏡108、102のうちトンネルジャンクション層106よりも活性層104に近い反射鏡である第2反射鏡102と、共振器Rとの間に配置された基板130を更に備え、第2反射鏡102は、凹面型の多層膜反射鏡である。これにより、第2反射鏡102は、高反射率の反射鏡としての機能及び光閉じ込め機能を併有する。
基板130の熱伝導率は、例えば40W/m・K以上であることが好ましい。これにより、共振器Rで発生した熱の放熱性を向上することができる。
基板130は、例えばGaAs、Si、SiCのいずれかからなることが好ましい。
面発光レーザ100を複数備える、面発光レーザアレイによれば、各面発光レーザ100のトンネルジャンクション層106の特性変化を抑制しつつ少なくとも該トンネルジャンクション層106において電流狭窄を行うことが可能な面発光レーザを複数含む面発光レーザアレイを提供できる。
本技術の第1実施形態に係る面発光レーザ100の製造方法は、成長基板101(第1基板)上に活性層104及びトンネルジャンクション層106を含む共振器Rを積層して積層体L1を生成する工程と、共振器Rの周辺部に対してイオンを注入して少なくともトンネルジャンクション層106の厚さ方向の全域において周辺部を中央部よりも高抵抗化する工程と、を含む。
面発光レーザ100の製造方法によれば、トンネルジャンクション層106の特性変化を抑制しつつ少なくともトンネルジャンクション層106において電流狭窄を行うことが可能な面発光レーザを製造できる。
面発光レーザ100の製造方法によれば、トンネルジャンクション層106の特性変化を抑制しつつ少なくともトンネルジャンクション層106において電流狭窄を行うことが可能な面発光レーザを製造できる。
共振器Rは、トンネルジャンクション層106と活性層104との間に第1クラッド層105を含み、上記高抵抗化する工程では、少なくとも第1クラッド層105のトンネルジャンクション層106側の部分の周辺部にイオンを到達させて該周辺部も高抵抗化する。これにより、第1クラッド層105においても電流狭窄を行うことが可能な面発光レーザ100を製造できる。
上記高抵抗化する工程では、少なくとも活性層104のトンネルジャンクション層106側の部分の周辺部にイオンを到達させて該周辺部も高抵抗化する。これにより、活性層104においても電流狭窄を行うことが可能な面発光レーザ100を製造できる。
共振器Rは、活性層104のトンネルジャンクション層106側とは反対側に第2クラッド層103を含み、上記高抵抗化する工程では、少なくとも第2クラッド層のトンネルジャンクション層106側の部分の周辺部にイオンを到達させて該周辺部も高抵抗化する。
上記高抵抗化する工程では、成長基板101内にイオンを到達させる。これにより、イオン濃度のピーク位置を成長基板101内に位置させることができので、共振器R内におけるイオン濃度を相対的に低下させることができ、ひいては共振器Rの特性変化を抑制することが可能な面発光レーザ100を製造できる。
面発光レーザ100の製造方法は、上記高抵抗化する工程の後、積層体の共振器R側の面に支持基板120を貼り合わせる工程と、積層体から成長基板101を除去する工程と、を含む。これにより、素子の特性変化(例えば信頼性低下)を誘発する可能性が高い、イオン濃度のピークとなる部分を面発光レーザ100の構成要素から排除できるので、各構成層の特性変化を抑制することが可能な面発光レーザ100を製造できる。
面発光レーザ100の製造方法は、積層体の成長基板L1が除去された面に反射鏡形成用基板130(第2基板)を接合する工程と、反射鏡形成用基板130に第2反射鏡102を形成する工程と、を更に含む。これにより、例えば、該接合する工程と該形成する工程との間においてベースとなる反射鏡形成用基板130をエッチング等により加工することにより第2反射鏡102を所望の形状(例えば凹面形状)に形成することが可能となる面発光レーザ100を製造できる。
共振器Rは、トンネルジャンクション層106の活性層104側とは反対側にn型半導体層である第3クラッド層107を含み、高抵抗化する工程では、第3クラッド層107の少なくともトンネルジャンクション層106側の部分の周辺部も高抵抗化し、面発光レーザ100の製造方法は、上記高抵抗化する工程の後、積層体にアニール処理を施して第3クラッド層107の少なくともトンネルジャンクション層106側の部分の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む。これにより、第3クラッド層を電極と接するコンタクト層として機能させることが可能な面発光レーザ100を製造できる。
共振器Rは、トンネルジャンクション層106と活性層104との間にp型半導体層である第1クラッド層105を含み、上記高抵抗化する工程では、第1クラッド層105の少なくともトンネルジャンクション層106側の部分の周辺部も高抵抗化する。これにより、第1クラッド層105の周辺部においても電流狭窄可能な面発光レーザ100を製造できる。
上記高抵抗化する工程では、活性層104の少なくともトンネルジャンクション層106側の部分も高抵抗化する。これにより、活性層104の周辺部においても電流狭窄可能な面発光レーザ100を製造できる。
共振器Rは、活性層104のトンネルジャンクション層106側とは反対側にn型半導体層である第2クラッド層103を含み、上記高抵抗化する工程では、第2クラッド層103の少なくとも活性層104側の部分の周辺部も高抵抗化し、面発光レーザ100の製造方法は、上記高抵抗化する工程の後、積層体にアニール処理を施して第2クラッド層103の少なくとも活性層104側の部分の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む。これにより、第2クラッド層103に面内方向を含む方向の電流パスが存在する面発光レーザ100を製造できる。
3.本技術の第1実施形態の変形例1~5に係る面発光レーザ
以下、本技術の第1実施形態の変形例1~5に係る面発光レーザについて説明する。
以下、本技術の第1実施形態の変形例1~5に係る面発光レーザについて説明する。
(変形例1)
変形例1の面発光レーザ100-1は、図38に示すように、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域のみが高抵抗化されている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。すなわち、面発光レーザ100-1では、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域により、電流狭窄領域CCRが構成されている。
変形例1の面発光レーザ100-1は、図38に示すように、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域のみが高抵抗化されている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。すなわち、面発光レーザ100-1では、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域により、電流狭窄領域CCRが構成されている。
面発光レーザ100-1も、面発光レーザ100と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造することができる。なお、面発光レーザ100-1の製造方法では、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ100-1の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオン注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域及びトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が、トンネルジャンクション層106と第1クラッド層105との境界となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107のみが低抵抗化されて回復する。
面発光レーザ100-1の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオン注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域及びトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が、トンネルジャンクション層106と第1クラッド層105との境界となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107のみが低抵抗化されて回復する。
面発光レーザ100-1によれば、第1クラッド層105及び活性層104において電流狭窄効果が得られないものの、電流狭窄領域CCRの形成時にイオン注入深さを極めて浅くできるので電流狭窄領域CCRの幅制御性に極めて優れるとともに、少ない工程数で製造できるので生産性が高い。
(変形例2)
変形例2の面発光レーザ100-2は、図39に示すように、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の上部(トンネルジャンクション層106側の部分)のみが高抵抗化されている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。すなわち、面発光レーザ100-2では、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の上部により、電流狭窄領域CCRが構成されている。
変形例2の面発光レーザ100-2は、図39に示すように、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の上部(トンネルジャンクション層106側の部分)のみが高抵抗化されている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。すなわち、面発光レーザ100-2では、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の上部により、電流狭窄領域CCRが構成されている。
面発光レーザ100-2も、面発光レーザ100と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造することができる。なお、面発光レーザ100-2の製造方法でも、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ100-2の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオン注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域及びトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の上部のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が第1クラッド層105内となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部及び第1クラッド層105の周辺部の上部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107のみが低抵抗化されて回復する。
面発光レーザ100-2の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオン注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域及びトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の上部のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が第1クラッド層105内となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部及び第1クラッド層105の周辺部の上部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107のみが低抵抗化されて回復する。
面発光レーザ100-2によれば、第1クラッド層105の下部及び活性層104において電流狭窄効果が得られないものの、電流狭窄領域CCRの形成時にイオン注入深さを比較的浅くできるので電流狭窄領域CCRの幅制御性に優れ、且つ、イオン濃度のピーク位置をトンネルジャンクション層106から遠ざけることができるのでトンネルジャンクション層106の特性変化をより抑制でき、且つ、少ない工程数で製造できるので生産性が高い。
(変形例3)
変形例3の面発光レーザ100-3は、図40に示すように、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域のみが高抵抗化されている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。すなわち、面発光レーザ100-2では、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域により、電流狭窄領域CCRが構成されている。
変形例3の面発光レーザ100-3は、図40に示すように、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域のみが高抵抗化されている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。すなわち、面発光レーザ100-2では、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域により、電流狭窄領域CCRが構成されている。
面発光レーザ100-3も、面発光レーザ100と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。なお、面発光レーザ100-3の製造方法でも、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ100-3の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオン注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域及びトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が、第1クラッド層105と活性層104との境界となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部及び第1クラッド層105の周辺部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107のみが低抵抗化されて回復する。
面発光レーザ100-3の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオン注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域及びトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が、第1クラッド層105と活性層104との境界となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部及び第1クラッド層105の周辺部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107のみが低抵抗化されて回復する。
面発光レーザ100-3によれば、活性層104において電流狭窄効果が得られないものの、電流狭窄領域CCRの形成時にイオン注入深さを比較的浅くできるので電流狭窄領域CCRの幅制御性に優れ、且つ、イオン濃度のピーク位置をトンネルジャンクション層106からより遠ざけることができるのでトンネルジャンクション層106の特性変化をより抑制でき、且つ、少ない工程数で製造できるので生産性が高い。
(変形例4)
変形例4の面発光レーザ100-4は、図41に示すように、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域及び活性層104の周辺部の上部(トンネルジャンクション層106側の部分)のみが高抵抗化されている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。すなわち、面発光レーザ100-4では、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域及び活性層104の周辺部の上部により、電流狭窄領域CCRが構成されている。
面発光レーザ100-4も、面発光レーザ100と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。なお、面発光レーザ100-4の製造方法でも、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ100-4の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオン注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域、第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域及び活性層104の周辺部の上部のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が活性層104内となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部及び活性層104の周辺部の上部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107のみが低抵抗化されて回復する。
変形例4の面発光レーザ100-4は、図41に示すように、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域及び活性層104の周辺部の上部(トンネルジャンクション層106側の部分)のみが高抵抗化されている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。すなわち、面発光レーザ100-4では、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域及び第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域及び活性層104の周辺部の上部により、電流狭窄領域CCRが構成されている。
面発光レーザ100-4も、面発光レーザ100と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。なお、面発光レーザ100-4の製造方法でも、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ100-4の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオン注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域、第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域及び活性層104の周辺部の上部のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が活性層104内となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部及び活性層104の周辺部の上部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107のみが低抵抗化されて回復する。
面発光レーザ100-4によれば、活性層104の下部において電流狭窄効果が得られないものの、電流狭窄領域CCRの形成時にイオン注入深さを比較的浅くできるので電流狭窄領域CCRの幅制御性に優れ、且つ、イオン濃度のピーク位置をトンネルジャンクション層106からより遠ざけることができるのでトンネルジャンクション層106の特性変化をより抑制でき、且つ、少ない工程数で製造できるので生産性が高い。
(変形例5)
変形例5の面発光レーザ100-5は、図42に示すように、基板130(反射鏡形成用基板)に代えて成長基板101が用いられている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。
面発光レーザ100-5も、面発光レーザ100と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。なお、面発光レーザ100-5の製造方法でも、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ100-5の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオンを注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域及びトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域、第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域、活性層104の周辺部の厚さ方向の全域及び第2クラッド層103の周辺部の厚さ方向の少なくとも一部のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が第2クラッド層103内又は第2クラッド層103と成長基板101との境界となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、活性層104の周辺部及び第2クラッド層103の周辺部の少なくとも一部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107の周辺部及び第2クラッド層103の周辺部の厚さ方向の少なくとも一部のみが低抵抗化されて回復する。
変形例5の面発光レーザ100-5は、図42に示すように、基板130(反射鏡形成用基板)に代えて成長基板101が用いられている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。
面発光レーザ100-5も、面発光レーザ100と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。なお、面発光レーザ100-5の製造方法でも、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ100-5の製造時に、積層体の周辺部又は該積層体をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第3クラッド層107側からイオンを注入する際、第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の全域及びトンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域、第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域、活性層104の周辺部の厚さ方向の全域及び第2クラッド層103の周辺部の厚さ方向の少なくとも一部のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が第2クラッド層103内又は第2クラッド層103と成長基板101との境界となる。
よって、イオン注入により第3クラッド層107の周辺部及びトンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、活性層104の周辺部及び第2クラッド層103の周辺部の少なくとも一部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第3クラッド層107の周辺部及び第2クラッド層103の周辺部の厚さ方向の少なくとも一部のみが低抵抗化されて回復する。
面発光レーザ100-5によれば、電流狭窄領域CCRの形成時にイオン注入深さを僅かに浅くできるので電流狭窄領域CCRの幅制御性に僅かに優れ、且つ、イオン濃度のピーク位置をトンネルジャンクション層106からより遠ざけることができるのでトンネルジャンクション層106の特性変化をより抑制でき、且つ、少ない工程数で製造できるので生産性が高い。
4.本技術の第2実施形態に係る面発光レーザ
以下、本技術の第2実施形態に係る面発光レーザ300について説明する。
(1)面発光レーザの構成
第2実施形態の面発光レーザ300は、図43に示すように、共振器が上下逆さまの構成であり、且つ、導電型が一部入れ替わっている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。
詳述すると、面発光レーザ300では、基板130上に第3クラッド層107、トンネルジャンクション層106、第1クラッド層105、活性層104及び第2クラッド層103が基板130側からこの順に配置されている。
面発光レーザ300では、第1クラッド層105がp型半導体層(例えばp-InP層)であり、且つ、第2クラッド層103がn型半導体層(例えばn-InP層)であり、且つ、第3クラッド層107がn型半導体層(例えばn-InP層)である。
面発光レーザ300では、トンネルジャンクション層106においてn型半導体領域106bがp型半導体領域106aの基板130側(下側)に位置している。
面発光レーザ300では、アノード電極109が第3クラッド層107上に設けられ第3クラッド層107内に電流パスが存在し、カソード電極110がメサMの頂部(例えば第1クラッド層103)上に設けられ第2クラッド層103内に電流パスが存在している。
以下、本技術の第2実施形態に係る面発光レーザ300について説明する。
(1)面発光レーザの構成
第2実施形態の面発光レーザ300は、図43に示すように、共振器が上下逆さまの構成であり、且つ、導電型が一部入れ替わっている点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。
詳述すると、面発光レーザ300では、基板130上に第3クラッド層107、トンネルジャンクション層106、第1クラッド層105、活性層104及び第2クラッド層103が基板130側からこの順に配置されている。
面発光レーザ300では、第1クラッド層105がp型半導体層(例えばp-InP層)であり、且つ、第2クラッド層103がn型半導体層(例えばn-InP層)であり、且つ、第3クラッド層107がn型半導体層(例えばn-InP層)である。
面発光レーザ300では、トンネルジャンクション層106においてn型半導体領域106bがp型半導体領域106aの基板130側(下側)に位置している。
面発光レーザ300では、アノード電極109が第3クラッド層107上に設けられ第3クラッド層107内に電流パスが存在し、カソード電極110がメサMの頂部(例えば第1クラッド層103)上に設けられ第2クラッド層103内に電流パスが存在している。
(2)面発光レーザの製造方法
以下、面発光レーザ300の製造方法について説明する。
面発光レーザ300も、面発光レーザ100と同様に、図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。面発光レーザ300の製造方法では、積層体生成処理の一例としての積層体生成処理2を行う。
以下、面発光レーザ300の製造方法について説明する。
面発光レーザ300も、面発光レーザ100と同様に、図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。面発光レーザ300の製造方法では、積層体生成処理の一例としての積層体生成処理2を行う。
以下、積層体生成処理2について、図44のフローチャート(ステップT3-1~T3-6)を参照して説明する。
最初のステップT3-1では、一例として、成長基板101(例えばInP基板)上に第1型半導体層として第3クラッド層107(例えばn-InP層)を成長させる。
次のステップT3-2では、第3クラッド層107上にトンネルジャンクション層106のn型半導体領域106bを成長させる。
次のステップT3-3では、n型半導体領域106b上にトンネルジャンクション層106のp型半導体領域106aを成長させる。
次のステップT3-4では、p型半導体領域106a上にp型半導体層(例えばp-InP層)として第1クラッド層105を成長させる。
次のステップT3-5では、第1クラッド層105上に活性層104を成長させる。
最後のステップT3-6では、活性層104上に第2n型半導体層として第2クラッド層103(例えばn-InP層)を成長させる。この結果、積層体L3(図45参照)が生成される。
次いで、積層体L3の周辺部又は該積層体L3をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第2クラッド層103側から成長基板101内までイオンが達するようにイオン注入を行う。この結果、第2クラッド層103の周辺部、活性層104の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部、第3クラッド層107の周辺部及び成長基板101の周辺部が高抵抗化する。その後、アニール処理が行われ、n型半導体層である第2クラッド層103の周辺部及びn型半導体層である第3クラッド層107の周辺部が低抵抗化され回復する一方、トンネルジャンクション層106の周辺部、活性層104の周辺部及びp型半導体層である第1クラッド層105の周辺部は高抵抗化されたままとなり回復しない。
(3)面発光レーザ及びその製造方法の効果
面発光レーザ300によれば、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の効果を得ることができる。
面発光レーザ300の製造方法によれば、面発光レーザ100の製造方法と同様の効果を奏する。
面発光レーザ300によれば、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の効果を得ることができる。
面発光レーザ300の製造方法によれば、面発光レーザ100の製造方法と同様の効果を奏する。
5.本技術の第2実施形態の変形例1~4に係る面発光レーザ
以下、本技術の第2実施形態の変形例1~4に係る面発光レーザ300-1~300-4について説明する。
以下、本技術の第2実施形態の変形例1~4に係る面発光レーザ300-1~300-4について説明する。
(変形例1)
変形例1の面発光レーザ300-1は、図46に示すように、基板130(反射鏡形成用基板)の代わりに成長基板101を有する点を除いて、第2実施形態の面発光レーザ300と同様の構成を有する。
面発光レーザ300-1では、面発光レーザ300と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。なお、面発光レーザ300-1の製造方法では、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
変形例1の面発光レーザ300-1は、図46に示すように、基板130(反射鏡形成用基板)の代わりに成長基板101を有する点を除いて、第2実施形態の面発光レーザ300と同様の構成を有する。
面発光レーザ300-1では、面発光レーザ300と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。なお、面発光レーザ300-1の製造方法では、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ300-1の製造時に、積層体L3の周辺部又は該積層体L3をエッチングして形成されたメサMの周辺部に対して第2クラッド層103側からイオンを注入する際、第2クラッド層103の周辺部の厚さ方向の全域、活性層104の周辺部の厚さ方向の全域、第1クラッド層105の周辺部の厚さ方向の全域、トンネルジャンクション層106の周辺部の厚さ方向の全域、及び第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の少なくとも一部のみにイオンが注入されるようにイオン注入エネルギーが調整される。この結果、イオン濃度のピーク位置が第3クラッド層107内又は第3クラッド層107と成長基板101との境界近傍となる。
よって、イオン注入により第2クラッド層103の周辺部、活性層104の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部及び第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の少なくとも一部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第2クラッド層103の周辺部及び第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の少なくとも一部のみが低抵抗化されて回復する。
よって、イオン注入により第2クラッド層103の周辺部、活性層104の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部及び第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の少なくとも一部のみが高抵抗化され、その後のアニール処理により第2クラッド層103の周辺部及び第3クラッド層107の周辺部の厚さ方向の少なくとも一部のみが低抵抗化されて回復する。
面発光レーザ300-1によれば、電流狭窄領域CCRの形成時にイオン注入深さを僅かに浅くできるので電流狭窄領域CCRの幅制御性に僅かに優れ、且つ、イオン濃度のピーク位置をトンネルジャンクション層106からより遠ざけることができるのでトンネルジャンクション層106の特性変化をより抑制でき、且つ、少ない工程数で製造できるので生産性が高い。
(変形例2)
変形例2の面発光レーザ300-2は、図47に示すように、導電型が一部入れ替わっており、且つ、第3クラッド層107がメサMの底部を構成し、且つ、第3クラッド層107の周辺部が高抵抗化されている点を除いて、第2実施形態の面発光レーザ300と同様の構成を有する。
詳述すると、面発光レーザ300-2では、第1クラッド層105がp型半導体層(例えばp-InP層)であり、且つ、第2クラッド層103がn型半導体層(例えばn-InP層)であり、且つ、第3クラッド層107がp型半導体層(例えばp-InP層)である。
面発光レーザ300-2では、アノード電極109が導電性基板である基板130の上面上に設けられ基板130内に電流パスが存在し、カソード電極110がメサMの頂部(例えば第2クラッド層103)上に設けられている。
変形例2の面発光レーザ300-2は、図47に示すように、導電型が一部入れ替わっており、且つ、第3クラッド層107がメサMの底部を構成し、且つ、第3クラッド層107の周辺部が高抵抗化されている点を除いて、第2実施形態の面発光レーザ300と同様の構成を有する。
詳述すると、面発光レーザ300-2では、第1クラッド層105がp型半導体層(例えばp-InP層)であり、且つ、第2クラッド層103がn型半導体層(例えばn-InP層)であり、且つ、第3クラッド層107がp型半導体層(例えばp-InP層)である。
面発光レーザ300-2では、アノード電極109が導電性基板である基板130の上面上に設けられ基板130内に電流パスが存在し、カソード電極110がメサMの頂部(例えば第2クラッド層103)上に設けられている。
以下、面発光レーザ300-2の製造方法について説明する。
面発光レーザ300-2も、面発光レーザ300と同様に、図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。面発光レーザ300-2の製造方法では、積層体生成処理の一例としての積層体生成処理3を行う。
面発光レーザ300-2も、面発光レーザ300と同様に、図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。面発光レーザ300-2の製造方法では、積層体生成処理の一例としての積層体生成処理3を行う。
以下、積層体生成処理3について、図48のフローチャート(ステップT4-1~T4-6)を参照して説明する。
最初のステップT4-1では、一例として、成長基板101(例えばInP基板)上に第1p型半導体層として第3クラッド層107(例えばp-InP層)を成長させる。
次のステップT4-2では、第3クラッド層107上にトンネルジャンクション層106のn型半導体領域106bを成長させる。
次のステップT4-3では、n型半導体領域106b上にトンネルジャンクション層106のp型半導体領域106aを成長させる。
次のステップT4-4では、p型半導体領域106a上に第2p型半導体層として第1クラッド層105(例えばp-InP層)を成長させる。
次のステップT4-5では、第2p型半導体層上に活性層104を成長させる。
最後のステップT4-6では、活性層104上にn型半導体層として第2クラッド層103(例えばn-InP層)を成長させる。この結果、積層体L4(図49参照)が生成される。
次いで、積層体L4の周辺部又は該積層体L4をエッチングして形成されたメサの周辺部に対して第2クラッド層103側から成長基板101内までイオンが達するようにイオン注入を行う。この結果、第2クラッド層103の周辺部、活性層104の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部、第3クラッド層107の周辺部及び成長基板101の周辺部が高抵抗化する。その後、アニール処理が行われ、n型半導体層である第2クラッド層103の周辺部のみが低抵抗化され回復する一方、活性層104の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部及び第3クラッド層107の周辺部は高抵抗化されたままとなり回復しない。
面発光レーザ300-2によれば、第2実施形態の面発光レーザ300と同様の効果を得ることができる。
面発光レーザ300-2の製造方法によれば、面発光レーザ300の製造方法と同様の効果を奏する。
面発光レーザ300-2の製造方法によれば、面発光レーザ300の製造方法と同様の効果を奏する。
(変形例3)
変形例3の面発光レーザ300-3は、図50に示すように、一部導電型が入れ替わっている点、トンネルジャンクション層106がメサMの底部を構成している点を除いて、変形例2の面発光レーザ300-2と概ね同様の構成を有する。面発光レーザ300-3では、第3クラッド層107上にアノード電極109が設けられている。
変形例3の面発光レーザ300-3は、図50に示すように、一部導電型が入れ替わっている点、トンネルジャンクション層106がメサMの底部を構成している点を除いて、変形例2の面発光レーザ300-2と概ね同様の構成を有する。面発光レーザ300-3では、第3クラッド層107上にアノード電極109が設けられている。
以下、面発光レーザ300-3の製造方法について簡単に説明する。
面発光レーザ300-3も、面発光レーザ300-2と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。なお、面発光レーザ300-3の製造方法では、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ300-3も、面発光レーザ300-2と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。なお、面発光レーザ300-3の製造方法では、成長基板101までイオンを到達させないので、成長基板101を除去する必要がない。このため、例えば、図2のステップS11~S15、図21のステップS21~S25の代わりに、成長基板101に第2反射鏡102を形成するステップ(工程)を行えばよい。
面発光レーザ300-3の製造方法でも、先ず、積層体生成処理の一例としての積層体生成処理4を行う。次いで、積層体生成処理4で生成された積層体L4の周辺部又は該積層体L4をエッチングして形成されたメサMの周辺部に対して第2クラッド層103側から、第3クラッド層107内にイオンが到達するようにイオン注入を行う。この結果、第2クラッド層103の周辺部、活性層104の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部、第3クラッド層107の周辺部の上部(トンネルジャンクション層106側の部分)が高抵抗化する。その後、アニール処理が行われ、第2クラッド層103の周辺部が低抵抗化され回復する一方、活性層104の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部及び第3クラッド層107の周辺部の上部は高抵抗化されたままとなり回復しない。
面発光レーザ300-3によれば、第3クラッド層107の周辺部の下部において電流狭窄効果が得られないものの、電流狭窄領域CCRの形成時にイオン注入深さを僅かに浅くできるので電流狭窄領域CCRの幅制御性に僅かに優れ、且つ、少ない工程数で製造できるので生産性が高い。
(変形例4)
変形例4の面発光レーザ300-4は、図51に示すように、アノード電極109が、導電性を有する基板130の裏面(下面)に設けられている点を除いて、変形例2の面発光レーザ300-2と概ね同様の構成を有する。
面発光レーザ300-4は、面発光レーザ300-2と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。
面発光レーザ300-4は、面発光レーザ300-2と同様の効果を奏する。
変形例4の面発光レーザ300-4は、図51に示すように、アノード電極109が、導電性を有する基板130の裏面(下面)に設けられている点を除いて、変形例2の面発光レーザ300-2と概ね同様の構成を有する。
面発光レーザ300-4は、面発光レーザ300-2と概ね同様に図2又は図21のフローチャートの手順で製造される。
面発光レーザ300-4は、面発光レーザ300-2と同様の効果を奏する。
6.本技術の第3実施形態に係る面発光レーザ
以下、本技術の第3実施形態に係る面発光レーザ400について説明する。
第3実施形態の面発光レーザ400は、図52に示すように、メサMを有しないゲインガイド型である点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。
面発光レーザ400では、例えばカソード電極110が、導電性を有する基板130の裏面(下面)に第2反射鏡102を取り囲むように枠状(例えば環状)に設けられている。
以下、本技術の第3実施形態に係る面発光レーザ400について説明する。
第3実施形態の面発光レーザ400は、図52に示すように、メサMを有しないゲインガイド型である点を除いて、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の構成を有する。
面発光レーザ400では、例えばカソード電極110が、導電性を有する基板130の裏面(下面)に第2反射鏡102を取り囲むように枠状(例えば環状)に設けられている。
以下、面発光レーザ400の製造方法について説明する。
面発光レーザ400は、図53のフローチャート(ステップS61~S75)の手順で製造される。図53のフローチャートにおける各ステップは、図2及び図21のフローチャートの対応する工程と実質的に同一である。但し、図53のフローチャートでは、メサMを形成するステップを含まず、カソード電極110を形成するステップ(ステップS73)が、第2反射鏡を形成するステップ(ステップS72)と、支持基板120を除去す
るステップ(ステップS74)との間に実行される。
面発光レーザ400の製造方法では、ステップS61において、積層体生成処理の一例としての積層体生成処理1を行う。
面発光レーザ400は、図53のフローチャート(ステップS61~S75)の手順で製造される。図53のフローチャートにおける各ステップは、図2及び図21のフローチャートの対応する工程と実質的に同一である。但し、図53のフローチャートでは、メサMを形成するステップを含まず、カソード電極110を形成するステップ(ステップS73)が、第2反射鏡を形成するステップ(ステップS72)と、支持基板120を除去す
るステップ(ステップS74)との間に実行される。
面発光レーザ400の製造方法では、ステップS61において、積層体生成処理の一例としての積層体生成処理1を行う。
次いで、積層体L1の周辺部に対して第3クラッド層107側から成長基板101までイオンが達するようにイオン注入を行う。この結果、第3クラッド層107の周辺部、トンネルジャンクション層106の周辺部、第1クラッド層105の周辺部、活性層104の周辺部、第2クラッド層103の周辺部及び成長基板101の周辺部が高抵抗化する。その後、アニール処理が行われ、n型半導体層である第3クラッド層107の周辺部及びn型半導体層である第2クラッド層103の周辺部が低抵抗化され回復する一方、トンネルジャンクション層106の周辺部、p型半導体層である第1クラッド層105の周辺部及び活性層104の周辺部は高抵抗化されたままとなり回復しない。
面発光レーザ400によれば、第1実施形態の面発光レーザ100と同様の効果を得ることができる。
面発光レーザ400の製造方法によれば、面発光レーザ100の製造方法と同様の効果を奏するとともに、メサMを形成しない分、少ない工程数で製造でき、生産性が高い。
面発光レーザ400の製造方法によれば、面発光レーザ100の製造方法と同様の効果を奏するとともに、メサMを形成しない分、少ない工程数で製造でき、生産性が高い。
なお、図53のフローチャートのステップS61において、積層体生成処理2を実施することにより、第2実施形態の面発光レーザ300と同様の層構成の面発光レーザを製造できる。図53のフローチャートのステップS61において、積層体生成処理3を実施することにより、第2実施形態の変形例2の面発光レーザ300-2と同様の層構成の面発光レーザを製造できる。
7.本技術の変形例
本技術は、上記各実施形態及び各変形例に限定されることなく、種々の変形が可能である。
本技術は、上記各実施形態及び各変形例に限定されることなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記各実施形態及び各変形例では、各クラッド層として、InP系化合物半導体からなるものを例にとって説明したが、これに代えて、例えば、GaAs化合物半導体、AlGaAs系化合物半導体等からなるものであってもよい。
例えば、p型半導体領域106a及びn型半導体領域106bの各々は、例えばInP系化合物半導体、AlGaInAs系化合物半導体及びAlGaInSbAs系化合物半導体のいずれかからなるものを用いてもよい。
例えば、p型半導体領域106a及びn型半導体領域106bの各々は、例えばInP系化合物半導体、AlGaInAs系化合物半導体及びAlGaInSbAs系化合物半導体のいずれかからなるものを用いてもよい。
第1及び第2反射鏡108、102の各々は、Al、Ga、Asの2種以上の元素の化合物からなる半導体多層膜反射鏡であってもよい。
上記各実施形態及び各変形例の面発光レーザの構成の一部を相互に矛盾しない範囲内で組み合わせてもよい。
以上説明した各実施形態及び各変形例において、面発光レーザを構成する各構成要素の材質、導電型、厚み、幅、長さ、形状、大きさ、配置等は、面発光レーザとして機能する範囲内で適宜変更可能である。
8.電子機器への応用例
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品(電子機器)へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品(電子機器)へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本技術に係る面発光レーザは、例えば、レーザ光により画像を形成又は表示する機器(例えばレーザプリンタ、レーザ複写機、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等)の光源としても応用可能である。
9.<面発光レーザを距離測定装置に適用した例>
以下に、上記各実施形態及び各変形例に係る面発光レーザの適用例について説明する。
以下に、上記各実施形態及び各変形例に係る面発光レーザの適用例について説明する。
図54は、本技術に係る電子機器の一例としての、面発光レーザ100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100を備えている。距離測定装置1000は、例えば、面発光レーザ100、受光装置125、レンズ115、135、信号処理部140、制御部150、表示部160および記憶部170を備えている。
受光装置125は、被検体Sで反射された光を検出する。レンズ115は、面発光レーザ100から出射された光を平行光化するためのレンズであり、コリメートレンズである。レンズ135は、被検体Sで反射された光を集光し、受光装置125に導くためのレンズであり、集光レンズである。
信号処理部140は、受光装置125から入力された信号と、制御部150から入力された参照信号との差分に対応する信号を生成するための回路である。制御部150は、例えば、Time to Digital Converter (TDC)を含んで構成されている。参照信号は、制御部150から入力される信号であってもよいし、面発光レーザ100の出力を直接検出する検出部の出力信号であってもよい。制御部150は、例えば、面発光レーザ100、受光装置125、信号処理部140、表示部160および記憶部170を制御するプロセッサである。制御部150は、信号処理部140で生成された信号に基づいて、被検体Sまでの距離を計測する回路である。制御部150は、被検体Sまでの距離についての情報を表示するための映像信号を生成し、表示部160に出力する。表示部160は、制御部150から入力された映像信号に基づいて、被検体Sまでの距離についての情報を表示する。制御部150は、被検体Sまでの距離についての情報を記憶部170に格納する。
本適用例において、面発光レーザ100に代えて、上記面発光レーザ100-1~100-5、200、200-1~200-5、300、300-1~300-4、400のいずれかを距離測定装置1000に適用することもできる。
10.<距離測定装置を移動体に搭載した例>
10.<距離測定装置を移動体に搭載した例>
図55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55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55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56は、距離測定装置12031の設置位置の例を示す図である。
図56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56には、距離測定装置12101ないし12104の検出範囲の一例が示されている。検出範囲12111は、フロントノーズに設けられた距離測定装置12101の検出範囲を示し、検出範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた距離測定装置12102,12103の検出範囲を示し、検出範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた距離測定装置12104の検出範囲を示す。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを基に、検出範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、距離測定装置12031に適用され得る。
また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
(1)第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された、活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器と、
を備え、
前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザ。
(2)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記クラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(1)に記載の面発光レーザ。
(3)前記クラッド層は、p型半導体層である、(1)又は(2)に記載の面発光レーザ。
(4)前記クラッド層は、p型のInP化合物半導体からなる、(2)又は(3)に記載の面発光レーザ。
(5)前記活性層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(6)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に別のクラッド層を含み、該別のクラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(1)~(5)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(7)前記別のクラッド層上に電極が設けられている、(6)に記載の面発光レーザ。
(8)前記別のクラッド層は、n型半導体層である、(6)又は(7)に記載の面発光レーザ。
(9)前記別のクラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(6)~(8)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(10)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側に更なる別のクラッド層を含み、前記更なる別のクラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(1)~(9)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(11)前記更なる別のクラッド層上に電極が設けられている、(10)に記載の面発光レーザ。
(12)前記更なる別のクラッド層は、n型半導体層である、(10)又は(11)に記載の面発光レーザ。
(13)前記クラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(10)~(12)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(14)前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部がイオン注入により高抵抗化されている、(1)~(13)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(15)前記イオン注入における不純物濃度は、1x1019cm-3未満である、(14)に記載の面発光レーザ。
(16)前記イオン注入における不純物は、H、B、C、Oの少なくとも1つを含む、(14)又は(15)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、p型半導体領域及びn型半導体領域を含み、前記p型半導体領域及びn型半導体領域の各々は、InP系化合物半導体、AlGaInAs系化合物半導体及びAlGaInSbAs系化合物半導体のいずれかからなる、(1)~(16)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(18)前記第1及び第2反射鏡のうち前記トンネルジャンクション層よりも前記活性層に近い反射鏡と、前記共振器との間に配置された基板を更に備え、前記反射鏡は、凹面型の多層膜反射鏡である、(1)~(17)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(19)前記基板の熱伝導率は、40W/m・K以上である、(18)に記載の面発光レーザ。
(20)前記基板は、GaAs、Si、SiCのいずれかからなる、(18)又は(19)に記載の面発光レーザ。
(21)前記反射鏡は、Al、Ga、Asの2種以上の元素の化合物からなる半導体多層膜反射鏡である、(18)~(20)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(22)(1)~(21)のいずれか1つに記載の面発光レーザを複数備える、面発光レーザアレイ。
(23)(1)~(21)のいずれか1つに記載の面発光レーザを備える、電子機器。
(24)(22)に記載の面発光レーザアレイを備える、電子機器。
(25)第1基板上に活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器を積層して積層体を生成する工程と、
前記共振器の周辺部に対してイオンを注入して少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部を中央部よりも高抵抗化する工程と、
を含む、面発光レーザの製造方法。
(26)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記クラッド層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)に記載の面発光レーザの製造方法。
(27)前記高抵抗化する工程では、前記活性層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)又は(26)に記載の面発光レーザの製造方法。
(28)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側にクラッド層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記クラッド層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(27)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(29)前記高抵抗化する工程では、前記第1基板内にイオンを到達させる、(25)~(28)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(30)前記高抵抗化する工程の後、前記積層体の前記共振器側の面に支持基板を貼り合わせる工程と、前記積層体から前記第1基板を除去する工程と、を含む、(25)~(29)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(31)前記積層体の前記第1基板が除去された面に第2基板を接合する工程と、前記第2基板に反射鏡を形成する工程と、を含む、(30)に記載の面発光レーザの製造方法。
(32)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側にn型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(31)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(33)前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む、(32)に記載の面発光レーザの製造方法。
(34)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側にp型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記p型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(33)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(35)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にp型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記p型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(34)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(36)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にn型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(35)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(37)前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む、(36)に記載の面発光レーザの製造方法。
(38)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側にn型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の少なくとも前記活性層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(37)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(39)前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の少なくとも前記活性層側の部分の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む、(38)に記載の面発光レーザの製造方法。
(40)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側にp型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記p型半導体層の少なくとも前記活性層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(39)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(41)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記クラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(1)に記載の面発光レーザ。
(42)前記クラッド層は、n型半導体層である、(41)に記載の面発光レーザ。
(43)前記クラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(41)又は(42)に記載の面発光レーザ。
(44)前記活性層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(41)~(43)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(45)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に別のクラッド層を含み、前記別のクラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(41)~(44)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(46)前記別のクラッド層上又は前記別のクラッド層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に配置された基板上に電極が設けられている、(45)に記載の面発光レーザ。
(47)前記別のクラッド層は、p型半導体層である、(45)又は(46)に記載の面発光レーザ。
(48)前記別のクラッド層は、p型のInP化合物半導体からなる、(45)~(47)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(49)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側に更なる別のクラッド層を含み、前記更なる別のクラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(41)~(48)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(50)前記更なる別のクラッド層上に電極が設けられている、(49)に記載の面発光レーザ。
(51)前記更なる別のクラッド層は、n型半導体層である、(49)又は(50)に記載の面発光レーザ。
(52)前記更なる別のクラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(49)~(51)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(53)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記クラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(1)に記載の面発光レーザ。
(54)前記クラッド層は、p型半導体層である、(53)に記載の面発光レーザ。
(55)前記クラッド層は、p型のInP化合物半導体からなる、(53)又は(54)に記載の面発光レーザ。
(56)前記活性層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(53)~(55)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(57)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に別のクラッド層を含み、前記別のクラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(53)~(56)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(58)前記別のクラッド層上に電極が設けられている、(57)に記載の面発光レーザ。
(59)前記別のクラッド層は、n型半導体層である、(57)又は(58)に記載の面発光レーザ。
(60)前記別のクラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(57)~(59)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(61)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側に更なる別のクラッド層を含み、前記更なる別のクラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(53)~(60)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(62)前記更なる別のクラッド層上又は前記更なる別のクラッド層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に配置された基板上に電極が設けられている、(61)に記載の面発光レーザ。
(63)前記更なる別のクラッド層は、p型半導体層である、(61)又は(62)に記載の面発光レーザ。
(64)前記更なる別のクラッド層は、p型のInP化合物半導体からなる、(61)~(63)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(65)第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された、活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器と、
を備え、
前記共振器は、
前記活性層と前記トンネルジャンクション層との間に配置されたクラッド層と、
前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に配置された別のクラッド層と、
前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側に配置された更なる別のクラッド層と、
を含み、
前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザ。
(66)前記クラッド層は、p型半導体層であり、前記別のクラッド層及び前記更なる別のクラッド層の各々は、n型半導体層である、(65)に記載の面発光レーザ。
(67)前記クラッド層及び前記更なる別のクラッド層の各々は、n型半導体層であり、前記別のクラッド層は、p型半導体層である、(65)に記載の面発光レーザ。
(68)前記クラッド層及び前記更なる別のクラッド層の各々は、p型半導体層であり、
前記別のクラッド層は、n型半導体層である、(65)に記載の面発光レーザ。
(1)第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された、活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器と、
を備え、
前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザ。
(2)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記クラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(1)に記載の面発光レーザ。
(3)前記クラッド層は、p型半導体層である、(1)又は(2)に記載の面発光レーザ。
(4)前記クラッド層は、p型のInP化合物半導体からなる、(2)又は(3)に記載の面発光レーザ。
(5)前記活性層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(6)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に別のクラッド層を含み、該別のクラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(1)~(5)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(7)前記別のクラッド層上に電極が設けられている、(6)に記載の面発光レーザ。
(8)前記別のクラッド層は、n型半導体層である、(6)又は(7)に記載の面発光レーザ。
(9)前記別のクラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(6)~(8)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(10)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側に更なる別のクラッド層を含み、前記更なる別のクラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(1)~(9)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(11)前記更なる別のクラッド層上に電極が設けられている、(10)に記載の面発光レーザ。
(12)前記更なる別のクラッド層は、n型半導体層である、(10)又は(11)に記載の面発光レーザ。
(13)前記クラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(10)~(12)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(14)前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部がイオン注入により高抵抗化されている、(1)~(13)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(15)前記イオン注入における不純物濃度は、1x1019cm-3未満である、(14)に記載の面発光レーザ。
(16)前記イオン注入における不純物は、H、B、C、Oの少なくとも1つを含む、(14)又は(15)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、p型半導体領域及びn型半導体領域を含み、前記p型半導体領域及びn型半導体領域の各々は、InP系化合物半導体、AlGaInAs系化合物半導体及びAlGaInSbAs系化合物半導体のいずれかからなる、(1)~(16)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(18)前記第1及び第2反射鏡のうち前記トンネルジャンクション層よりも前記活性層に近い反射鏡と、前記共振器との間に配置された基板を更に備え、前記反射鏡は、凹面型の多層膜反射鏡である、(1)~(17)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(19)前記基板の熱伝導率は、40W/m・K以上である、(18)に記載の面発光レーザ。
(20)前記基板は、GaAs、Si、SiCのいずれかからなる、(18)又は(19)に記載の面発光レーザ。
(21)前記反射鏡は、Al、Ga、Asの2種以上の元素の化合物からなる半導体多層膜反射鏡である、(18)~(20)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(22)(1)~(21)のいずれか1つに記載の面発光レーザを複数備える、面発光レーザアレイ。
(23)(1)~(21)のいずれか1つに記載の面発光レーザを備える、電子機器。
(24)(22)に記載の面発光レーザアレイを備える、電子機器。
(25)第1基板上に活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器を積層して積層体を生成する工程と、
前記共振器の周辺部に対してイオンを注入して少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部を中央部よりも高抵抗化する工程と、
を含む、面発光レーザの製造方法。
(26)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記クラッド層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)に記載の面発光レーザの製造方法。
(27)前記高抵抗化する工程では、前記活性層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)又は(26)に記載の面発光レーザの製造方法。
(28)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側にクラッド層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記クラッド層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(27)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(29)前記高抵抗化する工程では、前記第1基板内にイオンを到達させる、(25)~(28)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(30)前記高抵抗化する工程の後、前記積層体の前記共振器側の面に支持基板を貼り合わせる工程と、前記積層体から前記第1基板を除去する工程と、を含む、(25)~(29)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(31)前記積層体の前記第1基板が除去された面に第2基板を接合する工程と、前記第2基板に反射鏡を形成する工程と、を含む、(30)に記載の面発光レーザの製造方法。
(32)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側にn型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(31)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(33)前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む、(32)に記載の面発光レーザの製造方法。
(34)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側にp型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記p型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(33)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(35)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にp型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記p型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(34)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(36)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にn型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(35)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(37)前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む、(36)に記載の面発光レーザの製造方法。
(38)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側にn型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記n型半導体層の少なくとも前記活性層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(37)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(39)前記高抵抗化する工程の後、前記積層体にアニール処理を施して前記n型半導体層の少なくとも前記活性層側の部分の周辺部を低抵抗化する工程を更に含む、(38)に記載の面発光レーザの製造方法。
(40)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側にp型半導体層を含み、前記高抵抗化する工程では、前記p型半導体層の少なくとも前記活性層側の部分の周辺部も高抵抗化する、(25)~(39)のいずれか1つに記載の面発光レーザの製造方法。
(41)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記クラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(1)に記載の面発光レーザ。
(42)前記クラッド層は、n型半導体層である、(41)に記載の面発光レーザ。
(43)前記クラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(41)又は(42)に記載の面発光レーザ。
(44)前記活性層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(41)~(43)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(45)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に別のクラッド層を含み、前記別のクラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(41)~(44)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(46)前記別のクラッド層上又は前記別のクラッド層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に配置された基板上に電極が設けられている、(45)に記載の面発光レーザ。
(47)前記別のクラッド層は、p型半導体層である、(45)又は(46)に記載の面発光レーザ。
(48)前記別のクラッド層は、p型のInP化合物半導体からなる、(45)~(47)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(49)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側に更なる別のクラッド層を含み、前記更なる別のクラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(41)~(48)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(50)前記更なる別のクラッド層上に電極が設けられている、(49)に記載の面発光レーザ。
(51)前記更なる別のクラッド層は、n型半導体層である、(49)又は(50)に記載の面発光レーザ。
(52)前記更なる別のクラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(49)~(51)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(53)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、前記クラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(1)に記載の面発光レーザ。
(54)前記クラッド層は、p型半導体層である、(53)に記載の面発光レーザ。
(55)前記クラッド層は、p型のInP化合物半導体からなる、(53)又は(54)に記載の面発光レーザ。
(56)前記活性層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(53)~(55)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(57)前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に別のクラッド層を含み、前記別のクラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、(53)~(56)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(58)前記別のクラッド層上に電極が設けられている、(57)に記載の面発光レーザ。
(59)前記別のクラッド層は、n型半導体層である、(57)又は(58)に記載の面発光レーザ。
(60)前記別のクラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、(57)~(59)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(61)前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側に更なる別のクラッド層を含み、前記更なる別のクラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、(53)~(60)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(62)前記更なる別のクラッド層上又は前記更なる別のクラッド層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に配置された基板上に電極が設けられている、(61)に記載の面発光レーザ。
(63)前記更なる別のクラッド層は、p型半導体層である、(61)又は(62)に記載の面発光レーザ。
(64)前記更なる別のクラッド層は、p型のInP化合物半導体からなる、(61)~(63)のいずれか1つに記載の面発光レーザ。
(65)第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された、活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器と、
を備え、
前記共振器は、
前記活性層と前記トンネルジャンクション層との間に配置されたクラッド層と、
前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側に配置された別のクラッド層と、
前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側に配置された更なる別のクラッド層と、
を含み、
前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザ。
(66)前記クラッド層は、p型半導体層であり、前記別のクラッド層及び前記更なる別のクラッド層の各々は、n型半導体層である、(65)に記載の面発光レーザ。
(67)前記クラッド層及び前記更なる別のクラッド層の各々は、n型半導体層であり、前記別のクラッド層は、p型半導体層である、(65)に記載の面発光レーザ。
(68)前記クラッド層及び前記更なる別のクラッド層の各々は、p型半導体層であり、
前記別のクラッド層は、n型半導体層である、(65)に記載の面発光レーザ。
100、100-1~100-5、200、200-1~200-5、300、300-1~300-4、400:面発光レーザ、101:成長基板(第1基板)、102:第2反射鏡、103:第2クラッド層(クラッド層)、104:活性層、105:第1クラッド層(クラッド層)、106:トンネルジャンクション層、106a:p型半導体領域、106b:n型半導体領域、107:第3クラッド層(クラッド層)、108:第1反射鏡、109:アノード電極(電極)、110:カソード電極、120:支持基板、130:基板(第2基板)、1000:距離測定装置(電子機器)。
Claims (20)
- 第1及び第2反射鏡と、
前記第1及び第2反射鏡の間に配置された、活性層及びトンネルジャンクション層を含む共振器と、
を備え、
前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部が中央部よりも高抵抗である、面発光レーザ。 - 前記共振器は、前記トンネルジャンクション層と前記活性層との間にクラッド層を含み、
前記クラッド層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、請求項1に記載の面発光レーザ。 - 前記クラッド層は、p型半導体層である、請求項2に記載の面発光レーザ。
- 前記クラッド層は、p型のInP化合物半導体からなる、請求項2に記載の面発光レーザ。
- 前記活性層は、少なくとも前記トンネルジャンクション層側の部分の周辺部が中央部よりも高抵抗である、請求項1に記載の面発光レーザ。
- 前記共振器は、前記活性層の前記トンネルジャンクション層側とは反対側にクラッド層を含み、
前記クラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、請求項1に記載の面発光レーザ。 - 前記クラッド層上に電極が設けられている、請求項6に記載の面発光レーザ。
- 前記クラッド層は、n型半導体層である、請求項6に記載の面発光レーザ。
- 前記クラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、請求項6に記載の面発光レーザ。
- 前記共振器は、前記トンネルジャンクション層の前記活性層側とは反対側にクラッド層を含み、
前記クラッド層は、中央部及び周辺部が前記トンネルジャンクション層の周辺部よりも低抵抗である、請求項1に記載の面発光レーザ。 - 前記クラッド層上に電極が設けられている、請求項10に記載の面発光レーザ。
- 前記クラッド層は、n型半導体層である、請求項10に記載の面発光レーザ。
- 前記クラッド層は、n型のInP化合物半導体からなる、請求項10に記載の面発光レーザ。
- 前記共振器は、少なくとも前記トンネルジャンクション層の厚さ方向の全域において周辺部がイオン注入により高抵抗化されている、請求項1に記載の面発光レーザ。
- 前記イオン注入における不純物濃度は、1x1019cm-3未満である、請求項14に記載の面発光レーザ。
- 前記イオン注入における不純物は、H、B、C、Oの少なくとも1つを含む、請求項14に記載の面発光レーザ。
- 前記トンネルジャンクション層は、p型半導体領域及びn型半導体領域を含み、
前記p型半導体領域及びn型半導体領域の各々は、InP系化合物半導体、AlGaInAs系化合物半導体及びAlGaInSbAs系化合物半導体体のいずれかからなる、請求項1に記載の面発光レーザ。 - 前記第1及び第2反射鏡のうち前記トンネルジャンクション層よりも前記活性層に近い反射鏡と、前記共振器との間に配置された基板を更に備え、
前記反射鏡は、凹面型の多層膜反射鏡である、請求項1に記載の面発光レーザ。 - 前記基板の熱伝導率は、40W/m・K以上である、請求項18に記載の面発光レーザ。
- 請求項1の面発光レーザを備える、電子機器。
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