垂直谐振器型发光元件制造技术

一种垂直谐振器型发光元件包括：基板(11)；形成于基板上的第一多层膜反射镜(12)；形成于第一多层膜反射镜上并具有第一导电类型的第一半导体层(13N)；形成于第一半导体层上的发光层(13A)；形成于发光层上并具有与第一导电类型相反的第二导电类型、同时在上表面上具有凸部(13PB)的第二半导体层(13P)；覆盖第二半导体层的上表面、同时具有暴露出凸部的上表面上的第二半导体层的开口的绝缘层(14)，所述凸部终止于上表面上；形成于绝缘层上以覆盖第二半导体层的上表面的透光电极层(15)，所述上表面通过绝缘层的开口暴露出来；以及形成于透光电极层上并与第一多层膜反射镜一起构成谐振器的第二多层膜反射镜(16)。成谐振器的第二多层膜反射镜(16)。成谐振器的第二多层膜反射镜(16)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】垂直谐振器型发光元件


[0001]本专利技术涉及诸如垂直腔面发射激光器之类的垂直腔面发光器件。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器(以下简称为面发射激光器)是半导体激光器，该半导体激光器包括由层叠在基板上的多层膜形成的反射镜并且在垂直于基板表面的方向上发射光。例如，专利文献1公开了被构造为减少高阶横模的产生的面发射激光器。
[0003]专利文献1：日本专利No.5839852

技术实现思路

[0004]技术问题
[0005]例如，在诸如面发射激光器之类的垂直腔面发光器件中，优选的是发光图案是稳定的。因此，例如，被构造为以期望横模产生光的谐振器优选地被配置在垂直腔面发光器件中。例如，面发射激光器优选地产生具有单峰强度分布的激光束并且被构造为以低发射角发射激光束。
[0006]考虑到上述几点做出本专利技术，并且本专利技术的目的是提供允许以稳定的横模发射光的垂直腔面发光器件。
[0007]技术方案
[0008]根据本专利技术的垂直腔面发光器件包括：基板、第一多层膜、第一半导体层、发光层、第二半导体层、绝缘层、透光电极层和第二多层膜反射镜。第一多层膜反射镜形成于基板上。第一半导体层形成于第一多层膜反射镜上。第一半导体层具有第一导电类型。发光层形成于第一半导体层上。第二半导体层形成于发光层上。第二半导体层具有与第一导电类型相反的第二导电类型。第二半导体层具有带有凸部的上表面。绝缘层覆盖第二半导体层的上表面。绝缘层终止于凸部的上表面上而在凸部的上表面上具有暴露出第二半导体层的开口。透光电极层覆盖从绝缘层的开口暴露出的第二半导体层的上表面。透光电极层形成于绝缘层上，并且第二多层膜反射镜形成于透光电极层上。第二多层膜反射镜与第一多层膜反射镜一起构成谐振器。
附图说明
[0009]图1是根据实施方式1的面发射激光器的顶视图。
[0010]图2是根据实施方式1的面发射激光器的截面图。
[0011]图3是根据实施方式1的面发射激光器的放大截面图。
[0012]图4是例示了根据实施方式1的面发射激光器中的激光介质中的折射率分布的图。
[0013]图5是根据实施方式1的面发射激光器的放大截面图。
[0014]图6是根据实施方式1的面发射激光器的放大截面图。
[0015]图7是根据实施方式1的变型的面发射激光器的顶视图。
[0016]图8是根据实施方式1的变型的面发射激光器的放大截面图。
具体实施方式
[0017]下面将详细描述本专利技术的实施方式。在下面的实施方式中，将描述本专利技术被实现为面发射激光器(半导体激光器)的情况。然而，本专利技术不限于面发射激光器，而是可应用于诸如垂直腔面发光二极管之类的各种垂直腔面发光器件。
[0018]实施方式1
[0019]图1是根据实施方式1的垂直腔面发射激光器(以下称为面发射激光器：VCSEL)的示意性顶视图。图2是面发射激光器10的截面图。图2是沿图1中的线2
‑
2截取的截面图。将参照图1和图2描述面发射激光器10的构造。
[0020]面发射激光器10包括基板11和形成于基板11上的第一多层膜反射镜(以下简称为第一反射镜)12。在本实施方式中，第一反射镜12具有第一半导体膜(以下称为高折射率半导体膜)H1和折射率比高折射率半导体膜H1的折射率低的第二半导体膜(以下称为低折射率半导体膜)L1交替层叠的结构。在本实施方式中，第一反射镜12构成由半导体材料制成的分布式布拉格反射器(DBR)。
[0021]在本实施方式中，基板11具有GaN的组分。例如，基板11是用于第一反射镜12的晶体生长的生长用基板。第一反射镜12中的高折射率半导体膜H1具有GaN的组分，并且低折射率半导体膜L1具有AlInN的组分。在本实施方式中，在基板11和第一反射镜12之间设置有具有GaN的组分的缓冲层(未示出)。
[0022]面发射激光器10包括形成于第一反射镜12上并包括发光层13A的发光结构层13。在本实施方式中，发光结构层13包括由氮化物类半导体制成的多个半导体层。例如，发光结构层13包括形成于第一反射镜12上的n型半导体层(具有第一导电类型的第一半导体层)13N、形成于n型半导体层13N上的发光层(有源层)13A以及形成于发光层13A上的p型半导体层(第二半导体层，具有与第一导电类型相反的第二导电类型的半导体层)13P。
[0023]在本实施方式中，n型半导体层13N具有GaN的组分并且含有Si作为n型杂质。发光层13A具有量子阱结构，其包括具有InGaN的组分的阱层和具有GaN的组分的势垒层。p型半导体层13P具有GaN类组分并且含有Mg作为p型杂质。
[0024]发光结构层13的构造不限于此。例如，n型半导体层13N可以包括具有相互不同的组分的多个n型半导体层。发光层13A可以具有单量子阱结构或者可以具有单层结构。
[0025]p型半导体层13P可以包括具有相互不同的组分的多个p型半导体层。例如，p型半导体层13P可以包括接触层(未示出)以与电极形成欧姆接触。在这种情况下，例如，p型半导体层13P仅需要包括GaN层作为接触层和发光层13A之间的包覆层。
[0026]例如，发光结构层13可以具有在发光层13A和p型半导体层13P之间的、减少注入到发光层13A中的电子溢流到p型半导体层13P的电子阻挡层(未示出)。例如，电子阻挡层可以具AlGaN的组分。例如，电子阻挡层可以含有杂质，并且可以含有p型杂质以具有p型导电类型。
[0027]p型半导体层13P具有在上表面上设置成环状的凹部13PA。如图1所示，在本实施方式中，凹部13PA形成为圆环状。在本实施方式中，p型半导体层13P在凹部13PA的区域中的层厚小于其它区域的层厚。
[0028]例如，可以通过在基板11上生长要作为发光结构层13的GaN层，在其表面上形成圆环状的掩模，并且在掩模上方执行蚀刻之后来形成凹部13PA。
[0029]在本实施方式中，由于在p型半导体层13P的上表面上形成环状的凹部13PA，因此在凹部13PA的内部形成相对于凹部13PA相对突出的凸部13PB。p型半导体层13P在凸部13PB的区域中的层厚大于凹部13PA的区域的层厚。换言之，p型半导体层13P的凸部13PB是由凹部13PA的内端部限定的部分。
[0030]面发射激光器10包括绝缘层14，该绝缘层14暴露出p型半导体层13P的凸部13PB的一部分并且形成于p型半导体层13P的上表面上。在本实施方式中，绝缘层14具有与凸部13PB(凹部13PA)同轴且直径小于凸部13PB的外径的开口14A。例如，在本实施方式中，绝缘层14的开口14A具有朝向p型半导体层13P变窄的圆锥状的侧表面形状。
[0031]在绝缘层14的开口14A中未用绝缘层14覆盖p型半导体层13P的上表面。因此，在本实施方式中，p型半导体层13P上的凸部13PB的上表面的外围部分被绝缘层14覆盖。另一方面，p型半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种垂直谐振器型发光元件，该垂直谐振器型发光元件包括：基板；第一多层膜反射镜，该第一多层膜反射镜形成于所述基板上；第一半导体层，该第一半导体层形成于所述第一多层膜反射镜上，该第一半导体层具有第一导电类型；发光层，该发光层形成于所述第一半导体层上；第二半导体层，该第二半导体层形成于所述发光层上，该第二半导体层具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型，所述第二半导体层具有带有凸部的上表面；绝缘层，该绝缘层覆盖所述第二半导体层的所述上表面，该绝缘层终止于所述第二半导体层的所述凸部的上表面上而在所述凸部的所述上表面上具有暴露出所述第二半导体层的开口；透光电极层，该透光电极层覆盖从所述绝缘层的所述开口暴露出的所述第二半导体层的上表面，该透光电极层形成于所述绝缘层上；以及第二多层膜反射镜，该第二多层膜反射镜形成于所述透光电极层上，该第二多层膜反射镜与所述第一多层膜反射镜一起构成谐振器。2.根据权利要求1所述的垂直谐振器型发光元件，其中，所述第二半导体层在所述上表面上具有环状凹部，并且所述第二半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：田泽耕明，小林静一郎，横林裕介，
申请(专利权)人：斯坦雷电气株式会社，
类型：发明
国别省市：