特開 2022-181359 垂直共振型面発光レーザ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022181359

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】垂直共振型面発光レーザ

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/183 20060101AFI20221201BHJP

【ＦＩ】

H01S5/183

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021088273

(22)【出願日】2021-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100140453

【弁理士】

【氏名又は名称】戸津 洋介

(72)【発明者】

【氏名】小山 雄司

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173AC03

5F173AC13

5F173AC35

5F173AC42

5F173AC46

5F173AC52

5F173AH02

5F173AP54

5F173AP67

5F173AR36

(57)【要約】

【課題】より広い帯域で動作可能な垂直共振型面発光レーザを提供する。
【解決手段】垂直共振型面発光レーザは、第１軸に沿って延びるポストと第１軸を取り囲む電極とを備える。ポストは、第１分布ブラッグ反射器、活性層及び第２分布ブラッグ反射器を備える。第２分布ブラッグ反射器は、半導体領域、第１高抵抗領域及び第２高抵抗領域を含む。第１高抵抗領域及び第２高抵抗領域は、半導体領域を取り囲む。第２高抵抗領域は、第１軸の方向においてポストの上面から第１高抵抗領域よりも遠くに位置する。第１高抵抗領域は、第１軸に直交する方向において、電極の内縁よりも第１軸から遠くに位置する内縁を有する。第２高抵抗領域は、第１軸に直交する方向において、電極の内縁よりも第１軸の近くに位置する内縁を有する。第１高抵抗領域及び第２高抵抗領域は、第１厚み及び第２厚みをそれぞれ有する。第２厚みは第１厚みよりも大きい。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の主面上に設けられ、前記基板の前記主面に交差する第１軸に沿って延びるポストと、
前記ポストの上面上に設けられ、前記第１軸を取り囲む電極と、
を備え、
前記ポストは、第１分布ブラッグ反射器、活性層及び第２分布ブラッグ反射器を備え、
前記基板、前記第１分布ブラッグ反射器、前記活性層及び前記第２分布ブラッグ反射器は、前記第１軸の方向に順に配列され、
前記第２分布ブラッグ反射器は、半導体領域、第１高抵抗領域及び第２高抵抗領域を含み、
前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域は、前記半導体領域の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有し、
前記第１軸は前記半導体領域を通り、
前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域は、前記半導体領域を取り囲み、
前記第２高抵抗領域は、前記第１軸の方向において前記ポストの前記上面から前記第１高抵抗領域よりも遠くに位置し、
前記第１高抵抗領域は、前記第１軸に直交する方向において、前記電極の内縁よりも前記第１軸から遠くに位置する内縁を有し、
前記第２高抵抗領域は、前記第１軸に直交する方向において、前記電極の前記内縁よりも前記第１軸の近くに位置する内縁を有し、
前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域は、前記第１軸の方向に沿った第１厚み及び第２厚みをそれぞれ有し、前記第２厚みは前記第１厚みよりも大きい、垂直共振型面発光レーザ。

【請求項2】

前記第１高抵抗領域の前記内縁は、前記第１軸に直交する方向において、前記電極の外縁よりも前記第１軸から遠くに位置する、請求項１に記載の垂直共振型面発光レーザ。

【請求項3】

前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域がそれぞれプロトンを含み、
前記第１高抵抗領域の前記プロトンの濃度のピークが前記第２高抵抗領域の前記プロトンの濃度のピークよりも大きい、請求項１又は請求項２に記載の垂直共振型面発光レーザ。

【請求項4】

前記ポストは、前記活性層と前記第２分布ブラッグ反射器との間に配置された電流狭窄層を含み、
前記電流狭窄層は、アパーチャー部と、前記アパーチャー部を取り囲む酸化部と、を含み、
前記第１軸は前記アパーチャー部を通り、
前記第２高抵抗領域の前記内縁は、前記第１軸に直交する方向において、前記酸化部の内縁よりも前記第１軸から遠くに位置する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の垂直共振型面発光レーザ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、垂直共振型面発光レーザに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、基板と、基板上に設けられた下部分布ブラッグ反射器と、下部分布ブラッグ反射器上に設けられた活性層と、活性層上に設けられた上部分布ブラッグ反射器とを備える垂直共振型面発光レーザを開示する。垂直共振型面発光レーザは、活性層を含む発光領域と発光領域の周辺に位置する高抵抗領域とを備える。高抵抗領域は、上部分布ブラッグ反射器の上面から活性層に至る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１１１０５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

高抵抗領域を内側に広げて発光領域を小さくすると、上部分布ブラッグ反射器の容量は小さくなる。容量が小さくなると、垂直共振型面発光レーザの帯域が広くなる傾向にある。一方、高抵抗領域を内側に広げて発光領域を小さくすると、上部分布ブラッグ反射器の電気抵抗は大きくなる。電気抵抗が大きくなると、垂直共振型面発光レーザの帯域が狭くなる傾向にある。したがって、容量と電気抵抗とはトレードオフの関係にある。そのため、垂直共振型面発光レーザの帯域の向上には限界がある。

【0005】

本開示は、より広い帯域で動作可能な垂直共振型面発光レーザを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面に係る垂直共振型面発光レーザは、基板の主面上に設けられ、前記基板の前記主面に交差する第１軸に沿って延びるポストと、前記ポストの上面上に設けられ、前記第１軸を取り囲む電極と、を備え、前記ポストは、第１分布ブラッグ反射器、活性層及び第２分布ブラッグ反射器を備え、前記基板、前記第１分布ブラッグ反射器、前記活性層及び前記第２分布ブラッグ反射器は、前記第１軸の方向に順に配列され、前記第２分布ブラッグ反射器は、半導体領域、第１高抵抗領域及び第２高抵抗領域を含み、前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域は、前記半導体領域の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有し、前記第１軸は前記半導体領域を通り、前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域は、前記半導体領域を取り囲み、前記第２高抵抗領域は、前記第１軸の方向において前記ポストの前記上面から前記第１高抵抗領域よりも遠くに位置し、前記第１高抵抗領域は、前記第１軸に直交する方向において、前記電極の内縁よりも前記第１軸から遠くに位置する内縁を有し、前記第２高抵抗領域は、前記第１軸に直交する方向において、前記電極の前記内縁よりも前記第１軸の近くに位置する内縁を有し、前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域は、前記第１軸の方向に沿った第１厚み及び第２厚みをそれぞれ有し、前記第２厚みは前記第１厚みよりも大きい。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、より広い帯域で動作可能な垂直共振型面発光レーザが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、図１の垂直共振型面発光レーザの一部を示す拡大断面図である。

【図3】図３は、図１の垂直共振型面発光レーザの一部を示す平面図である。

【図4】図４は、ポストの上面の第１領域におけるポストの上面からの深さとプロトン濃度との関係の一例を示すグラフである。

【図5】図５は、ポストの上面の第２領域におけるポストの上面からの深さとプロトン濃度との関係の一例を示すグラフである。

【図6】図６は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図7】図７は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの製造方法の一工程を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本開示の実施形態の説明］
一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザは、基板の主面上に設けられ、前記基板の前記主面に交差する第１軸に沿って延びるポストと、前記ポストの上面上に設けられ、前記第１軸を取り囲む電極と、を備え、前記ポストは、第１分布ブラッグ反射器、活性層及び第２分布ブラッグ反射器を備え、前記基板、前記第１分布ブラッグ反射器、前記活性層及び前記第２分布ブラッグ反射器は、前記第１軸の方向に順に配列され、前記第２分布ブラッグ反射器は、半導体領域、第１高抵抗領域及び第２高抵抗領域を含み、前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域は、前記半導体領域の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有し、前記第１軸は前記半導体領域を通り、前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域は、前記半導体領域を取り囲み、前記第２高抵抗領域は、前記第１軸の方向において前記ポストの前記上面から前記第１高抵抗領域よりも遠くに位置し、前記第１高抵抗領域は、前記第１軸に直交する方向において、前記電極の内縁よりも前記第１軸から遠くに位置する内縁を有し、前記第２高抵抗領域は、前記第１軸に直交する方向において、前記電極の前記内縁よりも前記第１軸の近くに位置する内縁を有し、前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域は、前記第１軸の方向に沿った第１厚み及び第２厚みをそれぞれ有し、前記第２厚みは前記第１厚みよりも大きい。

【0010】

上記垂直共振型面発光レーザによれば、第２高抵抗領域の第２厚みを大きくし、第２高抵抗領域の内縁を第１軸に近づけることによって第２分布ブラッグ反射器の容量を小さくできる。一方、電極に近い第１高抵抗領域の内縁を第１軸から遠ざけることによって、第２分布ブラッグ反射器の電気抵抗を低くできる。したがって、上記垂直共振型面発光レーザは、より広い帯域で動作可能である。

【0011】

前記第１高抵抗領域の前記内縁は、前記第１軸に直交する方向において、前記電極の外縁よりも前記第１軸から遠くに位置してもよい。この場合、第２分布ブラッグ反射器の電気抵抗を更に低くできる。

【0012】

前記第１高抵抗領域及び前記第２高抵抗領域がそれぞれプロトンを含み、前記第１高抵抗領域の前記プロトンの濃度のピークが前記第２高抵抗領域の前記プロトンの濃度のピークよりも大きくてもよい。この場合、第１高抵抗領域の電気抵抗をより高くできる。

【0013】

前記ポストは、前記活性層と前記第２分布ブラッグ反射器との間に配置された電流狭窄層を含み、前記電流狭窄層は、アパーチャー部と、前記アパーチャー部を取り囲む酸化部と、を含み、前記第１軸は前記アパーチャー部を通り、前記第２高抵抗領域の前記内縁は、前記第１軸に直交する方向において、前記酸化部の内縁よりも前記第１軸から遠くに位置してもよい。この場合、第２分布ブラッグ反射器の電気抵抗の増大を抑制できる。

【0014】

［本開示の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図において必要に応じてＸＹＺ座標軸が示される。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに交差（例えば直交）する。

【0015】

図１は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザを模式的に示す断面図である。図２は、図１の垂直共振型面発光レーザの一部を示す拡大断面図である。図３は、図１の垂直共振型面発光レーザの一部を示す平面図である。図１に示される垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）１０は、基板１２の主面１２ａ上に設けられたポストＰＳと、ポストＰＳの上面ＰＳａ上に設けられた電極３０とを備える。ポストＰＳは、基板１２の主面１２ａに交差する第１軸Ａｘ１に沿って延びる。第１軸Ａｘ１の延在する方向は、Ｚ軸と一致する。電極３０は、第１軸Ａｘ１を取り囲む。電極３０は、例えばリング状の電極である。

【0016】

基板１２は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む主面１２ａを有する。基板１２は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体基板であってもよい。基板１２は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層及びベース基板を備える基板であってもよい。ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層は主面１２ａを有する。ベース基板はＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層を支持する。ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体は、例えばＧａＡｓを含む。

【0017】

ポストＰＳは、第１分布ブラッグ反射器１８、活性層２０及び第２分布ブラッグ反射器２２を備える。基板１２、第１分布ブラッグ反射器１８、活性層２０及び第２分布ブラッグ反射器２２は、第１軸Ａｘの方向に順に配列される。

【0018】

第１分布ブラッグ反射器１８は、第１導電型（例えばｎ型）の半導体積層構造を有する。半導体積層構造は、第１軸Ａｘ１の方向に交互に配列された半導体層１８ａ及び半導体層１８ｂを含む。半導体層１８ａ及び半導体層１８ｂは、互いに異なる屈折率を有する。半導体層１８ａは、例えば半導体層１８ｂよりも低い屈折率を有する。半導体層１８ａ及び半導体層１８ｂのそれぞれは、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。ｎ型ドーパントの例はシリコンである。

【0019】

活性層２０は例えば多重量子井戸構造を有する。多重量子井戸構造は、第１軸Ａｘ１に沿って交互に配列されたＧａＡｓ層（又はＡｌＧａＡｓ層）及びＡｌＧａＡｓ層を含んでもよい。

【0020】

第２分布ブラッグ反射器２２は、第２導電型（例えばｐ型）の半導体積層構造を有する。第２導電型は第１導電型と反対の導電型である。半導体積層構造は、第１軸Ａｘ１の方向に交互に配列された半導体層２２ａ及び半導体層２２ｂを含む。半導体層２２ａ及び半導体層２２ｂは、互いに異なる屈折率を有する。半導体層２２ａは、例えば半導体層２２ｂよりも低い屈折率を有する。半導体層２２ａ及び半導体層２２ｂのそれぞれは、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。

【0021】

第２分布ブラッグ反射器２２上には、第２導電型（例えばｐ型）のコンタクト層２９が設けられてもよい。コンタクト層２９は、ポストＰＳの上面ＰＳａを有する。コンタクト層２９は、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。

【0022】

ポストＰＳは、活性層２０と第２分布ブラッグ反射器２２との間に配置された電流狭窄層２６を含んでもよい。電流狭窄層２６は、アパーチャー部２６ａと、アパーチャー部２６ａを取り囲む酸化部２６ｂとを含む。第１軸Ａｘ１はアパーチャー部２６ａを通る。アパーチャー部２６ａは、第２導電型（例えばｐ型）の半導体層である。アパーチャー部２６ａは、ＩＩＩ族元素としてアルミニウムを含むＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。アパーチャー部２６ａは、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。酸化部２６ｂはアルミニウム酸化物を含む。アパーチャー部２６ａは、酸化部２６ｂの電気抵抗よりも低い電気抵抗を有する。電流狭窄層２６と活性層２０との間に半導体層２２ｂが設けられてもよい。

【0023】

基板１２とポストＰＳとの間には、第３分布ブラッグ反射器１４が設けられてもよい。第３分布ブラッグ反射器１４は、例えば第１導電型（例えばｎ型）の半導体積層構造を有する。半導体積層構造はｉ型を有してもよい。半導体積層構造は、第１軸Ａｘ１の方向に交互に配列された複数の半導体層を含む。複数の半導体層は、互いに異なる屈折率を有する。各半導体層は、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。

【0024】

第３分布ブラッグ反射器１４とポストＰＳとの間には第１導電型（例えばｎ型）のコンタクト層１６が設けられてもよい。コンタクト層１６は、例えばＡｌＧａＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む。

【0025】

垂直共振型面発光レーザ１０は、基板１２の主面１２ａ上に設けられた半導体積層構造ＬＭを備えてもよい。基板１２と半導体積層構造ＬＭとの間には第３分布ブラッグ反射器１４及びコンタクト層１６が設けられる。半導体積層構造ＬＭは、ポストＰＳと同じ層構造を有する。半導体積層構造ＬＭ及びポストＰＳは、第１軸Ａｘ１に直交する方向（例えばＸ軸）に配列される。半導体積層構造ＬＭとポストＰＳとの間には、ポストＰＳを取り囲むトレンチＴＲが形成されてもよい。トレンチＴＲの底はコンタクト層１６まで到達している。

【0026】

半導体積層構造ＬＭ、トレンチＴＲ及びポストＰＳ上には絶縁層５０が設けられてもよい。ポストＰＳの上面ＰＳａにおいて、絶縁層５０は第１開口５０ａを有する。第１開口５０ａ内には電極３０が設けられる。トレンチＴＲの底において、絶縁層５０は第２開口５０ｂを有する。第２開口５０ｂ内には電極４０が設けられる。

【0027】

電極３０は、ポストＰＳの上面ＰＳａにオーミック接触される。電極３０には、配線３２が電気的に接続されてもよい。配線３２は、ポストＰＳの上面ＰＳａからトレンチＴＲを超えて半導体積層構造ＬＭまで延在する。

【0028】

電極４０は、コンタクト層１６にオーミック接触される。電極４０には、配線４２が電気的に接続されてもよい。配線４２は、トレンチＴＲから半導体積層構造ＬＭまで延在する。

【0029】

第２分布ブラッグ反射器２２は、半導体領域ＳＣ、第１高抵抗領域ＨＲ１及び第２高抵抗領域ＨＲ２を含む。半導体領域ＳＣは、半導体層２２ａ及び半導体層２２ｂを含む。第１高抵抗領域ＨＲ１及び第２高抵抗領域ＨＲ２は、半導体領域ＳＣの電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する。第１高抵抗領域ＨＲ１及び第２高抵抗領域ＨＲ２はそれぞれプロトンを含んでもよい。第１軸Ａｘ１は半導体領域ＳＣの中央を通る。半導体領域ＳＣの中央は、第１軸Ａｘ１に直交する半導体領域ＳＣの断面形状の重心であってもよい。第１高抵抗領域ＨＲ１及び第２高抵抗領域ＨＲ２は、半導体領域ＳＣ及び第１軸Ａｘ１を取り囲む。第１高抵抗領域ＨＲ１及び第２高抵抗領域ＨＲ２は、例えばリング状の領域である。

【0030】

第２高抵抗領域ＨＲ２は、第１軸Ａｘ１の方向においてポストＰＳの上面ＰＳａから第１高抵抗領域ＨＲ１よりも遠くに位置する。具体的には、第２高抵抗領域ＨＲ２は、上面ＰＳａから、第１高抵抗領域ＨＲ１よりも深い位置に形成される。第１高抵抗領域ＨＲ１は、第１軸Ａｘ１の方向において、上面ＰＳａと第２高抵抗領域ＨＲ２との間に配置されてもよい。第２高抵抗領域ＨＲ２の下部は、第１高抵抗領域ＨＲ１の上部に接触してもよい。

【0031】

第１高抵抗領域ＨＲ１はコンタクト層２９に形成されてもよい。第２高抵抗領域ＨＲ２は、電流狭窄層２６、半導体層２２ｂ、活性層２０及び第１分布ブラッグ反射器１８の一部に形成されてもよい。

【0032】

図２及び図３に示されるように、第１高抵抗領域ＨＲ１は、第１軸Ａｘ１の方向から見て、電極３０の内縁３０Ｅ１よりも外側に位置する内縁ＨＲ１Ｅを有する。すなわち、第１高抵抗領域ＨＲ１は、第１軸Ａｘ１に直交する方向（例えばＸ軸）において、電極３０の内縁３０Ｅ１よりも第１軸Ａｘ１の近くに位置する内縁ＨＲ１Ｅを有する。内縁ＨＲ１Ｅは、第１軸Ａｘ１に直交する方向（例えばＸ軸）において内縁３０Ｅ１と第１軸Ａｘ１との間に配置される。第１高抵抗領域ＨＲ１の内縁ＨＲ１Ｅは、第１軸Ａｘ１の方向から見て、図２及び図３において電極３０の外縁３０Ｅ２よりも外側に位置しているが、電極３０の外縁３０Ｅ２よりも内側に位置してもよい。すなわち、第１高抵抗領域ＨＲ１の内縁ＨＲ１Ｅは、第１軸Ａｘ１に直交する方向（例えばＸ軸）において、電極３０の外縁３０Ｅ２よりも第１軸Ａｘ１から遠くに位置するが、電極３０の外縁３０Ｅ２よりも第１軸Ａｘ１の近くに位置してもよい。第１高抵抗領域ＨＲ１の外縁は、ポストＰＳの側面を構成してもよい。電極３０の内径Ｄ３は、１２μｍ以上２２μｍ以下であってもよい。電極３０の外径Ｄ４は、１６μｍ以上２６μｍ以下であってもよい。第１高抵抗領域ＨＲ１の内径Ｄ５は、２０μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。

【0033】

第２高抵抗領域ＨＲ２は、第１軸Ａｘ１の方向から見て、電極３０の内縁３０Ｅ１よりも内側に位置する内縁ＨＲ２Ｅを有する。すなわち、第２高抵抗領域ＨＲは、第１軸Ａｘ１に直交する方向（例えばＸ軸）において、電極３０の内縁３０Ｅ１よりも第１軸Ａｘ１の近くに位置する内縁ＨＲ２Ｅを有する。第２高抵抗領域ＨＲ２の内縁ＨＲ２Ｅは、第１軸Ａｘ１の方向から見て、酸化部２６ｂの内縁２６ｂＥよりも外側に位置してもよい。すなわち、第２高抵抗領域ＨＲ２の内縁ＨＲ２Ｅは、第１軸Ａｘ１に直交する方向（例えばＸ軸）において、酸化部２６ｂの内縁２６ｂＥよりも第１軸Ａｘ１から遠くに位置してもよい。第２高抵抗領域ＨＲ２の外縁は、ポストＰＳの側面を構成してもよい。酸化部２６ｂの内径Ｄ１（アパーチャー部２６ａの外径）は、７μｍ以上９μｍ以下であってもよい。第２高抵抗領域ＨＲ２の内径Ｄ２は、１０μｍ以上１５μｍ以下であってもよい。

【0034】

第１高抵抗領域ＨＲ１及び第２高抵抗領域ＨＲ２は、第１軸Ａｘ１の方向に沿った第１厚みＴＨ１及び第２厚みＴＨ２をそれぞれ有する。第２厚みＴＨ２は第１厚みＴＨ１よりも大きい。第１厚みＴＨ１は、例えば１μｍ以上２μｍ以下である。第２厚みＴＨ２は、例えば３μｍ以上５μｍ以下である。

【0035】

図４は、ポストの上面の第１領域におけるポストの上面からの深さとプロトン濃度との関係の一例を示すグラフである。図５は、ポストの上面の第２領域におけるポストの上面からの深さとプロトン濃度との関係の一例を示すグラフである。いずれのグラフにおいても、縦軸はプロトン濃度を示す。図４のグラフの横軸は、ポストＰＳの上面ＰＳａの第１領域Ｒ１におけるポストＰＳの上面ＰＳａからの深さを示す。図３に示すように、第１領域Ｒ１は、第１軸Ａｘ１の方向から見てポストＰＳの上面ＰＳａの外縁から第１高抵抗領域ＨＲ１の内縁ＨＲ１Ｅまでの領域である。図５のグラフの横軸は、ポストＰＳの上面ＰＳａの第２領域Ｒ２におけるポストＰＳの上面ＰＳａからの深さを示す。図３に示すように、第２領域Ｒ２は、第１軸Ａｘ１の方向から見て第１高抵抗領域ＨＲ１の内縁ＨＲ１Ｅから第２高抵抗領域ＨＲ２の内縁ＨＲ２Ｅまでの領域である。プロトン濃度は、第１軸Ａｘ１を含むポストＰＳの断面を走査型静電容量顕微鏡（ＳＣＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いてスキャンすることにより、測定可能である。図４および図５に示すように、プロトン濃度は、上面ＰＳａからの深さに応じて、連続的に変化する。プロトン濃度の変化は、ある深さにおいてプロトン濃度が極大になる複数のピークを示す。

【0036】

図４のグラフに示されるように、第１領域Ｒ１では、ポストＰＳの上面ＰＳａから第１深さＤＰ１まで第１高抵抗領域ＨＲ１が形成されている。第１領域Ｒ１では、第１深さＤＰ１から第２深さＤＰ２まで第２高抵抗領域ＨＲ２が形成されている。第１深さＤＰ１は第１厚みＴＨ１と一致する。第２深さＤＰ２は第１厚みＴＨ１と第２厚みＴＨ２との合計値と一致する。第１高抵抗領域ＨＲ１のプロトン濃度のピークＰＫ１は、第２高抵抗領域ＨＲ２のプロトン濃度のピークＰＫ２よりも大きくてもよい。プロトン濃度のピークＰＫ１及びピークＰＫ２は、例えば１×１０^１８ｃｍ^－３以上又は１×１０^１９ｃｍ^－３以上である。第１高抵抗領域ＨＲ１及び第２高抵抗領域ＨＲ２のそれぞれにおいて、プロトン濃度プロファイルは複数のピークを有してもよい。プロトン濃度プロファイルは、イオン注入時のエネルギー及びドーズ量により調整可能である。

【0037】

図５のグラフに示されるように、第２領域Ｒ２では、ポストＰＳの上面ＰＳａから第１深さＤＰ１まで第１高抵抗領域ＨＲ１が形成されていない。第２領域Ｒ２では、第１深さＤＰ１から第２深さＤＰ２まで第２高抵抗領域ＨＲ２が形成されている。

【0038】

垂直共振型面発光レーザ１０では、電極３０と電極４０との間に電圧が印加されると、電流狭窄層２６を通って活性層２０にバイアス電流が供給される。これにより、レーザ光Ｌが第１軸Ａｘの方向に出射される。

【0039】

垂直共振型面発光レーザ１０によれば、第２高抵抗領域ＨＲ２の第２厚みＴＨ２を大きくし、第２高抵抗領域ＨＲ２の内縁ＨＲ２Ｅを第１軸Ａｘ１に近づけることによって、第２分布ブラッグ反射器２２の容量を小さくできる。一方、第１軸Ａｘ１の方向において電極３０に近い第１高抵抗領域ＨＲ１の内縁ＨＲ１Ｅを第１軸Ａｘ１から遠ざけることによって、第２分布ブラッグ反射器２２を通過するバイアス電流に対する電気抵抗を低くできる。したがって、垂直共振型面発光レーザ１０は、より広い帯域で動作可能である。垂直共振型面発光レーザ１０によれば、３ｄＢ帯域を大きくできる。

【0040】

第１高抵抗領域ＨＲ１の内縁ＨＲ１Ｅが電極３０の外縁３０Ｅ２よりも外側に位置する場合、電極３０と半導体領域ＳＣの上面との接触面積が増える。これにより、接触抵抗を低くでき、第２分布ブラッグ反射器２２の電気抵抗を更に低くできる。

【0041】

第１高抵抗領域ＨＲ１のプロトン濃度のピークＰＫ１が第２高抵抗領域ＨＲ２のプロトン濃度のピークＰＫ２よりも大きい場合、第１高抵抗領域ＨＲ１の電気抵抗をより高くできる。

【0042】

第２高抵抗領域ＨＲ２の内縁ＨＲ２Ｅが酸化部２６ｂの内縁２６ｂＥよりも外側に位置する場合、第２分布ブラッグ反射器２２の電気抵抗の増大を抑制できる。

【0043】

図６及び図７は、一実施形態に係る垂直共振型面発光レーザの製造方法の一工程を示す断面図である。垂直共振型面発光レーザ１０は以下のように製造されてもよい。

【0044】

まず、図６に示されるように、基板１２の主面１２ａ上に半導体積層体ＳＬを形成してもよい。半導体積層体ＳＬは、第３分布ブラッグ反射器１４、コンタクト層１６、第１分布ブラッグ反射器１８、活性層２０、第２分布ブラッグ反射器２２及びコンタクト層２９を含む。第３分布ブラッグ反射器１４、コンタクト層１６、第１分布ブラッグ反射器１８、活性層２０、第２分布ブラッグ反射器２２及びコンタクト層２９は、基板１２上に順に形成される。各層は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ：Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）により形成される。

【0045】

次に、半導体積層体ＳＬ上にマスクＭＫ１を形成する。マスクＭＫ１は例えばレジストマスクである。第１軸Ａｘ１はマスクＭＫ１を通る。第１軸Ａｘ１から見てマスクＭＫ１は例えば円形である。第１軸Ａｘ１と直交する方向において、マスクＭＫ１は、第１高抵抗領域ＨＲ１の内径Ｄ５と同じ径を有する。その後、半導体積層体ＳＬ内にイオンを注入する。これにより、第１高抵抗領域ＨＲ１が形成される。注入されるイオンは例えばプロトンである。その後、マスクＭＫ１を除去する。

【0046】

次に、図７に示されるように、半導体積層体ＳＬ上にマスクＭＫ２を形成する。マスクＭＫ２は例えばレジストマスクである。第１軸Ａｘ１はマスクＭＫ２を通る。第１軸Ａｘ１から見てマスクＭＫ２は例えば円形である。第１軸Ａｘ１と直交する方向において、マスクＭＫ２はマスクＭＫ１の径より小さい径を有する。マスクＭＫ２は、第２高抵抗領域ＨＲ２の内径Ｄ２と同じ径を有する。その後、半導体積層体ＳＬ内にイオンを注入する。これにより、第２高抵抗領域ＨＲ２が形成される。注入されるイオンは例えばプロトンである。第２高抵抗領域ＨＲ２を形成する時のイオン注入のエネルギーは、第１高抵抗領域ＨＲ１を形成する時のイオン注入のエネルギーよりも大きい。これにより、第２高抵抗領域ＨＲ２は、第１軸Ａｘ１の方向において第１高抵抗領域ＨＲ１よりも半導体積層体ＳＬの表面から深い位置に形成される。

【0047】

次に、例えばフォトリソグラフィー及びエッチングにより、図１に示されるトレンチＴＲを形成する。これにより、ポストＰＳ及び半導体積層構造ＬＭが形成される。その後、ポストＰＳの側面を酸化することによって、電流狭窄層２６の酸化部２６ｂを形成する。その後、絶縁層５０を形成する。その後、電極３０及び電極４０を形成する。その後、配線３２及び配線４２を形成する。

【0048】

以上、本開示の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本開示は上記実施形態に限定されない。各実施形態の各構成要素は、任意に組み合わされてもよい。

【0049】

例えば、上記実施形態では、第１高抵抗領域ＨＲ１を形成した後に第２高抵抗領域ＨＲ２を形成しているが、第２高抵抗領域ＨＲ２を形成した後に第１高抵抗領域ＨＲ１を形成してもよい。この場合、マスクＭＫ２を用いてイオン注入を行った後に、マスクＭＫ１を用いてイオン注入を行う。

【0050】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0051】

１０…垂直共振型面発光レーザ
１２…基板
１２ａ…主面
１４…第３分布ブラッグ反射器
１６…コンタクト層
１８…第１分布ブラッグ反射器
１８ａ…半導体層
１８ｂ…半導体層
２０…活性層
２２…第２分布ブラッグ反射器
２２ａ…半導体層
２２ｂ…半導体層
２６…電流狭窄層
２６ａ…アパーチャー部
２６ｂ…酸化部
２６ｂＥ…内縁
２９…コンタクト層
３０…電極
３０Ｅ１…内縁
３０Ｅ２…外縁
３２…配線
４０…電極
４２…配線
５０…絶縁層
５０ａ…第１開口
５０ｂ…第２開口
Ａｘ…第１軸
Ａｘ１…第１軸
Ｄ１…内径（アパーチャー部２６ａの外径）
Ｄ２…内径
Ｄ３…内径
Ｄ４…外径
Ｄ５…内径
ＨＲ１…第１高抵抗領域
ＨＲ１Ｅ…内縁
ＨＲ２…第２高抵抗領域
ＨＲ２Ｅ…内縁
Ｌ…レーザ光
ＬＭ…半導体積層構造
ＭＫ１…マスク
ＭＫ２…マスク
ＰＫ１…ピーク
ＰＫ２…ピーク
ＰＳ…ポスト
ＰＳａ…上面
Ｒ１…第１領域
Ｒ２…第２領域
ＳＣ…半導体領域
ＳＬ…半導体積層体
ＴＲ…トレンチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】