表面发射激光器的制作方法

本公开涉及一种表面发射激光器。

背景技术：

在表面发射激光器中，使用dbr(衍射布拉格反射器)。

引用列表

专利文献

ptl1：日本未审查专利申请公开号2005-085836

技术实现要素：

顺便提及，在表面发射激光器领域，预期通过减少dbr中的对的数量来增强器件性能和提高生产率。因此，希望提供一种表面发射激光器，其使得能够减少dbr中的对的数量。

根据本公开的实施方式的表面发射激光器包括：活性层；第一dbr层和第二dbr层，其夹住活性层；以及介电层和反射金属层，当从活性层观察时，其对应于第二dbr层的一侧上的反射镜的端部。

在根据本公开的实施方式的表面发射激光器中，当从活性层观察时，介电层和反射金属层设置在第二dbr层侧的反射镜的端部。因此，通过第一dbr层和第二dbr层以及介电层和反射电极层，促使以预定的振荡波长发生激光振荡。此时，即使在第二dbr层中的对的数量少于第一dbr层中的对的数量的情况下，也可以在预定的振荡波长下引起激光振荡，此外，可以将光提取效率保持在高水平，同时抑制激光振荡的阈值增益的上升。

附图说明

图1示出了根据本公开的第一实施方式的表面发射激光器的截面配置示例；

图2示出了图1中的表面发射激光器的顶面配置示例；

图3示出了图1中的表面发射激光器的背面配置示例；

图4a示出了图1中的发光元件的制造过程的示例；

图4b示出了图4a中的制造过程之后的制造过程的示例；

图4c示出了图4b中的制造过程之后的制造过程的示例；

图4d示出了图4c中的制造过程之后的制造过程的示例；

图4e示出了图4d中的制造过程之后的制造过程的示例；

图5的(a)示出了在gaas基板上形成n-dbr层的半导体层的截面配置示例，(b)示出了在gaas基板上形成al镜层、λ/4sio2层和n-dbr层的半导体层的截面配置示例；

图6示出了当波长为940nm的激光进入图5的(a)和(b)中的每一个中的n-dbr时，图5的(a)和(b)中的每一个中的n-dbr中的对的数量和n-dbr的反射率之间的关系；

图7的(a)示出了在图5的(a)中的半导体层上堆叠有空腔层、电流限制层和p-dbr层的激光器结构的截面配置示例，(b)示出了在图5的(b)的半导体层中堆叠有空腔层、电流限制层和p-dbr层的激光器结构的截面配置示例；

图8示出了在图7的(a)和图7的(b)中的每一个中在n-dbr中的对的数量和激光器结构中的振荡的阈值增益之间的关系；

图9示出了图7的(a)和图7的(b)中的每一个中在n-dbr中的对的数量和激光结构中的光提取效率之间的关系；

图10示出了图1中的表面发射激光器的截面配置的修改示例；

图11示出了图10中的表面发射激光器的顶面配置示例；

图12示出了根据本公开的第二实施方式的表面发射激光器的截面配置示例；

图13示出了图12中的表面发射激光器的顶面配置示例；

图14示出了图12中的表面发射激光器的背面配置示例；

图15a示出了图12中的发光元件的制造过程的示例；

图15b示出了图15a中的制造过程之后的制造过程的示例；

图15c示出了图15b中的制造过程之后的制造过程的示例；

图15d示出了图15c中的制造过程之后的制造过程的示例；

图15e示出了图15d中的制造过程之后的制造过程的示例。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本公开的实施方式。以下描述描述了本公开的具体示例，并且本公开不限于以下实现。此外，关于在每个附图中示出的组件的位置、尺寸、尺寸比等，本公开也不限于此。应当注意，按照以下顺序给出描述。

1.第一实施方式

在背面输出型表面发射激光器中提供介电层和反射金属层的示例

2.第一实施方式的修改示例

用透明导电体层代替介电层的示例

3.第二实施方式

在顶面输出型表面发射激光器中提供介电层和反射金属层的示例

<1.第一实施方式>

[配置]

将描述根据本公开的第一实施方式的表面发射激光器1。图1示出了表面发射激光器1的截面配置示例。图2示出了表面发射激光器1的顶面配置示例。图3示出了表面发射激光器1的背面配置示例。

表面发射激光器1是背面输出类型的激光器，其适用于期望低轮廓和低功耗的应用、期望低轮廓和大面积的应用等。表面发射激光器1包括例如包含活性层(activelayer)12a的空腔层12。空腔层12被设计成适合振荡波长λ0和应用。

表面发射激光器1还包括例如垂直腔。由于在基板10的法线方向上彼此相对的两个dbr(分布式布拉格反射器)，垂直腔在振荡波长λ0下振荡。垂直腔包括例如夹着空腔层12和电流限制层13的两个dbr层。应当注意，垂直腔可以包括例如夹着基板10、空腔层12和电流限制层13的两个dbr层。上述两个dbr层包括例如稍后描述的dbr层11(第一dbr层)和稍后描述的dbr层14(第二dbr层)。例如，dbr层11形成为与基板10的顶面接触。例如，与dbr层11相比，dbr层14设置在相对远离基板10的位置(即，远离光输出表面1s的位置)。垂直腔还包括例如介电层15和反射金属层16。介电层15和反射金属层16是辅助dbr层14的功能并且有助于减少dbr层14中的对的数量的层。换言之，当从空腔层12观察时，介电层15和反射金属层16对应于dbr层14的一侧上的反射镜的端部。

表面发射激光器1包括例如从基板10开始依次设置在基板10上的dbr层11、空腔层12、电流限制层13、dbr层14、介电层15和反射金属层16。表面发射激光器1还包括例如基板10的顶面侧上的嵌入层17、电极层18和焊盘电极19。表面发射激光器1还包括例如基板10的背面侧上的电极层21。表面发射激光器1可以包括例如旨在使基板10和dbr层11彼此欧姆接触的接触层。表面发射激光器1可以还包括例如旨在使dbr层14和电极层18彼此欧姆接触的接触层。

在表面发射激光器1中，例如，包括dbr层11、空腔层12、电流限制层13和dbr层14的半导体层的至少空腔层12、电流限制层13和dbr层14用作柱状的台面部分20。台面部分20在堆叠方向上的横截面例如是圆形的。在台面部分20的侧面中，至少暴露空腔层12、电流限制层13和dbr层14中的每一个的侧面。

基板10是当dbr层11、空腔层12、电流限制层13和dbr层14经历外延晶体生长时使用的晶体生长基板。基板10、dbr层11、空腔层12、电流限制层13和dbr层14均包括例如基于gaas的半导体。

基板10是对从空腔层12发射的光具有透光特性的基板，并且是例如n型gaas基板。例如，硅(si)等包含在n型gaas基板中，作为n型杂质。dbr层11包括例如交替堆叠的低折射率层和高折射率层。低折射率层包括例如厚度为λ0/(4n)的n型alx1ga1-x1as(0<x1<1)，其中，λ0是振荡波长，n是低折射率层的折射率。振荡波长λ0例如是940nm，这是用于光通信的波长。高折射率层包括例如厚度为λ0/(4n)的n型alx2ga1-x2as(0≤x2<x1)，其中，n是高折射率层的折射率。低折射率层包括具有比高折射率层更高的al(铝)组成比的材料。例如，硅(si)等包含在dbr层11中，作为n型杂质。

空腔层12被设计成适合振荡波长λ0和应用。空腔层12包括例如活性层12a和势垒层交替堆叠的叠层。空腔层12可以还包括例如夹住上述叠层的一对引导层。在要获得940nm的振荡波长λ0的激光特性的情况下，上述叠层具有例如这样的配置，其中，包括厚度为8nm的in0.2ga0.8as的活性层12a和包括厚度为10nm的gaas的势垒层交替堆叠，并且上述引导层均包括例如厚度为100nm的al0.4ga0.6as。空腔层12包括例如非掺杂半导体。在空腔层12中，当电流注入表面发射激光器1时，面向稍后描述的电流注入区域13a的区域用作发光区域。

电流限制层13包括开口(电流注入区域13a)，用于限制要注入到空腔层12中的电流。电流注入区域13a例如是圆形的。电流限制层13包括围绕电流注入区域13a的电流限制区域13b。电流限制区域13b包括绝缘材料，例如，al2ox。通过例如部分氧化具有高铝成分的algaas或alas，形成电流限制层13。电流限制层13可以设置在例如dbr层14内靠近空腔层12的低折射率层的位置。

dbr层14包括例如交替堆叠的低折射率层和高折射率层。低折射率层包括例如厚度为λ0/(4n)的p型alx3ga1-x3as(0<x3<1)，其中，n是低折射率层的折射率。高折射率层包括例如厚度为λ0/(4n)的p型alx4ga1-x4as(0≤x4x<x3)，其中，n是高折射率层的折射率。低折射率层包括具有比高折射率层更高的al(铝)组成比的材料。例如，碳(c)、锌(zn)、镁(mg)、铍(be)等包含在dbr层14中，作为p型杂质。

dbr层14中低折射率层和高折射率层的对的数量例如小于dbr层11中低折射率层和高折射率层的对的数量。当不设置介电层15和反射金属层16时，dbr层14中的对的数量是用作dbr层所需的对的数量的一半或更少。一个原因在于，介电层15和反射金属层16有助于dbr层14的光反射功能，因此可以通过介电层15和反射金属层16反射光的能力来减少dbr层14中低折射率层和高折射率层的对的数量。

介电层15例如在与空腔层12相对的一侧与dbr层14接触。介电层15包括例如厚度为λ0/(4n)的al2o3、sio2、sinx、tio2或ta2o5，其中，n是介电层15的折射率。反射金属层16例如与dbr层14接触，介电层15插在其间。反射金属层16包括例如金(au)、银(ag)或铝(al)。反射金属层16具有例如20nm或更大的膜厚。

电极层18形成在dbr层14和介电层15之间。电极层18至少在与电流注入区域13a相对的部分处包括开口，并且形成为与dbr层14的顶面的外边缘接触。换言之，用于将电流注入表面发射激光器1的空腔层12的电极层18设置在与垂直腔结构中的光路不同的路径上。电极层18具有例如钛(ti)、铂(pt)和金(au)从dbr层14的顶面开始依次堆叠的结构，并且电耦合到dbr层14。

焊盘电极19用作表面发射激光器1的外部端子。焊盘电极19电耦合到电极层18。焊盘电极19包括例如以该顺序堆叠的钛(ti)、铂(pt)和金(au)。焊盘电极19例如与电极层18一体形成。焊盘电极19例如形成为与嵌入层17的顶面接触。

嵌入层17是旨在为焊盘电极19提供形成表面的层。嵌入层17形成在台面部分20周围，并且嵌入台面部分20的一部分。优选的是，嵌入层17的顶面和dbr层14的顶面在高度上几乎彼此相等。嵌入层17包括具有绝缘性质的树脂，例如，聚酰亚胺。

电极层21用作表面发射激光器1的外部端子。电极层21电耦合到基板10。电极层21包括例如从基板10开始依次堆叠的金(au)和锗(ge)、镍(ni)和金(au)的合金。电极层21至少在与电流注入区域13a相对的部分处包括开口，并且形成为与基板10的背面的外边缘接触。在基板10的背面中，暴露在电极层21的开口内部的表面是光输出表面1s，来自表面发射激光器1的光(激光l)从该光输出表面1s输出到外部。

[制造方法]

接下来，将描述制造根据本实施方式的表面发射激光器1的方法。图4a至图4e示出了制造表面发射激光器1的过程的示例。

为了制造表面发射激光器1，在包括例如gaas的基板10上，通过例如外延晶体生长方法(例如，mocvd(金属有机化学气相沉积)方法)共同形成化合物半导体。此时，例如，诸如三甲基铝(tmal)、三甲基镓(tmga)或三甲基铟(tmin)等甲基有机金属气体和砷化氢(ash3)气体用作化合物半导体的原料，例如，乙硅烷(si2h6)用作施主杂质的原料，并且例如，四溴化碳(cbr4)用作受主杂质的原料。

首先，在基板10的表面上，通过例如外延晶体生长方法(例如，mocvd方法)，依次形成dbr层11、空腔层12、氧化层13d和dbr层14(图4a)。接下来，例如，形成圆形抗蚀剂层(未示出)，然后在dbr层14、氧化层13d、空腔层12和dbr层11中，使用该抗蚀剂层作为掩模，选择性地蚀刻至少dbr层14、氧化层13d和空腔层12。此时，优选使用例如具有基于cl的气体的rie(反应离子蚀刻)。例如，如图4b所示，在dbr层14、氧化层13d、空腔层12和dbr层11中，由此形成柱状的台面部分20，其高度至少达到dbr层14、氧化层13d和空腔层12。此时，氧化层13d暴露在台面部分20的侧面中。此后，去除抗蚀剂层。

接下来，在水蒸气气氛中，在高温下进行氧化处理，以从台面部分20的侧面选择性地氧化包含在氧化层13d中的铝。或者，通过湿法氧化方法从台面部分20的侧面选择性氧化包括在氧化层13d中的铝。这使得在台面部分20中，氧化层13d的外边缘区域变成绝缘层(氧化铝)，从而形成电流限制层13(图4c)。随后，包括例如绝缘树脂(例如，聚酰亚胺)的嵌入层17形成在台面部分20周围，然后电极层18和焊盘电极19形成在dbr层14和嵌入层17中的每一个的顶面上(图4d)。此外，电极层21形成在基板10的背面上。然后，例如，通过溅射形成介电层，并且通过剥离方法去除这样形成的介电层的不必要部分。通过这种方式，介电层15形成在台面部分20的顶面上(图4e)。最后，通过气相沉积法形成反射金属层，并且通过剥离法去除这样形成的反射金属层的不必要部分。由此形成反射金属层16(图1)。以这种方式，制造表面发射激光器1。

[操作]

在具有这种配置的表面发射激光器1中，当在电耦合到dbr层14的焊盘电极19和电耦合到dbr层11的电极层21之间施加预定电压时，电流通过电流注入区域13a注入到空腔层12中，从而由于电子和空穴的复合而导致发光。这导致由空腔层12、一对dbr层11和14、介电层15和反射金属层16引起的在振荡波长λ0下的激光振荡。随后，从dbr层11泄漏的光变成光束形状的激光，并从光输出表面1s输出到外部。

[效果]

接下来，将参考比较示例描述根据本实施方式的表面发射激光器1的效果。

图5的部分(a)示出了半导体层的截面配置示例，其中，在gaas基板上形成n-dbr层。图5的部分(b)示出了半导体层的截面配置示例，其中，在gaas基板上形成铝镜层、λ/4sio2层和n-dbr层。图6示出了当波长为940nm的激光进入图5的部分(a)和(b)中的每一个中的n-dbr时，图5的部分(a)和(b)中的每一个中的n-dbr中的对的数量和n-dbr的反射率之间的关系。图6中“dbr结构”一侧的图表示图5的部分(a)中n-dbr的反射率，而图6中“复合镜结构”一侧的图表示图5的部分(b)中n-dbr的反射率。应当注意，在图5的部分(b)中，铝镜层是本实施方式的“反射金属层16”的示例，λ/4sio2层是本实施方式的“介电层15”的示例，并且n-dbr是本实施方式的“dbr层11”的示例。

从图6中显而易见的是，即使n-dbr中的对的数量减少，与“dbr结构”相比，“复合镜结构”显示出更小的反射率下降量。此外，即使在n-dbr中的对的数量在20的附近的情况下，“复合镜结构”的反射率也不小于0.995(＝99.5％)，因此落在可用于实际应用的范围内。

图7的部分(a)示出了在图5的部分(a)中的半导体层上堆叠有空腔层、电流限制层和p-dbr层的激光器结构的截面配置示例。而图7的部分(b)示出了在图5的部分(b)的半导体层中堆叠有空腔层、电流限制层和p-dbr层的激光器结构的截面配置示例。图8示出了在图7的部分(a)和(b)中的每一个中在n-dbr中的对的数量和激光器结构中的振荡的阈值增益之间的关系。图9示出了图7的部分(a)和(b)中的每一个中在n-dbr中的对的数量和激光结构中的光提取效率之间的关系。图8中的“dbr结构”侧的图表示图7的部分(a)中的激光结构的阈值增益，而图8中的“复合镜结构”侧的图表示图7的部分(b)中的激光结构的阈值增益。图9中的“dbr结构”侧的图表示图7的部分(a)中的激光结构的光提取效率，而图9中的“复合镜结构”侧的图表示图7的部分(b)中的激光结构的光提取效率。应当注意，在图7的部分(b)中，空腔层是本实施方式的“空腔层12”的示例，电流限制层是本实施方式的“电流限制层13”的示例，并且p-dbr是本实施方式的“dbr层14”的示例。

从图8中显而易见的是，即使n-dbr中的对的数量减少，与“dbr结构”相比，“复合镜结构”表现出更小的阈值增益上升量。此外，即使在n-dbr中的对的数量在20的附近的情况下，“复合镜结构”的阈值增益也不超过2500cm^-1，因此落在可用于实际应用的范围内。此外，从图9中显而易见的是，即使n-dbr中的对的数量减少，与“dbr结构”相比，“复合镜结构”在光提取效率方面具有更小的降低。

在本实施方式中，当从空腔层12观察时，辅助dbr层14的功能的介电层15和反射金属层16设置在dbr层14侧的反射镜的端部。因此，通过空腔层12、一对dbr层11和14、介电层15和反射金属层16，在振荡波长λ0处产生激光振荡。此时，即使在dbr层14中的对的数量小于dbr层11中的对的数量的情况下，也可以在振荡波长λ0处引起激光振荡，此外，可以将光提取效率保持在高水平，同时抑制激光振荡的阈值增益上升。因此，可以使dbr层14中的对的数量少于dbr层11中的对的数量。结果，可以通过减少dbr层14中的对的数量来实现装置特性的增强和生产率的提高。此外，dbr层14中的对的数量的减少使得容易检测f-p浸渍波长，从而使得可以提高外延晶片的特性评估精度。

此外，在本实施方式中，用于将电流注入表面发射激光器1的空腔层12的电极层18设置在与垂直腔结构中的光路不同的路径上。具体地，电极层18设置在电流可直接注入到dbr层14中而不插入介电层15和反射金属层16的位置处。例如，如图1所示，电极层18设置在dbr层14和介电层15之间，并且除了其与电流注入区域13a相对的部分之外，与dbr层14的顶面接触。这使得可以降低表面发射激光器1的驱动电压。此外，因为电极层18设置在与垂直腔结构中的光路不同的路径上，所以在形成介电层15时不需要使用导电材料。因此，对于介电层15，可以选择易于控制膜厚度的材料和制造方法。

<2.修改示例>

接下来，将描述根据前述实施方式的表面发射激光器1的修改示例。

图10示出了根据本修改示例的表面发射激光器1的截面配置示例。图11示出了图10中的表面发射激光器1的顶面配置示例。

此外，在本实施方式中，设置透明导电体层22，代替介电层15，并且设置电极层23，代替电极层18。在此处，电极层23电耦合到透明导电体层22和反射金属层16，并且还电耦合到焊盘电极19。换言之，用于将电流注入到表面发射激光器1的空腔层12中的电极层23将注入到空腔层12中的电流馈送到垂直腔结构中的光路相同的路径。透明导电体层22包括例如透明导电体材料，例如，厚度为λ0/(4n)的ito(铟锡氧化物)或itio(铟钛氧化物)，其中，n是透明导电体层22的折射率。透明导电体层22电耦合到dbr层14。

在本修改示例中，当从空腔层12观察时，辅助dbr层14的功能的透明导电体层22和反射金属层16设置在dbr层14侧的反射镜的端部。因此，通过空腔层12、一对dbr层11和14、透明导电体层22和反射金属层16，在振荡波长λ0处产生激光振荡。此时，即使在dbr层14中的对的数量小于dbr层11中的对的数量的情况下，也可以在振荡波长λ0处引起激光振荡，此外，可以将光提取效率保持在高水平，同时抑制激光振荡的阈值增益上升。因此，可以使dbr层14中的对的数量少于dbr层11的对的数量。结果，可以通过减少dbr层14中的对的数量来实现装置特性的增强和生产率的提高。此外，dbr层14中的对的数量的减少使得容易检测f-p浸渍波长，从而使得可以提高外延晶片的特性评估精度。

此外，在本修改示例中，用于将电流注入表面发射激光器1的电极层23设置在透明导电体层22上。具体地，电极层23设置在电流可注入到dbr层14(透明导电体层22和反射金属层16插入其间)中的位置处。这使得可以容易地制造电极层23。

<3.第二实施方式>

[配置]

将描述根据本公开第二实施方式的表面发射激光器2。图12示出了表面发射激光器2的截面配置示例。图13示出了表面发射激光器2的顶面配置示例。图14示出了表面发射激光器2的背面配置示例。

表面发射激光器2是顶面输出型激光器，适用于要求低轮廓和低功耗的应用、要求低轮廓和大面积的应用等。表面发射激光器2包括例如包含活性层32a的空腔层32。空腔层32被设计成适合振荡波长λ0和应用。

表面发射激光器2还包括例如垂直腔。垂直腔在振荡波长λ0下振荡，这是由于在基板30的法线方向上两个dbr彼此相对。垂直腔包括例如夹着空腔层32和电流限制层33的两个dbr层。应当注意，垂直腔可以包括例如夹住基板30、空腔层32和电流限制层33的两个dbr层。上述两个dbr层包括例如稍后描述的dbr层31(第二dbr层)和稍后描述的dbr层34(第一dbr层)。例如，dbr层31形成为与基板30的顶面接触。例如，与dbr层31相比，dbr层34设置在相对远离基板30的位置(即，靠近光输出表面2s的位置)。垂直腔还包括例如介电层38和反射金属层39。介电层38和反射金属层39是辅助dbr层31的功能并且有助于减少dbr层31中的对的数量的层。换言之，当从空腔层32观察时，介电层38和反射金属层39对应于dbr层31的一侧上的反射镜的端部。

表面发射激光器2包括例如从基板30开始依次设置在基板30上的dbr层31、空腔层32、电流限制层33和dbr层34。表面发射激光器2还包括例如基板30的顶面侧上的嵌入层35、电极层36和焊盘电极37。表面发射激光器2还包括例如基板30的背面侧上的电极层41。表面发射激光器2例如在基板30的开口30a内包括与暴露在基板30的开口30a内的dbr层31接触的介电层38，并且还包括与介电层38接触的反射金属层39。基板30的开口30a至少形成在与稍后描述的电流注入区域33a相对的区域中，例如，与稍后描述的台面部分40相对的区域。换言之，介电层38和反射金属层39至少形成在与电流注入区域33a相对的区域中，例如，与稍后描述的台面部分40相对的区域。表面发射激光器2可以包括例如旨在使基板30和dbr层31彼此欧姆接触的接触层。表面发射激光器2可以还包括例如旨在使dbr层34和电极层36彼此欧姆接触的接触层。

在表面发射激光器2中，例如，包括dbr层31、空腔层32、电流限制层33和dbr层34的半导电体层的至少空腔层32、电流限制层33和dbr层34用作柱状的台面部分40。台面部分40在堆叠方向上的横截面例如是圆形的。在台面部分40的侧面中，至少暴露空腔层32、电流限制层33和dbr层34中的每一个的侧面。

基板30是当dbr层31、空腔层32、电流限制层33和dbr层34经历外延晶体生长时使用的晶体生长基板。基板30、dbr层31、空腔层32、电流限制层33和dbr层34均包括例如基于gaas的半导体。

基板30是对从空腔层32发射的光具有透光特性的基板，并且是例如n型gaas基板。例如，硅(si)等包含在n型gaas基板中，作为n型杂质。dbr层31包括例如交替堆叠的低折射率层和高折射率层。低折射率层包括例如厚度为λ0/(4n)的n型alx5ga1-x5as(0<x5<1)，其中，n是低折射率层的折射率。振荡波长λ0例如是940nm，这是用于光通信的波长。高折射率层包括例如厚度为λ0/(4n)的n型alx6ga1-x6as(0≤x6<x5)，其中，n是高折射率层的折射率。低折射率层包括具有比高折射率层更高的al(铝)组成比的材料。例如，硅(si)等包含在dbr层31中，作为n型杂质。

空腔层32被设计成适合振荡波长λ0和应用。空腔层32包括例如活性层32a和势垒层交替堆叠的叠层。空腔层32可以还包括例如夹住上述叠层的一对引导层。在要获得940nm的振荡波长λ0的激光特性的情况下，上述叠层具有例如这样的配置，其中，包括厚度为8nm的in0.2ga0.8as的活性层32a和包括厚度为30nm的gaas的势垒层交替堆叠，并且上述引导层均包括例如厚度为300nm的al0.4ga0.6as。空腔层32包括例如非掺杂半导体。在空腔层32中，当电流注入表面发射激光器2时，面向稍后描述的电流注入区域33a的区域用作发光区域。

电流限制层33包括开口(电流注入区域33a)，用于限制要注入到空腔层32中的电流。电流注入区域33a例如是圆形的。电流限制层33包括围绕电流注入区域33a的电流限制区域33b。电流限制区域33b包括绝缘材料，例如，al2ox。通过例如部分氧化具有高铝成分的algaas或alas，形成电流限制层33。电流限制层33可以设置在例如dbr层34内靠近空腔层32的低折射率层的位置。

dbr层34包括例如交替堆叠的低折射率层和高折射率层。低折射率层包括例如厚度为λ0/(4n)的p型alx7ga1-x7as(0<x7<1)，其中，n是低折射率层的折射率。高折射率层包括例如厚度为λ0/(4n)的p型alx8ga1-x8as(0≤x8<x7)，其中，n是高折射率层的折射率。低折射率层包括具有比高折射率层更高的al(铝)组成比的材料。例如，碳(c)、锌(zn)、镁(mg)、铍(be)等包含在dbr层34中，作为p型杂质。

dbr层31中低折射率层和高折射率层的对的数量例如小于dbr层34中低折射率层和高折射率层的对的数量。当不提供介电层38和反射金属层39时，dbr层34中的对的数量是用作dbr层所需的对的数量的一半或更少。一个原因在于，介电层38和反射金属层39有助于dbr层31的光反射功能，因此可以通过介电层38和反射金属层39反射光的能力来减少dbr层31中低折射率层和高折射率层的对的数量。

介电层38包括例如厚度为λ0/(4n)的al2o3、sio2、sinx、tio2或ta2o5，其中，n是介电层38的折射率。反射金属层39包括例如金(au)、银(ag)或铝(al)。反射金属层39具有例如40nm或更大的膜厚。

电极层36形成在dbr层34的顶面。电极层36至少在与电流注入区域33a相对的部分处包括开口，并且形成为与dbr层34的顶面的外边缘接触。电极层36具有例如钛(ti)、铂(pt)和金(au)从dbr层34的顶面开始依次堆叠的结构，并且电耦合到dbr层34。在dbr层34的顶面中，暴露在电极层36的开口内部的表面是光输出表面2s，来自表面发射激光器2的光(激光l)将从该光输出表面2s输出到外部。

焊盘电极37用作表面发射激光器2的外部端子。焊盘电极37电耦合到电极层36。焊盘电极37包括例如以该顺序堆叠的钛(ti)、铂(pt)和金(au)。焊盘电极37例如与电极层36一体形成。焊盘电极37例如形成为与嵌入层35的顶面接触。

嵌入层35是旨在为焊盘电极37提供形成表面的层。嵌入层35形成在台面部分40周围，并且嵌入台面部分40的一部分。优选的是，嵌入层35的顶面和dbr层34的顶面在高度上几乎彼此相等。嵌入层35包括具有绝缘性质的树脂，例如，聚酰亚胺。

电极层41用作表面发射激光器2的外部端子。电极层41电耦合到基板30。电极层41包括例如从基板30开始依次堆叠的金(au)和锗(ge)、镍(ni)和金(au)的合金。电极层41至少在与电流注入区域33a相对的部分处包括开口，并且形成为与基板30的背面的开口30a的外边缘接触。

[制造方法]

接下来，将描述制造根据本实施方式的表面发射激光器2的方法。图15a至图15e示出了制造表面发射激光器2的过程的示例。

为了制造表面发射激光器2，在包括例如gaas的基板30上，通过例如外延晶体生长方法(例如，mocvd方法)共同形成化合物半导电体。此时，例如，诸如三甲基铝(tmal)、三甲基镓(tmga)或三甲基铟(tmin)等甲基有机金属气体和砷化氢(ash3)气体用作化合物半导电体的原料，例如，乙硅烷(si2h6)用作施主杂质的原料，并且例如，四溴化碳(cbr4)用作受主杂质的原料。

首先，在基板30的表面上，通过例如外延晶体生长方法(例如，mocvd方法)，依次形成dbr层31、空腔层32、氧化层33d和dbr层34(图15a)。接下来，例如，形成圆形抗蚀剂层(未示出)，然后在dbr层34、氧化层33d、空腔层32和dbr层31中，使用该抗蚀剂层作为掩模，选择性地蚀刻至少dbr层34、氧化层33d和空腔层32。此时，优选使用例如具有基于cl的气体的rie。例如，如图15b所示，在dbr层34、氧化层33d、空腔层32和dbr层31中，由此形成柱状的台面部分40，其高度至少达到dbr层34、氧化层33d、空腔层32。此时，氧化层33d暴露在台面部分40的侧面中。此后，去除抗蚀剂层。

接下来，在水蒸气气氛中，在高温下进行氧化处理，以从台面部分40的侧面选择性地氧化包含在氧化层33d中的铝。或者，通过湿法氧化方法从台面部分40的侧面选择性氧化包括在氧化层33d中的铝。这使得在台面部分40中，氧化层33d的外边缘区域变成绝缘层(氧化铝)，从而形成电流限制层33(图15c)。随后，包括例如绝缘树脂(例如，聚酰亚胺)的嵌入层35形成在台面部分40周围，然后电极层36和焊盘电极37形成在dbr层34和嵌入层35中的每一个的顶面上(图15d)。

接下来，开口30a形成在基板30的背面(图15e)。然后，例如，通过溅射形成介电层，并且通过剥离方法去除这样形成的介电层的不必要部分。通过这种方式，介电层38形成在台面部分40的顶面上(图12)。最后，通过气相沉积法形成反射金属层，并且通过剥离法去除这样形成的反射金属层的不必要部分。由此形成反射金属层39(图1)。以这种方式，制造表面发射激光器2。

[操作]

在具有这种配置的表面发射激光器2中，当在电耦合到dbr层34的焊盘电极37和电耦合到dbr层31的电极层41之间施加预定电压时，电流通过电流注入区域33a注入到空腔层32中，从而由于电子和空穴的复合而导致发光。这导致由空腔层32、一对dbr层31和34、介电层38和反射金属层39引起的在振荡波长λ0的激光振荡。随后，从dbr层31泄漏的光变成光束形状的激光，并从光输出表面2s输出到外部。

[效果]

接下来，将描述根据本实施方式的表面发射激光器2的效果。

在本实施方式中，当从空腔层32观察时，辅助dbr层31的功能的介电层38和反射金属层39设置在dbr层31侧的反射镜的端部。因此，通过空腔层32、一对dbr层31和34、介电层38和反射金属层39，在振荡波长λ0处产生激光振荡。此时，即使在dbr层31中的对的数量小于dbr层34中的对的数量的情况下，也可以在振荡波长λ0处引起激光振荡，此外，可以将光提取效率保持在高水平，同时抑制激光振荡的阈值增益上升。因此，可以使dbr层31中的对的数量少于dbr层34中的对的数量。结果，可以通过减少dbr层31中的对的数量来实现装置特性的增强和生产率的提高。此外，dbr层31中的对的数量的减少使得容易检测f-p浸渍波长，从而使得可以提高外延晶片的特性评估精度。

此外，在本实施方式中，用于将电流注入表面发射激光器2的电极层41设置在与垂直腔结构中的光路不同的路径上。具体地，电极层41设置在电流可直接注入到dbr层31中而不插入介电层38和反射金属层39的的位置。例如，如图12所示，电极层41形成为与基板30的背面的开口30a的外边缘接触，并且避开其与电流注入区域33a相对的部分。这使得可以降低表面发射激光器2的驱动电压。此外，因为电极层41设置在与垂直腔结构中的光路不同的路径上，所以在形成介电层38时不需要使用导电材料。因此，对于介电层38，可以选择易于控制膜厚度的材料和制造方法。

尽管上面已经参考实施方式及其修改示例描述了本公开，但是本公开不限于此，并且可以以多种方式修改。应当注意，本说明书中描述的效果仅仅是示例。本公开的效果不限于本说明书中描述的效果。本公开可以具有除了本说明书中描述的效果以外的效果。

此外，例如，本公开可以包括以下配置。

(1)一种表面发射激光器，包括：

活性层；

第一dbr(分布式布拉格反射器)层和第二dbr层，其夹住活性层；以及

介电层和反射金属层，当从活性层观察时，其对应于第二dbr层一侧的反射镜的端部。

(2)根据(1)所述的表面发射激光器，其中，

所述介电层在与活性层相对的一侧与第二dbr层接触，并且

所述反射金属层经由插入在所述反射金属层和所述第二dbr层之间的所述介电层与所述第二dbr层接触。

(3)根据(1)或(2)所述的表面发射激光器，其中，第二dbr层中的对的数量少于第一dbr层中的对的数量。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的表面发射激光器，还包括电极层，所述电极层在由所述第一dbr层和所述第二dbr层形成的垂直腔结构中与光路不同的路径上，所述电极层被设置用于向所述活性层注入电流。

(5)根据(1)至(3)中任一项所述的表面发射激光器，其中，所述介电层包括厚度为振荡波长/(4n)的al2o3、sio2、sinx、tio2或ta2o5，其中，n是所述介电层的折射率。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的表面发射激光器，其中，所述反射金属层包括金、银或铝。

(7)一种表面发射激光器，包括：

活性层；

第一dbr(分布式布拉格反射器)层和第二dbr层，其夹住活性层；以及

透明导电体层和反射金属层，当从活性层观察时，其对应于第二dbr层一侧的反射镜的端部。

(8)根据(7)所述的表面发射激光器，还包括电极层，所述电极层在由所述第一dbr层和所述第二dbr层形成的垂直腔结构中与光路不同的路径上，所述电极层馈送要注入到所述活性层中的电流。

(9)根据(7)或(8)所述的表面发射激光器，其中，所述透明导电体层包括厚度为振荡波长/(4n)的ito(氧化铟锡)或itio(氧化铟钛)，其中，n是所述透明导电体层的折射率。

根据本公开的实施方式的表面发射激光器，当从活性层看时，介电层和反射金属层设置在第二dbr层侧的反射镜的端部，因此可以减少dbr中的对的数量。应当注意，本公开的效果不限于本文描述的效果，并且可以是本说明书中描述的任何效果。

本申请要求2018年3月7日向日本专利局提交的日本专利申请号2018-041042的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

本领域技术人员应该理解，在所附权利要求或其等同物的范围内，可以根据设计要求和其他因素进行各种修改、组合、子组合和变更。