[發明專利]垂直腔發光元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201710251625.9
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107306012B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 田澤耕明;梁吉鎬;小林靜一郎
• 申請（專利權）人: 斯坦雷電氣株式會社
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;楊薇

本申請涉及垂直腔發光元件及其制造方法。具體地，該垂直腔發光元件包括：第一導電型半導體層、有源層以及第二導電型半導體層，它們以該順序形成在第一反射器上；絕緣電流限制層，該絕緣電流限制層形成在第二導電型半導體層上；透明電極，該透明電極覆蓋貫穿開口和電流限制層，并且經由貫穿開口與第二導電型半導體層接觸；以及第二反射器，該第二反射器形成在透明電極上。在貫穿開口中彼此接觸的、透明電極的對應于開口的部分和第二導電型半導體層的對應于開口的部分中的至少一者包括：沿著貫穿開口的內周布置的第一電阻區域，和布置在貫穿開口的中心區域上的第二電阻區域。

技術領域

本發明涉及諸如垂直腔面發射激光器(VCSEL：vertical cavity surfaceemitting laser)這樣的垂直腔發光元件，以及用于制造這種垂直腔發光元件的方法。

背景技術

垂直腔面發射激光器是具有用于使得光垂直共振到基板表面，并使得光沿垂直于基板表面的方向出射的結構的半導體激光器。例如，專利文獻1(第5707742號日本專利)公開了一種垂直腔面發射激光器，該垂直腔面發射激光器在氮化物半導體層的表面中的至少一個上包括：具有開口的絕緣層、設置在絕緣層上以便覆蓋開口的透明電極、以及經由透明電極設置在開口上方的反射鏡。通過置于中間的透明電極的開口和發光層面向彼此的反射鏡構成腔。進一步地，專利文獻2(第2000-277852號日本特開專利申請)公開了一種面發射半導體激光器。

發明內容

然而，在傳統垂直腔面發射激光器中，出射開口中的半透明或透光電極的折射率低于其周圍區域，并且不存在橫向的限制結構。而且，因為經由半透明電極(諸如ITO膜)從出射開口的外側朝向開口中心執行電流注入，所以開口中心部分中的電流密度由于ITO膜的片電阻而在驅動時降低。因此，在垂直腔面發射激光器中生成沿著開口邊緣具有環形的高電流密度區域，由此不利地引起多模式振蕩。

本發明鑒于上述問題而進行。本發明的目的是提供一種能夠具有單個橫模式振蕩的垂直腔發光元件或裝置。

根據本發明的一個方面，一種垂直腔發光元件包括：第一反射器，該第一反射器形成在基板上；半導體結構層，該半導體結構層形成在第一反射器上，該半導體結構層包括第一導電型的半導體層、有源層、以及與第一導電型相反的第二導電型的半導體層；絕緣電流限制層，該絕緣電流限制層形成在第二導電型的半導體層上；貫穿開口，該貫穿開口形成在電流限制層中而貫穿電流限制層；透明電極，該透明電極覆蓋貫穿開口和電流限制層，并且經由貫穿開口與第二導電型的半導體層接觸；以及第二反射器，該第二反射器形成在透明電極上。在貫穿開口中彼此接觸的、透明電極的對應于開口的部分和第二導電型的半導體層的對應于開口的部分中的至少一者包括：沿著貫穿開口的內周布置的第一電阻區域，和布置在貫穿開口的中心區域上的第二電阻區域。第一電阻區域具有比第二電阻區域的電阻值高電阻值。

附圖說明

圖1是示意性例示了根據本發明的第一實施方式的、以4×4陣列設置16個面發射激光器的垂直腔面發射激光器的構造的整體立體圖；

圖2是示意性例示了沿著圖1中的線X-X截取的、垂直腔面發射激光器的一部分的部分剖面圖；

圖3是示意性例示了由圖2中的線Y圍繞的、垂直腔面發射激光器的一部分的部分剖面圖；

圖4是用于說明根據本發明的第一實施方式的垂直腔面發射激光器的構造的整體頂視圖；

圖5A至圖5C是各用于說明根據本發明的第一實施方式的垂直腔面發射激光器在制造期間的構造的一部分的整體部分剖面圖；

圖6A至圖6C是各用于說明根據本發明的第一實施方式的垂直腔面發射激光器在制造期間的構造的一部分的整體部分剖面圖；

圖7是示意性例示了根據本發明的第二實施方式的垂直腔面發射激光器的整體部分剖面圖；