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TW202135340A - 發光裝置及發光裝置之製造方法 - Google Patents

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TW202135340A
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light reflection
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荒木田孝博
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日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本揭示之一實施形態之發光裝置具備：半導體積層體，其由包含含有碳作為雜質之砷系半導體層的第1光反射層、活性層及第2光反射層積層而成；第1緩衝層，其設置於半導體積層體之第1光反射層側，包含具有面向半導體積層體之一面及與一面為相反側之另一面的磷系半導體層；及第2緩衝層，其至少設置於第1光反射層與第1緩衝層之間，包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層。

Description

發光裝置及發光裝置之製造方法
本揭示係關於一種發光裝置及發光裝置之製造方法。
例如，於專利文獻1中，揭示一種藉由在摻雜有碳(C)作為雜質之DBR上，設置包含摻雜有鋅(Zn)作為雜質之p形之InGaP之保護層而謀求雷射振盪之穩定化之面發光雷射。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-164982號公報
另外，於發光裝置中期待裝置特性之穩定性及製造成品率之提高。
期待提供一種可提高裝置特性之穩定性及製造成品率之發光裝置及發光裝置之製造方法。
本揭示之一實施形態之發光裝置具備：半導體積層體，其由包含含有碳作為雜質之砷系半導體層的第1光反射層、活性層及第2光反射層積層而成；第1緩衝層，其設置於半導體積層體之第1光反射層側，包含具有面向半導體積層體之一面及與一面為相反側之另一面的磷系半導體層；及第2緩衝層，其至少設置於第1光反射層與第1緩衝層之間，包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層。
本揭示之一實施形態之第1個之發光裝置之製造方法，在藉由結晶成長而依序形成包含磷系半導體層之第1緩衝層、包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層之第2緩衝層、包含含有碳作為雜質之砷系半導體層之第1光反射層、活性層及第2光反射層之後，將第1緩衝層作為蝕刻阻擋層，藉由蝕刻將第1光反射層、活性層及第2光反射層分離成複數個，而形成複數個半導體積層體。
本揭示之一實施形態之第2個之發光裝置之製造方法在藉由結晶成長依序形成第2光反射層、活性層、包含含有碳作為雜質之砷系半導體層的第1光反射層、包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層的第2緩衝層及包含磷系半導體層之第1緩衝層之後，將第1緩衝層作為蝕刻阻擋層而形成光出射面。
於本揭示之一實施形態之發光裝置、一實施形態之第1個之發光裝置之製造方法及一實施形態之第2個之發光裝置之製造方法中，於構成半導體積層體之包含含有碳作為雜質之砷系半導體層的第1光反射層、與包含磷系半導體層之第1緩衝層之間，設置包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層的第2緩衝層。藉此，抑制由在第1光反射層作為雜質而含有之碳之原料與磷系半導體之接觸所致之結晶成長面之表面狀態之惡化。
以下，對於本發明之實施形態，參照圖式詳細地進行說明。以下之説明係本揭示之一具體例，本發明並不限定於以下之態樣。又，本發明對於各圖所示之各構成要件之配置或尺寸、尺寸比等亦然，並不限定於其等。再者，說明之順序係如下述般。 1.第1實施形態(於包含摻雜有C之砷系半導體之第1反射層與包含磷系半導體層之第1緩衝層之間，具有包含摻雜有Zn或Mg之砷系半導體之第2緩衝層的背面出射型之半導體雷射之例) 1-1.半導體雷射之構成 1-2.半導體雷射之製造方法 1-3.作用/效果 2.第2實施形態(於包含摻雜有C之砷系半導體之第1反射層與包含磷系半導體層之第1緩衝層之間，具有包含摻雜有Zn或Mg之砷系半導體之第2緩衝層的表面出射型之半導體雷射之例) 3.應用例(測距裝置之例)
＜1.第1實施形態＞ 圖1係示意性地顯示本揭示之第1實施形態之發光裝置(半導體雷射1)之剖面構成之一例之圖。該半導體雷射1例如係背面出射型之垂直共振器面發光雷射(Vertical Cavity Surface Emitting LASER：VCSEL)，例如係陣列狀地積體複數個VCSEL作為複數個發光區域者。
(1-1.半導體雷射之構成) 半導體雷射1例如於基板11之第1面(表面(面11S1))具有複數個半導體積層體10。半導體積層體10例如具有柱狀形狀(台面形狀)，例如依序積層有第1光反射層14、活性層15及第2光反射層16。於第1光反射層14與活性層15之間，設置供形成電流注入區域17A之電流狹窄層17。該半導體積層體10相當於本揭示之「半導體積層體」之一具體例。於半導體積層體10與基板11之間，自基板側依序積層有第1接觸層12及緩衝層13，緩衝層13例如具有自第1接觸層12側依序積層有第1層13A、第2層13B及第3層13C之多層構造，與半導體積層體10一起形成台面形狀。第1接觸層12作為對於複數個半導體積層體10之共通層而於基板11上延伸。於第1接觸層12上，設置第1電極21作為各半導體積層體10之共通電極。於各半導體積層體10之上表面(面10S1)，各自依序形成第2接觸層18及第2電極22。進而，除了第1電極21及第2電極22以外之第1接觸層12之上表面(面12S1)及第2接觸層18之上表面以及第2接觸層18、半導體積層體10及緩衝層13之側面由絕緣膜23覆蓋，基板11之第2面(背面(面11S2))由絕緣膜24覆蓋。
以下，對於半導體雷射1之各部分之構成及材料等詳細地進行說明。
基板11係積體複數個半導體積層體10之支持基板。如本實施形態般，於背面出射型之半導體雷射1中，基板11較佳的是使用例如不含有雜質的例如包含GaAs系半導體之半絕緣性基板。另外，基板11只要係載體濃度低、且減少雷射光之吸收者即可，例如，可使用p型或n型之載體濃度具有5×1017 cm-3 以下之載體濃度之基板。
第1接觸層12例如包含GaAs系半導體。第1接觸層12係用於將第1電極21與各半導體積層體10之第1光反射層14電性連接者。第1接觸層12包含p型之GaAs，例如含有碳(C)作為雜質。第1接觸層12相當於本揭示之「第1接觸層」之一具體例。
緩衝層13如上述般，係具有自第1接觸層12側依序積層有第1層13A、第2層13B及第3層13C之多層構造者。第1層13A例如由含有鋅(Zn)或鎂(Mg)作為雜質之砷系半導體層構成。第2層13B例如由含有鋅(Zn)或鎂(Mg)作為雜質之磷系半導體層構成。第3層13C與第1層13A同樣地，例如由含有鋅(Zn)或鎂(Mg)作為雜質之砷系半導體層構成。
砷系半導體層係包含至少含有砷(As)之化合物半導體之層，例如可舉出GaAs層、AlGaAs層及AlAs層。第1層13A及第3層13C相當於本揭示之「第2緩衝層」之一具體例，可形成為包含上述半導體層中之任1層或2層以上之單層膜或積層膜。第1層13A及第3層13C之積層方向之膜厚(以下簡稱為厚度)，例如為5 nm以上100 nm以下。
磷系半導體層係包含至少含有磷(P)之化合物半導體之層，例如可舉出GaInP層、AlGaInP層及AlInP層。第2層13B相當於本揭示之「第1緩衝層」之一具體例，可形成為包含上述半導體層中之任1層或2層以上之單層膜或積層膜。第2層13B之厚度例如為50 nm以上300 nm以下。
第1光反射層14配置於緩衝層13與電流狹窄層17之間，將活性層15及電流狹窄層17夾於其間地與第2光反射層16對向。第1光反射層14使在活性層15產生之光在與第2光反射層16之間共振。第1光反射層14相當於本揭示之「第1光反射層」之一具體例。
第1光反射層14係將低折射率層(未圖示)及高折射率層(未圖示)交替地積層而成之DBR(Distributed Bragg Reflector，分佈布拉格反射)層。低折射率層例如包含光學厚度為λ×1/4n之p型之Alx1 Ga1-x1 As(0＜x1≦1)，高折射率層例如包含光學厚度為λ×1/4n之p型之Alx2 Ga1-x2 As(0≦x2＜x1)。λ係自各發光區域發出之雷射光之振盪波長，n係折射率。第1光反射層14例如含有碳(C)作為雜質。
活性層15設置於第1光反射層14與第2光反射層16之間。活性層15例如由砷化鋁鎵(AlGaAs)系之半導體材料構成。於活性層15中，自第1電極21及第2電極22注入之電洞及電子進行發光再結合而產生受激放出光。活性層15中之與電流注入區域17A之對向區域成為發光區域。於活性層15，例如可使用未摻雜之Alx3 Ga1-x3 As(0＜x3≦0.45)。活性層15例如可具有GaAs與AlGaAs之多重量子井(MQW：Multi Quantum Well)構造。另外，亦可藉由砷化銦鎵(InGaAs)與AlGaAs之多重量子井構造構成活性層15。活性層15相當於本揭示之「活性層」之一具體例。
第2光反射層16係配置於活性層15與第2接觸層18之間之DBR層。第2光反射層16將活性層15及電流狹窄層17夾於其間地與第1光反射層14對向。第2光反射層16相當於本揭示之「第2光反射層」之一具體例。
第2光反射層16具有將低折射率層及高折射率層交替地重疊之積層構造。低折射率層例如係光學膜厚為λ/4n之n型之Alx4 Ga1-x4 As(0＜x4≦1)。高折射率層例如係光學膜厚為λ/4n之n型之Alx5 Ga1-x5 As(0≦x5＜x4)。第2光反射層16例如含有矽(Si)作為雜質。
電流狹窄層17設置於第1光反射層14與活性層15之間，例如，自具有台面形狀之半導體積層體10之外周側朝內側具有特定之寬度而形成為環狀。換言之，電流狹窄層17設置於第1光反射層14與活性層15之間，於其中央部分具有特定之寬度之開口，該開口成為電流注入區域17A。電流狹窄層17例如由p型之AlGaAs構成。具體而言，電流狹窄層17包含Al0.85 Ga0.15 As～AlAs，將其氧化而作為氧化鋁(AlOx )層，藉此使電流狹窄。於半導體雷射1中，藉由設置該電流狹窄層17，而使自第1電極21注入活性層15之電流狹窄，從而電流注入效率提高。
第2接觸層18係由具有導電性之例如GaAs系半導體構成。第2接觸層18例如由n型之GaAs構成，例如含有矽(Si)作為雜質。第2接觸層18相當於本揭示之「第2接觸層」之一具體例。
第1電極21設置於第1接觸層12上。例如，由鈦(Ti)/鉑(Pt)/金(Au)之多層膜形成。
第2電極22設置於半導體積層體10之上方，具體而言設置於第2接觸層18上，例如由金-鍺(Au-Ge)/鎳(Ni)/金(Au)之多層膜形成。
絕緣膜23於第2接觸層18之上表面及第2接觸層18、半導體積層體10及緩衝層13之側面以及第1接觸層12之上表面(面12S1)，例如連續地形成。絕緣膜23例如由氮化矽(SiN)或氧化矽(SiO2 )等之單層膜或積層膜形成。絕緣膜23之各第2接觸層18之上表面及第1接觸層12之特定之位置各自設置有開口23H(例如，參照圖2D)，於各開口23H埋入第1電極21或第2電極22。
絕緣膜24形成於基板11之背面(面11S2)之例如全面。絕緣膜24與絕緣膜24同樣地，例如由氮化矽(SiN)或氧化矽(SiO2 )等之單層膜或積層膜形成。
本實施形態之半導體雷射1係具有下述所謂陽極共通構造之半導體雷射，即：設置於基板11上之複數個半導體積層體10與第1電極21例如藉由由p型之GaAs構成之第1接觸層12相互電性連接。
於半導體雷射1中，當對第1電極21及第2電極22施加特定之電壓時，自第1電極21及第2電極22對半導體積層體10施加電壓。藉此，電子自第1電極21、電洞自第2電極22被注入活性層15，藉由電子及電洞之再結合而產生光。光在第1光反射層14與第2光反射層16之間共振而被放大，而自基板11之背面(面11S2)射出雷射光L。
(1-2.半導體雷射之製造方法) 接著，參照圖2A～圖2D，對於半導體雷射1之製造方法進行說明。
首先，如圖2A所示般，於基板11上，例如藉由有機金屬氣相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：MOCVD)法等磊晶結晶成長法，依序形成構成第1接觸層12、緩衝層13、第1光反射層14、活性層15、第2光反射層16及第2接觸層18之各化合物半導體層，而製作磊晶晶圓。此時，作為包含GaAs系半導體之砷系半導體之原料，使用三甲基鋁(TMAl)、三甲基鎵(TMGa)、三甲基銦(TMIn)等甲基系有機金屬化合物與砷化氫(AsH3 )氣體，作為施體雜質之原料例如使用乙矽烷(Si2 H6 )，作為受體雜質之原料，例如使用四溴化碳(CBr4 )。作為磷系半導體(例如，AlGaInP)之原料，使用三甲基鋁(TMAl)、三甲基鎵(TMGa)、三甲基銦(TMIn)等甲基系有機金屬化合物與磷化氫(PH3 )氣體，作為施體雜質之原料，例如使用乙矽烷(Si2 H6 )，作為受體雜質之原料，例如使用二甲基鋅(DMZn)或環戊二烯基鎂 (Cp2 Mg)。
繼而，如圖2B所示般，當在第2接觸層18上形成特定之圖案之抗蝕膜(未圖示)之後，將該抗蝕膜作為遮罩，對第2接觸層18、第2光反射層16、活性層15及第1光反射層14進行蝕刻，形成柱狀之台面構造(半導體積層體10)。此時，較佳的是使用例如利用Cl系氣體的RIE(Reactive Ion Etching，反應性離子蝕刻)。於第2接觸層18、第2光反射層16、活性層15及第1光反射層14之蝕刻中，緩衝層13之第2層13B作為蝕刻阻擋層發揮功能。藉此，晶圓面內之蝕刻深度成為一定。其後，藉由在水蒸氣環境下施以高溫處理，而將預先在磊晶成長時積層之鋁(Al)組成較高之例如AlGaAs層氧化，形成電流狹窄之氧化層(電流狹窄層17)。
接著，如圖2C所示般，藉由蝕刻將緩衝層13之第2層13B及第1層13A去除，使第1接觸層12露出。
繼而，如圖2D所示般，形成自第2接觸層18之上表面連續至第1接觸層12上之絕緣膜23及在基板11之背面(面11S2)形成絕緣膜24之後，在第1接觸層12上及第2接觸層18上分別形成第1電極21及第2電極22。絕緣膜23、24例如藉由化學氣相成長(CVD：Chemical Vapor Deposition)法或原子層沈積(ALD：Atomic Layer Deposition)法形成。在以被覆自第2接觸層18之上表面至藉由蝕刻而露出之第1接觸層12之上表面(面12S1)全體之方式形成絕緣膜23之後，於絕緣膜23上進行特定圖案之抗蝕膜之圖案形成(未圖示)，且進行RIE等蝕刻，而於特定位置形成開口23H。其後，利用例如使用抗蝕圖案之剝離法，於第1接觸層12上及第2接觸層18之上表面分別形成第1電極21及第2電極22之圖案。藉此，完成圖1所示之半導體雷射1。
(1-3. 作用/效果) 本實施形態之半導體雷射1於包含含有碳(C)作為雜質之砷系半導體層之第1光反射層14、與構成緩衝層13之包含磷系半導體層的第2層13B之間，設置包含含有鋅(Zn)或鎂(Mg)作為雜質之砷系半導體層的第3層13C。藉此，抑制因用作第1光反射層14所含之碳(C)之原料之受體雜質(例如，四溴化碳(CBr4 ))與構成第2層13B之磷系半導體之接觸所致之結晶成長面之表面狀態之惡化。以下，對此進行說明。
如前述般，開發如下述之面發光雷射，即：於p形之DBR與包含p形之GaAs之歐姆接觸層之間，形成摻雜有鋅(Zn)作為雜質之p形之InGaP層，將其用作蝕刻阻擋層藉此謀求雷射振盪之穩定化。
於上述面發光雷射中，p形之DBR及包含p形之GaAs之歐姆接觸層均摻雜碳(C)作為雜質。包含面發光雷射之半導體雷射之結晶成長一般而言使用MOCVD法，當在MOCVD法中摻雜碳(C)時，使用四溴化碳(CBr4 )或氯化溴(BrCl3 )等作為原料。例如，在使用四溴化碳(CBr4 )時，藉由熱分解而例如在p形之DBR之結晶成長中產生溴(Br)。所產生之溴(Br)之一部分，因記憶效應而殘留於反應堆內。殘留於該反應堆內之溴(Br)易於與下一結晶成長之磷系半導體、亦即上述InGaP層發生反應，而產生InGaP層之表面狀態(例如，平坦性)之惡化、或在InGaP層之表面由反應物引起之結晶缺陷或灰塵等，而有引起裝置特性之惡化或製造成品率之下降之虞。
相對於此，於本實施形態中，於包含含有碳(C)作為雜質之砷系半導體層之第1光反射層14與包含磷系半導體層之第2層13B之間，設置包含含有鋅(Zn)或鎂(Mg)作為雜質之砷系半導體層之第3層13C。藉此，抑制因四溴化碳(CBr4 )等之C摻雜材料與包含磷系半導體之第2層13B之接觸所致之結晶成長面之表面狀態之惡化。具體而言，防止由C摻雜材料引起之與磷系半導體層之蝕刻反應，而可防止結晶成長面處之缺陷凹窩之產生或表面形貌之惡化。
如以上所述般，於本實施形態之半導體雷射1中，由於將包含含有鋅(Zn)或鎂(Mg)作為雜質之砷系半導體層之第3層13C，設置於包含含有碳(C)作為雜質之砷系半導體層之第1光反射層14、與包含磷系半導體層之第2層13B之間，因此抑制因C摻雜材料與磷系半導體之接觸所致之結晶成長面之表面狀態之惡化，而於磷系半導體層(第2層13B)及其上方形成在平坦性上優異之磊晶層。因此，可提高面發光雷射之裝置特性及製造成品率。
又，於本實施形態中，由於藉由包含碳(C)作為雜質之GaAs系半導體構成第1接觸層12，因此亦於該第1接觸層12與包含磷系半導體層之第2層13B之間，設置包含含有鋅(Zn)或鎂(Mg)作為雜質之砷系半導體層之第1層13A。藉此，抑制在形成第1接觸層12時使用之四溴化碳(CBr4 )等之C摻雜材料與包含磷系半導體之第2層13B之接觸，而可實現在平坦性上優異之第1接觸層12及第2層13B之形成。
以下，對於本揭示之第2實施形態及應用例進行說明。以下，對於與上述第1實施形態同樣之構成要件賦予同一符號，且適當省略其說明。
＜2.第2實施形態＞ 圖3係示意性地顯示本揭示之第2實施形態之發光裝置(半導體雷射2)之剖面構成之一例之圖。該半導體雷射2例如係表面出射型之垂直共振器面發光雷射(Vertical Cavity Surface Emitting LASER：VCSEL)，例如係陣列狀地積體複數個VCSE L作為複數個發光區域者。
半導體雷射2例如於基板11之第1面(表面(面11S1)) 具有複數個半導體積層體10，該等半導體積層體10之一部分具有柱狀形狀(台面形狀)。本實施形態之半導體積層體10例如依序積層有第2光反射層16、活性層15及第1光反射層14，且於第1光反射層14與活性層15之間，設置供形成電流注入區域17A之電流狹窄層17。於半導體積層體10與基板11之間，設置有第2接觸層18，於各半導體積層體10之上表面，依序積層有緩衝層13及第1接觸層12。緩衝層13例如自半導體積層體10側依序積層有第3層13C、第2層13B及第1層13A。於本實施形態中，第2接觸層18及第2光反射層16之一部分作為對於複數個半導體積層體10之共通層而在基板11上延伸。又，於電流注入區域17A之上方之第1接觸層12及構成緩衝層13之第1層13A，形成有作為光出射面之開口H，於該開口H之周圍之第1接觸層12上設置有第1電極21。第2電極22作為對於複數之半導體積層體10之共通電極而設置於基板11之背面(面11S2)。進而，於開口H之側面及底面以及第1接觸層12、緩衝層13、第1光反射層14、電流狹窄層17、活性層15、第2光反射層16之一部分側面及對於各半導體積層體10共通之第2光反射層16之上表面(面16S1)，由1絕緣膜23覆蓋。
半導體雷射2例如可如下述般進行製造。
首先，如圖4A所示般，於基板11上，在藉由例如MOCVD法等磊晶結晶成長法，依序形成構成第2接觸層18、第2光反射層16、活性層15、第1光反射層14、緩衝層13及第1接觸層12之各化合物半導體層而製作磊晶晶圓之後，蝕刻至第2光反射層16，而形成柱狀之台面構造(半導體積層體10)。
繼而，如圖4B所示般，藉由在水蒸氣環境下施以高溫處理，而將預先在磊晶成長時積層之鋁(Al)組成較高之例如AlGaAs層予以氧化，而形成電流狹窄之氧化層(電流狹窄層17)。
接著，如圖4C所示般，將第2層13B作為蝕刻阻擋層，例如藉由濕式蝕刻將電流注入區域17A之上方之第1接觸層12及第1層13A選擇性地去除，而形成底面為光出射面之開口H。
繼而，如圖4D所示般，在開口H之側面及底面以及開口H之周圍之第1接觸層12之上表面至第2光反射層16之上表面(面16S1) 形成連續之絕緣膜23之後，於第1接觸層12之上表面及基板11之背面(面11S2)分別形成第1電極21及第2電極22。在藉由例如CVD法或ALD法，以被覆開口H之側面及底面以及開口H之周圍之第1接觸層12之上表面至第2光反射層16之上表面(面16S1)全體之方式形成絕緣膜23之後，圖案形成特定之圖案之抗蝕膜(未圖示)，並藉由RIE等蝕刻於第1接觸層12上形成開口。其後，利用例如使用抗蝕圖案之剝離法，於第1接觸層12圖案形成第1電極21。藉此，完成圖3所示之半導體雷射2。
如以上所述般，於本實施形態之半導體雷射2中，在自基板11側依序積層有第2接觸層18、第2光反射層16、活性層15、第1光反射層14、緩衝層13及第1接觸層12，且於包含含有碳(C)作為雜質之砷系半導體層之第1光反射層14、與包含磷系半導體層之第2層13B之間，設置包含含有鋅(Zn)或鎂(Mg)作為雜質之砷系半導體層之第3層13C。又，於包含磷系半導體層之第2層13B、與包含含有碳(C)作為雜質之砷系半導體層之第1接觸層12之間，設置具有與第3層13C同樣之構成之第1層13A。於具有如此之構成之表面出射型之半導體雷射2中，亦可獲得與上述第1實施形態同樣之效果。亦即，可提高面發光雷射之裝置特性及製造成品率。
再者，於本實施形態之半導體雷射2中，雷射光L係自半導體積層體10之上方射出，因此基板11並不限定於上述第1實施形態中所舉出之半絕緣性基板，而可使用一般之砷化鎵(GaAs)基板。另外，基板11亦可根據發光裝置之材料或異質基板之接合製程等，由磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)、矽(Si)、或碳化矽(SiC)等構成。
＜3.應用例＞ 本發明技術可應用於包含半導體雷射之各種電子機器。例如，可應用於智慧型手機等行動電子機器所具備之光源、或者檢測形狀或動作等之各種感測機器之光源等。
圖5係顯示使用具備上述半導體雷射1之照明裝置100之測距裝置(測距裝置200)之概略構成之方塊圖。測距裝置200係藉由ToF方式測定距離者。測距裝置200例如具有：照明裝置100、受光部210、控制部220、及測距部230。
照明裝置100例如係具備圖1等所示之半導體雷射1作為光源者。於照明裝置100中，例如，與矩形波之發光控制信號CLKp同步地產生照明光。又，若發光控制信號CLKp為週期信號，則不限定於矩形波。例如，發光控制信號CLKp亦可為正弦波。
受光部210係接收自照射對象物300反射之反射光，在每次經過垂直同步信號VSYNC之週期時，檢測該週期內之受光量者。例如，使用60赫茲(Hz)之週期信號作為垂直同步信號VSYNC。又，於受光部210，複數個像素電路二維格子狀地配置。受光部210將與該等像素電路之受光量相應之圖像資料(圖框)供給至測距部230。再者，垂直同步信號VSYNC之頻率並不限定於60赫茲(Hz)，亦可設為30赫茲(Hz)或120赫茲(Hz)。
控制部220係控制照明裝置100者。控制部220產生發光控制信號CLKp並供給至照明裝置100及受光部210。發光控制信號CLKp之頻率例如係20兆赫(MHz)。再者，發光控制信號CLKp之頻率並不限定於20兆赫(MHz)，例如亦可為5兆赫(MHz)。
測距部230係基於圖像資料藉由ToF方式測定與照射對象物300相隔之距離者。該測距部230就每一像素電路測定距離，並產生由階調值表示就每一像素與物體相隔之距離之深度圖。該深度圖例如可在進行與距離相應之程度模糊處理之圖像處理、或根據距離求得對焦透鏡之合焦點之自動對焦(AF)處理等中使用。
以上，舉出第1、第2實施形態及應用例對本發明技術進行了說明，但本發明技術並不限定於上述實施形態等，而可進行各種變化。例如，於上述第1實施形態等中所說明之半導體雷射1、2之層構成係一例，亦可更具備其他層。又，各層之材料亦為一例，而並不限定於上述之材料。
例如，於上述第1實施形態等中，顯示第1接觸層12包含碳(C)作為雜質(摻雜劑)之例子，但第1接觸層12之摻雜劑並不限定於碳(C)。例如，第1接觸層12可與緩衝層13同樣地，包含鋅(Zn)等作為摻雜劑。於該情形下，可省略與第1接觸層12相接之緩衝層13之第1層13A。
又，於上述第1實施形態中，以在基板11上依序積層有第1接觸層12、緩衝層13、第1光反射層14、活性層15、第2光反射層16及第2接觸層18的具有陽極共通構造之背面出射型之半導體雷射(半導體雷射1)為例子而示出，但並不限定於此。例如，半導體雷射1亦可如第2實施形態之半導體雷射2般，構成為自基板11側依序積層有第2接觸層18、第2光反射層16、活性層15、第1光反射層14、緩衝層13及第1接觸層12的具有所謂陰極共通構造之背面出射型之半導體雷射。同樣地，關於在上述第2實施形態中所說明之表面出射型之半導體雷射(半導體雷射2)，亦可設為自基板11側依序積層有第1接觸層12、緩衝層13、第1光反射層14、活性層15、第2光反射層16及第2接觸層18之構成。
再者，本說明書所記載之效果終極而言僅為例示而並非被限定者，亦可具有其他效果。
再者，本發明技術亦可設為如以下之構成。根據以下之構成之本發明技術，於構成半導體積層體的包含含有碳作為雜質之砷系半導體層之第1光反射層、與包含磷系半導體層之第1緩衝層之間，設置包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層之第2緩衝層。藉此，抑制由在第1光反射層作為雜質而含有之碳之原料與磷系半導體之接觸所致之結晶成長面之表面狀態之惡化，而可提高裝置特性之穩定性及製造成品率。 (1) 一種發光裝置，其具備：半導體積層體，其由包含含有碳作為雜質之砷系半導體層的第1光反射層、活性層及第2光反射層積層而成； 第1緩衝層，其設置於前述半導體積層體之前述第1光反射層側，包含具有面向前述半導體積層體之一面及與前述一面為相反側之另一面的磷系半導體層；及 第2緩衝層，其至少設置於前述第1光反射層與前述第1緩衝層之間，包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層。 (2) 如前述(1)之發光裝置，其中前述砷系半導體層係包含GaAs層、AlGaAs層及AlAs層中之任1層或2層以上之單層膜或積層膜。 (3) 如前述(1)或(2)之發光裝置，其中前述磷系半導體層係包含GaInP層、AlGaInP層及AlInP層中之任1層或2層以上之單層膜或積層膜。 (4) 如前述(1)至(3)中任一項之發光裝置，其中於前述第1緩衝層之前述另一面側更具有第1接觸層。 (5) 如前述(4)之發光裝置，其中前述第1接觸層包含含有碳作為雜質之砷系半導體層，且 前述第2緩衝層設置於前述第1緩衝層之前述一面及前述另一面兩者。 (6) 如前述(1)至(5)中任一項之發光裝置，其更具有供前述半導體積層體積層之基板，且 前述半導體積層體自前述基板側起依序積層前述第1光反射層、前述活性層及前述第2光反射層。 (7) 如前述(1)至(5)中任一項之發光裝置，其更具有供前述半導體積層體積層之基板，且 前述半導體積層體自前述基板側起依序積層前述第2光反射層、前述活性層及前述第1光反射層。 (8) 如前述(1)至(7)中任一項之發光裝置，其中前述半導體積層體更具有電流狹窄層，該電流狹窄層於前述第1光反射層與前述活性層之間具有電流注入區域。 (9) 如前述(1)至(8)中任一項之發光裝置，其於前述半導體積層體之、前述第2光反射層側更具有第2接觸層。 (10) 如前述(1)至(9)中任一項之發光裝置，其更具有設置為可對前述半導體積層體施加特定電壓之第1電極及第2電極. (11) 如前述(1)至(5)中任一項之發光裝置，其更具有供前述半導體積層體積層之基板，且 前述半導體積層體朝前述基板側出射雷射光。 (12) 如前述(11)之發光裝置，其中前述基板係p型或n型之載體濃度為5×1017 cm-3 以下之半絕緣性基板。 (13) 如前述(1)至(5)、(11)及(12)中任一項之發光裝置，其中前述半導體積層體朝前述半導體積層體之上方出射雷射光。 (14) 一種發光裝置之製造方法，其在藉由結晶成長依序形成包含磷系半導體層之第1緩衝層、包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層之第2緩衝層、包含含有碳作為雜質之砷系半導體層之第1光反射層、活性層及第2光反射層之後， 將前述第1緩衝層作為蝕刻阻擋層，藉由蝕刻而將前述第1光反射層、前述活性層及前述第2光反射層分離成複數個，而形成複數個半導體積層體。 (15) 如前述(14)之發光裝置之製造方法，其中在前述第1緩衝層及前述第2緩衝層之結晶成長之前，於前述第1緩衝層之下層形成第1接觸層， 在前述蝕刻後，將前述第1緩衝層進一步蝕刻而使前述第1接觸層露出。 (16) 如前述(14)或(15)之發光裝置之製造方法，其中藉由有機金屬氣相成長法連續地形成前述第1緩衝層、前述第2緩衝層、前述第1光反射層、前述活性層及前述第2光反射層。 (17) 一種發光元件之製造方法，其在藉由結晶成長依序形成第2光反射層、活性層、包含含有碳作為雜質之砷系半導體層的第1光反射層、包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層的第2緩衝層及包含磷系半導體層之第1緩衝層之後， 將前述第1緩衝層作為蝕刻阻擋層，形成光出射面。
本發明申請案係以在日本專利廳於2020年2月18日申請之日本專利申請案編號2020-025190號為基礎而主張其優先權者，並藉由參照該發明申請案之全部內容而援用於本發明申請案。
雖然只要是本領域技術人員根據設計方面之要件及其他要因即可想到各種修正、組合、子組合、及變更，但可理解為其等包含於後附之申請專利之範圍及其均等物之範圍內。
1:發光裝置(半導體雷射) 10:半導體積層體 10S1:半導體積層體之上表面(面) 11:基板 11S1:基板之第1面(表面(面)) 11S2:基板之第2面(背面(面)) 12:第1接觸層 12S1:第1接觸層之上表面(面) 13:緩衝層 13A:第1層 13B:第1層 13C:第3層 14:第1光反射層 15:活性層 16:第2光反射層 16S1:第2光反射層之上表面(面) 17:電流狹窄層 17A:電流注入區域 18:第2接觸層 21:第1電極 22:第2電極 23, 24:絕緣膜 23H, H:開口 100:照明裝置 200:測距裝置 210:受光部 220:控制部 230:測距部 300:照射對象物 L:雷射光
圖1係顯示本揭示之第1實施形態之半導體雷射之構成之一例之剖面示意圖。 圖2A係說明圖1所示之半導體雷射之製造方法之一例之剖面示意圖。 圖2B係顯示繼圖2A之步驟之剖面示意圖。 圖2C係顯示繼圖2B之步驟之剖面示意圖。 圖2D係顯示繼圖2C之步驟之剖面示意圖。 圖3係顯示本揭示之第2實施形態之半導體雷射之構成之一例之剖面示意圖。 圖4A係說明圖3所示之半導體雷射之製造方法之一例之剖面示意圖。 圖4B係顯示繼圖4A之步驟之剖面示意圖。 圖4C係顯示繼圖4B之步驟之剖面示意圖。 圖4D係顯示繼圖4C之步驟之剖面示意圖。 圖5係顯示使用具備圖1等所示之半導體雷射之照明裝置之測距裝置之概略構成之一例之方塊圖。
1:發光裝置(半導體雷射)
10:半導體積層體
10S1:半導體積層體之上表面(面)
11:基板
11S1:基板之第1面(表面(面))
11S2:基板之第2面(背面(面))
12:第1接觸層
12S1:第1接觸層之上表面(面)
13:緩衝層
13A:第1層
13B:第1層
13C:第3層
14:第1光反射層
15:活性層
16:第2光反射層
17:電流狹窄層
17A:電流注入區域
18:第2接觸層
21:第1電極
22:第2電極
23,24:絕緣膜
L:雷射光

Claims (17)

  1. 一種發光裝置，其具備：半導體積層體，其由包含含有碳作為雜質之砷系半導體層的第1光反射層、活性層及第2光反射層積層而成； 第1緩衝層，其設置於前述半導體積層體之前述第1光反射層側，包含具有面向前述半導體積層體之一面及與前述一面為相反側之另一面的磷系半導體層；及 第2緩衝層，其至少設置於前述第1光反射層與前述第1緩衝層之間，包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層。
  2. 如請求項1之發光裝置，其中前述砷系半導體層係包含GaAs層、AlGaAs層及AlAs層中之任1層或2層以上之單層膜或積層膜。
  3. 如請求項1之發光裝置，其中前述磷系半導體層係包含GaInP層、AlGaInP層及AlInP層中之任1層或2層以上之單層膜或積層膜。
  4. 如請求項1之發光裝置，其中於前述第1緩衝層之前述另一面側更具有第1接觸層。
  5. 如請求項4之發光裝置，其中前述第1接觸層包含含有碳作為雜質之砷系半導體層，且 前述第2緩衝層設置於前述第1緩衝層之前述一面及前述另一面兩者。
  6. 如請求項1之發光裝置，其更具有供前述半導體積層體積層之基板，且 前述半導體積層體自前述基板側起依序積層前述第1光反射層、前述活性層及前述第2光反射層。
  7. 如請求項1之發光裝置，其更具有供前述半導體積層體積層之基板，且 前述半導體積層體自前述基板側起依序積層前述第2光反射層、前述活性層及前述第1光反射層。
  8. 如請求項1之發光裝置，其中前述半導體積層體更具有電流狹窄層，該電流狹窄層於前述第1光反射層與前述活性層之間具有電流注入區域。
  9. 如請求項1之發光裝置，其於前述半導體積層體之前述第2光反射層側更具有第2接觸層。
  10. 如請求項1之發光裝置，其更具有設置為可對前述半導體積層體施加特定電壓之第1電極及第2電極。
  11. 如請求項1之發光裝置，其更具有供前述半導體積層體積層之基板，且 前述半導體積層體朝前述基板側出射雷射光。
  12. 如請求項11之發光裝置，其中前述基板係p型或n型之載體濃度為5×1017 cm-3 以下之半絕緣性基板。
  13. 如請求項1之發光裝置，其中前述半導體積層體朝前述半導體積層體之上方出射雷射光。
  14. 一種發光裝置之製造方法，其在藉由結晶成長依序形成包含磷系半導體層之第1緩衝層、包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層之第2緩衝層、包含含有碳作為雜質之砷系半導體層之第1光反射層、活性層及第2光反射層之後， 將前述第1緩衝層作為蝕刻阻擋層，藉由蝕刻而將前述第1光反射層、前述活性層及前述第2光反射層分離成複數個，而形成複數個半導體積層體。
  15. 如請求項14之發光裝置之製造方法，其中在前述第1緩衝層及前述第2緩衝層之結晶成長之前，於前述第1緩衝層之下層形成第1接觸層， 在前述蝕刻後，將前述第1緩衝層進一步蝕刻而使前述第1接觸層露出。
  16. 如請求項14之發光裝置之製造方法，其中藉由有機金屬氣相成長法連續地形成前述第1緩衝層、前述第2緩衝層、前述第1光反射層、前述活性層及前述第2光反射層。
  17. 一種發光元件之製造方法，其在藉由結晶成長依序形成第2光反射層、活性層、包含含有碳作為雜質之砷系半導體層的第1光反射層、包含含有鋅或鎂作為雜質之砷系半導體層的第2緩衝層及包含磷系半導體層之第1緩衝層之後， 將前述第1緩衝層作為蝕刻阻擋層，形成光出射面。
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