[发明专利]表面发射激光元件及其制造方法和表面发射激光阵列及其制造方法

权利要求书

1.一种表面发射激光元件(1)的制造方法，所述表面发射激光元件(1)从主表面发射光，所述方法包括：

制备导电性GaN多区域衬底的步骤，所述导电性GaN多区域衬底作为导电性GaN衬底(10)包括高位错密度高电导区(10a)、低位错密度高电导区(10b)以及低位错密度低电导区(10c)，所述高位错密度高电导区(10a)具有高的位错密度和载流子浓度，所述低位错密度高电导区(10b)具有比所述高位错密度高电导区(10a)的位错密度低的位错密度，所述低位错密度低电导区(10c)具有比所述高位错密度高电导区(10a)的位错密度和载流子浓度低的位错密度和载流子浓度，

半导体层堆叠体形成步骤，在所述导电性GaN多区域衬底的一个主表面(10m)上形成包括发射层(200)的III-V族化合物半导体层堆叠体(20)，以及，

电极形成步骤，在所述III-V族化合物半导体层堆叠体(20)的最上层上形成半导体层侧电极(15)，以及在所述导电性GaN多区域衬底的另一主表面(10n)上形成衬底侧电极(11)，

其中，所述III-V族化合物半导体层堆叠体(20)、所述半导体侧电极(15)和所述衬底侧电极(11)被形成为使得在所述发射层(200)中的流入载流子的发射区(200a)被限制位于所述低位错密度高电导区(10b)的跨度内的上方，并且

所述III-V族化合物半导体层堆叠体(20)的堆叠结构包括下述结构中的任一个，作为使得来自发射区(200a)的发光从元件的主表面振荡的共振器结构：n型层侧多层分布布喇格反射器(213)和介电镜(103)的组合结构、n型层侧多层分布布喇格反射器(213)和p型层侧多层分布布喇格反射器(223)的组合结构、包括光子晶体层(233)的结构。

2.根据权利要求1所述的表面发射激光元件的制造方法，其中，

在所述电极形成步骤中，在所述低位错密度高电导区(10b)的跨度内的上方的位置处形成所述半导体侧电极(15)，使得所述发射区(200a)被限制位于所述低位错密度高电导区(10b)的跨度内的上方。

3.根据权利要求1所述的表面发射激光元件的制造方法，其中，

在所述半导体层堆叠体形成步骤中，在所述III-V族化合物半导体层堆叠体(20)中形成载流子狭窄区(250)，使得所述发射区(200a)被限制位于所述低位错密度高电导区(10b)的跨度内的上方。

4.根据权利要求1所述的表面发射激光元件的制造方法，其中，

将所述高位错密度高电导区(10a)形成为点状，所述高位错密度高电导区(10a)的每个点被布置在所述导电性GaN多区域衬底的主表面(10m)上的具有晶格常数P_D的周期性三角形晶格点或正方形晶格点上，并且

所述低位错密度高电导区(10b)是从围绕所述每个点的中心的、半径为P_D/2的圆形区中除所述每个点之外的区域。

5.根据权利要求1所述的表面发射激光元件的制造方法，其中，

将所述高位错密度高电导区(10a)形成为条带状，所述高位错密度高电导区(10a)的每一条带以周期性间隔P_S布置在所述导电性GaN多区域衬底的主表面(10m)上，并且

所述低位错密度高电导区(10b)是从所述导电性GaN多区域衬底的整个区域中除所述每一条带和所述低位错密度低电导区(10c)之外的区域，其中所述低位错密度低电导区(10c)被形成为具有位于距所述每一条带的中心P_S/2处的中心。

6.根据权利要求1所述的表面发射激光元件的制造方法，其中，

所述高位错密度高电导区(10a)是具有至少1×10⁶cm^-2的位错密度和至少1×10¹⁸cm^-3的载流子浓度的区域，

所述低位错密度高电导区(10b)是具有小于1×10⁶cm^-2的位错密度和至少1×10¹⁸cm^-3的载流子浓度的区域，以及，

所述低位错密度低电导区(10c)是具有小于1×10⁶cm^-2的位错密度和小于1×10¹⁸cm^-3的载流子浓度的区域。