(57)【要約】【課題】下部半導体多層膜の底面に達する深さのメサ構造体を備えた面発光型半導体レーザにおいて、配線と識別表示部とを１回のリフトオフで同時に形成する場合と比較して、識別表示部が所望の形状で形成されやすくされた面発光型半導体レーザ、および面発光型半導体レーザの製造方法を提供すること。【解決手段】基板上に形成された第１の導電型の第１の半導体多層膜反射鏡１６、第１の半導体多層膜反射鏡１６上に形成された活性層２４、および活性層２４上に形成された第２の導電型の第２の半導体多層膜反射鏡２６を備えるとともに、第１の半導体多層膜反射鏡１６の底面に達する深さのメサ構造体Ｍと、基板１２上に絶縁膜３４で形成された識別表示部６０と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第１の導電型の第１の半導体多層膜反射鏡、前記第１の半導体多層膜反射鏡上に形成された活性層、および前記活性層上に形成された第２の導電型の第２の半導体多層膜反射鏡を備えるとともに、前記第１の半導体多層膜反射鏡の底面に達する深さのメサ構造体と、
前記基板上に絶縁膜で形成された識別表示部と、を含む
面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
前記基板上に形成された前記第１の導電型の半導体層をさらに含み、
前記メサ構造体は前記半導体層上に形成され、
前記識別表示部は前記半導体層上の前記絶縁膜で形成された
請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
前記識別表示部は、前記絶縁膜が除去された領域で形成されている
請求項１または請求項２に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
基板上に形成された、第１の導電型の第１の半導体多層膜層、前記第１の半導体多層膜層上の活性層、および前記活性層上の第２の導電型の第２の半導体多層膜層を含む半導体層を、前記基板が露出するまでエッチングして前記半導体層の柱状構造体を形成する工程と、
前記基板上の少なくとも一部に絶縁膜を成膜するとともに、前記絶縁膜をエッチングして前記基板上に前記絶縁膜による識別表示部を形成する工程と、を含む
面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
前記基板上の少なくとも一部に前記第１の導電型の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に前記第１の導電型の配線を形成する工程と、をさらに含み、
前記柱状構造体を形成する工程は、前記半導体層が露出するまでエッチングして前記半導体層上に前記柱状構造体を形成する工程であり、
前記識別表示部を形成する工程は、前記絶縁膜をエッチングしてさらに前記配線を露出させる工程である
請求項４に記載の面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
基板上に形成された、第１の導電型の第１の半導体多層膜層、前記第１の半導体多層膜層上の活性層、および前記活性層上の第２の導電型の第２の半導体多層膜層を含む半導体層を、前記基板が露出するまでエッチングして前記半導体層の柱状構造体を形成する工程と、
第１のリフトオフによって、前記基板上に識別表示部を形成する工程と、
第２のリフトオフによって、前記基板上の少なくとも一部に配線層を形成する工程と、を含む
面発光型半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
基板上に形成された、第１の導電型の第１の半導体多層膜層、前記第１の半導体多層膜層上の活性層、および前記活性層上の第２の導電型の第２の半導体多層膜層を含む半導体層を、前記基板が露出するまでエッチングして前記半導体層の柱状構造体を形成する工程と、
フォトレジストを塗布した後、識別表示部を形成するための第１の露光、および前記基板上の少なくとも一部に配線層を形成するための第２の露光を行う工程と、
前記フォトレジストをパターニングしてマスクを形成する工程と、
前記マスク上に導電体膜を形成し前記フォトレジストを除去して、前記識別表示部、および前記配線層を形成する工程と、を含む
面発光型半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザ、および面発光型半導体レーザの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板上に、少なくとも第１導電型の第１の半導体多層膜、活性層、第２導電型の第２の半導体多層膜、および第２導電型のコンタクト層を含む半導体層が積層され、レーザ光を出射するポスト構造とパッド形成領域とが半導体層に形成された第１の溝によって実質的に分離された面発光型半導体レーザ装置であって、ポスト構造のコンタクト層に電気的に接続されたコンタクト電極と、パッド形成領域に設けられ、コンタクト電極と電気的に接続される電極パッドと、パッド形成領域に設けられ、電極パッドから電気的に分離された導電部とを含み、導電部は、パッド形成領域の第２導電型のコンタクト層と電気的に接続される導電層を有し、当該導電層は、ポスト構造に形成されたコンタクト電極の露出面積よりも大きな露出面積を有するとともに識別記号に加工されている面発光型半導体レーザ装置が開示されている。すなわち、特許文献１に係る面発光型半導体レーザ装置の識別記号は、金属膜を用いて形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２９１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
面発光型半導体レーザには、上記ポスト構造（メサ構造体）が、活性層よりも基板側に位置する下部半導体多層膜の底面に達する深さとされたものがある。この様な高段差の構造において、識別記号（識別表示部）を形成する方法として、基板上にリフトオフを用いて配線とともに配線と同じ材料で形成することが考えられる。しかしながら、メサ構造体が高段差であると、マスクを形成する際のレジストの膜厚が基板上において必要以上に厚くなる。そのため、リフトオフを用いて基板上に識別表示を形成する場合に、識別表示部が正常に形成されない等の現象が発生する場合がある。
【０００５】
本発明は、下部半導体多層膜の底面に達する深さのメサ構造体を備えた面発光型半導体レーザにおいて、配線と識別表示部とを１回のリフトオフで同時に形成する場合と比較して、識別表示部が所望の形状で形成されやすくされた面発光型半導体レーザ、および面発光型半導体レーザの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の面発光型半導体レーザは、基板上に形成された第１の導電型の第１の半導体多層膜反射鏡、前記第１の半導体多層膜反射鏡上に形成された活性層、および前記活性層上に形成された第２の導電型の第２の半導体多層膜反射鏡を備えるとともに、前記第１の半導体多層膜反射鏡の底面に達する深さのメサ構造体と、前記基板上に絶縁膜で形成された識別表示部と、を含むものである。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記基板上に形成された前記第１の導電型の半導体層をさらに含み、前記メサ構造体は前記半導体層上に形成され、前記識別表示部は前記半導体層上の前記絶縁膜で形成されたものである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記識別表示部は、前記絶縁膜が除去された領域で形成されているものである。
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項４に記載の面発光型半導体レーザの製造方法は、基板上に形成された、第１の導電型の第１の半導体多層膜層、前記第１の半導体多層膜層上の活性層、および前記活性層上の第２の導電型の第２の半導体多層膜層を含む半導体層を、前記基板が露出するまでエッチングして前記半導体層の柱状構造体を形成する工程と、前記基板上の少なくとも一部に絶縁膜を成膜するとともに、前記絶縁膜をエッチングして前記基板上に前記絶縁膜による識別表示部を形成する工程と、を含むものである。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記基板上の少なくとも一部に前記第１の導電型の半導体層を形成する工程と、前記半導体層上に前記第１の導電型の配線を形成する工程と、をさらに含み、前記柱状構造体を形成する工程は、前記半導体層が露出するまでエッチングして前記半導体層上に前記柱状構造体を形成する工程であり、前記識別表示部を形成する工程は、前記絶縁膜をエッチングしてさらに前記配線を露出させる工程であるものである。
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項６に記載の面発光型半導体レーザの製造方法は、基板上に形成された、第１の導電型の第１の半導体多層膜層、前記第１の半導体多層膜層上の活性層、および前記活性層上の第２の導電型の第２の半導体多層膜層を含む半導体層を、前記基板が露出するまでエッチングして前記半導体層の柱状構造体を形成する工程と、第１のリフトオフによって、前記基板上に識別表示部を形成する工程と、第２のリフトオフによって、前記基板上の少なくとも一部に配線層を形成する工程と、を含むものである。
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項７に記載の面発光型半導体レーザの製造方法は、基板上に形成された、第１の導電型の第１の半導体多層膜層、前記第１の半導体多層膜層上の活性層、および前記活性層上の第２の導電型の第２の半導体多層膜層を含む半導体層を、前記基板が露出するまでエッチングして前記半導体層の柱状構造体を形成する工程と、フォトレジストを塗布した後、識別表示部を形成するための第１の露光、および前記基板上の少なくとも一部に配線層を形成するための第２の露光を行う工程と、前記フォトレジストをパターニングしてマスクを形成する工程と、前記マスク上に導電体膜を形成し前記フォトレジストを除去して、前記識別表示部、および前記配線層を形成する工程と、を含むものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１、４、６、７に記載の発明によれば、高段差のメサ構造体を備えた面発光型半導体レーザにおいて、配線と識別表示部とを１回のリフトオフで同時に形成する場合と比較して、識別表示部が認識しやすくされた面発光型半導体レーザ、および面発光型半導体レーザの製造方法が提供される、という効果を奏する。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、第１の導電型の半導体層を含まない場合と比較して、半絶縁性の基板を用いても本発明に係る面発光型半導体レーザが実現される、という効果を奏する。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、絶縁膜が残留した領域で識別表示部を形成する場合と比較して、絶縁膜によって基板が保護される領域が残りやすい、という効果を奏する。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、識別表示部を形成する工程と絶縁膜をエッチングして配線を露出させる工程とが別工程である場合と比較して、識別表示部の形成と配線の露出工程が一括して行われる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成の一例を示す、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成の一例を示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの製造方法の一例を示す縦断面図の一部である。
【図４】第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの製造方法の一例を示す縦断面図の一部である。
【図５】第２の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成の一例を示す、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成の一例を示す、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図７】（ａ）は逆テーパ形状のレジストを用いた場合の識別表示部の形成を示す図、（ｂ）は順テーパ形状のレジストを用いた場合の識別表示部の形成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１および図２を参照して、本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１０の構成の一例について説明する。図１（ｂ）は面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）１０の平面図であり、図１（ａ）は本実施の形態に図１（ｂ）に示す平面図においてＡ−Ａ’線で切断した断面図であり、図２は図１（ｂ）に示す平面図においてＢ−Ｂ’線で切断した断面図である。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）、図２に示すように、面発光型半導体レーザ１０は、半絶縁性ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）の基板１２上に形成されたｎ型ＧａＡｓのコンタクト層１４、下部ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）１６、活性領域２４、酸化狭窄層３２、上部ＤＢＲ２６、およびコンタクト層２８含んで構成されている。面発光型半導体レーザ１０では、コンタクト層１４、下部ＤＢＲ１６、活性領域２４、酸化狭窄層３２、上部ＤＢＲ２６、およびコンタクト層２８の各構成がメサ構造体Ｍを形成し、該メサ構造体Ｍがレーザ部分を構成している。なお、コンタクト層１４は、本発明に係る「第１の導電型の半導体層」に相当する。
【００２１】
メサ構造体Ｍを含む半導体層の周囲は無機絶縁膜としての層間絶縁膜３４が着膜されている。該層間絶縁膜３４はメサ構造体Ｍの側面から基板１２の表面まで延伸され、電極パッド４２ａの下部に配置されている。本実施の形態に係る層間絶縁膜３４は、一例として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で形成されている。なお、層間絶縁膜３４の材料はシリコン窒化膜に限らず、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、あるいはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等であてもよい。なお、層間絶縁膜３４が、本発明に係る「絶縁膜」に相当する。
【００２２】
図１（ａ）、図２に示すように、層間絶縁膜３４の開口部を介してｐ側電極配線３６が設けられている。ｐ側電極配線３６の一端側はコンタクト層２８に接続され、コンタクト層２８との間でオーミック性接触を形成している。一方、ｐ側電極配線３６の他端側はメサ構造体Ｍの側面から基板１２の表面まで延伸され、電極パッド４２ａを構成している。
ｐ側電極配線３６は、例えば、Ｔｉ（チタン）／Ａｕ（金）の積層膜を着膜して形成される。図１（ａ）に示すように、電極パッド４２ａは、一例として基板１２上に形成された層間絶縁膜３４上に形成されている。
【００２３】
同様に、層間絶縁膜３４の開口部を介してｎ側電極配線３０が設けられている。ｎ側電極配線３０の一端側はコンタクト層１４に接続され、コンタクト層１４との間でオーミック性接触を形成している。一方、ｎ側電極配線３０の他端側は基板１２の表面まで延伸され、図１（ｂ）に示すように、電極パッド４２ｂを形成している（以下、総称する場合は「電極パッド４２」という）。ｎ側電極配線３０は、例えば、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜を着膜して形成される。
【００２４】
上記のように、本実施の形態に係る基板１２には、一例として半絶縁性のＧａＡｓ基板を用いている。半絶縁性のＧａＡｓ基板とは、不純物がドーピングされていないＧａＡｓ基板である。半絶縁性のＧａＡｓ基板は抵抗率が非常に高く、そのシート抵抗値は数ＭΩ程度の値を示す。
【００２５】
基板１２上に形成されたコンタクト層１４は、一例としてＳｉがドープされたＧａＡｓ層によって形成されている。コンタクト層１４の一端はｎ型の下部ＤＢＲ１６に接続され、他端はｎ側電極配線３０に接続されている。すなわち、コンタクト層１４は、下部ＤＢＲ１６とｎ側電極配線３０との間に介在し、メサ構造体Ｍで構成されるレーザ部分に負電位を付与する機能を有する。なお、コンタクト層１４は、サーマルクリーニング後、基板表面の結晶性を良好にするために設けられるバッファ層を兼ねてもよい。
【００２６】
コンタクト層１４上に形成されたｎ型の下部ＤＢＲ１６は、面発光型半導体レーザ１０の発振波長をλ、媒質（半導体層）の屈折率をｎとした場合に、膜厚がそれぞれ０．２５λ／ｎとされかつ屈折率の互いに異なる２つの半導体層を交互に繰り返し積層して構成される多層膜反射鏡である。具体的には、下部ＤＢＲ１６は、Ａｌ０．９０Ｇａ０．１Ａｓによるｎ型の低屈折率層と、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓによるｎ型の高屈折率層と、を交互に繰り返し積層することにより構成されている。なお、本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１０では、発振波長λを、一例として８５０ｎｍとしている。
【００２７】
本実施の形態に係る活性領域２４は、例えば、下部スペーサ層、量子井戸活性層、および上部スペーサ層を含んで構成されてもよい（図示省略）。本実施の形態に係る量子井戸活性層は、例えば、４層のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる障壁層と、その間に設けられた３層のＧａＡｓからなる量子井戸層と、で構成されてもよい。なお、下部スペーサ層、上部スペーサ層は、各々量子井戸活性層と下部ＤＢＲ１６との間、量子井戸活性層と上部ＤＢＲ２６との間に配置されることにより、共振器の長さを調整する機能とともに、キャリアを閉じ込めるためのクラッド層としての機能も有している。
【００２８】
活性領域２４上に設けられたｐ型の酸化狭窄層３２は電流狭窄層であり、電流注入領域３２ａおよび選択酸化領域３２ｂを含んで構成されている。ｐ側電極配線３６からｎ側電極配線３０に向かって流れる電流は、電流注入領域３２ａによって絞られる。
【００２９】
酸化狭窄層３２上に形成された上部ＤＢＲ２６は、膜厚がそれぞれ０．２５λ／ｎとされかつ屈折率の互いに異なる２つの半導体層を交互に繰り返し積層して構成される多層膜反射鏡である。具体的には、上部ＤＢＲ２６は、Ａｌ０．９０Ｇａ０．１Ａｓによるｐ型の低屈折率層と、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓによるｐ型の高屈折率層と、を交互に繰り返し積層することにより構成されている。
【００３０】
コンタクト層２８上には、光の出射面を保護する出射面保護層３８が設けられている。
出射面保護層３８は、一例としてシリコン窒化膜を着膜して形成される。
【００３１】
図１（ｂ）および図２に示すように、面発光型半導体レーザ１０では、識別表示部６０を有している。識別表示部６０は、例えば、ウエハ上の面発光型半導体レーザ１０の各素子（チップ）を区別するための記号であり、本実施の形態では当該記号をウエハ上の座標としている。図１（ｂ）では、この座標が２段の数字”００”、”００”で表示されている例を示している。しかしながら、識別表示部６０を示す記号はこれに限られず、例えば通し番号（シリアル番号）、製造番号、ロゴマーク等であってもよい。すなわち、識別表示部６０は、対象となる面発光型半導体レーザと他の面発光型半導体レーザとが識別可能なものであればよい。さらに、本実施の形態に係る識別表示部６０は、図２に示すように、層間絶縁膜３４で形成されている。より具体的には、層間絶縁膜３４が除去された領域（凹形状の領域）で識別表示部６０が形成されている。そして、主として、半絶縁性のＧａＡｓ基板が有する色と層間絶縁膜３４が有する色との差（コントラスト）により識別表示部６０が認識される。なお、層間絶縁膜３４が本発明に係る「絶縁膜」に相当する。
【００３２】
ここで、面発光型半導体レーザの製造においては、１枚のウエハに複数の面発光型半導体レーザ素子を形成するが、ウエハ上の各面発光型半導体レーザ素子を区別するために、面発光型半導体レーザ素子ごとに数字等の記号による識別表示部を形成する場合がある。
一方、面発光型半導体レーザ素子では、配線容量（寄生容量）の低減のために、メサ構造体上面の光出射口からの配線を基板のおもて面まで延伸させる場合がある。この場合、メサ構造体の高さは約１０μｍ程度となり、一般的な面発光型半導体レーザ素子のメサ構造体の高さに比べて倍近く高いものとなる。
【００３３】
従来、識別表示部は金属パターンを用いて形成されていたが、高段差を有する面発光型半導体レーザ素子では、識別表示部を基板上の金属配線領域に形成する必要がある。一方、配線の形成は一般にリフトオフを用いられる。リフトオフとは、まず、複数の面発光型半導体レーザの素子が中間段階まで形成されたウエハの全面にフォトレジストを塗布した後、配線のパターンに対応させて露光しマスクを形成する。しかる後に、該マスク上に金属等の導電体膜を成膜し、薬液を用いてレジストを除去する。この際、レジスト上の導電体膜がレジストとともに除去されるため、面発光型半導体レーザの素子上に成膜された導電体膜のみが残留し、配線のパターンが形成される。ここで、リフトオフの際のレジストの端面は、薬液の浸潤性を考慮して、逆テーパ形状に形成されるのが一般的である。
【００３４】
後述する図７を参照して、本実施の形態に係る「逆テーパ形状」、「順テーパ形状」について説明する。「逆テーパ形状」とは、図７（ａ）＜１＞に示すように基板１２のおもて面から測ったレジストＲ１の端面までの角度θ１（以下、「傾斜角θ１」）が鈍角（＞１８０度）であることをいう。これに対し、図７（ｂ）＜１＞に示すように、基板１２のおもて面から測ったレジストＲ２の端面までの角度θ２（以下、「傾斜角θ２」）が鋭角（＜１８０度）である場合を「順テーパ形状」という。
【００３５】
しかしながら、上記の面発光型半導体レーザのように光出射口から基板のおもて面まで高段差のメサを有する場合、重力に起因して塗布されたリフトオフ用のレジストの厚みに偏りが生ずる。すなわち、メサの上面で薄く基板に近くなるに従って厚くなる。すなわち、メサの上面において必要なレジスト厚みを確保しようとすると、基板に近い部分のレジストは必要以上に厚くなる。そして、レジストの開口は先に説明した通り逆テーパ形状となるため、基板に近い部分のレジストにおいては、レジストの表面側の開口幅に対して、レジストの底面側の開口幅が非常に大きくなる。このように、レジストの厚みが必要以上に厚いと、露光で規定した開口幅と、実際に金属が蒸着する幅との間に大きな差を生じ、所望の太さの識別表示部が形成しづらくなる。例えば、細かな文字や数字など、一定の線幅以下の線（細線）を組み合わせた記号を形成することが困難となる場合がある。特に識別表示部が０（ゼロ）等の閉じた部分を有する記号の場合は、開口部が潰れてしまうという問題を発生させる場合がある。識別表示部が正常に形成されないと、ウエハ上の面発光型半導体レーザ素子の誤認識という事態を生ずる場合もある。
【００３６】
図７（ａ）を参照して、上記問題についてより詳細に説明する。図７（ａ）は、従来技術に係る金属パターンを用いた識別表示部６４の形成工程を示している。図７（ａ）は、面発光型半導体レーザ１０のように、下部ＤＢＲの下面に至るような高段差のメサ構造体を有する面発光型半導体レーザにおいて、金属パターンで識別表示部を形成する場合の例であり、この場合、上述したように識別表示部６４を形成する領域は、通常、基板上となる。一方、上記したように金属パターンを形成する際には、一般的にリフトオフが採用されることが多い。
【００３７】
図７（ａ）＜１＞は、基板上に、識別表示部６４（本例では、数字の”０”）用のマスクを、層間絶縁膜３４の上にレジストＲ１を塗布した後露光および現像して形成した状態を示している。リフトオフでは、図７（ａ）＜１＞に示すように、レジストＲ１の端面が逆テーパ形状となるようなレジスト材料（例えばＡＺ）が使用される。リフトオフにおいてレジストＲ１の端面を逆テーパ形状にするのは、レジスト材料を除去するための薬液がレジストの端面に入り込みやすくする（浸潤しやすくする）ためである。つまり、レジストの端面が順テーパ形状の場合には、レジストの側面にも金属が蒸着し、薬液がレジストに入らずレジスト材料を除去できないという現象を生ずることがあるためである。
【００３８】
ここで、面発光型半導体レーザ１０のような高段差のメサ構造体Ｍを有する場合には、段差が低い構造と比較し、金属パターンを形成すためのレジストがメサ構造体の下方に多く垂れて溜まりやすくなる。つまり、メサ構造体の上面に同じ厚みのレジストを塗布する場合、高段差のメサ構造体の方がレジストがメサの下方に多く垂れて溜まりやすくなる。
そのため、基板上のレジストをパターニングするための露光時間も長くなり、逆テーパの程度が大きくなる。その結果、識別表示部においては金属が蒸着する幅が広くなりやすく、とりわけ細かな文字や数字など、線を組み合わせて構成される場合は識別しにくくなる。すなわち、識別表示部に起因する歩留まり低下を招いてしまう場合があった。
【００３９】
上記現象を図示したのが図７（ａ）＜２＞であり、レジストＲ１上に金属膜６２を成膜した状態を示している。図７（ａ）＜２＞に示すように、レジストＲ１が逆テーパ形状であると、層間絶縁膜３４上の金属パターンの幅が広くなる。このため、図７（ａ）＜３＞に示す識別表示部６４のように、元々幅の狭い部分（例えば、図７（ａ）＜３＞に示す数字０の内部の幅Ｗ１の部分）があると、その部分の幅がより狭くなり、しいては内部が潰れてしまうこともある。このような状態になると、もはや数字０として識別できないので、面発光型半導体レーザ素子の誤認識を招く恐れがある。
【００４０】
そこで本発明では、識別表示部を配線層の下部に形成される層間絶縁膜（絶縁膜）で形成することとした。層間絶縁膜のパターニングでは一般にリフトオフを用いないので、レジストの端面を逆テーパ状に形成する必要がない。つまり、層間絶縁膜のエッチングにおいては、通常レジストの端面の形状が順テーパ形状になるレジストが用いられるので、細かな文字や数字なども所望の形状で形成されやすくなり、識別表示部が認識されやすくなるという効果を奏する。
【００４１】
図７（ｂ）を参照して、本実施の形態に係る識別表示部６６の形成方法について説明する。図７（ｂ）＜１＞は、レジストの端面が順テーパ形状となるレジストＲ２（例えば、ＯＦＰＲ）でマスクを形成した状態を示している。図７（ｂ）＜１＞に示すように、この場合のレジストＲ２の端面の傾斜角θ２は鋭角となる。次に、図７（ｂ）＜２＞に示すように、例えばドライエッチングＥを用いて層間絶縁膜３４をエッチングして、図７（ｂ）＜３＞に示すように、層間絶縁膜３４による識別表示部６６を形成する。本例では、層間絶縁膜３４が除去された領域が識別表示部６６を形成している。むろん、ドライエッチングＥに代えてウエットエッチングを用いてもよい。本実施の形態ではレジストの端面が順テーパ形状となるようにレジストをエッチングしているので、逆テーパ形状のレジストを使用してリフトオフで識別表示部を形成する場合と比較し、例えば識別表示部６６の記号０の内部の幅Ｗ２が狭くなることなく形成され、より識別しやすい識別表示部を形成することができ、識別表示部の誤認が抑制される。
【００４２】
次に、図３および図４を参照して、実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１０の製造方法について説明する。本実施の形態では、１枚のウエハ上に複数の面発光型半導体レーザ１０が形成されるが、以下ではそのうちの１つの面発光型半導体レーザ１０について図示し説明する。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、まず、半絶縁性ＧａＡｓの基板１２上に、ｎ型のコンタクト層１４、ｎ型の下部ＤＢＲ１６、活性領域２４、ｐ型の上部ＤＢＲ２６、およびｐ型のコンタクト層２８をこの順にエピタキシャル成長させたウエハを準備する。
【００４４】
その際、ｎ型のコンタクト層１４は、一例として、キャリア濃度を約２×１０１８ｃｍ−３とし、膜厚を２μｍ程度として形成する。また、ｎ型の下部ＤＢＲ１６は、一例として、各々の膜厚が媒質内波長λ／ｎの１／４とされた、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とを交互に３７．５周期積層して形成される。Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層のキャリア濃度およびＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のキャリア濃度は、各々約２×１０１８ｃｍ−３とされ、下部ＤＢＲ１６の総膜厚は約４μｍとされる。また、ｎ型キャリアとしては、一例として、Ｓｉ（シリコン）を用いる。
【００４５】
活性領域２４は、一例として、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ層による下部スぺーサ層と、ノンドープの量子井戸活性層と、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ層による上部スぺーサ層とで形成される。量子井戸活性層は、例えば、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓによる４層の障壁層、および各障壁層の間に設けられたＧａＡｓによる３層の量子井戸層で構成される。Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓによる障壁層の膜厚は各々約８ｎｍとされ、ＧａＡｓによる量子井戸層の膜厚は各々約８ｎｍとされ、活性領域２４全体の膜厚は媒質内波長λ／ｎとされる。
【００４６】
ｐ型の上部ＤＢＲ２６は、一例として、各々の膜厚が媒質内波長λ／ｎの１／４とされた、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とを交互に２５周期積層して形成される。この際、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層のキャリア濃度およびＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のキャリア濃度は、各々約４×１０１８ｃｍ−３とされ、上部ＤＢＲ２６の総膜厚は約３μｍとされる。また、ｐ型キャリアとしては、一例として、Ｃ（カーボン）を用いる。
さらに、上部ＤＢＲ２６中には、後述の工程において酸化狭窄層３２を形成するためのＡｌＡｓ層４０が含まれている。
【００４７】
ｐ型のコンタクト層２８は、一例として、キャリア濃度を約１×１０１９ｃｍ−３以上とし、膜厚を１０ｎｍ程度として形成する。
【００４８】
次に、エピタキシャル成長されたウエハのコンタクト層２８上に電極材料を成膜した後、該材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図３（ｂ）に示すように、ｐ側電極配線３６を取り出すためのコンタクトメタルＣＭｐを形成する。コンタクトメタルＣＭｐは、一例として、Ｔｉ／Ａｕの積層膜を用いて形成される。
【００４９】
次に、ウエハ面上に出射面保護層となる材料を成膜した後、該材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図３（ｃ）に示すように、出射面保護層３８を形成する。出射面保護層３８の材料としては、一例として、シリコン窒化膜を用いる。
【００５０】
次に、フォトリソグラフィおよびエッチングによりウエハ面上にマスクを形成し、該マスクを用いて上部ＤＢＲ２６、活性領域２４を含む部分をドライエッチングし、図３（ｄ）に示すようにメサＭ１を形成する。
【００５１】
次に、ウエハに酸化処理を施してＡｌＡｓ層４０を側面から選択酸化し、図３（ｅ）に示すように、メサＭ１内に酸化狭窄層３２を形成する。酸化狭窄層３２は、電流注入領域３２ａおよび選択酸化領域３２ｂを含んで構成されている。選択酸化領域３２ｂが上記酸化処理により酸化された領域であり、酸化されないで残された領域が電流注入領域３２ａである。電流注入領域３２ａは、円形または円形に近い形状をなしており、この電流注入領域３２ａにより、面発光型半導体レーザ１０のｐ側電極配線３６とｎ側電極配線３０との間を流れる電流が絞られ、例えば面発光型半導体レーザ１０の発振における横モードが制御される。
【００５２】
次に、フォトリソグラフィおよびエッチングによりウエハ面上にマスクを形成し、該マスクを用いて下部ＤＢＲ１６を含む部分をドライエッチングし、図３（ｆ）に示すようにメサＭ２を形成する。
【００５３】
次に、フォトリソグラフィおよびエッチングによりウエハ面上にマスクを形成し、該マスクを用いてコンタクト層１４をドライエッチングし、図４（ｇ）に示すようにメサＭ３を形成する。
【００５４】
次に、コンタクト層１４上に電極材料を成膜した後、該材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図４（ｈ）に示すように、ｎ側電極配線３０を取り出すためのコンタクトメタルＣＭｎを形成する。コンタクトメタルＣＭｎは、一例として、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜を用いて形成される。
【００５５】
次に、図４（ｉ）に示すように、ウエハの出射面保護層３８、コンタクトメタルＣＭｐ、ＣＭｎを除く領域にシリコン窒化膜による層間絶縁膜３４を成膜する。この際、同時に層間絶縁膜３４による識別表示部６０を形成する。
【００５６】
次に、ウエハ面上に電極材料を成膜した後、該電極材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図４（ｊ）に示すように、ｐ側電極配線３６および電極パッド４２ａ、ｎ側電極配線３０および電極パッド４２ｂ（図示省略）を形成する。ｐ側電極配線３６および電極パッド４２ａ、ｎ側電極配線３０および電極パッド４２ｂは、一例として、Ｔｉ／Ａｕの積層膜を用いて形成する。本工程により、ｐ側電極配線３６がコンタクトメタルＣＭｐと接続され、ｎ側電極配線３０が、コンタクトメタルＣＭｎと接続される。
【００５７】
次に、図示しないダイシング領域においてダイシングし、面発光型半導体レーザ１０を分離して個片化する。以上の工程により、本実施の形態に係るメサ構造体Ｍを備えた面発光型半導体レーザ１０が製造される。
【００５８】
［第２の実施の形態］
図５を参照して、本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１０Ａについて説明する。
面発光型半導体レーザ１０Ａは、上記実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１０において、識別表示部６０を識別表示部６０Ａに変更した形態である。従って、図１、２に図示した構成と同様の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。図５（ｂ）は面発光型半導体レーザ１０Ａの平面図、図５（ａ）は図５（ｂ）におけるＢ−Ｂ’線で切断した断面図である。なお、図５（ｂ）におけるＡ−Ａ’線で切断した断面図は図１（ａ）と同じなので図示を省略する。
【００５９】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、識別表示部６０Ａはコンタクト層１４上の層間絶縁膜３４で形成されている。識別表示部６０Ａは、２段に形成された数字”００”、”００”で構成されており、層間絶縁膜３４の除去された部分で当該数字が表示されている。つまり、本実施の形態に係る識別表示部６０Ａは、基板１２上の層間絶縁膜３４のみならず、コンタクト層１４上の層間絶縁膜３４に形成してもよい。このように、本実施の形態に係る識別表示部は下部に形成された層によらずに形成される、すなわち形成位置に融通性があるので、特に小さい面発光型半導体レーザの素子の場合には識別表示部が配置しやすくなる。
【００６０】
［第３の実施の形態］
図６を参照して、本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１０Ｂについて説明する。
面発光型半導体レーザ１０Ｂは、上記実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１０において、識別表示部６０を識別表示部６０Ｂに変更した形態である。従って、図１、２に図示した構成と同様の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。図６（ｂ）は面発光型半導体レーザ１０Ｂの平面図、図６（ａ）は図６（ｂ）におけるＢ−Ｂ’線で切断した断面図である。なお、図６（ｂ）におけるＡ−Ａ’線で切断した断面図は図１（ａ）と同じなので図示を省略する。
【００６１】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、識別表示部６０Ｂは識別表示部６０と同様に、２段に形成された数字”００”、”００”で構成され、基板１２上の層間絶縁膜３４で形成されている。しかしながら、識別表示部６０Ｂは、識別表示部６０に対してパターンが反転されている。つまり、識別表示部６０の各記号（数字”０”）は層間絶縁膜３４が除去された領域で形成されているが、識別表示部６０Ｂの各記号（数字”０”）は層間絶縁膜３４が残留した領域（凸形状の領域）で形成されている。このように、本実施の形態に係る識別表示部は、相互に反転したパターン（ネガパターン、ポジパターン）のいずれによっても形成される。相互に反転パターンのいずれを採用するかは、識別のしやすさや基板のおもて面の保護等を勘案して行ってもよい。例えば、第１の実施の形態で説明した凹形状（ネガパターン）を採用した方が、層間絶縁膜３４によって基板が保護される領域が多く残る。なお、本実施の形態では、基板１２上の層間絶縁膜３４が除去された領域で識別表示部６０Ｂを形成する形態を例示して説明したが、上記実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１０Ａのようにコンタクト層１４上の層間絶縁膜３４が除去された領域で識別表示部を形成してもよい。
【００６２】
［第４の実施の形態］
本実施の形態は、識別表示部を層間絶縁膜ではなく、金属膜、すなわち、ｐ側電極配線３６またはｎ側電極配線３０（以下、総称する場合は「電極配線」）で形成する。そして、上述した識別表示部の識別性の劣化を回避するために、識別表示部を形成する工程と、電極配線を形成する工程とを分離する。すなわち、マスクパターンを分割し、識別表示部を形成する工程と、電極配線を形成する工程とに分ける。このことにより、識別表示部を形成するためのレジストの露光時間と、電極配線を形成するためのレジストの露光時間とをそれぞれで最適化することができる。その結果、識別表示部を形成するためのレジストが過剰な逆テーパ形状となることが抑制され、識別表示部に幅の狭い部分が含まれていても識別性の低下が抑制される。
【００６３】
次に、識別表示部、および電極配線の具体的な形成方法について説明する。
【００６４】
１つめの方法は、２回のリフトオフ工程を行う形態、すなわち、識別表示部用のリフトオフ工程と、電極配線用のリフトオフ工程を行う形態である。この場合、図４（ｈ）に示す工程の後に、以下の２工程を行う。
＜第１のリフトオフ工程＞
（１）レジストを塗布する。
（２）識別表示部を形成する上で適切な露光時間でレジストを露光し、レジストをパターニングする。
（３）金属膜を成膜する。
（４）レジストおよびレジスト上の金属膜を除去して、識別表示部を形成する。
＜第２のリフトオフ工程＞
（１）レジストを塗布する。
（２）電極配線を形成する上で適切な露光時間でレジストを露光し、レジストをパターニングする。
（３）金属膜を成膜する。
（４）レジストおよびレジスト上の金属膜を除去して、電極配線を形成する。
むろん、第１の工程と第２の工程の順序は逆でもよい。
【００６５】
２つめの方法は、リフトオフ工程は１回であるが、レジストの露光時間を変えて２回の露光を行う形態、すなわち識別表示部用の露光時間の露光と、電極配線用の露光時間の露光の２回の露光を行う形態である。この場合、図４（ｈ）に示す工程の後に、以下の工程を行う。
（１）レジストを塗布する。
（２）識別表示部用の露光を行う。
（３）電極配線用の露光を行う。
（４）レジストのパターニングを行う。
（５）金属膜を成膜する。
（６）レジストおよびレジスト上の金属膜を除去して、識別表示部、および電極配線を形成する。
むろん、識別表示部用の露光と、電極配線用の露光の順序は逆であってもよい。また、識別表示部の露光、電極配線用の露光を行う場合は、各々の目的とする露光領域以外の領域は遮光する。
【００６６】
なお、上記実施の形態では、半絶縁性のＧａＡｓ基板を用いたＧａＡｓ系の面発光型半導体レーザを例示して説明したが、これに限られず、ＧａＮ（窒化ガリウム）による基板、あるいはＩｎＰ（リン化インジウム）による基板を用いた形態としてもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態では、基板にｎ型のコンタクト層を形成する形態を例示して説明したが、これに限られず、基板にｐ型のコンタクト層を形成する形態としてもよい。その場合には、上記の説明において、ｎ型とｐ型を逆に読み替えればよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ  面発光型半導体レーザ
１２      基板
１４      コンタクト層
１６      下部ＤＢＲ
２４      活性領域
２６      上部ＤＢＲ
２８      コンタクト層
３０      ｎ側電極配線
３２      酸化狭窄層
３２ａ    電流注入領域
３２ｂ    選択酸化領域
３４      層間絶縁膜
３６      ｐ側電極配線
３８      出射面保護層
４０      ＡｌＡｓ層
４２、４２ａ、４２ｂ  電極パッド
６０、６０Ａ、６０Ｂ  識別表示部
６２      金属膜
６４、６６  識別表示部
ＣＭｐ、ＣＭｎ  コンタクトメタル
Ｍ        メサ構造体
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  メサ
Ｒ１、Ｒ２  レジスト
Ｗ１、Ｗ２  幅
【図１】
2019153706.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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