(57)【要約】【課題】煩雑な電極引き出し部の埋め込み工程や、電極パッド部にＳｉＯ２等の絶縁層を形成するような工程が省略でき、レーサ゛発光に無効な電流経路が存在しない、効率的な発光特性をもつ面発光レーサ゛の製造方法を提供する。【解決手段】基板１にマスク層４を含む半導体層を積層し、その半導体層に発光部２１と電極パッド部２３と電極引き出し部２２をハ゜ターニンク゛したのち周部に縦溝７を穿設し、縦溝７の内側から選択的な酸化によって発光部の平面中心位置に対応する発光領域９を除いてマスク層を絶縁化して電流狭窄構造を形成する面発光レーサ゛の製造方法であって、発光部の発光領域周囲と電極引き出し部とのマスク層を絶縁化した後、改めてすでに絶縁化したマスク層を含めて全てのマスク層を酸化する。この時すでに絶縁化された発光部の酸化は進行せず、電流狭窄構造を保持したまま、電極ハ゜ット゛部等に良好な絶縁層１１が形成できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に第１の反射層と活性層とマスク層と第２の反射層とコンタクト層とを順次積層して多層基板を形成し、この多層基板に、前記コンタクト層から前記半導体基板に達する縦溝をその周部に設けた発光部と電極パッド部とそれらをつなぐ電極引き出し部とをそれぞれ形成すると共に、前記縦溝内の側方から前記発光部の平面中心位置に対応する発光領域を除いて前記マスク層を酸化して絶縁化する工程を含む面発光レーザの製造方法において、
前記発光領域以外の前記発光部および前記電極引き出し部が対応する前記マスク層を酸化して絶縁化する工程と、
前記工程で酸化して絶縁化された領域以外の全領域のマスク層を酸化して絶縁化する工程とを有することを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、面発光レーザの製造方法に係わり、特に半導体基板上に積層したマスク層を酸化して絶縁化することによって、発光部の発光領域周囲に良好な電流狭窄構造を形成する製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
面発光レーザは低しきい値電流動作、高密度２次元集積化が可能なデバイスとして注目を集めている。
面発光レーザは発光部の平面中心位置に対応する発光領域を除いて活性層に隣接するマスク層を酸化により絶縁化して電流狭窄構造を形成し、発光領域の活性層に電流を集中させることが必要である。
【０００３】
前述した面発光レーザの製造方法としては、
半導体基板上に第１の反射層と活性層とマスク層と第２の反射層とコンタクト層とを順次積層し、この基板に発光部をパターニングして発光部の周部にコンタクト層から半導体基板に達する縦溝を穿設した後、縦溝内の側方から発光部の平面中心位置に対応する発光領域を除いてマスク層を酸化により絶縁化して電流狭窄構造を形成し、次にこの縦溝にポリイミド等を埋め込んだ後、電極パッド部をパターニングしてこのコンタクト層上、及び電極引き出し部にあたる発光部と電極パッド部との間のポリイミドで埋め込んだ縦溝部分上にＳｉＯ２等による絶縁層を形成して電極パッド部から発光部の発光領域以外に電流が流れるのを防ぐ等を行い、最後に発光部と電極引き出し部と電極パッド部とに電極膜を付与して電極形成を行う製造方法が一般的である。
しかし、この方法では縦溝によって発光部が電極引き出し部と電極パッド部とから電気的に絶縁されているものの、ポリイミド埋め込み工程等の煩雑な工程が必要となる。
【０００４】
一方、前述した面発光レーザの別の製造方法としては、半導体基板上に第１の反射層、活性層、マスク層、第２の反射層、コンタクト層を順次積層した後、図６（ａ）の平面図、図６（ｂ）の図６（ａ）における一点鎖線Ａ−Ｂの断面図、および、図７の図６（ｂ）における一点鎖線Ｍ−Ｎ面より見たマスク層の絶縁化領域を示す平面図のように、発光部２１の周囲に穿設する縦溝の一部を電極引き出し部２２として残しておき、その幅４２を適当に設計することで、発光部２１の発光領域３４を除いてその周囲のマスク層３３を酸化により絶縁化して電流狭窄構造を形成すると同時に電極引き出し部２２のマスク層を絶縁化し、その後スパッタ等で電極パッド部２３にＳｉＯ２等の絶縁層３２を形成して、発光部と電極引き出し部と電極パッド部とに電極１２を形成する方法で、この製造方法の例としては特許文献１（特許第３１６４２０３号公報）がある。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１６４２０３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし後者の方法では、ポリイミド埋め込み工程等の煩雑な工程が必要ないものの、前者の方法と同様に電極パッド部にＳｉＯ２等の絶縁層を新たに形成する必要があり、また発光部の発光領域３４を除いて、発光部と電極引き出し部と電極パッド部とのマスク層を同時に酸化して絶縁化するため、一般的に発光部２１よりも幅が広い電極パッド部２３のマスク層は充分な酸化が行われず、図７のように、電極パッド部のマスク層に未酸化領域３５が生じる問題がある。
【０００７】
この結果、電極パッド部にはＳｉＯ２等の絶縁層があるものの、図６（ｂ）のように、レーザ発光に有効な電極１２から発光領域３４に電流が流れる電流経路Ａの他に、レーザ発光に無効な電極１２から電極パッド部のマスク層未酸化領域３５に電流が流れる電流経路Ｂが存在することが欠点であった。
【０００８】
そこで、本願発明はポリイミドによる埋め込み工程等の煩雑な工程や新たに電極パッド部にＳｉＯ２等の絶縁層を形成する工程を必要とせず、また電流が電極パッド部のマスク層未酸化領域３５に流れる等といったレーザ発光に無効な電流経路がない、効率的な発光特性を有する面発光レーザの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本願発明は以下の手順よりなる。
すなわち、
半導体基板１上に第１の反射層２と活性層３とマスク層４と第２の反射層５とコンタクト層６とを順次積層して多層基板を形成し、この多層基板に、前記コンタクト層６から前記半導体基板２に達する縦溝をその周部に設けた発光部２１と電極パッド部２３とそれらをつなぐ電極引き出し部２２とをそれぞれ形成すると共に、前記縦溝内の側方から前記発光部の平面中心位置に対応する発光領域を除いて前記マスク層を酸化して絶縁化する工程を含む面発光レーザの製造方法において、
前記発光領域９以外の前記発光部および前記電極引き出し部が対応する前記マスク層８を酸化して絶縁化する工程と、
前記工程で酸化して絶縁化された領域以外の全領域のマスク層を酸化して絶縁化する工程とを有することを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態につき、好ましい実施例により説明する。
図１（ａ）〜図１（ｇ）はその実施例である面発光レーザの製造方法を示す工程図、図２（ａ）はその方法で製造された面発光レーザの平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における一点鎖線Ａ―Ｂの断面図、図３は図２（ｂ）における一点鎖線Ｍ−Ｎ面より見たマスク層の絶縁化領域を示す平面図、図４はマスク層の酸化実験データを示す図である。
【００１１】
以下に実施例の一例として近赤外発光のＡｌＧａＡｓ面発光レーザの製造方法について説明する。
【００１２】
はじめに、ｎ型ＧａＡｓの半導体基板１の上に、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ      Ｏｒｇａｎｉｃ        Ｃｈｅｍｉｃａｌ    Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法のような膜厚制御性の良いエピタキシャル成長法により半導体層２〜６を順次積層させる［図１（ａ）］。
【００１３】
ここで、２はｎ型ＡｌＡｓとｎ型Ａｌ０．１５  Ｇａ０．８５Ａｓとを３０〜４０ペア重ねた第１の反射層、３はノンドープＧａＡｓとノンドープＡｌ０．３  Ｇａ０．７Ａｓとを２〜６ペア重ねそれをノンドープＡｌ０．７  Ｇａ０．３Ａｓスペーサー層で挟んだ活性層、４は厚み１０ｎｍ程度のｐ型ＡｌＡｓよりなるマスク層、５はｐ型Ａｌ０．８５  Ｇａ０．１５Ａｓとｐ型Ａｌ０．１５  Ｇａ０．８５Ａｓとを２０〜３０ペア重ねた第２の反射層、６はｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ａｓのコンタクト層である。
【００１４】
次に、この基板（多層基板）に発光部２１と電極パッド部２３とそれをつなぐ電極引き出し部２２とを所定の形状にパターニングして、その周部に湿式または乾式エッチング法によってコンタクト層６から半導体基板１まで達する縦溝７ａ，７ｂを穿設する［図１（ｂ）］。
ここで溝７ａは発光部２１周囲の縦溝を、７ｂは電極引き出し部２２周囲の縦溝を示す。
【００１５】
次に図１（ｂ）で作製した基板を、バブラーを使用して７０℃に保持した水に通して７０℃の飽和水蒸気を含んだ窒素雰囲気で、電気炉を用い、約４５０℃〜５５０℃温度で加熱して酸化を行う［図１（ｃ）］。
【００１６】
これにより、発光部と電極引き出し部のマスク層は縦溝内の側面から選択的に酸化される。
この酸化に要する時間は、発光部の発光領域９を除きその周囲８が全て絶縁化されて電流狭窄構造が形成されるように調整するが、このとき、発光部と一緒に縦溝を穿設する電極引き出し部の幅４２を発光部の酸化幅４１の２倍より狭くしておくと、発光部に電流狭窄構造が形成されるのに伴い、電極引き出し部のマスク層も全て絶縁化される。
【００１７】
続いて、上記の電流狭窄構造を形成した基板を電気炉より取り出し、電極パッド部２３の周囲に縦溝１０を形成する［図１（ｄ）］。
【００１８】
その後、発光部と電極引き出し部の酸化と同様に、電極パッド部のマスク層１１が完全に絶縁化されるまでの時間酸化する［図１（ｅ）］。
【００１９】
このとき、すでに酸化によって絶縁化させた発光部のマスク層の絶縁化領域は、二回目の酸化を行っても拡大せず、発光部の発光領域９は未酸化状態としてそのまま残る。
【００２０】
この現象を図４のマスク層の酸化実験データを示す図を用いて説明する。
図４の横軸は酸化時間を、縦軸は積層基板に穿設した縦溝の内側から酸化によって絶縁化された領域を縦溝の端面からの距離で表している。
【００２１】
図４の破線のように、半導体を積層した基板に縦溝を穿設して縦溝内の側方から連続的にマスク層を酸化すると、酸化時間の上昇と共に酸化による絶縁化領域は拡大するが、図４の実線のように、マスク層をある程度酸化によって絶縁化した後、酸化を中断し、半導体積層基板を電気炉より取り出してから再度追加して酸化を行った場合には、一度酸化された層が酸化の進行をブロックする効果を持ち、絶縁化領域が拡大しないことが確認された。
【００２２】
その後、例えば、フォトリソグラフィー工程を使用して、コンタクト層表面への全面フォトレジストコーティング、フォトレジストの電極形状パターニング、蒸着等によるＡｕ／Ｚｎ／Ａｕ等のｐ型電極材料積層、リフトオフによる電極形状パターン以外の電極材料除去、フォトレジスト除去を順次行ってｐ型電極１２を形成する［図１（ｆ）］。
【００２３】
更に、蒸着等でＡｕ／Ｎｉ／ＡｕＧｅなどのｎ型電極材料を半導体基板１の半導体積層方向とは反対側に全面付与してｎ型電極１３を形成する［図１（ｇ）］。その後、約４５０℃、１０分程度、水素雰囲気中でアニールしてオーミックコンタクトを取りｐ型、ｎ型電極を完成させる。
【００２４】
以上説明したように、この面発光レーザの製造方法では、半導体基板に半導体層を積層｛図１（ａ）｝した後、発光部の溝形成［図１（ｂ）］、一回目の酸化によるマスク層の絶縁化［図１（ｃ）］、電極パッド部の溝形成［図１（ｄ）］、二回目の酸化によるマスク層の絶縁化［図１（ｅ）］と、縦溝形成とそれに続くマスク層の酸化による絶縁化とを繰り返すことで、良好な電極狭窄構造が形成できると同時に電極引き出し部と電極パッド部のマスク層も完全に絶縁化できる。このため電極引出し部のポリイミド埋め込み工程等の煩雑な工程や、ＳｉＯ２等の絶縁層を電極パッド部に新たに形成する等の工程を必要とせず工程の簡略化ができる、と共に、レーザに流れる電流経路は例えば図２（ｂ）に示すように発光部の発光領域以外に流れるものしか存在しないため、効率的な発光特性を持つ面発光レーザが作製できる等の効果を有する。
【００２５】
また上述の実施例では、図１（ｂ）、図１（ｄ）のように発光部と電極引き出し部の縦溝７ａ、７ｂを先に穿設し、電極パッド部の縦溝１０を後から穿設したが、発光部と電極引き出し部と電極パッド部の溝を一緒に穿設し、一回目のマスク層の酸化に係らない、縦溝１０を含む半導体層の一部を耐熱性のレジストなどによってマスキングし、一回目のマスク層の酸化後にこのマスキングを除去してから二回目のマスク層の酸化を行って電極パッド部のマスク層を絶縁化しても良い。
【００２６】
更に上述の実施例では、図２（ａ）に示すように発光部と共に縦溝を形成する電極引出し部の幅４２を、発光部の酸化幅４１の２倍以下になるようにして、一回目のマスク層の酸化によって発光部の電流狭窄構造を形成すると同時に電極引き出し部のマスク層を完全に絶縁化するようにしたが、図５の２２ｂに示すように、電極パッド部に隣接する電極引き出し部の幅４２が発光部の酸化幅４１の２倍以上である部分が存在しても、電極パッドの幅以下であれば、その部分の電極引き出し部を二回目のマスク層の酸化で絶縁化するといったように、電極引き出し部の形状が比較的自由に設計できる。
【００２７】
さらに、発光部の酸化幅と通常ボンディングパッドとして１００ｕｍ幅程度必要な電極パッド部分の酸化幅を独立に制御出来るため、多数の発光点を有する面発光レーザの作製においても発光点の間隔を自由にレイアウト出来る等の利点を有する。
【００２８】
【発明の効果】
本願発明の面発光レーザの製造方法によれば、発光部の発光領域を除いた全マスク層を完全に絶縁化できるため、発光部のマスク層を酸化して電流狭窄構造を形成した後、電極引出し部を形成する為の煩雑なポリイミド埋め込み工程や、マスク層を酸化した後に電極パッド部に新たにＳｉＯ２等の絶縁膜を形成する工程等を必要とせず、また、レーザに流れる電流経路は発光部の発光領域以外に流れるものしか存在しないため、レーザ発光に無効な電流経路がなくなり、効率的な発光特性を持つ面発光レーザが作製できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の製造方法を示す工程図である。
（ａ）半導体層積層工程
（ｂ）発光部溝形成工程
（ｃ）一回目のマスク層酸化工程
（ｄ）電極パッド部溝形成工程
（ｅ）二回目のマスク層酸化工程
（ｆ）ｐ型電極形成工程
（ｇ）ｎ型電極形成工程
【図２】（ａ）  本願発明の実施例で製造した面発光レーザの構造を示す平面図である。（ｂ）  図２（ａ）における一点鎖線Ａ−Ｂの断面図である。
【図３】本願発明である図２（ｂ）における一点鎖線Ｍ−Ｎ面より見たマスク層の酸  化による絶縁化領域を示す平面図である。
【図４】マスク層の酸化実験データを示す図である。
【図５】本願発明の実施例で製造した他の面発光レーザの構造を示す平面図である。
【図６】（ａ）  従来発明で製造した面発光レーザの構造を示す平面図である。
（ｂ）  図６（ａ）における一点鎖線Ａ−Ｂの断面図である。
【図７】従来発明である図６（ｂ）における一点鎖線Ｍ−Ｎ面より見たマスク層の酸  化による絶縁化領域を示す平面図である。
【符号の説明】
１  半導体基板
２  第１の反射層
３  活性層
４  マスク層
５  第２の反射層
６  コンタクト層
７ａ  発光部縦溝
７ｂ  電極引き出し部縦溝
８  酸化第１工程  マスク層酸化領域
９  酸化第１工程  マスク層未酸化領域（発光領域）
１０  電極パッド部縦溝
１１  酸化第２工程  マスク層酸化領域
１２  ｐ型電極
１３  ｎ型電極
２１  発光部
２２  電極引き出し部
２２ｂ  電極引き出し部（発光部の酸化幅の２倍より広い部分）
２３  電極パッド部
３１  縦溝
３２  ＳｉＯ２絶縁層
３３  マスク層酸化領域
３４  マスク層未酸化領域（発光領域）
３５  マスク層未酸化領域（電極パッド部）
４１  発光部マスク層酸化幅
４２  電極パッド部マスク層酸化幅
【図１】
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【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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