(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで簡単な手段により、エピタキシャルウエハの反りを解消もしくは抑制して製造歩留まりおよび信頼性に優れた面発光レーザ、面発光レーザアレイ、面発光レーザモジュールおよび面発光レーザを製造する方法を提供する。【解決手段】    半導体基板１上に、低屈折率層と高屈折率層を有する下部多層膜反射鏡２と、活性層４と、低屈折率層と高屈折率層を有する上部多層膜反射鏡６が積層されてなる面発光レーザにおいて、半導体基板の厚さｙ（μｍ）と下部多層膜反射鏡および上部多層膜反射鏡に含まれる低屈折率層の合計厚さｄ（μｍ）を、ｙ＞Ａ（μｍ）＋ｋ・ｄ（但し、８０≦Ａ≦１２０、１５≦ｋ≦２５）を満足する関係とする。【選択図】  図３
2005072128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、低屈折率層と高屈折率層を有する下部多層膜反射鏡と、活性層と、低屈折率層と高屈折率層を有する上部多層膜反射鏡が積層されてなる面発光レーザにおいて、
前記半導体基板の厚さｙ（μｍ）と前記下部多層膜反射鏡および前記上部多層膜反射鏡に含まれる低屈折率層の合計厚さｄ（μｍ）は、ｙ＞Ａ（μｍ）＋ｋ・ｄ（但し、８０≦Ａ≦１２０、１５≦ｋ≦２５）を満足する関係であることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
前記低屈折率層は少なくともその一部が、ＡｌＧａＡｓにより構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記面発光レーザの発振波長が１．２μｍ以上であることを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記活性層は少なくともその一部がＧａＩｎＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ系、ＧａＡｓＳｂ系からなるの半導体材料のうちのいずれかまたは組合せで構成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面発光レーザを二次元または三次元状に配列した面発光レーザアレイ。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の面発光レーザまたは面発光レーザアレイを用いた面発光レーザモジュール。
【請求項７】
半導体基板上に、低屈折率層と高屈折率層を有する下部多層膜反射鏡と、活性層と、低屈折率層および高屈折率層を有する上部多層膜反射鏡からなる積層体を有する面発光レーザを製造する方法において、
前記積層体を形成した後、前記積層体を前記下部多層膜反射鏡の少なくとも半分の厚さを残すようにエッチングして第１のメサポストを形成する第一のエッチング工程と、
前記メサポストよりも外側の領域に存在する下部多層膜反射鏡を半導体基板が露出するまでエッチングして第２のメサポストを形成する第二のエッチング工程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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用の光源として用いられる面発光レーザや面発光レーザアレイ及び面発光レーザモジュールと、面発光レーザの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信用の光源として用いられている半導体レーザの一つに、面発光レーザがある。面発光レーザは、基板に対して垂直方向に光を放射する半導体レーザであり、低消費電力・アレイ化の容易性・高コストパフォーマンス等の優れた特徴を有している。
【０００３】
図２は、面発光レーザの断面を示す説明図である。この面発光レーザ３０は、ｐ型の半導体基板１の上面にｐ型の下部多層膜反射鏡２、下部クラッド層３、活性層４、上部クラッド層５およびｎ型の上部多層膜反射鏡６を有している。下部多層膜反射鏡２および上部多層膜反射鏡６は、複数のλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは材料の屈折率）という厚さの低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されている。下部クラッド層３、活性層４および上部クラッド層５は、共振器７を構成している。下部多層膜反射鏡６の一部、下部クラッド層３、活性層４および上部多層膜反射鏡６は、メサポスト８を形成している。メサポスト８の上面には、光出射部９を囲むリング状の上部電極１１が形成されている。また、メサポスト８は、光出射部９および上部電極１１の部分を除いて保護膜１０により覆われている。また、保護膜１０の表面には、上部電極１１に一部が接するように、引き出し用電極１２が形成されている。半導体基板１の下面には下部電極１３を有している。
【０００４】
外部の電源より、下部電極１３から引き出し用電極１２に向かうように電流が供給される。下部電極１３に供給された電流は、ｐ型の半導体基板１、ｐ型の下部多層膜反射鏡２、下部クラッド層３、活性層４、上部クラッド層５、ｎ型の上部多層膜反射鏡６、上部電極１１を通り、引き出し用電極１２に至る。活性層４は注入された電流によって発光し、光出射部９から外部にレーザ光が放射される。なお、活性層４中の微小領域に電流が注入されるようにするために、電流狭窄層１４を有し、開口部１４’とその周囲をリング状に囲むＡｌＯｘ膜１５からなる、酸化電流狭窄構造を形成している。
【０００５】
面発光レーザとしては、半導体基板および活性層中の量子井戸層としてＧａＡｓを用い、多層膜反射鏡としてＡｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１）Ａｓ／Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ１≦１、０≦ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を用いた発振波長０．８５μｍ帯のものが既に実用化されており、広く用いられている。但し、ｘ１およびｘ２は、ＡｌＧａＡｓをそれぞれ高屈折率層および低屈折率層とするようなＡｌ組成値である。
【０００６】
一方で近年、ＧａＩｎＮＡｓからなる量子井戸活性層を備えた、発振波長が１．２μｍ以上の長波長帯面発光レーザが注目されている。ＧａＩｎＮＡｓは、他のＩｎＧａＡｓＰなどの主な長波長帯の半導体材料と異なり、ＧａＡｓ基板上に積層が容易であるため、半導体基板や多層膜反射鏡については０．８５μｍ帯の面発光レーザと同様の材料を用いることができるという利点がある。
【０００７】
また、同様にＧａＡｓ基板上に積層が容易な長波長帯、例えば１．２μｍ以上の発振波長を実現することが可能な半導体材料として、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂなどがある。
【０００８】
次に、図２を参照して一般的な面発光レーザについて説明する。
【０００９】
まず、半導体基板１上にエピタキシャル成長法を用いて半導体エピタキシャル層を積層することにより、エピタキシャルウエハを作製する。すなわち、ｐ型ＧａＡｓからなる半導体基板１上に、ｐ型Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１）Ａｓ／Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓからなる下部多層膜反射鏡２、ＧａＡｓからなる下部クラッド層３、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層／ＧａＮＡｓ障壁層からなる量子井戸活性層４、ＧａＡｓからなる上部クラッド層５、ｎ型Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１）Ａｓ／Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓからなる上部多層膜反射鏡６の順に積層する。但しｐ型の下部多層膜反射鏡２のうち、活性層４に近い低屈折率層の一層については、電流狭窄層とするために、Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓに代えてＡｌＡｓとする。ＡｌＡｓはＡｌＧａＡｓに比べて酸化されやすいので、電流狭窄層として適している。
【００１０】
次に、エピタキシャルウエハの全面に、以下のようにして多数の面発光レーザを作製する。まず、上部多層膜反射鏡６の最上面にＳｉＮｘなどからなる円形パターンの誘電体マスク（図示せず）をたとえば二次元状に形成し、このマスクを用いて、少なくとも電流狭窄層１４よりも下までエッチングを行うことにより、円柱状のメサポスト８を形成する。続いて、水蒸気中で約４００℃、２０分間の処理を行うことにより電流狭窄層１４をメサポスト８側面から酸化させてリング状のＡｌＯｘ膜１５を形成する。
次に、メサポスト８全体にＳｉＮｘなどからなる保護膜１０をコーティングした後、プラズマエッチングによりメサポスト８の最上面の保護膜１０を除去することで光出射部９を形成し、光出射部９にリング状のｐ型上部電極１１を形成する。更に、ｐ型上部電極１１に一部が接するような引き出し用電極１２を保護膜１０上に形成する。その後、前記半導体基板１の裏面を研磨して適切な厚さとし、前記半導体基板１の裏面に下部電極１３を形成する。
【００１１】
以上のようにして、半導体基板１上にたとえば二次元状に並んだ多数の面発光レーザが作製される。この段階で、プローブなどを用いて電源に接続すれば、個々の面発光レーザの動作特性を知ることもできる。これらの面発光レーザを、ダイシングソーまたはスクライバを用いて分離することにより、一個の素子からなる面発光レーザチップや、所望の素子数を持った面発光レーザアレイチップができる。
【００１２】
なお、ここではアレイ化に有利となる、ｐ型の半導体基板を用いた場合について説明したが、ｎ型の半導体基板を用いても良い。その場合、エピタキシャルウエハの構造は、下部多層膜反射鏡がｎ型、上部多層膜反射鏡がｐ型となる。
【００１３】
ところで、エピタキシャルウエハ上に作製された複数の面発光レーザを分離して面発光レーザチップへと素子化する場合の作業性の観点からは、エピタキシャルウエハの厚さは薄い方が望ましい。そのため、面発光レーザの横方向の素子サイズは、一個の素子からなるチップとしては３００〜５００μｍ角程度であるので、これに比して薄くなるように、例えば厚さが１００〜２００μｍ程度となるまで、上記作製方法で説明した半導体基板の裏面研磨が行われる。
【００１４】
一方、エピタキシャルウエハの厚さを薄くしすぎると、ＧａＡｓ基板と低屈折率層との熱膨張係数の差に起因したエピタキシャルウエハの反りが生じるという問題がある。このエピタキシャルウエハの反りは、半導体基板厚さが薄いほど、また、多層膜反射鏡を構成するＡｌＧａＡｓ層の厚さが厚いほど顕著となる。多層膜反射鏡を構成する低屈折率層および高屈折率層の各層の厚さはλ／４ｎに設定されるので、１．３μｍやそれ以上の長波長帯面発光レーザに対しては、それだけ前記各層の厚さが厚く設定されることになり、０．８５μｍ帯等の面発光レーザの場合に比べて反りの影響がいっそう顕著になる。
【００１５】
エピタキシャルウエハの反りは、特に面発光レーザがアレイとして使われる場合に弊害をもたらす。アレイ化された面発光レーザアレイチップはサブアッセンブリ基板上などにマウントされて光モジュール等に組込まれるが、この時ウエハに反りがあると、マウントに支障をきたし、あるいは光モジュールの信頼性を損なう原因となる。
【００１６】
弊害は上記したようにアレイ化される場合に限るものではない。たとえばエピタキシャル成長後のエピタキシャルウエハに面発光レーザを形成するための加工工程において、エピタキシャルウエハ面内での加工の均一性が低下したり、割れの発生により加工歩留まりが低下したりする原因ともなる。特に、下部電極を形成する段階では、半導体基板が研磨されて薄くなっているため、反りの影響が顕著になり、蒸着の不均一、ハンドリングやリソグラフィ工程における加工歩留まりの低下等の問題が起こり易い。
また、面発光レーザにおいては，チップ化またはアレイ化を行う前に素子検査が行われることが多い。エピタキシャルウエハに反りがあると素子検査の際、動作に支障をきたすことがあり、問題となっていた。
【００１７】
以上説明したような、エピタキシャルウエハの反りを抑制するために、特許文献１に示されるような方法が提案されている。これは、半導体基板における半導体多層膜と反対側の面上に反り補償層を設けることを特徴としている。
【００１８】
【特許文献１】特開２００２−２７０４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、反り補償層を設ける方法によれば、作製すべき層をエピタキシャル成長した後、半導体基板の反対側にもエピタキシャル成長を行うため、半導体基板を裏返して再度エピタキシャル成長を行う必要がある。エピタキシャル成長の回数が増えることにより原料を余計に消費することになり、一般に原料は高価であることからコストアップにつながるという問題もある。
【００２０】
以上に鑑み、本発明の目的は、低コストで簡単な手段により、エピタキシャルウエハの反りを解消もしくは抑制して製造歩留まりおよび信頼性に優れた面発光レーザ、面発光レーザアレイ、面発光レーザモジュールおよび面発光レーザを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の請求項１に記載の発明は、半導体基板上に、低屈折率層と高屈折率層を有する下部多層膜反射鏡と、活性層と、低屈折率層と高屈折率層を有する上部多層膜反射鏡が積層されてなる面発光レーザにおいて、前記半導体基板の厚さｙ（μｍ）と前記下部多層膜反射鏡および前記上部多層膜反射鏡に含まれる低屈折率層の合計厚さｄ（μｍ）はｙ＞Ａ（μｍ）＋ｋ・ｄ（但し、８０≦Ａ≦１２０、１５≦ｋ≦２５）を満足する関係であることを特徴とするものである。
【００２２】
この請求項１の発明は、以下のように説明される。
ウエハの反り量Ｂを、ｙおよびｄの関数ｆとして表すことができる。すなわち、
Ｂ  ＝  ｆ（ｙ，ｄ）        （１）
ここで、許容される反り量をＢ１とし、その時の半導体基板の厚さをｙ１とすると、
Ｂ１  ＝  ｆ（ｙ１，ｄ）        （２）
これをｙ１について次のように書き直す。
ｙ１  ＝  ｇ（Ｂ１，ｄ）        （３）
半導体基板の厚さが厚いほど反りは小さくなることから、反り量が許容値以内となる条件は
ｙ１  ＞  ｇ（Ｂ１，ｄ）        （４）
本発明者は、適切なモデルの下で、関数ｇを  Ａ＋ｋ・ｄ  で近似できることに着目した。Ａ、ｋは定数であり、エピタキシャルウエハの反りの許容値によって変わるものである。
ここで、前記Ａの値を８０〜１２０μｍ、かつ前記ｋの値を１５〜２５とすると、特に半導体基板としてＧａＡｓ、多層膜反射鏡としてＡｌＧａＡｓを用いた面発光レーザにおいて、エピタキシャルウエハの反りを所定の許容値以内にすることができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の面発光レーザにおいて、前記低屈折率層は少なくともその一部が、ＡｌＧａＡｓにより構成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の何れか１項に記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザの発振波長が１．２μｍ以上であることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の面発光レーザにおいて、前記活性層は少なくともその一部がＧａＩｎＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ系またはＧａＡｓＳｂ系の半導体材料で構成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面発光レーザを二次元または三次元的に配列したことを特徴とする面発光レーザアレイである。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５に記載の面発光レーザまたは面発光レーザアレイを用いたことを特徴とする面発光レーザモジュールである。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、半導体基板上に、低屈折率層と高屈折率層を有する下部多層膜反射鏡と、活性層と、低屈折率層および高屈折率層を有する上部多層膜反射鏡からなる積層体を有する面発光レーザを製造する方法において、
前記積層体を形成した後、前記積層体を前記下部多層膜反射鏡が少なくとも半分の厚さを残すようにエッチングして第１のメサポストを形成する第一のエッチング工程と、
前記メサポストよりも外側の領域に存在する下部多層膜反射鏡を半導体基板が露出するまでエッチングして第２のメサポストを形成する第二のエッチング工程を有することを特徴とする面発光レーザの製造方法である。
【００２９】
請求項７の発明によれば、下部多層膜反射鏡の下部半分以上は、第一のエッチング工程により形成されるメサに含まれない。また、第二のエッチング工程により、各素子において、多層膜反射鏡が隣接素子との間で完全に分離される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の面発光レーザ、その面発光レーザを用いた面発光レーザアレイおよび面発光レーザモジュールによれば、半導体基板の厚さｙ（μｍ）と、前記下部多層膜反射鏡および前記上部多層膜反射鏡に含まれる低屈折率層の合計厚さｄ（μｍ）は、ｙ＞Ａ（μｍ）＋ｋ・ｄ（但し、８０≦Ａ≦１２０、１５≦ｋ≦２５）を満足する関係であるため、エピタキシャルウエハの反りが抑制される。本発明は、従来の一般的な面発光レーザと比べて、半導体基板の裏面研磨厚さを調整するだけで実現できるため、コストがかからずに反りを抑制することができる。
【００３１】
また、本発明の他の面発光レーザの製造方法によれば、第一のエッチングが、前記下部多層膜反射鏡の少なくとも半分の厚さを残すように行われるため、下部多層膜反射鏡の多くの部分がメサポストに含まれず、素子抵抗の増大を避けることができる。さらに、メサポストよりも外側の領域に存在する下部多層膜反射鏡を半導体基板が露出するまでエッチングする第二のエッチング工程を有するため、低屈折率層が隣接素子との間で完全に分離され、エピタキシャルウエハの反りが抑制される。本発明の方法は、従来の一般的な面発光レーザの作製方法と比べて、エッチング工程を一つ増やすだけでよいため、コストがかからずに反りを抑制することができる。
【００３２】
上記のように本発明によってウエハの反りを抑制することができるため、面発光レーザの製造を安定して行うことができる。また、反りのない安定した形状のアレイチップを作製できるため、このアレイチップを用いて信頼性に優れた光モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[実施形態１]
本発明に係る面発光レーザの実施形態１を説明するが、面発光レーザの構造は半導体基板１の厚さを除いては従来とほぼ同一であるので、図２を参照して説明する。なお、面発光レーザの発振波長は１．３μｍとし、多層膜反射鏡はＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓからなる低屈折率層とＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓにより形成した。半導体基板１として６００μｍ厚さのｐ型ＧａＡｓからなる半導体基板１を用い、従来と同様の方法で、エピタキシャル成長を行い、半導体基板１上への面発光レーザ製造を行った。
【００３４】
ここで、半導体基板１の目標厚さを次の方法で決めた。
ここに、熱膨張係数およびヤング率の互いに異なる二層１、２からなるエピタキシャルウエハのモデルを考える。前述の（１）式は、エピタキシャルウエハの反りの尺度となる曲率半径ρ（反り量Ｂの逆数）と、層の厚さｔ、厚さ比ｍ、ヤング率比ｎ、熱膨張係数αとの関係として、下の式（１）’のように表すことができる。
Ｂ＝１／ρ＝（ｔ１＋ｔ２）{３（１＋ｍ）２＋（１＋ｍｎ）（ｍ２＋１／ｍｎ）}／｛６（α２−α１）（Ｔ−Ｔ０）（１＋ｍ）２｝      （１）’
但し、添え字１、２は層１、２に対応し、層１は熱膨張係数の小さい層、層２は熱膨張係数の大きい層とする。また、ｍ＝ｔ１／ｔ２、ｎ＝η１／η２（ηはヤング率）である。また、Ｔはエピタキシャル成長温度、Ｔ０は室温である。
【００３５】
ここで、ＧａＡｓ基板とＡｌＧａＡｓ多層膜反射鏡からなるエピタキシャルウエハに、上のモデルを適用する。層１を、ＡｌＧａＡｓ多層膜のうち低屈折率層（Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ）の合計厚さを持つ層とし、層２をＧａＡｓ基板とする。α１＝４．９０×１０−６／℃、α２＝６．８６×１０−６／℃、η１＝９.３５×１０−２Ｐａ、η２＝８.５０×１０−２Ｐａを用いる。
式（１）’に数値を代入し、ＧａＡｓ基板の厚さと低屈折率層の合計厚さとの関係として表したものを、反り値をパラメータとして図１に示す。この結果から、たとえば反り量ＢをＢ＝０．５２ｍ−１、０．８１ｍ−１、１．４０ｍ−１（曲率半径ρはそれぞれρ＝１．９ｍ、１．２ｍ、０．７２ｍ）とした場合、式（１）’は
ｔ２＝１２０．５＋２８．３ｔ１        （３）’−１
ｔ２＝１０１．６＋２１．６ｔ１        （３）’−２
ｔ２＝７７．５＋１５．８ｔ１        （３）’−３
と表せることになる。
【００３６】
本実施形態１の場合、低屈折率層の厚さは一層当たりλ／４ｎ、すなわち１．３μｍ／（４×２．９８）であるので、上部多層膜反射鏡６および下部多層膜反射鏡２の層数が合計６０ペアの場合、低屈折率層の合計厚さは６．５μｍとなる。したがって、反りの許容値をたとえば０．８１ｍ−１とした場合、式（３）’−２を用いて、半導体基板厚さを２４２μｍ以上とすればよいことがわかる。また、上部多層膜反射鏡６および下部多層膜反射鏡２の層数（ペア数）を変えた場合は、それに応じて反りの許容値を満たすのに必要な半導体基板厚さも変わる。
【００３７】
また、面発光レーザの素子分離化の観点からは、面発光レーザの厚さは薄い方が良いので、反りが許容値を満たすための半導体基板１の厚さの最小値、２４２μｍとなるように半導体基板１の裏面研磨を行った。
【００３８】
その後、従来とほぼ同様の方法で、上部電極１１および引き出し電極１２の形成、また半導体基板裏面に下部電極１３の形成を行った。
【００３９】
以上のようにして、半導体基板上に二次元状に並んだ多数の面発光レーザを作製する。また、これらの面発光レーザを、ダイシングソーまたはスクライバを用いて分離することにより、一個の素子からなる面発光レーザチップや、所望の素子数を持った面発光レーザアレイチップを得ることができた。
【００４０】
以上は、発振波長１．３μｍの面発光レーザの作製方法について示したが、発振波長１．５５μｍの面発光レーザについても、式（３）’に基づいて研磨後の半導体基板厚さを設定することにより、エピタキシャルウエハの反りを抑制することができる。その場合、低屈折率層の厚さは一層当たりλ／４ｎ、すなわち１．５５μｍ／（４×２．９８）であるので、上部多層膜反射鏡６および下部多層膜反射鏡２の層数が合計６０ペアの場合、低屈折率層の合計厚さは７．８μｍとなる。したがって、反りの許容値をたとえば０．８０５１ｍ−１とした場合、式（３）’−２を用いて、半導体基板厚さを２７０μｍ以上とすればよいことがわかる。
【００４１】
このように、式（３）’−２に基づいて決められた厚さになるよう、半導体基板１の裏面研磨を行うことにより、エピタキシャルウエハの反りが抑制され、結果として、下部電極１３を蒸着する際にウエハ面内で均一な蒸着を行うことができた。また、ウエハにチップ化を施す前の素子検査において、安定した動作を行わせることができた。更に、アレイ化した場合、反りのないアレイチップが得られるので、光モジュールにアレイを組込む場合にサブアッセンブリ上へのマウントを安定して行うことができ、製造歩留まりや信頼性に優れた光モジュールを提供することができ。
【００４２】
[実施形態２]
本発明に係る面発光レーザの製造方法の実施形態２を説明する。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本実施形態に係る製造方法の一部を表す説明図である。
面発光レーザの発振波長は１．３μｍとする。半導体基板として６００μｍ厚さのｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１を用い、従来と同様の方法で、エピタキシャル成長を行った。
【００４３】
次に、エピタキシャルウエハの全面に、以下のようにして多数の面発光レーザを作製する。まず、上部ｎ型多層膜反射鏡６の最上面にＳｉＮｘなどの誘電体層（図示せず）をプラズマＣＶＤ法などにより形成し、その上にフォトリソグラフィを用いて二次元状の円形パターンのレジスト（図示せず）を形成する。このレジストをマスクとして、誘電体層をプラズマエッチングすることにより、円形パターンの誘電体マスク２１を形成した。この誘電体マスク２１を用い、電流狭窄層１４よりも下方で、かつ下部多層膜反射２の少なくとも半分以上の厚さを残した位置までエッチングを行うことにより、円柱状のメサポスト８を形成した（図３（ａ））。
【００４４】
続いて、水蒸気中で約４００℃、２０分間の処理を行うことにより電流狭窄層１４をメサポスト８の側面側から酸化させてリング状のＡｌＯｘ膜１５を形成した（図３（ｂ））。
ついで、誘電体マスク２１を形成する場合と同様の方法で、メサポスト８よりも外側の領域までを覆うＳｉＮｘなどの誘電体からなる誘電体マスク２２を形成し、これを用いて、残りの下部多層膜反射鏡２をエッチングして半導体基板１の露出部２３を形成した（図３（ｃ））。
【００４５】
次に、従来とほぼ同様の方法で、保護膜の形成、光出射部の形成、上部電極および引き出し電極の形成、下部電極の形成を行った。
【００４６】
以上のようにして、半導体基板上にたとえば二次元状に並んだ多数の面発光レーザが作製される。また、これらの面発光レーザを、ダイシングソーまたはスクライバを用いて分離することにより、一個の素子からなる面発光レーザチップや、所望の素子数を持った面発光レーザアレイチップを得ることができた。
【００４７】
このように、本実施形態２では、メサポスト８を形成するエッチングと、メサポスト８よりも外側の領域に半導体基板１の露出部２３を形成するエッチングを行うことが特徴である。
メサポスト８を形成するエッチングにおいては、エッチングを下部多層膜反射鏡２の少なくとも半分以上の厚さを残した位置まで行うため、下部多層膜反射鏡２の多くの部分がメサポスト８に含まれない状態となる。このような状態では、たとえばエッチングを半導体基板１の近くまで行ってメサポストを形成した場合に比べて、電流経路が広くなるため、素子抵抗を小さくことができる。特に、ｐ型半導体基板を用いる場合に効果的である。これは、ｐ型半導体基板上に面発光レーザを形成する場合、材料特性の上で低抵抗化が難しいｐ型ＡｌＧａＡｓを下部多層膜反射鏡として用いることになるためである。また、メサポストの高さを低くできるため、表面平坦化という観点で有利になる。
【００４８】
また、半導体基板の露出部２３を形成するエッチングによって、後の研磨工程で半導体基板１が薄くなった際にエピタキシャルウエハ全体に生じる反りを防止することができる。結果として、下部電極を蒸着する際にエピタキシャルウエハ面内で均一な蒸着を行うことができる。また、チップ化を行う前の素子検査において、安定した動作を行わせることができる。加えて、ハンドリングやリソグラフィ工程における加工歩留まりの向上を達成することができる。更に、アレイ化した場合、反りのないアレイチップが得られるので、光モジュールにアレイを組込む場合にサブアッセンブリ上へのマウントを安定して行うことができ、製造歩留まりおよび信頼性に優れた光モジュールを提供することができる。
【００４９】
半導体基板の露出部２３は、たとえば図４に示されるように、実質的に隣接する面発光レーザとの境界を作る溝のような形状にするのが、特に好ましい。このようにすると、素子抵抗の観点から、電流の注入される経路が狭くなりすぎないようにすることができる。なお、図４（ａ）は図３（ｃ）の状態を上から見た略図であり、図４（ｂ）はその断面の略図である。なお、半導体基板の露出部２３の形状はこれに限るものではなく、たとえば円を形作るようなものであっても良い。
【００５０】
以上、実施形態１および実施形態２に本発明の具体的形態を説明したが、本発明の適用範囲は当然、これに限定されるものではない。たとえば、長波長帯で発光する量子井戸層を形成する半導体材料としてＧａＩｎＮＡｓの例を示したが、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂなどであっても良い。また、その構造も量子井戸の代わりに量子ドットであっても良い。また、発振波長が１．３μｍ帯の面発光レーザの製造方法を示したが、量子井戸層の組成や多層膜反射鏡の膜厚等の設計変更により１．５５μｍ帯の面発光レーザを作製する場合においても本発明が適用可能である。特に、１．５５μｍ帯の場合は多層膜反射鏡の厚さを更に厚くする必要があるため、それだけウエハの反りの問題が顕著になり、本発明の使用が効果的である。
【００５１】
また、実施形態１はｐ型半導体基板を用い、下部多層膜反射鏡をｐ型、上部多層膜反射鏡をｎ型とした場合について説明したが、上記のｐ型とｎ型を入れ替えたものにしてもかまわない。同様に実施形態２はｎ型半導体基板を用い、下部多層膜反射鏡をｎ型、上部多層膜反射鏡をｐ型とした場合について説明したが、上記のｎ型とｐ型を入れ替えたものにしてもかまわない。
加えて、実施形態１および２において、形成した引き出し電極１２として５０Ωに対応したマイクロストリップラインを用いると高周波変調電流を損失なく面発光レーザに印加することが可能となり、毎秒１０ギガビット以上の高速光通信用の光源として有利となる。
なお、表面平坦化や引き出し電極下の寄生容量低減のためにメサポストをポリイミド等で埋め込んだ構造にしても良い。この場合、引き出し電極はポリイミド上に形成される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】半導体基板の厚さと低屈折率層の合計厚さとの関係を、反り値をパラメータとして示したグラフ。
【図２】従来の面発光レーザの縦断面を表す説明図。
【図３】本発明の実施形態２に係る製造方法の一部を表す図。
【図４】本発明の実施形態２に係る製造方法の一部を表す図。
【符号の説明】
【００５３】
１  半導体基板
２  下部多層膜反射鏡
３  下部クラッド層
４  活性層
５  上部クラッド層
６  上部多層膜反射鏡
７  共振器
８  メサポスト
９  光出射部
１０  保護膜
１１  上部電極
１２  引き出し用電極
１３  下部電極
１４  電流狭窄層
１４’  電流狭窄構造の開口部
１５  ＡｌＯｘ膜
２１  誘電体マスク
２２  誘電体マスク
２３  半導体基板の露出部
【図１】
2005072128.tif 000003
【図２】
2005072128.tif 000004
【図３】
2005072128.tif 000005
【図４】
2005072128.tif 000006