JPH08116131A - 上部表面放出マイクロレーザーの製造方法 - Google Patents
上部表面放出マイクロレーザーの製造方法Info
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- JPH08116131A JPH08116131A JP6315311A JP31531194A JPH08116131A JP H08116131 A JPH08116131 A JP H08116131A JP 6315311 A JP6315311 A JP 6315311A JP 31531194 A JP31531194 A JP 31531194A JP H08116131 A JPH08116131 A JP H08116131A
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- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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Abstract
(57)【要約】
【目的】突出構造である共振器の側面に電極を形成する
ことにより、電極形成が容易で、より効率的な電流注入
が可能な上部表面放出マイクロレーザーの製造方法を提
供する。 【構成】化合物半導体基板上に下部ミラー層２、活性層
３、上部ミラー層４が順次成長された基板をエッチング
し、該エッチングされた凹凸構造の突出部の全面に金属
を蒸着した後、該金属と活性層３をイオンビームエッチ
ングして側面電極９を形成し、その後ポリイミド層１０
を前記凹凸構造が完全に覆われるように被覆し、該ポリ
イミド層１０の一部を側面電極９の一部が露出されるま
で除去した後、露出された前記側面電極９の側面に配線
電極１１を配線し、レーザーの上部放出のため突出部に
残留されたフォトレジスト膜と保護膜を順次除去して、
上部ミラー層４の表面を開放させる。
ことにより、電極形成が容易で、より効率的な電流注入
が可能な上部表面放出マイクロレーザーの製造方法を提
供する。 【構成】化合物半導体基板上に下部ミラー層２、活性層
３、上部ミラー層４が順次成長された基板をエッチング
し、該エッチングされた凹凸構造の突出部の全面に金属
を蒸着した後、該金属と活性層３をイオンビームエッチ
ングして側面電極９を形成し、その後ポリイミド層１０
を前記凹凸構造が完全に覆われるように被覆し、該ポリ
イミド層１０の一部を側面電極９の一部が露出されるま
で除去した後、露出された前記側面電極９の側面に配線
電極１１を配線し、レーザーの上部放出のため突出部に
残留されたフォトレジスト膜と保護膜を順次除去して、
上部ミラー層４の表面を開放させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は垂直共振型表面放出レー
ザーに関するもので、特に共振器の側面に電極を形成し
て共振器の上部表面にレーザーが放出されることのでき
るマイクロレーザーの製造方法に関するものである。
ザーに関するもので、特に共振器の側面に電極を形成し
て共振器の上部表面にレーザーが放出されることのでき
るマイクロレーザーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振型表面放出レーザーを製作する
ためには通常、活性層及びミラー層が積層された多層構
造の共振層を垂直にエッチングして凹凸構造を形成した
後、突出された共振層の表面に電極を形成させる方法が
用いられている。
ためには通常、活性層及びミラー層が積層された多層構
造の共振層を垂直にエッチングして凹凸構造を形成した
後、突出された共振層の表面に電極を形成させる方法が
用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなエ
ッチングによる凹凸のために微細な突出部である共振表
面に電極を形成するのは難しいという問題点がある。
ッチングによる凹凸のために微細な突出部である共振表
面に電極を形成するのは難しいという問題点がある。
【０００４】さらに、１０μｍ以下の直径を有するマイ
クロレーザーの場合には電極を接触させることのできる
共振表面の面積が狭いために電極配線に難易度の高い工
程が要求されており、その結果、効果的な電流注入を得
ることのできる電極形成方法が切実に要求されている実
情である。
クロレーザーの場合には電極を接触させることのできる
共振表面の面積が狭いために電極配線に難易度の高い工
程が要求されており、その結果、効果的な電流注入を得
ることのできる電極形成方法が切実に要求されている実
情である。
【０００５】本発明はこのような技術的背景の下で案出
されたもので、金属の側面方向へのエッチング速度が遅
いイオンビームエッチング特性を利用して突出構造であ
る共振器の側面に電極を形成することにより、電極形成
が容易でより効率的な電流注入が可能な上部表面放出マ
イクロレーザーの製造方法を提供することにその目的が
ある。
されたもので、金属の側面方向へのエッチング速度が遅
いイオンビームエッチング特性を利用して突出構造であ
る共振器の側面に電極を形成することにより、電極形成
が容易でより効率的な電流注入が可能な上部表面放出マ
イクロレーザーの製造方法を提供することにその目的が
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の製造方法は、所定の化合物半導体基板上に下
部ミラー層、活性層、上部ミラー層が順次的に成長され
た表面放出レーザー構造を有する所定の基板を用いて、
前記基板の上部に保護膜を被覆し、前記基板の裏面に後
面電極を形成する工程と、上部保護膜上に微細レジスト
パターンを形成した後、このレジストパターンをマスク
として利用し上記保護膜と上部ミラー層とに対して第１
のエッチング処理を行なう工程と、上記第１のエッチン
グ処理がされた凹凸構造の全表面にわたって金属を蒸着
した後、突出部の側面を除きその他の領域に蒸着された
上記金属と上記活性層に対して第２のエッチング処理を
行ない突出された共振器の側面に側面電極を形成する工
程と、素子を平坦化するために厚膜のポリイミド層を凹
凸構造が完全に覆われるように被覆する工程と、上記ポ
リイミド層の一部を上記側面電極の一部が露出されるま
で除去した後、露出された側面電極の側面に配線電極を
配線する工程と、レーザーの上部放出のため突出部に残
留された上記フォトレジスト膜と保護膜を順次的に除去
して上記上部ミラー層の表面を開放させる工程から構成
されたことを特徴とする。
の本発明の製造方法は、所定の化合物半導体基板上に下
部ミラー層、活性層、上部ミラー層が順次的に成長され
た表面放出レーザー構造を有する所定の基板を用いて、
前記基板の上部に保護膜を被覆し、前記基板の裏面に後
面電極を形成する工程と、上部保護膜上に微細レジスト
パターンを形成した後、このレジストパターンをマスク
として利用し上記保護膜と上部ミラー層とに対して第１
のエッチング処理を行なう工程と、上記第１のエッチン
グ処理がされた凹凸構造の全表面にわたって金属を蒸着
した後、突出部の側面を除きその他の領域に蒸着された
上記金属と上記活性層に対して第２のエッチング処理を
行ない突出された共振器の側面に側面電極を形成する工
程と、素子を平坦化するために厚膜のポリイミド層を凹
凸構造が完全に覆われるように被覆する工程と、上記ポ
リイミド層の一部を上記側面電極の一部が露出されるま
で除去した後、露出された側面電極の側面に配線電極を
配線する工程と、レーザーの上部放出のため突出部に残
留された上記フォトレジスト膜と保護膜を順次的に除去
して上記上部ミラー層の表面を開放させる工程から構成
されたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明においては、上記第１のエッチング処理
により上部ミラー層を含む突出部（凸部）が形成された
当該基板の全面にわたり金属を蒸着させた後に、蒸着さ
れた金属及び活性層に対して、例えばイオンビームを利
用した第２のエッチング処理を行なう。ここで、イオン
ビームエッチングでは、金属の側面方向へのエッチング
速度が遅い。このため、突出部の側面に上記蒸着された
金属が残り、側面電極を形成することが可能となる。
により上部ミラー層を含む突出部（凸部）が形成された
当該基板の全面にわたり金属を蒸着させた後に、蒸着さ
れた金属及び活性層に対して、例えばイオンビームを利
用した第２のエッチング処理を行なう。ここで、イオン
ビームエッチングでは、金属の側面方向へのエッチング
速度が遅い。このため、突出部の側面に上記蒸着された
金属が残り、側面電極を形成することが可能となる。
【０００８】本発明によれば、形成された側面電極を利
用することにより、電極形成が容易で、より効率的な電
流注入が可能な上部表面放出マイクロレーザーの製造方
法を提供することが可能となる。
用することにより、電極形成が容易で、より効率的な電
流注入が可能な上部表面放出マイクロレーザーの製造方
法を提供することが可能となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を添付図面を
参照してより詳細に説明する。
参照してより詳細に説明する。
【００１０】第１工程はマイクロレーザー製作のための
準備段階で、図１に図示した如く、ＧａＡｓ又はＩｎＰ
系化合物半導体基板１上に下部ミラー層２、活性層３、
上部ミラー層４が成長された基板を用いてこの基板の上
部に保護膜５を蒸着した後、化合物半導体基板１下部に
後面電極６を形成する。
準備段階で、図１に図示した如く、ＧａＡｓ又はＩｎＰ
系化合物半導体基板１上に下部ミラー層２、活性層３、
上部ミラー層４が成長された基板を用いてこの基板の上
部に保護膜５を蒸着した後、化合物半導体基板１下部に
後面電極６を形成する。
【００１１】上記上部ミラー層４の上に表面保護のため
に形成された上記保護膜５は、約５００〜２０００オン
グストロームの厚さのＳｉＮｘ又はＳｉＯ2膜から形成
される。
に形成された上記保護膜５は、約５００〜２０００オン
グストロームの厚さのＳｉＮｘ又はＳｉＯ2膜から形成
される。
【００１２】上記後面電極６はｎ型の金属を蒸着した
後、例えば３２０〜４５０℃で、約２０〜６０秒の間、
急速熱処理工程を行ないオーミック接触をなすようにす
る。
後、例えば３２０〜４５０℃で、約２０〜６０秒の間、
急速熱処理工程を行ないオーミック接触をなすようにす
る。
【００１３】第２工程はレーザーの上部表面放出のため
凹凸構造を得るための第１のエッチング工程であり、図
２に図示された如く、図１の保護膜５上に通常のフォト
エッチング工程を利用して微細レジストパターン７を形
成した後、このレジストパターン７をマスクとして利用
し上記保護膜５と上部ミラー層４をイオンビームエッチ
ングする。
凹凸構造を得るための第１のエッチング工程であり、図
２に図示された如く、図１の保護膜５上に通常のフォト
エッチング工程を利用して微細レジストパターン７を形
成した後、このレジストパターン７をマスクとして利用
し上記保護膜５と上部ミラー層４をイオンビームエッチ
ングする。
【００１４】第３工程は上記工程を通じて上記第１のエ
ッチング処理が行なわれた共振構造側面に電極を形成
し、活性層３に対して第２のエッチング処理を実行する
工程である。
ッチング処理が行なわれた共振構造側面に電極を形成
し、活性層３に対して第２のエッチング処理を実行する
工程である。
【００１５】先ず、図３に図示した如く、図２の凹凸構
造にわたって反射率の高いＡｕを約５００〜２０００オ
ングストローム厚さに蒸着する。
造にわたって反射率の高いＡｕを約５００〜２０００オ
ングストローム厚さに蒸着する。
【００１６】この時、上記第１のエッチング処理により
突出した部分となった共振構造の側面にＡｕ層が容易に
形成されることができるように、蒸着時には、試料（当
該基板）を蒸着方向に対して所定角度に傾ける。これ
は、特に、前記突出部の側面に金属（本実施例ではＡ
ｕ）が良く蒸着されるように行なわれるもので、蒸着金
属及び当該基板の突出部の構成部材の特性に応じて可変
的に調整する。
突出した部分となった共振構造の側面にＡｕ層が容易に
形成されることができるように、蒸着時には、試料（当
該基板）を蒸着方向に対して所定角度に傾ける。これ
は、特に、前記突出部の側面に金属（本実施例ではＡ
ｕ）が良く蒸着されるように行なわれるもので、蒸着金
属及び当該基板の突出部の構成部材の特性に応じて可変
的に調整する。
【００１７】次いで、図４に図示した如く、共振構造の
側面に蒸着されたＡｕ膜を残して活性層３と活性層３上
部のＡｕ膜をイオンビームエッチングし側面電極９を残
して、共振器の間を電気的に隔離させる。
側面に蒸着されたＡｕ膜を残して活性層３と活性層３上
部のＡｕ膜をイオンビームエッチングし側面電極９を残
して、共振器の間を電気的に隔離させる。
【００１８】この時、上記第２のエッチング処理時に
は、所定のイオンビームを、例えば前記凹凸構造の表
面、すなわち当該基板の表面に対して垂直方向（図中上
方から下方へ）に照射することで、共振器側面に蒸着さ
れたＡｕ膜（側面電極９）以外のＡｕ膜はイオンエッチ
ングされて除去される。このエッチングには、例えばＣ
ｌ2ガスをイオン化して用いる。
は、所定のイオンビームを、例えば前記凹凸構造の表
面、すなわち当該基板の表面に対して垂直方向（図中上
方から下方へ）に照射することで、共振器側面に蒸着さ
れたＡｕ膜（側面電極９）以外のＡｕ膜はイオンエッチ
ングされて除去される。このエッチングには、例えばＣ
ｌ2ガスをイオン化して用いる。
【００１９】これは、金属の乾式触刻では、垂直方向の
触刻比よりも水平方向の触刻比が非常に大きいという特
性、すなわち金属の側面方向へのエッチング速度が遅い
イオンビームエッチング特性を利用しているからであ
る。また、この特性によりエッチング時には、突出部の
基部に位置するＡｕ膜９の下部も同時に触刻されるた
め、図４に図示したような側面電極９が形成される。
触刻比よりも水平方向の触刻比が非常に大きいという特
性、すなわち金属の側面方向へのエッチング速度が遅い
イオンビームエッチング特性を利用しているからであ
る。また、この特性によりエッチング時には、突出部の
基部に位置するＡｕ膜９の下部も同時に触刻されるた
め、図４に図示したような側面電極９が形成される。
【００２０】第４工程は、上記工程を通じて突出された
共振構造を平坦化処理する工程である。
共振構造を平坦化処理する工程である。
【００２１】先ず、図５に図示した如く、凹凸構造が完
全に覆われるように厚膜のポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉ
ｄｅ）を約１〜３μｍの厚さで塗布させた後、例えば２
００〜３５０℃の温度で熱処理を行ないポリイミド膜１
０を形成する。
全に覆われるように厚膜のポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉ
ｄｅ）を約１〜３μｍの厚さで塗布させた後、例えば２
００〜３５０℃の温度で熱処理を行ないポリイミド膜１
０を形成する。
【００２２】この時、高速回転により、塗布されたポリ
イミド膜１０は突出部の上部が周囲より薄く形成する。
イミド膜１０は突出部の上部が周囲より薄く形成する。
【００２３】次いで、図６に図示した如く、上記ポリイ
ミド膜１０の全面を酸素プラズマで燃やして、上記レジ
ストパターン７と側面電極９の一部を露出させる。
ミド膜１０の全面を酸素プラズマで燃やして、上記レジ
ストパターン７と側面電極９の一部を露出させる。
【００２４】第５工程は上記側面電極９を配線する工程
であり、各段階を図７乃至図１１の工程断面図に図示し
た。
であり、各段階を図７乃至図１１の工程断面図に図示し
た。
【００２５】先ず、図７に図示した如く、図６の全表面
にわたってｐ型のＡｕ膜１１を、例えば１０００〜３０
００オングストローム厚さに蒸着させる。
にわたってｐ型のＡｕ膜１１を、例えば１０００〜３０
００オングストローム厚さに蒸着させる。
【００２６】Ａｕ膜１１蒸着時には、側面電極９との接
触が容易になるように、試料（当該基板）表面を蒸着方
向に対して所定の角度に傾斜させる。
触が容易になるように、試料（当該基板）表面を蒸着方
向に対して所定の角度に傾斜させる。
【００２７】次いで、図８に図示した如く、図７の全表
面にフォトレジスト膜１２を高速回転で塗布する。
面にフォトレジスト膜１２を高速回転で塗布する。
【００２８】塗布されたフォトレジスト膜１２は酸素プ
ラズマを利用して燃やし、図９に図示した如く、突出部
上に蒸着されたＡｕ膜１１のみが現われるようになる。
ラズマを利用して燃やし、図９に図示した如く、突出部
上に蒸着されたＡｕ膜１１のみが現われるようになる。
【００２９】後続工程として、上記露出された突出部上
のＡｕ膜１１をＫＣＮ溶液で湿式エッチングして処理す
る（図１０）。
のＡｕ膜１１をＫＣＮ溶液で湿式エッチングして処理す
る（図１０）。
【００３０】次いで、図１１に図示した如く、フォトレ
ジスト膜１２を除去した後、上記ｐ型のＡｕ膜をパター
ニングして配線電極１１を形成する。
ジスト膜１２を除去した後、上記ｐ型のＡｕ膜をパター
ニングして配線電極１１を形成する。
【００３１】第６工程はレーザーが放出される窓を開放
させる工程であり、上記突出部の上部ミラー層４上部に
形成された保護膜５とフォトレジスト膜７を除去する。
させる工程であり、上記突出部の上部ミラー層４上部に
形成された保護膜５とフォトレジスト膜７を除去する。
【００３２】先ず、上記フォトレジスト膜７を酸素プラ
ズマを利用して除去した後、反応性イオンエッチングに
より保護膜５を除去すれば、図１２に図示したような側
面電極を備えた上部表面放出マイクロレーザーが製作さ
れる。
ズマを利用して除去した後、反応性イオンエッチングに
より保護膜５を除去すれば、図１２に図示したような側
面電極を備えた上部表面放出マイクロレーザーが製作さ
れる。
【００３３】以上説明した如く、本実施例によれば、活
性層に電流を注入させる電極を共振器の側面に形成する
ことにより、ますます微細化されているマイクロレーザ
ーにも容易に電極を形成させることができるだけに限ら
ず、レーザーの放出部である上部ミラー層を取り囲む側
面電極により、レーザー活性層内に電流が効率的に注入
されることで、より小さい開始電流によってもレーザー
を動作させることができ、さらに共振器の直列抵抗を激
減させることができる。
性層に電流を注入させる電極を共振器の側面に形成する
ことにより、ますます微細化されているマイクロレーザ
ーにも容易に電極を形成させることができるだけに限ら
ず、レーザーの放出部である上部ミラー層を取り囲む側
面電極により、レーザー活性層内に電流が効率的に注入
されることで、より小さい開始電流によってもレーザー
を動作させることができ、さらに共振器の直列抵抗を激
減させることができる。
【００３４】なお、上記側面電極が反射率の高いＡｕか
ら構成されるため、レーザービームを共振構造内に効果
的に局限させ、レーザーの出力特性を向上させることの
できるという効果を発揮する。
ら構成されるため、レーザービームを共振構造内に効果
的に局限させ、レーザーの出力特性を向上させることの
できるという効果を発揮する。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、金属の側面方向へのエ
ッチング速度が遅いイオンビームエッチング特性を利用
して、突出構造である共振器の側面に電極を形成するこ
とにより、電極形成が容易で、より効率的な電流注入が
可能な上部表面放出マイクロレーザーの製造方法を提供
することができる。
ッチング速度が遅いイオンビームエッチング特性を利用
して、突出構造である共振器の側面に電極を形成するこ
とにより、電極形成が容易で、より効率的な電流注入が
可能な上部表面放出マイクロレーザーの製造方法を提供
することができる。
【００３６】
【図１】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製造
方法を段階別に図示した工程断面図である。
方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図２】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製造
方法を段階別に図示した工程断面図である。
方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図３】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製造
方法を段階別に図示した工程断面図である。
方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図４】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製造
方法を段階別に図示した工程断面図である。
方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図５】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製造
方法を段階別に図示した工程断面図である。
方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図６】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製造
方法を段階別に図示した工程断面図である。
方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図７】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製造
方法を段階別に図示した工程断面図である。
方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図８】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製造
方法を段階別に図示した工程断面図である。
方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図９】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製造
方法を段階別に図示した工程断面図である。
方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図１０】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製
造方法を段階別に図示した工程断面図である。
造方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図１１】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製
造方法を段階別に図示した工程断面図である。
造方法を段階別に図示した工程断面図である。
【図１２】本発明の上部表面放出マイクロレーザーの製
造方法を段階別に図示した工程断面図である。
造方法を段階別に図示した工程断面図である。
１ 化合物半導体基板 ２ 下部ミラー層 ３ 活性層 ４ 上部ミラー層 ５ 保護膜 ６ 下部電極 ７ レジストパターン ９ 側面電極 １０ ポリイミド層 １１ 配線電極 １２ フォトレジスト膜
Claims (3)
- 【請求項１】垂直共振型表面放出レーザーダイオードの
製造方法において、 化合物半導体基板上に下部ミラー層、活性層、上部ミラ
ー層が順次的に成長された表面放出レーザー構造を有す
る所定の基板を用いて、この基板の上部に保護膜を蒸着
させて、この基板の下部に後面電極を形成する工程；前
記保護膜上に微細レジストパターンを形成した後、前記
レジストパターンをマスクとして利用し、前記保護膜と
前記上部ミラー層を第１のエッチング処理を行なう工
程；前記第１のエッチング処理がされた凹凸構造の全表
面にわたって金属を蒸着した後、突出部の側面を除き、
その他の領域に蒸着された前記金属と前記活性層とに対
して第２のエッチング処理を行ない、突出された共振器
の側面に側面電極を形成する工程；素子を平坦化するた
めに厚膜のポリイミド層を凹凸構造が完全に覆われるよ
うに被覆し、前記ポリイミド層の一部を前記側面電極の
一部が露出されるまで除去した後、露出された前記側面
電極の側面に配線電極を配線する工程；及びレーザーの
上部放出のため突出部に残留されたフォトレジスト膜と
前記保護膜を順次的に除去して、前記上部ミラー層の表
面を開放させる工程から構成されたことを特徴とする上
部表面放出マイクロレーザーの製造方法。 - 【請求項２】請求項１において、 前記側面電極形成のための金属蒸着工程時、垂直構造の
突出部側面に金属が容易に形成されることができるよう
に試料を蒸着方向に対して所定の角度に傾斜するように
して傾斜蒸着することを特徴とする上部表面放出マイク
ロレーザーの製造方法。 - 【請求項３】請求項１または２において、 前記側面電極が、レーザービームを共振構造内に効果的
に局限させてレーザーの出力特性を向上させることがで
きるように、反射率の高いＡｕ金属から構成されたこと
を特徴とする上部表面放出マイクロレーザーの製造方
法。
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