JP3606063B2

JP3606063B2 - 面発光型半導体レーザの製造方法

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Publication number: JP3606063B2
Application number: JP28479098A
Authority: JP
Inventors: 貴幸近藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2018-09-21
Also published as: JP2000101185A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板に対して垂直にレーザ光を出射する面発光型半導体レーザの製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
面発光型半導体レーザは、端面レーザに比べてレーザ放射角が等方的で、かつ、小さいという特徴を有している。面発光型半導体レーザを大コア径の光ファイバー、たとえば、プラスチック光ファイバーに適用した場合には、上記の特徴のため、レンズなどを介さず、直接にレーザ光をファイバー内に効率よく入射することができる。そのため、プラスチック光ファイバーと面発光型半導体レーザを組み合わせることにより、きわめて簡単な構成の光通信モジュールを実現することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラスチック光ファイバーには、伝達損失が大きいという欠点があるため、伝送距離を長くするには、大きな光出力の光源が必要になる。面発光型半導体レーザのレーザ出力を増すには、レーザ出射口径を大きくすることが有効である。しかし、レーザ出射口径を大きくすると放射角が大きくなるという問題が生じる。光送信モジュールの構成の簡略化のため、直接結合、すなわち、光ファイバーと光源との間にレンズを介さずに、直接にレーザ光を光ファイバーに入射を行った場合において、放射角の増大は、結合効率、すなわち、ファイバーコア内に入射するレーザ光の光量の低下および取り付けマージンの減少などを招く結果となる。そのため、伝送距離の長さを確保することと、直接結合による光送信モジュールの構成の簡略化の両立が難しいという問題があった。
【０００４】
さらに、面発光型半導体レーザは、面発光型半導体レーザを構成する半導体が露出していると、酸素や水分などにより、性能の劣化が引き起こされる。
【０００５】
本発明の目的は、レーザ光の放射角を小さく設定することを可能とし、さらに、酸素や水分などの半導体の性能を劣化させる物質に対して耐性のある面発光型半導体レーザの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の面発光型半導体レーザは、
半導体基板上に垂直方向の共振器を有し、該共振器より該半導体基板に垂直な方向にレーザ光を出射する面発光型半導体レーザであって、
前記共振器を含む半導体堆積体の表面に、樹脂層が設けられ、
前記共振器の上に位置する前記樹脂層の表面部にレンズ形状部が形成されている。
【０００７】
この面発光型半導体レーザ（以下「面発光レーザ」という）によれば、半導体堆積体の表面に、樹脂層を設けているため、酸素や水分など半導体を劣化させる物質からレーザ素子を保護することができる。
【０００８】
さらに、前記共振器の上に位置する樹脂層の表面部にレンズ形状部が形成されていることにより、レンズ形状部の表面、すなわち、レーザ出射面において、レーザビームを屈折させ、その放射角を狭めることができる。また、この構成によれば、レーザ出射面において放射角を狭めることができるため、レーザ出力を増すためにレーザ出射口径を大きくしたとしても放射角を小さく設定することも可能となる。
【０００９】
また、本発明の面発光レーザは、前記樹脂層の所定位置に電極に連続するコンタクトホールが設けられた構成をとることができる。
【００１０】
本発明にかかる面発光レーザは、以下の工程（ａ）および（ｂ）を含む製造方法により、形成することができる。
【００１１】
（ａ）半導体基板上に、複数の半導体層を堆積して、共振器を含む半導体堆積体を形成する工程、および
（ｂ）レンズ形状部の反転形状部を有するスタンパを用いて樹脂層を形成する工程であって、
前記反転形状部が前記半導体堆積体の共振器上に位置するように、前記スタンパを位置合わせした状態で、前記半導体堆積体と前記スタンパとの間に樹脂の液状物を介在させ、該樹脂の液状物を硬化させて樹脂層を形成し、前記共振器の上に位置する前記樹脂層の表面部にレンズ形状部を形成する工程。
【００１２】
この製造方法によれば、スタンパを利用してレンズ形状部を形成することができるため、フォトリソグラフィー法により、レンズ形状部を形成することに比べて、簡単であり、製造に要する工程を簡略化できる。また、スタンパは、一度作成すれば、再度繰り返して使用することができるため、製造コストを削減することができ、経済的である。
【００１３】
また、前記スタンパは、その型面と前記樹脂層との密着性が前記樹脂層と前記半導体堆積体との密着性よりも低くなるような表面処理が施されていることが望ましい。
【００１４】
このような表面処理が前記スタンパに施されることにより、樹脂層とスタンパを剥離する際に、その剥離を容易にすることができる。
【００１５】
また、前記スタンパは、さらに、コンタクトホールの反転形状部を有していてもよい。これにより、同時に、レンズ形状部とコンタクトホールを形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（デバイスの構造）
図１は、本発明の実施の形態にかかる面発光レーザ１００を模式的に示す断面図である。
【００１８】
図１に示す面発光レーザ１００は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０９上に、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５ＡｓとＡｌＡｓとを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下「下部ＤＢＲミラー」という）１０４、厚さ３ｎｍのＧａＡｓウエル層と厚さ３ｎｍのＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓバリア層から成り該ウエル層が３層で構成される量子井戸活性層１０５、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５ＡｓとＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓとを交互に積層した３０ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下「上部ＤＢＲミラー」という）１０３およびコンタクト層１０２が順次積層されて形成されている。
【００１９】
上部ＤＢＲミラー１０３は、Ｚｎがドーピングされることにより、ｐ型にされ、下部ＤＢＲミラー１０４は、Ｓｅがドーピングされることにより、ｎ型とされている。したがって、上部ＤＢＲミラー１０３、不純物がドーピングされていない量子井戸活性層１０５および下部ＤＢＲミラー１０４とで、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００２０】
コンタクト層１０２は、後述する上部電極１０６とオーミック接触可能な材質であることが必要で、ＡｌＧａＡｓ系材料の場合、たとえば、１０^１９ｃｍ^−３以上の高濃度の不純物がドーピングされたＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓからなる。
【００２１】
コンタクト層１０２、上部ＤＢＲミラー１０３、量子井戸活性層１０５および下部ＤＢＲミラー１０４の途中まで、所定の領域を除き、メサ状にエッチングすることにより、柱状部１０１が形成されている。
【００２２】
さらに、絶縁層１０８は、柱状部１０１の側面の一部分および下部ＤＢＲミラー１０４の上面を覆うようにして形成されている。
【００２３】
そして、上部電極１０６は、柱状部１０１の上面において、コンタクト層１０２とリング状に接触し、露出した柱状部１０１の側面、および絶縁層１０８の表面の一部を覆うようにして形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１０９の下には、下部電極１０７が形成されている。
【００２４】
さらに、柱状部１０１の上面および上部電極１０６を覆うように樹脂層５２が形成されている。また、柱状部１０１の上に位置する樹脂層５２の表面部には、レンズ形状部５４が形成されている。さらに、樹脂層５２には、上部電極１０６の一部分が露出するように、コンタクトホール７０が形成されている。
【００２５】
以下に、面発光レーザ１００の動作を説明する。
【００２６】
上部電極１０６と下部電極１０７とで、ｐｉｎダイオードに順方向の電圧を印加すると、量子井戸活性層１０５において、電子と正孔との再結合が起こり、再結合発光が生じる。そこで生じた光が上部ＤＢＲミラー１０３と下部ＤＢＲミラー１０４との間を往復する際、誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわるとレーザ発振が起こり、レンズ形状部５４の上面、すなわち、凸レンズ面から基板に対して垂直方向にレーザ光が出射される。
【００２７】
本実施の形態において特徴的なことは、図１に示すように、柱状部１０１の上面および上部電極１０６の一部分を覆うように、樹脂層５２が形成されていることである。樹脂層５２を形成することで、酸素や水分など半導体を劣化させる物質からレーザ素子を保護する。
【００２８】
さらに、柱状部１０１の上に位置する樹脂層５２の表面部にレンズ形状部５４が形成されていることにより、レンズ形状部５４の上面、すなわち、凸レンズ面において、レーザビームを屈折させ、その放射角を狭めることができる。また、この構成によれば、レーザ出射面において放射角を制御できるため、レーザ出射口径を大きくしたとしても放射角を小さく設定することが可能となる。
【００２９】
また、樹脂層５２にコンタクトホール７０を設けることにより、樹脂層５２の上に金属層を設けた場合において、この金属層と上部電極１０６との電気的な接触も可能となる。
【００３０】
上述したレンズ形状部５４およびコンタクトホール７０を具えた樹脂層５２の形成方法としては、たとえば、スタンパ４０を用いる方法を挙げることができる。
【００３１】
この樹脂層５２にレンズ形状部５４およびコンタクトホール７０を形成する方法は、特に限定されるものではないが、好ましい方法として、たとえば、スタンパ４０を用いて、一体的にレンズ形状部５４とコンタクトホール７０を形成する方法を挙げることができる。そのため、本実施の形態において面発光レーザ１００の製造方法として、スタンパを用いた面発光レーザ１００の製造方法について詳細に説明する。面発光レーザ１００の製造方法の説明の前に、まず、スタンパ４０の製造方法について説明する。
【００３２】
（スタンパの製造方法）
図２および図３は、スタンパ４０を製造するための一連の製造工程を示した模式図である。具体的には、図２は、マザー型の製造工程を示した模式図であり、図３は、マザー型を利用してスタンパを製造する工程を示した模式図である。
【００３３】
スタンパ４０を製造するにあたって、スタンパ４０の母型となるマザー型１４を製造する。まず、図２を参照しながら、マザー型１４の製造方法を説明する。
【００３４】
（１）平坦性の高いシリコン基板１０上に、フォトレジストを塗布する。その後、フォトリソグラフィー法を用いて、フォトレジストをパターニングすることにより、図２（ａ）に示すように、所定のパターンの第１のレジスト層Ｒ１を形成する。
【００３５】
（２）次いで、第１のレジスト層Ｒ１を加熱、リフロー、すなわち、溶融したレジストを流動させて再形成する。これにより、第１のレジスト層Ｒ１は、表面張力の影響を受けて、図２（ｂ）に示すような凸レンズ形状に変形し、第２のレジスト層Ｒ２が形成される。加熱方法としては、例えば、ホットプレートまたは温風循環式オーブンなどを用いて行うことができる。ホットプレートを使用した場合の加熱条件は、レジストの材質により変わるが、１５０℃以上で、２〜１０分、好ましくは５分である。また、温風循環式オーブンの場合は、１６０℃以上で、２０〜３０分が適当である。
【００３６】
（３）その後、レジスト層に対するシリコンの選択比（以下「選択比」という）が０．５〜１．０であるドライエッチング法により、第２のレジスト層Ｒ２とシリコン基板１０をエッチングし、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１０上に凸形状部１１を形成する。ここで形成された凸形状部１１は、最終的に製造される面発光レーザのレンズ形状部５４の形状を具えている。この選択比によれば、このエッチングにおいて、図２（ｂ）の想像線で示すように、エッチング工程を行う前の第２のレジスト層Ｒ２の凸レンズ形状を反映させながら、シリコン基板１０にその凸レンズ形状を転写することができる。その結果、シリコン基板１０上に凸形状部１１を形成することができる。エッチングガスとしては、シリコンに対してエッチング性の高いガス（たとえばＣＦ_４）に、レジスト層を積極的にエッチングする酸素を混合したガスなどを挙げることができる。このように酸素を混合することにより、選択比の調節をすることができる。
【００３７】
（４）次いで、シリコン基板１０上に、フォトレジストを塗布する。その後、フォトリソグラフィー法を用いて、フォトレジストをパターニングすることにより、図２（ｄ）に示すように、所定のパターンの第３のレジスト層Ｒ３を形成する。続いて、第３のレジスト層Ｒ３をマスクとして、シリコン基板１０の所定の位置を、所望の深さにまでエッチングし、ホール１２を形成する。ここで形成されたホール１２は、最終的に製造される面発光レーザ１００のコンタクトホール７０の形状を具えている。このエッチングは、選択比の大きなエッチングガス、たとえば、ＣＦ_４ガスなどを用いて行う。エッチング後、第３のレジスト層Ｒ３を除去する。こうして、図２（ｅ）に示すような、最終的に製造される面発光レーザ１００のレンズ形状部５４とコンタクトホール７０の形状を具えたマザー型１４が完成する。
【００３８】
以下に、ここで得られたマザー型１４を用いて、スタンパ４０を製造する方法を、図３を参照しながら説明する。
【００３９】
（１）図３（ａ）に示すように、マザー型１４の、凸形状部１１およびホール１２を有する面上に、液状の紫外線硬化型樹脂３０を載せる。
【００４０】
（２）そして、紫外線に対して透明な第１の補強板２０を、液状の紫外線硬化型樹脂３０を介してマザー型１４と密着させる。このように第１の補強板２０とマザー型１４とを密着させることにより、液状の紫外線硬化型樹脂３０は、図３（ｂ）に示すように、所定領域まで塗り拡げられ、マザー型１４と第１の補強板２０との間に液状の紫外線硬化型樹脂３０からなる層が形成される。第１の補強板２０としては、たとえば、ホウケイ酸ガラスからなる板を挙げることができる。
【００４１】
（３）ついで、第１の補強板２０側から、液状の紫外線硬化型樹脂３０に対して紫外線２４を照射することにより、液状の紫外線硬化型樹脂３０を硬化させ、硬化した樹脂層からなる中間盤３２を形成する。その後、図３（ｃ）に示すように、スタンパ４０となる中間盤３２と第１の補強板２０とを一体的にマザー型１４から剥離する。以下、マザー型１４と接していたスタンパ４０の面、具体的には、マザー型１４と接していた中間盤３２の面を鋳型面３２ａという。こうして得られた鋳型面３２ａには、マザー型１４の凸形状部１１とホール１２の形状の反転形状が転写されている。以下、マザー型１４の凸形状部１１に対応するスタンパ４０の凹形状部を凹部３４といい、マザー型１４のホール１２の形状に対応するスタンパ４０の凸形状部を凸部３６という。凹部３４は、最終的に製造されるレンズ形状部５４の反転形状部となり、凸部３６は、最終的に製造されるコンタクトホールの反転形状部となる。スタンパ４０を構成する中間盤３２および第１の補強板２０は、紫外線に対して透明である。そのため、スタンパ４０は、紫外線に対して透明である。
【００４２】
（４）次いで、図３（ｄ）に示すように、鋳型面３２ａに、表面処理を施す。この表面処理は、後述する樹脂層５２とスタンパ４０との密着性がその樹脂層５２と半導体堆積体１２０の密着性よりも低くなるようにするもの、すなわち、後述する樹脂層５２とスタンパ４０との剥離をする工程において、その剥離を容易にするためのものである。この表面処理としては、たとえば、ＣＦ_４ガスプラズマによるフッ素処理などを挙げることができる。こうして、スタンパ４０が完成する。
【００４３】
（面発光レーザ１００の製造プロセス）
次に、図１に示す面発光レーザ１００の製造プロセスについて説明する。図４〜図７は、面発光レーザ１００の製造工程を示した模式図である。
【００４４】
（１）まず、図４を参照しながら説明する。ｎ型ＧａＡｓ基板１０９上に、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５ＡｓとＡｌＡｓとを交互に積層し、Ｓｅをドーピングした２５ペアの下部ＤＢＲミラー１０４を形成する。次に、下部ＤＢＲミラー１０４上に、厚さ３ｎｍのＧａＡｓウエル層と、厚さ３ｎｍのＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓバリア層から成り、該ウエル層が３層で構成される量子井戸活性層１０５を形成する。さらに、量子井戸活性層１０５上に、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５ＡｓとＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓとを交互に積層し、Ｚｎをドーピングした３０ペアの上部ＤＢＲミラー１０３を形成する。その後、上部ＤＢＲミラー１０３上に、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓからなるコンタクト層１０２を積層する。
【００４５】
上記の各層は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−ＯｒｇａｎｉｃＶａｐｏｒＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ）法でエピタキシャル成長させることができる。このとき、例えば、成長温度は、７５０℃、成長圧力は、２×１０^４Ｐａで、ＩＩＩ族原料にＴＭＧａ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）の有機金属を用い、Ｖ族原料にＡｓＨ_３、ｎ型ドーパントにＨ_２Ｓｅ、ｐ型ドーパントにＤＥＺｎ（ジメチル亜鉛）を用いることができる。
【００４６】
次に、コンタクト層１０２上に、フォトレジストを塗布する。その後、フォトリソグラフィー法により、フォトレジストをパターニングし、図４に示すように、所定のパターンの第４のレジスト層Ｒ４を形成する。
【００４７】
（２）次いで、図５に示すように、第４のレジスト層Ｒ４をマスクとして、反応性イオンエッチング法により、コンタクト層１０２、上部ＤＢＲミラー１０３、量子井戸活性層１０５および下部ＤＢＲミラー１０４の途中まで、メサ状にエッチングし、柱状部１０１を形成する。このエッチングには、通常、エッチングガスとして塩素または塩素系ガス（塩化水素，ＢＣｌ_３）を用いた、反応性イオンビームエッチング法が使われる。
【００４８】
（３）次いで、ＳｉＨ_４（モノシラン）ガスとＯ_２（酸素）ガスを用い、Ｎ_２（窒素）ガスをキャリアガスとする常圧熱ＣＶＤ法により、基板上に、例えば、膜厚１００〜３００ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ_Ｘ膜）を形成する。その後、フォトリソグラフィー法とドライエッチングにより、図６に示すように、柱状部１０１の側面の一部および下部ＤＢＲミラー１０４の一部を除き、シリコン酸化膜をエッチング除去して、絶縁層１０８を形成する。
【００４９】
次いで、基板１０９の下面に、真空蒸着法により、Ａｕ−Ｇｅ合金，Ｎｉ，Ａｕを順次積層した下部電極１０７を形成する。
【００５０】
さらに、図６に示すように、柱状部１０１の上面においてコンタクト層１０２とリング状に接触し、かつ、柱状部１０１の側面および絶縁層１０８を覆うように、上部電極１０６をリフトオフ法により形成する。ここでは、上部電極１０６には、チタン，白金，金を順次積層した金属層を用いる。
【００５１】
以下、上記一連の工程で製造された柱状部１０１を含む下部電極１０７から上部電極１０６までの層構造を単に半導体堆積体１２０という。
【００５２】
（４）次に、半導体堆積体１２０上に樹脂層５２を形成するプロセスについて説明する。図７は、樹脂層５２の製造工程を示したものである。図７においては、半導体堆積体１２０の層構造を省略し、半導体堆積体１２０を概略して示す。
【００５３】
半導体堆積体１２０の裏面、具体的には、下部電極の下に、第２の補強板６０を貼り付ける。第２の補強板６０により、半導体堆積体１２０の機械的強度を高めることができる。また、これにより、後述する、スタンパ４０を半導体堆積体１２０から剥離する工程において、その剥離の際に生じる歪みによる半導体堆積体１２０の破壊を防止することができる。第２の補強板６０は、平坦であれば特に限定されないが、好ましくは、ガラス板などを挙げることができる。
【００５４】
（５）スタンパ４０の凹部３４が面発光レーザの柱状部１０１の上に位置するように、スタンパ４０と半導体堆積体１２０とをアライメンとをする。アライメント方法としては、たとえば、以下の方法を挙げることができる。
【００５５】
１）スタンパ４０と半導体堆積体１２０とを別々に位置決めし、機械的精度で張り合わせる方法。
【００５６】
２）スタンパ４０が透明な場合において、柱状部１０１が形成されている側の半導体堆積体１２０の面上に、アライメントの際の照準となるアライメントマークを付して、そのアライメントマークを利用してアライメントを行う方法。
【００５７】
３）スタンパ４０が透明でない場合には、スタンパ４０の所定の部分において、中間盤３２と第１の補強板２０とが接する面に対して、垂直方向にスタンパ４０を貫通する孔を設け、その孔を介して、上述のアライメントマークを利用してアライメントを行う方法。
【００５８】
（６）スタンパ４０と半導体堆積体１２０とをアライメントした後、樹脂の液状物５０をスタンパ４０と半導体堆積体１２０との間に導入し、図７（ａ）に示すように、半導体堆積体１２０の面上に載せる。また、樹脂の液状物５０を半導体堆積体１２０の面上に載せた後、スタンパ４０と半導体堆積体１２０とをアライメントしてもよい。
【００５９】
樹脂の液状物５０としては、エネルギーを付与することにより硬化するものが好ましい。樹脂が液状物であることで、スタンパ４０の凹部３４へ樹脂を充填することが容易となる。樹脂の液状物５０としては、たとえば、紫外線硬化型のアクリル系樹脂、紫外線硬化型のエポキシ系樹脂あるいは熱硬化型のポリイミド系樹脂の前駆体などを挙げることができる。
【００６０】
紫外線硬化型の樹脂は、紫外線照射のみで硬化することができるので、手軽に使用することができる。また、熱処理を加えないので、スタンパ４０、半導体堆積体１２０および第２の補強板６０などの間の熱膨張差に起因するトラブルを心配する必要がない。
【００６１】
紫外線硬化型のアクリル系樹脂は、透明度が高い点で、レンズに適している。
【００６２】
熱硬化型のポリイミド系樹脂の前駆体は、加熱キュア処理されることにより、イミド化反応が起こり、硬化してポリイミド系樹脂が生じる。ポリイミド系樹脂は、可視光領域で８０％以上の透過率を有し、屈折率が１．７〜１．９と高いため、大きなレンズ効果が得られるという利点がある。
【００６３】
樹脂の液状物５０の半導体堆積体１２０上への導入方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、ディスペンサノズルによって、樹脂の液状物５０を半導体堆積体１２０上に滴下して導入する方法を挙げることができる。
【００６４】
（７）次いで、スタンパ４０と半導体堆積体１２０とを、樹脂を介して密着させる。このように、スタンパ４０と半導体堆積体１２０とを密着させることにより、樹脂の液状物５０は、図７（ｂ）に示すように、所定領域まで塗り拡げられ、スタンパ４０と半導体堆積体１２０との間に樹脂の液状物５０からなる層が形成される。なお、必要に応じて、スタンパ４０と半導体堆積体１２０とを貼り合わせる際に、スタンパ４０および半導体堆積体１２０の少なくともいずれか一方を介して加圧してもよい。また、樹脂層５２の内部に気泡が混入することを防ぐため、１０Ｐａ程度の真空下で、スタンパ４０と半導体堆積体１２０とを密着させてもよい。
【００６５】
（８）続いて、樹脂の液状物５０を硬化する。硬化方法は、樹脂の液状物５０の種類に応じて、適宜の方法が選ばれる。紫外線硬化型の樹脂を用いた場合には、紫外線をスタンパ４０側から樹脂の液状物５０に照射することにより、硬化することができる。熱硬化型のポリイミド系樹脂の前駆体を用いた場合には、加熱キュア処理することにより、硬化することができる。加熱キュア温度は、前駆体によって異なるが、たとえば、１００〜４００℃である。好ましい加熱キュア温度は、面発光レーザなどの素子の熱によるダメージを避ける観点、半導体堆積体１２０とポリイミド系樹脂の熱膨張差を小さくする観点および上部電極の構成金属が樹脂層５２への異常拡散を防止する観点から、１５０℃程度である。
【００６６】
こうして、半導体堆積体１２０上には、スタンパ４０の鋳型面３２ａに対応した形状が転写した樹脂層５２が形成される。すなわち、スタンパ４０の凹部３４に対応する部分に、レンズ形状部５４が形成され、凸部３６に対応する部分に、コンタクトホール７０が形成される。
【００６７】
（９）スタンパ４０を樹脂層５２および半導体堆積体１２０から剥離する。この際、スタンパ４０の鋳型面３２ａには、前述の工程により、スタンパ４０が樹脂層５２から離れ易くするための表面処理が施されている。このため、容易にスタンパ４０を樹脂層５２および半導体堆積体１２０から剥離することができる。
【００６８】
（１０）スタンパ４０を剥離した後、図７（ｃ）に示すように、樹脂層５２のコンタクトホール７０の底部に樹脂が残存する場合がある。樹脂が残存してしまうと、樹脂層５２の上に金属層を設け、この金属層と上部電極１０６とをコンタクトホールを介して電気的な接触を取りたい場合に、上部電極１０６とその金属層との電気的な接触が十分に図れなくなる。また、コンタクトホール７０の底部に樹脂が残存した状態で、たとえば、上部電極１０６に直接にワイヤーボンドを行うと、ワイヤーを上部電極１０６に接続ができなくなる問題が生じたりする。また、ワイヤーを上部電極１０６に接続できたとしても、ワイヤーと上部電極１０６との電気的な接触が十分に図れなくなるなどの問題が生じる。そのため、コンタクトホール７０の底部に樹脂が残存した場合には、その残存した樹脂を除去するために、たとえば、以下に示す２つの工程のうち、いずれかの工程を行うことが望ましい。
【００６９】
１）第１に、アッシング、すなわち、樹脂を気相中で除去する方法を用いてコンタクトホール７０の底部に残存した樹脂を除去する。アッシングの具体例としては、オゾンアッシング、プラズマアッシングなどを挙げることができる。オゾンアッシングは、高濃度のオゾンの雰囲気下で、オゾンとレジストを化学反応させて、樹脂を除去する方法である。プラズマアッシングは、反応性ガス、たとえば、酸素ガスのプラズマを発生させて、そのプラズマを利用して樹脂を除去する方法である。このようなアッシングによる方法によれば、全てのコンタクトホール７０について残存した樹脂を除去することができるので、処理時間を要しないという利点がある。
【００７０】
２）第２に、コンタクトホール７０の底部をエキシマレーザでアブレーションする。すなわち、細かく絞ったエキシマレーザビームをコンタクトホール７０の底部に照準を合わせて照射し、コンタクトホール７０の底部の樹脂を焼き飛ばす。エキシマレーザによれば、確実にコンタクトホール７０の底部のみ処理を行うことができるので、レンズ形状部５４の破損を心配する必要がないという利点がある。
【００７１】
（１１）次いで、第２の補強板６０を剥離し、図１に示すような、本発明の面発光レーザ１００が完成する。
【００７２】
上述の製造方法は、スタンパ４０を利用して一体的にレンズ形状部５４とコンタクトホール７０を形成することができるため、フォトリソグラフィー法により、レンズ形状部５４とコンタクトホール７０を形成することに比べて、簡単であり、製造に要する時間を大幅に短縮することができる。また、スタンパ４０は、一度作成すれば、再度繰り返して使用することができるため、製造コストを削減することができ、経済的である。
【００７３】
上記実施の形態において、スタンパ４０は、紫外線に対して透明であるものであったが、これに限定されず、紫外線に対して透明でない材質、たとえば金属からなってもよい。スタンパ４０が金属からなる場合には、電鋳を用いてスタンパ４０を製造することができる。すなわち、マザー型１４にニッケルなどの金属を電鋳により電着させ、マザー型１４を金属から取り除くと金属製のスタンパ４０が得られるという手法である。電鋳を用いたスタンパ４０の製造は、簡便にスタンパ４０を製造することができるという利点を有している。
【００７４】
また、スタンパ４０を作製する際、マザー型１４を用いずに、直接にスタンパ４０を作製してもよい。すなわち、ウエットエッチング法を用いて、スタンパ４０の凹部３４および凸部３６を形成することもできる。この場合には、スタンパ４０の材質としては、樹脂の他に、金属、半導体基板（たとえばシリコン）、石英、ガラスなどを用いることができる。
【００７５】
スタンパ４０が金属や半導体のように紫外線を透過することが困難な材質からなる場合には、樹脂の液状物は、紫外線硬化型の樹脂を適用することはできないが、熱硬化性の樹脂、たとえば、上述した熱硬化型のポリイミド系樹脂の前駆体を使用すれば、上記実施の形態と同様の作用効果を得られる。
【００７６】
また、本発明の面発光レーザは、上記実施の形態の共振器の構造には限定されない。
【００７７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる面発光レーザを模式的に示す断面図である。
【図２】マザー型の製造工程を示した模式図である。
【図３】マザー型を利用してスタンパを製造する工程を示した模式図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる面発光レーザの製造工程を示した模式図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる面発光レーザの製造工程を示した模式図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる面発光レーザの製造工程を示した模式図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる面発光レーザの製造工程を示した模式図である。
【符号の説明】
１０シリコン基板
１１凸形状部
１２ホール
１４マザー型
２０第１の補強板
２４紫外線
３０液状の紫外線硬化型樹脂
３２中間盤
３２ａ鋳型面
３４凹部
３６凸部
４０スタンパ
５０樹脂の液状物
５２樹脂層
５４レンズ形状部
６０第２の補強板
７０コンタクトホール
１０１柱状部
１０２コンタクト層
１０３上部ＤＢＲミラー
１０４下部ＤＢＲミラー
１０５量子井戸活性層
１０６上部電極
１０７下部電極
１０８絶縁層
１０９基板
１２０半導体堆積体
Ｒ１第１のレジスト層
Ｒ２第２のレジスト層
Ｒ３第３のレジスト層
Ｒ４第４のレジスト層

Claims

以下の工程（ａ）および（ｂ）を含む面発光型半導体レーザの製造方法。
（ａ）半導体基板上に、複数の半導体層を堆積して、共振器を含む半導体堆積体を形成する工程、および
（ｂ）レンズ形状部の反転形状部と、コンタクトホールの反転形状部とを有するスタンパを用いて樹脂層を形成する工程であって、
前記レンズ形状部の反転形状部が前記半導体堆積体の共振器上に位置し、前記コンタクトホールの反転形状部が、コンタクトホールの形成領域に位置するように、前記スタンパを位置合わせした状態で、前記半導体堆積体と前記スタンパとの間に樹脂の液状物を介在させ、該樹脂の液状物を硬化させて樹脂層を形成し、前記共振器の上に位置する前記樹脂層の表面部にレンズ形状部を形成するとともに前記コンタクトホールを形成する工程。
請求項１において
前記スタンパは、その型面と前記樹脂層との密着性が前記樹脂層と前記半導体堆積体との密着性よりも低くなるような表面処理が施されている、面発光型半導体レーザの製造方法。