JP4029271B2

JP4029271B2 - Manufacturing method of surface light emitting element

Info

Publication number: JP4029271B2
Application number: JP2002060316A
Authority: JP
Inventors: 剛金子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: JP2002335044A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に対して垂直方向に光を出射する面発光型発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
面発光型半導体レーザに代表される面発光型発光素子は、２次元集積化が可能な発光素子であり、高速かつ大容量の光通信の光源など、幅広い分野での応用が期待されている。
【０００３】
ところで、発光素子を高速で駆動する際問題となるのが、素子の寄生容量である。例えば、面発光型半導体レーザの場合、素子を駆動させるためには、基板表面から活性層へと電流を注入する必要がある。また、発光部（発光に寄与する部分）以外の部分から活性層への電流の注入を防止するため、一般に、発光部近傍以外の領域には絶縁層が形成されており、この絶縁層を介して基板表面に電極が形成されている。このため、素子には、電極、絶縁層、および半導体という層構造が形成され、この層構造によって寄生容量が発生してしまう。
【０００４】
この寄生容量を低減するためには、この絶縁層を厚く形成すればよい。そこで、ポリイミドに代表される絶縁性の樹脂で発光部の周囲を埋め込み、この樹脂を絶縁層として用いる方法が採用されている。このような構造を有する面発光型半導体レーザが、例えば、電気情報通信学会研究会資料、信学技報(TECHNICAL REPORT OF IEICE), LQE98-141, 1999-2に開示されている。
【０００５】
発光部の周囲が樹脂で埋め込まれた一般的な面発光型半導体レーザおよびその製造方法の一例を、図１７〜図１９に示す。図１７に示す面発光型半導体レーザ５００では、柱状部１１０に活性層１０５が形成され、柱状部１１０の上面にある出射口１１６から光が出射する。この面発光型半導体レーザ５００を駆動させるためには、図１７に示すように、柱状部１１０上に、活性層１０５に電流を注入するための電極１１３を形成する必要がある。また、前述したように、素子の寄生容量の低減を図るためには、図１７に示すように、柱状部１１０の周囲を絶縁性の樹脂層５１７で埋め込むのが好ましい。図１７に示す面発光型半導体レーザ５００を形成するためには、図１８に示すように、柱状部１１０の周囲に樹脂層５１７ａを埋め込んだ後、樹脂層５１７ａのうち柱状部１１０上に形成された部分を除去し、上部電極１１３が柱状部１１０の上面で接合するように、上部電極１１３を形成しなければならない。そこで、柱状部１１０の周囲に樹脂層５１７ａを埋め込んだ後、上部電極１１３を形成する前に、図１９に示すように、ＣＭＰ法などを用いて、素子５００ａを研磨機５５０に設置し、研磨剤５５１を使用して樹脂５１７ａを研磨することで、樹脂層５１７ａのうち柱状部１１０上に形成された部分を除去する工程が用いられている。
【０００６】
しかしながら、図１９に示す方法では、樹脂層５１７ａが研磨されると同時に、柱状部１１０そのものも研磨されてしまう場合がある。この場合、素子が破壊されたり、素子特性が劣化するおそれがある。また、研磨により除去された樹脂や研磨剤が素子に付着することにより、素子特性の劣化を招くおそれがある。したがって、上述した研磨工程のほか、綿密な洗浄工程やドライエッチング工程などを併用して柱状部１１０の上面を洗浄してから電極１１３を形成しなければ、安定した特性の素子を得ることが困難であった。このため、この洗浄工程の追加により工程数が増加し、それに伴い製造費が増加するという問題が生じていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安定した特性の素子が得られ、かつ低コストで歩留まりが良好な面発光型発光素子の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の面発光型発光素子の製造方法は、
発光素子の少なくとも一部として機能する柱状部が基板上に形成され、前記基板に垂直な方向に光を出射する面発光型発光素子の製造方法であって、以下の工程（ａ）〜（ｅ）を含む。
【０００９】
（ａ）基板上に、活性層を含む多層膜を形成し、該多層膜の少なくとも一部をエッチングして、発光素子の少なくとも一部として機能する柱状部を形成する工程、
（ｂ）前記柱状部を覆うように第１樹脂層を形成する工程、
（ｃ）所定の液体に対する前記第１樹脂層の溶解度を変化させて、第２樹脂層を形成する工程、
（ｄ）前記所定の液体は、前記第２樹脂層を溶解する性質を有し、
前記液体に少なくとも前記第２樹脂層を所定時間浸漬して、前記第２樹脂層のうち、少なくとも前記柱状部上に形成された部分を除去する工程、および
（ｅ）前記第２樹脂層を硬化させて、前記柱状部の側面を覆う絶縁層を形成する工程。
【００１０】
本発明によれば、前記工程（ｄ）において、少なくとも前記第２樹脂層を前記液体に所定時間浸漬して、前記第２樹脂層のうち前記柱状部上に形成された部分を除去することにより、前記柱状部へダメージを与えることなく、前記第２樹脂層のみを除去することができる。これにより、安定した特性を有する素子が得られ、かつ、低コストで歩留まり良く素子を製造することができる。
【００１１】
この場合、前記工程（ｃ）は、前記第１樹脂層に対して熱または光を付与することにより、前記所定の液体に対する前記第１樹脂層の溶解度を変化させる工程であることができる。この構成によれば、前記第１樹脂層に対して熱または光を付与することにより、前記所定の液体に対する前記第１樹脂層の溶解度を容易に変化させて前記第２樹脂層を形成することができるため、前記第２樹脂層のうち前記柱状部上に形成された部分の除去を効率良く行なうことができる。
【００１２】
（２）また、本発明の面発光型発光素子の製造方法は、
発光素子の少なくとも一部として機能する柱状部が基板上に形成され、前記基板に垂直な方向に光を出射する面発光型発光素子の製造方法であって、以下の工程（ａ）〜（ｅ）を含む。
【００１３】
（ａ）基板上に、活性層を含む多層膜を形成し、該多層膜の少なくとも一部をエッチングして前記柱状部を形成する工程、
（ｂ）前記柱状部を覆うように、樹脂前駆体を含む第１樹脂層を形成する工程、
（ｃ）前記第１樹脂層を半硬化させて、第２樹脂層を形成する工程、
（ｄ）前記第２樹脂層を溶解する液体に、少なくとも前記第２樹脂層を所定時間浸漬して、前記第２樹脂層のうち、少なくとも前記柱状部上に形成された部分を除去する工程、および
（ｅ）前記第２樹脂層を硬化させて、前記柱状部の側面を覆う絶縁層を形成する工程。
【００１４】
ここで、前記工程（ｃ）における半硬化とは、前記工程（ｄ）で用いる前記液体に対する前記第１樹脂層の溶解度を変化させることをいう。半硬化することによって、前記第１樹脂層から前記第２樹脂層へと変化する。すなわち、前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とでは、前記工程（ｄ）で用いる前記液体に対する溶解度が異なる。
【００１５】
本発明によれば、前記（１）に示した製造方法と同様の作用および効果を奏する。さらに、例えば、前記工程（ｃ）において、前記第１樹脂層を半硬化させることにより、前記第１樹脂層と比較して前記液体への溶解性がより低い前記第２樹脂層を形成する場合、この半硬化工程によって、前記第２樹脂層の前記液体への溶解速度を遅くすることができるため、前記液体中での前記第２樹脂層の除去工程におけるマージンを広くすることができる。
【００１６】
（３）また、本発明の面発光型発光素子の製造方法は、
発光素子の少なくとも一部として機能する柱状部が基板上に形成され、前記基板に垂直な方向に光を出射する面発光型発光素子の製造方法であって、以下の工程（ａ）〜（ｅ）を含む。
【００１７】
（ａ）基板上に、活性層を含む多層膜を形成し、該多層膜の少なくとも一部をエッチングして、前記柱状部を形成する工程、
（ｂ）前記柱状部を覆うように、樹脂前駆体および感光性成分を含む第１樹脂層を形成する工程、
（ｃ）前記第１樹脂層を所定時間露光して、前記第１樹脂層の一部を第２樹脂層に変化させる工程、
（ｄ）前記第２樹脂層を溶解する液体に、少なくとも前記第２樹脂層を所定時間浸漬して、前記第２樹脂層を除去する工程、および
（ｅ）前記第１樹脂層を硬化させて、前記柱状部の側面を覆う絶縁層を形成する工程。
【００１８】
本発明によれば、前記（１）に示した製造方法と同様の作用および効果を奏する。さらに、例えば、前記工程（ｃ）において、前記第１樹脂層を露光して、前記第１樹脂層のうち一部を、前記第１樹脂層よりも前記液体への溶解性が高い前記第２樹脂層に変化させる。この露光工程によって、前記第２樹脂層の前記液体への溶解速度を速めることができるため、前記第２樹脂層のみが効率良く除去される。
【００１９】
また、前記液体は前記第２樹脂層を溶解させる性質を有するため、前記第２樹脂層の成分が前記柱状部に再付着するのを防止することができる。
【００２０】
この場合、前記感光性成分は、光照射により前記液体に対する溶解性が変化する性質を有することができる。
【００２１】
また、前記（２）または（３）の面発光型発光素子の製造方法では、前記樹脂前駆体として、ポリイミド系樹脂の前駆体を用いることができる。
【００２２】
前記（１）〜（３）の面発光型発光素子の製造方法は、以下に示す（４）〜（９）の態様をとることができる。
【００２３】
（４）前記液体は、前記第２樹脂層を剥離する性質を有することができる。ここで、剥離とは、前記第２樹脂層が前記液体に溶解する過程において、前記第２樹脂層と前記柱状部との接合部分に前記液体が侵入して、前記第２樹脂層が剥がれることをいう。前記液体が前記第２樹脂層を剥離する性質を有することにより、前記第２樹脂層のうち前記柱状部上に形成された部分を効率的に引き剥がすことができる。
【００２４】
（５）前記柱状部は、前記液体に対する溶解性が、前記第２樹脂層と比較して小さいことができる。これにより、前記柱状部および前記第２樹脂層を前記液体に浸漬する時間に十分なマージンが生じ、安定した製造が可能となる。また、前記第２樹脂層よりも先に前記柱状部が前記液体に溶解するのを防ぐことができ、素子特性に与える影響を抑えることができる。
【００２５】
（６）前記絶縁層は、ポリイミド系樹脂からなることができる。
【００２６】
（７）前記液体として、アルカリ系溶液を用いることができる。ここで、アルカリ系溶液とは、一般的な塩基性の溶液をいう。
【００２７】
（８）さらに、前記柱状部の近傍に、前記第２樹脂層の除去をモニタするためのモニタ部を形成する工程を含むことができる。これにより、前記第２樹脂層のうち前記柱状部上に形成された部分が除去されたどうかを精度良く検知することができる。その結果、前記柱状部へダメージを与えることなく、前記第２樹脂層のうち前記柱状部上に形成された部分を確実に除去することができる。
【００２８】
この場合、前記モニタ部は、前記工程（ａ）において、前記柱状部と同一のパターニング工程にて形成されることができる。
【００２９】
（９）前記面発光型発光素子が、面発光型半導体レーザ、ＬＥＤ素子、半導体光増幅素子のいずれかであることができる。
【００３０】
中でも、前記面発光型発光素子が面発光型半導体レーザである場合、
前記柱状部は、活性層を含み、
前記柱状部を少なくとも一部に含む半導体堆積体からなる共振器を含むことができる。
【００３１】
また、この場合、さらに以下の工程（ｆ）を含むことができる。
【００３２】
（ｆ）前記活性層に電流を注入するための電極を形成する工程。
【００３３】
さらに、この場合、前記工程（ｆ）を行なう前に、前記柱状部の上面を洗浄する工程を含むことができる。この工程によれば、より安定した特性の素子を得ることができる。
【００３４】
【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。
【００３５】
（第１の実施の形態）
（デバイスの構造）
図１は、本発明の第１の実施の形態の面発光型発光素子１００の断面を模式的に示す図である。
【００３６】
本実施の形態においては、面発光型発光素子１００が面発光型半導体レーザである場合を示す。面発光型発光素子１００においては、垂直共振器（以下、「共振器」とする）１２０上に絶縁層１１７が形成されている。面発光型発光素子１００は、半導体基板１０１、半導体基板１０１上に形成されたｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層１０２、共振器１２０、および共振器１２０上に形成されたｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１０８を含み構成される。
【００３７】
また、共振器１２０には、柱状の半導体堆積体（柱状部）１１０が形成されている。ここで、柱状部１１０とは、共振器１２０の一部であって、少なくとも活性層１０５を含む柱状の半導体堆積体のことをいう。この柱状部１１０は絶縁層１１７で埋め込まれている。柱状部１１０の側面は絶縁層１１７で覆われており、柱状部１１０上には上部電極１１３が形成されている。
【００３８】
共振器１２０は、バッファ層１０２上に形成され、ｎ型Ａｌ_0.85Ｇａ_0.15Ａｓ層とｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層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、「下部ミラー」という）１０３、ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなるｎ型クラッド層１０４、ＧａＡｓウエル層とＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される多重井戸構造の活性層１０５、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなるｐ型クラッド層１０６、およびｐ型Ａｌ_0.85Ｇａ_0.15Ａｓ層とｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層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、「上部ミラー」という）１０７が順次積層されて構成される。
【００３９】
上部ミラー１０７は、Ｚｎがドーピングされることによりｐ型にされ、下部ミラー１０３は、Ｓｅがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、上部ミラー１０７、不純物がドーピングされていない活性層１０５、および下部ミラー１０３により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００４０】
また、共振器１２０のうち面発光型発光素子１００のレーザ光出射側から下部ミラー１０３の途中にかけての部分が、レーザ光出射側からから見て円形の形状にエッチングされて柱状部１１０が形成されている。なお、本実施の形態では、柱状部１１０の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。
【００４１】
本実施の形態にかかる面発光型発光素子１００においては、柱状部１１０の側面ならびに下部ミラー１０３の上面を覆うようにして、絶縁層１１７が形成されている。
【００４２】
絶縁層１１７を形成するための材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、またはエポキシ系樹脂等、熱または光等のエネルギーを与えて硬化させることにより形成される樹脂を用いることができる。
【００４３】
また、柱状部１１０および絶縁層１１７の上には、上部電極１１３が形成されている。さらに、柱状部１１０上面の中央部には、レーザ光の出射口となる開口部１１６が形成されている。また、半導体基板１０１において、共振器１２０が形成されている側と反対側の面には、下部電極１１５が形成されている。すなわち、図１に示す面発光型発光素子１００では、柱状部１１０上で上部電極１１３と接合し、かつ、半導体基板１０１の共振器１２０形成面と反対側の面で下部電極１１５と接合し、この上部電極１１３および下部電極１１５によって活性層１０５に電流が注入される。
【００４４】
（デバイスの動作）
第１の実施の形態の面発光型発光素子１００の一般的な動作を以下に示す。面発光型発光素子１００は面発光型半導体レーザであり、開口部１１６からレーザ光を出射する。
【００４５】
まず、上部電極１１３と下部電極１１５とで、ｐｉｎダイオードに順方向の電圧を印加すると、活性層１０５において、電子と正孔との再結合が起こり、かかる再結合による発光が生じる。そこで生じた光が上部ミラー１０７と下部ミラー１０３との間を往復する際に誘導放出が起こり、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、上部電極１１３の開口部１１６から半導体基板１０１に対して垂直方向にレーザ光が出射される。
【００４６】
（デバイスの製造プロセス）
次に、本実施の形態の面発光型発光素子１００の製造方法について、図２〜８を用いて説明する。図２，図３，および図５〜８は、本実施の形態の面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。また、図４は、図３に示す製造工程図を模式的に示す平面図である。
【００４７】
本実施の形態の面発光型発光素子１００は、以下の工程（ａ）〜（ｅ）から製造される。
工程（ａ）は、半導体基板１０１上に、活性層１０５を含む多層膜を形成し、この多層膜の少なくとも一部をエッチングして、発光素子１００の少なくとも一部として機能する柱状部１１０を形成する工程である。
工程（ｂ）は、柱状部１１０を覆うように第１樹脂層１１７ａを形成する工程である。
工程（ｃ）は、液体１３０（後述する）に対する第１樹脂層１１７ａの溶解度を変化させて、第２樹脂層１１７ｂを形成する工程である。
工程（ｄ）は、第２樹脂層１１７ｂを溶解する性質を有する液体１３０に、少なくとも第２樹脂層１１７ｂを所定時間浸漬して、第２樹脂層１１７ｂのうち、少なくとも柱状部１１０上に形成された部分を除去する工程である。
工程（ｅ）は、第２樹脂層１１７ｃを硬化させて、柱状部１１０の側面を覆う絶縁層１１７を形成する工程である。
【００４８】
まず、工程（ａ）について説明する。
【００４９】
図２に示されるｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、図２に示される半導体多層膜１５０を形成する。ここで、半導体多層膜１５０とは、ｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層１０２、ｎ型Ａｌ_0.85Ｇａ_0.15Ａｓ層とｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層とを交互に積層した下部ミラー１０３、ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなるｎ型クラッド層１０４、ＧａＡｓウエル層とＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される多重井戸構造の活性層１０５、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなるｐ型クラッド層１０６、ｐ型Ａｌ_0.85Ｇａ_0.15Ａｓ層とｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0. ₈₅Ａｓ層とを交互に積層した上部ミラー１０７、およびｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１０８をいう。これらの層を順に半導体基板１０１上に堆層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。また、半導体基板１０１の表面とは、半導体基板１０１において、後の工程で共振器１２０を形成する側の面をいう。
【００５０】
エピタキシャル成長を行う際の温度は、半導体基板１０１の種類、あるいは形成する半導体多層膜１５０の種類や厚さによって適宜決定されるが、一般に、６００℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行う際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−ＯｒｇａｎｉｃＶａｐｏｒＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ）法や、ＭＢＥ法（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｍＥｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＬＰＥ法（ＬｉｑｕｉｄＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ）を用いることができる。
【００５１】
続いて、コンタクト層１０８上に、フォトレジスト（図示しない）を塗布した後フォトリソグラフィにより該フォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層（図示しない）を形成する。ついで、このレジスト層をマスクとしてドライエッチング法により、コンタクト層１０８、上部ミラー１０７、ｐ型クラッド層１０６、活性層１０５、ｎ型クラッド層１０４、および下部ミラー１０３の一部をエッチングして、図３および図４に示すように、柱状の半導体堆積体である柱状部１１０を設ける。以上の工程により、半導体基板１０１上に、柱状部１１０を含む共振器１２０が形成される。
【００５２】
続いて、工程（ｂ）について説明する。
【００５３】
本工程では、柱状部１１０を第１樹脂層１１７ａで埋め込む。
【００５４】
まず、樹脂前駆体を含む液状物（図示せず）を柱状部１１０および上部ミラー１０３上に塗布した後乾燥させて、図５に示すように、柱状部１１０を覆うように第１樹脂層１１７ａを形成する。この工程において、第１樹脂層１１７ａの膜厚が、少なくとも柱状部１１０の高さより大きく、かつ、柱状部１１０を覆うように第１樹脂層１１７ａを形成する。また、前記樹脂前駆体は、必要に応じて溶剤に溶かして塗布する。この場合、前記樹脂前駆体を塗布後、溶剤を蒸発させる。
【００５５】
前記液状物の塗布方法としては、スピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法等の公知技術が利用できる。塗布の際には、柱状部１１０によって形成される凸部に起因した膜厚のむらをできる限り抑えるようにすることが好ましい。
【００５６】
次に、工程（ｃ）について説明する。
【００５７】
この工程では、第１樹脂層１１７ａ中の樹脂前駆体に熱または光等のエネルギーを与えることにより半硬化させて、図６に示すように、第２樹脂層１１７ｂを形成する。
【００５８】
ここで、半硬化とは、後述する液体１３０に対する第１樹脂層１１７ａの溶解度を変化させることをいう。本実施の形態では、半硬化することによって、第１樹脂層１１７ａから第２樹脂層１１７ｂへと変化する。すなわち、第１樹脂層１１７ａと第２樹脂層１１７ｂとでは、液体１３０に対する溶解度が異なる。本実施の形態では、熱または光等のエネルギーを与えることにより、第１樹脂層１１７ａ中の樹脂前駆体の一部が反応し、液体１３０に対する溶解度がより低い第２樹脂層１１７ｂが形成される。
【００５９】
この半硬化の工程は、第１樹脂層１１７ａに含まれる樹脂前駆体の種類に応じて、熱または光等のエネルギーを付加する時間や、付加する該エネルギーの量を制御することにより行なう。また、熱により半硬化させる場合は反応温度を、光により半硬化させる場合は光量を制御することにより行なう。例えば、熱硬化により第１樹脂層１１７ａを半硬化させて、第１樹脂層１１７ａよりも液体１３０に対する溶解度が低い第２樹脂層１１７ｂを形成する場合、第１樹脂層１１７ａから絶縁層を形成する際に通常用いる熱硬化工程よりも低い温度で半硬化を行なう。この場合、付加するエネルギーの量が不十分であると、液体１３０に対する溶解度があまり変化せず、樹脂層が液体１３０に溶解し、概ね除去されてしまう。一方、この場合、付加するエネルギーの量が多すぎると、液体１３０に対する溶解度が低くなりすぎ、後述する工程において第２樹脂層１１７ｂの除去が困難となる。このため、樹脂前駆体の種類に応じて、半硬化の際に付加するエネルギーの量および付加時間を制御することが重要である。
【００６０】
この工程で用いる樹脂前駆体としては、ポリイミド前駆体を挙げることができる。
【００６１】
ポリイミド系樹脂としては、例えば、ポリアミック酸、ポリアミック酸の長鎖アルキルエステルなどを挙げることができる。ポリイミド前駆体から絶縁層を形成する場合、一般に、ポリイミド前駆体を塗布した後加熱処理することによりイミド化反応が起こり、ポリイミド系樹脂が生成し、絶縁層が形成される。絶縁層を形成する際に通常適用する加熱処理の温度は、ポリイミド前駆体の種類によって異なるが、２５０〜４００℃が適当である。この場合、前述した半硬化の工程は１５０〜２５０℃で行なうのが好ましい。
【００６２】
また、絶縁層１１７（図１参照）を形成するために用いる樹脂として、光照射による硬化する樹脂を用いる場合、例えば、紫外線硬化型のポリアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂を用いることができる。紫外線硬化型樹脂は、紫外線照射のみで硬化することができるため、熱により素子特性が変化する等の問題が生じることはない。
【００６３】
次に、工程（ｄ）について説明する。
【００６４】
この工程では、前述した工程により得られた素子１００ａを、図７に示すように、液体１３０に所定時間浸漬する。図７では、素子１００ａの全体を液体１３０に浸漬する場合を示したが、素子１００ａのうち少なくとも第２樹脂層１１７ｂを浸漬させればよい。
【００６５】
液体１３０は、第２樹脂層１１７ｂを溶解する性質を有する。この液体１３０は、樹脂前駆体の性質に応じて適宜選択することができる。例えば、樹脂前駆体としてアルカリ系溶液に対する溶解性を有するものを選択することができ、この場合、液体１３０としてアルカリ系溶液を用いることができる。
【００６６】
また、液体１３０は、第２樹脂層１１７ｂを剥離する性質を有するのがより好ましい。ここで、剥離とは、第２樹脂層１１７が液体１３０に溶解する過程において、第２樹脂層１１７ｂと柱状部１１０との接合部分に液体１３０が侵入し、第２樹脂層１１７ｂが剥がれることをいう。液体１３０が第２樹脂層１１７ｂを剥離する性質を有することにより、第２樹脂層１１７ｂのうち柱状部１１０上に形成された部分を効率的に引き剥がすことができる。
【００６７】
なお、この工程において、液体１３０に対する柱状部１１０の溶解性を、液体１３０に対する第２絶縁層１１７ｂの溶解性と比較して小さくすることができる。この構成によれば、柱状部１１０および第２樹脂層１１７ｂを液体１３０に浸漬する時間に十分なマージンが生じ、安定した製造が可能となる。また、第２樹脂層１１７ｂよりも先に柱状部１１０が液体１３０に溶解するのを防ぐことができ、素子特性に与える影響を抑えることができる。
【００６８】
この工程において、液体１３０に浸漬する時間および温度を制御することにより、図８に示すように、第２絶縁層１１７ｃを得る。第２絶縁層１１７ｃは、図８に示すように、図７に示す第２樹脂層１１７ｂのうち柱状部１１０上に形成された部分が除去されたものである。また、前述した工程において、第２樹脂層１１７ｂのうち上部ミラー１０３上に形成された部分も液体１３０に溶解する結果、図８に示すように、得られた第２絶縁層１１７ｃの上面が、柱状部１１０の上面とほぼ等しくなるように、第２絶縁層１１７ｃを形成することができる。
【００６９】
ついで、工程（ｅ）について説明する。
【００７０】
この工程では、第２樹脂層１１７ｃを硬化させて、柱状部１１０の側面を覆う絶縁層１１７を形成する。硬化の際の温度および時間は、通常の絶縁層形成における硬化工程での温度および時間を参照して行なう。この工程により、図１に示すように、柱状部１１０の側面を覆う絶縁層１１７が形成される。
【００７１】
つづいて、活性層１０５に電流を注入するための電極１１３，１１５を形成する工程（工程（ｆ））について説明する。
【００７２】
まず、電極１１３，１１５を形成する前に、必要に応じて、ドライエッチング法等を用いて、柱状部１１０の上面を洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。つづいて、真空蒸着法により、絶縁層１１７および柱状部１１０の上面に、金または亜鉛から構成される合金層を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて合金層をパターニングすることにより、開口部１１６を形成する。以上の工程により上部電極１１３が形成される。続いて、半導体基板１０１の裏面（半導体基板１０１において共振器１２０を形成する面と反対側の面）に、真空蒸着法により、金およびゲルマニウムから構成される合金層からなる下部電極１１５を形成する。以上のプロセスを経て、図１に示す面発光型発光素子１００が得られる。
【００７３】
（作用および効果）
次に、第１の実施の形態の作用および効果を説明する。
【００７４】
本実施の形態の面発光型発光素子１００の製造方法によれば、前述した工程（ｄ）において、少なくとも第２樹脂層１１７ｂを液体１３０に所定時間浸漬することにより、柱状部１１０へダメージを与えることなく、第２樹脂層１１７ｂのうち少なくとも柱状部１１０上に形成された部分を除去することができる。これにより、安定した特性を有する素子１００が得られ、かつ、低コストで歩留まり良く素子１００を製造することができる。また、除去された第２樹脂層１１７ｂのほとんどは液体１３０に溶解するため、除去された第２樹脂層１１７ｂが素子１００に再付着して素子特性を劣化させるおそれが少ない。
【００７５】
また、前述した工程（ｃ）において、第１樹脂層１１７ａを半硬化させることにより、第１樹脂層１１７ａと比較して液体１３０への溶解性がより低い第２樹脂層１１７ｂを形成する。この半硬化工程によって、第２樹脂層１１７ｂの液体１３０への溶解速度を遅くすることができるため、液体１３０中での第２樹脂層１１７ｂの除去工程におけるマージンを広くすることができる。
【００７６】
（第２の実施の形態）
（デバイスの構造）
図９は、本発明の第２の実施の形態の面発光型発光素子２００の断面を模式的に示す図である。
【００７７】
本実施の形態の面発光型発光素子２００においては、柱状部１１０の側面が絶縁層２１７で覆われている。絶縁層２１７は、樹脂前駆体および感光性成分を含む第１絶縁層２１７ａ（図１０参照）から形成されている。この点で、本実施の形態の面発光型発光素子２００は、絶縁層１１７を含む第１の実施形態の面発光型発光素子１００と異なる。面発光型発光素子２００において、その他の部分の構成については、第１の実施形態の面発光型発光素子１００とほぼ同様であるため、説明は省略する。
【００７８】
（デバイスの動作）
第２の実施の形態の面発光型発光素子２００の動作は、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００とほぼ同様であるため、説明は省略する。
【００７９】
（デバイスの製造プロセス）
次に、本実施の形態の面発光型発光素子２００の製造方法について、図２〜図４、および図１０〜図１４を用いて説明する。図２〜図４、および図１０〜図１４は、本実施の形態の面発光型発光素子２００の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【００８０】
本実施の形態の面発光型発光素子２００は、以下の工程（ａ）〜（ｅ）から製造される。
工程（ａ）は、半導体基板１０１上に、活性層１０５を含む多層膜を形成し、この多層膜の少なくとも一部をエッチングして、発光素子１００の少なくとも一部として機能する柱状部１１０を形成する工程である。
工程（ｂ）は、柱状部１１０を覆うように第１樹脂層２１７ａを形成する工程である。
工程（ｃ）は、第１樹脂層２１７ａを所定時間露光して、第１樹脂層２１７ａの一部を第２樹脂層２１７ｂに変化させる工程である。
工程（ｄ）は、第２樹脂層２１７ｂを溶解する性質を有する液体２３０に、少なくとも第２樹脂層２１７ｂを所定時間浸漬して、第２樹脂層２１７ｂを除去する工程である。
工程（ｅ）は、第１樹脂層２１７ａを硬化させて、柱状部１１０の側面を覆う絶縁層２１７を形成する工程である。
【００８１】
まず、工程（ａ）について説明する。
【００８２】
第１の実施の形態の面発光型発光素子１００の製造工程（ａ）と同様の工程にて、図２〜図４に示すように、半導体基板１０１上に半導体多層膜１５０を形成した後、柱状部１１０を含む共振器１２０を半導体基板１０１上に形成する。工程（ａ）については、第１の実施の形態の製造工程（ａ）とほぼ同様であるため、詳しい説明は省略する。
【００８３】
次に、工程（ｂ）について説明する。
【００８４】
柱状部１１０を覆うように第１樹脂層２１７ａを形成する工程である。本工程では、柱状部１１０を第１樹脂層２１７ａで埋め込む。
【００８５】
まず、樹脂前駆体および感光性成分を含む液状物（図示せず）を柱状部１１０および上部ミラー１０３上に塗布した後、乾燥させて、図１０に示すように、柱状部１１０を覆うように第１樹脂層２１７ａを形成する。この工程において、第１樹脂層２１７ａの膜厚が、少なくとも柱状部１１０の高さより大きく、かつ、第１樹脂層２１７ａが柱状部１１０を覆うように形成する。また、前記液状物は、必要に応じて溶剤に溶かして塗布する。この場合、前記液状物を塗布後、溶剤を蒸発させる。前記液状物の塗布方法としては、第１の実施の形態において示した樹脂前駆体の塗布方法と同様の方法を用いることができる。
【００８６】
次に、工程（ｃ）について説明する。
【００８７】
この工程では、図１１に示すように、第１樹脂層２１７ａを露光して、第１樹脂層２１７ａの一部を第２樹脂層２１７ｂに変化させる。本実施の形態においては、露光量を調整することにより、図１２に示すように、第１樹脂層２１７ａのうち柱状部１１０の上面と同一平面より上に形成されている部分を、第２樹脂層２１７ｂへと変化させる。かかる工程により、素子２００ａを得る。素子２００ａは、柱状部１２０の側面が第１樹脂層２１７ａで覆われ、かつ第１樹脂層２１７ａおよび柱状部１１０上には第２樹脂層２１７ｂが形成されている。
【００８８】
第２樹脂層２１７ｂは、露光により、第１樹脂層２１７ａ中の感光体成分の少なくとも一部が反応して、液体２３０への第１樹脂層２１７ａの溶解性が変化したものである。ここで、第１樹脂層２１７ａに含まれる感光性成分は、露光により反応して構造が変化することにより、後述する液体２３０（図１２参照）への溶解性が大きくなる性質を有する。すなわち、第２樹脂層２１７ｂは、第１樹脂層２１７ａと比較して、液体２３０に対する第２樹脂層２１７ｂの溶解度が大きいという性質を有する。
【００８９】
この露光工程は、第１樹脂層２１７ａに含まれる感光性成分の濃度や種類に応じて、露光時間や、照射する光量を制御することにより行なう。例えば、本実施の形態において、露光によって第１樹脂層２１７ａの一部を第２樹脂層２１７ｂに変化させる場合、第１樹脂層２１７ａから一般的な絶縁層を形成する際の露光工程で照射する光量よりも、少ない光量にて露光を行なうか、もしくは、第１樹脂層２１７ａから一般的な絶縁層を形成する際の露光工程より少ない露光時間で露光を行なう。ここで、第１樹脂層２１７ａに光を照射して、第１樹脂層２１７ａの一部を、第１樹脂層２１７ａよりも液体２３０に対する溶解度が大きい第２樹脂層２１７ｂに変化させる場合、照射する光量が不十分であると、液体２３０への樹脂層の溶解性が低いままで、前記樹脂層が液体２３０にほとんど溶解しないため、後述する工程において前記樹脂層の除去が困難となる。一方、この場合に、照射する光量が多すぎると、第１樹脂層２１７ａのうちすべての樹脂層が液体２３０への溶解度が大きい第２樹脂層２１７ｂに変化してしまい、液体２３０へ浸漬した際にすべての樹脂層が溶解してしまう。このため、感光性成分の種類に応じて、露光における光の照射時間および照射量を制御することが重要である。
【００９０】
この工程で用いる樹脂前駆体としては、ポジ型感光性ポリイミド前駆体を挙げることができる。
【００９１】
次に、工程（ｄ）について説明する。
【００９２】
この工程では、前述した工程により得られた素子２００ａを、図１３に示すように、液体２３０に所定時間浸漬する。図１３では、素子２００ａの全体を液体２３０に浸漬した場合を示したが、素子２００ａのうち少なくとも第２樹脂層２１７ｂを浸漬させればよい。
【００９３】
液体２３０は、第２樹脂層２１７ｂを溶解する性質を有する。この液体２３０は、第２樹脂層２１７ｂを構成する樹脂前駆体や感光体成分の性質に応じて適宜選択することができる。
【００９４】
また、液体２３０は、第２樹脂層２１７ｂを剥離する性質を有することができる。この構成によれば、前述した液体１３０と同様の効果を奏することができる。
【００９５】
なお、この工程において、液体２３０に対する柱状部１１０の溶解性を、液体２３０に対する第２絶縁層２１７ｂの溶解性と比較して小さくすることができる。この構成によれば、前述した液体１３０と同様の効果を奏することができる。
【００９６】
この工程において、液体２３０に浸漬する時間および温度を制御することにより、第１の実施の形態における図８に示す素子と同様に、図１３に示す第２樹脂層２１７ｂが除去される。その結果、図１４に示すように、柱状部１１０の側面を覆い、かつ上面が柱状部１１０の上面とほぼ同一平面を構成する第１樹脂層２１７ａが得られる。続いて、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００の製造工程において、第２樹脂層１１７ｃを硬化させる方法とほぼ同様の方法にて、第１絶縁層２１７ａを硬化させることにより、図９に示すように、柱状部１１０の側面を覆う絶縁層２１７が形成される。
【００９７】
以降の工程は、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００の製造工程とほぼ同様であるため、説明は省略する。以上のプロセスを経て、図９に示す面発光型発光素子２００が得られる。
【００９８】
（作用および効果）
次に、第２の実施の形態の作用および効果を説明する。
【００９９】
第２の実施の形態の面発光型発光素子２００の製造方法によれば、液体２３０に第２樹脂層２１７ｂを所定時間浸漬して、第２樹脂層２１７ｂを除去することにより、柱状部１１０へダメージを与えることなく、第２樹脂層２１７ｂのみを除去することができる。これにより、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００と同様に、安定した特性を有する素子２００が得られ、かつ低コストで歩留まり良く素子２００を製造することができる。また、除去された第２樹脂層２１７ｂのほとんどは液体２３０に溶解するため、除去された第２樹脂層２１７ｂが素子１００に再付着して素子特性を劣化させるおそれが少ない。
【０１００】
また、前述した工程（ｃ）において、第１樹脂層２１７ａを露光して、第１樹脂層２１７ａの一部を、第１樹脂層２１７ａよりも液体２３０への溶解性が高い第２樹脂層１１７ｂを形成する。この露光工程によって、第２樹脂層２１７ｂの液体２３０への溶解速度を速めることができるため、第２樹脂層２１７ｂのみを効率良く除去することができる。
【０１０１】
この他、第２の実施の形態の面発光型発光素子２００およびその製造方法においては、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００およびその製造方法とほぼ同様の作用および効果を有する。
【０１０２】
（第３の実施の形態）
（デバイスの構造）
図１５は、本発明の第３の実施の形態の面発光型発光素子３００の断面を模式的に示す図である。図１６は、図１５に示す面発光型発光素子３００を模式的に示す平面図である。
【０１０３】
本実施の形態の面発光型発光素子３００は、図１５および図１６に示すように、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００とほぼ同様の構造を有するのに加えて、柱状部１１０の近傍に形成されたモニタ部３２０を含む。モニタ部３２０は、柱状部１１０と同じパターニング工程にて形成される。また、面発光型発光素子３００の製造工程においては、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００と同様の工程にて、図１７に示す絶縁層１１７が形成される。すなわち、少なくとも第２樹脂層１１７ｂを液体１３０（図８参照）に所定時間浸漬することにより、第２樹脂層１１７ｂのうち柱状部１１０上に形成された部分が除去され、絶縁層１１７が形成される。
【０１０４】
モニタ部３２０は、少なくとも第２樹脂層１１７ｂを液体１３０に所定時間浸漬させて、第２樹脂層１１７ｂのうち柱状部１１０上に形成された部分を除去する工程において、第２樹脂層１１７ｂの剥がれ具合をモニタするために設けられている。例えば、モニタ部３２０、柱状部１１０、および第２樹脂層１１７ｂを液体１３０に浸漬する場合において、第２樹脂層１１７ｂのうちモニタ部３２０上面の領域に存在した部分が剥離することにより、モニタ部３２０上面の反射率が変化する。このモニタ部３２０上面における反射率の変化を測定することにより、第２樹脂層１１７ｂの剥がれ具合を確認することができる。これにより、第２樹脂層１１７ｂのうち柱状部１１０上に形成された部分の除去を制御することができる。
【０１０５】
モニタ部３２０は、その平面形状が長方形であることがより好ましく、この長方形の長辺の短辺に対する比が大きいことがさらに好ましい。この構成によれば、液体１３０中で、第２樹脂層１１７ｂのうちモニタ部３２０上面の領域に存在する部分が剥離する状況を精度良く検知することができる。
【０１０６】
（デバイスの製造プロセス）
本実施の形態の面発光型発光素子３００は、柱状部１１０をパターニングにより形成する工程と同一工程にてモニタ部３２０を形成する点を除き、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００と基本的に同様の工程にて製造される。すなわち、モニタ部３２０は、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００の製造工程において、図３および図４に示すパターニング工程で柱状部１１０とともに形成される。この他の工程は、面発光型発光素子１００の製造工程とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【０１０７】
（デバイスの動作）
本実施の形態の面発光型発光素子３００の動作は、第１および第２の実施の形態の面発光型発光素子１００，２００の動作と同様である。よって、その説明を省略する。
【０１０８】
（作用および効果）
また、本実施の形態の面発光型発光素子３００およびその製造方法における作用および効果は、第１の実施の形態の面発光型発光素子１００およびその製造方法における作用および効果とほぼ同様であり、さらに、以下に示す作用および効果を有する。
【０１０９】
柱状部１１０の近傍にモニタ部３２０が形成されていることにより、第２樹脂層１１７ｂのうち柱状部１１０上に形成された部分が除去されたどうかを検知することができる。その結果、柱状部１１０へダメージを与えることなく、第２樹脂層１１７ｂのうち柱状部１１０上に形成された部分をより確実に除去することができる。これにより、安定した特性を有する素子３００を歩留まり良く形成することができる。
【０１１０】
なお、上記の第１〜３の実施の形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系のものについて説明したが、発振波長に応じてその他の材料系、例えば、ＧａＩｎＰ系、ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓＳｂ系の半導体材料を用いることも可能である。
【０１１１】
また、上記の面発光型発光素子の駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。また、上記の実施の形態では、柱状部を一つ有する面発光型発光素子を示しているが、基板面内で柱状部が複数個設けられていても本発明の形態は損なわれない。
【０１１２】
また、上記の第１〜３の実施の形態においては、面発光型発光素子が面発光型半導体レーザである場合を示したが、面発光型発光素子は面発光型半導体レーザに限定されるわけではなく、基板に垂直な方向に光を出射する発光素子であればよい。本発明に適用される面発光型発光素子としては、面発光型半導体レーザのほか、ＬＥＤ素子、半導体光増幅素子などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる面発光型発光素子の断面を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図４】図３に示す製造工程図を模式的に示す平面図である。
【図５】図１に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】図１に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図１に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】図１に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態にかかる面発光型発光素子の断面を模式的に示す図である。
【図１０】図９に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】図９に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１２】図９に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１３】図９に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１４】図９に示す面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態にかかる面発光型発光素子の断面を模式的に示す図である。
【図１６】図１５に示す面発光型発光素子を模式的に示す平面図である。
【図１７】一般的な面発光型発光素子の断面を模式的に示す図である。
【図１８】図１７に示す一般的な面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１７に示す一般的な面発光型発光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００面発光型発光素子
１００ａ，２００ａ素子
１０１半導体基板
１０２バッファ層
１０３下部ミラー
１０４ｎ型クラッド層
１０５活性層
１０６ｐ型クラッド層
１０７上部ミラー
１０８コンタクト層
１１０柱状部
１１３上部電極
１１５下部電極
１１６開口部
１１７，２１７絶縁層
１１７ａ，２１７ａ第１樹脂層
１１７ｂ，１１７ｃ，２１７ｂ第２樹脂層
１２０共振器
１３０，２３０液体
１４０光
１５０半導体多層膜
３２０モニタ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a surface light emitting element that emits light in a direction perpendicular to a substrate.
[0002]
[Background]
A surface-emitting light-emitting element typified by a surface-emitting semiconductor laser is a light-emitting element that can be two-dimensionally integrated, and is expected to be applied in a wide range of fields such as a light source for high-speed and large-capacity optical communication.
[0003]
By the way, it is the parasitic capacitance of the element that becomes a problem when the light emitting element is driven at high speed. For example, in the case of a surface emitting semiconductor laser, in order to drive the element, it is necessary to inject current from the substrate surface to the active layer. In addition, in order to prevent current from being injected into the active layer from a part other than the light emitting part (part that contributes to light emission), an insulating layer is generally formed in a region other than the vicinity of the light emitting part. Electrodes are formed on the substrate surface. For this reason, a layer structure of an electrode, an insulating layer, and a semiconductor is formed in the element, and parasitic capacitance is generated by this layer structure.
[0004]
In order to reduce the parasitic capacitance, the insulating layer may be formed thick. Therefore, a method is adopted in which the periphery of the light emitting portion is filled with an insulating resin typified by polyimide and this resin is used as an insulating layer. A surface-emitting type semiconductor laser having such a structure is disclosed in, for example, the Institute of Electrical, Information and Communication Engineers, Technical Report of IEICE, LQE98-141, 1999-2.
[0005]
An example of a general surface emitting semiconductor laser in which the periphery of the light emitting portion is embedded with resin and an example of a manufacturing method thereof are shown in FIGS. In the surface-emitting type semiconductor laser 500 shown in FIG. 17, the active layer 105 is formed on the columnar part 110, and light is emitted from the emission port 116 on the upper surface of the columnar part 110. In order to drive the surface emitting semiconductor laser 500, it is necessary to form an electrode 113 for injecting current into the active layer 105 on the columnar portion 110 as shown in FIG. Further, as described above, in order to reduce the parasitic capacitance of the element, it is preferable to embed the periphery of the columnar portion 110 with an insulating resin layer 517 as shown in FIG. In order to form the surface emitting semiconductor laser 500 shown in FIG. 17, the resin layer 517a is embedded around the columnar part 110 as shown in FIG. 18, and then formed on the columnar part 110 in the resin layer 517a. The upper electrode 113 must be formed so that the upper electrode 113 is bonded to the upper surface of the columnar portion 110. Therefore, after embedding the resin layer 517a around the columnar portion 110 and before forming the upper electrode 113, as shown in FIG. 19, the element 500a is installed in a polishing machine 550 using a CMP method or the like, and polishing is performed. A step of removing the portion formed on the columnar portion 110 in the resin layer 517a by polishing the resin 517a using the agent 551 is used.
[0006]
However, in the method shown in FIG. 19, the columnar portion 110 itself may be polished at the same time as the resin layer 517a is polished. In this case, there is a possibility that the element is destroyed or the element characteristics are deteriorated. Further, the resin or abrasive removed by polishing adheres to the element, which may cause deterioration of element characteristics. Therefore, it is difficult to obtain an element having stable characteristics unless the electrode 113 is formed after the upper surface of the columnar portion 110 is cleaned by using a detailed cleaning process or a dry etching process in addition to the polishing process described above. Met. For this reason, there has been a problem that the number of steps increases due to the addition of the cleaning step, and the manufacturing cost increases accordingly.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a surface-emitting light-emitting element that can provide an element with stable characteristics, has a low cost, and has a good yield.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) The method for producing the surface-emitting light-emitting device of the present invention includes:
A method of manufacturing a surface-emitting light-emitting element in which a columnar portion that functions as at least a part of a light-emitting element is formed on a substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate, and includes the following steps (a) to (e) )including.
[0009]
(A) forming a multilayer film including an active layer on a substrate and etching at least a part of the multilayer film to form a columnar part functioning as at least a part of the light emitting element;
(B) forming a first resin layer so as to cover the columnar part;
(C) changing the solubility of the first resin layer in a predetermined liquid to form a second resin layer;
(D) the predetermined liquid has a property of dissolving the second resin layer;
Immersing at least the second resin layer in the liquid for a predetermined time to remove at least a portion of the second resin layer formed on the columnar portion; and
(E) The process of hardening the said 2nd resin layer and forming the insulating layer which covers the side surface of the said columnar part.
[0010]
According to the present invention, in the step (d), at least the second resin layer is immersed in the liquid for a predetermined time, and a portion of the second resin layer formed on the columnar portion is removed. Only the second resin layer can be removed without damaging the columnar portion. Thus, an element having stable characteristics can be obtained, and the element can be manufactured at a low cost and with a high yield.
[0011]
In this case, the step (c) may be a step of changing the solubility of the first resin layer in the predetermined liquid by applying heat or light to the first resin layer. According to this configuration, the second resin layer is formed by easily changing the solubility of the first resin layer in the predetermined liquid by applying heat or light to the first resin layer. Therefore, the part formed on the columnar part in the second resin layer can be efficiently removed.
[0012]
(2) Moreover, the manufacturing method of the surface emitting light emitting element of this invention is as follows.
A method of manufacturing a surface-emitting light-emitting element in which a columnar portion that functions as at least a part of a light-emitting element is formed on a substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate, and includes the following steps (a) to (e) )including.
[0013]
(A) forming a multilayer film including an active layer on a substrate and etching the at least part of the multilayer film to form the columnar part;
(B) forming a first resin layer containing a resin precursor so as to cover the columnar part;
(C) semi-curing the first resin layer to form a second resin layer;
(D) a step of immersing at least the second resin layer in a liquid dissolving the second resin layer for a predetermined time to remove at least a portion formed on the columnar portion of the second resin layer; and
(E) The process of hardening the said 2nd resin layer and forming the insulating layer which covers the side surface of the said columnar part.
[0014]
Here, the semi-curing in the step (c) refers to changing the solubility of the first resin layer in the liquid used in the step (d). By semi-curing, the first resin layer changes to the second resin layer. That is, the first resin layer and the second resin layer have different solubility in the liquid used in the step (d).
[0015]
According to the present invention, the same operations and effects as the manufacturing method shown in the above (1) are exhibited. Further, for example, in the step (c), the second resin layer having a lower solubility in the liquid than the first resin layer is formed by semi-curing the first resin layer. In this semi-curing step, the dissolution rate of the second resin layer in the liquid can be slowed, so that the margin in the step of removing the second resin layer in the liquid can be widened.
[0016]
(3) Moreover, the manufacturing method of the surface emitting light emitting element of this invention is as follows.
A method of manufacturing a surface-emitting light-emitting element in which a columnar portion that functions as at least a part of a light-emitting element is formed on a substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate, and includes the following steps (a) to (e) )including.
[0017]
(A) forming a multilayer film including an active layer on a substrate and etching at least a part of the multilayer film to form the columnar part;
(B) forming a first resin layer containing a resin precursor and a photosensitive component so as to cover the columnar part;
(C) exposing the first resin layer for a predetermined time to change a part of the first resin layer to a second resin layer;
(D) a step of removing the second resin layer by immersing at least the second resin layer in a liquid dissolving the second resin layer for a predetermined time; and
(E) The process of hardening the said 1st resin layer and forming the insulating layer which covers the side surface of the said columnar part.
[0018]
According to the present invention, the same operations and effects as the manufacturing method shown in the above (1) are exhibited. Further, for example, in the step (c), the first resin layer is exposed, and a part of the first resin layer is more soluble in the liquid than the first resin layer. Change to resin layer. By this exposure step, the dissolution rate of the second resin layer in the liquid can be increased, so that only the second resin layer is efficiently removed.
[0019]
Further, since the liquid has a property of dissolving the second resin layer, it is possible to prevent the components of the second resin layer from reattaching to the columnar portion.
[0020]
In this case, the photosensitive component may have a property that the solubility in the liquid is changed by light irradiation.
[0021]
In the method for producing a surface-emitting light emitting device of (2) or (3), a polyimide resin precursor can be used as the resin precursor.
[0022]
The manufacturing method of the surface-emitting light emitting device of (1) to (3) can take the following modes (4) to (9).
[0023]
(4) The liquid may have a property of peeling the second resin layer. Here, peeling means that the liquid enters the joint portion between the second resin layer and the columnar part in the process of dissolving the second resin layer in the liquid, and the second resin layer is peeled off. Say. Since the liquid has a property of peeling off the second resin layer, a portion of the second resin layer formed on the columnar part can be efficiently peeled off.
[0024]
(5) The columnar part may be less soluble in the liquid than the second resin layer. Thereby, a sufficient margin is generated in the time for immersing the columnar part and the second resin layer in the liquid, and stable production becomes possible. Further, it is possible to prevent the columnar portion from being dissolved in the liquid prior to the second resin layer, and it is possible to suppress the influence on the element characteristics.
[0025]
(6) The insulating layer may be made of a polyimide resin.
[0026]
(7) As the liquid, an alkaline solution can be used. Here, the alkaline solution refers to a general basic solution.
[0027]
(8) Furthermore, the process of forming the monitor part for monitoring the removal of the said 2nd resin layer in the vicinity of the said columnar part can be included. Thereby, it is possible to accurately detect whether or not a portion formed on the columnar portion of the second resin layer is removed. As a result, the portion formed on the columnar portion of the second resin layer can be reliably removed without damaging the columnar portion.
[0028]
In this case, the monitor portion can be formed in the same patterning step as the columnar portion in the step (a).
[0029]
(9) The surface-emitting light-emitting element can be any one of a surface-emitting semiconductor laser, an LED element, and a semiconductor light amplifying element.
[0030]
Among these, when the surface-emitting light-emitting element is a surface-emitting semiconductor laser,
The columnar portion includes an active layer,
A resonator composed of a semiconductor deposited body including at least a part of the columnar portion may be included.
[0031]
In this case, the following step (f) can be further included.
[0032]
(F) forming an electrode for injecting a current into the active layer;
[0033]
Further, in this case, it is possible to include a step of cleaning the upper surface of the columnar portion before performing the step (f). According to this step, an element having more stable characteristics can be obtained.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0035]
(First embodiment)
(Device structure)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a surface-emitting light emitting device 100 according to a first embodiment of the present invention.
[0036]
In the present embodiment, a case where the surface-emitting light-emitting element 100 is a surface-emitting semiconductor laser is shown. In the surface-emitting light emitting device 100, an insulating layer 117 is formed on a vertical resonator (hereinafter referred to as “resonator”) 120. The surface-emitting light emitting device 100 includes a semiconductor substrate 101, a buffer layer 102 made of n-type GaAs formed on the semiconductor substrate 101, a resonator 120, and a contact layer 108 made of p-type GaAs formed on the resonator 120. It is comprised including.
[0037]
In the resonator 120, a columnar semiconductor deposited body (columnar portion) 110 is formed. Here, the columnar portion 110 is a columnar semiconductor deposited body that is a part of the resonator 120 and includes at least the active layer 105. This columnar portion 110 is embedded with an insulating layer 117. A side surface of the columnar part 110 is covered with an insulating layer 117, and an upper electrode 113 is formed on the columnar part 110.
[0038]
The resonator 120 is formed on the buffer layer 102 and has n-type Al._0.85Ga_0.15As layer and n-type Al_0.15Ga_0.8530 pairs of distributed reflection type multilayer mirrors (hereinafter referred to as “lower mirrors”) 103, n-type Al, alternately laminated with As layers_0.5Ga_0.5N-type cladding layer 104 made of As, GaAs well layer and Al_0.3Ga_0.7A multi-well active layer 105 composed of an As barrier layer and having three well layers, Al_0.5Ga_0.5P-type cladding layer 106 made of As and p-type Al_0.85Ga_0.15As layer and p-type Al_0.15Ga_0.8525 pairs of distributed reflection type multilayer mirrors (hereinafter referred to as “upper mirrors”) 107 in which As layers are alternately stacked are sequentially stacked.
[0039]
The upper mirror 107 is made p-type by doping with Zn, and the lower mirror 103 is made n-type by doping with Se. Therefore, a pin diode is formed by the upper mirror 107, the active layer 105 not doped with impurities, and the lower mirror 103.
[0040]
In addition, a portion of the resonator 120 from the laser light emitting side of the surface-emitting light emitting device 100 to the middle of the lower mirror 103 is etched into a circular shape when viewed from the laser light emitting side to form the columnar portion 110. ing. In the present embodiment, the planar shape of the columnar part 110 is circular, but this shape can be any shape.
[0041]
In the surface light emitting element 100 according to the present embodiment, the insulating layer 117 is formed so as to cover the side surface of the columnar part 110 and the upper surface of the lower mirror 103.
[0042]
As a material for forming the insulating layer 117, for example, a resin formed by applying energy such as heat or light such as polyimide resin, acrylic resin, or epoxy resin can be used. .
[0043]
An upper electrode 113 is formed on the columnar part 110 and the insulating layer 117. Further, an opening 116 serving as a laser beam emission port is formed at the center of the upper surface of the columnar part 110. Further, a lower electrode 115 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101 opposite to the side on which the resonator 120 is formed. That is, in the surface-emitting light emitting device 100 shown in FIG. 1, it is bonded to the upper electrode 113 on the columnar portion 110, and is bonded to the lower electrode 115 on the surface opposite to the resonator 120 formation surface of the semiconductor substrate 101, Current is injected into the active layer 105 by the upper electrode 113 and the lower electrode 115.
[0044]
(Device operation)
A general operation of the surface-emitting light emitting device 100 according to the first embodiment will be described below. The surface emitting light emitting device 100 is a surface emitting semiconductor laser, and emits laser light from the opening 116.
[0045]
First, when a forward voltage is applied to the pin diode between the upper electrode 113 and the lower electrode 115, recombination of electrons and holes occurs in the active layer 105, and light emission due to such recombination occurs. Stimulated emission occurs when the generated light reciprocates between the upper mirror 107 and the lower mirror 103, and the intensity of the light is amplified. When the optical gain exceeds the optical loss, laser oscillation occurs, and laser light is emitted in a direction perpendicular to the semiconductor substrate 101 from the opening 116 of the upper electrode 113.
[0046]
(Device manufacturing process)
Next, a method for manufacturing the surface-emitting light emitting device 100 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 5 to 8 are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device of the present embodiment. FIG. 4 is a plan view schematically showing the manufacturing process diagram shown in FIG.
[0047]
The surface-emitting light emitting device 100 of the present embodiment is manufactured from the following steps (a) to (e).
In the step (a), a multilayer film including the active layer 105 is formed on the semiconductor substrate 101, and at least a part of the multilayer film is etched to form the columnar part 110 that functions as at least a part of the light emitting element 100. It is a process to do.
Step (b) is a step of forming the first resin layer 117 a so as to cover the columnar part 110.
Step (c) is a step of forming the second resin layer 117b by changing the solubility of the first resin layer 117a in the liquid 130 (described later).
In the step (d), at least the second resin layer 117b is dipped in a liquid 130 having a property of dissolving the second resin layer 117b for a predetermined time to be formed on at least the columnar portion 110 of the second resin layer 117b. This is a step of removing the remaining portion.
Step (e) is a step in which the second resin layer 117c is cured to form an insulating layer 117 that covers the side surface of the columnar section 110.
[0048]
First, the step (a) will be described.
[0049]
The semiconductor multilayer film 150 shown in FIG. 2 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101 made of n-type GaAs shown in FIG. 2 by epitaxial growth while modulating the composition. Here, the semiconductor multilayer film 150 includes the buffer layer 102 made of n-type GaAs, n-type Al_0.85Ga_0.15As layer and n-type Al_0.15Ga_0.85Lower mirror 103 in which As layers are stacked alternately, n-type Al_0.5Ga_0.5N-type cladding layer 104 made of As, GaAs well layer and Al_0.3Ga_0.7A multi-well active layer 105 composed of an As barrier layer and having three well layers, Al_0.5Ga_0.5P-type cladding layer 106 made of As, p-type Al_0.85Ga_0.15As layer and p-type Al_0.15Ga_0. ₈₅The upper mirror 107 in which As layers are alternately stacked and the contact layer 108 made of p-type GaAs. The semiconductor multilayer film 150 is formed by depositing these layers on the semiconductor substrate 101 in order. The surface of the semiconductor substrate 101 refers to a surface of the semiconductor substrate 101 on the side where the resonator 120 is formed in a later step.
[0050]
The temperature at which the epitaxial growth is performed is appropriately determined depending on the type of the semiconductor substrate 101 or the type and thickness of the semiconductor multilayer film 150 to be formed, but it is generally preferably 600 ° C. to 800 ° C. Further, the time required for performing the epitaxial growth is also appropriately determined in the same manner as the temperature. As a method for epitaxial growth, a metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, an MBE method (Molecular Beam Epitaxy) method, or an LPE method (Liquid Phase Epitaxy) can be used.
[0051]
Subsequently, a photoresist (not shown) is applied on the contact layer 108 and then patterned by photolithography to form a resist layer (not shown) having a predetermined pattern. Next, the contact layer 108, the upper mirror 107, the p-type cladding layer 106, the active layer 105, the n-type cladding layer 104, and a part of the lower mirror 103 are etched by dry etching using this resist layer as a mask. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, a columnar portion 110 that is a columnar semiconductor deposited body is provided. Through the above steps, the resonator 120 including the columnar part 110 is formed on the semiconductor substrate 101.
[0052]
Then, a process (b) is demonstrated.
[0053]
In this step, the columnar part 110 is embedded with the first resin layer 117a.
[0054]
First, a liquid material (not shown) containing a resin precursor is applied on the columnar part 110 and the upper mirror 103 and then dried, and the first resin layer 117a is covered so as to cover the columnar part 110 as shown in FIG. Form. In this step, the first resin layer 117 a is formed so that the thickness of the first resin layer 117 a is at least larger than the height of the columnar part 110 and covers the columnar part 110. Moreover, the resin precursor is dissolved in a solvent and applied as necessary. In this case, the solvent is evaporated after the resin precursor is applied.
[0055]
As the liquid coating method, known techniques such as spin coating, dipping, and spray coating can be used. In the application, it is preferable to suppress the unevenness of the film thickness due to the convex portion formed by the columnar portion 110 as much as possible.
[0056]
Next, step (c) will be described.
[0057]
In this step, the resin precursor in the first resin layer 117a is semi-cured by applying energy such as heat or light to form the second resin layer 117b as shown in FIG.
[0058]
Here, semi-curing refers to changing the solubility of the first resin layer 117a in the liquid 130 described later. In this Embodiment, it changes from the 1st resin layer 117a to the 2nd resin layer 117b by semi-hardening. That is, the first resin layer 117a and the second resin layer 117b have different solubility in the liquid 130. In the present embodiment, by applying energy such as heat or light, a part of the resin precursor in the first resin layer 117a reacts to form the second resin layer 117b having lower solubility in the liquid 130. .
[0059]
This semi-curing step is performed by controlling the time for adding energy such as heat or light and the amount of the energy to be added according to the type of the resin precursor contained in the first resin layer 117a. In addition, the reaction temperature is controlled when semi-cured by heat, and the amount of light is controlled when semi-cured by light. For example, when the second resin layer 117b having a lower solubility in the liquid 130 than the first resin layer 117a is formed by semi-curing the first resin layer 117a by thermosetting, an insulating layer is formed from the first resin layer 117a. In this case, the semi-curing is performed at a temperature lower than that of the heat-curing step normally used. In this case, if the amount of energy to be added is insufficient, the solubility in the liquid 130 does not change so much, and the resin layer dissolves in the liquid 130 and is almost removed. On the other hand, in this case, if the amount of energy to be added is too large, the solubility in the liquid 130 becomes too low, and it becomes difficult to remove the second resin layer 117b in a process described later. For this reason, it is important to control the amount of energy added and the addition time during semi-curing depending on the type of resin precursor.
[0060]
Examples of the resin precursor used in this step include a polyimide precursor.
[0061]
Examples of the polyimide resin include polyamic acid and long-chain alkyl ester of polyamic acid. When an insulating layer is formed from a polyimide precursor, generally, an imidization reaction occurs by applying a polyimide precursor and then heat-treating to produce a polyimide-based resin, thereby forming an insulating layer. The temperature of the heat treatment usually applied when forming the insulating layer varies depending on the type of the polyimide precursor, but is suitably 250 to 400 ° C. In this case, the above-described semi-curing step is preferably performed at 150 to 250 ° C.
[0062]
In addition, as a resin used for forming the insulating layer 117 (see FIG. 1), when a resin that is cured by light irradiation is used, for example, an ultraviolet curable polyacrylic resin and an epoxy resin can be used. Since the ultraviolet curable resin can be cured only by ultraviolet irradiation, problems such as changes in device characteristics due to heat do not occur.
[0063]
Next, process (d) is demonstrated.
[0064]
In this step, the element 100a obtained by the above-described step is immersed in the liquid 130 for a predetermined time as shown in FIG. Although FIG. 7 shows the case where the entire element 100a is immersed in the liquid 130, at least the second resin layer 117b may be immersed in the element 100a.
[0065]
The liquid 130 has a property of dissolving the second resin layer 117b. The liquid 130 can be appropriately selected according to the properties of the resin precursor. For example, a resin precursor having solubility in an alkaline solution can be selected. In this case, an alkaline solution can be used as the liquid 130.
[0066]
Further, it is more preferable that the liquid 130 has a property of peeling the second resin layer 117b. Here, the peeling means that the liquid 130 enters the joint portion between the second resin layer 117b and the columnar part 110 and the second resin layer 117b is peeled off in the process in which the second resin layer 117 is dissolved in the liquid 130. Say. Since the liquid 130 has a property of peeling the second resin layer 117b, a portion of the second resin layer 117b formed on the columnar portion 110 can be efficiently peeled off.
[0067]
In this step, the solubility of the columnar part 110 in the liquid 130 can be made smaller than the solubility of the second insulating layer 117b in the liquid 130. According to this configuration, a sufficient margin is generated in the time for immersing the columnar part 110 and the second resin layer 117b in the liquid 130, and stable production becomes possible. Further, it is possible to prevent the columnar part 110 from being dissolved in the liquid 130 before the second resin layer 117b, and it is possible to suppress the influence on the element characteristics.
[0068]
In this step, by controlling the time and temperature of immersion in the liquid 130, the second insulating layer 117c is obtained as shown in FIG. As shown in FIG. 8, the second insulating layer 117 c is formed by removing a portion formed on the columnar portion 110 from the second resin layer 117 b shown in FIG. 7. Further, in the above-described process, as a result of the portion of the second resin layer 117b formed on the upper mirror 103 being dissolved in the liquid 130, as shown in FIG. 8, the upper surface of the obtained second insulating layer 117c is The second insulating layer 117 c can be formed so as to be substantially equal to the upper surface of the columnar part 110.
[0069]
Next, step (e) will be described.
[0070]
In this step, the second resin layer 117c is cured to form the insulating layer 117 that covers the side surfaces of the columnar section 110. The temperature and time at the time of curing are determined with reference to the temperature and time in the curing step in the normal insulating layer formation. By this step, as shown in FIG. 1, an insulating layer 117 covering the side surface of the columnar part 110 is formed.
[0071]
Next, a process of forming electrodes 113 and 115 for injecting current into the active layer 105 (process (f)) will be described.
[0072]
First, before the electrodes 113 and 115 are formed, the upper surface of the columnar portion 110 is cleaned using a dry etching method or the like as necessary. Thereby, an element having more stable characteristics can be formed. Subsequently, an alloy layer made of gold or zinc is formed on the upper surface of the insulating layer 117 and the columnar portion 110 by vacuum deposition, and then the alloy layer is patterned using a photolithography method, whereby the opening 116 is formed. Form. The upper electrode 113 is formed by the above process. Subsequently, a lower electrode 115 made of an alloy layer made of gold and germanium is formed on the back surface of the semiconductor substrate 101 (the surface opposite to the surface on which the resonator 120 is formed in the semiconductor substrate 101) by vacuum deposition. . Through the above process, the surface-emitting light emitting device 100 shown in FIG. 1 is obtained.
[0073]
(Function and effect)
Next, the operation and effect of the first embodiment will be described.
[0074]
According to the method for manufacturing the surface-emitting light emitting device 100 of the present embodiment, at least the second resin layer 117b is immersed in the liquid 130 for a predetermined time in the step (d) described above, thereby damaging the columnar part 110. Without removing the second resin layer 117b, at least a portion formed on the columnar portion 110 can be removed. Thereby, the element 100 having stable characteristics can be obtained, and the element 100 can be manufactured at a low cost and with a high yield. Further, since most of the removed second resin layer 117b is dissolved in the liquid 130, there is little possibility that the removed second resin layer 117b is reattached to the element 100 and deteriorates the element characteristics.
[0075]
In the step (c) described above, the first resin layer 117a is semi-cured to form the second resin layer 117b having a lower solubility in the liquid 130 than the first resin layer 117a. By this semi-curing step, the dissolution rate of the second resin layer 117b in the liquid 130 can be slowed, so that the margin in the step of removing the second resin layer 117b in the liquid 130 can be widened.
[0076]
(Second Embodiment)
(Device structure)
FIG. 9 is a diagram schematically showing a cross section of the surface-emitting light emitting device 200 according to the second embodiment of the present invention.
[0077]
In the surface-emitting light emitting device 200 of the present embodiment, the side surface of the columnar portion 110 is covered with the insulating layer 217. The insulating layer 217 is formed from a first insulating layer 217a (see FIG. 10) containing a resin precursor and a photosensitive component. In this respect, the surface-emitting light-emitting element 200 of the present embodiment is different from the surface-emitting light-emitting element 100 of the first embodiment including the insulating layer 117. In the surface light emitting element 200, the configuration of the other parts is substantially the same as that of the surface light emitting element 100 of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0078]
(Device operation)
Since the operation of the surface-emitting light-emitting element 200 of the second embodiment is substantially the same as that of the surface-emitting light-emitting element 100 of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0079]
(Device manufacturing process)
Next, a method for manufacturing the surface-emitting light emitting device 200 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4 and FIGS. 10 to 14. 2 to 4 and FIGS. 10 to 14 are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device 200 of the present embodiment.
[0080]
The surface-emitting light emitting device 200 of the present embodiment is manufactured from the following steps (a) to (e).
In the step (a), a multilayer film including the active layer 105 is formed on the semiconductor substrate 101, and at least a part of the multilayer film is etched to form the columnar part 110 that functions as at least a part of the light emitting element 100. It is a process to do.
Step (b) is a step of forming the first resin layer 217 a so as to cover the columnar part 110.
Step (c) is a step of exposing the first resin layer 217a for a predetermined time to change a part of the first resin layer 217a to the second resin layer 217b.
Step (d) is a step of removing the second resin layer 217b by immersing at least the second resin layer 217b in a liquid 230 having a property of dissolving the second resin layer 217b for a predetermined time.
Step (e) is a step in which the first resin layer 217 a is cured to form an insulating layer 217 that covers the side surfaces of the columnar part 110.
[0081]
First, the step (a) will be described.
[0082]
After forming the semiconductor multilayer film 150 on the semiconductor substrate 101 in the same process as the manufacturing process (a) of the surface-emitting light emitting device 100 of the first embodiment, as shown in FIGS. The resonator 120 including the columnar part 110 is formed on the semiconductor substrate 101. Since step (a) is substantially the same as the manufacturing step (a) of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0083]
Next, step (b) will be described.
[0084]
In this step, the first resin layer 217a is formed so as to cover the columnar part 110. In this step, the columnar part 110 is embedded with the first resin layer 217a.
[0085]
First, a liquid material (not shown) containing a resin precursor and a photosensitive component is applied on the columnar part 110 and the upper mirror 103 and then dried to cover the columnar part 110 as shown in FIG. A first resin layer 217a is formed. In this step, the first resin layer 217 a is formed so that the film thickness is at least larger than the height of the columnar part 110 and the first resin layer 217 a covers the columnar part 110. Further, the liquid material is applied by dissolving in a solvent as necessary. In this case, the solvent is evaporated after the liquid material is applied. As the coating method of the liquid material, the same method as the coating method of the resin precursor shown in the first embodiment can be used.
[0086]
Next, step (c) will be described.
[0087]
In this step, as shown in FIG. 11, the first resin layer 217a is exposed to change a part of the first resin layer 217a to the second resin layer 217b. In the present embodiment, by adjusting the exposure amount, as shown in FIG. 12, the portion of the first resin layer 217a formed above the same plane as the upper surface of the columnar portion 110 is replaced with the second resin. Change to layer 217b. Through this process, the element 200a is obtained. In the element 200a, the side surface of the columnar portion 120 is covered with the first resin layer 217a, and the second resin layer 217b is formed on the first resin layer 217a and the columnar portion 110.
[0088]
In the second resin layer 217b, at least a part of the photoreceptor component in the first resin layer 217a reacts by exposure, and the solubility of the first resin layer 217a in the liquid 230 changes. Here, the photosensitive component contained in the first resin layer 217a has a property of increasing solubility in a liquid 230 (see FIG. 12) described later by reacting with the exposure to change the structure. That is, the second resin layer 217b has a property that the solubility of the second resin layer 217b in the liquid 230 is higher than that of the first resin layer 217a.
[0089]
This exposure step is performed by controlling the exposure time and the amount of light to be irradiated according to the concentration and type of the photosensitive component contained in the first resin layer 217a. For example, in this embodiment, when a part of the first resin layer 217a is changed to the second resin layer 217b by exposure, irradiation is performed in an exposure process when a general insulating layer is formed from the first resin layer 217a. Exposure is performed with a light amount smaller than the light amount, or exposure is performed with a shorter exposure time than the exposure step when forming a general insulating layer from the first resin layer 217a. Here, when the first resin layer 217a is irradiated with light to change a part of the first resin layer 217a to the second resin layer 217b having higher solubility in the liquid 230 than the first resin layer 217a, the irradiation is performed. If the amount of light is insufficient, the resin layer remains in a low solubility in the liquid 230, and the resin layer hardly dissolves in the liquid 230. Therefore, it becomes difficult to remove the resin layer in a process described later. On the other hand, in this case, if the amount of light to be irradiated is too large, all the resin layers in the first resin layer 217a are changed to the second resin layer 217b having a high solubility in the liquid 230, and are immersed in the liquid 230. All the resin layers are dissolved. For this reason, it is important to control the irradiation time and irradiation amount of light in exposure according to the type of photosensitive component.
[0090]
Examples of the resin precursor used in this step include a positive photosensitive polyimide precursor.
[0091]
Next, process (d) is demonstrated.
[0092]
In this step, the element 200a obtained by the above-described step is immersed in the liquid 230 for a predetermined time as shown in FIG. Although FIG. 13 shows the case where the entire element 200a is immersed in the liquid 230, at least the second resin layer 217b may be immersed in the element 200a.
[0093]
The liquid 230 has a property of dissolving the second resin layer 217b. The liquid 230 can be appropriately selected according to the properties of the resin precursor and the photoconductor component constituting the second resin layer 217b.
[0094]
Further, the liquid 230 may have a property of peeling the second resin layer 217b. According to this configuration, the same effect as the liquid 130 described above can be obtained.
[0095]
In this step, the solubility of the columnar part 110 in the liquid 230 can be made smaller than the solubility of the second insulating layer 217b in the liquid 230. According to this configuration, the same effect as the liquid 130 described above can be obtained.
[0096]
In this step, by controlling the time and temperature of immersion in the liquid 230, the second resin layer 217b shown in FIG. 13 is removed in the same manner as the element shown in FIG. 8 in the first embodiment. As a result, as shown in FIG. 14, a first resin layer 217 a that covers the side surface of the columnar portion 110 and whose upper surface is substantially flush with the upper surface of the columnar portion 110 is obtained. Subsequently, in the manufacturing process of the surface-emitting light emitting device 100 according to the first embodiment, the first insulating layer 217a is cured by a method substantially similar to the method of curing the second resin layer 117c. As shown in FIG. 9, an insulating layer 217 that covers the side surface of the columnar portion 110 is formed.
[0097]
The subsequent steps are almost the same as the manufacturing steps of the surface-emitting light emitting device 100 of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. Through the above process, the surface light emitting element 200 shown in FIG. 9 is obtained.
[0098]
(Function and effect)
Next, the operation and effect of the second embodiment will be described.
[0099]
According to the method for manufacturing the surface-emitting light emitting device 200 of the second embodiment, the second resin layer 217b is immersed in the liquid 230 for a predetermined time, and the second resin layer 217b is removed, whereby the columnar portion 110 is obtained. Only the second resin layer 217b can be removed without causing damage. Thereby, similarly to the surface-emitting light emitting device 100 of the first embodiment, the device 200 having stable characteristics can be obtained, and the device 200 can be manufactured at a low cost and with a high yield. In addition, since most of the removed second resin layer 217b is dissolved in the liquid 230, there is little possibility that the removed second resin layer 217b reattaches to the element 100 and deteriorates element characteristics.
[0100]
In the step (c) described above, the first resin layer 217a is exposed to expose a part of the first resin layer 217a to the second resin layer 117b having higher solubility in the liquid 230 than the first resin layer 217a. Form. By this exposure step, the dissolution rate of the second resin layer 217b in the liquid 230 can be increased, so that only the second resin layer 217b can be efficiently removed.
[0101]
In addition, the surface-emitting light-emitting device 200 and the manufacturing method thereof according to the second embodiment have substantially the same operations and effects as the surface-emitting light-emitting device 100 and the manufacturing method thereof according to the first embodiment.
[0102]
(Third embodiment)
(Device structure)
FIG. 15 is a diagram schematically showing a cross section of a surface-emitting light emitting device 300 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 16 is a plan view schematically showing the surface-emitting light emitting device 300 shown in FIG.
[0103]
As shown in FIGS. 15 and 16, the surface-emitting light-emitting device 300 of the present embodiment has substantially the same structure as that of the surface-emitting light-emitting device 100 of the first embodiment. 110 includes a monitor unit 320 formed in the vicinity of 110. The monitor unit 320 is formed in the same patterning process as the columnar unit 110. Further, in the manufacturing process of the surface light emitting element 300, the insulating layer 117 shown in FIG. 17 is formed in the same process as the surface light emitting element 100 of the first embodiment. That is, by immersing at least the second resin layer 117b in the liquid 130 (see FIG. 8) for a predetermined time, a portion of the second resin layer 117b formed on the columnar portion 110 is removed, and the insulating layer 117 is formed. The
[0104]
In the step of immersing at least the second resin layer 117b in the liquid 130 for a predetermined time and removing the portion of the second resin layer 117b formed on the columnar portion 110, the monitor unit 320 peels off the second resin layer 117b. It is provided to monitor the condition. For example, when the monitor unit 320, the columnar unit 110, and the second resin layer 117b are immersed in the liquid 130, the portion of the second resin layer 117b that exists in the region on the upper surface of the monitor unit 320 is peeled off, thereby 320 The reflectivity of the top surface changes. By measuring the change in reflectance on the upper surface of the monitor unit 320, it is possible to confirm the degree of peeling of the second resin layer 117b. Thereby, the removal of the part formed on the columnar part 110 in the second resin layer 117b can be controlled.
[0105]
As for the monitor part 320, it is more preferable that the planar shape is a rectangle, and it is still more preferable that ratio of the long side of this rectangle with respect to the short side is large. According to this configuration, it is possible to accurately detect a situation in which a portion of the second resin layer 117b existing in the region on the upper surface of the monitor unit 320 is peeled in the liquid 130.
[0106]
(Device manufacturing process)
The surface-emitting light-emitting device 300 of the present embodiment is the same as the step of forming the columnar portion 110 by patterning, except that the monitor unit 320 is formed. It is basically manufactured in the same process. That is, the monitor unit 320 is formed together with the columnar unit 110 in the patterning process shown in FIGS. 3 and 4 in the manufacturing process of the surface-emitting light emitting device 100 of the first embodiment. Other steps are almost the same as the manufacturing steps of the surface-emitting light emitting device 100, and thus the description thereof is omitted.
[0107]
(Device operation)
The operation of the surface-emitting light-emitting element 300 according to the present embodiment is the same as the operation of the surface-emitting light-emitting elements 100 and 200 according to the first and second embodiments. Therefore, the description is omitted.
[0108]
(Function and effect)
Further, the operation and effect of the surface light emitting device 300 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment are substantially the same as the operation and effect of the surface light emitting device 100 and the manufacturing method thereof according to the first embodiment, Furthermore, it has the following operations and effects.
[0109]
By forming the monitor part 320 in the vicinity of the columnar part 110, it is possible to detect whether or not the part formed on the columnar part 110 in the second resin layer 117b has been removed. As a result, the part formed on the columnar part 110 in the second resin layer 117b can be more reliably removed without damaging the columnar part 110. Thus, the element 300 having stable characteristics can be formed with high yield.
[0110]
In the first to third embodiments described above, even if the p-type and the n-type in each semiconductor layer are interchanged, it does not depart from the spirit of the present invention. In the above embodiment, the AlGaAs-based material has been described. However, other material-based materials such as GaInP-based, ZnSSe-based, InGaN-based, and GaAsSb-based semiconductor materials can be used depending on the oscillation wavelength.
[0111]
Moreover, the above-described driving method of the surface light emitting element is an example, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the above embodiment, a surface-emitting light emitting element having one columnar portion is shown. However, even if a plurality of columnar portions are provided in the substrate surface, the form of the present invention is not impaired.
[0112]
In the first to third embodiments, the surface emitting light emitting element is a surface emitting semiconductor laser. However, the surface emitting light emitting element is limited to the surface emitting semiconductor laser. Instead, any light emitting element that emits light in a direction perpendicular to the substrate may be used. Examples of the surface-emitting light-emitting element applied to the present invention include a surface-emitting semiconductor laser, an LED element, and a semiconductor light amplifying element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a surface-emitting light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 1. FIG.
4 is a plan view schematically showing the manufacturing process diagram shown in FIG. 3. FIG.
5 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 1. FIG.
6 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 1. FIG.
7 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 1. FIG.
8 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 9 is a diagram schematically showing a cross section of a surface-emitting light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG.
11 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 9. FIG.
12 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 9. FIG.
13 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 9. FIG.
14 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting light emitting device shown in FIG. 9. FIG.
FIG. 15 is a diagram schematically showing a cross section of a surface-emitting light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
16 is a plan view schematically showing the surface-emitting light emitting device shown in FIG.
FIG. 17 is a diagram schematically showing a cross section of a general surface-emitting light emitting device.
18 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the general surface-emitting light emitting device shown in FIG.
19 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the general surface-emitting light emitting device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
100, 200, 300 Surface-emitting light emitting device
100a, 200a element
101 Semiconductor substrate
102 Buffer layer
103 Lower mirror
104 n-type cladding layer
105 Active layer
106 p-type cladding layer
107 Upper mirror
108 Contact layer
110 Columnar part
113 Upper electrode
115 Lower electrode
116 opening
117, 217 Insulating layer
117a, 217a First resin layer
117b, 117c, 217b Second resin layer
120 resonator
130,230 liquid
140 light
150 Semiconductor multilayer film
320 Monitor unit

Claims

A method of manufacturing a surface-emitting light-emitting element in which a columnar portion that functions as at least a part of a light-emitting element is formed on a substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate, and includes the following steps (a) to (e) ) Containing the surface emitting light emitting device.
(A) forming a multilayer film including an active layer on a substrate and etching at least a part of the multilayer film to form the columnar part;
(B) forming a first resin layer so as to cover the columnar part;
(C) changing the solubility of the first resin layer in a predetermined liquid to form a second resin layer;
(D) the predetermined liquid has a property of dissolving the second resin layer;
Immersing at least the second resin layer in the liquid for a predetermined time to remove at least a portion of the second resin layer formed on the columnar portion; and (e) curing the second resin layer. And forming an insulating layer covering the side surface of the columnar part.

In claim 1,
The step (c) is a step of changing the solubility of the first resin layer in the predetermined liquid by applying heat or light to the first resin layer. Method.

A method of manufacturing a surface-emitting light-emitting element in which a columnar portion that functions as at least a part of a light-emitting element is formed on a substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate, and includes the following steps (a) to (e) ) Containing the surface emitting light emitting device.
(A) forming a multilayer film including an active layer on a substrate and etching the at least part of the multilayer film to form the columnar part;
(B) forming a first resin layer containing a resin precursor so as to cover the columnar part;
(C) semi-curing the first resin layer to form a second resin layer;
(D) a step of immersing at least the second resin layer in a liquid dissolving the second resin layer for a predetermined time to remove at least a portion formed on the columnar portion of the second resin layer; And (e) curing the second resin layer to form an insulating layer covering the side surface of the columnar part.

A method of manufacturing a surface-emitting light-emitting element in which a columnar portion that functions as at least a part of a light-emitting element is formed on a substrate and emits light in a direction perpendicular to the substrate, and includes the following steps (a) to (e) ) Containing the surface emitting light emitting device.
(A) forming a multilayer film including an active layer on a substrate and etching at least a part of the multilayer film to form the columnar part;
(B) forming a first resin layer containing a resin precursor and a photosensitive component so as to cover the columnar part;
(C) exposing the first resin layer for a predetermined time to change a part of the first resin layer to a second resin layer;
(D) immersing at least the second resin layer in a liquid dissolving the second resin layer for a predetermined time to remove the second resin layer; and (e) curing the first resin layer. And a step of forming an insulating layer covering a side surface of the columnar part.

In claim 4,
The method for producing a surface-emitting light-emitting element, wherein the photosensitive component has a property that the solubility in the liquid is changed by light irradiation.

In any one of Claims 1-5,
The liquid is a method for manufacturing a surface-emitting light-emitting element having a property of peeling the second resin layer.

In any one of Claims 1-6,
The columnar part is a method for manufacturing a surface-emitting light-emitting element, in which the solubility in the liquid is smaller than that of the second resin layer.

In claim 3 or 4,
The said resin precursor is a manufacturing method of the surface emitting light emitting element which is a precursor of a polyimide-type resin.

In any one of Claims 1-8,
The said insulating layer is a manufacturing method of the surface emitting light emitting element which consists of polyimide resin.

In any one of Claims 1-9,
The method for manufacturing a surface-emitting light emitting device, wherein the liquid is an alkaline solution.

In any one of Claims 1-10,
Furthermore, the manufacturing method of a surface emitting light emitting element including the process of forming the monitor part for monitoring the removal of the said 2nd resin layer in the vicinity of the said columnar part.

In claim 11,
In the step (a), the monitor unit is formed in the same patterning step as the columnar unit, and the method for manufacturing a surface light emitting element.

In any one of Claims 1-12,
A method for manufacturing a surface-emitting light-emitting element, wherein the surface-emitting light-emitting element is any one of a surface-emitting semiconductor laser, an LED element, and a semiconductor optical amplification element.

In claim 13,
The surface-emitting light-emitting element is a surface-emitting semiconductor laser,
The columnar portion includes an active layer,
A method for manufacturing a surface-emitting light-emitting element, including a resonator made of a semiconductor deposit including at least a part of the columnar part.

In claim 14,
Furthermore, the manufacturing method of the surface emitting light emitting element containing the following process (f).
(F) forming an electrode for injecting a current into the active layer;

In claim 15,
Furthermore, the manufacturing method of the surface emitting light emitting element including the process of wash | cleaning the upper surface of the said columnar part before performing the said process (f).