CN101714743A - 氮化物类半导体激光元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氮化物类半导体激光元件及其制造方法。该氮化物类半导体激光元件,具备:氮化物类半导体层,其形成于由氮化物类半导体构成的活性层上;和俯视时具有元件所需要的形状的电极层,该电极层包括:形成于氮化物类半导体层的与活性层相反侧的表面上且由Pt构成的第一金属层、形成于第一金属层的表面上且由Pd构成的第二金属层、和形成于第二金属层的表面上且由Pt构成的第三金属层。而且,第三金属层的厚度为第一金属层的厚度的10倍以上30倍以下。
Description
技术领域
本发明涉及氮化物类半导体激光元件及其制造方法,尤其是涉及具备氮化物类半导体层和电极层的氮化物类半导体激光元件及其制造方法。
背景技术
近年来,氮化物类半导体激光元件作为与次世代DVD对应的光盘用拾取装置的光源及各种显示装置的光源的开发正在盛行。尤其是,为了实现氮化物类半导体激光元件的动作电压的降低,要求降低形成于半导体元件的电极的接触电阻。此时,在氮化物类半导体中,由于p型半导体的载体浓度低,因此形成得到良好的欧姆性的p侧电极比较困难。
因此,目前,提案有通过使用Pd类材料作为电极材料来形成具有良好的欧姆性的p侧电极层的氮化物类半导体激光元件及其形成方法。这种氮化物类半导体激光元件及其形成方法在例如(日本)特开2002-305358号公报中被公开。
在上述(日本)特开2002-305358号公报中公开有:具备在由氮化物类半导体构成的p侧半导体层上依次层叠有Pt电极层和Pd类电极层的p侧电极层的氮化物类半导体激光元件及其形成方法。在该氮化物类半导体激光元件中,构成为:利用与p侧半导体层接触的Pt层可以使p侧电极层和p侧半导体层的附着力提高,另一方面,利用Pd类电极层,p侧电极层可以得到低的接触电阻。另外,在该氮化物类半导体激光元件的制造工艺中,在p侧半导体层上以具有规定宽度的方式依次层叠Pt电极层及Pd类电极层后,以Pd类电极层为掩模,从Pd类电极层侧向p侧半导体层对规定的区域进行蚀刻,由此在p侧半导体层上形成具有规定宽度的脊条(ridgestripe)。其后,利用等离子体CVD法,在p侧半导体层(包含p侧电极层的部分)上形成SiO2膜,并且有选择地除去与p侧电极层对应的区域的SiO2膜,使Pd类电极层的上面露出。而且,最后,在露出的Pd类电极层上形成焊盘电极。
但是认为,在上述(日本)特开2002-305358号公报中公开的氮化物类半导体激光元件及其形成方法中,与焊盘电极相接的Pd类电极层的表面具有易变质的倾向。具体而言,在脊条形成后的制造工艺中,在利用例如干蚀刻等有选择地除去p侧电极层上的SiO2膜使Pd类电极层的上面露出的情况下,在利用碳氟化合物类(C-F类)气体、O2气体的蚀刻处理、抗蚀剂灰化处理时,起因于碳原子(C)、氧原子(O)与Pd类电极层的表面碰撞,而产生在Pd类电极层的表面形成C的变质层及Pd氧化膜等变质层的情况。因此,在上述(日本)特开2002-305358号公报中记载的氮化物类半导体激光元件及其形成方法中,具有在p侧电极层的表面易形成变质层这种问题点。尤其是,由于在制造工艺中形成的变质层使p侧电极层的欧姆性(接触电阻)恶化,因此产生半导体激光元件的动作电压增大这种不良情况。
发明内容
本发明第一方面的氮化物类半导体激光元件,具备:氮化物类半导体层,其形成于由氮化物类半导体构成的活性层上;和俯视时具有规定的形状的电极层,该电极层包括形成于氮化物类半导体层的与活性层相反侧的表面上且由Pt构成的第一金属层、形成于第一金属层的表面上且由Pd构成的第二金属层、和形成于第二金属层的表面上且由Pt构成的第三金属层,第三金属层的厚度为第一金属层的厚度的10倍以上30倍以下。
在本发明第一方面的氮化物类半导体激光元件中,如上所述,具备包含形成于由Pd构成的第二金属层的表面上且由Pt构成的第三金属层的电极层,由此,电极层的最表面利用由Pt构成的第三金属层形成,因此与例如具备以Pd层为最表面的电极层的半导体激光元件相比,与焊盘电极等相接的由Pt构成的第三金属层的表面不易在制造工艺中变质。尤其是,在以由Pt构成的第三金属层为最表面形成电极层后、通过使用例如C-F类气体的干蚀刻或使用O2气体的灰化使由Pt构成的第三金属层的上面露出的情况下,Pt与Pd等相比,具有难以与蚀刻气体发生化学反应的性质,因此能够抑制由Pt构成的第三金属层的表面的变质层(Pt氧化膜等的副生成物)的发生。该结果是,能够抑制起因于半导体激光元件的制造工艺而在电极层的表面形成变质层的问题。
另外,在由Pd构成的第二金属层的表面上形成由Pt构成的第三金属层,由此在以电极层为掩模进行干蚀刻等在氮化物类半导体层上形成脊条(ridge stripe)时,通过最表面的由Pt构成的第三金属层来抑制蚀刻处理时飞溅的电极材料附着于由蚀刻形成的电极层侧面。由此,与在最表面未形成由Pt构成的第三金属层的情况等的电极材料的附着量显著多的情况相比,在蚀刻进行的同时,就可抑制由Pt、Pd构成的p侧电极层的宽度扩大。由此,能够在氮化物类半导体层上形成具有与掩模的宽度大致相同的宽度的脊条。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选,第一金属层以局部地覆盖氮化物类半导体层的表面的方式形成,第二金属层以覆盖第一金属层的表面、和未由第一金属层覆盖的氮化物类半导体层的表面的方式形成。根据这种结构,在第二金属层上形成覆盖第一金属层的表面的部分和覆盖氮化物类半导体层的表面的部分,因此能够增大氮化物类半导体层侧的第二金属层的表面积,这样就能够提高电极层相对于氮化物类半导体层的表面的密接性。
在这种情况下,优选第一金属层形成为Pt岛状分布的状态、或Pt成为网状的状态。根据这种结构,使由Pd构成的第二金属层覆盖成为岛状或网状的由Pt构成的第一金属层的表面,并且进入成为岛状或网状的第一金属层和从第一金属层露出的氮化物类半导体层的间隙,且覆盖氮化物类半导体层的表面,因此能够容易地增加第二金属层的表面积。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选第一金属层具有约1nm以上约2nm以下的范围的厚度。根据这种结构,能够容易且可靠地将由Pt构成的第一金属层以岛状或网状的状态形成在氮化物类半导体层的表面上。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选第一金属层的厚度比第二金属层的厚度小。根据这种结构,能够由使用Pt的第一金属层维持电极层和氮化物类半导体层的附着力,且能够由使用Pd的第二金属层形成具有良好的欧姆性的电极层。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选第二金属层具有约5nm以上约20nm以下的范围的厚度。根据这种结构,第二金属层的厚度在上述范围内,由此能够容易地形成兼备维持第一金属层和氮化物类半导体层的附着力、和具有第二金属层的良好的欧姆性这两者的电极层。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选第二金属层的厚度比第三金属层的厚度小。根据这种结构,在以电极层为掩模进行干蚀刻等且在氮化物类半导体层上形成脊条时,能够进一步抑制因蚀刻处理而飞溅的电极材料。由此,能够形成具有所希望的脊宽度的脊条。
在这种情况下,优选第三金属层具有约10nm以上约30nm以下的范围的厚度。根据这种结构,通过第三金属层的厚度为上述范围内,能够将蚀刻处理时的电极材料的飞溅量抑制在适当的范围内,因此能够容易地在氮化物类半导体层上形成具有所希望的脊宽度的脊条。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选,规定的形状为与形成于电极层的下方的活性层的电流通路的俯视时的形状大致相同的形状。根据这种结构,能够遍及电流通路具有的俯视形状的大致全部区域,向活性层供给以电极层(第一金属层)具有的宽度注入的电流。另外,由于电流通路具有与第一金属层大致相同的宽度而形成,因此能够抑制沿着激光元件的谐振器方向的电流通路的电阻值产生偏差。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选,规定的形状为与形成于所述电极层的下方的光导波路的俯视时的形状大致相同的形状。根据这种结构,由于形成于活性层周边的光导波路的大小(截面形状)沿电极层的延伸方向基本上一样,因此能够射出稳定的激光。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选还具备形成于氮化物类半导体层的与活性层相反侧的表面侧、且以俯视时具有与规定的形状大致相同的形状的方式形成于电极层的下方的脊部,由Pt构成的第一金属层形成在脊部上。根据这种结构,由于通过由Pt构成的第一金属层来提高电极层相对于氮化物类半导体层的附着力,因此电极层难以从氮化物类半导体层上剥离。由此,能够可靠地从电极层经由脊部向活性层供给电流。
在这种情况下,优选第一金属层的氮化物类半导体层侧的宽度比第三金属层的与氮化物类半导体层相反的一侧的宽度宽。根据这种结构,由于与下部的氮化物类半导体层接触的第一金属层的宽度比层叠于上层侧的第二金属层、第三金属层的宽度宽,所以能够形成经由第一金属层可靠地附着于氮化物类半导体层的表面上的电极层。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选电极层包含沿脊部延伸的方向延伸的侧面,侧面以电极层的宽度从第三金属层向第一金属层扩大的方式倾斜。根据这种结构,由于与下部的氮化物类半导体层接触的第一金属层的宽度比层叠于上层侧的第二金属层及第三金属层的宽度宽,所以能够经由第一金属层容易地向由氮化物类半导体层构成的脊部供给电流。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选电极层为欧姆电极。根据这种结构,由于能够有效地使用可抑制表面上形成变质层的电极层作为欧姆电极,因此能够经由欧姆电极向活性层可靠地供给用于驱动激光元件的电流。
在这种情况下,优选还具备在第三金属层的与第二金属层相反的一侧形成的焊盘电极,焊盘电极与第三金属层的表面接触。根据这种结构,由于可降低由不易因制造工艺而变质的Pt构成的第三金属层和焊盘电极的欧姆电阻值,因此能够使激光元件的电特性稳定。
在还具备上述焊盘电极的结构中,优选焊盘电极含有Au。根据这种结构,能够可靠地降低由Pt构成的第三金属层和含有Au的焊盘电极的欧姆电阻值。
在上述第一方面的氮化物类半导体激光元件中,优选氮化物类半导体层包含p型半导体层,电极层为p侧电极。根据这种结构,用可降低欧姆电阻值的电极层作为用于向激光元件注入电流的p侧电极,因此能够进行激光元件的低电压化和高输出化。
本发明第二方面提供一种氮化物类半导体激光元件的制造方法,其具备:在由氮化物类半导体构成的活性层上形成氮化物类半导体层的工序;在氮化物类半导体层的与活性层相反侧的表面上将由Pt构成的第一金属层、由Pd构成的第二金属层、具有第一金属层的厚度的10倍以上30倍以下的厚度且由Pt构成的第三金属层、第一掩模层依次层叠,形成俯视时具有规定的形状的状态的工序;以第一掩模层、第三金属层、第二金属层和第一金属层为掩模,对氮化物类半导体层进行蚀刻,由此在氮化物类半导体层上形成规定的形状的脊部的工序。
在本发明第二方面的氮化物类半导体激光元件的制造方法中,如上所述,具备:在氮化物类半导体层的表面上将由Pt构成的第一金属层和由Pd构成的第二金属层和由Pt构成的第三金属层和第一掩模层依次层叠,形成俯视时具有规定的形状的状态的工序;通过以第一掩模层、第三金属层、第二金属层和第一金属层为掩模对氮化物类半导体层进行蚀刻来形成规定的形状的脊部的工序,由此在脊部上形成由Pt构成的第三金属层为最表面的电极层,因此与例如具备以Pd层为最表面的电极层的半导体激光元件相比,与焊盘电极等相接的由Pt构成的第三金属层的表面不易在制造工艺中变质。尤其是,即使在以由Pt构成的第三金属层为最表面形成电极层后、通过使用例如C-F类气体的干蚀刻或使用O2气体的灰化使由Pt构成的第三金属层的上面露出的情况下,Pt具有与Pd等相比难以与蚀刻气体发生化学反应的性质,因此能够抑制由Pt构成的第三金属层的表面的变质层(Pt氧化膜等的副生成物)的发生。该结果是,能够抑制起因于半导体激光元件的制造工艺而在电极层的表面形成变质层的情况。
在上述第二方面的氮化物类半导体激光元件的制造方法中,优选,将第一金属层、第二金属层、第三金属层、第一掩模层依次层叠而形成俯视时具有规定的形状的状态的工序包括:以第一掩模层为掩模,对第三金属层、第二金属层和第一金属层进行蚀刻,由此形成第一金属层、第二金属层和第三金属层俯视时具有规定的形状的状态。根据这种结构,由于与下部的氮化物类半导体层接触的第一金属层的宽度比层叠于上层侧的第二金属层、第三金属层的宽度宽,所以能够形成可靠地附着于氮化物类半导体层的表面上的电极层。
在上述第二方面的氮化物类半导体激光元件的制造方法中,优选还具备:在氮化物类半导体层的表面上、和形成具有规定的形状的状态的第三金属层、第二金属层、第一金属层的表面上,形成由绝缘膜构成的电流阻挡层的工序;形成以与电流阻挡层的至少位于脊部的上方的部分对应的方式具有开口部的第二掩模层的工序;通过以第二掩模层为掩模除去从开口部露出的部分的电流阻挡层,使第三金属层的表面露出的工序;和除去第二掩模层的工序。根据这种结构,在利用等离子体CVD法等形成电流阻挡层时、通过干蚀刻除去从开口部露出的部分的电流阻挡层时、除去第二掩模层时,由于最表面的第三金属层使用Pt,因此能够容易地抑制在电极层的表面上形成变质层。
在上述第二方面的氮化物类半导体激光元件的制造方法中,优选使第三金属层的表面露出的工序包括通过对从第二掩模层的开口部露出的部分的电流阻挡层进行干蚀刻,使由Pt构成的第三金属层的表面露出的工序。根据这种结构,由Pt构成的第三金属层在蚀刻处理时飞溅的电极材料的飞溅量少,且变质层的形成也少,因此在第三金属层的表面上形成有焊盘电极等的情况下,也能够降低第三金属层和焊盘电极的欧姆电阻值。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的构造的立体图。
图2是表示本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的详细构造的放大截面图。
图3是用于说明本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的图。
图4是用于说明本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的图。
图5是用于说明本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的图。
图6是用于说明本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的图。
图7是用于说明本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的图。
图8是用于说明本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的图。
图9是用于说明本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的图。
图10是用于说明本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的图。
图11是用扫描式电子显微镜观察到的利用本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺形成的半导体激光元件的脊附近的元件截面构造的显微镜照片。
图12是用扫描式电子显微镜观察到的利用现有半导体激光元件的制造工艺形成的半导体激光元件的脊附近的元件截面构造的显微镜照片。
图13是表示为研究本发明的第一金属层(Pt层)的厚度的最佳值而进行的确认实验2的结果的图。
图14是表示为研究本发明的第二金属层(Pd层)的厚度的最佳值而进行的确认实验3的结果的图。
图15是表示为研究本发明的第二金属层(Pd层)的厚度的最佳值而进行的确认实验3的结果的图。
图16是示意地表示在干蚀刻时从p侧电极层飞溅的电极材料附着于p侧电极层的侧面的情形的图。
图17是表示为研究本发明的第三金属层(Pt层)的厚度的最佳值而进行的确认实验4的结果的图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的实施方式进行说明。
首先,参照图1及图2对本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件100的构造进行说明。
在本实施方式的氮化物类半导体激光元件100中,如图1所示,在n型GaN基板11上形成有由AlGaN构成的缓冲层20。在缓冲层20上形成有由n型AlGaN构成的n型覆盖层21、由InGaN构成的势垒层(未图示)和由InGaN构成的阱层(未图示)交替层叠而成的MQW活性层22、及由AlInGaN构成并且具有凸部23a和平坦部23b的p型覆盖层23。在p型覆盖层23的凸部23a上形成有由InGaN构成的p型接触层24。另外,由p型覆盖层23的凸部23a及p型接触层24形成脊部30。另外,脊部30形成为:在与谐振器方向正交的元件的宽度方向(B方向)上具有约1.5μm的宽度并且沿谐振器方向(A方向)条纹状延伸。利用该脊部30在脊部30的下部的MQW活性层22周边形成光导波路。另外,GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN分别为本发明的“氮化物类半导体”的一个例子。另外,MQW活性层22为本发明的“活性层”的一个例子,p型覆盖层23及p型接触层24分别为本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。
另外,在p型接触层24上形成有p侧欧姆电极25。另外,p侧欧姆电极25为本发明的“电极层”的一个例子。
在此,在本实施方式中,如图1所示,p侧欧姆电极25按距p型接触层24近的顺序层叠具有约1nm的厚度的Pt电极层31、和具有约5nm的厚度的Pd电极层32、和具有约10nm的厚度的Pt电极层33而构成。因此,Pt电极层33具有Pt电极层31的厚度的大致10倍的厚度。另外,p侧欧姆电极25以具有与脊部30的B方向的宽度大致相同的宽度的方式形成于凸部23a的上方。另外,Pt电极层31、Pd电极层32及Pt电极层33分别为本发明的“第一金属层”、“第二金属层”及“第三金属层”的一个例子。
另外,在Pt电极层31具有约1nm的厚度的情况下,如图2中微观地表示p侧欧姆电极25的截面所示,Pt电极层31形成为Pt岛状地分布于p型接触层24的表面上的状态。另外,因Pt岛状地分布,Pt电极层31未成为完全的连续膜。另外,由于也存在相邻的Pt的岛彼此的局部连接的部分,因此Pt电极层31局部地在p型接触层24上以平面网状扩大的方式形成。另外,Pt电极层31的厚度优选形成在约1nm以上约2nm以下的范围内。
另外,如图2所示,在p型接触层24和p侧欧姆电极25的界面构成为:除岛状分布的Pt电极层31之外,覆盖Pt电极层31的Pd电极层32也局部地与Pt电极层31未接触的p型接触层24的表面接触。因此,p侧欧姆电极25形成为:岛状分布的Pt电极层31和Pd电极层32的一部分一同与p型接触层24的表面接触。另外,Pd电极层32的厚度优选形成在约5nm以上约20nm以下的范围内,优选将Pd电极层32的厚度形成为比Pt电极层31的厚度大。
另外,Pt电极层33的厚度优选形成在约10nm以上约30nm以下的范围内。在本实施方式中,Pt电极层33的厚度(约10nm)具有Pt电极层31的厚度(约1nm)的大致10倍的厚度。
另外,在本实施方式中,如图1及图2所示,p侧欧姆电极25形成为:沿谐振器方向延伸的一对侧面25a(参照图1)分别从Pt电极层33朝向Pt电极层31并向电极层的B方向的宽度扩大的方向倾斜。即,p侧欧姆电极25具有B方向的宽度从脊部30向上方(C2方向)稍尖细的形状。另外,脊部30(参照图1)形成为:以具有和p侧欧姆电极25的最下层的Pt电极层31的B方向的宽度大致相同的宽度的状态,沿谐振器方向(A方向)延伸。
另外,以覆盖p型覆盖层23的平坦部的上面、脊部30的侧面的p型覆盖层23的凸部23a及p型接触层24、p侧欧姆电极25的侧面的方式,形成有由SiO2构成的电流阻挡层26。另外,以与p侧欧姆电极25的上面接触的方式,形成有由具有约10nm的厚度的Ti层、具有约100nm的厚度的Pd层及具有约300nm的厚度的Au层构成的p侧焊盘电极27。另外,在n型GaN基板11的下面上按距n型GaN基板11近的顺序形成有由具有约1nm的厚度的Si层、具有约6nm的厚度的Al层、具有约2nm的厚度的Si层、具有约6nm的厚度的Pd层及具有约300nm的厚度的Au层构成的n侧电极层28。
另外,如图1所示,氮化物类半导体激光元件100在谐振器方向的两端部,形成有与n型GaN基板11的主表面大致垂直的一对谐振器端面101。另外,在一对谐振器端面101上,通过制造工艺中的端面涂敷处理而形成有由AlN膜及Al2O3膜等构成的电介质多层膜(未图示)。在此,电介质多层膜可以使用由GaN、AlN、BN、Al2O3、SiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、La2O3、SiN、AlON及MgF2、及它们的混合比不同的材料即Ti3O5及Nb2O3等构成的多层膜。
另外,在氮化物类半导体激光元件100中,也可以在n型覆盖层21和MQW活性层22之间形成有光导向层、载体阻挡层等。另外,也可以在n型覆盖层21的与MQW活性层22相反侧形成有接触层等。另外,也可以在MQW活性层22和p型覆盖层23之间形成有光导向层、载体阻挡层等。另外,MQW活性层22也可以为单层或单量子阱结构等。
接着,参照图1~图10对本发明的一实施方式的氮化物类半导体激光元件100的制造工艺进行说明。
首先,如图3所示,采用MOCVD法,在n型GaN基板11上依次层叠缓冲层20、n型覆盖层21、MQW活性层22、p型覆盖层23、p型接触层24。其后,在p型接触层24上,采用真空蒸镀法形成p侧欧姆电极25。
这时,在本实施方式中,如图2所示,按距p型接触层24近的顺序,将具有约1nm的厚度的Pt电极层31、和具有约5nm的厚度的Pd电极层32、和具有约10nm的厚度的Pt电极层33层叠而形成p侧欧姆电极25。由此,C2方向的最表面形成由Pt构成的p侧欧姆电极25。
其后,如图3所示,采用等离子体CVD法等,在p侧欧姆电极25的表面上形成由SiO2构成的掩模40。其后,采用光刻法,在掩模40上形成沿A方向条纹状延伸并且在B方向上宽度约1.5μm的抗蚀剂图案41。
其后,如图4所示,以抗蚀剂图案41为掩模,将掩模40进行干蚀刻,由此以B方向的宽度具有与抗蚀剂图案41大致相同的宽度的方式,将掩模40形成图案。而且,以形成图案后的掩模40为掩模,采用CHF3气体等的各向异性干蚀刻,将p侧欧姆电极25的Pt电极层33、Pd电极层32及Pt电极层31从上层向下层沿C1方向进行蚀刻。此时,首先随着Pt电极层33的蚀刻,在抗蚀剂图案41及掩模40的侧面形成保护膜45。在此,保护膜45为包含由CHF3气体及CF4气体等碳氟化合物气体生成的主要由CFx构成的碳氟化合物类的物质、及蚀刻时从电极层飞溅的电极材料的附着物(主要由Pt、Pd构成的物质)等的膜。因此,该保护膜45也形成于Pt电极层33的蚀刻面(一对侧面25a),同时将Pt电极层33沿C1方向蚀刻,因此,如图4所示,Pt电极层33的蚀刻面(一对侧面25a)相对于C方向倾斜地倾斜形成。另外,随着蚀刻的进行,在蚀刻面上继续形成保护膜45。由此,在Pd电极层32及Pt电极层31上也接着Pt电极层33的蚀刻面而渐渐地形成侧面25a。因此,如图6所示,由蚀刻形成的p侧欧姆电极25形成为:剖视时金属层的B方向的宽度从Pt电极层33向Pt电极层31(从上方向下方)扩大的形状。而且,在干蚀刻达到p型接触层24的上面(C2侧)的时刻终止蚀刻。另外,在图6中,因图示的关系,省略了形成于侧面25a的保护膜45(参照图5)。其后,通过有机溶剂的清洗,除去抗蚀剂图案41和保护膜45。另外,形成有图案的掩模40为本发明的“第一掩模”的一个例子。
其后,如图7所示,以形成有图案的掩模40和p侧欧姆电极25为掩模,对p型接触层24及p型覆盖层23进行Cl2气体等的各向异性干蚀刻,由此形成由平坦部23b及具有约500nm的高度的凸部23a构成的p型覆盖层23。此时,p型接触层24及p型覆盖层23具有与Pt电极层31的B方向的宽度大致相同的宽度,并沿C2方向被蚀刻。由此,形成具有与p侧欧姆电极25中最下层的Pt电极层31的B方向的宽度大致相同的宽度(约1.5μm)的脊部30(凸部23a)。
其后,如图8所示,通过湿蚀刻将残留在脊部30上的掩模40(参照图7)除去。而且,用等离子体CVD法等,按照连续覆盖p型覆盖层23的平坦部、脊部30的侧面、p侧欧姆电极25的侧面25a及上面(C2侧)的方式,形成电流阻挡层26。接着,用光刻法形成覆盖电流阻挡层26的规定区域的抗蚀剂图案42。在此,抗蚀剂图案42在形成有p侧欧姆电极25(脊部30)的区域的上方,以形成条纹状的开口部42a的方式形成图案。另外,抗蚀剂图案42为本发明的“第二掩模层”的一个例子。
其后,如图9所示,以抗蚀剂图案42为掩模,利用CHF3气体及CF4气体等的各向异性干蚀刻进行蚀刻,由此除去与开口部42a对应的区域的电流阻挡层26。由此,p侧欧姆电极25的Pt电极层33的上面露出。
其后,如图10所示,通过进行使用O2气体的灰化处理来除去抗蚀剂图案42(参照图9)。其后,用光刻法和真空蒸镀法,形成覆盖Pt电极层33的上面和电流阻挡层26的上面并且沿A方向(参照图1)延伸的p侧焊盘电极27。另外,p侧焊盘电极27按距脊部30近的顺序将Ti层、Pd层及Au层层叠而形成。
其后,如图10所示,将n型GaN基板11的下面研磨,以使n型GaN基板11具有规定的厚度,通过干蚀刻等除去研磨形成的变质层等后,在n型GaN基板11的下面上形成n侧电极28。另外,n侧电极28按距n型GaN基板11近的顺序将Si层、Al层、Si层、Pd层及Au层层叠而形成。
最后,按照具有约800μm的谐振器长的方式,将晶片沿B方向劈开成棒状(bar),并且在虚线800的位置沿谐振器方向(A方向(参照图1))进行元件分割(芯片化)。由此,形成多个图1所示的氮化物类半导体激光元件100。
在本实施方式中,如上所述,具备包含形成在Pd电极层32的表面上的Pt电极层33的p侧欧姆电极25,由此p侧欧姆电极25的最表面由Pt电极层33形成,因此和具备以Pd层为最表面的电极层的半导体激光元件相比,与p侧焊盘电极27相接的Pt电极层33的表面不易在制造工艺中变质。尤其是,在以Pt电极层33为最表面形成p侧欧姆电极25后,在通过使用硅烷(SiH4)气体的等离子体CVD法来形成电流阻挡层26时,具有Pd易被硅化、另一方面Pt难以被硅化的性质。另外,在通过CF4气体等的各向异性干蚀刻来除去电流阻挡层26的一部分区域而露出Pt电极层33的上面的情况下,Pt也具有比Pd等还难以与蚀刻气体发生化学反应的性质,因此能够抑制Pt电极层33的表面的变质层的发生。另外,在其后的制造工艺中,在通过进行使用O2气体的灰化处理来除去抗蚀剂图案42时,由于Pt和O2气体的反应性低,因此也可抑制在Pt电极层33的表面上产生变质层。该结果是,能够抑制起因于氮化物类半导体激光元件100的制造工艺而在p侧欧姆电极25的表面上形成变质层。
另外,在本实施方式中,通过在Pd电极层32的表面上形成Pt电极层33,则在以p侧欧姆电极25为掩模进行各向异性干蚀刻等而在p型覆盖层23及p型接触层24上形成脊部30时,能够在最表面通过配置Pt电极层33来将Pd电极层32薄膜化,因此能够抑制蚀刻时附着于p侧欧姆电极25的侧壁的电极材料的量。该结果是,与最表面为由Pd构成的电极层的情况相比,能够在蚀刻进行的同时抑制p侧欧姆电极25的宽度(B方向)显著增大。
另外,在本实施方式中,通过将Pt电极层31形成为Pt岛状地分布的状态或Pt成为网状的状态,则Pd电极层32接触覆盖于成为岛状或网状的Pt电极层31的表面,并且进入成为岛状或网状的Pt电极层31和从Pt电极层31露出的p型接触层24的间隙且接触覆盖于p型接触层24的表面,因此能够容易地增大Pd电极层32的表面积。另外,由于Pd电极层32和p型接触层24的接触面积增大,因此能够可靠地提高p侧欧姆电极25相对于p型接触层24的表面的密接性。由此,在比形成p侧欧姆电极25时的温度高的温度条件下对半导体元件层依次实施规定的制造工艺的情况下,也能够抑制p侧欧姆电极25的膜剥离。由此,也能够抑制欧姆接触特性的劣化。
另外,在本实施方式中,通过将岛状或网状的Pt电极层31的厚度设定为约1nm以上约2nm以下的范围,能够容易且可靠地以岛状或网状的状态在p型接触层24的表面上形成Pt电极层31。
另外,在本实施方式中,通过使Pt电极层31的厚度(约1nm)比Pd电极层32的厚度(约5nm)小地形成,能够由使用Pt的Pt电极层31维持p侧欧姆电极25和p型接触层24的附着力,且能够容易地由使用Pd的Pd电极层32形成具有良好的欧姆性的p侧欧姆电极25。
另外,在本实施方式中,通过以使Pt电极层31具有约1nm以上约2nm以下的范围的厚度、并且使Pd电极层32具有约5nm以上约20nm以下的范围的厚度的方式构成,则各电极层的厚度为上述范围内,由此能够容易地形成兼具维持Pt电极层31和p型接触层24的附着力、和具有Pd电极层32带来的良好的欧姆性的p侧欧姆电极25。
另外,在本实施方式中,通过使Pd电极层32的厚度(约5nm)比Pt电极层33的厚度(约10nm)小地形成,则在以p侧欧姆电极25为掩模进行各向异性干蚀刻等,在p型覆盖层23及p型接触层24上形成脊部30时,能够进一步抑制由于蚀刻处理而飞溅的电极材料(电极材料向p侧欧姆电极25的侧面的附着量)。由此,能够形成具有所希望的脊宽度的脊部30。
另外,在本实施方式中,通过以使Pd电极层32具有约5nm以上约20nm以下的范围的厚度、并且使Pt电极层33具有约10nm以上约30nm以下的范围的厚度的方式构成,则各电极层的厚度为上述范围内,由此能够将蚀刻处理时的电极材料的飞溅量(保护膜45的量(厚度))抑制在适当的范围内,因此能够容易地在氮化物类半导体层上形成具有所希望的脊宽度的脊条。
另外,在本实施方式中,以具有与p侧欧姆电极25的Pt电极层31的B方向的宽度大致相同的宽度的方式形成脊部30,并且使Pt电极层31与脊部30的p型接触层24接触而形成p侧欧姆电极25,由此通过Pt电极层31来提高p侧欧姆电极25相对于p型接触层24的附着力,因此p侧欧姆电极25难以从p型接触层24上剥离。由此,能够可靠地将电流从p侧欧姆电极25经由脊部30供给MQW活性层22。另外,由于脊部30沿谐振器方向具有与Pt电极层31大致相同的宽度而形成,因此能够将以p侧欧姆电极25(Pt电极层31)具有的宽度注入的电流,遍及沿着氮化物类半导体激光元件100的谐振器方向的大致全部的区域,供给MQW活性层22。
另外,在本实施方式中,脊部30沿谐振器方向具有与Pt电极层31大致相同的宽度而形成,由此能够抑制沿着氮化物类半导体激光元件100的谐振器方向的电流通路的电阻值不均。另外,形成于MQW活性层22周边的光导波路的大小(截面形状)沿p侧欧姆电极25的延伸的方向(谐振器方向)基本上一样,因此能够从氮化物类半导体激光元件100射出稳定的激光。
另外,在本实施方式中,通过使Pt电极层31的与p型接触层24接触的一侧的宽度(图10所示的B方向的宽度)比Pt电极层33的与p侧焊盘电极27接触的一侧的宽度宽而构成,由于Pt电极层31的宽度比层叠于上层侧的Pd电极层32、Pt电极层33的宽度大的状态,所以能够形成经由Pt电极层31可靠地附着于p型接触层24的表面上的p侧欧姆电极25。
另外,在本实施方式中,在制造工艺中通过蚀刻形成的p侧欧姆电极25的侧面,以从Pt电极层33向Pt电极层31电极层的宽度扩大的方式倾斜,由于以与下部的p型接触层24接触的Pt电极层31的宽度比层叠于上层侧的Pd电极层32及Pt电极层33的宽度宽,所以能够经由Pt电极层31容易地向脊部30供给电流。
另外,在本实施方式中,通过由Pt电极层31、Pd电极层32及Pt电极层33形成p侧欧姆电极25,能够有效地利用可抑制表面上形成变质层的p侧欧姆电极25,因此能够可靠地将用于驱动氮化物类半导体激光元件100的电流经由p侧欧姆电极25供给MQW活性层22。
另外,在本实施方式中,通过使含有Au的p侧焊盘电极27与Pt电极层33的表面接触而形成,来可靠地降低不易因制造工艺而变质、且由Pt构成的Pt电极层33和p侧焊盘电极27的欧姆电阻值,因此能够使氮化物类半导体激光元件100的电特性稳定化。
另外,在本实施方式中,通过由Pt电极层31、Pd电极层32及Pt电极层33形成p侧欧姆电极25,来将已降低欧姆电阻值的p侧欧姆电极25用作用于向激光元件注入电流的p侧电极,因此能够进行氮化物类半导体激光元件100的低电压化以及高输出化。
另外,在本实施方式的制造工艺中,通过对从抗蚀剂图案42的开口部42a露出的部分的电流阻挡层26进行干蚀刻,使Pt电极层33的表面露出,由此Pt电极层33在蚀刻处理时飞溅的电极材料(主要是以Pt为主成分的附着物)少,因此在Pt电极层33的表面上形成有p侧焊盘电极27的情况下,也能够降低Pt电极层33和p侧焊盘电极27的欧姆电阻值。
另外,在本实施方式中,对使Pt电极层31、Pd电极层32及Pt电极层33的厚度分别成为约1nm、约5nm及约10nm而构成p侧欧姆电极25的例子进行了例示,但本发明并不仅限于此,例如,也可以构成为以下所示的本实施方式的第一变形例及第二变形例。
例如,作为本实施方式的第一变形例,也可以按照Pt电极层31、Pd电极层32及Pt电极层33的厚度分别成为约1.5nm、约10nm及约30nm的方式构成p侧欧姆电极25。另外,如图2所示,在Pt电极层31具有约1.5nm的厚度的情况下,Pt电极层31也形成为Pt在p型接触层24的表面上岛状地分布的状态,其一部分在p型接触层24上以平面网状扩大的方式形成。即使如该第一变形例那样构成,Pt电极层33的表面也不易在制造工艺中变质,因此可抑制在p侧欧姆电极25的表面上形成变质层。
另外,作为本实施方式的第二变形例,也可以按照Pt电极层31、Pd电极层32及Pt电极层33的厚度分别成为约1nm、约15nm及约30nm的方式构成p侧欧姆电极25。即使如该第二变形例那样构成,Pt电极层33的表面也不易在制造工艺中变质,因此可抑制在p侧欧姆电极25的表面上形成变质层。
(确认实验)
下面,对为了确认上述实施方式的效果而进行的实施例和比较例的确认实验1、及为了研究构成本发明的电极层的各金属层(第一金属层、第二金属层及第三金属层)的厚度的最佳值而进行的确认实验2~4进行说明。
首先,参照图11和图12对为了确认上述实施方式的效果而进行的实施例和比较例的确认实验1进行说明。另外,图11是通过SEM而观察到使用上述实施方式的氮化物类半导体激光元件100的制造工艺形成的半导体激光元件的脊部附近的元件截面构造的显微镜照片,图12是通过SEM而观察到使用现有的半导体激光元件的制造工艺形成的半导体激光元件的脊部附近的元件截面构造的显微镜照片。
在该确认实验1中,采用与上述实施方式的制造工艺同样的制造工艺,制作成与上述实施方式对应的实施例的氮化物类半导体激光元件。另外,使用现有的半导体激光元件的制造工艺,制作成相对于上述实施例的比较例的氮化物类半导体激光元件。即,在该比较例中,在由氮化物类半导体构成的p侧半导体层上,将Pt电极层及Pd电极层依次层叠而形成以Pd类电极层为最表面的欧姆电极层后,使用与上述实施方式同样的制造工艺形成脊部。
观察制作成的激光元件的结果是,首先,在图12所示的比较例中,看到在氮化物类半导体层上形成脊部(凸部),另一方面从脊部的上面的端部附近一直到下部的氮化物类半导体层,具有异常的蚀刻形状。作为脊部具有异常形状的理由,被认为是,在制造工艺中,在首先采用干蚀刻将欧姆电极形成为条纹状图案时,起因于最表面配置有Pd电极层,必然在Pd电极层的蚀刻面(两侧面)上局部地形成有伴随蚀刻的微小的槽、孔(微型槽)。在此,在Pd电极层的蚀刻面上形成有由CHF3气体等生成的碳氟化合物类的物质、电极材料的飞溅物质(主要为Pt、Pd)的保护膜,但由于Pd为易产生伴随蚀刻的微小的槽、孔(微型槽)的金属材料,因此不能通过上述保护膜高效地保护蚀刻面。其后,在以条纹状的欧姆电极为掩模对半导体层进行蚀刻而形成脊部时,不仅半导体层,而且连附带形成的上述Pd电极层的微小的槽(微型槽)也会同时被蚀刻。该结果被认为,由于形成有从欧姆电极的表面向半导体层(p型覆盖层)贯通欧姆电极的槽、孔部,因此脊部局部地具有异常形状而形成。
与此相对,在图11所示的实施例中,看到形成于氮化物类半导体层的脊部(凸部)不具有上述比较例所确认的异常的形状。即,被认为在以欧姆电极层的最表面形成有具有中间层即Pd电极层(厚度:5nm)的5倍的厚度(25nm)的Pt电极层的状态进行对欧姆电极层的干蚀刻的情况下,在最表面较厚地堆积有由Pt构成的金属材料,该由Pt构成的金属材料与Pd电极层相比,不易产生微小的槽(微型槽)等,因此在蚀刻时,不会在Pt电极层等产生微型槽,能够形成欧姆电极。该结果被认为是,由于以无微型槽的欧姆电极为掩模对半导体层进行蚀刻,因此在通过蚀刻形成的脊部上也未形成异常的形状。
根据上述的确认实验1的结果可确认,在采用本发明的氮化物类半导体激光元件的制造工艺形成半导体激光元件的情况下,可以形成作为激光元件具有适当形状的欧姆电极及脊部。
接着,参照图1及图13对为了研究本发明的第一金属层(Pt层)的厚度的最佳值而进行的确认实验2进行说明。
在确认实验2中,制作成与对应于图1所示的实施方式的氮化物类半导体激光元件100具有同样的元件构造的氮化物类半导体激光元件。此时,分别制作成具有使与氮化物类半导体激光元件的p型接触层相接的第一金属层(Pt层)的厚度在0.5nm~4.5nm的范围内、每变化0.5nm的p侧电极层(图1的p侧欧姆电极25)的氮化物类半导体激光元件(试样数:n=9)。而且,研究各个氮化物类半导体激光元件的动作电压。
实验的结果确认,如图13所示,在与p型接触层相接的第一金属层(Pt层31)的厚度为1nm附近时,氮化物类半导体激光元件的动作电压最低(5.5V)。另外,在第一金属层的厚度为2nm以下时,也可以得到比较低的6V以下的动作电压。另一方面,已确认存在动作电压从第一金属层的厚度超过2nm的附近开始上升的趋势。另外,在将第一金属层的厚度形成为0.5nm时,不能适当地控制金属膜形成时的膜的厚度,不能形成具有均匀厚度的第一金属层。因此,在该确认实验2中,可知,优选将第一金属层(Pt层)的厚度形成为1nm以上2nm以下。
接着,参照图1、图14~图16对为了研究本发明的第二金属层(Pd层)的厚度的最佳值而进行的确认实验3进行说明。
在确认实验3中,制作成与上述确认实验2具有同样的元件构造的氮化物类半导体激光元件。此时,分别制作成具有使第一金属层(Pt层)上的第二金属层(Pd层)的厚度在2nm~30nm的范围内变化的p侧电极层(图1的p侧欧姆电极25)的氮化物类半导体激光元件(试样数:n=7)。而且,研究各个氮化物类半导体激光元件的第二金属层的接触电阻值。另外,第一金属层(Pt层)及第三金属层(Pt层)的厚度分别形成为1nm及10nm的固定值。另外,在制作各个氮化物类半导体激光元件的制造工艺中,研究以p侧电极层为掩模通过各向异性干蚀刻形成脊部时的、从p侧电极层飞溅的电极材料的附着量(附着于p侧电极层附近的碳氟化合物类的物质、及主要由Pt和Pd构成的电极材料的飞溅物构成的膜(保护膜)的横方向的宽度)。另外,可看到伴随蚀刻处理,从p侧电极层飞溅的电极材料(保护膜)以图16所示的状态在蚀刻进行的同时附着于p侧电极层附近(脊部)的侧面。另外,在图16中,用W1和W2表示Pd附着于p侧电极层附近的侧面的部分的横方向的宽度。另外,在确认实验3中,在将p侧电极层上的掩模形成图案的状态下,进行各向异性干蚀刻,以使其具有1.3μm的宽度。
首先,如图14所示,接触电阻值相对于第二金属层的厚度的测定结果为:在第二金属层的厚度为2nm的情况下,接触电阻值为8×10-3Ωcm2,与此相对,在第二金属层的厚度为5nm以上30nm以下的范围内,接触电阻值被抑制在3×10-3Ωcm2以上4×10-3Ωcm2以下的范围内。
另外,如图15所示,干蚀刻时的Pd的附着量相对第二金属层的厚度的测定结果(测定只测5点)为:在第二金属层的厚度为5nm以上15nm以下的范围时,附着物的横方向的宽度(W1+W2)为30nm以下。与此相对,在第二金属层的厚度为20nm以上30nm以下的范围时,附着物的横方向的宽度(W1+W2)显著地增加到50nm~100nm的范围。另外,认为电极材料的附着量为100nm(图16所示的W1+W2)时,为相对于脊部的宽度(1.3μm)不能忽略不计的大小,因此需要将第二金属层的厚度抑制为不足30nm。尤其是,为了将电极材料的附着量(W1+W2)抑制在50nm以下,需要抑制第二金属层的厚度,将其形成为20nm以下。
接着,参照图1、图15和图17对为了研究本发明的第三金属层(Pt层)的厚度的最佳值而进行的确认实验4进行说明。
在确认实验4中,制作成与上述确认实验2及3具有同样的元件构造的氮化物类半导体激光元件。此时,在将p侧电极层(图1的p侧欧姆电极25)的最上面即第三金属层的厚度在10nm~40nm的范围内每变化10nm而层叠后,以电极层为掩模利用各向异性干蚀刻分别形成脊部(试样数:n=4)。而且,与上述确认实验3同样,研究从p侧电极层飞溅的电极材料等的附着量(附着于p侧电极层附近的部分的横方向的宽度)。另外,第一金属层和第二金属层的厚度分别形成为1nm和5nm的固定值。
实验的结果确认,如图17所示,存在随着第三金属层的厚度的增加,已附着的电极材料的横方向的宽度(W1+W2)也增加的倾向。另外,在考虑到图15所示的确认实验3的结果的情况下,认为,为了将通过干蚀刻的脊部形成时的电极材料的附着量(附着物的横方向的宽度(W1+W2))作为目标值而抑制在50nm以下,优选将第二金属层的厚度形成为5nm以上20nm以下。另外,在这种情况下,需要电极材料的附着量(参照图17)成为15nm以下。因此,由图17可知,需要将第三金属层的厚度形成在10nm以上30nm以下的范围内。
另外,为了基于上述确认实验2~3的结果将干蚀刻时的电极材料的附着量(图16的宽度W1+W2)抑制在50nm以下,优选根据第三金属层(Pt层)的形成条件(形成的厚度),对第二金属层(Pd层)的厚度进行如下规定。第一,认为在将第三金属层(Pt层)的厚度设定为10nm左右时,应将第二金属层(Pd层)的厚度形成在5nm以上20nm以下。第二,认为在将第三金属层(Pt层)的厚度设定为20nm左右时,应将第二金属层(Pd层)的厚度形成在5nm以上15nm以下。第三,认为在将第三金属层(Pt层)的厚度设定为30nm左右时,应将第二金属层(Pd层)的厚度形成在5nm以上16nm以下。另外,即使在如上所述的3种情况的任一情况下,第一金属层(Pt层)的厚度也优选形成在1nm以上2nm以下。
另外,本次公开的实施方式应认为是在所有方面进行的例示,是不受限制的。本发明的范围不是上述的实施方式的说明,而是由权利要求的范围所表示,还包含在与权利要求的范围均等的意思和范围内的所有的变更。
例如,在上述实施方式及其变形例中,对将Pt电极层31、Pd电极层32及Pt电极层33的厚度分别地组合而构成p侧欧姆电极25的例子进行了例示,但本发明并不仅限于此,也可以按照具有上述实施方式及其变形例中所示的厚度以外的厚度的方式,将各电极层31、32及33层叠而形成p侧欧姆电极25。另外,Pt电极层33的厚度按照成为Pt电极层31的厚度的10倍以上30倍以下的方式形成。
另外,在上述实施方式及其变形例中,对按照使Pd电极层32的厚度比Pt电极层33的厚度小的方式形成的例子进行了例示,但本发明并不仅限于此,也可以按照使Pd电极层32的厚度与Pt电极层33的厚度大致相同或比Pt电极层33的厚度稍大的方式来形成。
另外,在上述实施方式及其变形例中,对将Pt电极层31在p型接触层24的表面上形成岛状的例子进行了例示,但本发明并不仅限于此,也可以将Pt电极层31形成为具有大致均匀的厚度的层状。
另外,在上述实施方式及其变形例中,对按照与Pt电极层31相接的方式层叠Pd电极层32的例子进行了例示,但本发明并不仅限于此,也可以在Pt电极层31(第一金属层)和Pd电极层32(第二金属层)之间插入由Ti构成的电极层。特别是,在这种情况下,由Ti构成的电极层的厚度特别优选为约0.5nm以上约2nm以下。
另外,在上述实施方式及其变形例的制造工艺中,对以抗蚀剂图案41为掩模将掩模40及p侧欧姆电极25形成图案后,除去抗蚀剂图案41、其后以形成有图案的掩模40及p侧欧姆电极25为掩模形成脊部30的例子进行了例示,但本发明并不仅限于此,也可以为:将掩模40及p侧欧姆电极25形成图案后,不除去抗蚀剂图案41,而以抗蚀剂图案41、掩模40及p侧欧姆电极25为掩模形成脊部30。在该变形例的情况下,抗蚀剂图案41及掩模40双方成为本发明的“第一掩模层”。或者,本发明并不仅限于此,也可以为:不形成掩模40,而直接在p侧欧姆电极25上形成抗蚀剂图案41,然后以抗蚀剂图案41为掩模进行p侧欧姆电极25的图案形成,并且不除去抗蚀剂图案41,而以抗蚀剂图案41及p侧欧姆电极25为掩模形成脊部30。在该变形例的情况下,仅抗蚀剂图案41成为本发明的“第一掩模层”。
另外,在上述实施方式及其变形例的制造工艺中,以规定的形状的抗蚀剂图案41为掩模,将掩模40及p侧欧姆电极25形成图案,但本发明并不仅限于此,也可以采用如下提离工序而形成:在氮化物类半导体层上形成大致具有脊部30的宽度的开口部的抗蚀剂图案后,在从开口部露出的氮化物类半导体层的部分,将电极层和掩模层依次层叠,其后,除去抗蚀剂图案。由此,其后能够在氮化物类半导体层上形成与形成于氮化物类半导体层上的脊部30具有大致相同的宽度的电极层和掩模层。
另外,在上述实施方式及其变形例中,对在n型GaN基板11(生长用基板)上层叠氮化物类半导体层而形成氮化物类半导体激光元件100的例子进行了例示,但本发明并不仅限于此,也可以通过如下贴裱(affix)工序形成氮化物类半导体激光元件,即:在n型GaN基板11上层叠氮化物类半导体层而形成氮化物类半导体激光元件的晶片后,以晶片的p侧焊盘电极27侧为接合面,与由Ge等构成的支承基板接合,并且除去n型GaN基板11。
另外,在上述实施方式及其变形例中,对形成具有一个脊部30的氮化物类半导体激光元件100的例子进行了例示,但本发明并不仅限于此,也可以通过在氮化物类半导体层上形成两个以上的脊部,从而形成具有两个以上发光部的氮化物类半导体激光元件。
另外,在上述实施方式及其变形例中,对在n型GaN基板11上形成具有一个脊部30的氮化物类半导体激光元件100的例子进行了例示,但本发明并不仅限于此,也可以在n型GaN基板11上形成以隔开规定间隔彼此相邻的方式形成氮化物类半导体层,并且在各个氮化物类半导体层上设有脊部的单片型多波长半导体激光元件(例如,由蓝色激光元件和绿色激光元件构成的双波长半导体激光元件等)。
Claims (20)
1.一种氮化物类半导体激光元件,其特征在于,具备:
氮化物类半导体层,其形成于由氮化物类半导体构成的活性层上;和
俯视时具有规定的形状的电极层,该电极层包括:形成于所述氮化物类半导体层的与所述活性层相反侧的表面上且由Pt构成的第一金属层、形成于所述第一金属层的表面上且由Pd构成的第二金属层、和形成于所述第二金属层的表面上且由Pt构成的第三金属层,
所述第三金属层的厚度为所述第一金属层的厚度的10倍以上30倍以下。
2.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述第一金属层以局部地覆盖所述氮化物类半导体层的所述表面的方式形成,
所述第二金属层以覆盖所述第一金属层的表面、和未由所述第一金属层覆盖的所述氮化物类半导体层的所述表面的方式形成。
3.如权利要求2所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述第一金属层形成为Pt岛状分布的状态、或Pt成为网状的状态。
4.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述第一金属层具有约1nm以上约2nm以下的范围的厚度。
5.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述第一金属层的厚度比所述第二金属层的厚度小。
6.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述第二金属层具有约5nm以上约20nm以下的范围的厚度。
7.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述第二金属层的厚度比所述第三金属层的厚度小。
8.如权利要求7所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述第三金属层具有约10nm以上约30nm以下的范围的厚度。
9.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述规定的形状为与形成于所述电极层的下方的所述活性层的电流通路的俯视时的形状大致相同的形状。
10.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述规定的形状为与形成于所述电极层的下方的光导波路的俯视时的形状大致相同的形状。
11.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
还具备脊部,所述脊部形成于所述氮化物类半导体层的与所述活性层相反侧的表面侧,且以俯视时具有与所述规定的形状大致相同的形状的方式形成于所述电极层的下方,
由所述Pt构成的第一金属层形成于所述脊部上。
12.如权利要求11所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述第一金属层的所述氮化物类半导体层侧的宽度比所述第三金属层的与所述氮化物类半导体层相反的一侧的宽度宽。
13.如权利要求11所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述电极层包括沿所述脊部延伸的方向延伸的侧面,
所述侧面以所述电极层的宽度从所述第三金属层朝向所述第一金属层扩大的方式倾斜。
14.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述电极层为欧姆电极。
15.如权利要求14所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
还具备在所述第三金属层的与所述第二金属层相反的一侧形成的焊盘电极,
所述焊盘电极与所述第三金属层的表面接触。
16.如权利要求15所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述焊盘电极含有Au。
17.如权利要求1所述的氮化物类半导体激光元件,其特征在于:
所述氮化物类半导体层包含p型半导体层,
所述电极层为p侧电极。
18.一种氮化物类半导体激光元件的制造方法,其特征在于,具备:
在由氮化物类半导体构成的活性层上形成氮化物类半导体层的工序;
在所述氮化物类半导体层的与所述活性层相反侧的表面上将由Pt构成的第一金属层、由Pd构成的第二金属层、具有所述第一金属层的厚度的10倍以上30倍以下的厚度且由Pt构成的第三金属层、第一掩模层依次层叠,形成俯视时具有规定的形状的状态的工序;和
以所述第一掩模层、所述第三金属层、所述第二金属层和所述第一金属层为掩模,对所述氮化物类半导体层进行蚀刻,由此在所述氮化物类半导体层上形成所述规定的形状的脊部的工序。
19.如权利要求18所述的氮化物类半导体激光元件的制造方法,其特征在于:
将所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层和所述第一掩模层依次层叠而形成俯视时具有规定的形状的状态的工序包括:以所述第一掩模层为掩模,对所述第三金属层、所述第二金属层和所述第一金属层进行蚀刻,由此,所述第一金属层、所述第二金属层和所述第三金属层形成为俯视时具有规定的形状的状态的工序。
20.如权利要求18所述的氮化物类半导体激光元件的制造方法,其特征在于,还具备:
在所述氮化物类半导体层的表面上、和形成为具有规定的形状的状态的所述第三金属层、所述第二金属层、所述第一金属层的表面上,形成由绝缘膜构成的电流阻挡层的工序;
以与所述电流阻挡层的至少位于所述脊部的上方的部分对应的方式形成具有开口部的第二掩模层的工序;
通过以所述第二掩模层为掩模除去从所述开口部露出的部分的所述电流阻挡层,使所述第三金属层的表面露出的工序;和
除去所述第二掩模层的工序。
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CN103975491A (zh) * | 2011-12-15 | 2014-08-06 | 索尼公司 | 激光二极管元件和制造激光二极管元件的方法 |
CN112635623A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-09 | 度亘激光技术(苏州)有限公司 | 一种半导体器件的衬底结构及其制备方法 |
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- 2009-09-29 CN CN200910178590A patent/CN101714743A/zh active Pending
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