CN106684706A - 半导体激光器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体激光器及其制造方法，涉及适于通信用激光器的半导体激光器及其制造方法，目的在于得到一种对于具有槽构造的半导体激光器而使制造工艺简单化的制造方法。具有：在具有槽的半导体衬底的表面对绝缘膜进行成膜的工序；以将所述槽的开口面封堵的方式将绝缘薄膜粘贴至所述绝缘膜的上表面，在所述半导体衬底之上形成绝缘层的工序；以使所述半导体衬底的电极对应部位露出的方式在所述绝缘层设置第1开口的开口形成工序；以及以将所述第1开口掩埋的方式，在所述绝缘层的上表面形成电极的工序。

Description

半导体激光器及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体激光器及其制造方法，涉及适于通信用激光器的半导体激光器及其制造方法。
背景技术
在专利文献1中公开了在半导体衬底具有槽的半导体激光器及其制造方法。在该半导体激光器中，电极穿过槽的上部而进行配线。在形成电极时，首先用抗蚀层将槽掩埋。接下来，在抗蚀层的上表面形成电极。然后，将抗蚀层去除。
专利文献1：日本特开2010－135731号公报
在专利文献1公开的制造方法中，为了将电极在槽的上部进行配线，暂时用抗蚀层将槽掩埋。因此，制造工艺复杂化。
发明内容
本发明就是为了解决上述的问题而提出的，其第1目的在于得到一种制造方法，该制造方法对于具有槽构造的半导体激光器而使制造工艺简单化。
第2目的在于得到一种半导体激光器，该半导体激光器具有能够使制造工艺简单化的构造。
具有：在具有槽的半导体衬底的表面对绝缘膜进行成膜的工序；以将所述槽的开口面封堵的方式将绝缘薄膜粘贴至所述绝缘膜的上表面，在所述半导体衬底之上形成绝缘层的工序；以使所述半导体衬底的电极对应部位露出的方式在所述绝缘层设置第1开口的开口形成工序；以及以将所述第1开口掩埋的方式，在所述绝缘层的上表面形成电极的工序。
具有：半导体衬底，其具有槽；绝缘层，其形成在所述半导体衬底的上部；第1开口，其以使所述半导体衬底的电极对应部位露出的方式设置在所述绝缘层；以及电极，其在所述绝缘层的上表面以将所述第1开口掩埋的方式形成，所述绝缘层具有：绝缘膜，其形成在所述半导体衬底的表面；以及绝缘薄膜，其在所述绝缘膜的上部，以将所述槽的开口面封堵的方式设置。
发明的效果
在本发明的半导体激光器的制造方法中，以将半导体衬底所具有的槽的开口面封堵的方式粘贴绝缘薄膜。其结果，在半导体衬底之上形成绝缘层。电极设置在绝缘层的上表面。因此，不需要用抗蚀层将槽掩埋的工序。因此，制造工艺简单化。
另外，关于本发明的半导体激光器，在槽的开口面处，在电极的下表面配置有绝缘薄膜。在该构造中，在形成电极时，能够在绝缘薄膜的上表面形成电极。绝缘薄膜能够跨越槽而形成，而没有用抗蚀层将槽掩埋。因此，不需要用抗蚀层将槽掩埋的工序。因此，制造工艺简单化。另外，在槽的开口面处，通过干膜而将电极加强。因此，电极的强度提高。
附图说明
图1是表示在本发明的实施方式1中，在半导体衬底的上表面设置有绝缘膜的状态的剖视图。
图2是表示在本发明的实施方式1中，在图1之上粘贴了绝缘薄膜的状态的剖视图。
图3是表示在本发明的实施方式1中，在图2之上涂敷了光致抗蚀层的状态的剖视图。
图4是表示在本发明的实施方式1中，在图3设置了开口的状态的剖视图。
图5是表示在本发明的实施方式1中，从图4将光致抗蚀层去除后的状态的剖视图。
图6是表示在本发明的实施方式1中，在图5设置了电极的状态的剖视图。
图7是表示在本发明的实施方式2中，在图2之上形成了硬掩模的状态的剖视图。
图8是表示在本发明的实施方式2中，在图7设置了开口的状态的剖视图。
图9是表示在本发明的实施方式2中，在图8设置了电极的状态的剖视图。
图10是表示在本发明的实施方式3中，在图1之上设置了永久抗蚀层的状态的剖视图。
图11是表示在本发明的实施方式3中，在图10设置了开口的状态的剖视图。
图12是表示在本发明的实施方式4中，在图5还设置了第2开口的状态的剖视图。
图13是表示在本发明的实施方式4中，在图12设置了电极的状态的剖视图。
图14是表示在本发明的实施方式4中，在图13设置了键合线的状态的剖视图。
标号的说明
10半导体激光器，12半导体衬底，13开口面，14槽，15中空部，16绝缘膜，18电极对应部位，19键合对应部位，20绝缘薄膜，30干膜，36永久抗蚀层，40光致抗蚀层，45硬掩模，50、52、54电极，51金属层，60、62、64、66第1开口，70第2开口，80键合线，120、124、128、130绝缘层
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式所涉及的半导体激光器10及其制造方法进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。
实施方式1.
图1～图6是表示实施方式1所涉及的半导体激光器10的制造方法的剖视图。在图1中，半导体衬底12具有槽14及台面部17，该台面部17的两侧被槽14夹着。另外，半导体衬底12在台面部17的上表面具有电极对应部位18。
图1所示的构造能够通过下述的工序形成。首先，在半导体衬底12的表面对绝缘膜16进行成膜(步骤1)。接下来，按下述的顺序在绝缘膜16设置开口。首先在绝缘膜16的上表面涂敷抗蚀层(步骤2)。接下来，通过光刻对抗蚀层进行图案化(步骤3)。接下来，将图案化后的抗蚀层作为蚀刻掩模而对绝缘膜16进行蚀刻(步骤4)。接下来将抗蚀层去除(步骤5)。其结果，如图1所示在绝缘膜16设置开口，电极对应部位18露出。
接下来，如图2所示，在绝缘膜16的上表面粘贴绝缘薄膜20(步骤6)。绝缘薄膜20以将槽14的开口面13的一部分封堵的方式进行粘贴。由此，在槽14和绝缘薄膜20之间形成中空部15。其结果，在半导体衬底12的上表面形成绝缘层120。
绝缘层120具有绝缘膜16、绝缘薄膜20及中空部15。绝缘薄膜20是使用半导体用贴膜机进行粘贴的。此外，绝缘薄膜20能够跨越槽而形成，而没有用抗蚀层将槽掩埋。另外，在绝缘膜16和绝缘薄膜20之间，设置有用于粘接绝缘薄膜20的粘接层。在本实施方式中，绝缘薄膜20是干膜30。此外，干膜30使用绝缘性、耐湿性及强度高的聚酰亚胺薄膜或者由丙烯酸类树脂、环氧类树脂构成的薄膜。干膜30的厚度优选为1～10微米。
接下来，按下述的顺序，在设置于绝缘膜16的开口的上部，在干膜30设置开口。首先，如图3所示，在干膜30的上表面涂敷光致抗蚀层40(步骤7)。
接下来，形成图4所示的构造。首先，通过光刻对光致抗蚀层40进行图案化(步骤8)。接下来，将图案化后的光致抗蚀层40作为蚀刻掩模而对干膜30进行蚀刻(步骤9)。其结果，在干膜30形成开口。
接下来，如图5所示，将光致抗蚀层40去除(步骤10)。因此，通过步骤2～5及步骤7～10，以使电极对应部位18露出的方式在绝缘层120形成第1开口60。在本实施方式中，步骤2～5及步骤7～10构成开口形成工序。
接下来，如图6所示，以将第1开口60掩埋的方式在绝缘层120的上表面形成电极50。电极50通过下面所示的剥离工艺而形成。首先，在绝缘层120的上表面涂敷抗蚀层(步骤11)。接下来，通过光刻对抗蚀层进行图案化(步骤12)。接下来，在绝缘层120及图案化后的抗蚀层的表面对金属层51进行成膜(步骤13)。此时，金属层51以将第1开口60掩埋的方式形成。接下来，将抗蚀层去除(步骤14)。其结果，抗蚀层上部的金属层51被去除，形成电极50。电极50的材料由金、镍、钛、铂、钼、金合金或者它们的多层膜形成。
作为在半导体衬底具有槽的半导体激光器对电极进行配线的其他方法，想到暂时用抗蚀层将槽掩埋的方法。在该方法中，首先用抗蚀层将槽掩埋，进行平坦化。接下来，在抗蚀层的上表面形成电极。接下来将抗蚀层去除。在该方法中，由于用抗蚀层将槽掩埋，因此制造的工序增加，制造工艺复杂化。与此相对，在通过本实施方式得到的半导体激光器10中，在绝缘层120的上表面形成电极50。因此，不需要用抗蚀层将槽14掩埋的工序及将抗蚀层去除的工序。因此，制造工艺简单化。
另外，如图6所示，在通过本实施方式得到的半导体激光器10中，在槽14的开口面13处，在电极50的下表面设置有干膜30。因此，通过干膜30而将电极50加强。与此相对，在通过上述的暂时用抗蚀层将槽掩埋的方法得到的半导体激光器中，电极在槽的开口面单独地存在。因此，本实施方式与暂时用抗蚀层将槽掩埋的方法相比较，能够提高电极50的强度。
另外，作为在半导体衬底具有槽的半导体激光器对电极进行配线的其他方法，想到沿着槽形成电极的方法。在该方法中，电极穿过槽的侧面及底部而进行配线。因此，电极的形状根据槽的构造而变化。因此，制造工艺复杂化。另外，有时引起在槽的台阶部分处电极中途断开的工艺缺陷。与此相对，在本实施方式中，电极50的形成是在平坦的绝缘层120的上表面进行的。因此，与沿着槽形成电极的方法相比较，能够容易且可靠地形成电极50。
另外，在通过本实施方式得到的半导体激光器10中，半导体衬底12与电极50由绝缘层120绝缘。在这里，一般来说，如果半导体衬底和电极之间的绝缘距离短，则半导体激光器的元件电容变大。如果元件电容大，则延迟时间变大。因此，有时妨碍半导体激光器的高速动作。在这里，绝缘层120具有绝缘膜16、干膜30及中空部15。与此相对，在通过暂时用抗蚀层将槽掩埋的方法得到的半导体激光器中，绝缘层由绝缘膜及中空部构成。另外，在通过沿着槽形成电极的方法得到的半导体激光器中，绝缘层由绝缘膜构成。因此，与这些方法相比较，在本实施方式中绝缘距离长。因此，能够减小元件电容。因此，在本实施方式中，能够实现通信用激光器所要求的高速动作。
作为本实施方式的变形例，也可以通过下面所示的方法形成电极50。首先，在实施步骤1～10后，以将第1开口60掩埋的方式形成金属层(步骤111)。接下来，在金属层的表面涂敷抗蚀层(步骤112)。接下来，通过光刻对抗蚀层进行图案化(步骤113)。接下来，将图案化后的抗蚀层作为蚀刻掩模而对金属层进行蚀刻(步骤114)。其结果，形成电极50。
另外，在本实施方式中，将在绝缘膜16设置开口的工序(步骤2～5)和在干膜30设置开口的工序(步骤7～10)分开成不同的工序。与此相对，也可以不实施步骤2～5，在步骤7～10中在绝缘膜16也设置开口。
实施方式2.
图7～图9是表示实施方式2所涉及的半导体激光器10的制造方法的剖视图。在本实施方式中，首先实施在实施方式1中所示的步骤1～6。接下来，如图7所示，在干膜30的上表面对硬掩模45进行成膜(步骤21)。在本实施方式中，硬掩模45是氧化硅膜44。在本实施方式中，绝缘层124具有绝缘膜16、干膜30、中空部15及硬掩模45。
接下来，按下述的顺序，在干膜30及硬掩模45设置开口。首先，通过蚀刻对硬掩模45进行图案化(步骤22)。接下来，将图案化后的硬掩模45作为蚀刻掩模，对干膜30进行蚀刻(步骤23)。其结果，如图8所示，在干膜30及硬掩模45形成开口。因此，以使电极对应部位18露出的方式在绝缘层124形成第1开口62。在本实施方式中，步骤22～23构成开口形成工序。
接下来，如图9所示，在绝缘层124的上表面以将第1开口62掩埋的方式形成电极52(步骤24)。电极52通过与实施方式1所示的方法相同的方法而形成。此外，在本实施方式中使用氧化硅膜44作为硬掩模45，但也可以是氮化硅膜或者氮氧化硅膜等硅类绝缘膜或者氧化铝。另外，在本实施方式中将绝缘薄膜20设为干膜30，但也可以使用感光性的永久抗蚀层。
如图9所示，在通过本实施方式得到的半导体激光器10中，在干膜30的上表面残留硬掩模45。因此，在槽14的开口面13处，在电极52的下表面设置有干膜30及硬掩模45。因此，通过干膜30及硬掩模45而将电极52加强。因此，与实施方式1相比较，能够进一步提高电极52的强度。另外，在通过本实施方式得到的半导体激光器10中，绝缘层124具有绝缘膜16、干膜30、中空部15及硬掩模45。因此，与实施方式1相比较，电极52和半导体衬底12的绝缘距离变长。因此，与实施方式1相比较，能够进一步降低元件电容。因此，能够进行半导体激光器10的高速动作。
实施方式3.
图10及图11是表示本实施方式所涉及的半导体激光器10的制造方法的剖视图。在本实施方式中，首先实施在实施方式1所示的步骤1～5。接下来，如图10所示，在绝缘膜16的上表面粘贴感光性的永久抗蚀层36(步骤31)。永久抗蚀层36使用“東京応用化学”制造的TMMF(注册商标)S2000(商品名)等。永久抗蚀层36的粘贴方法与实施方式1相同。
接下来，在永久抗蚀层36设置开口。开口是通过利用光刻对永久抗蚀层36进行图案化而设置的(步骤32)。其结果，如图11所示，在绝缘层128设置第1开口64。在本实施方式中，步骤32是开口形成工序。绝缘层128具有绝缘膜16、中空部15及图案化后的永久抗蚀层36。然后，通过与实施方式1相同的方法在绝缘层128的上表面形成电极(步骤33)。
在本实施方式中，通过光刻对永久抗蚀层36进行图案化，设置开口。因此，在向绝缘薄膜20设置开口时，不需要使用抗蚀层进行的蚀刻的工序。因此，与实施方式1及2相比较，能够使制造工艺简单化。
实施方式4.
图12及图13是表示本实施方式所涉及的半导体激光器10的制造方法的剖视图。在本实施方式中，首先，实施在实施方式1所示的步骤1～6。接下来在与步骤7～10相同的工序中，除了第1开口66之外还形成第2开口70(步骤41)。如图12所示，第2开口70以在半导体衬底12的键合对应部位19露出绝缘膜16的方式设置。在本实施方式中，步骤41是开口形成工序。绝缘层130具有绝缘膜16、中空部15及干膜30。
接下来，如图13所示，在绝缘层130的上表面以将第1开口66及第2开口70掩埋的方式形成电极54(步骤42)。电极54是通过与在实施方式1所示的方法相同的方法而形成的。
图14是表示在本实施方式所涉及的半导体激光器10进行键合后的状态的剖视图。在键合对应部位19的上部，将键合线80与电极54连接。在通过本实施方式得到的半导体激光器10中，在键合对应部位19处在干膜30设置有第2开口70。因此，抑制由于键合而产生的应力传递至干膜30。因此，能够防止干膜30由于应力而发生剥离。
此外，在本实施方式中，设为在步骤41中，除了第1开口66之外还形成第2开口70。但是，也可以通过与第1开口66不同的工序而形成。另外，在本实施方式中向实施方式1所示的构造追加了第2开口70。但是，也可以向实施方式2或者实施方式3所示的构造追加第2开口70。

Claims (13)

1.一种半导体激光器的制造方法，其特征在于，具有：
在具有槽的半导体衬底的表面对绝缘膜进行成膜的工序；
以将所述槽的开口面的至少一部分封堵的方式将绝缘薄膜粘贴至所述绝缘膜的上表面，在所述半导体衬底之上形成绝缘层的工序；
以使所述半导体衬底的电极对应部位露出的方式在所述绝缘层设置第1开口的开口形成工序；以及
以将所述第1开口掩埋的方式，在所述绝缘层的上表面形成电极的工序。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，
所述绝缘薄膜是干膜，
所述开口形成工序包含：
在所述绝缘薄膜的上表面涂敷光致抗蚀层的工序；
通过光刻对所述光致抗蚀层进行图案化的工序；以及
将图案化后的光致抗蚀层作为蚀刻掩模而对所述干膜进行蚀刻的工序。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，
所述绝缘薄膜是永久抗蚀层，
所述开口形成工序具有通过光刻对所述永久抗蚀层进行图案化的工序。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，
形成所述绝缘层的工序包含在所述绝缘薄膜的上表面对硬掩模进行成膜的工序，
所述开口形成工序包含：
通过蚀刻对所述硬掩模进行图案化的工序；以及
将图案化后的硬掩模作为蚀刻掩模而对所述绝缘薄膜进行蚀刻的工序。
5.根据权利要求4所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，
所述绝缘薄膜是干膜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，
在所述绝缘层的上表面形成电极的工序包含：
在所述绝缘层的上表面涂敷抗蚀层的工序；
通过光刻对所述抗蚀层进行图案化的工序；
在所述绝缘层及图案化后的抗蚀层的上表面以将所述第1开口掩埋的方式对金属层进行成膜的工序；以及
通过将所述抗蚀层去除，从而将所述抗蚀层的上部的所述金属层去除，形成所述电极的工序。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，
在所述绝缘层的上表面形成电极的工序包含：
在所述绝缘层的上表面以将所述第1开口掩埋的方式对金属层进行成膜的工序；
在所述金属层的表面涂敷抗蚀层的工序；
通过光刻对所述抗蚀层进行图案化的工序；以及
将图案化后的抗蚀层作为蚀刻掩模而对所述金属层进行蚀刻，由此形成所述电极的工序。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，
所述开口形成工序包含在所述半导体衬底的键合对应部位以使所述绝缘膜露出的方式设置第2开口的工序，所述电极以除了所述第1开口之外还将第2开口掩埋的方式形成。
9.一种半导体激光器，其特征在于，具有：
半导体衬底，其具有槽；
绝缘层，其形成在所述半导体衬底的上部；
第1开口，其以使所述半导体衬底的电极对应部位露出的方式设置在所述绝缘层；以及
电极，其在所述绝缘层的上表面以将所述第1开口掩埋的方式形成，
所述绝缘层具有：
绝缘膜，其形成在所述半导体衬底的表面；
绝缘薄膜，其在所述绝缘膜的上部，以将所述槽的开口面的至少一部分封堵的方式设置；以及
中空部，其由所述槽和所述绝缘薄膜包围。
10.根据权利要求9所述的半导体激光器，其特征在于，
所述绝缘薄膜是干膜。
11.根据权利要求9所述的半导体激光器，其特征在于，
所述绝缘薄膜是永久抗蚀层。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的半导体激光器，其特征在于，
所述绝缘层还具有硬掩模，该硬掩模形成在所述绝缘薄膜的上表面。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的半导体激光器，其特征在于，
在所述半导体衬底的键合对应部位以使所述绝缘膜露出的方式设置第2开口，所述电极以除了所述第1开口之外还将第2开口掩埋的方式形成。
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