JP2001094211A - Semiconductor light-emitting element and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor light-emitting element and its manufacturing method

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JP2001094211A
JP2001094211A JP26735899A JP26735899A JP2001094211A JP 2001094211 A JP2001094211 A JP 2001094211A JP 26735899 A JP26735899 A JP 26735899A JP 26735899 A JP26735899 A JP 26735899A JP 2001094211 A JP2001094211 A JP 2001094211A
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JP
Japan
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layer
gold
groove
window
ridge
Prior art date
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Withdrawn
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JP26735899A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Mizuyoshi
明 水由
Isao Tsuruma
功 鶴間
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out a bonding work partially on a semiconductor light- emitting element having an inverted mesa ridge structure, except the narrow top section of the ridge at the time of mounting the element. SOLUTION: After an insulating film 22 is formed, AuGe/Ni/Au electrodes 23 are formed on the bottoms of grooves and current injecting windows on both sides of an inverted mesa ridge, and semiconductor layers on the sides of the grooves opposite to the windows, and gold 25 is deposited only on the electrodes 23 on the bottoms of the grooves by a selective gold electroplating method so that the gold 25 reaches the tops of the grooves, and after the gold 25 is electrically conducted to the electrodes 23 on the semiconductor layers on the opposite sides of the grooves, the gold 25 is successively deposited to form a flat metallic layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子お
よびその製造方法に関し、特に逆メサ型のリッジ部を有
する半導体発光素子およびその製造方法に関するもので
ある。
The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor light emitting device having an inverted mesa ridge portion and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、リッジ型の半導体レーザ装置
において、リッジ部およびリッジ下部に存在する活性層
が実装等の際に傷ついてしまい、特性および信頼性を低
下するという問題がある。この問題を解決するため、米
国特許第5305340号にて、リッジ部を保護するためにリ
ッジの両脇にリッジより高い壁を設ける方法が開示され
ている。しかし、この方法ではリッジ部が逆メサ形状の
場合には、逆メサ形状のリッジ頂上部にある電流注入部
の幅が2〜10μmと狭いため、電気的導通を容易にと
ることはできない。また、この幅の狭い電流注入部分を
ジャンクションアップ方式でハンダなどを用いて実装す
ると、一般的に用いる例えば25μm径の金線によって
導通をとることは困難である。また、そのボンディング
装置である熱超音波併用ボールボンディング装置やウェ
ッジボンディング装置を用いることもできなくなる。仮
にこの幅の狭いリッジ頂上部にボンディングできたとし
ても、その直下には活性領域が存在し、ボンディング時
の衝撃や歪みなどによって結晶欠陥が発生し、素子の経
時信頼性を低下させたり、素子特性を低下させる可能性
がある。例えば、発振閾値電流の増加、発光効率の低下
および経時に対する信頼性の低下等が起こる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a ridge-type semiconductor laser device, there has been a problem that an active layer present under a ridge portion and a ridge portion is damaged at the time of mounting or the like, thereby deteriorating characteristics and reliability. To solve this problem, U.S. Pat. No. 5,305,340 discloses a method of providing a wall higher than the ridge on both sides of the ridge to protect the ridge. However, in this method, when the ridge has an inverted mesa shape, electrical conduction cannot be easily achieved because the width of the current injection portion at the top of the inverted mesa ridge is as narrow as 2 to 10 μm. Further, when this narrow current injection portion is mounted by using a solder or the like in a junction-up system, it is difficult to establish conduction by a commonly used gold wire having a diameter of, for example, 25 μm. In addition, it becomes impossible to use the ball bonding device combined with thermo-ultrasonic wave and the wedge bonding device as the bonding device. Even if bonding could be performed at the top of this narrow ridge, an active region exists directly underneath, and crystal defects occur due to shock or distortion during bonding, which reduces the reliability over time of the device, The properties may be degraded. For example, an increase in oscillation threshold current, a decrease in luminous efficiency, a decrease in reliability over time, and the like occur.

【0003】逆メサリッジ形状の場合、その側壁は基板
に対して鋭角に傾いており、電極を作成する一般的な工
程である、蒸着法やスパッタ法で金属をつけてもその側
壁部分にはほとんど堆積しないため、リッジ頂上部から
リッジ両脇の底部やそれ以外の部分に電気的導通を簡単
に得ることはできない。
In the case of the inverted mesa ridge shape, the side wall is inclined at an acute angle with respect to the substrate, and even if a metal is applied by a general process for forming an electrode, such as a vapor deposition method or a sputtering method, the side wall portion is hardly formed. Since no deposition occurs, electrical conduction cannot be easily obtained from the top of the ridge to the bottom on both sides of the ridge and other portions.

【0004】前記米国特許では金をメッキなどの方法で
付着させる前に、金などの金属にてリッジの頂上部にあ
る幅の狭い電流注入部とリッジ両脇の溝底面の部分に金
属を同時に作成し、溝底面の一部分に、リッジ高さより
高い金属をつけることが記載されている。
[0004] In the above-mentioned US Patent, before gold is deposited by plating or the like, a metal such as gold is simultaneously applied to the narrow current injection portion at the top of the ridge and the bottom of the groove on both sides of the ridge. It is described that a metal that is higher than the ridge height is formed on a part of the bottom of the groove.

【0005】しかし、上記の方法は、リッジの形状が、
順メサ形状あるいは電極の作成時の工夫によりおよそ垂
直形状にできた場合には可能であるが、先に述べた理由
により、逆メサ形状では頂上部と底面部との間をつなぐ
金属を作成することは非常に困難である。
However, in the above method, the shape of the ridge is
It is possible if the vertical shape can be made by a forward mesa shape or a device at the time of making the electrode.However, for the above-mentioned reason, in the reverse mesa shape, a metal that connects between the top and the bottom is created. It is very difficult.

【0006】さらに、ジャンクションダウン方式で実装
を行う場合には、逆メサ側をハンダなどにより、ヒート
シンクに接着するために、導通の問題はないが、逆メサ
部の両脇の溝内に不規則にハンダが入り込み、発光領域
で発生する熱を不均一に放熱するため、発振領域内に屈
折率の不均一が生じ、電流−光出力特性の直線性が悪化
する、いわゆるキンクという現象が、放熱が均一なジャ
ンクションアップの場合に比較し、より低い光出力値に
おいて発生しやすくなるなどの問題が生じる。
Further, when mounting is performed by a junction-down method, there is no problem of conduction because the reverse mesa side is bonded to a heat sink by soldering or the like, but there is irregularity in the grooves on both sides of the reverse mesa portion. When the solder enters, the heat generated in the light emitting region is unevenly radiated, so that the refractive index becomes uneven in the oscillation region, and the linearity of the current-light output characteristics is deteriorated. Is more likely to occur at lower light output values than in the case of uniform junction up.

【0007】さらに、非常に小さなリッジ頂上部分がハ
ンダで接着されるために、ハンダが固化する時に生じる
ひずみがこのリッジ頂上部に対して集中するため素子の
信頼性の低下が生じることがある。
Further, since the very small ridge top is bonded with solder, the distortion generated when the solder solidifies is concentrated on the top of the ridge, which may reduce the reliability of the device.

【0008】一方、特開平10-144990号において、逆メ
サリッジ構造で、表面を平坦化した後電極を作成する方
法が記載されている。ここには、リッジ装荷型光導波路
の両脇にリッジを形成するためのエッチング溝を設け、
そのエッチング溝のみ半導体以外の物質を充填し平坦化
することが提案されている。しかし、この方法において
はエッチング溝に半導体以外の物質を充填した後に、リ
ッジ頂上部の電極領域との接触を得るために、いわゆる
窓あけを実施することが必須であり、難しい工程が必要
となる。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-144990 describes a method of forming an electrode after flattening the surface with an inverted mesa ridge structure. Here, etching grooves for forming ridges on both sides of the ridge-loaded optical waveguide are provided,
It has been proposed that only the etching groove is filled with a substance other than the semiconductor to make it flat. However, in this method, after filling the etching groove with a substance other than a semiconductor, in order to obtain contact with the electrode region on the top of the ridge, it is essential to perform so-called window opening, which requires a difficult process. .

【0009】また、リッジ部の両脇を、金属より放熱性
の悪いポリイミドなどの有機物で埋め込み平坦化する
と、活性領域での放熱性が低下し、キンクの発生する光
出力値が低下するという問題が生じる。この結果、単一
横モードで高出力を得ることが困難となる。
Further, when the both sides of the ridge portion are buried and flattened with an organic material such as polyimide which has a lower heat dissipation property than metal, the heat dissipation property in the active region is reduced and the light output value at which kink is generated is reduced. Occurs. As a result, it is difficult to obtain a high output in the single transverse mode.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて、逆メサ型のリッジ部を有する半導体発光素子にお
いて、逆メサ型リッジ部およびその下の活性層を傷つけ
ることなく実装可能な素子構造を有した信頼性の高い半
導体発光素子およびその製造方法を提供するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device having an inverted mesa type ridge portion which can be mounted without damaging the inverted mesa type ridge portion and an active layer thereunder. An object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor light emitting device having a structure and a method for manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、基板上に活性層を備えた半導体層に、ストライプ状
に逆メサ型のリッジ部が形成されており、該リッジ部に
沿って該リッジ部の両脇に溝が形成されており、該リッ
ジ部および溝が形成された半導体層の露出した面を覆う
ように、前記活性層にキャリアを注入するための窓を前
記リッジ部上に備えた絶縁膜が形成されてなる半導体発
光素子において、溝の少なくとも一方の内部が金属によ
り埋め込まれており、かつ、前記金属により、窓上から
溝を挟んで反対側の半導体層上まで金属層が形成されて
いることを特徴とするものである。
According to the semiconductor light emitting device of the present invention, an inverted mesa-type ridge is formed in a stripe shape on a semiconductor layer having an active layer on a substrate, and the ridge is formed along the ridge. A groove is formed on both sides of the ridge portion, and a window for injecting carriers into the active layer is formed on the ridge portion so as to cover the exposed surface of the semiconductor layer having the ridge portion and the groove. In a semiconductor light emitting device having an insulating film provided therein, at least one of the grooves is filled with a metal, and the metal extends from the window to the semiconductor layer on the opposite side with the groove interposed therebetween. It is characterized in that a layer is formed.

【0012】ここで、前記金属は金であってもよい。Here, the metal may be gold.

【0013】本発明の半導体発光素子の製造方法によれ
ば、基板上に活性層を含む半導体層を形成し、該半導体
層にストライプ状に2つの溝を形成して、該2つの溝の
間に逆メサ型のリッジ部を形成し、該溝およびリッジ部
が形成された半導体層の露出した面上に、絶縁膜を形成
し、絶縁膜のリッジ部上に活性層へキャリアを注入する
ための窓を形成し、前記溝の少なくとも一方の内部を金
属で埋め込み、引き続き、前記金属により、前記窓上か
ら溝を挟んで反対側の半導体層上まで金属層を形成する
ことを特徴とするものである。
According to the method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, a semiconductor layer including an active layer is formed on a substrate, and two grooves are formed in the semiconductor layer in a stripe shape. Forming an insulating film on the exposed surface of the semiconductor layer on which the groove and the ridge are formed, and injecting carriers into the active layer on the ridge of the insulating film. Forming a window, filling at least one of the grooves with a metal, and subsequently forming a metal layer with the metal from the window to the semiconductor layer on the opposite side of the groove across the groove. It is.

【0014】また、溝の少なくとも一方の底面、窓上お
よび該溝を挟んで前記窓と反対側の半導体層上に第一金
属層を形成し、該第一金属層上にのみ選択的に第二金属
層を形成することにより、溝を埋め込み、窓上から溝を
挟んで反対側の半導体層上まで金属層を形成することを
特徴とするものであってもよい。
A first metal layer is formed on at least one bottom surface of the groove, on the window, and on the semiconductor layer opposite to the window with the groove interposed therebetween, and selectively forms the first metal layer only on the first metal layer. By forming the bimetal layer, the groove may be filled, and the metal layer may be formed from above the window to above the semiconductor layer on the opposite side with the groove interposed therebetween.

【0015】また、第一金属層の最上層が金であり、電
解金選択メッキ法により、溝の底面に形成された第一金
属層上にのみ金を堆積して溝の上部まで金を埋め込み、
該上部まで埋め込まれた金が、窓上および溝を挟んで窓
と反対側の半導体層上に形成された第一金属層と導通し
た後、引き続き、電解金選択メッキ法により、窓上およ
び溝を挟んで窓と反対側の半導体層上に形成された第一
金属層上に金を堆積して、窓上から溝を挟んで反対側の
半導体層上まで金属層を形成することを特徴とするもの
であってもよい。
The uppermost layer of the first metal layer is gold, and gold is deposited only on the first metal layer formed on the bottom surface of the groove by the electrolytic gold selective plating method, and gold is buried up to the top of the groove. ,
After the gold buried up to the upper portion is electrically connected to the first metal layer formed on the semiconductor layer on the window and on the side opposite to the window with the groove interposed therebetween, the gold on the window and the groove are successively formed by electrolytic gold selective plating. Depositing gold on the first metal layer formed on the semiconductor layer on the side opposite to the window across the window, forming a metal layer from above the window to above the semiconductor layer on the opposite side across the groove. May be used.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明の半導体発光素子によれば、逆メ
サ型のリッジ部両脇の溝を金属によって埋め込むことに
よって、半導体層上に平坦な金属層を形成することがで
きるので、ボンディングの際の歪みが活性層に伝わるこ
とを防止することができ、信頼性を向上させることがで
きる。特に、リッジ部が形成された面にボンディングを
行うジャンクションアップ方式で実装する場合は、リッ
ジ部の上以外、つまり発光領域以外の半導体層上にボン
ディングが行えるので、ボンディングによってリッジ部
およびその下の活性層を傷つけることがなく、特性の低
下が起こらないという利点がある。
According to the semiconductor light emitting device of the present invention, a flat metal layer can be formed on the semiconductor layer by filling the grooves on both sides of the inverted mesa ridge with metal, so that bonding can be performed. In this case, the distortion can be prevented from being transmitted to the active layer, and the reliability can be improved. In particular, when mounting is performed by a junction-up method in which bonding is performed on the surface on which the ridge is formed, bonding can be performed on a semiconductor layer other than on the ridge, that is, on a semiconductor layer other than the light emitting region. There is an advantage that the active layer is not damaged and the characteristics do not deteriorate.

【0017】また、本発明の半導体発光素子によれば、
リッジ部の上以外の半導体層上にボンディングを行うこ
とができるので、ジャンクションアップ方式による実装
が容易になる。
According to the semiconductor light emitting device of the present invention,
Since bonding can be performed on a semiconductor layer other than on the ridge portion, mounting by a junction-up method becomes easy.

【0018】さらに、半導体素子の温度上昇を抑制する
ために、リッジ部が形成された面をヒートシンク等にハ
ンダを用いて接着するジャンクションダウンとよばれる
方法で実装が行われる場合があるが、このときリッジ部
両脇の溝があいていると、不均一にその部分にハンダが
入り込むことにより、リッジストライプ方向に、放熱不
良が起こる。また、そのハンダが固化するとき、リッジ
部が不均一な応力を受ける。その結果、キンクの発生す
る光出力値が低下したり、ひずみによる半導体結晶への
欠陥の導入による素子の経時信頼性が低下するという問
題があった。しかし、本発明の半導体発光素子によれ
ば、リッジ部両脇の溝が金などの金属で均一に埋め込ま
れているため、放熱が充分に行われ、歪みによる結晶欠
陥も生じないため、キンクの発生する光出力値が高く、
また、良好な経時信頼性が得られる。 一方、これま
で、逆メサ型のリッジ部を有する場合、その形状からリ
ッジ部以外の半導体層上までリッジ部と電気的に導通し
た金属層を形成することが困難であった。しかし、本発
明の半導体発光素子の製造方法によれば、逆メサ型のリ
ッジ部両脇の溝を、まず金属で埋め込んだ後に半導体層
上に金属層を形成しているため、これまで蒸着等の方法
では困難であった、溝内部を隙間無く埋め込むことが可
能となるため、前述のような放熱不良や結晶欠陥が発生
せず、良好な光出力特性、および高い信頼性を得ること
ができる。
Further, in order to suppress the temperature rise of the semiconductor element, there is a case where mounting is performed by a method called junction down in which the surface on which the ridge portion is formed is bonded to a heat sink or the like using solder. If the grooves on both sides of the ridge portion are open, the solder may enter the portion unevenly, resulting in poor heat radiation in the ridge stripe direction. Also, when the solder solidifies, the ridge portion receives uneven stress. As a result, there is a problem that the optical output value at which kink is generated is reduced, and the reliability over time of the device is reduced due to the introduction of defects into the semiconductor crystal due to strain. However, according to the semiconductor light emitting device of the present invention, the grooves on both sides of the ridge portion are uniformly buried with a metal such as gold, so that heat is sufficiently released and crystal defects due to distortion do not occur. The generated light output value is high,
Further, good temporal reliability is obtained. On the other hand, heretofore, when an inverted mesa ridge portion is provided, it has been difficult to form a metal layer electrically conductive with the ridge portion on the semiconductor layer other than the ridge portion due to its shape. However, according to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, the grooves on both sides of the inverted mesa ridge portion are first buried with metal, and then the metal layer is formed on the semiconductor layer. Since it is possible to bury the inside of the groove without any gap, which is difficult with the method described above, it is possible to obtain good light output characteristics and high reliability without generating the above-described heat radiation failure and crystal defects. .

【0019】特に、溝底面と電流注入窓上とその反対側
の半導体層上に金を最上層に有する第一金属層を形成
し、まず、溝底面の第一金属層上にのみ電解金選択メッ
キ法により金を堆積することにより、容易に溝内部を埋
め込むことができ、引き続き電解金選択メッキ法を用い
ることにより、前述窓上とその反対側の半導体層上まで
金属層を形成することが可能である。
In particular, a first metal layer having gold as an uppermost layer is formed on the bottom of the groove, on the current injection window, and on the semiconductor layer on the opposite side, and first, electrolytic gold is selected only on the first metal layer on the bottom of the groove. By depositing gold by the plating method, the inside of the groove can be easily buried, and by subsequently using the electrolytic gold selective plating method, it is possible to form a metal layer up to the above-mentioned window and the semiconductor layer on the opposite side thereof. It is possible.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下に図
面を用いて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】本発明の第一の実施の形態である半導体レ
ーザ素子の製造方法について述べる。
A method for manufacturing a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention will be described.

【0022】図1にその半導体レーザ素子の積層方向の
断面図を示す。
FIG. 1 is a sectional view of the semiconductor laser device in the laminating direction.

【0023】図1に示すように、n型GaAs基板上11
に、有機金属気相成長(MOCVD)法、あるいは分子
線エピタキシー(MBE)法などにより、厚さが例えば
200〜600nm程度のn−GaAsバッファ層12
(キャリア濃度7〜20×1017cm-3)、厚さが例え
ば2μmのn型In0.484Ga0.516Pクラッド層13(キ
ャリア濃度5〜1017cm-3)、厚さが例えば45nm
のIn1-xGaxAs1-yyバリア層14(x=0.788、y
=0.43、ノンドープ)、厚さが例えば9nmのIn0.16
Ga0.84As活性層15(ノンドープ)、厚さが例えば4
5nmのIn1-xGaxAs1-yyバリア層16(x=0.78
8、y=0.43、ノンドープ)、厚さが例えば400nm
のp型In0.484Ga0.516Pクラッド層17(キャリア濃
度5〜20×1017cm-3)、厚さが例えば4〜10n
m程度のp型In1-xGaxAs1-yyエッチングストッ
プ層18(x=0.788、y=0.43、キャリア濃度5〜15
×1017cm-3)、厚さが例えば1.6μmのp型In
0.484Ga0.516Pクラッド層19(キャリア濃度5〜20
×1017cm-3)、厚さが例えば150〜500nm程
度のp型GaAsコンタクト層20(キャリア濃度5〜3
0×1018cm-3)を順次積層する。
As shown in FIG. 1, an n-type GaAs substrate 11
An n-GaAs buffer layer 12 having a thickness of, for example, about 200 to 600 nm is formed by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or a molecular beam epitaxy (MBE) method.
(Carrier concentration: 7 to 20 × 10 17 cm −3 ), n-type In 0.484 Ga 0.516 P clad layer 13 (carrier concentration: 5 to 10 17 cm −3 ) having a thickness of, for example, 2 μm, and a thickness of, for example, 45 nm
Of In 1-x Ga x As 1 -y P y barrier layer 14 (x = 0.788, y
= 0.43, undoped), In 0.16 with a thickness of, for example, 9 nm
Ga 0.84 As active layer 15 (non-doped) having a thickness of, for example, 4
5nm of In 1-x Ga x As 1 -y P y barrier layer 16 (x = 0.78
8, y = 0.43, undoped), for example, 400 nm in thickness
Of p-type In 0.484 Ga 0.516 P cladding layer 17 (carrier concentration 5~20 × 10 17 cm -3), a thickness of, for example 4~10n
m - type p-type In 1-x Ga x As 1-y P y etching stop layer 18 (x = 0.788, y = 0.43, carrier concentration 5-15
× 10 17 cm −3 ) and a p-type In having a thickness of, for example, 1.6 μm.
0.484 Ga 0.516 P clad layer 19 (carrier concentration 5-20
× 10 17 cm −3 ) and a p-type GaAs contact layer 20 (carrier concentration 5 to 3 ) having a thickness of, for example, about 150 to 500 nm.
0 × 10 18 cm −3 ) are sequentially laminated.

【0024】次に、半導体レーザ素子の素子化工程につ
いて図2を参照して述べる。図2aに示すように、結晶
成長後の試料に通常のフォトリソグラフィ工程により、
リッジエッチング加工用のレジストパターン21を作成す
る。このときリッジのストライプの方向は、結晶表面が
(100)面の場合、逆メサ形状のリッジを得るために
は、(011)面に垂直な方向に形成する。
Next, a process for forming a semiconductor laser device will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, the sample after crystal growth is subjected to a normal photolithography process.
A resist pattern 21 for ridge etching is formed. At this time, when the crystal surface is the (100) plane, the ridge stripe is formed in a direction perpendicular to the (011) plane in order to obtain an inverted mesa-shaped ridge.

【0025】次に図2bに示すように、例えば酒石酸系
エッチング液によって、p型GaAsコンタクト層20を
エッチング除去する。このとき、コンタクト層20の下に
存在するp型InGaPクラッド層19は酒石酸に対して
非常にエッチング速度が遅いため、ほとんどエッチング
されない。
Next, as shown in FIG. 2B, the p-type GaAs contact layer 20 is removed by etching using, for example, a tartaric acid-based etchant. At this time, the p-type InGaP clad layer 19 existing under the contact layer 20 is hardly etched because tartaric acid has a very low etching rate.

【0026】次に、塩酸系エッチング液によってp型I
nGaPクラッド層19をエッチングする。このとき、p
型InGaAsPエッチングストップ層18は塩酸系エッ
チング液に対してp型InGaPクラッド層19と比較し
て、非常にエッチング速度が遅いため、適当なエッチン
グ時間でエッチングすることにより、容易に所望の逆メ
サ形状が得られる。この後、レジストパターン21を除去
する。
Next, a p-type I
The nGaP cladding layer 19 is etched. At this time, p
Since the etching rate of the InGaAsP type etching stop layer 18 is much lower than that of the p-type InGaP cladding layer 19 with respect to the hydrochloric acid-based etching solution, the desired inverted mesa shape can be easily obtained by etching with an appropriate etching time. Is obtained. After that, the resist pattern 21 is removed.

【0027】次に、図2cに示すように、例えばプラズ
マCVDなどの方法により、SiO2やSi34などの
誘電体膜22を100〜200nm程度堆積する。その
後、電極接触用の窓をリッジ頂上部に開けるために、先
に述べたフォトリソグラフィ工程によりレジストをパタ
ーニングする。このとき、通常のウェットエッチングを
用いた場合における順メサ形状でリッジ底部の幅を、半
導体レーザの横モード単一条件に規定する幅、例えば3
〜4μm程度にしようとすると、リッジ頂上部の幅は非
常に狭く、例えば2μm以下となり、リッジ頂上部の酸
化膜を除去するためのフォトリソグラフィ工程では、と
りわけ、リッジ頂上部と窓あけマスクパターンの位置合
わせが難しくなる。このとき、逆メサ形状では、例え
ば、リッジ底部の3μmとすると、リッジ頂上部では4
〜6μm程度と広くなり、窓あけのストライプマスクの
位置合わせが容易に可能となる。
Next, as shown in FIG. 2C, a dielectric film 22 such as SiO 2 or Si 3 N 4 is deposited to a thickness of about 100 to 200 nm by a method such as plasma CVD. Thereafter, in order to open a window for electrode contact on the top of the ridge, the resist is patterned by the photolithography process described above. At this time, the width of the bottom portion of the ridge in the normal mesa shape when normal wet etching is used is set to a width defined by the single condition of the lateral mode of the semiconductor laser, for example, 3
Attempting to make it about 4 μm, the width of the top of the ridge is very narrow, for example, 2 μm or less. Alignment becomes difficult. At this time, in the case of the inverted mesa shape, for example, if the height is 3 μm at the bottom of the ridge, 4 μm is
The width becomes as large as about 6 μm, and alignment of the stripe mask for opening a window can be easily performed.

【0028】また、順メサ形状を作成するために、ドラ
イエッチング技術、例えば、塩酸系ガスを用いたリアク
ティブイオンエッチングや、リアクティブイオンビーム
エッチングなどの方法により、異方性エッチングエッチ
ングをして、リッジ頂上部とリッジ底部幅を同程度に加
工することは可能である。しかし、この場合、半導体の
横モード単一条件を規定するリッジ脇の残し厚を精度よ
く制御するためには、エッチングストップ層とウェット
エッチングを用いた方が、面内の均一性良く作成するこ
とができる。
Further, in order to form a normal mesa shape, anisotropic etching is performed by a dry etching technique, for example, reactive ion etching using hydrochloric acid-based gas or reactive ion beam etching. It is possible to process the ridge top and ridge bottom widths to the same extent. However, in this case, in order to accurately control the remaining thickness beside the ridge which defines the single condition of the lateral mode of the semiconductor, it is better to use an etching stop layer and wet etching to form the semiconductor with better in-plane uniformity. Can be.

【0029】次に、図2dに示すように、電極コンタク
ト用窓あけのフォトリソグラフィの終了後、フッ素系ガ
スを用いたリアクティブイオンエッチングなどの方法に
より、リッジ頂上部の誘電体膜22をエッチング除去す
る。
Next, as shown in FIG. 2D, after the photolithography for opening the electrode contact window is completed, the dielectric film 22 on the top of the ridge is etched by a method such as reactive ion etching using a fluorine-based gas. Remove.

【0030】次に、図2eに示すように、p側電極をパ
ターン化するために、フォトリソグラフィ工程により、
レジストをパターン化し、例えばTi/Pt/Au(お
のおのの膜厚は例えば50nm/80nm/300n
m)の順に電子ビーム蒸着法などにより、蒸着し、リフ
トオフによりパターン化し電極23を形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, in order to pattern the p-side electrode, a photolithography process is used.
The resist is patterned and, for example, Ti / Pt / Au (each film thickness is, for example, 50 nm / 80 nm / 300 n
In the order of m), vapor deposition is performed by an electron beam vapor deposition method or the like, and patterning is performed by lift-off to form an electrode 23.

【0031】その後、図2fに示すように、電解メッキ
により、p側電極23上にのみ金層25を1〜5μm堆積す
る。このとき、溝底面のp側電極23上に選択的に金メッ
キされ、溝の上部まで堆積されて、溝脇のp側電極23と
結合し、最終的にp側電極23上に金膜25が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 2F, a gold layer 25 is deposited on the p-side electrode 23 only by 1 to 5 μm by electrolytic plating. At this time, gold is selectively plated on the p-side electrode 23 on the bottom surface of the groove, deposited up to the top of the groove, combined with the p-side electrode 23 on the side of the groove, and finally the gold film 25 is formed on the p-side electrode 23. It is formed.

【0032】次に、劈開により共振器面を作成するのを
容易にするために、試料の厚さを120〜150μm程
度まで研磨する。n側電極24を電子ビーム蒸着法や抵抗
加熱蒸着法を組み合わせて、AuGe/Ni/Auの順
に例えば膜厚50nm、30nm、300nm程度それ
ぞれ堆積する。その後、電極のオーム性接触を得るため
に、400℃で1分程度電極を反応させる。
Next, in order to make it easy to form a resonator surface by cleavage, the sample is polished to a thickness of about 120 to 150 μm. The n-side electrode 24 is deposited with a thickness of, for example, about 50 nm, 30 nm, and 300 nm in the order of AuGe / Ni / Au by combining an electron beam evaporation method and a resistance heating evaporation method. Thereafter, in order to obtain ohmic contact between the electrodes, the electrodes are reacted at 400 ° C. for about 1 minute.

【0033】次に、所定の位置で、例えば750μm間
隔にてバー劈開する。バー劈開された端面の片側に発振
波長950nmに対するコーティングを以下のように実
施する。
Next, bar cleavage is performed at predetermined positions, for example, at intervals of 750 μm. One side of the bar-cleaved end face is coated with an oscillation wavelength of 950 nm as follows.

【0034】図3に、本発明の半導体レーザ素子単体の
斜視図を示す。図3に示すように、片側の端面にAl2
3膜31を所定の膜厚、例えばECRスパッタリング法
などにより堆積する。さらに、反対側の端面には同様の
方法を用いて、発振波長950nmに対する反射率が例
えば80%以上になるように、第1層にAl23膜32、
第2層にTa25膜33、第3層にSiO2膜34、第4層
にTa25膜35、第5層にSiO2膜36、第6層にTa2
5膜37、第7層にSiO2膜38からなる誘電体膜多層膜
を所定の厚さに堆積する。その後、上記半導体レーザの
バー状の試料を所定の位置にて劈開し、チップ化する。
FIG. 3 is a perspective view of a single semiconductor laser device of the present invention. As shown in FIG. 3, Al 2
An O 3 film 31 is deposited by a predetermined thickness, for example, by an ECR sputtering method. Further, an Al 2 O 3 film 32 is used as a first layer on the opposite end face so that the reflectance for an oscillation wavelength of 950 nm is, for example, 80% or more by using the same method.
The second layer is a Ta 2 O 5 film 33, the third layer is a SiO 2 film 34, the fourth layer is a Ta 2 O 5 film 35, the fifth layer is an SiO 2 film 36, and the sixth layer is Ta 2.
O 5 film 37 is deposited a dielectric layer multilayer film of SiO 2 film 38 to a predetermined thickness on the seventh layer. Thereafter, the bar-shaped sample of the semiconductor laser is cleaved at a predetermined position to form a chip.

【0035】次に、おのおののチップを電気的評価選別
を行い、半導体レーザチップをジャンクションアップに
て例えば錫、銀、銅、ビスマス(Sn/Ag/Cu/B
i)系の鉛フリーハンダ等を用いて上下面がメタライズ
してあるセラミックヒートシンクにはんだ付けをする。
Next, each chip is subjected to electrical evaluation selection, and the semiconductor laser chip is junction-up, for example, tin, silver, copper, bismuth (Sn / Ag / Cu / B).
i) Solder to a ceramic heat sink whose upper and lower surfaces are metallized using a lead-free solder or the like.

【0036】本発明による半導体レーザ素子は、リッジ
頂上部と溝を挟んだ隣の部分との間で金メッキにより電
気的導通がなされているため、リッジ頂上部以外の部分
においても、電流注入窓と電気的導通がとれることか
ら、リッジ以外の部分にワイヤーボンディングを行うこ
とができる。よって、ボンディングによりリッジ部およ
びその下の活性層を傷つけることがなく、ボンディング
のひずみが活性層に伝わることもないので、良好な光出
力特性、高い経時信頼性が得られる。
In the semiconductor laser device according to the present invention, electrical conduction is provided by gold plating between the top of the ridge and an adjacent portion across the groove. Since electrical continuity is obtained, wire bonding can be performed on portions other than the ridge. Therefore, since the bonding does not damage the ridge portion and the active layer thereunder, and the bonding strain is not transmitted to the active layer, good light output characteristics and high reliability over time can be obtained.

【0037】また、本発明の製造方法によれば、電解選
択メッキ法を用いて、逆メサリッジ型のリッジ上部の窓
から溝部まで平坦な金メッキ層を連続して形成できるの
で、製造工程を削減することができる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, a flat gold plating layer can be continuously formed from the window at the upper part of the inverted mesa ridge type ridge to the groove by using the electrolytic selective plating method, thereby reducing the number of manufacturing steps. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子を構成する半導体レーザ素子を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device constituting a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子の作成工程を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第1の実施の形態による端面に誘電体
膜を備えた半導体レーザ素子単体の斜視図
FIG. 3 is a perspective view of a single semiconductor laser device having a dielectric film on an end face according to the first embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 GaAs基板 12 n−GaAs層 13,17,19 InGaP下部クラッド層 14,16 InGaAsPバリア層 15 InGaAs活性層 18 InGaAsPエッチング阻止層 20 GaAsコンタクト層 11 GaAs substrate 12 n-GaAs layer 13, 17, 19 InGaP lower cladding layer 14, 16 InGaAsP barrier layer 15 InGaAs active layer 18 InGaAsP etching stop layer 20 GaAs contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F041 AA33 AA40 AA43 AA44 CA04 CA05 CA34 CA35 CA39 CA93 CA99 5F073 AA13 AA74 CA13 CB11 CB21 DA30 EA28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F041 AA33 AA40 AA43 AA44 CA04 CA05 CA34 CA35 CA39 CA93 CA99 5F073 AA13 AA74 CA13 CB11 CB21 DA30 EA28

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に活性層を備えた半導体層に、ス
トライプ状に逆メサ型のリッジ部が形成されており、該
リッジ部に沿って該リッジ部の両脇に溝が形成されてお
り、該リッジ部および溝が形成された半導体層の露出し
た面を覆うように、前記活性層にキャリアを注入するた
めの窓を前記リッジ部上に備えた絶縁膜が形成されてな
る半導体発光素子において、 前記溝の少なくとも一方の内部が金属により埋め込まれ
ており、かつ、前記金属により、前記窓上から該溝を挟
んで反対側の前記半導体層上まで金属層が形成されてい
ることを特徴とする半導体発光素子。
An inverted mesa-shaped ridge is formed in a stripe on a semiconductor layer provided with an active layer on a substrate, and grooves are formed on both sides of the ridge along the ridge. A semiconductor light emitting device comprising: an insulating film provided on the ridge portion with a window for injecting carriers into the active layer so as to cover an exposed surface of the semiconductor layer in which the ridge portion and the groove are formed. In the element, at least one of the grooves is filled with a metal, and the metal forms a metal layer from above the window to above the semiconductor layer on the opposite side of the groove with the groove interposed therebetween. Characteristic semiconductor light emitting device.
【請求項2】 前記金属が金であることを特徴とする請
求項1記載の半導体発光素子。
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said metal is gold.
【請求項3】 基板上に活性層を含む半導体層を形成
し、 該半導体層にストライプ状に2つの溝を形成して、該2
つの溝の間に逆メサ型のリッジ部を形成し、 該溝およびリッジ部が形成された半導体層の露出した面
上に、絶縁膜を形成し、 前記絶縁膜の前記リッジ部上に前記活性層へキャリアを
注入するための窓を形成し、 前記溝の少なくとも一方の内部を金属で埋め込み、引き
続き、前記金属により、前記窓上から該溝を挟んで反対
側の前記半導体層上まで金属層を形成することを特徴と
する半導体発光素子の製造方法。
3. A semiconductor layer including an active layer is formed on a substrate, and two grooves are formed in the semiconductor layer in a stripe shape.
Forming an inverted mesa-type ridge portion between the two grooves, forming an insulating film on an exposed surface of the semiconductor layer on which the groove and the ridge portion are formed, and forming the active film on the ridge portion of the insulating film; Forming a window for injecting carriers into the layer, filling the inside of at least one of the grooves with a metal, and subsequently, using the metal, a metal layer from the window to the semiconductor layer on the opposite side across the groove from the window; Forming a semiconductor light-emitting device.
【請求項4】 前記溝の少なくとも一方の底面、前記窓
上および該溝を挟んで前記窓と反対側の前記半導体層上
に第一金属層を形成し、 該第一金属層上にのみ選択的に第二金属層を形成するこ
とにより、前記溝を埋め込み、前記窓上から該溝を挟ん
で反対側の前記半導体層上まで金属層を形成することを
特徴とする請求項3記載の半導体発光素子の製造方法。
4. A first metal layer is formed on the bottom surface of at least one of the grooves, on the window, and on the semiconductor layer opposite to the window with the groove interposed therebetween, and only on the first metal layer. 4. The semiconductor according to claim 3, wherein the groove is buried by forming a second metal layer, and a metal layer is formed from above the window to above the semiconductor layer on the opposite side across the groove. A method for manufacturing a light-emitting element.
【請求項5】 前記第一金属層の最上層が金であり、 電解金選択メッキ法により、前記溝の底面に形成された
第一金属層上にのみ金を堆積して該溝の上部まで金を埋
め込み、 該上部まで埋め込まれた金が、前記窓上および前記溝を
挟んで前記窓と反対側の前記半導体層上に形成された前
記第一金属層と導通した後、 引き続き、電解金選択メッキ法により、前記窓上および
前記溝を挟んで前記窓と反対側の前記半導体層上に形成
された前記第一金属層上に金を堆積して、前記窓上から
該溝を挟んで反対側の前記半導体層上まで金属層を形成
することを特徴とする請求項4記載の半導体発光素子の
製造方法。
5. An uppermost layer of the first metal layer is gold, and gold is deposited only on the first metal layer formed on the bottom surface of the groove by an electrolytic gold selective plating method, and the gold is deposited to an upper portion of the groove. After gold is buried to the upper portion, the gold buried up to the upper portion is electrically connected to the first metal layer formed on the semiconductor layer on the side opposite to the window with the groove interposed therebetween. By selective plating, gold is deposited on the first metal layer formed on the semiconductor layer on the side opposite to the window with the window and the groove interposed therebetween, and the gold is deposited on the window with the groove interposed therebetween. 5. The method according to claim 4, wherein a metal layer is formed up to the opposite side of the semiconductor layer.
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