JP2006237131A - 半導体装置の製造方法、半導体装置、半導体レーザ装置、光伝送モジュールおよび光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】n−GaAs基板101上にはp−Al0.5Ga0.5As第2上クラッド層111’を形成する。p−Al0.5Ga0.5As第2上クラッド層111’上には、p−Al0.5Ga0.5As第2上クラッド層111’のエッチング速度よりも遅いエッチング速度を持つIn0.25Ga0.75As0.54P0.46エッチング減速層112’を形成する。このIn0.25Ga0.75As0.54P0.46エッチング減速層112’上には、In0.25Ga0.75As0.54P0.46エッチング減速層112’のエッチング速度よりも速いエッチング速度を持つp++−GaAs第2コンタクト層114’を形成する。
【選択図】図2
Description
で形成された段差を埋めるために、熱硬化性樹脂620を形成する。この熱硬化性樹脂620の材料としては感光性のポリイミドを使用する。
半導体基板上に第1半導体層を形成する第1半導体層形成工程と、
上記第1半導体層上に、上記第1半導体層のエッチング速度よりも遅いエッチング速度を持つ第2半導体層を形成する第2半導体層形成工程と、
上記第2半導体層上に、上記第2半導体層のエッチング速度よりも速いエッチング速度を持つ第3半導体層を形成する第3半導体層形成工程と、
上記第3半導体層上にエッチングマスクを形成するエッチングマスク形成工程と、
上記エッチングマスクを用いて、上記エッチングマスク外の領域において、上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層の、少なくとも一部をエッチング液でエッチングするエッチング工程と、
上記エッチング液でエッチングされた上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層からなる半導体層群の少なくとも側面を被覆し、かつ上記第3半導体層の上面から上記半導体層群の側方部まで連続している薄膜を形成する薄膜形成工程と
を備えたことを特徴としている。
上記第1半導体層および上記第3半導体層は、それぞれ、AlGaAs、GaAsおよびInGaAsのうちのいずれか1つからなり、
上記第2半導体層はInGaAsPまたはGaAsPからなり、
上記第2半導体層におけるPのV族組成比が0.2よりも大きく0.6未満であり、
上記エッチング液は硫酸と過酸化水素水の混合水溶液である。
上記第1半導体層を形成する第1半導体層形成工程に先立って、上記半導体基板上に、ドーピング濃度が1×1017cm-3以下である第2導電型の第4半導体層を形成する第4半導体層形成工程を行い、
上記半導体基板が第1導電型を有し、
上記第1,第3半導体層が第2導電型を有し、
上記第3半導体層のドーピング濃度が1×1018cm-3以上であり、
上記エッチング工程により少なくとも一部分の領域において上記第4半導体層が表出しており、
上記薄膜は電極であり、上記薄膜が、上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層からなる半導体層群の少なくとも側面および上記第4半導体層上にかけて形成されており、
上記電極に熱処理を行うことにより、上記電極と上記第3半導体層との界面に、上記電極の構成元素の少なくとも一つと上記第3半導体層の構成元素の少なくとも一つとからなる高濃度側化合物層を形成すると共に、上記電極と上記第4半導体層との界面に、上記電極の構成元素の少なくとも一つと上記第4半導体層の構成元素の少なくとも一つとからなる低濃度側化合物層を形成する化合物層形成工程を上記薄膜形成工程の後に行う。
半導体基板上に、上記基板側から、少なくとも第1半導体層と第2半導体層と第3半導体層とが順に形成されている半導体装置であって、
上記第2半導体層は、上記第1半導体層および上記第3半導体層のエッチング速度よりも遅いエッチング速度を有しており、
上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層からなる半導体層群の少なくとも側面を被覆し、かつ上記第3半導体層の上面から上記半導体層群の側方部まで連続している薄膜と
を備え、
上記半導体層群の表面において、上記薄膜に被覆されている面における法線ベクトルが、上向きの成分を有することを特徴としている。
上記薄膜が導電性薄膜である、もしくは上記薄膜上に導電性薄膜を有しており、
上記第2半導体層に対して上記基板と反対側の上記導電性薄膜上の一点と、上記第2半導体層に対して上記基板と同じ側の上記導電性薄膜上の一点とを結ぶ少なくとも1つの経路において、上記半導体層群の表面上で上記薄膜に被覆されている面における法線ベクトルが、上向きの成分を有している。
上記第2半導体層はInGaAsPまたはGaAsPからなり、
上記第2半導体層のPのV族組成比は、0.2よりも大きく0.6未満であり、
上記第1半導体層および第3半導体層は、それぞれ、AlGaAs、GaAsおよびInGaAsのうちいずれか1つからなる。
半導体基板上に、上記基板側から、少なくとも第1半導体層と第2半導体層と第3半導体層とが順に形成されている半導体装置であって、
上記第2半導体層は、上記第1半導体層および上記第3半導体層のエッチング速度よりも遅いエッチング速度を有しており、
上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層からなる半導体層群の少なくとも側面を被覆し、かつ上記第3半導体層の上面から上記半導体層群の側方部まで連続している薄膜と
を備え、
上記半導体層群の表面において、上記薄膜に被覆されている面における法線ベクトルが、上向きの成分を有し、
上記第2半導体層はInGaAsPまたはGaAsPからなり、
上記第2半導体層のPのV族組成比は、0.2よりも大きく0.6未満であり、
上記第1半導体層および第3半導体層は、それぞれ、AlGaAs、GaAsおよびInGaAsのうちいずれか1つからなり、
上記半導体基板は第1導電型のIII−V族化合物半導体からなり、
上記第1半導体層は、第2導電型のIII−V族化合物半導体からなる上クラッド層であり、
上記第3半導体層は、第2導電型のIII−V族化合物半導体からなるコンタクト層であり、
上記第2半導体層は、III−V族化合物半導体からなり、上記上クラッド層および上記コンタクト層よりも遅いエッチング速度を有するエッチング減速層であり、
上記半導体基板と上記上クラッド層との間に形成され、第1導電型のIII−V族化合物半導体からなる下クラッド層と
上記下クラッド層と上記上クラッド層との間に形成され、III−V族化合物半導体からなる活性層と
を備え、
少なくとも上記上クラッド層、上記エッチング減速層および上記コンタクト層がリッジ形状のストライプ部を構成することを特徴としている。
上記上クラッド層と上記活性層との間に形成され、第2導電型のIII−V族化合物半導体からなるリッジ下部層を備え、
上記ストライプ部は上記リッジ下部層上に形成されており、
上記薄膜は、少なくとも上記コンタクト層の側面から、上記リッジ下部層上の少なくとも一部の領域にかけて被覆する連続した電極であり、
上記電極と上記リッジ下部層とのショットキ接合により、上記ストライプ部に対する電流狭窄を行う。
上記コンタクト層のドーピング濃度は1×1018cm-3以上であり、
上記リッジ下部層のドーピング濃度は1×1017cm-3以下であり、
上記電極と上記コンタクト層との界面には、上記電極の構成元素の少なくとも一つと上記コンタクト層の構成元素の少なくとも一つとからなる高濃度側化合物層が形成され、
上記電極と上記リッジ下部層との界面には、上記電極の構成元素の少なくとも一つと上記リッジ下部層の構成元素の少なくとも一つとからなる低濃度側化合物層が形成されている。
上記リッジ下部層が複数の異なる組成のIII−V族化合物半導体からなる層で構成されており、
それらの層のうち少なくとも最上層はPを含み、そのP組成比が0.6以上である。
図1に、本発明の第1実施形態の半導体レーザ装置の概略断面図を示す。この概略断面はストライプ方向に対して垂直な断面である。なお、この第1実施形態においては、第1導電型はn型であり、以下「n−」と示し、第2導電型はp型であり、以下「p−」と示す。
Ev2−Ev1>0 …(2)
Ev1:第2上クラッド層のバレンスバンドのエネルギ
Ev2:エッチング減速層のバレンスバンドのエネルギ
Ev3:第2コンタクト層のバレンスバンドのエネルギ
具体的には、上記第1実施形態では、Ev2−Ev3=0.16eV、Ev3−Ev1=0.11eVとなっている。
図10に、本発明の第2実施形態における光伝送システムの光伝送モジュール200の概略断面図を示す。また、図11に、光源の部分の概略斜視図を示す。詳しくは後述するが、通信を行う双方の側(例えば、端末とサーバ)にそれぞれ同じ光伝送モジュール200を備えることにより、双方の光伝送モジュール200間で光信号を送受信する光伝送システムが構成される。
図12に、本発明にかかる光ディスク装置の構造の一例を示す。
102 n−GaAsバッファ層
103 n−Al0.5Ga0.5As第1下クラッド層
104 n−Al0.422Ga0.578As第2下クラッド層
105 Al0.25Ga0.75As下ガイド層
106 多重歪量子井戸活性層
107 Al0.4Ga0.6As上ガイド層
108 p−Al0.558Ga0.442As第1上クラッド層下部層
109 p−Al0.558Ga0.442As第1上クラッド層上部層
110 p−In0.34Ga0.66As0.3P0.7エッチングストップ層
111 p−Al0.5Ga0.5As第2上クラッド層
112 In0.25Ga0.75As0.54P0.46エッチング減速層
113 p−GaAs第1コンタクト層
114 p++−GaAs第2コンタクト層
115 p側電極
116 n側電極
118 レジストマスク
121 メサストライプ部
200 光伝送モジュール
201 レーザチップ
201a レーザチップの上面
201b レーザチップの下面
201c 電極領域
202 受光素子
203 エポキシ樹脂モールド
204 レンズ部
205 レンズ部
206 回路基板
206a 凹部
207A ワイヤ
207B ワイヤ
207C 金ワイヤ
208 レーザ駆動用/受信信号処理用のIC回路
209 シリコン樹脂
210 レーザマウント
211 ヒートシンク
211b 基部
212 正電極
213 平坦部
214 レーザビーム
301 光ディスク
302 半導体レーザ装置
303 コリメートレンズ
304 ビームスプリッタ
305 λ/4偏光板
306 レーザ光照射用対物レンズ
307 再生光用対物レンズ
308 信号検出用受光素子
309 信号光再生回路
Claims (13)
- 半導体基板上に第1半導体層を形成する第1半導体層形成工程と、
上記第1半導体層上に、上記第1半導体層のエッチング速度よりも遅いエッチング速度を持つ第2半導体層を形成する第2半導体層形成工程と、
上記第2半導体層上に、上記第2半導体層のエッチング速度よりも速いエッチング速度を持つ第3半導体層を形成する第3半導体層形成工程と、
上記第3半導体層上にエッチングマスクを形成するエッチングマスク形成工程と、
上記エッチングマスクを用いて、上記エッチングマスク外の領域において、上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層の、少なくとも一部をエッチング液でエッチングするエッチング工程と、
上記エッチング液でエッチングされた上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層からなる半導体層群の少なくとも側面を被覆し、かつ上記第3半導体層の上面から上記半導体層群の側方部まで連続している薄膜を形成する薄膜形成工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
上記第1半導体層および上記第3半導体層は、それぞれ、AlGaAs、GaAsおよびInGaAsのうちのいずれか1つからなり、
上記第2半導体層はInGaAsPまたはGaAsPからなり、
上記第2半導体層におけるPのV族組成比が0.2よりも大きく0.6未満であり、
上記エッチング液は硫酸と過酸化水素水の混合水溶液であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
上記第1半導体層を形成する第1半導体層形成工程に先立って、上記半導体基板上に、ドーピング濃度が1×1017cm-3以下である第2導電型の第4半導体層を形成する第4半導体層形成工程を行い、
上記半導体基板が第1導電型を有し、
上記第1,第3半導体層が第2導電型を有し、
上記第3半導体層のドーピング濃度が1×1018cm-3以上であり、
上記エッチング工程により少なくとも一部分の領域において上記第4半導体層が表出しており、
上記薄膜は電極であり、上記薄膜が、上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層からなる半導体層群の少なくとも側面および上記第4半導体層上にかけて形成されており、
上記電極に熱処理を行うことにより、上記電極と上記第3半導体層との界面に、上記電極の構成元素の少なくとも一つと上記第3半導体層の構成元素の少なくとも一つとからなる高濃度側化合物層を形成すると共に、上記電極と上記第4半導体層との界面に、上記電極の構成元素の少なくとも一つと上記第4半導体層の構成元素の少なくとも一つとからなる低濃度側化合物層を形成する化合物層形成工程を上記薄膜形成工程の後に行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板上に、上記基板側から、少なくとも第1半導体層と第2半導体層と第3半導体層とが順に形成されている半導体装置であって、
上記第2半導体層は、上記第1半導体層および上記第3半導体層のエッチング速度よりも遅いエッチング速度を有しており、
上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層からなる半導体層群の少なくとも側面を被覆し、かつ上記第3半導体層の上面から上記半導体層群の側方部まで連続している薄膜と
を備え、
上記半導体層群の表面において、上記薄膜に被覆されている面における法線ベクトルが、上向きの成分を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
上記薄膜が導電性薄膜である、もしくは上記薄膜上に導電性薄膜を有しており、
上記第2半導体層に対して上記基板と反対側の上記導電性薄膜上の一点と、上記第2半導体層に対して上記基板と同じ側の上記導電性薄膜上の一点とを結ぶ少なくとも1つの経路において、上記半導体層群の表面上で上記薄膜に被覆されている面における法線ベクトルが、上向きの成分を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
上記第2半導体層はInGaAsPまたはGaAsPからなり、
上記第2半導体層のPのV族組成比は、0.2よりも大きく0.6未満であり、
上記第1半導体層および第3半導体層は、それぞれ、AlGaAs、GaAsおよびInGaAsのうちいずれか1つからなることを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板上に、上記基板側から、少なくとも第1半導体層と第2半導体層と第3半導体層とが順に形成されている半導体装置であって、
上記第2半導体層は、上記第1半導体層および上記第3半導体層のエッチング速度よりも遅いエッチング速度を有しており、
上記第3半導体層、上記第2半導体層および上記第1半導体層からなる半導体層群の少なくとも側面を被覆し、かつ上記第3半導体層の上面から上記半導体層群の側方部まで連続している薄膜と
を備え、
上記半導体層群の表面において、上記薄膜に被覆されている面における法線ベクトルが、上向きの成分を有し、
上記第2半導体層はInGaAsPまたはGaAsPからなり、
上記第2半導体層のPのV族組成比は、0.2よりも大きく0.6未満であり、
上記第1半導体層および第3半導体層は、それぞれ、AlGaAs、GaAsおよびInGaAsのうちいずれか1つからなり、
上記半導体基板は第1導電型のIII−V族化合物半導体からなり、
上記第1半導体層は、第2導電型のIII−V族化合物半導体からなる上クラッド層であり、
上記第3半導体層は、第2導電型のIII−V族化合物半導体からなるコンタクト層であり、
上記第2半導体層は、III−V族化合物半導体からなり、上記上クラッド層および上記コンタクト層よりも遅いエッチング速度を有するエッチング減速層であり、
上記半導体基板と上記上クラッド層との間に形成され、第1導電型のIII−V族化合物半導体からなる下クラッド層と
上記下クラッド層と上記上クラッド層との間に形成され、III−V族化合物半導体からなる活性層と
を備え、
少なくとも上記上クラッド層、上記エッチング減速層および上記コンタクト層がリッジ形状のストライプ部を構成することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項7に記載の半導体レーザ装置において、
上記上クラッド層と上記活性層との間に形成され、第2導電型のIII−V族化合物半導体からなるリッジ下部層を備え、
上記ストライプ部は上記リッジ下部層上に形成されており、
上記薄膜は、少なくとも上記コンタクト層の側面から、上記リッジ下部層上の少なくとも一部の領域にかけて被覆する連続した電極であり、
上記電極と上記リッジ下部層とのショットキ接合により、上記ストライプ部に対する電流狭窄を行うことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項8に記載の半導体レーザ装置において、
上記コンタクト層のドーピング濃度は1×1018cm-3以上であり、
上記リッジ下部層のドーピング濃度は1×1017cm-3以下であり、
上記電極と上記コンタクト層との界面には、上記電極の構成元素の少なくとも一つと上記コンタクト層の構成元素の少なくとも一つとからなる高濃度側化合物層が形成され、
上記電極と上記リッジ下部層との界面には、上記電極の構成元素の少なくとも一つと上記リッジ下部層の構成元素の少なくとも一つとからなる低濃度側化合物層が形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項9に記載の半導体レーザ装置において、
上記リッジ下部層が複数の異なる組成のIII−V族化合物半導体からなる層で構成されており、
それらの層のうち少なくとも最上層はPを含み、そのP組成比が0.6以上であること
を特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項9に記載の半導体レーザ装置において、
上記電極の最下層の材料がTiまたはPtであることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項7に記載の半導体レーザ装置を備えたことを特徴とする光伝送モジュール。
- 請求項7に記載の半導体レーザ装置を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
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