JP2006237475A - Process for fabricating semiconductor laser - Google Patents

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Akira Iwayama
章 岩山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress increase in threshold voltage of a semiconductor laser having a ridge type resonator. <P>SOLUTION: Entire surface layer 106b of a first metal layer composed of nickel (Ni) is deposited by about 10 nm. An inventive anti-oxidation film S is formed on a second metal layer 106c of gold (Au) having a thickness of about 200 nm and located above a p-type contact layer 105b by lift-off method employing photolithography. The anti-oxidation film S is formed of SiO<SB>2</SB>having a thickness of about 70 nm along the flat stripe top surface Σ of a resonator. Stripe width is about 1,500 nm on the flat top surface Σ of the p-type contact layer 105b. Subsequently, density distribution of nickel (Ni) and gold (Au) is inverted by heat treatment to obtain an inverted distribution. Heat treatment is performed in an ordinary pressure treatment atmosphere of nitrogen 98% and oxygen 2% at a treatment temperature of 550°C with a treatment time of 18 min for example. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、 III族窒化物系化合物半導体を積層して形成されるリッジ型の共振器を有する半導体レーザの製造方法に関し、特に電極の積層構造と製造方法に深く係わる。
本発明は、半導体レーザの閾値電圧の上昇の抑制と電極の信頼性の向上に大いに有用なものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser having a ridge-type resonator formed by stacking Group III nitride compound semiconductors, and particularly relates to an electrode stack structure and a manufacturing method.
The present invention is very useful for suppressing increase in threshold voltage of a semiconductor laser and improving electrode reliability.

特開平10−56236JP-A-10-56236 特開平9−64337JP-A-9-64337 特開平9−320984 電極をニッケル(Ni)と金(Au)の2層の金属層から形成した半導体レーザとしては、例えば上記の特許文献1に記載されているものがある。JP, 9-320984, A As a semiconductor laser which formed an electrode from two metal layers of nickel (Ni) and gold (Au), for example, there is one described in patent documents 1 mentioned above.

また、発光ダイオードの電極をニッケル(Ni)と金(Au)の2層の金属層から形成し、400℃以上700℃以下の適当な温度で加熱処理することによって、これらの2層を構成する相異なる各金属元素の上下方向における密度分布において、各金属元素の密度がそれぞれ最大値を示す各位置の上下関係を反転させることができ、これによって、オーミック接触の良好な優れた電極が形成できた事例が、上記の特許文献2や特許文献3などに開示されている。以下、この様な反転現象の結果得られる上記の各金属元素の密度分布を反転分布と言う。   The electrode of the light emitting diode is formed from two metal layers of nickel (Ni) and gold (Au), and these two layers are formed by heat treatment at an appropriate temperature of 400 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. In the density distribution in the vertical direction of different metal elements, the vertical relationship of each position where the density of each metal element shows the maximum value can be reversed, thereby forming an electrode with excellent ohmic contact. Examples are disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3 described above. Hereinafter, the density distribution of each metal element obtained as a result of such a reversal phenomenon is referred to as a reversal distribution.

図3−A,−Bに、その他の従来技術における半導体レーザの電極の形成形態を例示する。この半導体レーザはリッジ型のもので、その共振器上面に形成される電極は、半導体層の側から順にNiとAuの2層、またはCoとAuの2層を蒸着によって積層し(図3−A)、更にこれらの2層の金属層をアロイ処理することによって得られる(図3−B)。このアロイ処理において処理雰囲気に酸素(O2 )を混ぜることによって、NiまたはCoの酸化膜が電極の表面に現われ、その反作用として金(Au)が下方に拡散、移動して、前述の反転分布が生じる。
この反転現象は、上記の特許文献2や特許文献3からも分かる様に、イオン化ポテンシャルの低い元素を下方の層に用いることによって、より酸化され易い金属が電極の表面に現われて酸化物を生成するために起るものである。
FIGS. 3A and 3B illustrate other forms of semiconductor laser electrode formation in the prior art. This semiconductor laser is of a ridge type, and the electrodes formed on the upper surface of the resonator are formed by depositing two layers of Ni and Au or two layers of Co and Au in order from the semiconductor layer side (FIG. 3). A) Further, these two metal layers are obtained by alloying (FIG. 3-B). By mixing oxygen (O 2 ) into the processing atmosphere in this alloy process, a Ni or Co oxide film appears on the surface of the electrode, and as a reaction, gold (Au) diffuses and moves downward, and the inversion distribution described above. Occurs.
As can be seen from Patent Document 2 and Patent Document 3 described above, this reversal phenomenon, when an element having a low ionization potential is used in the lower layer, a metal that is more easily oxidized appears on the surface of the electrode to generate an oxide. That's what happens.

また、上記の特許文献2や特許文献3などからも分かる様に、電極を半導体に対して良好にオーミック接触させるためには、この様な反転現象を生じさせることが非常に重要になる。その理由は、NiまたはCoを蒸着する前に半導体の表面に付着していた汚れなどの不要物にNiまたはCoが強く結び付き、その後NiまたはCoがそれらの不要物をその界面から上方に持ち去るために、半導体と電極との間で好適な界面クリーニング作用が得られるからであり、これによって、後から蒸着処理されたオーミック性の良い金(Au層)は、下方に拡散、移動して、その一部は半導体層の表面から深く浸透することができる。
即ち、上記の様な反転分布を得ることにより、これらの作用に基づいて、電極を共振器のコンタクト部と良好にオーミック接触させることができる。
Further, as can be seen from the above-mentioned Patent Document 2 and Patent Document 3, it is very important to cause such an inversion phenomenon in order to make the electrode make ohmic contact with the semiconductor satisfactorily. The reason is that Ni or Co is strongly bonded to unwanted matter such as dirt adhered to the surface of the semiconductor before the deposition of Ni or Co, and Ni or Co then removes the unwanted matter upward from the interface. In addition, it is possible to obtain a suitable interface cleaning action between the semiconductor and the electrode. As a result, the gold (Au layer) having good ohmic properties that has been vapor-deposited later diffuses and moves downward, and the Some can penetrate deeply from the surface of the semiconductor layer.
That is, by obtaining the inversion distribution as described above, the electrode can be satisfactorily in ohmic contact with the contact portion of the resonator based on these functions.

しかしながら、例えば上記の図3−Bの様に電極の表面に酸化金属層が形成されてしまうと、電極の抵抗がこれらの酸化金属層(例:酸化Ni層、酸化Co層)によって増大してしまい、これに伴って、目的の半導体レーザをレーザ発振させる際の閾値電圧が高くなってしまうと言う問題が生じる。   However, for example, when a metal oxide layer is formed on the surface of the electrode as shown in FIG. 3B, the resistance of the electrode is increased by these metal oxide layers (eg, Ni oxide layer, Co oxide layer). As a result, there arises a problem that the threshold voltage when the target semiconductor laser is oscillated is increased.

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、リッジ型の共振器を有する半導体レーザの閾値電圧が大きくなることを抑制することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to suppress an increase in the threshold voltage of a semiconductor laser having a ridge type resonator.

上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第1の手段は、 III族窒化物系化合物半導体を積層して形成されるリッジ型の共振器を有する半導体レーザの製造方法において、共振器の上面を含む素子の片側全面に絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と、第1電極が形成される共振器の上面の第1コンタクト部の上の絶縁膜を除去して第1コンタクト部を露出させる第1除去工程と、第1除去工程によって露出された第1コンタクト部の上及び絶縁膜の上に、主にニッケル(Ni)又はコバルト(Co)から成る第1金属層を積層する第1金属層積層工程と、第1金属層の上に、主に金(Au)から成る第2金属層を積層する第2金属層積層工程と、第1電極の表面酸化作用を防止する酸化防止膜を第1コンタクト部の上の第2金属層の上に積層する酸化防止膜形成工程と、酸化防止膜の形成後に、素子を酸素を含んだ処理雰囲気中で熱処理する熱処理工程と、酸化防止膜を第1電極から除去する酸化防止膜除去工程とを設けることである。
In order to solve the above problems, the following means are effective.
That is, the first means of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor laser having a ridge type resonator formed by laminating a group III nitride compound semiconductor, on one entire surface of an element including the upper surface of the resonator. An insulating film forming step of forming an insulating film, and a first removing step of removing the insulating film on the first contact portion on the upper surface of the resonator where the first electrode is formed to expose the first contact portion; A first metal layer laminating step of laminating a first metal layer mainly made of nickel (Ni) or cobalt (Co) on the first contact portion and the insulating film exposed by the first removing step; A second metal layer laminating step for laminating a second metal layer mainly made of gold (Au) on the first metal layer, and an anti-oxidation film for preventing the surface oxidation action of the first electrode are formed on the first contact portion. An antioxidant film forming step for laminating on the second metal layer, and an acid After the formation of the anti-oxidation film, a heat treatment step for heat-treating the element in a treatment atmosphere containing oxygen and an anti-oxidation film removal step for removing the anti-oxidation film from the first electrode are provided.

ただし、少なくとも生産性の観点から言えば、上記の第1金属層や第2金属層は何れも一種類の金属から形成することが望ましい。しかし、これらの各金属層には、その他の金属元素が若干混在していても特段差し支えない。例えば、上記の第2金属層を構成する主たる金属元素は金(Au)である。また、上記の第1金属層は、ニッケル(Ni)とコバルト(Co)の合金から形成しても良い。   However, at least from the viewpoint of productivity, it is desirable to form the first metal layer and the second metal layer from one kind of metal. However, even if these other metal elements are slightly mixed with other metal elements, there is no particular step difference. For example, the main metal element constituting the second metal layer is gold (Au). The first metal layer may be formed from an alloy of nickel (Ni) and cobalt (Co).

また、第1コンタクト部を露出させる上記の第1除去工程では、第1コンタクト部の上の絶縁膜を選択エッチングによって除去しても良いし、また、第1コンタクト部の上の絶縁膜をリフトオフ法を用いて除去しても良い。
また、上記の絶縁膜成膜工程と第1除去工程との間には、その他の工程を介在させても良い。例えば、第1金属層の一部を構成するNi層またはCo層を積層する工程をこの間に介在させても良い。
Further, in the first removing step for exposing the first contact portion, the insulating film on the first contact portion may be removed by selective etching, and the insulating film on the first contact portion is lifted off. It may be removed using a method.
Further, another process may be interposed between the insulating film forming process and the first removal process. For example, a step of laminating a Ni layer or a Co layer constituting a part of the first metal layer may be interposed therebetween.

また、本発明の第2の手段は、上記の第1の手段において、第1コンタクト部の上方における第2金属層の膜厚δに対する第1コンタクト部における共振器のストライプ幅Δの比r(≡Δ/δ)を1以上30以下にすることである。
ただし、より望ましくは、5〜15の範囲が良い。
The second means of the present invention is the above-mentioned first means, wherein the ratio r (of the stripe width Δ of the resonator in the first contact portion to the film thickness δ of the second metal layer above the first contact portion r ( (≡Δ / δ) is 1 or more and 30 or less.
However, the range of 5 to 15 is better.

また、本発明の第3の手段は、上記の第1または第2の手段において、上記の酸化防止膜の膜厚を30nm以上300nm以下にすることである。
ただし、より望ましくは、50nm以上100nm以下が良い。
The third means of the present invention is to make the thickness of the antioxidant film 30 nm or more and 300 nm or less in the first or second means.
However, more desirably, it is 50 nm or more and 100 nm or less.

また、本発明の第4の手段は、上記の第1乃至第3の何れか1つの手段において、第1コンタクト部の上方における第1金属層の膜厚を第1金属層のその他の部分における膜厚よりも薄く積層することである。
例えば、第1金属層の一部を構成するNi層またはCo層を共振器の上面を含む素子の片側全面に積層する工程を上記の絶縁膜成膜工程と第1除去工程との間に介在させることによって、第1コンタクト部の上方における第1金属層の膜厚を第1金属層のその他の部分における膜厚よりも薄く積層することができる。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、または合理的に解決することができる。
According to a fourth means of the present invention, in any one of the first to third means, the film thickness of the first metal layer above the first contact portion is set in the other part of the first metal layer. Lamination is thinner than the film thickness.
For example, a step of laminating a Ni layer or a Co layer constituting a part of the first metal layer over the entire surface of one side of the element including the upper surface of the resonator is interposed between the insulating film forming step and the first removing step. By doing so, the film thickness of the first metal layer above the first contact portion can be made thinner than the film thickness in other parts of the first metal layer.
By the means of the present invention described above, the above-mentioned problems can be effectively or rationally solved.

以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明の第1の手段によれば、上記の熱処理を実施しても酸化防止膜によって酸素原子とNiまたはCoとの接触が防止されるので、酸化防止膜の直下においては、第1電極の表面酸化作用が抑制される。このため、酸化防止膜の直下には酸化金属層は形成されない。また、この熱処理工程では、第1金属層を構成するニッケル(Ni)またはコバルト(Co)は、酸素原子と接触可能な領域、即ち、酸化防止膜で覆われていない領域にまで拡散し、そこで酸化される。その結果、第1電極における反転分布が確実に得られる。
したがって、本発明の第1の手段によれば、上記の第1電極において共振器(第1コンタクト部)に対する良好なオーミック接触が得られるとともに、第1電極の表層部における抵抗の増大を効果的に抑制することができるので、目的の半導体レーザの閾値電圧の上昇を効果的に抑制することができる。
The effects obtained by the above-described means of the present invention are as follows.
That is, according to the first means of the present invention, even if the above heat treatment is performed, the antioxidant film prevents the contact between oxygen atoms and Ni or Co. The surface oxidation action of the electrode is suppressed. For this reason, a metal oxide layer is not formed immediately below the antioxidant film. Further, in this heat treatment step, nickel (Ni) or cobalt (Co) constituting the first metal layer diffuses to a region in contact with oxygen atoms, that is, a region not covered with the antioxidant film. Oxidized. As a result, an inversion distribution in the first electrode can be reliably obtained.
Therefore, according to the first means of the present invention, it is possible to obtain a good ohmic contact with the resonator (first contact portion) in the first electrode, and to effectively increase the resistance in the surface layer portion of the first electrode. Therefore, an increase in the threshold voltage of the target semiconductor laser can be effectively suppressed.

また、本発明の第2の手段によれば、第1金属層を構成するニッケル(Ni)またはコバルト(Co)は、酸化防止膜の水平方向外側の周辺などの様な酸化作用が得られ易い領域に拡散していく際に、その拡散経路が短くなりまた拡散経路が幅広く確保されるので、その拡散過程に要する時間を短くすることができるとともに、その拡散作用を十分かつ確実に得ることができる。
したがって、本発明の第2の手段によれば、上記の熱処理工程を効率よく確実に実施することができる。
Further, according to the second means of the present invention, nickel (Ni) or cobalt (Co) constituting the first metal layer is likely to have an oxidizing action such as the periphery outside in the horizontal direction of the antioxidant film. When diffusing into a region, the diffusion path becomes shorter and a wide diffusion path is secured, so that the time required for the diffusion process can be shortened and the diffusion action can be obtained sufficiently and reliably. it can.
Therefore, according to the second means of the present invention, the above heat treatment step can be carried out efficiently and reliably.

ただし、上記の比r(≡Δ/δ)の値は、より望ましくは、5〜15の範囲が良い。この値が大き過ぎると、上記の拡散経路が必要以上に長くなってしまったり、拡散経路が幅広く確保できなくなったりして望ましくない。また、この値を小さくし過ぎると、必要な共振器のストライプ幅が十分に確保できなくなったり、必要以上に大幅に厚く第2金属層を積層しなければならなくなり、何れの場合も望ましくない。   However, the value of the ratio r (≡Δ / δ) is more preferably in the range of 5-15. If this value is too large, the above-mentioned diffusion path becomes unnecessarily long, or a wide diffusion path cannot be secured. If this value is too small, the necessary resonator stripe width cannot be secured sufficiently, or the second metal layer must be laminated much thicker than necessary, which is undesirable in either case.

また、本発明の第3の手段によれば、第1電極の第1コンタクト部の上方における部分と熱処理雰囲気とを熱処理工程において互いに接触しない様に良好に隔離できるので、第1金属層を構成する金属の熱処理による酸化を確実に防止することができる。ただし、上記の酸化防止膜の膜厚は、より望ましくは、50nm以上100nm以下が良い。この厚さが薄過ぎると、材料によっては酸化防止作用を十分には得られなくなる場合がある。また、この厚さが厚過ぎると酸化防止膜の積層処理や除去処理に必要以上に時間が掛かり、何れの場合も望ましくない。   In addition, according to the third means of the present invention, the portion above the first contact portion of the first electrode and the heat treatment atmosphere can be well separated so as not to contact each other in the heat treatment step. It is possible to reliably prevent oxidation due to heat treatment of the metal. However, the film thickness of the antioxidant film is more preferably 50 nm or more and 100 nm or less. If this thickness is too thin, it may not be possible to obtain a sufficient antioxidant effect depending on the material. On the other hand, if this thickness is too thick, it takes more time than necessary to stack and remove the antioxidant film, which is undesirable in either case.

また、本発明の第4の手段によれば、酸化防止膜の下方領域において第1金属層を構成する原子(NiまたはCo)の量が、酸化防止膜に覆われていない他の領域(以下、この領域を周辺領域と言う。)におけるNiまたはCoの量に比べて相対的に少なくなるので、酸化防止膜の下方領域において第1金属層を構成する原子(NiまたはCo)の周辺領域への拡散が、周辺領域で第1金属層を構成する原子(NiまたはCo)の上下方向における拡散に比べて相対的に早期に完了する。このため、酸化防止膜の下方領域のNiまたはCoの周辺領域への拡散が完了した時点で、周辺領域においては、第1金属層を構成する原子(NiまたはCo)が絶縁膜上にまだ残留している状態となる。
したがって、絶縁膜と直接接触する金属層はAu層ではなく、絶縁膜と密着性が良好なNi層またはCo層となり、これによって、絶縁膜と第1電極との密着性が良好に確保できる。
したがって、本発明の第4の手段によれば、第1電極を共振器に対して確実に固定することができる。
According to the fourth means of the present invention, the amount of atoms (Ni or Co) constituting the first metal layer in the lower region of the antioxidant film is not covered by the antioxidant film (hereinafter referred to as the other region). This region is referred to as a peripheral region), and is relatively smaller than the amount of Ni or Co in the region, so that the region (Ni or Co) constituting the first metal layer is formed in the region below the antioxidant film. Is completed relatively earlier than the diffusion in the vertical direction of atoms (Ni or Co) constituting the first metal layer in the peripheral region. Therefore, when the diffusion of Ni or Co in the lower region of the antioxidant film into the peripheral region is completed, atoms (Ni or Co) constituting the first metal layer still remain on the insulating film in the peripheral region. It will be in the state.
Therefore, the metal layer that is in direct contact with the insulating film is not an Au layer, but a Ni layer or a Co layer that has good adhesion to the insulating film, thereby ensuring good adhesion between the insulating film and the first electrode.
Therefore, according to the fourth means of the present invention, the first electrode can be reliably fixed to the resonator.

なお、本発明における上記の第1金属層を積層する際の膜厚は、5nm〜10nmの範囲が望ましい。この厚さが厚すぎると、第1コンタクト部上で第1金属層を構成する原子(NiまたはCo)が拡散して第1電極の露出表面付近で酸化されるまでの時間が長く掛かり過ぎてしまい望ましくない。また、この厚さが薄過ぎると、第1コンタクト部における前述の界面クリーニング作用が不十分になり易くなるので望ましくない。   In addition, as for the film thickness at the time of laminating | stacking said 1st metal layer in this invention, the range of 5-10 nm is desirable. If this thickness is too thick, it takes too much time for the atoms (Ni or Co) constituting the first metal layer to diffuse on the first contact portion and be oxidized near the exposed surface of the first electrode. It is not desirable. On the other hand, if the thickness is too thin, the above-described interface cleaning action in the first contact portion tends to be insufficient, which is not desirable.

また、上記の酸化防止膜は、上記の熱処理に対して耐熱性を有する絶縁膜から形成すると良い。これらの材料としては、二酸化シリコン(SiO2 )等の他にも、例えばアルミナ(Al2 3 )、酸化亜鉛(ZnO)、ベリリア(BeO)、窒化シリコン(Six y )、窒化アルミニウム(AlN)、または窒化ホウ素(BN)などを用いることができる。そして、これらの材料を用いれば、熱処理工程における酸化防止膜と第1電極との間の化学的または物理的な望ましくない相互作用を確実に防止することができ、よって、その後の酸化防止膜の除去処理なども容易に実施することができる。
また、熱処理工程における適正な温度範囲は、凡そ500℃〜600℃程度である。
The antioxidant film is preferably formed of an insulating film having heat resistance against the heat treatment. In addition to silicon dioxide (SiO 2 ), these materials include, for example, alumina (Al 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), beryllia (BeO), silicon nitride (Si x N y ), aluminum nitride ( AlN), boron nitride (BN), or the like can be used. If these materials are used, it is possible to surely prevent an undesirable chemical or physical interaction between the antioxidant film and the first electrode in the heat treatment step. Removal processing and the like can be easily performed.
In addition, an appropriate temperature range in the heat treatment process is about 500 ° C to 600 ° C.

また、第1コンタクト部の上方における第2金属層の膜厚δを、共振器を形成するリッジのストライプ方向に伸びた側壁面上における第2金属層の膜厚よりも厚く積層することが望ましい。例えば、共振器を形成するリッジ部のそのストライプ方向に延びる側壁の傾斜角を急峻にして、共振器の上面を含む素子の片側全面に対して略垂直な方向に金(Au)を飛ばして蒸着すると、第1コンタクト部の上方における第2金属層の膜厚δは、リッジ部の側壁面上の第2金属層の膜厚よりも厚く積層することができる。この方法によれば、上記の膜厚δが比較的厚くなって、第1金属層を構成する原子(NiまたはCo)の酸化防止膜直下における拡散経路が幅広く確保され、また、同時に、リッジの側壁面上の第1金属層が相対的に処理雰囲気に近くなるので、そこの部分の第1金属層の酸化作用が比較的早く始まる。そして、この作用によって、第1金属層を構成する原子(NiまたはCo)の第1コンタクト部から周辺領域への拡散が効率よく進展するので、半導体レーザの生産性が向上する。   Further, it is desirable that the film thickness δ of the second metal layer above the first contact portion is laminated to be larger than the film thickness of the second metal layer on the side wall surface extending in the stripe direction of the ridge forming the resonator. . For example, the deposition is performed by making the inclination angle of the side wall extending in the stripe direction of the ridge portion forming the resonator steep and flying gold (Au) in a direction substantially perpendicular to the entire surface of one side of the element including the upper surface of the resonator. Then, the film thickness δ of the second metal layer above the first contact portion can be laminated thicker than the film thickness of the second metal layer on the side wall surface of the ridge portion. According to this method, the above-mentioned film thickness δ becomes relatively large, and a wide diffusion path is ensured immediately below the antioxidant film of the atoms (Ni or Co) constituting the first metal layer. Since the first metal layer on the side wall surface is relatively close to the processing atmosphere, the oxidizing action of the first metal layer in that portion starts relatively early. By this action, the diffusion of atoms (Ni or Co) constituting the first metal layer from the first contact portion to the peripheral region efficiently progresses, so that the productivity of the semiconductor laser is improved.

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
However, the embodiments of the present invention are not limited to the following examples.

図1に本実施例1の半導体レーザ10の断面図を示す。この半導体レーザはリッジ型であり、そのp電極106(第1電極)は、蒸着によって積層された金属層をアロイ処理することによって得られた。この半導体レーザ10は、以下の構造を有する半導体チップ100を作成後、図1に図示する様に、結晶成長時とは上下逆さまにして、サブマウント13上に半田11を用いて固定したものである。
即ち、この半導体チップ100は、サファイア基板101の結晶成長面上に、 III族窒化物系化合物半導体の結晶成長によってバッファ層102、n型半導体層103、活性層104、p型クラッド層105a、及びp型コンタクト層105bを順次積層したもので、その後エッチングによってリッジなどを形成し、それから更に、n電極107、絶縁膜110、p電極106の順にそれぞれ順次形成したものである。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a semiconductor laser 10 according to the first embodiment. This semiconductor laser is a ridge type, and its p-electrode 106 (first electrode) was obtained by alloying a metal layer laminated by vapor deposition. This semiconductor laser 10 is a semiconductor chip 100 having the following structure, which is fixed upside down on a submount 13 with solder 11 as shown in FIG. is there.
In other words, the semiconductor chip 100 includes a buffer layer 102, an n-type semiconductor layer 103, an active layer 104, a p-type cladding layer 105a, and a p-type cladding layer 105a formed on a crystal growth surface of a sapphire substrate 101 by crystal growth of a group III nitride compound semiconductor. A p-type contact layer 105b is sequentially stacked, and then a ridge or the like is formed by etching, and then an n-electrode 107, an insulating film 110, and a p-electrode 106 are sequentially formed in this order.

以下、半導体層の積層構成における上下関係を元(:図1とは逆)の状態に戻して、即ち、結晶成長時の上下関係に戻して、この半導体チップ100の構造を詳しく説明する。サファイヤ基板101の上には、窒化アルミニウム(AlN)から成るバッファ層102が積層されている。更にその上には、シリコン(Si)ドープのGaN から成る高キャリア濃度n+ 層103a、ノンドープのIn0.03Ga0.97N から成る中間層103b、AlGaNから成るn型クラッド層103c、及びGaNより成るn型の光ガイド層103dの順に積層された、計4層より成るn型半導体層103が形成されている。 Hereinafter, the structure of the semiconductor chip 100 will be described in detail by returning the vertical relationship in the stacked structure of the semiconductor layers to the original state (reverse to FIG. 1), that is, returning to the vertical relationship at the time of crystal growth. A buffer layer 102 made of aluminum nitride (AlN) is stacked on the sapphire substrate 101. Further thereon, a high carrier concentration n + layer 103a made of silicon (Si) -doped GaN, an intermediate layer 103b made of non-doped In 0.03 Ga 0.97 N, an n-type cladding layer 103c made of AlGaN, and an n-type layer made of GaN. An n-type semiconductor layer 103 composed of a total of four layers is formed in the order of the type light guide layer 103d.

更にその上には、公知の端面発光型レーザダイオードに見られる多重量子井戸(MQW)構造の活性層104が形成されている。
この活性層104の直ぐ上には、マグネシウム(Mg)ドープのGaNから成るp型の光ガイド層108及びp型Al0.12Ga0.88N から成るp型クラッド層105aがあり、その上にMgドープのp型Al0.05Ga0.95N から成るp型コンタクト層105bが、それぞれ順次積層されている。
Further thereon, an active layer 104 having a multiple quantum well (MQW) structure found in a known edge-emitting laser diode is formed.
Immediately above the active layer 104 is a p-type light guide layer 108 made of magnesium (Mg) -doped GaN and a p-type clad layer 105a made of p-type Al 0.12 Ga 0.88 N. P-type contact layers 105b made of p-type Al 0.05 Ga 0.95 N are sequentially stacked.

n型半導体層103の高キャリア濃度n+ 層103aは、上方(p型半導体層側)からのエッチングにより共振器(リッジ)の共振方向に平行にその中央部分がエッチングされて露出しており、本エッチングにより、基板に対して略垂直に立つ平頂なリッジ(共振器部分)が形成されている。また、n型半導体層103の高キャリア濃度n+ 層103aの露出部には、バナジウムとアルミニウム(V/Al)より成る負電極107が、蒸着により成膜されている。また、この共振器の両脇には、屈折率約 1.5のSiO2 より成る絶縁壁110がCVDにより形成されている。この絶縁壁110は、共振器側壁の略全面にわたって密着して形成されている。 The high carrier concentration n + layer 103a of the n-type semiconductor layer 103 is exposed by etching from the upper side (p-type semiconductor layer side) in parallel with the resonance direction of the resonator (ridge). By this etching, a flat ridge (resonator portion) standing substantially perpendicular to the substrate is formed. A negative electrode 107 made of vanadium and aluminum (V / Al) is formed by vapor deposition on the exposed portion of the high carrier concentration n + layer 103a of the n-type semiconductor layer 103. In addition, on both sides of the resonator, insulating walls 110 made of SiO 2 having a refractive index of about 1.5 are formed by CVD. The insulating wall 110 is formed in close contact over substantially the entire resonator side wall.

以上の構造を有する半導体チップ100は、電極形成部位を下向きにしてマウントするジャンクションダウン方式でサブマウント13に固定されている(図1)。このサブマウント13は銅基板14と電気的絶縁部材15とリード電極16A,16Bから構成されており、絶縁部材15は例えば炭化珪素(SiC)等の熱伝導性の高い電気的絶縁材料より構成されている。絶縁部材15の上面には、図面の左右2カ所に相隔てて、金(Au)より成るリード電極16A,16Bがそれぞれ積層されている。上記のn電極107及びp電極106は、熱伝導性に優れる金(Au)又はAu/Snより成る半田11を用いて、各リード電極16A,16Bにそれぞれ固定されている。
なお、符号wは給電用のワイヤーを示しており、これらのワイヤーwも、それぞれ対応するリード電極16A,16Bにそれぞれ接続されている。
The semiconductor chip 100 having the above structure is fixed to the submount 13 by a junction down system in which the electrode forming portion is mounted downward (FIG. 1). The submount 13 includes a copper substrate 14, an electrical insulating member 15, and lead electrodes 16 </ b> A and 16 </ b> B. ing. Lead electrodes 16A and 16B made of gold (Au) are laminated on the upper surface of the insulating member 15 at two left and right positions in the drawing. The n electrode 107 and the p electrode 106 are fixed to the lead electrodes 16A and 16B, respectively, using a solder 11 made of gold (Au) or Au / Sn having excellent thermal conductivity.
Reference numeral w denotes a power supply wire, and these wires w are also connected to the corresponding lead electrodes 16A and 16B, respectively.

以下、図2−A〜Fを用いて、上記のp電極106の詳しい構造と作成手順について説明する。図2−A〜Fに、図1の半導体レーザ10のp電極106の作成手順を例示する。図2−Aの様にp型クラッド層105aとp型コンタクト層105bを反応性のドライエッチングでエッチングすることにより、高さ約400nmのリッジを形成した後、CVDによってSiO2 から成る絶縁膜110を成膜し、更に、ニッケル(Ni)をその絶縁膜110の上に約100nmの膜厚で蒸着することにより、第1金属層の一部(:共振器の上部を除く領域の下層部分)を形成する縁取層106aを積層する。この縁取層106aは、その後、共振器の上部に位置する部位が除去されて、共振器の両脇周辺の部位だけが残されるので縁取層と言う。 Hereinafter, the detailed structure and the preparation procedure of the p-electrode 106 will be described with reference to FIGS. 2A to F illustrate an example of a procedure for forming the p-electrode 106 of the semiconductor laser 10 in FIG. As shown in FIG. 2A, the p-type cladding layer 105a and the p-type contact layer 105b are etched by reactive dry etching to form a ridge having a height of about 400 nm, and then the insulating film 110 made of SiO 2 is formed by CVD. Further, nickel (Ni) is vapor-deposited on the insulating film 110 to a thickness of about 100 nm, so that a part of the first metal layer (: lower part of the region excluding the upper part of the resonator) The border layer 106a is formed. Thereafter, the edge layer 106a is referred to as an edge layer because the part located at the upper part of the resonator is removed and only the parts around both sides of the resonator are left.

この様にして、絶縁膜110を半導体チップ100の片側全面に広く積層することにより、第1電極106の積層領域を拡げることができるので、これによって、第1電極106の蒸着面積が増え、その結果、第1電極106が剥離し難くなる。また、共振器が絶縁膜110を介しつつ第1電極106を構成する金属層で覆われるので、共振器からの放熱作用も大きくなる。更に、絶縁膜110の屈折率を適当に選択すれば、共振器の光閉じ込め効果も向上する。   In this way, by laminating the insulating film 110 over the entire surface of one side of the semiconductor chip 100, the laminated area of the first electrode 106 can be expanded, thereby increasing the vapor deposition area of the first electrode 106. As a result, the first electrode 106 is difficult to peel off. In addition, since the resonator is covered with the metal layer constituting the first electrode 106 with the insulating film 110 interposed therebetween, the heat radiation effect from the resonator is also increased. Furthermore, if the refractive index of the insulating film 110 is appropriately selected, the optical confinement effect of the resonator is also improved.

第1金属層の縁取層106aの積層後は、共振器のコンタクト部の平頂面Σよりも上に位置する絶縁膜110と第1金属層の縁取層106aの各部をウェットエッチング又はドライエッチングでエッチングすることにより除去する(図2−B)。このエッチングの手順は次の通りで良い。
(a)ジャンクション側にフォトレジストを一様に塗布する。
(b)次に、フォトリソグラフィーにより、このフォトレジスト上にある目的のエッチング対象領域(共振器のコンタクト部)に窓を空ける。
(c)次に、塩素を含むガスによりこのジャンクション側に対してウェットエッチング又はドライエッチングを実施する。これにより、上記のフォトレジストがレジストマスクとなって、その窓から露出している部位が選択的にエッチングされる。この時、絶縁膜110を平頂面Σから確実に除去するために、図2−Aの平頂面Σよりも図2−Bの平頂面Σの方が若干低くなる様に、p型コンタクト層105bの上面を若干削ってしまっても良い。
(d)最後にフォトレジストを除去する。
After the first metal layer border layer 106a is stacked, each part of the insulating film 110 and the first metal layer border layer 106a located above the flat top surface Σ of the contact portion of the resonator is wet-etched or dry-etched. It is removed by etching (FIG. 2-B). The etching procedure may be as follows.
(A) A photoresist is uniformly applied to the junction side.
(B) Next, a window is opened in a target etching target region (contact portion of the resonator) on the photoresist by photolithography.
(C) Next, wet etching or dry etching is performed on the junction side with a gas containing chlorine. As a result, the photoresist becomes a resist mask, and the portion exposed from the window is selectively etched. At this time, in order to surely remove the insulating film 110 from the flat top surface Σ, the p-type is formed so that the flat top surface Σ of FIG. 2-B is slightly lower than the flat top surface Σ of FIG. The upper surface of the contact layer 105b may be slightly shaved.
(D) Finally, the photoresist is removed.

以上のエッチング処理によって図2−Bの状態を得た後、このジャンクション側にニッケル(Ni)から成る第1金属層の全面層106bを蒸着によって約10nmの膜厚で積層する。これにより、同種の金属(Ni)で形成されている第1金属層の全面層106bと縁取層106aとが一体化されて、その結果一連の1層のNi層が形成される。この一体化された1層のNi層が本発明の第1金属層に相当する。この時、この第1金属層(:縁取層106aと全面層106bの複合体)とp型コンタクト層105bとの界面では、この第1金属層を構成するニッケル(Ni)がp型コンタクト層105bやその表面に付着している汚れなどの不要物と強く結び付く。
その後更に、金(Au)から成る第2金属層106cを蒸着によって約200nmの膜厚で積層する(図2−C)。
After obtaining the state shown in FIG. 2B by the etching process described above, an entire surface layer 106b of a first metal layer made of nickel (Ni) is deposited on the junction side to a thickness of about 10 nm. As a result, the entire surface layer 106b of the first metal layer made of the same kind of metal (Ni) and the border layer 106a are integrated, and as a result, a series of one Ni layer is formed. This integrated Ni layer corresponds to the first metal layer of the present invention. At this time, at the interface between the first metal layer (the composite of the border layer 106a and the entire surface layer 106b) and the p-type contact layer 105b, nickel (Ni) constituting the first metal layer is converted into the p-type contact layer 105b. It strongly binds to unnecessary objects such as dirt on the surface.
Thereafter, a second metal layer 106c made of gold (Au) is deposited to a thickness of about 200 nm by vapor deposition (FIG. 2-C).

次に、図2−Dに示す様に、p型コンタクト層105bの上方に位置する第2金属層106cの上に、フォトリソグラフィーを用いたリフトオフ法にしたがって、本発明の酸化防止膜Sをスパッタリングによって形成する。この酸化防止膜Sは、膜厚が約70nmのSiO2 から形成し、共振器のストライプ状の平頂面Σに沿って形成する。p型コンタクト層105bの平頂面Σにおけるストライプ幅は約1500nmである。 Next, as shown in FIG. 2-D, the antioxidant film S of the present invention is sputtered on the second metal layer 106c located above the p-type contact layer 105b according to the lift-off method using photolithography. Formed by. The antioxidant film S is formed of SiO 2 having a thickness of about 70 nm, and is formed along the stripe-shaped flat top surface Σ of the resonator. The stripe width on the flat top surface Σ of the p-type contact layer 105b is about 1500 nm.

その後、半導体チップ100を以下の条件で熱処理した。
(1)処理雰囲気の温度 : 550℃
(2)処理雰囲気の圧力 : 常圧
(3)処理雰囲気の体積比: 窒素(N2 )98%、酸素(O2 )2%
(4)熱処理時間 : 25分
Thereafter, the semiconductor chip 100 was heat-treated under the following conditions.
(1) Temperature of processing atmosphere: 550 ° C
(2) Pressure of treatment atmosphere: normal pressure (3) Volume ratio of treatment atmosphere: Nitrogen (N 2 ) 98%, Oxygen (O 2 ) 2%
(4) Heat treatment time: 25 minutes

この熱処理により、図2−Eに示す様に、第1電極を構成する金属元素(NiとAu)の反転分布が得られる。図2−Eは、第1金属層を構成する全面層106bと縁取層106aと第2金属層106cから構成された第1電極の金属元素の密度分布の、反転現象が完了した後のp電極106の断面図を示している。   By this heat treatment, an inversion distribution of the metal elements (Ni and Au) constituting the first electrode is obtained as shown in FIG. FIG. 2-E shows the p-electrode after the reversal of the density distribution of the metal element of the first electrode composed of the entire surface layer 106b, the border layer 106a, and the second metal layer 106c constituting the first metal layer is completed. A cross-sectional view of 106 is shown.

この熱処理工程では、図2−Dのニッケル層(全面層106bや縁取層106aの上部)を形成していたニッケル(Ni)が、熱処理雰囲気中の酸素(O2 )と、以下の様に作用して、p電極106の表面に酸化金属層(酸化Ni層106d)が生成される。 In this heat treatment step, nickel (Ni) forming the nickel layer in FIG. 2-D (the upper surface of the entire surface layer 106b and the border layer 106a) acts as follows with oxygen (O 2 ) in the heat treatment atmosphere. Thus, a metal oxide layer (Ni oxide layer 106d) is formed on the surface of the p-electrode 106.

例えば、酸化防止膜Sに覆われていない領域では、まず最初に、第1金属層を構成している全面層106bのニッケル(Ni)が、熱処理雰囲気が含有する酸素原子と接触可能な領域、即ち、上方にまで熱拡散していき、そこで酸化されて上記の酸化Ni層106dを形成する。その後、更にこれらの反応(熱拡散と酸化)が進んで、酸化防止膜Sに覆われていない領域の全面層106bが上方に熱拡散してしまうと、同じく酸化防止膜Sに覆われていない領域では、その全面層106bの下にあった縁取層106aを構成するニッケル(Ni)が、熱処理雰囲気が含有する酸素原子と接触可能な領域、即ち、上方にまで熱拡散していき、そこで酸化されて上記の酸化Ni層106dを拡大させる。   For example, in a region that is not covered with the antioxidant film S, first, a region in which nickel (Ni) of the entire surface layer 106b constituting the first metal layer can come into contact with oxygen atoms contained in the heat treatment atmosphere, That is, it is thermally diffused upward and is oxidized there to form the Ni oxide layer 106d. Thereafter, when these reactions (thermal diffusion and oxidation) further progress and the entire surface layer 106b in the region not covered with the antioxidant film S is thermally diffused upward, it is not covered with the antioxidant film S. In the region, the nickel (Ni) constituting the border layer 106a under the entire surface layer 106b is thermally diffused up to the region that can come into contact with the oxygen atoms contained in the heat treatment atmosphere, that is, the oxidation. Then, the Ni oxide layer 106d is enlarged.

一方、酸化防止膜Sの直下の領域においては、第1コンタクト部の上で第1金属層を構成する全面層106bのニッケル(Ni)が、熱処理雰囲気が含有する酸素原子と接触可能な領域、即ち、酸化防止膜Sに覆われていない所にまで熱拡散していき、そこで酸化されて上記の酸化Ni層106dを形成する。
この時、p型コンタクト層105bの第1コンタクト部上の界面Σ(図2−D)でNiと強く結び付いていた不要物はNiと共に上方に持ち去られるので、これによって第1コンタクト部上の界面Σでは、界面クリーニング作用が得られる。
On the other hand, in the region immediately below the antioxidant film S, the nickel (Ni) of the entire surface layer 106b constituting the first metal layer on the first contact portion can be in contact with oxygen atoms contained in the heat treatment atmosphere, That is, thermal diffusion is performed to a place not covered with the antioxidant film S, where it is oxidized to form the oxidized Ni layer 106d.
At this time, unnecessary matter strongly bonded to Ni at the interface Σ (FIG. 2D) on the first contact portion of the p-type contact layer 105b is taken away together with Ni, so that the interface on the first contact portion is thereby removed. In Σ, an interface cleaning action is obtained.

ただし、この反転現象は、前述の特許文献2や特許文献3からも分かる様に、各金属元素(Ni,Au)の移動(熱拡散)に基づいて各金属元素の深さ方向の密度分布のピーク位置が互いに入れ替わるものであって、各金属層の積層順位が層単位に完全に入れ替わるものではない。したがって、熱処理後に実際には、各金属層間の各境界面が明確に形成されるわけではない。   However, as can be seen from Patent Document 2 and Patent Document 3 described above, this inversion phenomenon is caused by the density distribution of each metal element in the depth direction based on the movement (thermal diffusion) of each metal element (Ni, Au). The peak positions are interchanged with each other, and the stacking order of the metal layers is not completely replaced with a layer unit. Therefore, in practice, the boundary surfaces between the metal layers are not clearly formed after the heat treatment.

最後に、図2−Fに示す様に、上記のSiO2 から成る酸化防止膜Sはウェットエッチングによって除去する。
図2−Eの第1金属層の縁取層106aの少なくとも一部分は、熱処理工程後においても絶縁膜110の上に残留して、絶縁膜110に密着する部分となるが、その残留部分を構成するNi層が図2−Fの密着層106a′に相当する。即ち、この密着層106a′は、ニッケル(Ni)から成る第1金属層の縁取層106aの一部分が、熱処理を経ても拡散せずに元の位置に残留したNi層から成る。また、オーミック接触層106c′は、金(Au)から成る上記の第2金属層106c(図2−D)が、熱処理によって下方に拡散、移動して再配置されて形成されたAu層であり、その一部のAu元素はこの熱処理によって、上記の界面クリーニング作用を受けたp型コンタクト層105bの上面(共振器の第1コンタクト部)から下方に深く浸透している。このため、p型コンタクト層105bとp電極106とは良好なオーミック接触を示す。
Finally, as shown in FIG. 2F, the antioxidant film S made of SiO 2 is removed by wet etching.
At least a part of the edge layer 106a of the first metal layer in FIG. 2E remains on the insulating film 110 even after the heat treatment step, and becomes a part in close contact with the insulating film 110, but constitutes the remaining part. The Ni layer corresponds to the adhesion layer 106a ′ in FIG. That is, the adhesion layer 106a 'is formed of a Ni layer in which a part of the edge layer 106a of the first metal layer made of nickel (Ni) remains in its original position without being diffused even after heat treatment. The ohmic contact layer 106c ′ is an Au layer formed by rearranging the second metal layer 106c (FIG. 2-D) made of gold (Au) by diffusing and moving downward by heat treatment. A part of the Au element penetrates deeply downward from the upper surface (first contact portion of the resonator) of the p-type contact layer 105b subjected to the interface cleaning action by this heat treatment. For this reason, the p-type contact layer 105b and the p-electrode 106 show good ohmic contact.

したがって、この様なp電極106の構造と作成手順によって、リッジ上(共振器の第1コンタクト部)におけるp電極と半導体との間の良好なオーミック接触と、第1コンタクト部付近の第1電極の表層部の低抵抗化作用とを同時に確保することができる。したがって、この様にして製造された第1電極を有する半導体レーザにおいては、その閾値電圧を従来よりも低くすることができる。   Therefore, by such a structure of the p-electrode 106 and the preparation procedure, a good ohmic contact between the p-electrode and the semiconductor on the ridge (first contact portion of the resonator), and the first electrode near the first contact portion. The effect of reducing the resistance of the surface layer portion can be secured at the same time. Therefore, the threshold voltage of the semiconductor laser having the first electrode manufactured in this way can be made lower than that of the conventional one.

また、絶縁膜110には、Niから成る上記の密着層106a′が強く密着しているので、密着層106a′、オーミック接触層106c′及び酸化Ni層106dから成るp電極106は、共振器から剥がれることなく共振器の第1コンタクト部を中心にして確実に固定できる。   In addition, since the adhesion layer 106a ′ made of Ni is strongly adhered to the insulating film 110, the p-electrode 106 made of the adhesion layer 106a ′, the ohmic contact layer 106c ′, and the Ni oxide layer 106d is separated from the resonator. The first contact portion of the resonator can be securely fixed without being peeled off.

〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
[Other variations]
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other modifications as exemplified below may be made. Even with such modifications and applications, the effects of the present invention can be obtained based on the functions of the present invention.

例えば、上記の実施例1では、複数の積層工程を経て、第1金属層(106a,106b)を2層構造としたが、一般には第1金属層は1回の蒸着工程(積層工程)のみで積層しても良い。この様な構成の場合にも、半導体レーザの閾値電圧に付いては、上記の実施例1と略同様の作用・効果を得ることができる。
また、上記の実施例1では、第1金属層(106a,106b)をニッケル(Ni)から形成したが、第1金属層はコバルト(Co)から形成しても良い。この場合にも、上記の実施例1と略同様の作用・効果を得ることができる。
For example, in Example 1 described above, the first metal layer (106a, 106b) has a two-layer structure through a plurality of laminating processes. However, in general, the first metal layer has only one deposition process (lamination process). May be laminated. Even in such a configuration, with respect to the threshold voltage of the semiconductor laser, it is possible to obtain substantially the same operation and effect as in the first embodiment.
In the first embodiment, the first metal layer (106a, 106b) is formed from nickel (Ni). However, the first metal layer may be formed from cobalt (Co). Also in this case, substantially the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.

また、上記の実施例1では、リッジの上部に形成される第1電極をp電極としたが、共振器の上面の第1コンタクト部に形成する第1電極は、n電極であっても良い。共振器の上面を供する半導体層を形成する半導体をn形にした場合には、その様な構成を採用することもできる。
また、リッジの上部(第1コンタクト部)に形成される第1電極には、ワイヤーボンディングによって給電しても良い。
また、上記の実施例1では、リッジ型の端面発光の半導体レーザを例示したが、面発光の半導体レーザに対しても、本発明を同様に適用することができる。
In the first embodiment, the first electrode formed on the ridge is a p-electrode. However, the first electrode formed on the first contact portion on the upper surface of the resonator may be an n-electrode. . In the case where the semiconductor forming the semiconductor layer that provides the upper surface of the resonator is n-type, such a configuration can also be adopted.
The first electrode formed on the top of the ridge (first contact portion) may be supplied with power by wire bonding.
In the first embodiment, the ridge type edge emitting semiconductor laser is exemplified. However, the present invention can be similarly applied to a surface emitting semiconductor laser.

実施例1の半導体レーザ10の断面図Sectional view of the semiconductor laser 10 of the first embodiment. 半導体レーザ10のp電極の作成手順を例示する断面図Sectional drawing which illustrates the preparation procedure of p electrode of semiconductor laser 10 半導体レーザ10のp電極の作成手順を例示する断面図Sectional drawing which illustrates the preparation procedure of p electrode of semiconductor laser 10 半導体レーザ10のp電極の作成手順を例示する断面図Sectional drawing which illustrates the preparation procedure of p electrode of semiconductor laser 10 半導体レーザ10のp電極の作成手順を例示する断面図Sectional drawing which illustrates the preparation procedure of p electrode of semiconductor laser 10 半導体レーザ10のp電極の作成手順を例示する断面図Sectional drawing which illustrates the preparation procedure of p electrode of semiconductor laser 10 半導体レーザ10のp電極の作成手順を例示する断面図Sectional drawing which illustrates the preparation procedure of p electrode of semiconductor laser 10 従来の半導体レーザのp電極の作成手順を例示する断面図Sectional drawing which illustrates the preparation procedure of the p electrode of the conventional semiconductor laser 従来の半導体レーザのp電極の作成手順を例示する断面図Sectional drawing which illustrates the preparation procedure of the p electrode of the conventional semiconductor laser

符号の説明Explanation of symbols

10 : 半導体レーザ
100 : 半導体チップ
101 : サファイア基板
102 : バッファ層
103 : n型半導体層
104 : 活性層
105a: p型クラッド層
105b: p型コンタクト層
106 : p電極
106a: 第1金属層の縁取層
106a′: 密着層
106b: 第1金属層の全面層(酸化金属層になる)
106c: 第2金属層(オーミック接触層になる)
106c′: オーミック接触層
106d: 酸化Ni層(酸化金属層に相当)
107 : n電極
110 : 絶縁膜
11 : 半田
13 : サブマウント
14 : 銅基板
15 : 絶縁部材
16B: リード電極
w : ワイヤー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Semiconductor laser 100: Semiconductor chip 101: Sapphire substrate 102: Buffer layer 103: N-type semiconductor layer 104: Active layer 105a: P-type clad layer 105b: P-type contact layer 106: P electrode 106a: Edge of 1st metal layer Layer 106a ′: Adhesion layer 106b: Full surface layer of first metal layer (becomes a metal oxide layer)
106c: Second metal layer (becomes ohmic contact layer)
106c ': Ohmic contact layer 106d: Ni oxide layer (corresponding to metal oxide layer)
107: n-electrode 110: insulating film 11: solder 13: submount 14: copper substrate 15: insulating member 16B: lead electrode w: wire

Claims (4)

III族窒化物系化合物半導体を積層して形成されるリッジ型の共振器を有する半導体レーザの製造方法において、
前記共振器の上面を含む素子の片側全面に絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と、
第1電極が形成される前記共振器の上面の第1コンタクト部の上の前記絶縁膜を除去して前記第1コンタクト部を露出させる第1除去工程と、
前記第1除去工程によって露出された前記第1コンタクト部の上及び前記絶縁膜の上に、主にニッケル(Ni)又はコバルト(Co)から成る第1金属層を積層する第1金属層積層工程と、
前記第1金属層の上に、主に金(Au)から成る第2金属層を積層する第2金属層積層工程と、
前記第1電極の表面酸化作用を防止する酸化防止膜を前記第1コンタクト部の上の前記第2金属層の上に積層する酸化防止膜形成工程と、
前記酸化防止膜の形成後に、前記素子を酸素を含んだ処理雰囲気中で熱処理する熱処理工程と、
前記酸化防止膜を前記第1電極から除去する酸化防止膜除去工程と
を有する
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor laser having a ridge type resonator formed by stacking group III nitride compound semiconductors,
An insulating film forming step of forming an insulating film on the entire surface of one side of the element including the upper surface of the resonator;
A first removing step of exposing the first contact part by removing the insulating film on the first contact part on the upper surface of the resonator on which the first electrode is formed;
A first metal layer laminating step of laminating a first metal layer mainly made of nickel (Ni) or cobalt (Co) on the first contact portion and the insulating film exposed by the first removing step. When,
A second metal layer laminating step of laminating a second metal layer mainly made of gold (Au) on the first metal layer;
An anti-oxidation film forming step of laminating an anti-oxidation film for preventing surface oxidation of the first electrode on the second metal layer on the first contact portion;
A heat treatment step of heat-treating the element in a treatment atmosphere containing oxygen after the formation of the antioxidant film;
A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising: an antioxidant film removing step of removing the antioxidant film from the first electrode.
前記第1コンタクト部の上方における前記第2金属層の膜厚δに対する
前記第1コンタクト部における前記共振器のストライプ幅Δの比r(≡Δ/δ)は、
1以上30以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザの製造方法。
The ratio r (≡Δ / δ) of the stripe width Δ of the resonator in the first contact portion to the film thickness δ of the second metal layer above the first contact portion is:
2. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein the method is 1 or more and 30 or less.
前記酸化防止膜の膜厚は、
30nm以上300nm以下である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体レーザの製造方法。
The film thickness of the antioxidant film is
3. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser has a thickness of 30 nm to 300 nm.
前記第1コンタクト部の上方における前記第1金属層の膜厚を
前記第1金属層のその他の部分における膜厚よりも薄く積層する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の半導体レーザの製造方法。
The thickness of the said 1st metal layer above the said 1st contact part is laminated | stacked thinner than the film thickness in the other part of the said 1st metal layer, The any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. A method for producing a semiconductor laser according to the item.
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