JP2008282868A - Method for manufacturing semiconductor laser element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor laser element which can divide the multilayer semiconductor structure easily and can enhance emission efficiency. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing a semiconductor laser element, a plating electrode layer 5 formed such that the peripheral portion serves as eaves 7 is used as a mask when an underlying electrode layer 4 is etched. Consequently, the underlying electrode layer 4 is not etched at the eaves 7 of the plating electrode layer 5 but left as it is. Thereafter, cleavage is performed along a division line D set at a position overlapping the eaves 7 when viewed from the laminating direction so that the underlying electrode layer 4 extends with a substantially equal thickness up to the opposite end faces 1a and 1a of the semiconductor laser element 1 thus enhancing emission efficiency of the semiconductor laser element 1. When cleavage is performed along a division line D from the other side of a semiconductor substrate 2, the multilayer semiconductor structure 3 can be divided without making the cleavage interface reach the plating electrode layer 5. Consequently, the multilayer semiconductor structure 3 can be divided easily. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体レーザ素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser device.

従来の半導体レーザ素子として、基板の一面側に半導体メサ部を含む多層半導体構造を形成し、多層半導体構造の表面に例えばTi、Pt、Auといった金属電極層を形成したものがある。このような半導体レーザ素子では、例えばAuめっきをマスクとしたドライエッチングによって、多層半導体構造の表面に金属電極層の電極パターンを形成していた。一方、例えばへき開によって多層半導体構造をチップごとに分割する際、容易に分割できるように、分割線の近傍にはAuめっきが存在しないようになっていた。   As a conventional semiconductor laser element, there is one in which a multilayer semiconductor structure including a semiconductor mesa portion is formed on one side of a substrate, and a metal electrode layer such as Ti, Pt, or Au is formed on the surface of the multilayer semiconductor structure. In such a semiconductor laser element, the electrode pattern of the metal electrode layer is formed on the surface of the multilayer semiconductor structure by dry etching using, for example, Au plating as a mask. On the other hand, when the multilayer semiconductor structure is divided for each chip by cleavage, for example, there is no Au plating in the vicinity of the dividing line so that it can be easily divided.

ところが、分割線の近傍にAuめっきが存在しない場合、エッチングによって当該部分の金属電極層が除去されてしまうこととなる。そのため、へき開後の半導体素子の端面(へき開面)付近では、注入される電流量が不十分となり、半導体レーザ素子の発光効率が低下するという問題があった。そこで、例えば特許文献1に記載の半導体素子の製造方法では、金属電極層をエッチングによって除去する際に、分割線の近傍をAu層で被覆し、当該部分に相当する多層半導体構造の表面にTi層及びPt層を残すようにしている。
特開平4−291979号公報
However, when there is no Au plating in the vicinity of the dividing line, the metal electrode layer of the portion is removed by etching. For this reason, there is a problem that the amount of injected current is insufficient near the end face (cleavage face) of the semiconductor element after cleavage, and the light emission efficiency of the semiconductor laser element is lowered. Thus, for example, in the method of manufacturing a semiconductor element described in Patent Document 1, when the metal electrode layer is removed by etching, the vicinity of the dividing line is covered with an Au layer, and the surface of the multilayer semiconductor structure corresponding to the portion is Ti. The layer and the Pt layer are left.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-291979

しかしながら、上述した特許文献1に係る半導体素子の製造方法では、分割線の近傍に被膜されたAu層は、Pt層のエッチングと並行してエッチングされている。そのため、Au層は、Auめっきに対応する部分にのみ存在し、へき開面付近には存在していない。したがって、へき開面付近においては、多層半導体構造を覆う金属電極層の厚さを確保できず、注入される電流量が依然として不十分となるため、半導体レーザ素子の発光効率を向上させることが困難であった。   However, in the semiconductor element manufacturing method according to Patent Document 1 described above, the Au layer coated in the vicinity of the dividing line is etched in parallel with the etching of the Pt layer. Therefore, the Au layer exists only in the portion corresponding to the Au plating, and does not exist in the vicinity of the cleavage plane. Therefore, in the vicinity of the cleavage plane, the thickness of the metal electrode layer covering the multilayer semiconductor structure cannot be ensured, and the amount of injected current is still insufficient, so it is difficult to improve the light emission efficiency of the semiconductor laser device. there were.

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、容易に多層半導体構造を分割することができ、かつ発光効率の向上を図ることができる半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for manufacturing a semiconductor laser device that can easily divide a multilayer semiconductor structure and can improve luminous efficiency. Objective.

上記課題の解決のため、本発明に係る半導体レーザの製造方法は、半導体基板の一面側に、半導体メサ部を含む多層半導体構造を形成する工程と、多層半導体構造の表面に、半導体メサ部を露出させるストライプ状の第1開口部を有する誘電体層を形成する工程と、誘電体層の表面、及び第1開口部の内部に下地電極層を形成する工程と、第1開口部に対応する第2開口部を有し、当該第2開口部の開口面積が下地電極層側に向かって徐々に小さくなるように第2開口部の内壁が傾斜しているレジスト層を下地電極層の表面に形成する工程と、レジスト層をマスクとして用い、その周縁部が庇となるように下地電極層の表面にめっき電極層を形成する工程と、めっき電極層をマスクとして用い、下地電極層をエッチングする工程と、多層半導体構造の積層方向から見て、庇と重なる位置に分割線を設定し、当該分割線に沿って半導体基板の他面側からへき開して多層半導体構造を分割する工程と、を備えたことを特徴としている。   In order to solve the above problems, a semiconductor laser manufacturing method according to the present invention includes a step of forming a multilayer semiconductor structure including a semiconductor mesa portion on one side of a semiconductor substrate, and a semiconductor mesa portion on the surface of the multilayer semiconductor structure. Corresponding to a step of forming a dielectric layer having a striped first opening to be exposed, a step of forming a base electrode layer on the surface of the dielectric layer and inside the first opening, and the first opening A resist layer having a second opening and having an inclined inner wall of the second opening is formed on the surface of the base electrode layer so that the opening area of the second opening gradually decreases toward the base electrode layer. A step of forming, a step of forming a plating electrode layer on the surface of the base electrode layer so that a peripheral portion thereof is a ridge using the resist layer as a mask, and a step of etching the base electrode layer using the plating electrode layer as a mask Process and multilayer semiconductor And a step of setting a dividing line at a position overlapping with the ridge when viewed from the stacking direction of the structure, and cleaving from the other surface side of the semiconductor substrate along the dividing line to divide the multilayer semiconductor structure. It is said.

この半導体レーザ素子の製造方法では、下地電極層のエッチングを行う際に、周縁部が庇となるように形成しためっき電極層をマスクとして用いている。したがって、めっき電極層の庇の部分では、下地電極層はエッチングされずにそのまま残ることとなる。その後、多層半導体構造の積層方向から見て庇と重なる位置に設定した分割線に沿ってへき開を行うことにより、多層半導体構造を覆う下地電極層の厚さをへき界面に至るまでほぼ等厚にすることが可能となる。これにより、多層半導体構造に注入される電流量を十分に確保でき、半導体レーザ素子の発光効率の向上が図られる。また、上記の分割線に沿って半導体基板の他面側からへき開を行うことで、めっき電極層までへき界面を伸ばすことなく、多層半導体構造を分割することができる。したがって、容易に多層半導体構造を分割することができる。   In this method of manufacturing a semiconductor laser device, when the base electrode layer is etched, a plating electrode layer formed so that the peripheral edge is a ridge is used as a mask. Therefore, the base electrode layer remains without being etched at the ridge portion of the plating electrode layer. Then, by cleaving along the dividing line set at a position overlapping with the ridges when viewed from the stacking direction of the multilayer semiconductor structure, the thickness of the base electrode layer covering the multilayer semiconductor structure is made substantially equal to the cleavage interface. It becomes possible to do. Thereby, a sufficient amount of current injected into the multilayer semiconductor structure can be ensured, and the light emission efficiency of the semiconductor laser device can be improved. Further, by cleaving from the other surface side of the semiconductor substrate along the dividing line, the multilayer semiconductor structure can be divided without extending the cleavage interface to the plating electrode layer. Therefore, the multilayer semiconductor structure can be easily divided.

また、庇の幅は、10μm以上であることが好ましい。へき開精度を考慮し、庇の幅が10μm以上あれば、多層半導体構造の積層方向から見て庇と重なる位置に設定した分割線に沿って容易にへき開を行うことができる。   The width of the ridge is preferably 10 μm or more. In consideration of cleavage accuracy, if the width of the ridge is 10 μm or more, the cleavage can be easily performed along a dividing line set at a position overlapping with the ridge when viewed from the stacking direction of the multilayer semiconductor structure.

また、庇の幅は、20μm以下であることが好ましい。庇の幅が20μmを超えると、めっき電極層の内部応力が多層半導体構造に過剰に作用し、信頼性を低下させる要因となり得る。したがって、庇の幅を上記幅以下とすることで、素子の信頼性が担保される。   The width of the ridge is preferably 20 μm or less. When the width of the ridge exceeds 20 μm, the internal stress of the plating electrode layer acts excessively on the multilayer semiconductor structure, which may be a factor of reducing reliability. Therefore, the reliability of an element is ensured by making the width | variety of a ridge or less into the said width | variety.

また、下地電極層及びめっき電極層は、分割線の方向に突出するパッド電極部を有しており、多層半導体構造は、分割線を挟んで隣接する多層半導体構造との間でパッド電極部の突出方向が互いに反対向きになるように半導体基板上に配列されていることが好ましい。このような配列により、チップの収率を確保できる。   In addition, the base electrode layer and the plating electrode layer have a pad electrode portion protruding in the direction of the dividing line, and the multilayer semiconductor structure has a pad electrode portion between the adjacent multilayer semiconductor structure with the dividing line interposed therebetween. It is preferable to arrange on the semiconductor substrate so that the protruding directions are opposite to each other. Such an arrangement can ensure the yield of the chip.

本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法によれば、容易に素子部を分離することができ、かつ半導体レーザ素子の発光効率の向上を図ることができる。   According to the semiconductor laser device manufacturing method of the present invention, the element portion can be easily separated and the light emission efficiency of the semiconductor laser device can be improved.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を用いて製造される半導体レーザ素子の一例を示す図である。図1(a)は、半導体レーザの平面図、図1(b)は、図1(a)におけるA−A切断面図、図1(c)は、図1(a)におけるB−B切断面図である。   FIG. 1 is a diagram showing an example of a semiconductor laser device manufactured by using the method for manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention. 1A is a plan view of the semiconductor laser, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG.

図1(a)〜図1(c)に示す半導体レーザ素子1は、量子井戸構造のサブバンド間遷移によって生成した光を出力する素子であり、光通信用の光源や分光分析用の光源として利用されるものである。半導体レーザ素子1は、半導体基板2と、半導体基板2の一面側に形成された多層半導体構造3と、多層半導体構造3の表面に形成された下地電極層4と、下地電極層4の表面に形成されためっき電極層5と、裏面電極層6とを備えている。   A semiconductor laser element 1 shown in FIGS. 1A to 1C is an element that outputs light generated by intersubband transition of a quantum well structure, and is used as a light source for optical communication or a light source for spectroscopic analysis. It is what is used. The semiconductor laser device 1 includes a semiconductor substrate 2, a multilayer semiconductor structure 3 formed on one surface side of the semiconductor substrate 2, a base electrode layer 4 formed on the surface of the multilayer semiconductor structure 3, and a surface of the base electrode layer 4. The formed plating electrode layer 5 and the back surface electrode layer 6 are provided.

半導体基板2は、例えばSnがドープされたn型InP基板である。半導体基板2の不純物濃度は、約3e+18cm−3となっており、半導体基板2の厚みは、約100μmとなっている。 The semiconductor substrate 2 is, for example, an n-type InP substrate doped with Sn. The impurity concentration of the semiconductor substrate 2 is about 3e +18 cm −3, and the thickness of the semiconductor substrate 2 is about 100 μm.

多層半導体構造3は、半導体メサ部10、及び埋め込み層11によって構成されている。半導体メサ部10は、半導体基板2に対して高さ4μm程度の隆起状に形成され、半導体基板2側から順に、バッファ層20、下部光閉じ込め層21、活性層22、上部光閉じ込め層23、クラッド層24、中間層25、及びコンタクト層26が積層されている。   The multilayer semiconductor structure 3 includes a semiconductor mesa unit 10 and a buried layer 11. The semiconductor mesa unit 10 is formed in a raised shape with a height of about 4 μm with respect to the semiconductor substrate 2, and in order from the semiconductor substrate 2 side, the buffer layer 20, the lower light confinement layer 21, the active layer 22, the upper light confinement layer 23, A clad layer 24, an intermediate layer 25, and a contact layer 26 are stacked.

バッファ層20は、例えばSiがドープされたn型InP層である。バッファ層20の不純物濃度は、約8e+17cm−3となっており、バッファ層20の厚みは、約0.5μmとなっている。下部光閉じ込め層21は、例えばアンドープのInGaAsP層である。活性層22は、例えばInGaAsP層である。上部光閉じ込め層23は、例えばアンドープのInGaAsP層である。 The buffer layer 20 is, for example, an n-type InP layer doped with Si. The impurity concentration of the buffer layer 20 is about 8e +17 cm −3, and the thickness of the buffer layer 20 is about 0.5 μm. The lower optical confinement layer 21 is, for example, an undoped InGaAsP layer. The active layer 22 is, for example, an InGaAsP layer. The upper optical confinement layer 23 is, for example, an undoped InGaAsP layer.

クラッド層24は、例えばZnがドープされたp型InP層である。クラッド層24の不純物濃度は、約1e+18cm−3となっており、クラッド層24の厚みは、約2.0μmとなっている。中間層25は、例えばZnがドープされたp型InGaAsP層である。 The clad layer 24 is, for example, a p-type InP layer doped with Zn. The impurity concentration of the cladding layer 24 is about 1e +18 cm −3, and the thickness of the cladding layer 24 is about 2.0 μm. The intermediate layer 25 is, for example, a p-type InGaAsP layer doped with Zn.

中間層25の不純物濃度は、約5e+18cm−3となっており、中間層25の厚みは、約0.1μmとなっている。コンタクト層26は、例えばZnがドープされたp型InGaAs層である。コンタクト層26の不純物濃度は、約1e+19cm−3となっており、コンタクト層26の厚みは、約0.2μmとなっている。 The impurity concentration of the intermediate layer 25 is about 5e + 18 cm −3, and the thickness of the intermediate layer 25 is about 0.1 μm. The contact layer 26 is, for example, a p-type InGaAs layer doped with Zn. The impurity concentration of the contact layer 26 is about 1e + 19 cm −3, and the thickness of the contact layer 26 is about 0.2 μm.

埋め込み層11は、例えばFeがドープされたInP層である。埋め込み層11は、半導体メサ部10の両側にそれぞれ形成されており、多層半導体構造3は、埋め込み層11によって半導体メサ部10を埋め込むことでプレーナ型となっている。   The buried layer 11 is an InP layer doped with Fe, for example. The buried layer 11 is formed on both sides of the semiconductor mesa unit 10, and the multilayer semiconductor structure 3 is a planar type by embedding the semiconductor mesa unit 10 with the buried layer 11.

多層半導体構造3の表面には、例えばSiOからなる絶縁層30が形成されている。絶縁層30は、例えば厚さ約0.4μm程度に形成され、半導体メサ部10を露出させるストライプ状の開口部30aを有している。開口部30aの幅は、例えば3μm程度である。 An insulating layer 30 made of, for example, SiO 2 is formed on the surface of the multilayer semiconductor structure 3. The insulating layer 30 is formed with a thickness of about 0.4 μm, for example, and has a stripe-shaped opening 30 a that exposes the semiconductor mesa unit 10. The width of the opening 30a is, for example, about 3 μm.

下地電極層4は、多層半導体構造3側から順に、Ti層41、Pt層42、及びAu層43が積層されて構成されている。下地電極層4は、幅約3μm程度のストライプ状をなしており、絶縁層30の開口部30aを塞ぐようにして、半導体レーザ素子1における半導体メサ部10の長手方向に対応する両端面1a,1aに至るまでほぼ等厚で延在している。   The base electrode layer 4 is configured by laminating a Ti layer 41, a Pt layer 42, and an Au layer 43 in order from the multilayer semiconductor structure 3 side. The base electrode layer 4 has a stripe shape with a width of about 3 μm, and closes the opening 30 a of the insulating layer 30 so as to close both end faces 1 a, corresponding to the longitudinal direction of the semiconductor mesa 10 in the semiconductor laser element 1. It extends with almost equal thickness up to 1a.

Ti層41は、開口部30aを塞ぐように、例えば厚さ約500Å程度に形成され、開口部30aに露出する多層半導体構造3の表面に接触するように、開口部30aの内部にも形成されている。Pt層42は、例えば厚さ約500Å程度に形成されている。Au層43は、例えば厚さ約2000Å程度に形成されている。   The Ti layer 41 is formed, for example, to a thickness of about 500 mm so as to close the opening 30a, and is also formed inside the opening 30a so as to contact the surface of the multilayer semiconductor structure 3 exposed to the opening 30a. ing. The Pt layer 42 is formed with a thickness of about 500 mm, for example. The Au layer 43 is formed with a thickness of about 2000 mm, for example.

めっき電極層5は、例えばAuめっきであり、厚さ約10μm程度に形成されている。めっき電極層5は、幅約3μm程度のストライプ状をなしており、めっき電極層5の長手方向の両端部5a,5aは、半導体レーザ素子1の両端面1a,1aよりも数μm程度突出した状態となっている。   The plating electrode layer 5 is, for example, Au plating and has a thickness of about 10 μm. The plating electrode layer 5 has a stripe shape with a width of about 3 μm, and both end portions 5 a and 5 a in the longitudinal direction of the plating electrode layer 5 protrude from the both end surfaces 1 a and 1 a of the semiconductor laser element 1 by about several μm. It is in a state.

めっき電極層5における下地電極層4側の周縁部には、めっき電極層5の断面積が下地電極層4側に向かって徐々に小さくなるように、約45°の傾斜面5bが形成されている。このような構成により、下地電極層4の表面にはめっき電極層5による庇7が形成されており、下地電極層4の表面と、めっき電極層5による庇7との間には、空隙Sが存在している。積層方向から見て、めっき電極層5の長手方向の両端に形成された庇7の幅は、例えば10μm程度となっている。   An inclined surface 5b of about 45 ° is formed on the peripheral edge of the plating electrode layer 5 on the base electrode layer 4 side so that the cross-sectional area of the plating electrode layer 5 gradually decreases toward the base electrode layer 4 side. Yes. With such a configuration, a ridge 7 is formed by the plating electrode layer 5 on the surface of the base electrode layer 4, and a gap S is formed between the surface of the base electrode layer 4 and the ridge 7 by the plating electrode layer 5. Is present. When viewed from the stacking direction, the width of the ridges 7 formed at both ends in the longitudinal direction of the plating electrode layer 5 is, for example, about 10 μm.

また、図1(a)に示すように、下地電極層4及びめっき電極層5は、絶縁層30の表面において開口部30aと直交する方向に突出し、パッド電極部8を構成している。このようなパッド電極部8を電流注入部とすることにより、半導体メサ部10への熱の影響を小さくすることができる。   Further, as shown in FIG. 1A, the base electrode layer 4 and the plating electrode layer 5 protrude in the direction perpendicular to the opening 30 a on the surface of the insulating layer 30, thereby constituting the pad electrode portion 8. By using the pad electrode portion 8 as a current injection portion, the influence of heat on the semiconductor mesa portion 10 can be reduced.

裏面電極層6は、半導体基板2の他面側に形成されている。裏面電極層6は、半導体基板2側から順に、厚さ約200ÅのAuGeNi層、厚さ約200ÅのAu層、厚さ約500ÅのTi層、厚さ約500ÅのPt層、及び厚さ約8000ÅのAu層が積層されて構成されている。   The back electrode layer 6 is formed on the other surface side of the semiconductor substrate 2. The back electrode layer 6 has an AuGeNi layer with a thickness of about 200 mm, an Au layer with a thickness of about 200 mm, a Ti layer with a thickness of about 500 mm, a Pt layer with a thickness of about 500 mm, and a thickness of about 8000 mm in order from the semiconductor substrate 2 side. The Au layer is laminated.

続いて、上述した半導体レーザ素子1の製造方法について、図2〜図7を参照しながら説明する。各図において、(a)は平面図、(b)は(a)におけるA−A切断面図、(c)は(a)におけるB−B切断面図である。なお、説明の便宜上、一の素子に着目して製造工程を説明するが、実際には、ウエハ上に複数の素子がマトリクス状に配列されている(図8参照)。   Then, the manufacturing method of the semiconductor laser element 1 mentioned above is demonstrated, referring FIGS. In each figure, (a) is a plan view, (b) is an AA section view in (a), and (c) is a BB section view in (a). For convenience of explanation, the manufacturing process will be described by focusing on one element, but actually, a plurality of elements are arranged in a matrix on the wafer (see FIG. 8).

まず、図2(a)〜図2(c)に示すように、Snがドープされたn型InPからなる半導体基板2を用意する。そして、例えばMOCVD法により、半導体基板2の一面側に、バッファ層20、下部光閉じ込め層21、活性層22、上部光閉じ込め層23、クラッド層24、中間層25、及びコンタクト層26を順次積層する。   First, as shown in FIGS. 2A to 2C, a semiconductor substrate 2 made of n-type InP doped with Sn is prepared. Then, the buffer layer 20, the lower light confinement layer 21, the active layer 22, the upper light confinement layer 23, the clad layer 24, the intermediate layer 25, and the contact layer 26 are sequentially stacked on one surface side of the semiconductor substrate 2 by MOCVD, for example. To do.

次に、コンタクト層26の表面全面に、例えばSiNからなる絶縁層を積層する。フォトリソグラフィーにより、SiNの絶縁層を幅1.5μm程度のストライプ状に形成する。そして、ストライプ状の絶縁層をマスクとして、例えばSiClなどのガスを用いたドライエッチングを行うことにより、高さ4μm程度の半導体メサ部10を形成する。 Next, an insulating layer made of, for example, SiN is stacked on the entire surface of the contact layer 26. An insulating layer of SiN is formed in a stripe shape having a width of about 1.5 μm by photolithography. Then, the semiconductor mesa portion 10 having a height of about 4 μm is formed by performing dry etching using a gas such as SiCl 4 using the striped insulating layer as a mask.

半導体メサ部10を形成した後、所定のウエットエッチングにより、ドライエッチング時に形成された変性層を除去する。変性層を除去した後、例えばMOCVD法により、半導体メサ部10の両側に埋め込み層11をそれぞれ積層する。その後、ウエットエッチングによってSiNの絶縁層を除去することにより、半導体基板2の一面側に多層半導体構造3が形成される。   After the semiconductor mesa portion 10 is formed, the modified layer formed during dry etching is removed by predetermined wet etching. After removing the modified layer, the buried layers 11 are stacked on both sides of the semiconductor mesa unit 10 by, for example, MOCVD. Then, the multilayer semiconductor structure 3 is formed on one surface side of the semiconductor substrate 2 by removing the insulating layer of SiN by wet etching.

次に、多層半導体構造3の表面全面に、例えばSiOからなる絶縁層30を4000Å程度積層する。また、絶縁層30の表面にレジスト層を形成する。そして、このレジスト層をマスクとしたフォトリソグラフィーにより、絶縁層30に幅3μm程度のストライプ状の開口部(第1開口部)30aを形成し、半導体メサ部10を露出させる。半導体メサ部10を露出させた後、図3(a)〜図3(c)に示すように、開口部30aを覆うようにTi層41、Pt層42、及びAu層43を順次蒸着させる。その後、約400℃の温度で約3分間の熱処理を行う。 Next, an insulating layer 30 made of, for example, SiO 2 is stacked on the entire surface of the multilayer semiconductor structure 3 by about 4000 mm. In addition, a resist layer is formed on the surface of the insulating layer 30. Then, a stripe-shaped opening (first opening) 30 a having a width of about 3 μm is formed in the insulating layer 30 by photolithography using this resist layer as a mask, and the semiconductor mesa 10 is exposed. After the semiconductor mesa unit 10 is exposed, as shown in FIGS. 3A to 3C, a Ti layer 41, a Pt layer 42, and an Au layer 43 are sequentially deposited so as to cover the opening 30a. Thereafter, heat treatment is performed at a temperature of about 400 ° C. for about 3 minutes.

次に、図4(a)〜図4(c)に示すように、例えばフォトリソグラフィーにより、Au層43の表面全面に厚さ15μm程度のレジスト層51を形成する。そして、約90℃の温度で約1分間の熱処理を行い、i線のコンタクトアライナーを用いて約30秒の露光を行う。露光後、所定のフォトレジスト現像液を用いて現像を行い、さらに、約90℃の温度で約1分間の熱処理を行う。   Next, as shown in FIGS. 4A to 4C, a resist layer 51 having a thickness of about 15 μm is formed on the entire surface of the Au layer 43 by, for example, photolithography. Then, heat treatment is performed at a temperature of about 90 ° C. for about 1 minute, and exposure is performed for about 30 seconds using an i-line contact aligner. After the exposure, development is performed using a predetermined photoresist developer, and heat treatment is performed at a temperature of about 90 ° C. for about 1 minute.

これにより、レジスト層51において、絶縁層30の開口部30aに対応する位置には、開口面積が下地電極層4側に向かって徐々に小さくなるように内壁52が約45°傾斜している開口部(第2開口部)51aが形成される。また、開口部51aの略中央部には、パッド電極部8に対応する開口部51bも併せて形成される。   As a result, in the resist layer 51, at the position corresponding to the opening 30a of the insulating layer 30, the opening in which the inner wall 52 is inclined by about 45 ° so that the opening area gradually decreases toward the base electrode layer 4 side. A portion (second opening) 51a is formed. Further, an opening 51b corresponding to the pad electrode portion 8 is also formed at a substantially central portion of the opening 51a.

レジスト層51を形成した後、図5(a)〜図5(c)に示すように、亜硫酸金ナトリウムが含有されたノンシアン系弱アルカリ性光沢金めっき液中にウエハを浸漬させ、所定の電界をかける。そして、レジスト層51をマスクとして、下地電極層4の表面に厚さ10μm程度のめっき電極層5を形成する。   After forming the resist layer 51, as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c), the wafer is immersed in a non-cyan weak alkaline bright gold plating solution containing sodium gold sulfite, and a predetermined electric field is applied. Call. Then, the plating electrode layer 5 having a thickness of about 10 μm is formed on the surface of the base electrode layer 4 using the resist layer 51 as a mask.

このとき、レジスト層51の開口部51aの内壁52は、上述の傾斜を有しているため、レジスト層51の内壁52に対応する部分では、めっき電極層5も傾斜して形成される。これにより、めっき電極層5における下地電極層4側の周縁部には、めっき電極層5の断面積が下地電極層4側に向かって徐々に小さくなるように、約45°の傾斜面5bが形成される。   At this time, since the inner wall 52 of the opening 51a of the resist layer 51 has the above-described inclination, the plating electrode layer 5 is also inclined at a portion corresponding to the inner wall 52 of the resist layer 51. As a result, an inclined surface 5b of about 45 ° is formed at the peripheral edge of the plating electrode layer 5 on the base electrode layer 4 side so that the cross-sectional area of the plating electrode layer 5 gradually decreases toward the base electrode layer 4 side. It is formed.

めっき電極層5を形成した後、図6(a)〜図6(c)に示すように、有機溶剤等を用いてレジスト層51を除去すると、下地電極層4の表面には、めっき電極層5による庇7が形成され、下地電極層4の表面とめっき電極層5による庇7との間には、空隙Sが形成される。積層方向から見て、めっき電極層5の長手方向の両端に形成された庇7の幅は、例えば10μm程度となっている。   After the plating electrode layer 5 is formed, as shown in FIGS. 6A to 6C, when the resist layer 51 is removed using an organic solvent or the like, the surface of the base electrode layer 4 has a plating electrode layer. 5 is formed, and a gap S is formed between the surface of the base electrode layer 4 and the ridge 7 formed by the plating electrode layer 5. When viewed from the stacking direction, the width of the ridges 7 formed at both ends in the longitudinal direction of the plating electrode layer 5 is, for example, about 10 μm.

次に、図7(a)〜図7(c)に示すように、めっき電極層5をマスクとし、Au層43及びPt層42を例えばArガスによってドライエッチングする。また、Ti層41をCFガスでドライエッチングする。この下地電極層4のドライエッチングは、例えば圧力1.0Pa、ガス流量30sccm、RFパワー100Wの条件下で行う。また、Au層43、Pt層42、Ti層41のエッチングレートは、それぞれ例えば150Å/min、100Å/min、100Å/minとする。 Next, as shown in FIGS. 7A to 7C, the Au layer 43 and the Pt layer 42 are dry-etched with Ar gas, for example, using the plating electrode layer 5 as a mask. Further, the Ti layer 41 is dry-etched with CF 4 gas. This dry etching of the base electrode layer 4 is performed under conditions of, for example, a pressure of 1.0 Pa, a gas flow rate of 30 sccm, and an RF power of 100 W. The etching rates of the Au layer 43, the Pt layer 42, and the Ti layer 41 are, for example, 150 / min, 100 / min, and 100 / min, respectively.

次に、半導体基板2を石英基板に貼り付け、半導体基板2の他面側を研磨して100μm程度にまで薄くする。また、半導体基板2の他面側に裏面電極層6を形成し、約350℃の温度で約1分間の熱処理を行う。そして、図8に示すように、積層方向から見て、めっき電極層5の庇7と重なる位置に分割線Dを設定し、例えばスクライバによってウエハ端部における分割線Dの延長線上に、スクライブ傷Eをそれぞれ形成する。   Next, the semiconductor substrate 2 is attached to a quartz substrate, and the other surface side of the semiconductor substrate 2 is polished to a thickness of about 100 μm. Further, the back electrode layer 6 is formed on the other surface side of the semiconductor substrate 2 and heat treatment is performed at a temperature of about 350 ° C. for about 1 minute. Then, as shown in FIG. 8, a dividing line D is set at a position overlapping the flange 7 of the plating electrode layer 5 when viewed from the stacking direction. For example, a scribe mark is formed on the extended line of the dividing line D at the wafer end by a scriber. Each E is formed.

スクライブ傷Eを形成した後、図9に示すように、裏面電極層6が上面側となるように、ウエハをへき開装置60上に載置する。へき開装置60の上面側には、分割線Dに沿って延びる凹部60aが設けられており、凹部60aの底面には、スクライブ傷Eを確認するためのカメラが設置されている。また、へき開装置60の上方には、へき開用ブレード61がセットされている。   After forming the scribe flaw E, as shown in FIG. 9, the wafer is placed on the cleaving device 60 so that the back electrode layer 6 is on the upper surface side. A recess 60a extending along the dividing line D is provided on the upper surface side of the cleavage device 60, and a camera for checking the scribe scratch E is installed on the bottom surface of the recess 60a. A cleavage blade 61 is set above the cleavage device 60.

そして、カメラによってスクライブ傷Eとへき開用ブレード61との位置を凹部60a上にて合わせた状態で、へき開用ブレード61をウエハに押し付けることにより、分割線Dに沿って半導体基板2の他面側からへき開を行う。この後、分割線Dに直交する方向についても、同様のへき開を行うことにより、多層半導体構造3がチップごとに分割され、図1に示した半導体レーザ素子1が完成する。   Then, by pressing the cleavage blade 61 against the wafer in a state where the positions of the scribe flaw E and the cleavage blade 61 are aligned on the recess 60a by the camera, the other side of the semiconductor substrate 2 along the dividing line D Cleavage from Thereafter, similar cleavage is performed in the direction orthogonal to the dividing line D, whereby the multilayer semiconductor structure 3 is divided for each chip, and the semiconductor laser device 1 shown in FIG. 1 is completed.

以上説明したように、この半導体レーザ素子の製造方法では、下地電極層4のエッチングを行う際に、その周縁部が庇7となるように形成しためっき電極層5をマスクとして用いている。したがって、めっき電極層5の庇7の部分では、下地電極層4はエッチングされずにそのまま残ることとなる。その後、積層方向から見て庇7と重なる位置に設定した分割線Dに沿ってへき開を行うことにより、半導体レーザ素子1における半導体メサ部10の長手方向に対応する両端面1a,1aに至るまで、下地電極層4をほぼ等厚で延在させることが可能となる。   As described above, in this method of manufacturing a semiconductor laser element, when the base electrode layer 4 is etched, the plating electrode layer 5 formed so that the peripheral edge thereof becomes the ridge 7 is used as a mask. Therefore, the base electrode layer 4 remains without being etched in the portion of the ridge 7 of the plating electrode layer 5. Thereafter, cleavage is performed along a dividing line D set at a position overlapping with the flange 7 when viewed from the stacking direction, so as to reach both end faces 1a and 1a corresponding to the longitudinal direction of the semiconductor mesa 10 in the semiconductor laser element 1. Thus, the base electrode layer 4 can be extended with substantially the same thickness.

これにより、多層半導体構造3に注入される電流量を十分に確保でき、半導体レーザ素子1の発光効率の向上が図られる。また、上記の分割線Dに沿って半導体基板2の他面側からへき開を行うことで、へき界面が半導体基板2の他面側から下地電極層4の表面まで到達した段階で、多層半導体構造3を分割することができる。このように、めっき電極層5までへき界面を伸ばす必要がないことから、多層半導体構造3を容易に分割することができる。   Thereby, a sufficient amount of current injected into the multilayer semiconductor structure 3 can be secured, and the light emission efficiency of the semiconductor laser device 1 can be improved. Further, by cleaving from the other surface side of the semiconductor substrate 2 along the dividing line D, when the cleavage interface reaches the surface of the base electrode layer 4 from the other surface side of the semiconductor substrate 2, the multilayer semiconductor structure 3 can be divided. Thus, since it is not necessary to extend the interface to the plating electrode layer 5, the multilayer semiconductor structure 3 can be easily divided.

また、この半導体レーザ素子1の製造方法では、庇7の幅は、10μm以上20μm以下となっている。例えばスクライバによるへき開精度は、±5.0μm程度であるため、庇7の幅が10μm以上あれば、積層方向から見て庇7と重なる位置に設定した分割線Dに沿って容易にへき開を行うことができる。一方、庇7の幅が20μmを超えると、めっき電極層5の内部応力が多層半導体構造3に過剰に作用し、半導体レーザ素子1の信頼性を低下させる要因となり得る。したがって、庇7の幅を20μm以下とすることで、半導体レーザ素子1の信頼性が担保される。   Further, in the manufacturing method of the semiconductor laser element 1, the width of the flange 7 is not less than 10 μm and not more than 20 μm. For example, since the cleavage accuracy by the scriber is about ± 5.0 μm, if the width of the ridge 7 is 10 μm or more, the cleavage is easily performed along the dividing line D set at a position overlapping the ridge 7 when viewed from the stacking direction. be able to. On the other hand, when the width of the ridge 7 exceeds 20 μm, the internal stress of the plating electrode layer 5 acts excessively on the multilayer semiconductor structure 3 and may be a factor of reducing the reliability of the semiconductor laser device 1. Therefore, the reliability of the semiconductor laser device 1 is ensured by setting the width of the flange 7 to 20 μm or less.

さらに、この半導体レーザ素子の製造方法では、下地電極層4及びめっき電極層5は、分割線Dの方向に突出するパッド電極部8を有しており、多層半導体構造3は、分割線Dを挟んで隣接する多層半導体構造3との間でパッド電極部8の突出方向が互いに反対向きになるように半導体基板2上に配列されている(図8参照)。このような配列により、チップの収率を確保できる。   Further, in this method of manufacturing a semiconductor laser device, the base electrode layer 4 and the plating electrode layer 5 have the pad electrode portion 8 protruding in the direction of the dividing line D, and the multilayer semiconductor structure 3 has the dividing line D formed thereon. The pad electrodes 8 are arranged on the semiconductor substrate 2 so that the protruding directions of the pad electrode portions 8 are opposite to each other between the multilayer semiconductor structures 3 adjacent to each other (see FIG. 8). Such an arrangement can ensure the yield of the chip.

本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を用いて製造される半導体レーザ素子の一例を示す図であるIt is a figure which shows an example of the semiconductor laser element manufactured using the manufacturing method of the semiconductor laser element which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示した半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor laser element shown in FIG. 1. 図2の後続の工程を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a step subsequent to FIG. 2. 図3の後続の工程を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a step subsequent to FIG. 3. 図4の後続の工程を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a step subsequent to FIG. 4. 図5の後続の工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a step subsequent to FIG. 5. 図6の後続の工程を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a step subsequent to FIG. 6. 図7の後続の工程を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a step subsequent to FIG. 7. 図8の後続の工程を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a step subsequent to that in FIG. 8.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体レーザ素子、2…半導体基板、3…多層半導体構造、4…下地電極層、5…めっき電極層、7…庇、8…電極パッド部、11…半導体メサ部、30…絶縁層(誘電体層)、30a…開口部(第1開口部)、51…レジスト層、51a…開口部(第2開口部)、52…内壁、D…分割線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser element, 2 ... Semiconductor substrate, 3 ... Multi-layered semiconductor structure, 4 ... Base electrode layer, 5 ... Plated electrode layer, 7 ... 庇, 8 ... Electrode pad part, 11 ... Semiconductor mesa part, 30 ... Insulating layer ( Dielectric layer), 30a ... opening (first opening), 51 ... resist layer, 51a ... opening (second opening), 52 ... inner wall, D ... dividing line.

Claims (4)

半導体基板の一面側に、半導体メサ部を含む多層半導体構造を形成する工程と、
前記多層半導体構造の表面に、前記半導体メサ部を露出させるストライプ状の第1開口部を有する誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層の表面、及び前記第1開口部の内部に下地電極層を形成する工程と、
前記第1開口部に対応する第2開口部を有し、当該第2開口部の開口面積が前記下地電極層側に向かって徐々に小さくなるように前記第2開口部の内壁が傾斜しているレジスト層を前記下地電極層の表面に形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとして用い、その周縁部が庇となるように前記下地電極層の表面にめっき電極層を形成する工程と、
前記めっき電極層をマスクとして用い、前記下地電極層をエッチングする工程と、
前記多層半導体構造の積層方向から見て、前記庇と重なる位置に分割線を設定し、当該分割線に沿って前記半導体基板の他面側からへき開して前記多層半導体構造を分割する工程と、を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
Forming a multilayer semiconductor structure including a semiconductor mesa portion on one surface side of the semiconductor substrate;
Forming a dielectric layer having a stripe-shaped first opening exposing the semiconductor mesa portion on the surface of the multilayer semiconductor structure;
Forming a base electrode layer on the surface of the dielectric layer and inside the first opening;
A second opening corresponding to the first opening, and the inner wall of the second opening is inclined so that the opening area of the second opening gradually decreases toward the base electrode layer side. Forming a resist layer on the surface of the base electrode layer;
Using the resist layer as a mask, and forming a plating electrode layer on the surface of the base electrode layer so that a peripheral edge thereof is a ridge;
Etching the base electrode layer using the plating electrode layer as a mask;
Setting a dividing line at a position overlapping with the ridges when viewed from the stacking direction of the multilayer semiconductor structure, cleaving from the other surface side of the semiconductor substrate along the dividing line, and dividing the multilayer semiconductor structure; A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
前記庇の幅は、10μm以上であることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the width of the flange is 10 [mu] m or more. 前記庇の幅は、20μm以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体レーザ素子の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the width of the flange is 20 [mu] m or less. 前記下地電極層及び前記めっき電極層は、前記分割線の方向に突出するパッド電極部を有しており、前記多層半導体構造は、前記分割線を挟んで隣接する多層半導体構造との間で前記パッド電極部の突出方向が互いに反対向きになるように前記半導体基板上に配列されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の半導体レーザ素子の製造方法。   The base electrode layer and the plating electrode layer have a pad electrode portion protruding in the direction of the dividing line, and the multilayer semiconductor structure is between the multilayer semiconductor structures adjacent to each other across the dividing line. 4. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the pad electrode portions are arranged on the semiconductor substrate so that protruding directions thereof are opposite to each other.
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