JP2009212538A - 半導体発光装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的クロストークを改善し、発光素子間の短絡を抑制する。
【解決手段】半導体基体１上に並置配列された複数の半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ と、その上に形成される電極Ａ₁ 〜Ａ₄ と、半導体発光部の配列方向を横切る方向に沿って形成される複数の導電層Ｌ₁ 〜Ｌ₄ と、その端部に延在して設けられる幅広のボンディングパッド部ＰＤ₁ 〜ＰＤ₄ と、各半導体発光部間と、半導体発光部とボンディングパッド部間、隣り合うボンディングパッド部間に形成される分離領域２２、２２_ＤＢを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばマルチビーム半導体レーザ装置、マルチビーム半導体ダイオード装置に適用して好適な半導体発光装置とその製造方法に係わる。

半導体レーザ、半導体発光ダイオード等の半導体発光装置は、例えば光ディスク等の光学記録媒体に対する記録および（または）再生を行う光学装置、あるいはレーザビームプリンタ等の光源として用いられているが、近年、これら半導体発光装置を用いて、より高速に記録および（または）再生あるいはプリントを行うことができるようにするために、複数の発光部をそれぞれ独立に駆動するようにマルチビーム化の要求が高まっている。

一方、低コスト化を実現し、かつ上述の高速化を実現するには、このマルチビーム半導体発光装置に対する光学系の小型化が必要となり、これに伴って、ビーム間隔をできるだけ狭くする高集積化の要求が高まっている。

このように、それぞれ独立駆動を行うことができるようにし、かつ高集積化を図るようにした半導体発光装置、例えば半導体マルチビームレーザは、図９に概略斜視図に示すように、例えば半導体基体１上に、少なくとも第１クラッド層２と、活性層３と、第２クラッド層４とを有して成る半導体基板２１に、複数の半導体発光部、図示の例では４本の半導体レーザー素子Ｍ₁ 〜Ｍ₄ が、それぞれ独立に駆動できるように並置配列されて成る。

この半導体発光装置の製造方法を、図１０〜図１３の各工程における概略断面図と、図１５および図１６の一部の工程における概略平面図を参照して説明する。

先ず、図１０Ａに示すように、例えばｎ型のＧａＡｓより成る半導体基体１上に、ｎ型のＡｌＧａＡｓによる第１クラッド層２、真性の例えばＡｌＧａＡｓより成りクラッド層２に比してバンドギャップの小さい活性層３、ｐ型のＡｌＧａＡｓによる第２クラッド層４を順次エピタキシャル成長する。

図１０Ｃおよび図１４に示すように、そして、図１４において斜線を付して示すように、第２クラッド層４上に、電流ブロック層５を、ストライプ状に平行配列して形成する。この電流ブロック層５の形成は、上述した半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₂ を形成する部分間上に相当する位置と、両外側Ｍ₁ およびＭ₄ の外側上に相当する位置とに、図１０Ｂに示すように、それぞれストライプ状に溝６をエッチングによって形成する。その後、図示しないが、これら溝６内を埋込むように、全面的に第２のクラッド層４と異なる導電型のｎ型のＧａＡｓ半導体層をエピタキシャル成長し、その表面から全面的にエッチングして図１０Ｃおよび図１４に示すように、溝６内にのみｎ型のＧａＡｓ半導体層が残されて成る電流ブロック層５を形成する。

図１１Ａに示すように、電流ブロック層５上を覆って全面的に第２クラッド層と同導電型のｐ型のＧａＡｓによるキャップ層７をエピタキシャル成長して半導体基板２１を構成する。

図１１Ｂに示すように、隣り合う各電流ブロック層５間上のキャップ層７上に、互いに分離された電極、図示の例では４本の電極、この例ではアノード電極となる第１〜第４電極Ａ₁ 〜Ａ₄ をオーミックに被着形成する。この場合、両側の電極Ａ₁ およびＡ₄ については、その一部を外側に向かって延在させたＬ字パターンとしている。

図１１Ｃおよび図１５に示すように、そして、電極Ａ₁ 〜Ａ₄ （図１５において斜線を付して示す）間において、キャップ層７から、少なくとも活性層３を横切る深さにそれぞれ分離溝８を形成する。

図１２Ａに示すように、全面的に層間絶縁層９を、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法によって形成する。図１２Ｂに示すように、この層間絶縁層９に対して、各電極Ａ₁ 〜Ａ₄ 上にそれぞれ第１〜第４開口９Ｗ₁ 〜９Ｗ₄ を穿設する（図１２Ｂの断面においては、第１の第４開口９Ｗ₁ および９Ｗ₄ のみが開示されている。）。

図１２Ｃに示すように、各分離溝８内を埋込むように、平坦化絶縁材１０を全面的に塗布する。その後、図１３および図１６に示すように、平坦化絶縁材１０を、その表面側から各第１〜第４開口９Ｗ₁ 〜９Ｗ₂ を再び開口してこれら開口９Ｗ₁ 〜９Ｗ₄を通じて各第１〜第４電極Ａ₁ 〜Ａ₄ を、それぞれ外部に露呈する位置まで平面的にエッチバックする。

そして、図９に示すように、第２および第３開口９Ｗ₂ および９Ｗ₃ を通じて第２および第３電極Ａ₂ およびＡ₃ にそれぞれオーミックにコンタクトさせた導電層Ｌ₂ およびＬ₃ を、層間絶縁層９上に跨がって延在形成し、これら導電層Ｌ₂ およびＬ₃ において第２および第３の延長端においてボンディングパッド部ＰＤ₂ およびＰＤ₃ を構成し、第１および第４開口９Ｗ₁ および９Ｗ₄ を通じて露出した電極Ａ₁ および電極Ａ₄ の端部によって、第１および第４のボンディングパッド部ＰＤ₁ およびＰＤ₄ を構成する。これら、ボンディングパッド部ＰＤ₁ 〜ＰＤ₄ には、図示しないが、それぞれ外部リード例えばＡｕのワイヤをボンディングする。

また、半導体基体１の裏面に、共通の対向電極Ｋ、上述の例ではカソード電極を例えば全面的にオーミックに被着する。

この構成によれば、各アノード電極Ａ₁ 〜Ａ₄ と、共通のカソード電極Ｋとの間にそれぞれ独立に駆動電圧を印加することによって、これら電極Ａ₁ 〜Ａ₄ およびＫとの間の、電流ブロック層５によって挟み込まれたストライプ部において、限定的に通電がなされ、このストライプ部下の活性層３に限定的に電流の注入がなされる。このストライプの両端を構成する、半導体基板２１の相対向する端面２１ｍ₁および２１ｍ₂ は、例えば劈開面によって構成して鏡面に形成され、これら端面２１ｍ₁ および２１ｍ₂ 間の電流注入領域に、それぞれストライプ状の光共振器が構成されその両端面から、レーザー光が出射される。すなわち、各ストライプ部において、第１〜第４半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ が構成される。これらレーザー素子、すなわち半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ は、分離溝８によって相互に分離され、それぞれアノード電極Ａ₁ 〜Ａ₄ が電気的に独立して構成されていることから、それぞれ独立に駆動することができる。

ところが、実際には、上述した構造による半導体マルチビームレーザにおいては、高密度集積化が高められるにつれ、各レーザー素子、すなわち各半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ の間隔が狭められることによって、例えば隣り合うレーザー素子の一方の発光部を連続発振駆動を行った状態で、他方を点滅駆動させる場合、連続発振駆動がなされるレーザー素子側出力に大きなスパイクノイズが発生するなど、レーザー素子間の電気的クロストークが発生する。

このクロストークは、例えば上述した構造において、層間絶縁層９を介して、第１および第４電極Ａ₁ およびＡ₄ と、導電層Ｌ₂ およびＬ₃ とが積層する部分間、更に、実際には、第１電極Ａ ₁ と導電層Ｌ ₂ 、第４電極Ａ ₄ と導電層Ｌ ₃とは近接して配置されることから、これらの対向縁間に起因する寄生容量に因るところが大きい。

そして、このような寄生容量の低減化を図る方法としては、層間絶縁層９の厚さを大にするとか、層間絶縁層９上に積層する電極もしくは導電層の面積を小さくすることの工夫がなされる。

例えば図１７に概略斜視図を示すように、第１および第４電極Ａ₁ およびＡ₄に関しても、第２および第３電極Ａ₃ およびＡ₂ と同様にこれらと平行に配置されたストライプパターンとし、各電極Ａ₁ 〜Ａ₄ 上の層間絶縁層９にそれぞれ開口９Ｗ₁ 〜９Ｗ₄ を穿設してこれらにコンタクトする幅狭に構成した第１〜第４導電層Ｌ₁ 〜Ｌ₄ を層間絶縁層９上に延長し、その端部においてそれぞれ外部リードを接続するボンディングパッドＰＤ₁ 〜ＰＤ₄ を配置する構造とすることの提案もなされた。しかしながら、このような構成とした場合においても、上述したクロストークの改善を充分に図ることができなかった。これは、両外側の発光部Ｍ₁ およびＭ₂ については、その活性層３が、両外側に広面積をもって延在していることから、この接合容量による寄生容量がかなり大きくなっていることにも依存している。尚、図１７において、図９と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

また、上述の各構成において、ボンディングパッドに対して外部リードをボンディングするに際してその押圧力によって層間絶縁層を破壊する事故が発生した場合、発光素子間が短絡するという事故も発生し易いという問題もある。

本発明の目的は、上述した電気的クロストークを効果的に改善し、また、上述した発光素子間の短絡を効果的に回避する。

本発明による半導体発光装置は、半導体基体と、上記半導体基体上に並置配列された複数の半導体発光部と、上記各半導体発光部上に形成され、該半導体発光部の配列方向に沿って形成される複数の電極と、上記各半導体発光部上の各電極の上部からそれぞれ電気的に導出され、上記半導体発光部の配列方向を横切る方向に沿って形成され、少なくとも一部が層間絶縁層を介して前記複数の電極のうち一部の電極上に積層され、前記半導体発光部の外側に延在される複数の導電層と、上記導電層の上記電極側とは反対側の端部に延在して設けられるボンディングパッド部と、を有し、更に、上記各半導体発光部の間と、上記半導体発光部と上記ボンディングパッド部下の半導体発光部の延在部より成る半導体層との間と、隣り合う上記ボンディングパッド部下の上記半導体層の間と、に形成された分離領域を有する構成とする。

また、本発明においては、上記半導体発光部と上記ボンディングパッド部下の上記半導体層との間に設ける分離領域と、上記隣り合うボンディングパッド部下の上記半導体層の間に設ける分離領域とにより、ボンディングパッド部下の半導体層を取り囲む形状の分離領域として形成することができる。

そして、本発明による半導体発光装置の製造方法は、半導体基体上に、複数の半導体発光部を並置配列して形成する工程と、上記半導体発光部上に、該半導体発光部の配列方向に沿って延長する電極を形成する工程と、半導体発光部の配列方向に沿って、上記各半導体発光部の形成部間と、該複数の半導体発光部のうち最も外側の半導体発光部の両外側と、更に、該最も外側の半導体発光部の両外側において上記配列方向に交叉する方向に延在して、上記各半導体発光部を分離する分離領域を形成する工程と、上記半導体発光部及び上記分離領域を覆う層間絶縁層を形成する工程と、上記半導体発光部上に設けた上記各電極からそれぞれ電気的に導出され、該電極の配列方向を横切る方向に延在する導電層を上記層間絶縁層上に形成する工程と、上記導電層の上記電極側とは反対側の端部に、ボンディングパッド部を形成する工程と、を含む。

上述の本発明構成による半導体発光装置は、複数の半導体発光部の全てについて、すなわち各半導体発光部間のみならず、両外側に配置された半導体発光部の外側にも高抵抗分離領域を設けたことによって、それぞれ半導体発光部を他と電気的に分離し、また、この高抵抗分離領域は、その誘電率を小さい構成とすることによって、各半導体発光部間のみならず、両外側に配置された半導体発光部に対しても、他の半導体発光部に係わる導電層との間に発生する寄生容量の低減化を図ることができ、この寄生容量に因る半導体発光部間に発生するクロストークを減ずることができるものである。

更に、両外側に存在する活性層の延在部が両外側の半導体発光部と分離されていることから、これら半導体発光部の、接合容量に起因する寄生容量も排除できる。

また、上述したように、導電層の、隣り合って配置されるボンディングパッド部間を高抵抗分離領域によって分離することによって例えば外部リードボンディングパッド部にボンディングするに際して層間絶縁層に破損が生じた場合においても、半導体発光部相互の短絡事故を回避することができるものである。

また、本発明による半導体発光装置の製造方法は、複数の半導体発光部の両外側に位置する半導体発光部の外側にも高抵抗分離領域を形成するものであるが、この高抵抗分離領域は、隣り合う発光部間を分離する分離領域と同時に形成することができることから、工程数の増加を回避できるものである。

尚、ここに、半導体基板とはその全体が半導体によって構成される基板のみを指称するものではなく、絶縁ないしは半絶縁基板上に半導体層が形成された構成による基板をも含んで指称するものである。

本発明によれば、発光部と導電層との間の寄生容量の低減化を図り、これに起因するクロストークを抑え、安定した動作を行うことができる。

本発明による半導体発光装置の一例の概略平面図である。 図１のII−II線上の概略断面図である。 本発明による半導体発光装置の他の例の概略平面図である。 図１のIV−IV線上の概略断面図である。 ＡおよびＢは、本発明による半導体発光装置の一例の一製造工程における概略平面図およびそのＢ−Ｂ線上の概略断面図である。 ＡおよびＢは、本発明による半導体発光装置の一例の一製造工程における概略平面図およびそのＢ−Ｂ線上の概略断面図である。 ＡおよびＢは、本発明による半導体発光装置の一例の一製造工程における概略平面図およびそのＢ−Ｂ線上の概略断面図である。 ＡおよびＢは、本発明による半導体発光装置の一例の一製造工程における概略平面図およびそのＢ−Ｂ線上の概略断面図である。 半導体発光装置の参考例の概略斜視図である。 Ａ〜Ｃは、図９に示す半導体発光装置の製造方法の各工程における概略断面図である。 Ａ〜Ｃは、図９に示す半導体発光装置の製造方法の各工程における概略断面図である。 Ａ〜Ｃは、図９に示す半導体発光装置の製造方法の各工程における概略断面図である。 図９に示す半導体発光装置の製造方法の一工程における概略断面図である。 図１０Ｃの概略平面図である。 図１１Ｃの概略平面図である。 図１２Ｂの概略平面図である。 半導体発光装置の参考例の概略斜視図である。

〔半導体発光装置〕
本発明による半導体発光装置の一実施形態の一例を、図１の概略平面図と、図１のII−II線上の概略断面図を示す図２を参照して説明する。本発明による半導体発光装置は、半導体基板２１に、複数の半導体発光部、図示の例では４本の第１〜第４半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ が並置形成され、これら半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ の少なくとも一方の第１〜第４電極Ａ₁ 〜Ａ₄ と、これら第１〜第４電極Ａ₁ 〜Ａ₄ から電気的に導出される導電層Ｌ₁ 〜Ｌ₄ とが、半導体基板２１の一主面２１ａ上に、層間絶縁層９を介して形成される。

各導電層Ｌ₁ 〜Ｌ₄ は、各半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ のストライプ方向と交叉、例えば直交する方向に、全半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ の形成部より外側に延在させて幅狭に形成され、例えばその各端部が幅広とされて、図示しないが、外部リード例えば金Ａｕによるリードワイヤが熱圧着等によってボンディングされる第１〜第４のボンディングパッド部ＰＤ₁ 〜ＰＤ₄ が形成されて成る。

そして、並置配列された各半導体発光部Ｍ₁ およびＭ₂ 間、Ｍ₂ およびＭ₃ 間、Ｍ₃ およびＭ₄ 間と、更に、これら複数配列された半導体発光部の両外側に位置する半導体発光部Ｍ₁ およびＭ₄ の両外側とに、これら半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ ₄ の全ストライプ長方向に差し渡って、それぞれ半導体基板２１の主面２１ａに臨んで、高抵抗分離領域２２を形成する。

また、外側の半導体発光部Ｍ₁ およびＭ₄ の外側に形成した高抵抗分離領域２２の更に外側に、これら半導体発光部Ｍ₁ およびＭ₄ の導電層Ｌ₃ およびＬ₄ に形成したボンディングパッド部ＰＤ₁ 〜ＰＤ₄ を、囲みこれらを相互に、特に隣り合うボンディングパッド部間を区分する区分高抵抗分離領域２２Ｄを設ける。

高抵抗分離領域２２Ｄは、例えばストライプ方向と平行に延びる第１部分２２Ｄ_A とこれと直交する第２部分２２Ｄ_B とによるＴ字型パターンに形成して、これによってそれぞれ隣り合うボンディングパッド部ＰＤ₁ およびＰＤ₂ が形成され第１および第２区分領域Ｓ₁ およびＳ₂ 、ボンディングパッド部ＰＤ₃ およびＰＤ₄ を形成する第３および第４区分域Ｓ₃ およびＳ₄ を区画する。この区画は、これら区分高抵抗分離領域２２Ｄと、このマルチ半導体レーザーを構成する半導体基板の縁部とによって、各ボンディングパッドの形成部を取り囲む。

本発明による半導体発光装置の他の一実施形態においては、上述したボンディングパッド部を区分する区分高抵抗分離領域２２Ｄと、外側の半導体発光部の外側に配置する高抵抗分離領域２２とを一体化して構成した場合で、図３にその一例の概略平面図を示し、図４に図３のII−II線上の概略断面図を示す。しかしながら、この場合においても、この例に限定されるものではない。図３および図４において、図１および図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

この例では、最外側に配置された半導体発光部Ｍ₁ およびＭ₄ の外側に、これらに沿って高抵抗分離領域２２を配置するものであるが、これらを図１における区分高抵抗分離領域２２Ｄの第１部分２２Ｄ_A として兼ね、これより側方に延長して上述の第２部分２２Ｄ_B を形成してＴ字状パターンとした場合である。このようにして、図１および図２における最外側に配置された半導体発光部Ｍ₁ およびＭ₄ の外側に形成した高抵抗分離領域２２と、ボンディングパッド部の区分のための高抵抗分離領域２２Ｄとを兼ねた構成とするものである。

上述した各実施形態および各例において、半導体発光部Ｍ（Ｍ₁ 〜Ｍ₄ ）は、例えば半導体レーザ素子によって構成することができる。半導体基板２１は、例えば図２および図４に示すように、例えば第１導電型例えばｎ型の例えばＧａＡｓより成る基体１上に、これと同導電型の例えばｎ型のＡｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓよりなる第１のクラッド層２と、これに比しバンドギャップの小さい真性の例えばＡｌ_0.14Ｇａ_0.86Ａｓによる活性層３と、第２導電型例えばｐ型のＡｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓよりなる第２のクラッド層４と、各半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ の形成部に、それぞれストライプ状の電流通路を形成するストライプ状の開口が形成された第１導電型例えばｎ型のＧａＡｓによる電流ブロック５と、第２導電型例えばｐ型のＧａＡｓが形成されて成る。

そして、上述の各高抵抗分離領域２２、２２Ｄは、半導体基板２１の主面２１ａ側から活性層３を横切る深さに形成される。この高抵抗分離領域２２および２２Ｄは、例えば半導体基板２１の主面２１ａ側から活性層３を横切る深さに分離溝２３が形成され、その内面にＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ等の絶縁層２４が形成され、更に誘電率が比較的小さい絶縁性材料の、樹脂材料による分離溝２３による窪みを埋込んで他部とできるだけ均一の平坦面とする平坦化材料２５が埋め込まれた構成とすることができる。また、各高抵抗分離領域２２、２２Ｄは、図示しないが、イオン注入による結晶ダメージによる高抵抗化した領域によって構成することもできる。

〔半導体発光装置の製造方法〕
次に、上述した本発明による半導体発光装置の製造方法を説明する。また、この製造方法を説明することによって、本発明による半導体発光装置の構造をより明確化する。

図１および図２に示した本発明による半導体発光装置の製造方法を、図５〜図８を参照して説明する。これら図５〜図８において、各Ａ図は、各工程における要部の概略平面図で、各Ｂ図は各Ａ図のＢ−Ｂ線上の概略断面図である。

図５ＡおよびＢに示すように、半導体基板２１を構成し、その一主面２１ａに第１〜第４電極Ａ₁ 〜Ａ₄ を被着形成する。この半導体基板２１および電極Ａ₁ 〜Ａ₄ の形成は、図１０Ａ〜Ｃおよび図１１ＡおよびＢで説明したと同様の手順によることができる。例えばｎ型のＧａＡｓより成る半導体基体１上に、ｎ型の例えばＡｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓよりなる第１のクラッド層２と、真性例えばノンドープの例えばＡｌ_0.14Ｇａ_0.86Ａｓによる活性層３と、ｐ型のＡｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓよりなる第２のクラッド層４とを順次ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition: 有機金属気相成長）法によってエピタキシャル成長する。

そして、第２クラッド層４上の、各半導体発光部の形成部にそれぞれストライプ状開口５Ｗが平行に形成された電流ブロック層５を形成する。この電流ブロック層５の形成は、図１０Ｂで説明したように、電流ブロック層５を選択的に形成する部分、この例では、各半導体発光部の形成部間にストライプ状に、また、最外側に形成される半導体発光部の形成部より外側の例えば全域に、それぞれ溝６を、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって形成する。その後、これら溝６内を埋込むように、全体的に第２のクラッド層４と異なる導電型のｎ型のＧａＡｓ半導体層をエピタキシャル成長し、その表面から全面的にエッチングして溝６内にのみｎ型のＧａＡｓ半導体層が残されて成る電流ブロック層５を形成する。更に、図１１Ａで説明したように、電流ブロック層５上を覆って全面的にｐ型のＧａＡｓによるキャップ層７を、例えばＭＯＣＶＤによってエピタキシャル成長する。このようにして、半導体基板２１を構成する。

この半導体基板２１に形成された活性層３の形成位置は、半導体基板２１のキャップ層７の表面による主面２１ａからの深さが１．５〜２．５μｍ程度であり、活性層３の厚さは、例えば０．１μｍ程度とすることができる。

そして、この半導体基板２１の主面２１ａに臨むキャップ層７上に、図５に示すように、電流ブロック層５のストライプ状開口５Ｗ上に対向して、これら開口５Ｗに沿ってそれぞれストライプ状の第１〜第４の電極Ａ₁ 〜Ａ₄ を平行に、オーミックに被着形成する。

次に、図６ＡおよびＢに示すように、各電極Ａ₁ 〜Ａ₄ 間と、両外側の電極Ａ₁ およびＡ₄ の外側とにそれぞれ、各電極Ａ₁ 〜Ａ₄ と平行に、分離溝２３を形成すると共に、更にその外側に、それぞれＴ字状パターンの区分分離溝２３Ｄを形成する。各分離溝２３Ｄは、ストライプ状の分離溝２３と平行する第１部分２３Ｄ_A とこれと直交する第２部分２３Ｄ_B とにより構成されて、これらＴ字状分離溝２３Ｄによって、それぞれ２つの区分域Ｓ₁ およびＳ₂ 、Ｓ₃ およびＳ₄ を区分する。

これら分離溝２３および２３Ｄは、ＲＩＥ等によって形成することができる。また、これら分離溝２３および２３Ｄの深さは、活性層３を横切る深さ例えば、３．５〜５．０μｍ程度とし、このとき、分離溝２３および２３Ｄの幅は、後述する分離溝の内面への絶縁層の形成および平坦化材料の充填を良好に行うことができる程度のアスペクト比となるように、例えば２〜５μｍ程度の幅に選定する。

次に、図７ＡおよびＢに示すように、ＳｉＮあるいはＳｉＯ₂ 等の絶縁層２４を、図示しないが、一旦全面的に例えば厚さ３００ｎｍ程度に、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法、あるいはスパッタリング等の、各分離溝２３および２３Ｄの内面にカバレージ良く被着する方法によって成膜し、その後、ストライプ状の各電極Ａ₁ 〜Ａ₄ 上に、それぞれ第１〜第４開口２４Ｗ₁ 〜２４Ｗ₄ を周知のパターンエッチングによって穿設する。この場合、各開口２４Ｗ₁ 〜２４Ｗ₄ は、それぞれ区分域Ｓ₁ 〜Ｓ₄ に対向する位置に配置することが好ましい。

次に、図８ＡおよびＢに示すように、各分離溝２３および２３Ｄ内を埋込むように、誘電率が小さく絶縁性を有する平坦化材料２５を形成する。この平坦材料２５の形成は、一旦全面的に、例えばポリイミド樹脂等を回転塗布によって表面が平坦化する程度の厚さに形成し、その後、例えば化学的機械的研磨等によって各第１〜第４開口２４Ｗ₁ 〜２４Ｗ₄ を再び開口してこれら開口２４Ｗ₁ 〜２４Ｗ₄ を通じて各第１〜第４電極Ａ₁ 〜Ａ₄ がそれぞれ外部に露呈する位置まで、この平坦化材料２５をその表面側から平面的にエッチバックする。この構成による場合、絶縁層２４と平坦化材料２５とによって層間絶縁層９が構成されることになる。

そして、図１および図２に示すように、各第１〜第４開口２４Ｗ₁ 〜２４Ｗ₄を通じて、それぞれ第１〜第４電極Ａ₁ 〜Ａ₄ にそれぞれオーミックにコンタクトさせた導電層Ｌ₁ 〜Ｌ₄ を、絶縁層２４と平坦化材料２５による層間絶縁層９上に跨がって、上述した各第１〜第４区分域Ｓ₁ 〜Ｓ₂ 上に延在させて形成する。導電層Ｌ₁ 〜Ｌ₄ は、各第１〜第４区分域Ｓ₁ 〜Ｓ₂ 上の延在部において、例えば幅広に構成して、それぞれ第１〜第４ボンディングパッド部ＰＤ₁ 〜ＰＤ₄を構成する。また、半導体基体１の裏面に、共通の対向電極、この例ではカソード電極Ｋを例えば全面的にオーミックに被着する。

そして、各半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ の各ストライプ部の端面は、劈開面によって構成することによって鏡面とされる。

上述の方法によって、図１および図２で説明した半導体発光装置が構成され、この構成によれば、前述したように、各アノード電極Ａ₁ 〜Ａ₄ と、共通のカソード電極Ｋとの間に所要の電圧を印加することによって、これら電極Ａ₁ 〜Ａ₄およびＫとの間の、電流ブロック層５によって挟み込まれたストライプ部下において、限定的に活性層３に電流が注入され、ストライプ部の長手方向を共振器長方向とする光共振器が構成されて成る半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ 、この例では半導体レーザー素子がそれぞれ構成され、各光共振器の両端面から、それぞれ前方および後方レーザー光の発光がなされる。

そして、これらレーザー素子、すなわち半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ は、分離溝２３と、この分離溝２３内に形成された絶縁層２４と平坦化材料２５によって構成された高抵抗分離領域２２によって相互に電気的に分離され、それぞれアノード電極Ａ₁ 〜Ａ₄ が電気的に独立して構成されていることから、それぞれ独立に駆動することができる。

そして、この構造による半導体発光装置は、全半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₂ に関して、すなわち各半導体発光部間のみならず、両外側に配置された半導体発光部Ｍ₁ およびＭ₄ の外側にも高抵抗分離領域２２を設けたことによって、それぞれ半導体発光部を他と電気的に分離し、また、この高抵抗分離領域２２は、誘電率が小さい構成とすることができることよって、各半導体発光部間のみならず、両外側に配置された半導体発光部に対しても、他の半導体発光部に係わる導電層Ｌ₃およびＬ₄ の、特にボンディングパッド部との間に発生する寄生容量の低減化を図ることができ、この寄生容量に因る半導体発光部間に発生するクロストークを減ずることができるものである。

更に、両外側の半導体発光部Ｍ₁ およびＭ₄ において、その外側に延在する活性層が分離されたことによって、これらの外側に延在する活性層の接合容量を排除できる。

また、上述したように、導電層の、隣り合って配置されるボンディングパッド部間を区分高抵抗分離領域２２Ｄによって区分する構成としたことによって、例えば外部リードのボンディングパッド部へのボンディング等に際して層間絶縁層９に破損が生じた場合においても、半導体発光部相互を短絡する事故を回避することができるものである。

また、本発明による半導体発光装置の製造方法は、複数の半導体発光部の両外側に位置する半導体発光部の外側にも高抵抗分離領域２２や区分高抵抗分離領域２２Ｄを形成するものであるが、これら高抵抗分離領域は、隣り合う発光部間を分離する分離領域と同時に形成することができることから、工程数の増加を回避できることができる。

上述した本発明製造方法によっては、図１および図２を得る場合について説明したが、図３および図４の構成による半導体発光装置を得る場合においても、高抵抗分離領域２２の外側の半導体発光部の外側に配置する高抵抗分離領域を、ボンディングパッド部間を区分する高抵抗分離領域２２Ｄと一体化したパターンとする以外は、上述した図５〜図８と同様の手順によって製造することができる。

また、上述した高抵抗分離領域２２や、区分高抵抗分離領域２２Ｄ等の高抵抗分離領域は、その全部もしくは一部を、イオン注入によって結晶のダメージ化を行うことによって高抵抗化することによって形成することもできる。

尚、上述した各例においては、１つのマルチビーム半導体発光装置についてのみ説明したが、実際の製造においては、１枚の半導体基板２１に対して、多数のマルチ半導体発光装置を形成し、これを各１つのマルチビーム半導体発光装置に分断して同時に多数の半導体発光装置を同時に製造することができる。

また、上述した各例では、４本の半導体発光部Ｍ₁ 〜Ｍ₄ が配列された構成とした場合であり、対の区分高抵抗分離領域２２Ｄによって、４つの区分域Ｓ₁ 〜Ｓ₄ に区分するＴ字型パターンとした場合であるが、任意の本数の半導体発光部が配列された構成とすることができ、この場合、区分高抵抗分離領域２２Ｄは、各ボンディングパッド部を囲むように区分する各種形状のパターンとすることができる。

また、上述した例では、半導体発光部が、半導体レーザー素子である場合であるが、半導体発光ダイオード素子によって構成することもできる。また、上述した例では、ＡｌＧａＡｓ系のIII-Ｖ族半導体構成とした場合であるが、その他のＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ等の各種III-Ｖ族半導体、あるいはＺｎＭｇＳＳｅ系等のII−VI族半導体構成とすることもできるし、活性層に隣接してガイド層が配置されたいわゆるＳＣＨ(Separate Confinement Heterostructure)等の構成とすることもできるなど種々の構成とすることができる。

本発明による半導体発光装置によれば、上述したように、各発光部間と、発光部とリード部となる導電層との間を、高抵抗分離領域すなわち誘電率の低い領域によって分離したことから、両外側の半導体発光部に関する活性層の両外側に延在部に起因する容量の低減化が図られ、この半導体発光装置において、半導体発光部の高密度集積化が高められた場合においても、相互のクロストークを有効に回避できると共に、応答性の向上が図られる。そして、クロストークの改善によって、例えば冒頭に述べたような隣り合う一方の発光部を連続発振駆動を行った状態で、他方を点滅駆動させる場合においても、連続発振駆動がなされるレーザー素子側出力に大きなスパイクノイズが発生するなどの相互の干渉を回避でき、安定した動作を行うことができる。

また、上述したように発光部とリード部となる導電層との間を、高抵抗分離領域によって分離したことから、半導体発光装置の組み立て作業時、例えば半導体発光部の電極から導出したリード部の導電層のボンディングパッド部に金線等のリードワイヤを熱圧着によってボンディングする作業に際して、このボンディングパッド部下の層間絶縁層に損傷を来した場合においても、短絡事故を発生することを回避できる。したがって、歩留りの向上、信頼性の向上を図ることができる。

また、本発明による半導体発光装置の製造方法は、上述したように、半導体発光部間のみならず、これらを他部と分離した構造とする半導体発光装置を得るにも係わらず、この他部との分離を行う高抵抗分離領域は、従前における分離作業と同時に行うことができることから、何ら工程数の増加を来すことがなく、生産性の低下や、製造コストを高めるなどの不都合が回避できる。

１・・・半導体基体、２・・・第１クラッド層、３・・・活性層、４・・・第２クラッド層、５・・・電極ブロック層、６・・・溝、７・・・キャップ層、８・・・分離溝、９・・・絶縁層、９Ｗ₁ 〜９Ｗ₄ ・・・第１〜第４開口、１０・・・平坦化絶縁材、２１・・・半導体基板、２２・・・高抵抗分離領域、２２Ｄ・・・区分高抵抗分離領域、２２Ｄ_A ・・・第１部分、２２Ｄ_B ・・・第２部分、２３，２３Ｄ・・・分離溝、２４・・・絶縁層、２４Ｗ₁ 〜２４Ｗ₄ ・・・第１〜第４開口、２５・・・平坦化材料、Ｍ₁ 〜Ｍ₄ ・・・第１〜第４半導体発光部、Ａ₁ 〜Ａ₄ ・・・第１〜第４電極、Ｌ₁ 〜Ｌ₄ ・・・導電層、ＰＤ₁ 〜ＰＤ₄ ・・・第１〜第４ボンディングパッド、Ｓ₁ 〜Ｓ₄ ・・・区分域

Claims (18)

1. 半導体基体と、
   上記半導体基体上に並置配列された複数の半導体発光部と、
   上記各半導体発光部上に形成され、該半導体発光部の配列方向に沿って形成される複数の電極と、
   上記各半導体発光部上の各電極の上部からそれぞれ電気的に導出され、上記半導体発光部の配列方向を横切る方向に沿って形成され、少なくとも一部が層間絶縁層を介して前記複数の電極のうち一部の電極上に積層され、前記半導体発光部の外側に延在される複数の導電層と、
   上記導電層の上記電極側とは反対側の端部に延在して設けられるボンディングパッド部と、
   上記各半導体発光部の間と、上記半導体発光部と上記ボンディングパッド部下の半導体発光部の延在部より成る半導体層との間と、隣り合う上記ボンディングパッド部下の上記半導体層の間と、に形成された分離領域と、を有する
   半導体発光装置。
2. 上記半導体発光部と上記ボンディングパッド部下の上記半導体層との間に設ける分離領域と、上記隣り合うボンディングパッド部下の上記半導体層の間に設ける分離領域とにより、前記ボンディングパッド部下の半導体層を取り囲む形状の分離領域が設けられる請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記ボンディングパッド部が、上記導電層より幅広に形成される請求項1又は２に記載の半導体発光装置。
4. 上記半導体発光部が、半導体レーザ素子である請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光装置。
5. 上記半導体発光部が、少なくとも第１のクラッド層と、活性層と、第２のクラッド層とを有して成り、
   上記半導体発光部上から上記活性層を横切る深さに上記分離領域が形成されて成る請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光装置。
6. 上記分離領域が、上記半導体発光部に形成された分離溝を有して成る請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光装置。
7. 上記分離領域が、上記半導体発光部に形成された分離溝と、該分離溝に充填された平坦化材料を有して成る請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光装置。
8. 上記平坦化材料は、上記分離溝内に形成される絶縁層を覆って埋め込まれ、且つ、上記絶縁層の誘電率より小さい誘電率の材料である請求項７に記載の半導体発光装置。
9. 上記分離領域が、上記半導体基板に形成されたイオン注入高抵抗領域を有して成る請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光装置。
10. 半導体基体上に、複数の半導体発光部を並置配列して形成する工程と、
    上記半導体発光部上に、該半導体発光部の配列方向に沿って延長する電極を形成する工程と、
    上記半導体発光部の配列方向に沿って、上記各半導体発光部の形成部間と、該複数の半導体発光部のうち最も外側の半導体発光部の両外側と、更に、該最も外側の半導体発光部の両外側において上記配列方向に交叉する方向に延在して、上記各半導体発光部を分離する分離領域を形成する工程と、
    上記半導体発光部及び上記分離領域を覆う層間絶縁層を形成する工程と、
    上記半導体発光部上に設けた上記各電極からそれぞれ電気的に導出され、該電極の配列方向を横切る方向に延在する導電層を上記層間絶縁層上に形成する工程と、
    上記導電層の上記電極側とは反対側の端部に、ボンディングパッド部を形成する工程と、を含む
    半導体発光装置の製造方法。
11. 上記分離領域の形成工程において、上記複数の半導体発光部のうち最も外側の半導体発光部の両外側に形成する分離領域と、その両外側において上記配列方向に交叉する方向に延在して形成する分離領域とを連結して、前記ボンディングパッド部下の半導体層を取り囲む形状の分離領域を形成する請求項９に記載の半導体発光装置の製造方法。
12. 上記ボンディングパッド部を上記導電層より幅広に形成する請求項１０又は１１に記載の半導体発光装置の製造方法。
13. 上記半導体発光部が、半導体レーザ素子である請求項１０〜１２のいずれかに記載の半導体発光装置の製造方法。
14. 上記半導体発光部が、少なくとも第１のクラッド層と、活性層と、第２のクラッド層とを有し、
    上記分離領域を、上記半導体発光部上から上記活性層を横切る深さに形成する請求項１０〜１３のいずれかに記載の半導体発光装置の製造方法。
15. 上記分離領域の形成工程が、上記半導体発光部に分離溝を形成する工程を有する請求項１０〜１４のいずれかに記載の半導体発光装置の製造方法。
16. 上記分離領域の形成工程が、上記半導体発光部に分離溝を形成する工程と、該分離溝内に平坦化材料を充填する工程とを有する請求項１０〜１４のいずれかに記載の半導体発光装置の製造方法。
17. 上記平坦化材料を、上記分離溝内に形成される絶縁層を覆って充填し、且つ、上記平坦化材料は、上記絶縁層の誘電率より小さい誘電率の材料とする請求項１６に記載の半導体発光装置の製造方法。
18. 上記分離領域の形成工程が、イオン注入工程を有する請求項１０〜１４のいずれかに記載の半導体発光装置の製造方法。

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