JP2010238715A - 半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】ｐ側電極とｐ型コンタクト層との接触面積を容易に拡大できる半導体発光素子の製造方法を提供し、動作電圧の低い半導体発光素子を得る。
【解決手段】導波路リッジ上面４６ａに設けたオーバーハング形状のレジストパターン９１を利用して、導波路リッジ４６の上面４６ａに、絶縁膜５０の端部と段差が付くように金属膜６０を形成し、この金属膜６０をマスクとして導波路リッジ上面４６ａの絶縁膜５０をエッチングすることで、新たなマスク工程を設けることなく、絶縁膜５０に設けられた開口部５０ａの開口幅を拡大することができ、ｐ側電極７０とｐ型コンタクト層４５との接触面積を増大することができる。
【選択図】図４

Description

この発明は、半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子、特にリッジ型半導体レーザ素子とその製造方法に関するものである。
従来のリッジ型半導体レーザ素子の製造方法として、ＡｌＧａＩｎＮ系化合物半導体のリッジ頂部に形成されたｐ型ＧａＮコンタクト層の上面に、この上面の一部が露出するようなオーバーハング形状のレジストを形成する工程と、前記レジスト上および前記ｐ型コンタクト層の上面の露出部を覆うように絶縁膜を形成する工程と、前記レジストを除去することによってレジスト上に形成された絶縁膜をリフトオフする工程と、ｐ型コンタクト層の開口部および絶縁膜上にｐ側電極を形成する工程とを備えることによって、前記リフトオフ工程の歩留まりを向上させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２７１６４号公報（図２）
上述のような従来の半導体発光素子の製造方法においては、リッジ頂部に形成されたｐ型コンタクト層の上面の一部が絶縁膜によって覆われるので、ｐ型コンタクト層とｐ側電極との接触面積が減少し、半導体発光素子の動作電圧が上昇するという問題があった。特に、青紫色半導体発光素子においては、ｐ型コンタクト層に用いられるＧａＮ等の窒化物半導体のコンタクト抵抗が赤色半導体発光素子のｐ型コンタクト層に用いられるＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のコンタクト抵抗に比べて高いため、ｐ型コンタクト層とｐ側電極との接触面積の減少により、半導体発光素子の動作電圧が顕著に上昇するという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、半導体発光素子のｐ型コンタクト層とｐ側電極との接触面積を拡大し、動作電圧の低い半導体発光素子を容易に製造することが可能な半導体発光素子の製造方法を提供するものである。また、この発明は動作電圧の低い半導体発光素子を提供するものである。
この発明に係る半導体発光素子の製造方法は、基板上に第１導電型の半導体層、活性層および第２導電型の半導体層を順次積層する半導体層形成工程と、前記第２導電型の半導体層上の所定位置に、断面がオーバーハング形状のレジストパターンを形成するレジスト形成工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記第２導電型の半導体層をエッチングし、前記第２導電型の半導体層に導波路リッジを形成するリッジ形成工程と、前記導波路リッジ上面の一部に前記レジストパターンを介して第１の開口部を有する絶縁膜を前記レジストパターンおよび前記第２導電型の半導体層上に形成する絶縁膜形成工程と、前記第１の開口部の開口幅よりも大きい開口幅の第２の開口部を有する金属膜を前記絶縁膜上に形成する金属膜形成工程と、前記レジストパターンを除去し、前記レジストパターン上に積層された前記絶縁膜および前記金属膜をリフトオフするリフトオフ工程と、前記金属膜をマスクとして前記導波路リッジ上面に形成された前記絶縁膜をエッチングする絶縁膜エッチング工程と、前記金属膜上、および前記第１の開口部および前記第２の開口部を介して前記第２導電型の半導体層上に金属電極を積層する金属電極形成工程とを備えたものである。
また、この発明に係る半導体発光素子は、基板と、前記基板上に積層された第１導電型の半導体層と、前記第１導電型半導体層上に積層された活性層と、前記活性層上に積層され、前記活性層の上方に突起した導波路リッジが形成された第２導電型の半導体層と、前記第２導電型の半導体層上に積層され、前記導波路リッジ上面に第１の開口部が形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に積層され、前記第１の開口部と連通し、前記第１の開口部の開口幅以下の開口幅を有する第２の開口部が形成された金属膜と、前記第１の開口部および前記第２の開口部を介して前記第２導電型の半導体層に電気的に接続された金属電極と備えたものである。
この発明によれば、ｐ型コンタクト層とｐ側電極との接触面積を容易に拡大でき、動作電圧の低い半導体発光素子を得ることができる。
この発明の実施の形態１における半導体発光素子の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。 この発明の実施の形態２における半導体発光素子の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における半導体発光素子の構成を示す断面図である。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における半導体発光素子の構造を示す断面図である。また、図２〜６は、この発明の実施の形態１における半導体発光素子の製造方法を示す断面図である。
まず、図１を参照して、実施の形態１における半導体発光素子の構成について説明する。
図１において半導体発光素子である半導体レーザ素子１００は、ｎ型ＧａＮ基板１０上に、ｎ型（第１導電型）半導体層２０として、層厚１０００ｎｍのｎ型ＧａＮバッファ層２１、層厚４００ｎｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層２２、層厚１０００ｎｍのｎ型Ａｌ０．０４５Ｇａ０．９５５Ｎクラッド層２３、層厚３００ｎｍのｎ型Ａｌ０．０１５Ｇａ０．９８５Ｎクラッド層２４、層厚８０ｎｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層２５、層厚３０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｎ側ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）層２６が順次積層されている。なお、ｎ型半導体層２０を形成する上記各層２１〜２６には、ｎ型不純物としてＳｉがドープされている。
第１導電型の半導体層２０上には、活性層３０が積層されている。この活性層３０は、層厚５ｎｍのＩｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎウエル層、層厚８ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎバリア層、および層厚５ｎｍのＩｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎウエル層を順次積層した２重量子井戸構造で形成されている。
そして、この活性層３０上には、ｐ型（第２導電型）半導体層４０として、層厚３０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｐ側ＳＣＨ層４１、層厚２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ電子障壁層４２、層厚１００ｎｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層４３、層厚５００ｎｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層４４、および層厚２０ｎｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４５が順次積層されている。なお、ｐ型半導体層４０を形成する各層４１〜４５には、ｐ型不純物としてＭｇがドープされている。
ここで、ｐ型半導体層４０を形成する各層のうち、ｐ型クラッド層４４およびｐ型コンタクト層４５にはストライプ状の導波路リッジ４６が形成されている。この導波路リッジ４６は、レーザダイオードの共振器端面となる劈開端面の幅方向のほぼ中央部分に配設され、共振器端面となる両劈開端面の間に延在している。本実施の形態においては、導波路リッジ４６の長手方向の寸法、即ち共振器長は１０００μｍとしている。なお、導波路リッジ部の長手方向に直交する方向のリッジ幅は１．５μｍであるが、仕様に応じて１μｍ〜数十μｍにすることができる。また、導波路リッジ４６の高さは０．５μｍである。
そして、ｐ型半導体層４０の上面には、導波路リッジ上面４６ａの中央部に第１の開口部５０ａが形成された膜厚２００ｎｍの絶縁膜５０が積層されている。本実施の形態においては、この絶縁膜５０はＳｉＯ２で形成されている。
絶縁膜５０上には、膜厚７０ｎｍの金属膜６０が形成されており、この金属膜６０には、導波路リッジ４６の上面４６ａの上方に、第１の開口部５０ａと連通した第２の開口部６０ａが形成されている。ここで、第１の開口部５０ａの開口幅は第２の開口部６０ａの開口幅と自己整合するように形成されており、実質的に同一幅で形成されている。金属膜６０は、例えばＡｕを含む金属材料で形成される。
そして、金属膜６０上には、ｐ側電極７０が形成されている。このｐ側電極７０は、金属膜６０に形成された第２の開口部６０ａと絶縁膜５０に形成された第１の開口部５０ａとを介してｐ型コンタクト層４５と電気的に接続されており、ｐ型コンタクト層４５とｐ側電極７０との間でオーミックコンタクトを形成している。ｐ側電極７０は、ｐ型ＧａＮコンタクト層４５とのコンタクト抵抗を下げるためにＰｄで形成されており、例えばＰｄ単層、Ｐｄ／Ｔａ積層構造、又はＰｄ／Ｔａ／Ｐｄ積層構造で構成される。
また、ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面には、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕ膜を順次積層したｎ側電極８０が設けられている。
次に、実施の形態１における半導体発光素子の製造方法について、図２〜図６を参照して説明する。
（半導体層形成工程）
まず、図２に示す工程で、予めサーマルクリーニングなどにより表面を洗浄したｎ型ＧａＮ基板１０上に、層厚１μｍのｎ型ＧａＮバッファ層２１、層厚４００ｎｍのｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層２２、層厚１０００ｎｍのｎ型Ａｌ０．０４５Ｇａ０．９５５Ｎクラッド層２３、層厚３００ｎｍのｎ型Ａｌ０．０１５Ｇａ０．９８５Ｎクラッド層２４、層厚８０ｎｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層２５、層厚３０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｎ側ＳＣＨ層２６を、例えばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で順次積層し、ｎ型半導体層２０を形成する。
そして、ｎ型半導体層２０上に活性層３０をＭＯＣＶＤ法等で積層した後、この活性層３０上に、層厚３０ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｐ側ＳＣＨ層４１、層厚２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ電子障壁層４２、層厚１００ｎｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層４３、層厚５００ｎｍのｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層４４、および層厚２０ｎｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４５をＭＯＣＶＤ法等で順次積層し、ｐ型半導体層４０を形成する。
（レジスト形成工程）
次に、図３（ａ）に示す工程で、ｐ型半導体層４０の上面、すなわちｐ型コンタクト層４５の表面全体にイメージリバーサルレジスト９０をスピンコート法により塗布する。そして、図３（ｂ）に示す写真製版工程により、導波路リッジ４６の形状に対応した部分にレジストを残し、他の部分からはレジストを除去する。ここで、レジストとしてイメージリバーサルレジストを使用することにより、断面がオーバーハング形状のレジストパターン９１が形成される。なお、断面がオーバーハング形状のレジストパターンとは、ｐ型コンタクト層４５と接触する側の両端にオーバーハング部９１ａ、９１ｂが形成され、ｐ型コンタクト層４５と上記オーバーハング部９１ａ、９１ｂとの間に隙間を有する形状のレジストパターンのことをいう。
（リッジ形成工程）
そして、図３（ｃ）に示す工程で、レジストパターン９１をマスクとして、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により、ｐ型コンタクト層４５およびｐ型クラッド層４４の一部をエッチングして、ｐ型半導体層４０に導波路リッジ４６を形成する。このときのエッチング深さは５００ｎｍである。
（絶縁膜形成工程）
次に、図４（ａ）に示す工程で、ｐ型半導体層４０の上面およびレジストパターン９１の表面に膜厚２００ｎｍのＳｉＯ２からなる絶縁膜５０を真空蒸着法により成膜する。このとき、導波路リッジ４６の上面４６ａの中央部を原点Ｏとし、導波路リッジ４６の幅方向を０度、導波路リッジ４６の上面４６ａの法線方向、すなわちｎ型半導体層２０、活性層３０およびｐ型半導体層４０の積層方向を９０度と定義した場合に、ＳｉＯ２の蒸着源を５０度〜８０度の方向、特に望ましくは５８度〜７８度の方向に配置しておく。このような角度範囲にＳｉＯ２の蒸着源を配置し、基板１０を回転させながらＳｉＯ２を蒸着させることによって、断面がオーバーハング形状のレジスト９１のｐ型半導体層４０と接触する側の両端の隙間にＳｉＯ２を成膜することができるので、ＳｉＯ２膜は導波路リッジ４６の上面４６ａの一部を覆うように積層される。
なお、図４（ａ）は、導波路リッジ４６の上面４６ａとＳｉＯ２の蒸着源との相対位置関係を示すものであり、実際には、導波路リッジ４６の上面４６ａを下方に向けたフェイスダウン方式で蒸着が行われる。
また、絶縁膜５０はスパッタ法により成膜することもできるが、蒸着法により成膜することがより好ましい。スパッタ法を用いる場合、ターゲットは、上記原点Ｏに対してほぼ９０度の方向に配置することで、レジスト９１のｐ型半導体層４０と接触する側の両端の隙間にＳｉＯ２を成膜することができる。
（金属膜形成工程）
次いで、図４（ｂ）に示す工程で、絶縁膜５０上に、Ａｕからなる金属膜６０を真空蒸着法により積層する。この工程では、前記絶縁膜形成工程で使用した断面がオーバーハング形状のレジストパターン９１をそのまま使用する。ここで、導波路リッジ４６の上面４６ａの中央部を原点Ｏとし、導波路リッジ４６の幅方向を０度、導波路リッジ４６の上面４６ａの法線方向、すなわちｎ型半導体層２０、活性層３０およびｐ型半導体層４０の積層方向を９０度と定義した場合に、金属膜６０の蒸着源は、８０度〜９０度の方向、望ましくは８５度〜９０度の方向に配置しておく。このような角度範囲に金属膜６０の蒸着源を配置し、基板１０を回転させながら金属膜６０の蒸着源を蒸着させることによって、金属膜６０の端部と絶縁膜５０の端部とに導波路リッジ上面４６ａ上で段差が付くように、絶縁膜５０上の一部に金属膜６０を積層することができる。特に、前述した絶縁膜形成工程でレジストパターン９１の側壁にも絶縁膜５０が形成されることで、金属膜形成工程において金属膜６０がレジストパターン９１のオーバーハング部９１ａ、９１ｂへの入り込みを小さくすることができ、金属膜６０の端部と絶縁膜５０の端部とに段差を付けることが可能となる。
なお、図４（ｂ）も、図４（ａ）と同様に、導波路リッジ４６の上面４６ａと金属膜６０の蒸着源との相対位置関係を示すものであり、実際には、導波路リッジ４６の上面４６ａを下方に向けたフェイスダウン方式で蒸着が行われる。
このとき、金属膜６０に形成される第２の開口部６０ａの開口幅は、導波路リッジ４６の幅とほぼ同一にしておくのが望ましい。なお、「ほぼ同一」の開口幅とは導波路リッジ４６の幅の概ね±１０％の範囲をいう。
なお、絶縁膜形成工程と金属膜形成工程において、導波路リッジ上面４６ａと金属膜６０の蒸着源とがなす角度を、導波路リッジ上面４６ａと絶縁膜５０の蒸着源とがなす角度よりも大きくすることにより、金属膜６０のレジストパターン９１側の端部と絶縁膜５０の端部に導波路リッジ上面４６ａ上で段差を形成できるので、絶縁膜５０の蒸着源と金属膜６０の蒸着源の配置位置は、上記角度範囲に限定されるものではない。ここで、「導波路リッジ上面と蒸着源とがなす角度」とは、上述したように、導波路リッジ上面４６ａの中央部の原点Ｏに対する角度を表す。
（リフトオフ工程）
次に、図５（ａ）に示す工程で、例えば、有機溶剤を用いたウェットエッチング、Ｏ２を用いたアッシング、又は硫酸と過酸化水素水との混合液を用いたウェットエッチング等により、レジストパターン９１を除去する。この際、レジストパターン９１上に形成された絶縁膜５０および金属膜６０はリフトオフされる。これにより、絶縁膜５０および金属膜６０の中央部にはそれぞれ第１の開口部５０ａと第２の開口部６０ａが形成される。そして、第１の開口部５０ａの開口幅は、第２の開口部６０ａの開口幅よりも小さく形成される。
（絶縁膜エッチング工程）
次に、図５（ｂ）に示す工程で、絶縁膜５０上に形成した金属膜６０をマスクとして、ＳｉＯ２からなる絶縁膜５０のみをドライエッチングまたはウェットエッチングすることで、絶縁膜５０に形成された第１の開口部５０ａの開口幅を拡大し、金属膜６０に形成された第２の開口部６０ａとの開口幅と実質的に同一の幅に形成する。なお、エッチングはウェットエッチングよりもドライエッチングを適用することが好ましく、特に、ＳＦ６を含むドライエッチングガスを使用することが望ましい。
このように、金属膜６０をマスクとして絶縁膜５０をエッチングすることにより、新たなパターンを転写することなく、自己整合で正確に導波路リッジ４６の上面４６ａに形成された絶縁膜５０のみをエッチングできる。また、ドライエッチングを用いることで、導波路リッジ４６の側面４６ｂに形成された絶縁膜５０を消失することなく、導波路リッジ４６の上面４６ａの絶縁膜５０のみをエッチングできる。さらに、比較的ダメージが少ないＳＦ６ドライエッチングを用いることにより、コンタクト抵抗率の上昇を抑制でき、かつ転写時に発生するレジストスカム等の有機物を除去できる。
特に、前述した金属膜形成工程で、金属膜６０に設けられた第２の開口部６０ａの開口幅を導波路リッジ４６の幅とほぼ同一に形成している場合、金属膜６０をマスクとして絶縁膜５０をドライエッチングすることにより、絶縁膜５０に設けられた第１の開口部５０ａの開口幅を導波路リッジ４６の幅まで拡大することができる。
（ｐ側電極形成工程）
次いで、図６（ａ）に示すように、金属膜６０上にイメージリバーサルレジストを用いて、ｐ側電極を形成するためのレジストパターン９２を転写する。そして図６（ｂ）に示すように、真空蒸着法によりｐ側電極７０を金属膜６０、レジストパターン９２、および第１、第２の開口部５０ａ、６０ａを介してｐ型コンタクト層４５上に積層する。そして、図６（ｃ）に示すように有機溶剤を用いたウェットエッチング等によりレジストパターン９２を除去することで、レジストパターン９２上に形成されたｐ側電極７０もリフトオフされる。
（ｎ側電極形成工程）
最後に、図示しない工程で、ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面研磨を行った後、ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面にｎ側電極８０を形成する。その後、ｎ型ＧａＮ基板１０を劈開してチップ状にする。
以上の工程により、図１に示すような実施の形態１における半導体発光素子である半導体レーザ素子１００を製造することができる。
このように、本実施の形態においては、導波路リッジ４６の上面４６ａに設けた断面がオーバーハング形状のレジストパターン９１を利用して、導波路リッジ４６の上面４６ａに、絶縁膜５０の端部と段差が付くように金属膜６０を形成し、この金属膜６０をマスクとして導波路リッジ上面４６ａの絶縁膜５０をエッチングすることで、新たなマスク工程を必要とすることなく、容易に絶縁膜５０に形成された第１の開口部５０ａの開口幅を拡大することができる。したがって、リフトオフ工程の歩留まりを低下することなく、ｐ側電極７０とｐ型コンタクト層４５との接触面積を容易に拡大することができ、動作電圧の低い半導体レーザ素子１００を得ることができる。
さらに、絶縁膜５０と金属膜６０を真空蒸着により形成する工程において、導波路リッジ上面４６ａと金属膜６０の蒸着源とがなす角度を、導波路リッジ上面４６ａと絶縁膜５０の蒸着源とがなす角度よりも大きくすることにより、金属膜６０のレジストパターン９１側の端部と絶縁膜５０の端部に導波路リッジ上面４６ａ上で段差を容易に形成できる。
特に、絶縁膜形成工程でレジストパターン９１の側壁にも絶縁膜５０が形成されることで、金属膜形成工程において金属膜６０がレジストパターン９１のオーバーハング部９１ａ、９１ｂへの入り込みを小さくすることができ、金属膜６０の端部と絶縁膜５０の端部とに段差を付けることが可能となる。
また、金属膜６０に設けられた第２の開口部６０ａの開口幅を導波路リッジ４６の幅とほぼ同一にすることにより、絶縁膜エッチング工程後の絶縁膜に設けられた第１の開口部５０ａの開口幅を導波路リッジ４６の幅とほぼ同一にすることができる。したがって、ｐ側電極７０とｐ型コンタクト層４５との接触面積をより拡大することができ、半導体レーザ素子１００の動作電圧をさらに低減できる。
さらに、ｐ側電極７０をＰｄで形成し、ｐ側電極７０と絶縁膜５０との間にＡｕで形成した金属膜６０を設けたので、ｐ側電極７０と金属膜６０との間の密着性を向上させることができ、従来のようなｐ側電極７０の剥離を抑制できる。
また、上記のようにｐ側電極７０とｐ型コンタクト層４５との接触面積を容易に拡大することができるので、基板１０、ｎ型半導体層２０、活性層３０、およびｐ型半導体４０を窒化物半導体で形成しても、ｐ側電極７０とｐ型半導体層４０とのコンタクト抵抗を低減することができる。
なお、本実施の形態においては、イメージリバーサルレジストを用いることによって、断面がオーバーハング形状のレジストパターン９１をｐ型半導体層４０（ｐ型コンタクト層４５）上に形成したが、断面をオーバーハング形状に形成できれば、使用するレジストは必ずしもイメージリバーサル型である必要はない。例えば、エッチング速度の異なる２種類のレジストを、ｐ型半導体層４０から近い側からエッチング速度の速い順に２層に積層し、この２層のマスクのうち、エッチング速度の速いマスク層の側面を選択的にエッチングすることにより、断面がオーバーハング形状のレジストを形成してもよい。
また、本実施の形態においては、ｐ型半導体層４０に導波路リッジ４６のみが形成された半導体レーザ素子１００について説明したが、ｐ型半導体層４０に電極パッド基台が形成された半導体発光素子に用いることもできる。
以上、本実施の形態によれば、第２導電型であるｐ型半導体層４０上の所定位置に、断面がオーバーハング形状のレジストパターン９１を形成するレジスト形成工程と、前記レジストパターン９１をマスクとしてｐ型半導体層４０をエッチングし、ｐ型半導体層４０に導波路リッジ４６を形成するリッジ形成工程と、導波路リッジ４６の上面４６ａの一部に第１の開口部５０ａを有する絶縁膜５０をレジストパターン９１およびｐ型半導体層４０上に形成する絶縁膜形成工程と、第１の開口部５０ａの開口幅よりも大きい開口幅の第２の開口部６０ａを有する金属膜６０を絶縁膜５０上に形成する金属膜形成工程と、レジストパターン９１を除去し、レジストパターン９１上に積層された絶縁膜５０および金属膜６０をリフトオフするリフトオフ工程と、金属膜６０をマスクとして導波路リッジ４６上に形成された絶縁膜５０をエッチングする絶縁膜エッチング工程と、ｐ型半導体層４０上に金属電極であるｐ側電極７０を積層する金属電極形成工程とを備えることによって、ｐ型半導体層４０とｐ側電極７０との接触面積を容易に拡大することができ、第１の開口部と第２の開口部とが自己整合した動作電圧の低い半導体発光素子を得ることができる。
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２における半導体発光素子の構成を示す断面図である。実施の形態１における半導体発光素子は、金属膜６０を単層の金属膜で形成したが、実施の形態２における半導体発光素子は、金属膜６０を多層の金属膜で形成したものである。
図７において、本実施の形態２における半導体発光素子である半導体レーザ素子２００に設けられた金属膜６０は、Ｐｄからなるｐ側電極７０に接して設けられた第１の金属膜６１と、ＳｉＯ２からなる絶縁膜５０に接して設けられた第２の金属膜６２との２層で形成されている。ここで、第１の金属膜６１は、Ａｕで形成されており、第２の金属膜６２は、ＣｒまたはＴｉで形成されている。これらの点を除けば、実施の形態２における半導体レーザ素子２００は、実施の形態１における半導体レーザ素子１００と同様の構成を有するものである。
なお、第１の金属膜６１と第２の金属膜６２との界面には、ＡｕとＴｉ、あるいはＡｕとＣｒの合金層が形成されていてもよい。また、第１および第２の金属膜６１、６２は、実施の形態１で示した金属膜形成工程と同様の工程で形成される。
このように、Ｐｄからなるｐ側電極７０に接して設けられた第１の金属膜６１をＡｕで形成することにより、ｐ側電極７０と金属膜６０との密着性を向上させることができる。
さらに、ＳｉＯ２からなる絶縁膜５０に接して設けられた第２の金属膜６２をＣｒまたはＴｉで形成することにより、絶縁膜５０と金属膜６０との密着性を向上させることができ、絶縁膜５０と金属膜６０との剥離を抑制できる。
なお、本実施の形態においては、金属膜６０を第１の金属膜６１および第２の金属膜６２の２層で形成したが、上記の材料で構成される第１の金属膜６１と第２の金属膜６２との間にさらに単層または複層の金属膜を設けてもよい。
以上、本実施の形態によれば、Ｐｄで形成されたｐ側電極７０と接して設けられた第１の金属膜６１と、ＳｉＯ２からなる絶縁膜５０に接して設けられた第２の金属膜６２とを金属膜６０に設け、第１の金属膜６１をＡｕで形成し、第２の金属膜６２をＣｒもしくはＴｉで形成したので、実施の形態１で説明した効果に加えて、金属膜６０とｐ側電極７０および絶縁膜５０との密着性を向上させることができ、ｐ側電極７０の剥離を抑制することができる。
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３における半導体発光素子の構成を示す断面図である。
図８において、本実施の形態３における半導体発光素子である半導体レーザ素子３００は、絶縁膜５０に設けられた第１の開口部５０ａの開口幅を金属膜６０に設けられた第２の開口部６０ａの開口幅よりも大きく設けたものである。これらの点を除けば、半導体レーザ素子３００は実施の形態１における半導体レーザ素子１００と同様の構成を有するものである。
なお、半導体レーザ素子３００は、後述する絶縁膜エッチング工程以外の工程については、実施の形態１で示した工程と同様の工程であるので、説明を省略する。
絶縁膜エッチング工程において、金属膜６０をマスクとしてＳｉＯ２からなる絶縁膜５０をドライエッチングまたはウェットエッチングする点は実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、絶縁膜５０のエッチング時間を実施の形態１よりも長くして、絶縁膜５０に設けられた第１の開口部５０ａの開口幅を、金属膜６０に設けられた第２の開口部６０ａの開口幅よりも大きくしている。
このように、絶縁膜５０に設けられた第１の開口部５０ａの開口幅を、金属膜６０に設けられた第２の開口部６０ａの開口幅よりも大きくすることで、ｐ側電極７０とｐ型コンタクト層４５との接触面積を拡大することができるので、半導体レーザ素子３００の動作電圧を低減することができる。
また、絶縁膜５０に設けられた第１の開口部５０ａの開口幅を、金属膜６０に設けられた第２の開口部６０ａの開口幅よりも大きくすることで、絶縁膜エッチング工程にエッチング条件に裕度を設けることができ、絶縁膜エッチング工程の良品率を向上させることができる。
以上、本実施の形態によれば、半導体レーザ素子３００の絶縁膜５０に設けられた第１の開口部５０ａの開口幅を、金属膜６０に設けられた第２の開口部６０ａの開口幅よりも大きくしたので、半導体レーザ素子３００の動作電圧を低減でき、しかも絶縁膜エッチング工程の良品率を向上させることができる。
１０ 基板、 ２０ ｎ型（第１導電型）半導体層、 ３０ 活性層、 ４０ ｐ型（第２導電型）半導体層、 ４６ 導波路リッジ、 ５０ 絶縁膜、 ５０ａ 第１の開口部、 ６０ 金属膜、 ６０ａ 第２の開口部、 ６１ 第１の金属膜、 ６２ 第２の金属膜、 ７０ ｐ側電極（金属電極）、 ９１ レジストパターン、 １００，２００，３００ 半導体レーザ素子（半導体発光素子）。

Claims (13)

  1. 基板上に第１導電型の半導体層、活性層および第２導電型の半導体層を順次積層する半導体層形成工程と、
    前記第２導電型の半導体層上の所定位置に、断面がオーバーハング形状のレジストパターンを形成するレジスト形成工程と、
    前記レジストパターンをマスクとして前記第２導電型の半導体層をエッチングし、前記第２導電型の半導体層に導波路リッジを形成するリッジ形成工程と、
    前記導波路リッジ上面の一部に前記レジストパターンを介して第１の開口部を有する絶縁膜を前記レジストパターンおよび前記第２導電型の半導体層上に形成する絶縁膜形成工程と、
    前記第１の開口部の開口幅よりも大きい開口幅の第２の開口部を有する金属膜を前記絶縁層上に形成する金属膜形成工程と、
    前記レジストパターンを除去し、前記レジストパターン上に積層された前記絶縁膜および前記金属膜をリフトオフするリフトオフ工程と、
    前記金属膜をマスクとして前記導波路リッジ上面に形成された前記絶縁膜をエッチングする絶縁膜エッチング工程と、
    前記金属膜上、および前記第１の開口部および前記第２の開口部を介して前記第２導電型の半導体層上に金属電極を積層する金属電極形成工程と
    を備えた半導体発光素子の製造方法。
  2. 第１の開口部は、第２の開口部と自己整合していることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
  3. 第２の開口部の開口幅は、導波路リッジの幅とほぼ同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法。
  4. 第１導電型の半導体層、活性層および第２導電型の半導体層は、窒化物半導体からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
  5. 金属膜は、金属電極に接して設けられた第１の金属膜と、絶縁膜に接して設けられた第２の金属膜とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
  6. 絶縁膜はＳｉＯ２で形成され、
    金属電極は、Ｐｄで形成され、
    第１の金属膜は、Ａｕで形成され、
    第２の金属膜は、ＣｒまたはＴｉで形成されたことを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子の製造方法。
  7. 絶縁膜形成工程および金属膜形成工程において、前記絶縁膜および前記金属膜をそれぞれ真空蒸着により形成し、
    導波路リッジ上面と前記金属膜の蒸着源とがなす角度を、前記導波路リッジ上面と前記絶縁膜の蒸着源とがなす角度よりも大きくすることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
  8. 基板と、
    前記基板上に積層された第１導電型の半導体層と、
    前記第１導電型半導体層上に積層された活性層と、
    前記活性層上に積層され、前記活性層の上方に突起した導波路リッジが形成された第２導電型の半導体層と、
    前記第２導電型の半導体層上に積層され、前記導波路リッジ上面に第１の開口部が形成された絶縁膜と、
    前記絶縁膜上に積層され、前記第１の開口部と連通し、前記第１の開口部の開口幅以下の開口幅を有する第２の開口部が形成された金属膜と、
    前記第１の開口部および前記第２の開口部を介して前記第２導電型の半導体層に電気的に接続された金属電極と
    を備えた半導体発光素子。
  9. 第１の開口部は、第２の開口部と自己整合していることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
  10. 第２の開口部の開口幅は、導波路リッジの幅とほぼ同一であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体発光素子。
  11. 第１導電型の半導体層、活性層および第２導電型の半導体層は、窒化物半導体からなることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  12. 金属膜は、金属電極に接して設けられた第１の金属膜と、絶縁膜に接して設けられた第２の金属膜とを有することを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  13. 絶縁膜はＳｉＯ２で形成され、
    金属電極は、Ｐｄで形成され、
    第１の金属膜は、Ａｕで形成され、
    第２の金属膜は、ＣｒもしくはＴｉで形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素子。
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