JP2016018796A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子1の構造を示す鳥瞰透視図である。図2Aは、当該実施形態に係る半導体発光素子1の上面図であり、図2B及び図2Cは、当該実施形態に係る半導体発光素子1の断面図である。図2Bは、図2AのIIB−IIB線が貫く断面を、図2Cは、図2AのIIC−IIC線が貫く断面を、それぞれ示している。図2Dは、当該実施形態に係る半導体発光素子1の構造を示す上面概念図である。当該実施形態に係る半導体発光素子1は、25Gb/s以上の高速動作で動作する直接変調型半導体レーザ素子である。当該実施形態に係る半導体発光素子1は、n型半導体基板上に、活性層を含む半導体層10が形成され、半導体層10の上部にリッジ構造を有している。すなわち、半導体層10の上部に、発光光を導波するためのメサストライプ10A(リッジ構造)が形成されている。図2Cに示すように、半導体層10のメサストライプ10Aの両側には、メサストライプ10Aに離間して、バンク部が形成されている。そして、メサストライプ10Aと両側のバンク部の間を埋め込むように、樹脂層11が形成されている。ここで、樹脂層11に用いられる材料として、例えば、高耐熱ポリイミドやBCB(ベンゾシクロブテン)があるが、これらに限定されることはなく、同様な効果が得られればこれに限られるものではない。
図4Aは、本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子1の上面図であり、図4B及び図4Cは、当該実施形態に係る半導体発光素子1の断面図である。図4Bは、図4AのIVB−IVB線が貫く断面を、図4Cは、図4AのIVC−IVC線が貫く断面を、それぞれ示している。当該実施形態に係る半導体発光素子1は、パッド部12Aと、パッド部12Aの下方に形成される樹脂層11との間に、シート状の誘電体層14が形成されることが、第1の実施形態に係る半導体発光素子1と異なっているが、それ以外については、第1の実施形態に係る半導体発光素子1と同じである。
図5Aは、本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子1の上面図であり、図5B及び図5Cは、当該実施形態に係る半導体発光素子1の断面図である。図5Bは、図5AのVB−VB線が貫く断面を、図5Cは、図5AのVC−VC線が貫く断面を、それぞれ示している。当該実施形態に係る半導体発光素子1は、パッド部12Aと、パッド部12Aの下方に形成される樹脂層11との間に、複数の誘電体粒15が形成されることが、第1の実施形態に係る半導体発光素子1と異なっているが、それ以外については、第1の実施形態に係る半導体発光素子1と同じである。誘電体粒15は球形状を有しており、誘電体粒15のサイズ(直径)は、空洞層13のストライプ形状の幅より大きい。誘電体粒15に用いられる材料として、高耐熱性プラスチックやSiO2があるが、同様な効果が得られればこれに限られるものではない。
図6Aは、本発明の第4の実施形態に係る半導体発光素子1の上面図であり、図6B及び図6Cは、当該実施形態に係る半導体発光素子1の断面図である。図6Bは、図6AのVIB−VIB線が貫く断面を、図6Cは、図6AのVIC−VIC線が貫く断面を、それぞれ示している。当該実施形態に係る半導体発光素子1は、複数の空洞層13の少なくとも一部の空洞層13の内部に、該空洞層13を覆って形成される、空洞保持キャップ16を備えることが、第1の実施形態に係る半導体発光素子1と異なっているが、それ以外については、第1の実施形態に係る半導体発光素子1と同じである。当該実施形態では、複数のストリップ形状の空洞層13それぞれに空洞保持キャップ16が配置されており、半導体発光素子1は複数の空洞保持キャップ16を備えている。ここで、空洞保持キャップ16は、隣り合うストリップ形状の樹脂層11にそれぞれ沿う2枚の側面と、該2枚の側面の上縁それぞれを結ぶ上面と、を含んでいる。かかる3枚の面による柱状であってもよいし、該上面を4枚の側面で囲う箱型形状であってもよい。図6Bに示す通り、断面は、U字形状(コの字形状)をしており、U字形状の底部が上方(パッド部12A側)に配置される。空洞部の領域を確保する観点からは、2枚の側面の下縁は樹脂層11の下端に達していて、上面は樹脂層11の上端と同じ高さであるのが望ましい。空洞保持キャップ16に用いられる材料として、高耐熱性プラスチックやSiO2がある。空洞保持キャップ16は、例えば、ナノインプリントのような微細構造形成技術を用いて形成されるが、同様な効果が得られればこれらに限られるものではない。
図7Aは、本発明の第5の実施形態に係る半導体発光素子1の上面図であり、図7B及び図7Cは、当該実施形態に係る半導体発光素子1の断面図である。図7Bは、図7AのVIIB−VIIB線が貫く断面を、図7Cは、図7AのVIIC−VIIC線が貫く断面を、それぞれ示している。当該実施形態に係る半導体発光素子1は、樹脂層の構造が第1の実施形態に係る半導体発光素子1と異なっているが、それ以外については、第1の実施形態に係る半導体発光素子1と同じである。当該実施形態に係る半導体発光素子1は、内部に複数の泡状空洞18を含む樹脂層17を備えている。すなわち、空洞部は、樹脂層17内部に形成される複数の泡状空洞18である、当該実施形態に係る半導体発光素子1は、樹脂層17を備えることにより、パッド部12Aの下方に空洞部(空洞層)が形成されず樹脂層のみで形成される構造の半導体発光素子と比較して、当該実施形態に係る半導体発光素子1は、寄生容量を約10%低減出来ている。第2乃至第4の実施形態と同様に、p型電極12を安定的に形成することが出来、ワイヤボンディング後も、p型電極12のパッド部12Aの上面を、半導体基板の面方向に対してより平行となるよう維持することが出来るという顕著な効果をさらに奏する。
以上、本発明の実施形態に係る半導体発光素子1について説明した。本発明に係る半導体発光素子1は、上記実施形態に限定されることはない。第1乃至第4の実施形態では、空洞層13が半導体基板の積層方向(垂直方向)に沿って柱状となっているが、積層方向と所定の角度で交差する方向に沿って柱状となっていてもよい。また、第1乃至第4の実施形態では、上方からみて、空洞層13はストライプ形状をしているが、これに限定されることはない。
Claims (8)
- 活性層を含む半導体層の上部にリッジ構造を有し、前記リッジ構造の上面に接して形成される電極を備える、半導体発光素子であって、
前記電極は、前記リッジ構造の側方に延びるパッド部を有し、
前記リッジ構造の前記側方であって、前記パッド部の下方となる領域の少なくとも一部に樹脂層が形成され、
前記パッド部の下方に、前記樹脂層が形成されない空洞部が形成されている、
ことを特徴とする、半導体発光素子。 - 請求項1に記載の半導体発光素子であって、
前記空洞部は、前記樹脂層を上面から下方に沿って除去して形成される、複数の柱状の空洞層である、
ことを特徴とする、半導体発光素子。 - 請求項1に記載の半導体発光素子であって、
前記空洞部は、前記樹脂層を上面から下面まで下方に沿って除去して形成される、複数の柱状の空洞層である、
ことを特徴とする、半導体発光素子。 - 請求項2又は請求項3に記載の半導体発光素子であって、
前記パッド部と前記樹脂層との間に形成される、シート状の誘電体層、
をさらに備える、半導体発光素子。 - 請求項2又は請求項3に記載の半導体発光素子であって、
前記パッド部と前記樹脂層との間に形成される、複数の誘電体粒、
をさらに備え、
各前記誘電体粒は、前記複数の柱状の空洞層いずれかの上面を覆う、
ことを特徴とする、半導体発光素子。 - 請求項2又は請求項3に記載の半導体発光素子であって、
前記パッド部と前記樹脂層との間に形成される、複数の誘電体粒、
をさらに備え、
各前記誘電体粒は、前記複数の柱状の空洞層いずれかの上面の少なくとも一部を覆う、
ことを特徴とする、半導体発光素子。 - 請求項2又は請求項3に記載の半導体発光素子であって、
前記複数の柱状の空洞層の少なくとも一部の空洞層の内部に、該空洞層を覆って形成される、空洞保持キャップ、
をさらに備える、半導体発光素子。 - 請求項1に記載の半導体発光素子であって、
前記空洞部は、前記樹脂層内部に形成される複数の泡状空洞である、
ことを特徴とする、半導体発光素子。
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