JP2018146729A - Method for manufacturing semiconductor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element.
半導体層に形成したメサをベンゾシクロブテン(BCB:Benzocyclobutene)で埋め込み、リフトオフ法によりメサ上に電極を形成する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A technique is known in which a mesa formed in a semiconductor layer is embedded with benzocyclobutene (BCB) and an electrode is formed on the mesa by a lift-off method (see, for example, Patent Document 1).
メサの側面には、メサを保護する保護膜を設ける。しかし、リフトオフ法などに用いるレジストから発生する応力により、保護膜が剥離する恐れがある。 A protective film for protecting the mesa is provided on the side surface of the mesa. However, the protective film may be peeled off due to the stress generated from the resist used in the lift-off method or the like.
そこで、応力を低減することが可能な半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor element capable of reducing stress.
本発明に係る半導体素子の製造方法は、半導体基板上に第1メサを形成する工程と、前記第1メサの側面に第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前記第1メサを埋め込む第1樹脂層を形成する工程と、前記半導体基板および前記第1樹脂層の上面に、前記第1メサの上面が露出する第1開口、および前記第1開口に隣り合う第2開口を有するレジストマスクを形成する工程と、前記第1開口に第1金属層および前記第2開口に第2金属層を形成する工程と、を有するものである。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a first mesa on a semiconductor substrate, a step of forming a first insulating film on a side surface of the first mesa, and a step of forming the first insulating film. A step of forming a first resin layer for embedding the first mesa, a first opening in which an upper surface of the first mesa is exposed on the upper surface of the semiconductor substrate and the first resin layer, and the first opening Forming a resist mask having a second opening adjacent to the first opening, and forming a first metal layer in the first opening and a second metal layer in the second opening.
上記発明によれば、応力を低減することが可能である。 According to the above invention, it is possible to reduce stress.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
本願発明の一形態は、(1)半導体基板上に第1メサを形成する工程と、前記第1メサの側面に第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前記第1メサを埋め込む第1樹脂層を形成する工程と、前記半導体基板および前記第1樹脂層の上面に、前記第1メサの上面が露出する第1開口、および前記第1開口に隣り合う第2開口を有するレジストマスクを形成する工程と、前記第1開口に第1金属層および前記第2開口に第2金属層を形成する工程と、を有する半導体素子の製造方法である。この構成によれば、応力に寄与するレジストマスクの体積が小さくなり、応力を低減することができる。
(2)前記第1開口および前記第2開口は前記第1メサの延伸方向に沿って延伸してもよい。この構成によれば、延伸するメサの各部分において応力を低減し、保護膜の剥離を抑制することができる。
(3)前記半導体基板上に2つの前記第1メサが形成され、前記レジストマスクは前記2つの第1メサに対応して2つの前記第1開口を有し、前記第2開口は前記2つの第1開口と前記半導体基板の端部との間に位置してもよい。この構成によれば、応力に寄与するレジストマスクの体積が小さくなり、応力を低減することができる。
(4)前記第1メサおよび前記第1樹脂層の上に第2絶縁膜を形成する工程と、前記レジストマスクを用いたエッチングにより、前記第1開口および前記第2開口それぞれから露出する前記第2絶縁膜を除去する工程と、を有し、前記第2絶縁膜を除去する工程の後、前記第2金属層を形成する工程を行ってもよい。この構成によれば、応力に寄与するレジストマスクの体積が小さくなる。したがってエッチングおよび第2金属層を形成する際にレジストマスクが収縮しても、応力を低減することができる。
(5)前記第1開口と前記第2開口との距離は50μm以下でもよい。これにより応力を効果的に低減することができる。
(6)前記第2開口から前記第1樹脂層の上面が露出し、前記第2金属層は前記第1樹脂層に形成され、前記第2金属層および前記第1樹脂層の上に第2樹脂層を形成する工程を有してもよい。この構成によれば、第1金属層と第2金属層とが絶縁される。
(7)前記半導体基板上に第2メサを形成する工程を有し、前記第2開口から前記第2メサの上面が露出し、前記第2金属層は前記第2メサの上面に形成されてもよい。この構成によれば、第2金属層と第2メサとの密着性が高いため、第2金属層の剥離が抑制される。
(8)前記レジストマスクは、前記第1メサの延伸方向に沿って並ぶ複数の前記第2開口を有してもよい。この構成によれば、応力を抑制することができる。
(9)前記第1メサは光導波路メサであり、前記第1金属層は前記光導波路メサを伝搬する光を変調する変調用電極に含まれることとしてもよい。この構成によれば光導波路メサにおいて応力を低減し、保護膜の剥離を抑制することができる。
According to one aspect of the present invention, (1) a step of forming a first mesa on a semiconductor substrate, a step of forming a first insulating film on a side surface of the first mesa, and a step of forming the first insulating film A step of forming a first resin layer for embedding the first mesa; a first opening in which an upper surface of the first mesa is exposed; and a first opening on the upper surface of the semiconductor substrate and the first resin layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a resist mask having adjacent second openings; and forming a first metal layer in the first opening and a second metal layer in the second opening. According to this configuration, the volume of the resist mask that contributes to the stress is reduced, and the stress can be reduced.
(2) The first opening and the second opening may extend along the extending direction of the first mesa. According to this configuration, stress can be reduced in each portion of the mesa to be stretched, and peeling of the protective film can be suppressed.
(3) Two first mesas are formed on the semiconductor substrate, the resist mask has two first openings corresponding to the two first mesas, and the second opening has the two You may locate between a 1st opening and the edge part of the said semiconductor substrate. According to this configuration, the volume of the resist mask that contributes to the stress is reduced, and the stress can be reduced.
(4) forming the second insulating film on the first mesa and the first resin layer, and etching the first resist and the second opening by etching using the resist mask; A step of removing the second insulating film, and a step of forming the second metal layer after the step of removing the second insulating film. According to this configuration, the volume of the resist mask that contributes to stress is reduced. Therefore, stress can be reduced even if the resist mask contracts during the etching and formation of the second metal layer.
(5) The distance between the first opening and the second opening may be 50 μm or less. Thereby, stress can be reduced effectively.
(6) An upper surface of the first resin layer is exposed from the second opening, the second metal layer is formed on the first resin layer, and a second layer is formed on the second metal layer and the first resin layer. You may have the process of forming a resin layer. According to this configuration, the first metal layer and the second metal layer are insulated.
(7) forming a second mesa on the semiconductor substrate, the upper surface of the second mesa is exposed from the second opening, and the second metal layer is formed on the upper surface of the second mesa. Also good. According to this configuration, since the adhesion between the second metal layer and the second mesa is high, peeling of the second metal layer is suppressed.
(8) The resist mask may include a plurality of the second openings arranged along the extending direction of the first mesa. According to this configuration, stress can be suppressed.
(9) The first mesa may be an optical waveguide mesa, and the first metal layer may be included in a modulation electrode that modulates light propagating through the optical waveguide mesa. According to this configuration, stress can be reduced in the optical waveguide mesa and peeling of the protective film can be suppressed.
[本願発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態に係る半導体素子の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
A specific example of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.
図1は実施例1に係る多値変調器100(半導体素子)の光導波路部分の平面図である。図1に示すように、基板10上に、入力導波路12、出力導波路14、光カプラ16a、16b、及び複数のマッハツェンダ変調器20が設けられている。入力導波路12、出力導波路14、及び光カプラ16a、16bは、メサ状の光導波路からなる。光カプラ16a、16bは、MMI(Multimode Interferometer)型の光カプラである。複数のマッハツェンダ変調器20は、メサ状の光導波路の経路を組み合わせた構成をしている。入力導波路12から入力された光は、光カプラ16aで分岐され、マッハツェンダ変調器20を経由した後、光カプラ16bで合波されて、出力導波路14に出力される。多値変調器100の大きさは、例えば10mm×4mmである。
FIG. 1 is a plan view of an optical waveguide portion of a multilevel modulator 100 (semiconductor element) according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, an
マッハツェンダ変調器20は、基板10上に、2つの光カプラ22a、22bと、2つの光カプラ22a、22bの間に接続された2本のアーム導波路24a、24bと、を備える。光カプラ22a、22b及びアーム導波路24a、24bは、メサ状の光導波路からなる。光カプラ22aは、入力導波路12から入力された光を分岐する。2本のアーム導波路24a、24bは、光カプラ22aで分岐された光を伝搬する。光カプラ22bは、2本のアーム導波路24a、24bを伝搬した光を合波する。光カプラ22a、22bは、MMI型の光カプラである。
The Mach-
図2は実施例1に係る多値変調器100の平面図である。図2では、図1で説明した光導波路部分を細点線で図示している。図2に示すように、メサ状の光導波路はBCB(ベンゾシクロブテン)の樹脂層30によって埋め込まれている。配線パターンは、変調用電極32、グランド電極34、及び位相調整用電極36を含む。変調用電極32は、マッハツェンダ変調器20のアーム導波路24a、24b上に設けられ、シグナル電極パッド38に接続されている。グランド電極34は、アーム導波路24aとアーム導波路24bとの間上に設けられ、グランド電極パッド40に接続されている。位相調整用電極36は、マッハツェンダ変調器20のアーム導波路24a、24b上に変調用電極32とは異なる位置に設けられ、DC電極パッド42に接続されている。
FIG. 2 is a plan view of the
変調用電極32にシグナル電極パッド38から高周波の電気信号が供給されると、グランド電極34との間で高周波(例えば20GHz程度)の電気信号が流れる。これにより、アーム導波路24a、24bの屈折率が変化し、アーム導波路24a、24bを伝搬する光の位相が変化する。これにより、アーム導波路24a、24bを伝搬する光は位相変調を受けて、変調された光信号となって出力導波路14に出力される。
When a high frequency electrical signal is supplied from the
位相調整用電極36にDC電極パッド42から直流電圧が供給されると、アーム導波路24a、24bの屈折率が一定値だけシフトする。直流電圧の大きさは、変調用電極32に供給される電気信号によってアーム導波路24a、24bを伝搬する光の変調が良好に行われるような値(最適値)に設定される。すなわち、アーム導波路24a、24bを伝搬する光が良好に変調されるように、位相調整用電極36によってアーム導波路24a、24bを伝搬する光の位相が調整される。
When a DC voltage is supplied from the
位相調整用電極36に供給される直流電圧の最適値は、アーム導波路24a、24b間の光路長差に依存する。アーム導波路24a、24b間の光路長差は、例えばアーム導波路24a、24bを伝搬する光の波長によって変化する。多値変調器100は、例えば波長1530nm〜1570nmの範囲で、第1の瞬間には第1の波長の光が入射され、別の第2の瞬間には波長が切り替って第2の波長の光が入射される。このため、入射される光の波長と供給する直流電圧の値との関係表を予め作成しておき、動作時にはこの関係表に基づいて直流電圧の値が決定される。また、アーム導波路24a、24b間の光路長差は、アーム導波路24a、24b間の温度差によっても変化する。このため、多値変調器100はTEC(Thermo-electric Cooler)上に搭載されて一定の温度(例えば70℃)に保たれて使用される。
The optimum value of the DC voltage supplied to the
図3(a)は図2の線A−Aに沿った断面図である。基板10は半絶縁性のインジウムリン(InP)で形成された半導体基板である。図3(a)に示すように、基板10上にn型InP(例えばSiが添加されたInP)の下部クラッド層51が設けられている。下部クラッド層51上に、AlGaInAs井戸層及びAlInAsバリア層を含む多重量子井戸構造をしたコア層52が設けられている。コア層52上に、p型InP(例えばZnを添加したInP)の上部クラッド層54が設けられ、上部クラッド層54上にp型InGaAsのコンタクト層55が設けられている。下部クラッド層51、コア層52、上部クラッド層54およびコンタクト層55によりメサ50(第1メサ)が形成される。すなわち、基板10上に、メサ状の光導波路からなり、下部クラッド層51を共通にして互いに電気的に接続されたアーム導波路24a、24bが形成される。
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The
アーム導波路24aおよび24bのメサの高さは例えば3μmであり、メサの幅は例えば1.5μmである。2つのアーム導波路24aとアーム導波路24bとは平行に延伸し、両者の間隔は50μm程度である。また、複数のマッハツェンダ変調器同士の間隔は250μmである。ここで間隔とは、例えば1つのマッハツェンダ変調器20のアーム導波路24bと、別のマッハツェンダ変調器20のアーム導波路24aとの距離のことである。
The height of the mesas of the
基板10上に、アーム導波路24a、24bを覆って、例えば酸化シリコン(SiO2)などの無機絶縁膜からなる保護膜56(第1絶縁膜)が設けられている。保護膜56上に樹脂層30が設けられている。樹脂層30は例えばBCB(ベンゾシクロブテン)樹脂で形成され、第1樹脂層30aと第2樹脂層30bとを含む。第1樹脂層30aは、アーム導波路24a、24bの側面に設けられ、アーム導波路24a、24bを埋め込む。第1樹脂層30aは、例えばアーム導波路24a、24bのメサ50の側面全面に設けられている。
A protective film 56 (first insulating film) made of an inorganic insulating film such as silicon oxide (SiO 2 ) is provided on the
第1樹脂層30aの上面に例えば酸窒化シリコン(SiON)膜などの無機絶縁膜からなる保護膜60(第2絶縁膜)が設けられている。保護膜60はアーム導波路24aおよび24bに重なる位置に開口60aを有し、開口60aと隣り合う開口60bも有する。保護膜60の上に第2樹脂層30bが設けられている。第2樹脂層30bの上面にはSiONなどの保護膜64および66が設けられている。
A protective film 60 (second insulating film) made of an inorganic insulating film such as a silicon oxynitride (SiON) film is provided on the upper surface of the
アーム導波路24aおよび24bのコンタクト層55の上面に変調用電極32が設けられている。変調用電極32は、コンタクト層55に近い方から順に、オーミック層32a(第1金属層)、下地層32b、Au層32c、下地層32d、およびAu層32eを積層したものである。オーミック層32aは、保護膜60の開口60aに設けられ、例えばチタン(Ti)、白金(Pt)およびAuの積層体である。下地層32bおよび下地層32dはTiWで形成されている。保護膜66およびAu層32eの上に、Au層32eを覆う保護膜66が設けられている。保護膜66は例えばSiON膜と窒化シリコン(SiN)膜との積層体である。
The
アーム導波路24aおよび24bの間であって下部クラッド層51の上面にグランド電極34が設けられている。グランド電極34は下部クラッド層51に近い方から順に、n電極層34a、下地層34bおよび金(Au)層34cを積層したものである。n電極層34aは、金ゲルマニウムニッケル合金と金との積層体(AuGeNi/Au)である。下地層34bはチタンタングステン合金(TiW)で形成されている。グランド電極34は第2樹脂層30bに覆われる。
A
保護膜60の開口60bに金属層62(第2金属層)が設けられている。金属層62は例えばTi、PtおよびAuの積層体であり、オーミック層32aと同じ金属層で形成される。金属層62はメサ50のグランド電極34側とは反対側に位置し、2つの金属層62はアーム導波路24aおよび24bを挟む。
A metal layer 62 (second metal layer) is provided in the
図3(b)は図2の線B−Bに沿った断面図である。図3(b)に示すように、シグナル電極パッド38は、下地層38b、Au層38c、下地層38d、およびAu層38eを積層したものであり、各層は変調用電極32の対応する層と同じ金属層である。保護膜66の開口66aからシグナル電極パッド38の表面が露出する。シグナル電極パッド38は変調用電極32と電気的に接続されている。グランド電極パッド40およびDC電極パッド42もシグナル電極パッド38と同じ構成を有する。
FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 3B, the
(半導体素子の製造方法)
図4(a)から図5(a)、および図5(c)から図8(b)は多値変調器の製造方法を例示する断面図であり、図2の線A−Aに対応する断面を示している。図5(b)は多値変調器の製造方法を例示する断面図であり、図5(a)と同じ状態を示す。
(Semiconductor element manufacturing method)
4 (a) to 5 (a) and FIGS. 5 (c) to 8 (b) are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a multilevel modulator, and correspond to line AA in FIG. A cross section is shown. FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a multi-level modulator, and shows the same state as FIG.
図4(a)に示すように、基板10上に、有機金属気相成長法(MOVPE法)を用いて、下部クラッド層51、コア層52、上部クラッド層54およびコンタクト層55を成長する。フォトリソグラフィおよびドライエッチングにより、上面から見てストライプ状に延び、断面から見るとメサ形状を有するアーム導波路24aおよび24bを形成する。2本のメサ50は平行に延在する。2本のメサ50の間隔は例えば50μmである。さらにフォトリソグラフィおよびドライエッチングにより、アーム導波路24a〜24b間の下部クラッド層51を残して他の部分の下部クラッド層51を除去する加工を行う。熱CVD(化学気相成長)により、基板10、アーム導波路24aおよび24b、ならびに下部クラッド層51を覆う保護膜56を形成する。
As shown in FIG. 4A, a lower
図4(b)に示すように、開口70aを有するレジストマスク70を保護膜56上に形成する。バッファードフッ酸(BHF)を用いたウェットエッチングにより、開口70aに露出した保護膜56を除去する。金属蒸着により、AuGeNi/Auからなるn電極層34aを下部クラッド層51上に形成する。その後、溶剤を用いて、レジストマスク70およびその上に堆積したn電極層34aもレジストマスクと共に除去(リフトオフ)される。下部クラッド層51上に堆積したn電極層34aは除去されずに残る。n電極層34aは、2本のアーム導波路24aおよび24bに挟まれ、下部クラッド層51上を、アーム導波路24aおよび24bと平行に延在する。n電極層34aの幅は15μmである。
As shown in FIG. 4B, a resist
図4(c)に示すように、第1樹脂層30aとなるBCB樹脂の前駆体をスピン塗布する。スピン塗布の回転数を調整して、塗布した時点でメサ50上部の保護膜56が露出するようにする。スピン塗布後、前駆体を熱硬化させて第1樹脂層30aとする。あるいは、メサ50の高さよりも厚く第1樹脂層30aを形成したあと、ドライエッチングでBCBをエッチバックして、保護膜56を露出させてもよい。図4(d)に示すように、CVD法などにより第1樹脂層30a上に保護膜60を堆積する。
As shown in FIG. 4C, a BCB resin precursor to be the
図5(a)に示すように、保護膜60上にフォトリソグラフィでレジストマスク72を形成する。レジストマスク72の厚さは1.5μmである。レジストマスク72は、メサ50の上に幅0.8μmの開口72aを有する。さらに、レジストマスクは、開口72aと隣り合いかつストライプ状に延びる幅0.8μmの開口72bを有する。図5(b)は図5(a)に対応する状態を示す平面図である。図5(b)に示すように、メサ50、開口72aおよび74bは互いに平行に延伸する。
As shown in FIG. 5A, a resist
例えばレジストマスク72を用いたドライエッチングにより、第1樹脂層30aおよびメサ上の保護膜56を除去する。ドライエッチングは保護膜60が除去されるまで行う。これにより、保護膜60に開口72aと連続する開口が形成され、開口72bと連続する開口が形成される。図5(a)に示すように、ドライエッチング後、開口72aからはコンタクト層55が露出し、開口72bからは第1樹脂層30aが露出する。開口72b内では保護膜60がないため、開口72bに露出する第1樹脂層30aはわずかにエッチングされ、やや窪む。
For example, the
ドライエッチングの間、レジストマスク72はわずかに収縮する。この収縮により、レジストマスク72は、開口72aおよび72bの下側の端部付近の領域に応力を及ぼす。開口72aの端部は、メサ50とメサ側面を覆う保護膜56との境界に近接している。このため、レジストマスク72からの応力は、保護膜56に対し、メサ50から剥離させる方向に働く。応力の大きさはレジストマスク72の体積に比例する。
During dry etching, the resist
本実施例では隣接するマッハツェンダ変調器間の距離は250μmであり、開口72aと開口72bとの距離(メサ50と開口72bとの距離)は例えば50μm以下である。2本のアーム導波路24aおよび24bの外側におけるレジストマスク72の体積は、隣接するマッハツェンダ変調器間の距離ではなく、開口72aから開口72bまでの距離で制限される。保護膜56を剥離させる方向の応力は、開口72aと開口72bとに挟まれた領域のレジストマスク72の体積により定まる。実施例1によれば、開口72bを設けることによりメサ50から開口74bまでのレジストマスク74の体積を小さくし、保護膜56にかかる応力を小さくすることができる。これにより、保護膜56がメサ50から剥離しにくくなる。
In this embodiment, the distance between adjacent Mach-Zehnder modulators is 250 μm, and the distance between the
図5(c)に示すように、レジストマスク72を残したまま、例えば蒸着により、開口72a内のコンタクト層55上、開口72b内の第1樹脂層30a上、およびレジストマスク72上にTi/Pt/Auの金属層73を形成する。金属層73のうち、コンタクト層55上に堆積したものはオーミック層32aとなる。開口72b内の第1樹脂層30a上に堆積したものは金属層62となる。蒸着の工程においてレジストマスク72は収縮し、開口72aおよび72bの端部が接している位置に応力が加わる。開口72aの端部は、メサ50と保護膜56との境界に近接している。このため、レジストマスク72からの応力は、保護膜56に対し、メサ50から保護膜56を剥離させる方向に働く。応力の大きさはレジストマスク72の体積に比例する。
As shown in FIG. 5C, while leaving the resist
前述のように、2本のアーム導波路24aおよび24bの外側のレジストマスク72の体積は、アーム導波路24aおよび24bから開口72bまでの距離で制限される。このためレジストマスク72の体積が小さくなり、応力を低減することができる。したがって保護膜56のメサからの剥離が起こりにくくなる。また、アーム導波路24aおよび24bの間では、レジストマスク72の体積は2つの開口72a間の距離(例えば50μm)によって決まる。アーム導波路24a〜24b間においてレジストマスク72の体積は小さいため、保護膜56に働く応力は小さく、保護膜56は剥離しにくい。
As described above, the volume of the resist
図5(d)に示すように、レジストマスク72を溶剤により除去し、レジストマスク72上の金属層73も除去(リフトオフ)する。オーミック層32aは保護膜60の開口60a内に位置し、金属層62は開口60b内に位置する。オーミック層32aと金属層62とは互いに離間しており、これらの間の距離は50μm以下である。オーミック層32aと金属層62とは互いに平行に延伸する。
As shown in FIG. 5D, the resist
図6(a)に示すように、フォトリソグラフィにより、第1樹脂層30a上にレジストマスク74を形成する。レジストマスク74は、n電極層34aの上部にストライプ状の開口74aを有する。開口74aの幅はn電極層34aの幅よりも大きい。ドライエッチングにより開口74a内の保護膜60を除去し、n電極層34aの上部の第1樹脂層30aを露出させる。ドライエッチング後、レジストマスク74は除去する。
As shown in FIG. 6A, a resist
図6(b)に示すように、フォトリソグラフィにより保護膜60上に別のレジストマスク76を形成する。レジストマスク76はn電極層34aの上部にストライプ状の開口76aを有する。開口76aの幅はn電極層34aの幅よりも大きい。開口76a内の第1樹脂層30aをドライエッチングにより除去し、n電極層34aの上面を露出させる。ドライエッチング後、レジストマスク76は除去する。
As shown in FIG. 6B, another resist
図6(c)に示すように、例えばスパッタリング法により保護膜60およびオーミック層32aの上に下地層32bを形成し、n電極層34aの上に下地層34bを形成する。不図示のマスクを用いたメッキにより、下地層32bの上にAu層32cを形成し、下地層34bの上にAu層34c層を形成する。また、図3(b)に示した下地層38bおよびAu層38cも形成される。
As shown in FIG. 6C, the
図7(a)に示すように、第1樹脂層30aの上に第2樹脂層30bを形成する。まず、BCB樹脂の前駆体をスピン塗布する。BCB樹脂の前駆体は開口60bが埋まり、かつ、塗布後の樹脂上面が平坦になるような粘度のものを用いる。また、スピン塗布の回転数を調整して、オーミック層32aの上面から第2樹脂層30bの上面までの厚さが1.3μmとなるようにする。前駆体を熱硬化させて第2樹脂層30bとする。第2樹脂層30bの上面に、CVD法等で保護膜64を形成する。
As shown in FIG. 7A, the
図7(b)に示すように、保護膜64および第2樹脂層30bを例えばドライエッチングして、アーム導波路24aおよび24b上のAu層32cが露出する開口30cを形成する。ドライエッチングに用いる不図示のレジストマスクは、ドライエッチング後に除去する。
As shown in FIG. 7B, the
図8(a)に示すように、例えばスパッタリング法により、Au層32cから保護膜64上にかけて下地層32dを形成する。さらに不図示のマスクを用いたメッキ処理により、下地層32dの上にAu層32eを形成する。これにより変調用電極32が形成される。また、図3(b)に示した下地層38dおよびAu層38eも形成される。
As shown in FIG. 8A, the
図8(b)に示すように、例えばCVD法により、Au層32e、保護膜64を覆う保護膜66を形成する。図3(b)に示したように、フォトリソグラフィおよびエッチングによりパッド上の保護膜66は除去する。これにより半導体素子が形成される。
As shown in FIG. 8B, a
実施例1によれば、図5(a)および図5(b)に示したように、レジストマスク72はアーム導波路24aおよび24bのメサ50の上に開口72aを有し、さらに開口72aに隣り合う開口72bを有する。開口72aから開口72bまでのレジストマスク72の体積は小さい。このため、例えばエッチング処理または蒸着法の際にレジストマスク72が収縮しても、保護膜56に加わる応力が低減され、保護膜56の剥離が抑制される。
According to the first embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B, the resist
図5(b)に示したように、開口72aと開口72bとはメサの延伸方向(図5(b)の左右方向)に沿って延伸する。このため、延伸方向の各部分において応力を低減し、保護膜56の剥離を効果的に抑制することができる。
As shown in FIG. 5B, the
基板10上に2つのメサ50が形成され、レジストマスク72にはメサ50に対応して2つの開口72aが設けられている。図5(a)および図5(b)に示したように開口72bは開口72aと基板10の端部との間に位置する。このため、応力に寄与するレジストマスク72の体積が小さくなり、応力が低減される。また、2つのメサ50の間のレジストマスク72の体積が小さいため、応力が低減される。これによりマッハツェンダ変調器20において保護膜56の剥離を抑制することができる。
Two
図5(a)に示したように、レジストマスク72を用いたエッチングにより開口72aおよび72bそれぞれから露出する保護膜60を除去する。その後、例えば蒸着によりオーミック層32aおよび金属層62を形成する。エッチングおよび蒸着においてレジストマスク72が収縮することがある。応力に寄与するレジストマスク72の体積が小さいため、応力を低減することができる。
As shown in FIG. 5A, the
開口72aと開口72bとの距離は50μm以下であることが好ましい。これにより応力を効果的に低減することができる。距離は例えば60μm以下、40μm以下などでもよい。
The distance between the
開口72bから第1樹脂層30aの上面が露出し、金属層62は第1樹脂層30aに形成され、金属層62および第1樹脂層30aの上に第2樹脂層30bが形成される。樹脂層30によりアーム導波路24aおよび24bは保護され、また金属層62と変調用電極32とは絶縁される。
The upper surface of the
メサ50は、光導波路であるアーム導波路24aおよび24bを形成し、オーミック層32aは変調用電極32に含まれる。これにより光導波路のメサ50において応力を低減し、保護膜56の剥離を抑制することができる。
The
(半導体素子)
図9は実施例2に係る多値変調器200を例示する断面図である。実施例1と同じ構成については説明を省略する。図9に示すように、2つのメサ80(第2メサ)が形成され、金属層62はメサ80の上面に形成されている。メサ80は、メサ50と同様に下部クラッド層51、コア層52、上部クラッド層54およびコンタクト層55により形成されている。メサ50の下部クラッド層51とメサ80の下部クラッド層51とは分離しており、メサ50とメサ80とは接続されていない。メサ80の側面は保護膜60で覆われている。メサ50とメサ80とは平行に延伸する。
(Semiconductor element)
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a
(半導体素子の製造方法)
図10(a)および図10(b)は多値変調器200の製造方法を例示する断面図である。図10(c)は多値変調器200の製造方法を例示する平面図であり、図10(b)と同じ状態を示す。図10(a)に示すように、メサ50とともにメサ80を形成する。図10(b)および図10(c)に示すようにレジストマスク72はメサ80と重なる位置に開口72bを有する。金属層62はメサ80の上面に形成される。他の工程は実施例1と同じである。
(Semiconductor element manufacturing method)
FIG. 10A and FIG. 10B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the
実施例2によれば、保護膜60のメサ50および80からの剥離を抑制することができる。また、金属層62とメサ80のコンタクト層55との密着性は、金属層62と第1樹脂層30aとの密着性より高い。このため金属層62の剥離が抑制される。
According to the second embodiment, peeling of the
図11(a)は実施例3に係る多値変調器の製造方法を例示する平面図であり、図5(b)に対応する状態を示す。実施例1と同じ構成については説明を省略する。図11(a)に示すように、レジストマスク72は、開口72aと、複数の開口72bとを有する。複数の開口72bは、開口72aと同じ方向に延伸し、かつ開口72aと平行である。複数の開口72bは延伸方向において周期的に配置されている。開口72bに金属層62を設ける。このためオーミック層32aと平行な、複数の金属層62が形成される。
FIG. 11A is a plan view illustrating the method for manufacturing the multilevel modulator according to the third embodiment, and shows a state corresponding to FIG. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted. As shown in FIG. 11A, the resist
実施例3によれば、実施例1と同様に、レジストマスク72から生じる応力を低減し、保護膜56の剥離を抑制することができる。応力を均等に低減し、応力の集中を抑制するためには、複数の開口72bが延伸方向において周期的に配置されることが好ましい。
According to the third embodiment, as in the first embodiment, the stress generated from the resist
(変形例)
図11(b)は実施例3の変形例に係る多値変調器の製造方法を例示する平面図であり、図5(b)に対応する状態を示す。メサ80および開口72bが周期的に設けられている。他の構成は実施例3と同じである。
(Modification)
FIG. 11B is a plan view illustrating the method for manufacturing the multilevel modulator according to the modification of the third embodiment, and shows a state corresponding to FIG.
なお、実施例1〜3では、多値変調器の場合を例に示したが、マッハツェンダ変調器の光導波路がBCB樹脂膜で埋め込まれた構成の光半導体素子であれば、その他の半導体素子の場合でもよい。 In the first to third embodiments, the case of a multi-level modulator is shown as an example. However, if the optical semiconductor element has a configuration in which the optical waveguide of the Mach-Zehnder modulator is embedded with a BCB resin film, other semiconductor elements are used. It may be the case.
10 基板
12 入力導波路
14 出力導波路
16a、16b 光カプラ
20 マッハツェンダ変調器
22a、22b 光カプラ
24a、24b アーム導波路
30 樹脂層
30a 第1樹脂層
30b 第2樹脂層
30c、60a、60b、66a、70a、72a、72b、74a、74b、76a 開口
32 変調用電極
32a オーミック層
32b、32d、34b、38b、38d 下地層
32c、32e、34c、38e Au層
34 グランド電極
34a n電極層
36 位相調整用電極
38 シグナル電極パッド
40 グランド電極パッド
42 DC電極パッド
50、80 メサ
51 下部クラッド層
52 コア層
54 上部クラッド層
55 コンタクト層
56、60、64、66 保護膜
62 金属層
70、72、74、76 レジストマスク
100、200 多値変調器
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第1メサの側面に第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前記第1メサを埋め込む第1樹脂層を形成する工程と、
前記半導体基板および前記第1樹脂層の上面に、前記第1メサの上面が露出する第1開口、および前記第1開口に隣り合う第2開口を有するレジストマスクを形成する工程と、
前記第1開口に第1金属層および前記第2開口に第2金属層を形成する工程と、を有する半導体素子の製造方法。 Forming a first mesa on the semiconductor substrate;
Forming a first insulating film on a side surface of the first mesa;
After the step of forming the first insulating film, forming a first resin layer in which the first mesa is embedded;
Forming a resist mask having a first opening in which an upper surface of the first mesa is exposed and a second opening adjacent to the first opening on the upper surfaces of the semiconductor substrate and the first resin layer;
Forming a first metal layer in the first opening and a second metal layer in the second opening.
前記レジストマスクは前記2つの第1メサに対応して2つの前記第1開口を有し、
前記第2開口は前記2つの第1開口と前記半導体基板の端部との間に位置する請求項1または2に記載の半導体素子の製造方法。 Two first mesas are formed on the semiconductor substrate;
The resist mask has two first openings corresponding to the two first mesas,
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second opening is located between the two first openings and an end portion of the semiconductor substrate.
前記レジストマスクを用いたエッチングにより、前記第1開口および前記第2開口それぞれから露出する前記第2絶縁膜を除去する工程と、を有し、
前記第2絶縁膜を除去する工程の後、前記第2金属層を形成する工程を行う請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。 Forming a second insulating film on the first mesa and the first resin layer;
Removing the second insulating film exposed from each of the first opening and the second opening by etching using the resist mask,
4. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein a step of forming the second metal layer is performed after the step of removing the second insulating film. 5.
前記第2金属層は前記第1樹脂層に形成され、
前記第2金属層および前記第1樹脂層の上に第2樹脂層を形成する工程を有する請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。 An upper surface of the first resin layer is exposed from the second opening,
The second metal layer is formed on the first resin layer;
6. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 1, further comprising a step of forming a second resin layer on the second metal layer and the first resin layer.
前記第2開口から前記第2メサの上面が露出し、
前記第2金属層は前記第2メサの上面に形成される請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。 Forming a second mesa on the semiconductor substrate;
An upper surface of the second mesa is exposed from the second opening;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second metal layer is formed on an upper surface of the second mesa.
前記第1金属層は前記光導波路メサを伝搬する光を変調する変調用電極に含まれる請求項1から8のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。 The first mesa is an optical waveguide mesa;
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first metal layer is included in a modulation electrode that modulates light propagating through the optical waveguide mesa. 10.
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