JP2608006B2 - 光半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
光半導体素子及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超高速で動作する光半導
体素子及びその製造方法に関する。
体素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】１０Ｇｂｐｓ以上の伝送速度で動作する
半導体素子は、少なくとも遮断周波数が１０ＧＨｚ以上
なければならない。高周波回路のインピーダンス整合を
とるため５０Ωで系を構成して、遮断周波数を１０ＧＨ
ｚ以上にするためには、半導体素子の静電容量は、０.
６４ｐＦ以下にしなければならない。この条件はＣＲ時
定数から計算したものである。また、この静電容量に
は、半導体素子へワイヤボンディングを行うためのパッ
ドの容量も含まれる。
半導体素子は、少なくとも遮断周波数が１０ＧＨｚ以上
なければならない。高周波回路のインピーダンス整合を
とるため５０Ωで系を構成して、遮断周波数を１０ＧＨ
ｚ以上にするためには、半導体素子の静電容量は、０.
６４ｐＦ以下にしなければならない。この条件はＣＲ時
定数から計算したものである。また、この静電容量に
は、半導体素子へワイヤボンディングを行うためのパッ
ドの容量も含まれる。
【０００３】図１３は、従来の光変調素子を示す。ｎ型
ＩｎＰ基板１の上に、ＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２、
ｐ型ＩｎＰ層３、および、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層４が積層されており、これらの層２，３，４はメサ
状に形成され、その両側には半絶縁性ＩｎＰ５が配置さ
れている。保護用の窒化珪素膜６が半絶縁性ＩｎＰ５の
表面を覆い、ｐ側電極７およびｎ側電極８がそれぞれｐ
型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４とｎ型ＩｎＰ基板１に
接するように形成されている。ｐ側電極７にワイヤボン
ディングを行うための金属のパッド１０が、ｐ側電極７
に接して窒化珪素膜６の上に形成されている。
ＩｎＰ基板１の上に、ＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２、
ｐ型ＩｎＰ層３、および、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層４が積層されており、これらの層２，３，４はメサ
状に形成され、その両側には半絶縁性ＩｎＰ５が配置さ
れている。保護用の窒化珪素膜６が半絶縁性ＩｎＰ５の
表面を覆い、ｐ側電極７およびｎ側電極８がそれぞれｐ
型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４とｎ型ＩｎＰ基板１に
接するように形成されている。ｐ側電極７にワイヤボン
ディングを行うための金属のパッド１０が、ｐ側電極７
に接して窒化珪素膜６の上に形成されている。
【０００４】このような光変調素子においては、例えば
半絶縁性ＩｎＰ５の膜厚が２. ２５μｍ、窒化珪素膜膜
６の膜厚が０. １μｍ、パッド１０が１００μｍφの場
合、パッド１０の静電容量は０. ３７ｐＦとなる。一
方、動作電圧及び光の挿入損失について最適な設計を行
うと、ＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２の厚さは０. ２５
μｍ程度、横幅２. ５μｍ程度、素子長は２００〜３０
０μｍとなる。本発明者らが実測したところによると、
このときパッド１０の静電容量を除いたｐ側電極７とｎ
側電極８との間の静電容量は、素子長１００μｍ当り、
０. ２７ｐＦである。従って、素子の静電容量は０. ９
１ｐＦ〜１. １８ｐＦとなり、遮断周波数は１０ＧＨｚ
未満となる。遮断周波数が１０ＧＨｚ以上を達成するた
めには、パッド１０の静電容量を減らすか、またはパッ
ド１０の静電容量を除いたｐ側電極７とｎ側電極８との
間の静電容量を減らさなければならない。パッド１０の
静電容量を除いたｐ側電極７とｎ側電極８との間の静電
容量を減らすためには素子長を短くすれば良いが、動作
電圧は素子長に反比例するので、動作電圧が高くなると
いう犠牲が生じる。よってパッド１０の静電容量を減ら
す方法が選択される。
半絶縁性ＩｎＰ５の膜厚が２. ２５μｍ、窒化珪素膜膜
６の膜厚が０. １μｍ、パッド１０が１００μｍφの場
合、パッド１０の静電容量は０. ３７ｐＦとなる。一
方、動作電圧及び光の挿入損失について最適な設計を行
うと、ＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２の厚さは０. ２５
μｍ程度、横幅２. ５μｍ程度、素子長は２００〜３０
０μｍとなる。本発明者らが実測したところによると、
このときパッド１０の静電容量を除いたｐ側電極７とｎ
側電極８との間の静電容量は、素子長１００μｍ当り、
０. ２７ｐＦである。従って、素子の静電容量は０. ９
１ｐＦ〜１. １８ｐＦとなり、遮断周波数は１０ＧＨｚ
未満となる。遮断周波数が１０ＧＨｚ以上を達成するた
めには、パッド１０の静電容量を減らすか、またはパッ
ド１０の静電容量を除いたｐ側電極７とｎ側電極８との
間の静電容量を減らさなければならない。パッド１０の
静電容量を除いたｐ側電極７とｎ側電極８との間の静電
容量を減らすためには素子長を短くすれば良いが、動作
電圧は素子長に反比例するので、動作電圧が高くなると
いう犠牲が生じる。よってパッド１０の静電容量を減ら
す方法が選択される。
【０００５】従って、パッド１０の静電容量を低減させ
る為に、比誘電率が８程度の窒化珪素に比べ、比誘電率
が４. ５と小さい二酸化珪素を窒化珪素膜６の代わりに
用い、さらにその膜厚を厚くする手段が取られている。
この場合に、二酸化珪素膜の厚さを１. ５μｍとすると
パッドの容量は０. １４ｐＦとなり、１８５μｍ以下の
素子長であれば１０ＧＨｚ以上の遮断周波数が得られ、
かつ動作電圧の増加は非常に小さい。
る為に、比誘電率が８程度の窒化珪素に比べ、比誘電率
が４. ５と小さい二酸化珪素を窒化珪素膜６の代わりに
用い、さらにその膜厚を厚くする手段が取られている。
この場合に、二酸化珪素膜の厚さを１. ５μｍとすると
パッドの容量は０. １４ｐＦとなり、１８５μｍ以下の
素子長であれば１０ＧＨｚ以上の遮断周波数が得られ、
かつ動作電圧の増加は非常に小さい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、二酸化珪素膜
の線膨張係数が５×１０-7Ｋ-1であり、ＩｎＰのそれは
４. ５×１０-6Ｋ-1であるので、二酸化珪素膜とＩｎＰ
とでは一桁も線膨張係数が異なる。二酸化珪素膜を形成
する工程やその後の電極を設ける工程で熱が加わるの
で、線膨張係数の違いから、二酸化珪素膜とＩｎＰの界
面、及び二酸化珪素膜に内部応力が生じる。二酸化珪素
膜の膜厚が薄い場合には内部応力が生じるだけである
が、通常は膜厚が１μｍを越えると、内部応力が大きく
成り過ぎて、クラックや膜の剥離として外に現れる。そ
のため従来技術のように、保護用の窒化珪素膜６の代わ
りに、膜厚が１μｍを超える二酸化珪素膜を用いるのは
困難であった。
の線膨張係数が５×１０-7Ｋ-1であり、ＩｎＰのそれは
４. ５×１０-6Ｋ-1であるので、二酸化珪素膜とＩｎＰ
とでは一桁も線膨張係数が異なる。二酸化珪素膜を形成
する工程やその後の電極を設ける工程で熱が加わるの
で、線膨張係数の違いから、二酸化珪素膜とＩｎＰの界
面、及び二酸化珪素膜に内部応力が生じる。二酸化珪素
膜の膜厚が薄い場合には内部応力が生じるだけである
が、通常は膜厚が１μｍを越えると、内部応力が大きく
成り過ぎて、クラックや膜の剥離として外に現れる。そ
のため従来技術のように、保護用の窒化珪素膜６の代わ
りに、膜厚が１μｍを超える二酸化珪素膜を用いるのは
困難であった。
【０００７】本発明は、このような二酸化珪素膜のクラ
ックや剥離の問題を解決するためになされたもので、耐
久性があり、信頼性の高く、かつ遮断周波数が１０ＧＨ
ｚ以上である超高速の光半導体素子及びその製造方法を
実現することを目的とする。
ックや剥離の問題を解決するためになされたもので、耐
久性があり、信頼性の高く、かつ遮断周波数が１０ＧＨ
ｚ以上である超高速の光半導体素子及びその製造方法を
実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の光半導体素子は、メサを形成した光半導体
素子において、該メサの両側に形成される半導体の上部
に積層される窒化珪素膜の上に島状に二酸化珪素膜が積
層され、ワイヤボンディング用のパッドが該二酸化珪素
膜上に積層され、かつ該メサの上部に配置された電極と
該パッドが接していることにより構成されるか、また
は、メサを形成した光半導体素子において、該メサの両
側に形成される半導体の上部に積層される窒化珪素膜の
上に島状で二酸化珪素膜が積層され、ワイヤボンディン
グ用のパッドが該二酸化珪素膜上に積層され、かつ該メ
サの上部に配置された電極と該パッドが金属線路によっ
て電気的に接続されていることにより構成される。ここ
で、島状に形成される二酸化珪素膜の膜厚は、該光半導
体素子の遮断周波数が１０ＧＨｚ以上となるパット容量
の条件を満足し、かつクラックや剥離の発生がない値に
選択される。また、本発明の光半導体素子の製造方法
は、半導体素子を形成するために、化合物半導体表面に
窒化珪素膜を積層する第１の工程と、前記窒化珪素膜上
に有機シリカノオルガノゲルを塗布する第２の工程と、
前記有機シリカノオルガノゲルを加熱して硬化する第３
の工程と、該有機シリカノオルガノゲルを島状に残して
エッチングする第４の工程と、該有機シリカノオルガノ
ゲルを加熱して島状の二酸化珪素膜に変える第５の工程
と、該窒化珪素膜を除去する第６の工程と、二酸化珪素
上にワイヤボンディング用のパッドを形成する第７の工
程とを含み、前記島状の二酸化珪素膜の膜厚は、該光半
導体素子の遮断周波数が１０ＧＨｚ以上となる前記パッ
ドの容量の条件を満足しかつクラックや剥離の発生がな
い値に形成されている。
に、本発明の光半導体素子は、メサを形成した光半導体
素子において、該メサの両側に形成される半導体の上部
に積層される窒化珪素膜の上に島状に二酸化珪素膜が積
層され、ワイヤボンディング用のパッドが該二酸化珪素
膜上に積層され、かつ該メサの上部に配置された電極と
該パッドが接していることにより構成されるか、また
は、メサを形成した光半導体素子において、該メサの両
側に形成される半導体の上部に積層される窒化珪素膜の
上に島状で二酸化珪素膜が積層され、ワイヤボンディン
グ用のパッドが該二酸化珪素膜上に積層され、かつ該メ
サの上部に配置された電極と該パッドが金属線路によっ
て電気的に接続されていることにより構成される。ここ
で、島状に形成される二酸化珪素膜の膜厚は、該光半導
体素子の遮断周波数が１０ＧＨｚ以上となるパット容量
の条件を満足し、かつクラックや剥離の発生がない値に
選択される。また、本発明の光半導体素子の製造方法
は、半導体素子を形成するために、化合物半導体表面に
窒化珪素膜を積層する第１の工程と、前記窒化珪素膜上
に有機シリカノオルガノゲルを塗布する第２の工程と、
前記有機シリカノオルガノゲルを加熱して硬化する第３
の工程と、該有機シリカノオルガノゲルを島状に残して
エッチングする第４の工程と、該有機シリカノオルガノ
ゲルを加熱して島状の二酸化珪素膜に変える第５の工程
と、該窒化珪素膜を除去する第６の工程と、二酸化珪素
上にワイヤボンディング用のパッドを形成する第７の工
程とを含み、前記島状の二酸化珪素膜の膜厚は、該光半
導体素子の遮断周波数が１０ＧＨｚ以上となる前記パッ
ドの容量の条件を満足しかつクラックや剥離の発生がな
い値に形成されている。
【０００９】
【作用】ワイヤに合わせて小さく作られたワイヤボンデ
ィング用のパッドの下にパッドと同程度の大きさの二酸
化珪素膜をさらに積層する事により、パッドと対向する
電極の距離を広げ、かつ比誘電率を小さくし、半導体素
子の静電容量が低減される。二酸化珪素膜の下に形成さ
れている窒化珪素膜を二酸化珪素膜が部分的にのみ覆う
ので、二酸化珪素膜と窒化珪素膜の線膨張係数の違いに
よって生じる大部分の応力は解放され、クラックや剥離
は発生しない。また、窒化珪素膜とＩｎＰは、線膨張係
数が同等なのでクラックや剥離の発生がない。
ィング用のパッドの下にパッドと同程度の大きさの二酸
化珪素膜をさらに積層する事により、パッドと対向する
電極の距離を広げ、かつ比誘電率を小さくし、半導体素
子の静電容量が低減される。二酸化珪素膜の下に形成さ
れている窒化珪素膜を二酸化珪素膜が部分的にのみ覆う
ので、二酸化珪素膜と窒化珪素膜の線膨張係数の違いに
よって生じる大部分の応力は解放され、クラックや剥離
は発生しない。また、窒化珪素膜とＩｎＰは、線膨張係
数が同等なのでクラックや剥離の発生がない。
【００１０】
【実施例】次に、具体的に半導体素子の実施例を示す。
図１は、本発明の第１の実施例の光変調素子の構成を示
す。ｎ型ＩｎＰ基板１の上に、厚さが０. ２５μｍ、横
幅が２. ５μｍのＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２、厚さ
が２μｍのｐ型ＩｎＰ層３、および厚さが０. １μｍの
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４が積層されており、
これらの層２，３，４はメサ状に形成され、その両側に
は半絶縁性ＩｎＰ５が配置されている。厚さが０. １μ
ｍの保護用の窒化珪素膜６が半絶縁性ＩｎＰ５の表面を
覆い、ｐ側電極７及びｎ側電極８がそれぞれｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層４とｎ型ＩｎＰ基板１に接するよ
うに形成されている。窒化珪素膜６の上に島状の厚さが
１．６μｍの厚い二酸化珪素膜１２が積層され、ワイヤ
ボンディングを行うための金属のパッド１０がｐ側電極
７に接しかつ二酸化珪素膜１２の上に形成されている。
図１は、本発明の第１の実施例の光変調素子の構成を示
す。ｎ型ＩｎＰ基板１の上に、厚さが０. ２５μｍ、横
幅が２. ５μｍのＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２、厚さ
が２μｍのｐ型ＩｎＰ層３、および厚さが０. １μｍの
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４が積層されており、
これらの層２，３，４はメサ状に形成され、その両側に
は半絶縁性ＩｎＰ５が配置されている。厚さが０. １μ
ｍの保護用の窒化珪素膜６が半絶縁性ＩｎＰ５の表面を
覆い、ｐ側電極７及びｎ側電極８がそれぞれｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層４とｎ型ＩｎＰ基板１に接するよ
うに形成されている。窒化珪素膜６の上に島状の厚さが
１．６μｍの厚い二酸化珪素膜１２が積層され、ワイヤ
ボンディングを行うための金属のパッド１０がｐ側電極
７に接しかつ二酸化珪素膜１２の上に形成されている。
【００１１】金属パッド１０は、素子の静電容量を小さ
くするために、ワイヤボンディングが可能な最小限の面
積となるような形状がよい。現状のワイヤボンディング
の技術では、一般的な５０〜６０μｍφのワイヤのワイ
ヤボンディングを行うためには、パッド１０は少なくと
も１００μｍφ程度の円形もしくはその類似形状が選択
される。
くするために、ワイヤボンディングが可能な最小限の面
積となるような形状がよい。現状のワイヤボンディング
の技術では、一般的な５０〜６０μｍφのワイヤのワイ
ヤボンディングを行うためには、パッド１０は少なくと
も１００μｍφ程度の円形もしくはその類似形状が選択
される。
【００１２】二酸化珪素膜１２は、二酸化珪素が、比誘
電率が小さく、水分を通さない、窒化珪素との密着性が
よいという理由で選択される。また、従来例では素子の
保護と静電容量の低減を兼ねていたが、ここでは静電容
量を小さくするのが主な目的であるので、さらに比誘電
率が小さい二酸化珪素、例えば比誘電率が３.２のもの
を用いることができる。上記の特性を有する二酸化珪素
を主成分とした膜、例えば炭素を少量含んだ膜で二酸化
珪素膜１２を置き換えても良い。二酸化珪素膜１２の形
状は、内部応力をできるだけ解放するために、パッド１
０をその上に積層できるだけの最小限の面積となる形状
が良い。現状の積層技術では、１００μｍφ程度の円形
もしくはその類似形状のパッド１０の積層の場合は、
１. ５倍程度の１５０μｍφ程度の円形もしくはその類
似形状が選択される。なお、本明細書で、島状と記して
いるのは、２００μｍφ程度以下の円形もしくはその類
似形状を意味している。
電率が小さく、水分を通さない、窒化珪素との密着性が
よいという理由で選択される。また、従来例では素子の
保護と静電容量の低減を兼ねていたが、ここでは静電容
量を小さくするのが主な目的であるので、さらに比誘電
率が小さい二酸化珪素、例えば比誘電率が３.２のもの
を用いることができる。上記の特性を有する二酸化珪素
を主成分とした膜、例えば炭素を少量含んだ膜で二酸化
珪素膜１２を置き換えても良い。二酸化珪素膜１２の形
状は、内部応力をできるだけ解放するために、パッド１
０をその上に積層できるだけの最小限の面積となる形状
が良い。現状の積層技術では、１００μｍφ程度の円形
もしくはその類似形状のパッド１０の積層の場合は、
１. ５倍程度の１５０μｍφ程度の円形もしくはその類
似形状が選択される。なお、本明細書で、島状と記して
いるのは、２００μｍφ程度以下の円形もしくはその類
似形状を意味している。
【００１３】半絶縁性ＩｎＰ５の保護に使われる窒化珪
素膜６は、窒化珪素が、二酸化珪素との密着性がよ
い、半絶縁性ＩｎＰ５と密着性がよい、半絶縁性Ｉ
ｎＰ５と線膨張係数がほぼ等しい、水分を通さない、
という理由で選択される。
素膜６は、窒化珪素が、二酸化珪素との密着性がよ
い、半絶縁性ＩｎＰ５と密着性がよい、半絶縁性Ｉ
ｎＰ５と線膨張係数がほぼ等しい、水分を通さない、
という理由で選択される。
【００１４】本実施例においては、パッド１０の下は比
誘電率が小さくかつ膜厚が厚い二酸化珪素膜１２である
ため、パッド１０の静電容量を非常に小さくすることが
できる。例えばパッド１０が１００μｍφとし、半絶縁
性ＩｎＰ５の厚さが２. ２５μｍ、窒化珪素膜６の厚さ
が０. １μｍ、二酸化珪素膜１２の厚さが１. ０μｍの
場合、パッド１０の静電容量は０. １４ｐＦとなる。こ
のとき素子長が１８５μｍ以下にすれば遮断周波数１０
ＧＨｚ以上を達成することができる。素子長が同じでも
さらに二酸化珪素膜１２の膜厚を厚くすれば遮断周波数
が伸びる。また、窒化珪素膜６と二酸化珪素膜１２の線
膨張係数の違いによる応力が発生しても、島状に二酸化
珪素膜１２が形成されているため、応力が解放されて膜
厚が厚いのにもかかわらず二酸化珪素膜１２にクラック
が入らない。また、窒化珪素膜６と半絶縁性ＩｎＰ５の
線膨張係数が近いため、両者の密着性が良く、窒化珪素
膜６と二酸化珪素膜１２の密着性も元来良いため素子の
耐久性・信頼性が優れた素子となる。
誘電率が小さくかつ膜厚が厚い二酸化珪素膜１２である
ため、パッド１０の静電容量を非常に小さくすることが
できる。例えばパッド１０が１００μｍφとし、半絶縁
性ＩｎＰ５の厚さが２. ２５μｍ、窒化珪素膜６の厚さ
が０. １μｍ、二酸化珪素膜１２の厚さが１. ０μｍの
場合、パッド１０の静電容量は０. １４ｐＦとなる。こ
のとき素子長が１８５μｍ以下にすれば遮断周波数１０
ＧＨｚ以上を達成することができる。素子長が同じでも
さらに二酸化珪素膜１２の膜厚を厚くすれば遮断周波数
が伸びる。また、窒化珪素膜６と二酸化珪素膜１２の線
膨張係数の違いによる応力が発生しても、島状に二酸化
珪素膜１２が形成されているため、応力が解放されて膜
厚が厚いのにもかかわらず二酸化珪素膜１２にクラック
が入らない。また、窒化珪素膜６と半絶縁性ＩｎＰ５の
線膨張係数が近いため、両者の密着性が良く、窒化珪素
膜６と二酸化珪素膜１２の密着性も元来良いため素子の
耐久性・信頼性が優れた素子となる。
【００１５】二酸化珪素膜１２の厚さの選択範囲は、１
μｍ〜１０μｍ程度である。この下限は光半導体素子の
遮断周波数が１０ＧＨｚ以上となるパッドの静電容量の
条件を満足するという本発明の降下を発揮し始める値で
あり、この上限は応力によるクラックが発生しないため
の値である。
μｍ〜１０μｍ程度である。この下限は光半導体素子の
遮断周波数が１０ＧＨｚ以上となるパッドの静電容量の
条件を満足するという本発明の降下を発揮し始める値で
あり、この上限は応力によるクラックが発生しないため
の値である。
【００１６】図２は、本発明の第２の実施例の光変調素
子の構成を示す。第１の実施例と異なる点は、金属線路
９によって、ｐ側電極７と、二酸化珪素膜１２の上に積
層されたワイヤボンディングを行うための金属のパッド
１０とが電気的に接続されている点である。
子の構成を示す。第１の実施例と異なる点は、金属線路
９によって、ｐ側電極７と、二酸化珪素膜１２の上に積
層されたワイヤボンディングを行うための金属のパッド
１０とが電気的に接続されている点である。
【００１７】図３〜図１２は、図１に示した光変調素子
を製造する場合の工程を示す。次に、図面の番号に従っ
て説明する。 （ａ）まず、図３のようにｎ型ＩｎＰ基板１上に光半導
体導波路を形成するＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２、ｐ
型ＩｎＰ層３及びｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４を
気相成長法や液相成長法などによって順次エピタキシャ
ル成長する。 （ｂ）次に、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４の表面
に例えば二酸化珪素膜１１を熱ＣＶＤ法またはプラズマ
ＣＶＤ法により形成し、これをエッチングマスクとして
図４のようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４、ｐ型
ＩｎＰ層３、ＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２をメサ状に
エッチングする。 （ｃ）図５のように気相成長法で半絶縁性ＩｎＰ５を二
酸化珪素膜１１で覆われていない領域だけを選択的に結
晶成長する。 （ｄ）二酸化珪素膜１１を除去した後、ウエハの表面全
体に窒化珪素膜６を図６のように例えばプラズマＣＶＤ
法により堆積する。ここまでは従来の製造方法と同じで
ある。 （ｅ）さらに実施例の特徴として４００℃以上で加熱す
ることにより二酸化珪素１２に変わるメチルエトキシシ
ラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラ
ン及びテトラメトキシシランのうち少なくとも１種類以
上の組み合わせを含む有機シリカノオルガノゲル（以下
有機ＳＯＧと略す）１２を、窒化珪素膜６で覆われた表
面にスピンコーティング法により図７のように厚く塗布
する。有機ＳＯＧ１２と窒化珪素膜６とのエッチング比
が大きくかつ有機ＳＯＧ１２にクラックが入らない条件
で有機ＳＯＧ１２を加熱して硬化させる。この加熱は、
例えば１５０℃で１時間行う。 （ｆ）フォトリソグラフィにより図８のようにボンディ
ングパッドの下になる部分だけフォトレジスト１３を残
す。 （ｇ）弗酸と弗化アンモニウムの混合液で有機ＳＯＧ１
２をフォトレジストで覆われていない領域だけエッチン
グによって図９のように除去する。このとき窒化珪素膜
６は適当な条件下において堆積を行うと弗酸と弗化アン
モニウムの混合液によってほとんどエッチングされない
ので有機ＳＯＧ１２が島状に残る。 （ｈ）フォトレジスト１３を図１０のように除去し、例
えば４００℃で１時間有機ＳＯＧ１２を加熱して二酸化
珪素膜１２に変える。 （ｉ）ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４の上部だけを
窒化珪素膜６をエッチングによって図１１のように除去
する。 （ｊ）最後に、ｐ側電極７、ｎ側電極８、及び二酸化珪
素膜１２上にワイヤボンディング用のパッド１０を図１
２のように形成する。
を製造する場合の工程を示す。次に、図面の番号に従っ
て説明する。 （ａ）まず、図３のようにｎ型ＩｎＰ基板１上に光半導
体導波路を形成するＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２、ｐ
型ＩｎＰ層３及びｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４を
気相成長法や液相成長法などによって順次エピタキシャ
ル成長する。 （ｂ）次に、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４の表面
に例えば二酸化珪素膜１１を熱ＣＶＤ法またはプラズマ
ＣＶＤ法により形成し、これをエッチングマスクとして
図４のようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４、ｐ型
ＩｎＰ層３、ＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層２をメサ状に
エッチングする。 （ｃ）図５のように気相成長法で半絶縁性ＩｎＰ５を二
酸化珪素膜１１で覆われていない領域だけを選択的に結
晶成長する。 （ｄ）二酸化珪素膜１１を除去した後、ウエハの表面全
体に窒化珪素膜６を図６のように例えばプラズマＣＶＤ
法により堆積する。ここまでは従来の製造方法と同じで
ある。 （ｅ）さらに実施例の特徴として４００℃以上で加熱す
ることにより二酸化珪素１２に変わるメチルエトキシシ
ラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラ
ン及びテトラメトキシシランのうち少なくとも１種類以
上の組み合わせを含む有機シリカノオルガノゲル（以下
有機ＳＯＧと略す）１２を、窒化珪素膜６で覆われた表
面にスピンコーティング法により図７のように厚く塗布
する。有機ＳＯＧ１２と窒化珪素膜６とのエッチング比
が大きくかつ有機ＳＯＧ１２にクラックが入らない条件
で有機ＳＯＧ１２を加熱して硬化させる。この加熱は、
例えば１５０℃で１時間行う。 （ｆ）フォトリソグラフィにより図８のようにボンディ
ングパッドの下になる部分だけフォトレジスト１３を残
す。 （ｇ）弗酸と弗化アンモニウムの混合液で有機ＳＯＧ１
２をフォトレジストで覆われていない領域だけエッチン
グによって図９のように除去する。このとき窒化珪素膜
６は適当な条件下において堆積を行うと弗酸と弗化アン
モニウムの混合液によってほとんどエッチングされない
ので有機ＳＯＧ１２が島状に残る。 （ｈ）フォトレジスト１３を図１０のように除去し、例
えば４００℃で１時間有機ＳＯＧ１２を加熱して二酸化
珪素膜１２に変える。 （ｉ）ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４の上部だけを
窒化珪素膜６をエッチングによって図１１のように除去
する。 （ｊ）最後に、ｐ側電極７、ｎ側電極８、及び二酸化珪
素膜１２上にワイヤボンディング用のパッド１０を図１
２のように形成する。
【００１８】以上の説明では化合物半導体としてＩｎＧ
ａＡｓＰ系の材料を例に本発明を示したが、ＡｌＧａＡ
ｓなどのほかの材料にも同様に適用することができる。
ａＡｓＰ系の材料を例に本発明を示したが、ＡｌＧａＡ
ｓなどのほかの材料にも同様に適用することができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明を適用して、実際にパッドの下に
島状で膜厚が１. ５μｍある二酸化珪素膜が形成された
光変調素子を作製することができ、クラックや剥離は全
く生じなかった。従って、信頼度及び耐久性の高く、か
つ遮断周波数１０ＧＨｚ以上を達成できる光半導体素子
を提供することができる。従って、将来の広帯域ＩＳＤ
Ｎにおける超高速の伝送及び情報処理用の光半導体素子
に使用され、その効果は極めて大きい。
島状で膜厚が１. ５μｍある二酸化珪素膜が形成された
光変調素子を作製することができ、クラックや剥離は全
く生じなかった。従って、信頼度及び耐久性の高く、か
つ遮断周波数１０ＧＨｚ以上を達成できる光半導体素子
を提供することができる。従って、将来の広帯域ＩＳＤ
Ｎにおける超高速の伝送及び情報処理用の光半導体素子
に使用され、その効果は極めて大きい。
【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の製造方法を説明するための断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の製造方法を説明するための斜視図であ
る。
る。
【図５】本発明の製造方法を説明するための斜視図であ
る。
る。
【図６】本発明の製造方法を説明するための断面図であ
る。
る。
【図７】本発明の製造方法を説明するための断面図であ
る。
る。
【図８】本発明の製造方法を説明するための斜視図であ
る。
る。
【図９】本発明の製造方法を説明するための斜視図であ
る。
る。
【図１０】本発明の製造方法を説明するための斜視図で
ある。
ある。
【図１１】本発明の製造方法を説明するための斜視図で
ある。
ある。
【図１２】本発明の製造方法を説明するための斜視図で
ある。
ある。
【図１３】従来の光半導体素子の例を示す斜視図であ
る。
る。
１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ ＩｎＧａＡｓＰ変調導波路層 ３ ｐ型ＩｎＰ層 ４ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４ ５ 半絶縁性ＩｎＰ ６ 窒化珪素膜 ７ ｐ側電極 ８ ｎ側電極 ９ 金属線路 １１ 二酸化珪素膜 １２ 二酸化珪素膜または有機シリカノオルガノゲル
（有機ＳＯＧ） １３ フォトレジスト １０ パッド
（有機ＳＯＧ） １３ フォトレジスト １０ パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−60249（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−203338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−193463（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】 メサを形成した光半導体素子において、 該メサの両側に形成される半導体の上部に積層される窒
化珪素膜の上に島状に二酸化珪素膜又は二酸化珪素を主
成分とする膜が積層され、ワイヤボンディング用のパッ
ドが該二酸化珪素膜上に積層され、かつ該メサの上部に
配置された電極と該パッドが相接しているように構成さ
れ、前記島状に形成された二酸化珪素膜の膜厚は、該光
半導体素子の遮断周波数が１０ＧＨｚ以上となる前記パ
ッドの容量の条件を満足しかつクラックや剥離の発生が
ない値に選択されていることを特徴とする光半導体素
子。 - 【請求項２】 メサを形成した光半導体素子において、 該メサの両側に形成される半導体の上部に積層される窒
化珪素膜の上に島状に二酸化珪素膜又は二酸化珪素を主
成分とする膜が積層され、ワイヤボンディング用のパッ
ドが該二酸化珪素膜上に積層され、かつ該メサの上部に
配置された電極と該パッドが金属線路によって電気的に
相互接続されているように構成され、前記島状に形成さ
れた二酸化珪素膜の膜厚は、該光半導体素子の遮断周波
数が１０ＧＨｚ以上となる前記パッドの容量の条件を満
足しかつクラックや剥離の発生がない値に選択されてい
ることを特徴とする光半導体素子。 - 【請求項３】 光半導体素子を形成するために、 化合物半導体の表面に窒化珪素膜を積層する工程と前記
窒化珪素膜上に有機シリカノオルガノゲルを塗布する工
程と前記有機シリカノオルガノゲルを加熱して硬化する
工程と該有機シリカノオルガノゲルを島状に残してエッ
チングする工程と該有機シリカノオルガノゲルを加熱し
て島状の二酸化珪素膜に変える工程と該窒化珪素を除去
する工程と前記二酸化珪素上にワイヤボンディング用の
パッドを形成する工程とを含み、前記島状の二酸化珪素
膜の膜厚は、該光半導体素子の遮断周波数が１０ＧＨｚ
以上となる前記パッドの容量の条件を満足しかつクラッ
クや剥離の発生がない値に形成されている光半導体素子
の製造方法。 - 【請求項４】 前記化合物半導体がＩｎＰ及びＩｎＧａ
ＡｓＰ半導体で構成されることを特徴とする請求項３に
記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記有機シリカノオルガノゲルにメチル
エトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメ
トキシシラン及びテトラメトキシシランのうち少なくと
も１種類以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求
項３に記載の光半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078778A JP2608006B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 光半導体素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078778A JP2608006B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 光半導体素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243322A JPH05243322A (ja) | 1993-09-21 |
| JP2608006B2 true JP2608006B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=13671358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4078778A Expired - Fee Related JP2608006B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 光半導体素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2608006B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4422146B2 (ja) * | 2004-05-18 | 2010-02-24 | 日本電信電話株式会社 | 導電性半導体基板上の電極パッド |
-
1992
- 1992-03-02 JP JP4078778A patent/JP2608006B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05243322A (ja) | 1993-09-21 |
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