JP2641483B2 - 半導体発光素子の作製方法 - Google Patents
半導体発光素子の作製方法Info
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- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体発光素子に係り、特に高速直接変調に
好適でかつ動作電流を小さな半導体発光素子に関する。
好適でかつ動作電流を小さな半導体発光素子に関する。
従来を有機絶縁膜樹脂を用いて埋めこんだ半導体発品
素子は、特開昭62−49687号において論じられている。
素子は、特開昭62−49687号において論じられている。
上記従来技術においては、有機絶縁膜樹脂としてポリ
イミドを用い、その樹脂分の比率は10〜15％と低いもの
を用いていた。それを用いて高さ数μｍの凸状ストライ
プを埋めこむと、ストライプ部の段差を反映して、ポリ
イミド膜の表面には段差が生じる（第３図（ａ））。こ
の表面段差は、その後の電極プロセス時の電極ぎれ、パ
ッケージへのボンディング時のひずみ導入等の問題があ
った。このため、ポリイミド膜を数回の重ね塗りにより
形成し、ある程度の平坦性を確保することができる。し
かし、この場合においてもストライプ上部に厚さ数μｍ
のポリイミドが形成され、その後の電極プロセス前にこ
の厚いポリイミドを制御良く除去しなくてはいけないと
いう困難さがあった。
イミドを用い、その樹脂分の比率は10〜15％と低いもの
を用いていた。それを用いて高さ数μｍの凸状ストライ
プを埋めこむと、ストライプ部の段差を反映して、ポリ
イミド膜の表面には段差が生じる（第３図（ａ））。こ
の表面段差は、その後の電極プロセス時の電極ぎれ、パ
ッケージへのボンディング時のひずみ導入等の問題があ
った。このため、ポリイミド膜を数回の重ね塗りにより
形成し、ある程度の平坦性を確保することができる。し
かし、この場合においてもストライプ上部に厚さ数μｍ
のポリイミドが形成され、その後の電極プロセス前にこ
の厚いポリイミドを制御良く除去しなくてはいけないと
いう困難さがあった。
本発明の目的は、表面が平坦になるように有機絶縁樹
脂で埋めこみ、超高速直接変調の可能な半導体発光素子
を実現することにある。
脂で埋めこみ、超高速直接変調の可能な半導体発光素子
を実現することにある。
上目的は、樹脂分の多い（約30wt.％以上）有機絶縁
膜樹脂、特にポリイミド膜（樹脂分＞30wt.％）を用い
ることにより達成される。すなわち、樹脂分の多いポリ
イミド膜により、ストライプを埋めこむと第３図（ｂ）
の如く、ほぼ平坦に埋めこむことができる。以下、この
理由を説明する。
膜樹脂、特にポリイミド膜（樹脂分＞30wt.％）を用い
ることにより達成される。すなわち、樹脂分の多いポリ
イミド膜により、ストライプを埋めこむと第３図（ｂ）
の如く、ほぼ平坦に埋めこむことができる。以下、この
理由を説明する。
一般にポリイミド膜は塗布後、ベーキングを行い、樹
脂分以外の溶済を蒸発させる。さて、樹脂分の多いポリ
イミド膜を用いると、蒸発する溶済分が少ないため、ベ
ーキングを行っても、最初に塗布された形状を保ちやす
い。このため、平坦性の良い表面が得られる。
脂分以外の溶済を蒸発させる。さて、樹脂分の多いポリ
イミド膜を用いると、蒸発する溶済分が少ないため、ベ
ーキングを行っても、最初に塗布された形状を保ちやす
い。このため、平坦性の良い表面が得られる。
第４図に樹脂分比率の異なるポリイミド膜を段差付基
板上に形成した場合の表面の平坦化率の実験値を示す。
基板にはInPを用い、表面には段差３μｍ、幅５μｍの
凸状ストライプを形成している（第４図（ａ））。この
基板上に樹脂分比率の異なるポリイミド膜をそれぞれ、
膜厚が約４μｍとなるように形成した。平坦化率の度合
は、ポリイミド膜の表面に残っている残存段差を測定し
て評価した。樹脂分比率と残存段差の関係を第４図
（ｂ）に示す。樹脂分比率の少ないほど、平坦化率は悪
く段差が残りやすい。この理由は、前述したように塗布
後のベーキングの際に蒸発する溶剤分が、溶剤分比率の
小さいものほど、多いからである。特に従来、用いられ
ている樹脂分15wt.％程度のポリイミド膜は平坦化率に
劣るため、重ね塗りをする必要がある。しかし、樹脂分
比率が30wt.％以上になると完全に平坦化され、段差が
残らない秀れた結果が得られた。
板上に形成した場合の表面の平坦化率の実験値を示す。
基板にはInPを用い、表面には段差３μｍ、幅５μｍの
凸状ストライプを形成している（第４図（ａ））。この
基板上に樹脂分比率の異なるポリイミド膜をそれぞれ、
膜厚が約４μｍとなるように形成した。平坦化率の度合
は、ポリイミド膜の表面に残っている残存段差を測定し
て評価した。樹脂分比率と残存段差の関係を第４図
（ｂ）に示す。樹脂分比率の少ないほど、平坦化率は悪
く段差が残りやすい。この理由は、前述したように塗布
後のベーキングの際に蒸発する溶剤分が、溶剤分比率の
小さいものほど、多いからである。特に従来、用いられ
ている樹脂分15wt.％程度のポリイミド膜は平坦化率に
劣るため、重ね塗りをする必要がある。しかし、樹脂分
比率が30wt.％以上になると完全に平坦化され、段差が
残らない秀れた結果が得られた。
以下、本発明の実施例を第１図、第２図を用いて説明
する。
する。
実施例１ 本発明による一実施例の断面図を第１図に示す。
ｎ−InP基板１上に波長1.3μｍのInGaAsP活性層２、
ｐ−InPクラッド層３、ｐ−InGaAsPコンタクト層４を多
層成長後、活性層２をつきぬける幅１〜３μｍ高さ２〜
５μｍの凸状ストライプを形成する。この後、高抵抗In
Pあるいはｐ−InPあるいはｎ−InPあるいはアンドープI
nPの埋めこみ層５を形成する。この時、埋めこみ層の厚
さは、活性層２の平面内において、ほぼ発光波長程度の
0.5〜２μｍとした。この後、SiO2膜６ウェハ表面の全
面に形成し、樹脂分40wt.％のポリイミド樹脂を塗布
し、350℃でベーキングを行うことにより、厚さ約４μ
ｍのポリイミド膜を形成した。この後、表面全体をO2プ
ラズマによりさらすことにより、表面のポリイミド膜を
約0.5μｍエッチングバックすることにより、ストライ
プを露出させる。さらに、ストライプ直上のSiO2膜を除
去した後、ｐ電極８、ｎ電極９を形成する。
ｐ−InPクラッド層３、ｐ−InGaAsPコンタクト層４を多
層成長後、活性層２をつきぬける幅１〜３μｍ高さ２〜
５μｍの凸状ストライプを形成する。この後、高抵抗In
Pあるいはｐ−InPあるいはｎ−InPあるいはアンドープI
nPの埋めこみ層５を形成する。この時、埋めこみ層の厚
さは、活性層２の平面内において、ほぼ発光波長程度の
0.5〜２μｍとした。この後、SiO2膜６ウェハ表面の全
面に形成し、樹脂分40wt.％のポリイミド樹脂を塗布
し、350℃でベーキングを行うことにより、厚さ約４μ
ｍのポリイミド膜を形成した。この後、表面全体をO2プ
ラズマによりさらすことにより、表面のポリイミド膜を
約0.5μｍエッチングバックすることにより、ストライ
プを露出させる。さらに、ストライプ直上のSiO2膜を除
去した後、ｐ電極８、ｎ電極９を形成する。
試作した半導体発光素子をへき開して共振器長300μ
ｍの半導体レーザを形成した。しきい電流約10mA、波長
1.3μｍで発振した。また、本素子はチップ表面の平坦
性に秀れるため、接合面側を下にしてボンディングして
も良好な特性及び信頼性が得られた。ネットワークアナ
ライザーで測定した寄生容量は、埋めこみ層５のドーピ
ングレベルにもよるが、約0.5〜1.5PFの値が得られた。
寄生容量の低減化により、直接変調の周波数特性を測定
すると、3dBダウン周波数として15〜25GHzの値が得られ
た。
ｍの半導体レーザを形成した。しきい電流約10mA、波長
1.3μｍで発振した。また、本素子はチップ表面の平坦
性に秀れるため、接合面側を下にしてボンディングして
も良好な特性及び信頼性が得られた。ネットワークアナ
ライザーで測定した寄生容量は、埋めこみ層５のドーピ
ングレベルにもよるが、約0.5〜1.5PFの値が得られた。
寄生容量の低減化により、直接変調の周波数特性を測定
すると、3dBダウン周波数として15〜25GHzの値が得られ
た。
実施例２ 本発明による別の実施例の断面図を第２図に示す。実
施例１と同様の多層成長をした後、図示の如く、逆メサ
状にストライプを形成した。この時、活性層２のストラ
イプ幅は0.5〜３μｍとした。この後、直接、高樹脂分
のポリイミド樹脂（樹脂分〜35％）を塗布し、ベーキン
グを行ない、ポリイミド膜７を形成した。この後、ポリ
イミド膜の表面をストライプの表面が出るまでエッチバ
ックして、ｐ電極８、ｎ電極９を設けた後、実施例１と
同様に半導体レーザとした。本実施例では、寄生容量は
ポリイミド膜７自体になり、実施例１よりも低容量化が
計れて、0.5PE以下に低減できた。
施例１と同様の多層成長をした後、図示の如く、逆メサ
状にストライプを形成した。この時、活性層２のストラ
イプ幅は0.5〜３μｍとした。この後、直接、高樹脂分
のポリイミド樹脂（樹脂分〜35％）を塗布し、ベーキン
グを行ない、ポリイミド膜７を形成した。この後、ポリ
イミド膜の表面をストライプの表面が出るまでエッチバ
ックして、ｐ電極８、ｎ電極９を設けた後、実施例１と
同様に半導体レーザとした。本実施例では、寄生容量は
ポリイミド膜７自体になり、実施例１よりも低容量化が
計れて、0.5PE以下に低減できた。
以上の実施例では、半導体レーザの例を示したが、片
側をへき開面とした端面出射型発光ダイオードでも同様
に低容量化が計れた。
側をへき開面とした端面出射型発光ダイオードでも同様
に低容量化が計れた。
また、本発明は、グレーティングのブラッグ反射を用
いたDFBレーザ、DBRレーザに対して適用できることは言
うまでもない。また、上記実施例においてはｎ型基板の
場合を示したが、ｐ型基板を用いた発光素子においても
同様の効果が得られた。本発明はその技術的手段から判
断して、室温連続発振ができる全範囲の半導体レーザに
適用できることは当業者が容易に理解し得るものであ
る。
いたDFBレーザ、DBRレーザに対して適用できることは言
うまでもない。また、上記実施例においてはｎ型基板の
場合を示したが、ｐ型基板を用いた発光素子においても
同様の効果が得られた。本発明はその技術的手段から判
断して、室温連続発振ができる全範囲の半導体レーザに
適用できることは当業者が容易に理解し得るものであ
る。
本発明によれば、半導体発光素子の活性領域以外の部
分を絶縁性の有機樹脂で埋めこみ、さらに、その表面を
容易に平坦にできるので、信頼性のある低寄生容量の超
高速直接変調が可能な半導体発光素子を提供できる。
分を絶縁性の有機樹脂で埋めこみ、さらに、その表面を
容易に平坦にできるので、信頼性のある低寄生容量の超
高速直接変調が可能な半導体発光素子を提供できる。
第１図、第２図は本発明による実施例の断面図、第３図
（ａ）は従来の低樹脂分の有機絶縁樹脂で埋めこんだ断
面図、第３図（ｂ）は本発明の高樹脂分の有機絶縁樹脂
で埋めこんだ断面図、第４図は有機絶縁膜による平坦化
の度合いと樹脂分比率の関係を示す図で、（ａ）はその
断面説明図で（ｂ）が樹脂分比率を変化させた時の実験
値を示す図である。 符号の説明 １……ｎ−InP基板、２……活性層、５……埋めこみ
層、７……高樹脂ポリイミド膜、10……InP基板、11…
…低樹脂ポリイミド膜。
（ａ）は従来の低樹脂分の有機絶縁樹脂で埋めこんだ断
面図、第３図（ｂ）は本発明の高樹脂分の有機絶縁樹脂
で埋めこんだ断面図、第４図は有機絶縁膜による平坦化
の度合いと樹脂分比率の関係を示す図で、（ａ）はその
断面説明図で（ｂ）が樹脂分比率を変化させた時の実験
値を示す図である。 符号の説明 １……ｎ−InP基板、２……活性層、５……埋めこみ
層、７……高樹脂ポリイミド膜、10……InP基板、11…
…低樹脂ポリイミド膜。
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板上部に凸状ストライプ領域を有
する半導体発光素子の作製方法において、上記凸状スト
ライプ領域の両側を樹脂分比率が30wt.％以上の有機絶
縁膜樹脂で埋め込む第１の工程と該有機絶縁膜樹脂より
該樹脂分以外の溶剤を蒸発させる第２の工程とを含むこ
とを特徴とする半導体発光素子の作製方法。 - 【請求項２】上記凸状ストライプ領域の側面と上記有機
絶縁膜樹脂との間に該ストライプ領域に形成された活性
層より屈折率の低い半導体層を形成することを特徴とす
る請求項１記載の半導体発光素子の作製方法。 - 【請求項３】上記有機絶縁膜樹脂はポリイミド樹脂であ
ることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子の作
製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6571188A JP2641483B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 半導体発光素子の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6571188A JP2641483B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 半導体発光素子の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239890A JPH01239890A (ja) | 1989-09-25 |
| JP2641483B2 true JP2641483B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=13294877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6571188A Expired - Lifetime JP2641483B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 半導体発光素子の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2641483B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3818388B1 (ja) * | 1994-01-20 | 2006-09-06 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| WO1995020254A1 (en) * | 1994-01-20 | 1995-07-27 | Seiko Epson Corporation | Surface emission type semiconductor laser, method and apparatus for producing the same |
| KR100251348B1 (ko) | 1996-12-30 | 2000-05-01 | 김영환 | Rwg 레이저 다이오드 및 그 제조 방법 |
| JP4884698B2 (ja) * | 2005-04-27 | 2012-02-29 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法、半導体レーザ装置、光伝送モジュールおよび光ディスク装置 |
| US8178364B2 (en) | 2005-10-31 | 2012-05-15 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Testing method of surface-emitting laser device and testing device thereof |
| JP2007150274A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-06-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子 |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP6571188A patent/JP2641483B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01239890A (ja) | 1989-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |