JP4091647B2 - 半導体光素子の製造方法 - Google Patents

半導体光素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4091647B2
JP4091647B2 JP2007137581A JP2007137581A JP4091647B2 JP 4091647 B2 JP4091647 B2 JP 4091647B2 JP 2007137581 A JP2007137581 A JP 2007137581A JP 2007137581 A JP2007137581 A JP 2007137581A JP 4091647 B2 JP4091647 B2 JP 4091647B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist
waveguide ridge
film
semiconductor
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007137581A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008047865A (ja
Inventor
俊彦 志賀
仁 佐久間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2007137581A priority Critical patent/JP4091647B2/ja
Priority to TW096123034A priority patent/TWI341062B/zh
Priority to US11/772,297 priority patent/US7879635B2/en
Publication of JP2008047865A publication Critical patent/JP2008047865A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4091647B2 publication Critical patent/JP4091647B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1039Details on the cavity length
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2009Confining in the direction perpendicular to the layer structure by using electron barrier layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2081Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
    • H01S5/2086Methods of obtaining the confinement using special etching techniques lateral etch control, e.g. mask induced
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2214Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on oxides or nitrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/305Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
    • H01S5/3054Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping
    • H01S5/3063Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping using Mg
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3211Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser

Description

この発明は、半導体光素子の製造方法に係り、特に導波路リッジ頂部に電極を備えた半導体光素子の製造方法に関する。
近年、光ディスクの高密度化に必要である青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体レーザとして、AlGaInNなどの窒化物系III−V族化合物半導体を用いた窒化物系半導体レーザの研究開発が盛んに行われ、既に実用化している。
このような青紫色LD(以下レーザダイオードをLDと記載する)はGaN基板上に化合物半導体を結晶成長させて形成される。
代表的な化合物半導体にはIII族元素とV族元素とが結合したIII−V族化合物半導体があり、複数のIII族原子やV族原子が結合することにより様々な組成比を有する混晶化合物半導体が得られる。青紫色LDに使用される化合物半導体としては、例えば、GaN,GaPN、GaNAs、InGaN,AlGaNなどがある。
導波路リッジ型のLDは、通常導波路リッジの頂部に電極層を設ける。この電極層と導波路リッジの最上層であるコンタクト層との接続は、導波路リッジを覆う絶縁膜において導波路リッジ頂部に開口を設け、この開口を介して行われる。この開口を有する絶縁膜は、導波路リッジを形成するときに使用されたレジストマスクを用いリフトオフ法を用いて形成される。このためにコンタクト層と接着しているレジストマスクは、コンタクト層との接合部においてコンタクト層の表面に沿って凹んでいるために、リフトオフ後も導波路リッジを覆う絶縁膜の一部がこの窪みの部分に残留し、その残留した絶縁膜分だけコンタクト層の表面を覆うことになり、電極層とコンタクト層の接触面積がコンタクト層の全表面積よりも小さくなる。
従来の赤色LDにおいて使用されるコンタクト層の材料、例えばGaAs等では、コンタクト抵抗が比較的低いので、リフトオフ法によって生じる接触面積の減少がコンタクト抵抗を大きく増加させることはなく、LDの動作電圧の上昇に大きき影響することはなかった。
しかしながら青紫色LDの場合コンタクト層に使用される材料が、GaN等であり、材料のコンタクト抵抗が比較的高く、このために電極とコンタクト層との接触面積の低下が、電極とコンタクト層とのコンタクト抵抗を高め、青紫色LDの動作電圧を高める結果となっていた。
電極とコンタクト層との接触面積の減少を防止するための、LDの製造方法の公知例には次のようなものがある。
窒化物半導体レーザ素子を形成する場合において、まず複数の半導体層を含むウエハのp型コンタクト111層上にパラジウム/モリブデン/金からなるp型電極層112が形成される。次にp型電極層112の上にストライプ状のレジストマスク(図示せず)を形成し、RIE(反応性イオンエッチング)によってリッジストライプ114を形成する。すなわちArガスによってp型電極112をエッチングにより形成し、さらにArとClとSiClの混合ガスによってP型コンタクト層111とp型クラッド層110の途中までエッチング、またはpガイド層109の途中までエッチングすることによりリッジストライプが形成される。さらにリッジストライプ114のレジストを残したままで、ウエハの上面を覆うように、絶縁膜115(主としてZrO2からなるZr酸化物)が厚さ0.5μmに形成される。その後レジストを除去することによりリッジストライプ114の上辺が露出される。さらにp型電極112と少なくともその両側近傍の絶縁膜115を覆うようにモリブデンと金からなるp型パッド電極116が形成される。(例えば、特許文献1、第9頁、42−50行、及び図1 参照)。
またもう一つの公知例では二つの異なるフォトレジスト層を積層するステップを含むリッジ導波管半導体LDを製造するための自己整合法を開示している。この製造方法は次のような方法である。
下側のフォトレジスト層は300nm未満の波長を有する光だけに反応し、上側のフォトレジスト層は300nmより長い波長を有する光だけに反応する。第2被覆導波層406とこの上にキャップ層408が形成された半導体積層構造において、キャップ層408と第2被覆導波層406の一部分が除去されリッジ構造414とダブルチャネル412が形成される。さらにリッジ構造414とダブルチャネル412の表面に第2絶縁膜416が形成される。この第2絶縁膜の上に下層の第1フォトレジスト層420と上層の第2フォトレジスト層422が形成される。リッジ構造414近傍の第1フォトレジスト層420を露出するために第2フォトレジスト層422がパターン化される。次にリッジ構造414上の第2絶縁膜416を露出させるために第1フォトレジスト層420に対してRIEプロセスが行われる。次にリッジ414の外側の第2絶縁膜416を除去するためにRIEプロセスを含むエッチングプロセスが実行される。次に残存している第1フォトレジスト層420および第2フォトレジスト層422が除去され、第1金属層424が電極として蒸着される(例えば、特許文献2、段落番号[0024]から[0034]、及び図7乃至図18 参照)。
さらに別の公知例では、Alのメタルマスクを用いてウエットエッチングによりコンタクト層をエッチングし、さらにメタルマスクを残したままコンタクト層をマスクとしてウエットエッチングを行うことにより、リッジとチャネルを形成するとともに、プラズマCVDにより絶縁膜を全面に形成し、次いでAlパターンとその上に堆積した絶縁膜をリフトオフで除去する。次いで通常のリソグラフィプロセスによりp側電極の部分が露出するレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして電極材料を真空蒸着し、レジストパターンとその上の電極材料をリフトオフで除去しリッジのコンタクト層に密着する電極を形成することが開示されている(例えば、特許文献3、段落番号[0025]から[0034]、及び図1 参照)。
さらに別の公知例では次のような工程が開示されている。コンタクト層13の表面のほぼ全面に第1の保護膜61を形成し、この第1の保護膜61の上にストライプ状の第3の保護膜63を形成する。第3の保護膜63をつけたまま第1の保護膜61をエッチングした後、第3の保護膜63を除去し、ストライプ状の第1の保護膜61を形成する。ついで第1の保護膜をマスクとしてp側コンタクト層13とコンタクト層の下の層、例えばp側クラッド層12の途中、までエッチングすることによりストライプ状の導波路を形成する。次に第1の保護膜61と異なる材料で絶縁性のある第2の保護膜62をストライプ状の導波路の側面とエッチングされて露出した窒化物半導体層、先のエッチングではp側クラッド層12の平面に形成し、リフトオフ法により第1の保護膜61のみを除去し第2の保護膜とp側コンタクト層13の上に、そのp側コンタクト層13と電気的に接続したp電極を形成する(例えば、特許文献4、段落番号[0020]から[0027]、及び図1 参照)。
再公表特許(A1) JP WO2003/085790 公報 特開2000−22261号公報 特開2000−340880号公報 特開2003−142769号公報
従来の方法でも導波路リッジのコンタクト層と電極層との接触面積は確保されるとしても、金属膜と金属膜の下層の半導体層とを同時にエッチングする工程や、2層のレジストを使用する場合に下層のレジストを安定して所定の厚みを残してエッチングを停止する工程や、金属膜をマスクとしたり複数の保護膜を使用する場合のリフトオフを行う工程等を含むなど、安定的に特性の揃ったデバイスを製造する上での問題点があった。また複数のレジストや保護膜を使用する場合の工程の自由度の低下などの問題点もあった。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、第1の目的は簡単な工程により、導波路リッジの上表面において半導体層と電極層との接触面積の減少を安定的に防止することが可能で、歩留まりの高い製造方法を提供することである。
この発明に係る半導体光素子の製造方法は、半導体基板上に第1導電型の第1の半導体層、活性層、第2導電型の第2の半導体層を順次積層し、半導体積層構造を形成する工程と、この半導体積層構造の表面にレジストを塗布し、写真製版工程により導波路リッジに対応した幅を有するストライプ状レジスト膜部分を備えた第1のレジストパターンを形成する工程と、この第1のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングにより第2の半導体層の上表面側の一部を除去しその底部に第2の半導体層の一部を残した凹部を形成することにより導波路リッジを形成する工程と、第1のレジストパターンを除去した後、凹部を含む半導体積層構造の表面に第1の絶縁膜を形成する工程と、導波路リッジ頂部に形成された第1の絶縁膜の表面が露呈するとともに、導波路リッジに隣接する凹部の第1の絶縁膜を、導波路リッジの第2の半導体層表面よりも高くかつ導波路リッジ頂部上の第1の絶縁膜表面よりも低い表面を有するレジスト膜により埋設する第2のレジストパターンを形成する工程と、第2のレジストパターンをマスクとしてエッチングにより第1の絶縁膜を除去し、導波路リッジの第2の半導体層表面を露呈させる工程と、露呈した導波路リッジの第2の半導体層の表面上に電極層を形成する工程と、を含むものである。
この発明に係る半導体光素子の製造方法においては、導波路リッジに隣接する凹部に形成された第2のレジストパターンが、導波路リッジの第2の半導体層表面よりも高くかつ導波路リッジ頂部上の第1の絶縁膜表面よりも低い表面を有するので、この第2のレジストパターンを用いてエッチングにより第1の絶縁膜を除去すると、導波路リッジの側面及び凹部の第1の絶縁膜を残しながら、導波路リッジ頂部の第2の半導体層は露呈されるので、簡単な工程により第2の半導体層と電極層とが接触面積の減少がなく接合される。
以下の実施の形態においては、半導体光素子として、例えば青紫色LDを例にして説明するが、青紫色LDに限らず、赤色LDなど半導体光素子全般に適用して同様の効果を奏する。したがって、半導体積層構造を形成する各材料は、窒化物系半導体に限らず、InP系材料やGaAs系材料も含まれる。また、基板はGaN基板に限らず、InP,GaAs,Si,SiCなどのその他の半導体基板や、サファイア基板などの絶縁基板であってもよい。
実施の形態1.
図1は、この発明の一実施の形態に係る半導体LDの断面図である。なお各図において同じ符号は同じものかまたは相当のものを示す。
図1において、このLD10は導波路リッジ型の青紫色LDで、n型GaN基板12(以下、“n型”を“n−”と、また“p型”を“p−”、特に不純物がドーピングされていないアンドープの場合は“i−”と表記する)の一方主面であるGa面上にn−GaNで形成されたバッファ層14、このバッファ層14の上にn−AlGaNで形成された第1の半導体層としての、例えば第1n−クラッド層16,第2n−クラッド層18,および第3n−クラッド層20が形成され、この第3nクラッド層20の上にn−GaNで形成されたn側光ガイド層22、InGaNで形成されたn側SCH(Separate Confinement Heterostructure)層24、および活性層26が順次積層されている。
この活性層26の上にInGaNで形成されたp側SCH層28、p−AlGaNで形成された電子障壁層30、p−GaNで形成されたp側光ガイド層32、p−AlGaNで形成されたp−クラッド層34、及びp−GaNで形成されたコンタクト層36が順次積層されている。第2の半導体層としては、この実施の形態では、p−クラッド層34とコンタクト層36とを含んでいる。しかし場合によって第2の半導体層は1層であっても3層以上でってもかまわない。
コンタクト層36およびp−クラッド層34に凹部としてのチャネル38を形成することにより、コンタクト層36およびコンタクト層36と接する側のp−クラッド層34の一部が導波路リッジ40を形成している。
導波路リッジ40はLD10の共振器端面となる劈開端面の幅方向の中央部分に配設され、共振器端面となる両端面の間に延在している。この導波路リッジ40はその長手方向の寸法、即ち共振器長は1000μmで、その長手方向に直交する方向のリッジ幅が数μm〜数十μmで、例えばこの実施の形態では1.5μmである。
またチャネルの幅はこの実施の形態では10μmである。チャネル38を介して導波路リッジ40の両外側に形成された台状部は、例えば電極パッド基台42である。
また導波路リッジ40の深さ、即ちチャネル38の底面からの高さは、たとえば0.5μmである。
導波路リッジ40の側壁および電極パッド基台42の側壁を含むチャネル38の両側面及び底面は、第1の絶縁膜としての第1シリコン絶縁膜44により被覆されている。この第1シリコン絶縁膜44は、例えば膜厚が200nmのSiO膜で形成されている。またこの第1シリコン絶縁膜44はコンタクト層36の上表面には形成されておらず、第1シリコン絶縁膜44が有する開口部44aはコンタクト層36の上表面全体を露呈させている。
コンタクト層36の上表面にはコンタクト層36と接して電気的に接続されたp側電極46が配設されている。p側電極46は真空蒸着法により白金(Pt)およびAuを順次積層することにより形成される。このp側電極46はコンタクト層44の上表面からさらに導波路リッジ40の側壁およびチャネル38底部の一部上の第1シリコン絶縁膜44まで延在している。
また、電極パッド基台42上表面上、およびチャネル38内の電極パッド基台42側面とチャネル38底部の一部との上に配設された第1シリコン酸化膜44表面上には、例えばSiOで形成された第2シリコン絶縁膜48が配設されている。
p側電極46の表面上にはp側電極46と密着してパッド電極50が配設されこの電極パッド50は、両側のチャネル38内部のp側電極46、第1シリコン絶縁膜44、およに第2シリコン絶縁膜48の上に配設され、さらに電極パッド基台42上表面に配設されている第2シリコン絶縁膜48の上にまで延在している。
さらにn−GaN基板12の裏面には、真空蒸着法によりTiおよびAu膜を順次積層することにより形成されたn側電極52が配設されている。
このLD10においては、n型不純物としてシリコン(Si)が、p型不純物としてはマグネシウム(Mg)がドープされている。
n−GaN基板12は層厚が500−700nm程度である。またバッファ層14は層厚が1μm程度である。第1n−クラッド層16は層厚が400nm程度で、例えばn−Al0.07Ga0.93Nにより形成され、第2n−クラッド層18は層厚が1000nm程度で、例えばn−Al0.045Ga0.955Nにより形成され、第3n−クラッド層20は層厚が300nm程度で、例えばn−Al0.015Ga0.985N層により形成される。
n側光ガイド層22の層厚は、例えば80nmである。n側SCH層24は膜厚は30nmでi−In0.02Ga0.98Nにより形成される。
活性層26は、n側SCH層24に接して配設されたi−In0.12Ga0.88Nからなる層厚が5nmのウエル層26aとウエル層26aの上に配設されたi−In0.02Ga0.98Nのからなる層厚が8nmのバリア層26bとこのバリア層26bの上に配設されたi−In0.12Ga0.88Nからなる層厚が5nmのウエル層26cとから構成される2重量子井戸構造である。
活性層26のウエル層26cの上に、これと接して配設されたp側SCH層28は膜厚は30nmで、i−In0.02Ga0.98Nにより形成される。
電子障壁層30は層厚が20nm程度で、p−Al0.2Ga0.8Nにより形成される。p側光ガイド層32は層厚が100nm、p−クラッド層34は層厚が500nm程度でp−Al0.07Ga0.93Nにより形成され、コンタクト層36の層厚は20nmである。
次にLD10の製造方法について説明する。
図2〜図13はこの発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。
この製造工程においては、n−GaN基板12とこの上に順次積層されたp側光ガイド層32までの各層は製造工程において特に変化がないので、各図から省略され、p側光ガイド層32の一部を含むそれより上層の各層について断面が示されている。
まず、予めサーマルクリーニングなどにより表面を洗浄したGaN基板12上に有機金属化学気相成長法(以下、MOCVD法という)により、例えば1000℃の成長温度でバッファ層14としてのn−GaN層を形成する。
次いで、第1n−クラッド層16としてのn−Al0.07Ga0.93N層、第2n−クラッド層18としてのn−Al0.045Ga0.955N層、第3n−クラッド層20としてのn−Al0.015Ga0.985N層、n側光ガイド層22としてのi−In0.02Ga0.98N層、n側SCH層24としてのi−In0.02Ga0.98N層とが順次形成され、この上に活性層26を構成するウエル層26aとしてのi−In0.12Ga0.88N層とバリア層26bとしてのi−In0.02Ga0.98N層とウエル層26cとしてのi−In0.12Ga0.88N層とが順次形成される。
次いで活性層26の上にp側SCH層28としてのi−In0.02Ga0.98N層、電子障壁層30としてのp−Al0.2Ga0.8N層、p側光ガイド層32としてのp−Al0.2Ga0.8N層70、p−クラッド層34としてのp−Al0.07Ga0.93N層72、およびコンタクト層36としてのp−GaN層74が順次積層され、このような半導体積層構造を有するウエハが形成される。
図2はこの工程の結果を示している。
次に図3を参照して、結晶成長が終了したウエハ全面に、レジストを塗布し、写真製版工程により、導波路リッジ40の形状に対応した部分76aにレジストを残し、チャネル38の形状に対応した部分76bのレジストを除去した第1のレジストパターンとしてのレジストパターン76を形成する。この結果が図3である。この実施の形態では導波路リッジ40の形状に対応した部分76aの幅は1.5μm、チャネル38の形状に対応した部分76bの幅は10μmである。
次に図4を参照して、レジストパターン76をマスクとして、RIE(Reactive Ion Etching)により、p−GaN層74とp−Al0.07Ga0.93N層72のp−GaN層74と接する側の一部をエッチングし、p−Al0.07Ga0.93N層72の一部を残して底部としたチャネル38を形成する。この場合のエッチング深さaはこの実施の形態ではa=500nm(0.5μm)である。チャネル38を形成することにより、導波路リッジ40および電極パッド基台42が形成される。図4はこの工程の結果を示している。
次に図5を参照して、先のエッチングに使用したレジストパターン76を有機溶剤等を用いて除去する。このときのチャネル38の深さ、即ち導波路リッジ40の高さはエッチング深さaに等しく、500nm(0.5μm)である。またこの工程で電極パッド基台42となる部分も形成される。図5はこの工程の結果を示している。
次に、図6を参照して、次にウエハ全面にCVD法、あるいは真空蒸着法、あるいはスパッタリング法等を使用し、例えば膜厚が0.2μmの第1の絶縁膜としての第1シリコン絶縁膜44となるSiO膜78を形成する。SiO膜78は導波路リッジ40の上表面、チャネル38の内部の表面、および電極パッド基台42の上表面を覆う。図6はこの工程の結果を示している。
次に図7を参照して、ウエハ全面にフォトレジストを塗布し、導波路リッジ40の頂部及び電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜の膜厚cよりもチャネル38におけるレジスト膜の膜厚bが厚くなるようにレジスト膜80を形成する。例えばb=0.8μm、c=0.4μm程度になるようにレジスト膜80を形成する。
図7においては、チャネル38上のレジスト膜80の表面が導波路リッジ40の頂部及び電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80の表面より凹んでいるように記載しているが、レジスト膜の表面が一様に平らに形成できれば、自ずとb>cが満足される。
しかし図7に描くようにチャネル38上のレジスト膜80の表面が導波路リッジ40の頂部及び電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80の表面より凹んでいたとしても、b>cが満足されていれば、レジスト膜80の表面の形状はどのようであってもかまわない。
通常フォトレジストはスピンコート法を用いて塗布する。すなわちレジストをウエハ上に滴下し、ウエハを自転させることにより均一な膜厚にする。
そしてフォトレジストの粘度および滴下量、ウエハ回転時の回転数及び回転時間を適切な値にすることにより、レジスト膜の膜厚を制御することができる。
図7に示されたようにウエハの表面に段差或いは凹部が形成されている場合は突出している部分、すなわちこの場合では導波路リッジ40の頂部及び電極パッド基台42の頂部で薄く、凹んでいる部分、この場合ではチャネル38のところで厚くなるが、その膜厚の差の大小は、フォトレジストの粘度に影響される。
図7に示されているようなウエハの場合では、チャネル38の底部と導波路リッジ40の頂部あるいは電極パッド基台42の頂部におけるSiO膜78の膜厚が等しいとした場合、粘度が小さいと、チャネル38のエッチング深さa、チャネル38におけるレジスト膜80の膜厚b、および導波路リッジ40の頂部または電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80の膜厚cとの関係は、b=c+aに近くなる。これはレジスト膜80の表面が一様にほぼ平らにすることができることを意味する。
また、レジスト膜80の表面が一様にほぼ平らにならずに、チャネル38のところでレジストの表面が凹む場合においては、フォトレジストの粘度が大きくなるとb=cに近くなる。これはチャネル38におけるレジスト膜80の膜厚が導波路リッジ40の頂部または電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80の膜厚とほぼ等しくなることを意味している。
またレジスト膜80の表面が一様にほぼ平らにならずに、チャネル38のところでレジストの表面が凹む場合においては、よほどレジストの粘度が低くならない限り、b>c、すなわちチャネル38部分におけるレジスト膜80の膜厚が導波路リッジ40の頂部または電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80の膜厚よりも厚くなる。
このように、レジストの粘度とウエハ回転時の回転数を適切に設定することにより、チャネル38部分におけるレジスト膜80の膜厚bと導波路リッジ40の頂部または電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80の膜厚cとの関係を所望の関係、すなわちb>c、に設定することができる。図7はこの工程の結果を示している。
次に図8を参照して、レジスト膜80の表面から一様にレジストを除去し、チャネル38のレジスト膜80は残しながら導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80を完全に除去し、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部を露呈させたレジストパターン82を形成する。
例えばOプラズマを用いたドライエッチングにより所定の厚さ分、即ち導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部のSiO膜78が完全に露呈し、しかもチャネル38にレジスト膜80の表面がp−GaN層74の上面よりも高く残る程度に、この実施の形態では例えば400nm分エッチングする。
レジスト膜80は、チャネル38におけるレジスト膜80の膜厚が800nm程度に、またに導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部のレジスト膜80の膜厚が400nm程度に形成されている。このためレジスト膜80の表面から400nmだけエッチングでレジストを除去すると、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部のレジスト膜80は除去され、SiO膜78の上面が露呈されるとともに、チャネル38におけるレジスト膜80の表面はSiO膜78の膜厚の半分の高さ位置に形成されることになり、この残留したレジスト膜が第2のレジストパターンとしてのレジストパターン82になる。
レジスト膜80の表面から一様にエッチングを行なう場合のエッチングの停止は次のようにして正確に行われる。
例えばOプラズマを用いたドライエッチングによりレジスト膜を除去するときのエッチング量の制御は次のように行うことができる。
プラズマを用いたドライエッチングによりレジスト膜を除去するとき、Oプラズマ中の酸素とフォトレジスト中の炭素が反応して生成されるCOがプラズマ中で励起されて波長451nmの励起光を発する。この励起光の強度をエッチング室の外部から観察しながらドライエッチングを行う。
ドライエッチングが進行し、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部のフォトレジストが除去されて、エッチング対象であるレジスト膜80の表面積が減少すると波長451nmの励起光の強度が低下する。
この光強度の低下を観測してエッチングの停止時期とすればよい。従ってエッチングの停止を精度良く制御することができる。
もちろん実際には、導波路リッジ40の高さや、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部のレジスト膜80の厚みやフォトレジストのエッチング速度等がウエハ面内で分布を持っているために、ウエハ全面において確実に導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部のレジスト膜80を除去するためには、発光強度の低下が検出された時点からさらに所定の一定時間エッチングを継続した後に停止するなどの配慮が必要であることは云うまでもない。
またもう一つのエッチング停止時点の検出法として次のような方法がある。
すなわち、ドライエッチング中に導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に向けて、単一波長の光、例えばレーザ光、をウエハの対向位置から入射させ、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部で反射させる。
この反射光の光強度は導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に存在するレジスト膜80の残存厚みによって変化する。この反射光の光強度を観測することにより導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に存在するレジスト膜80の残存厚みを把握することができ、この残存厚みが0になった時点で、エッチングの停止を指令すればよい。
これらいずれの方法においても、レジスト膜80のエッチング量を精度良く検出しながら、エッチングができるので、チャネル38内のレジスト膜を残しながら導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80を除去したレジストパターン82の形成が可能となる。図8はこの工程の結果を示している。
次に図9を参照して、レジストパターン82をマスクとして、露呈したSiO膜78を表面から一様にエッチングし、チャネル38の側面及び底部に形成したSiO膜78を残しつつ、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に形成されたSiO膜78を完全に除去する。導波路リッジ40の頂部においてはSiO膜78に確実に開口部44aを形成する。
この場合のエッチングは、反応性イオンエッチング法等のドライエッチングやバッファードフッ酸等によるウエットエッチング法を使用することができる。
これらの場合も正確なエッチング量を次のような方法で制御することが可能となる。
例えば、SiO膜78をCF4ガスなどのフッ素を含むガスを用いてドライエッチングする場合、SiO膜78中のSiとエッチングガス中のFとにより発生するSiFから発する波長約390nmの光の強度を観測することにより、光の強度の変化から導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に形成されたSiO膜78が消失したことを観測することができ、この光の強度低下を確認してエッチングを停止すればよい。
またSiO膜78をバッファードフッ酸等によるウエットエッチングを行う場合、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に形成されたSiO膜78にウエハ表面の対向位置から単一波長のレーザ光を入射し、反射された光の強度を観測することにより、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に残存するSiO膜78の膜厚を計測することができる。この計測されるSiO膜78の残存厚みが0になったことを確認してエッチングを停止すればよい。 図9はこの工程の結果を示している。
次に図10を参照して、レジストパターン82を有機溶剤を用いたウエットエッチングにより、除去する。図10はこの工程の結果を示している。
次に、図11を参照して、導波路リッジ40の頂部にp側電極46を形成する。
まずウエハ全面にレジストを塗布し、写真製版工程により導波路リッジ40の最上層であるp−GaN層74の上表面、導波路リッジ40の側壁およびチャネル38底部の一部を開口したレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターン上にPtとAuの積層構造からなる電極層を、例えば真空蒸着法により成膜した後、レジスト膜とこのレジスト膜の上に形成された電極層とをリフトオフ法を用いて除去することにより、p側電極46を形成する。
導波路リッジ40の頂部のp−GaN層74の上表面はSiO膜78に覆われることなく全上表面を開口部44aにより露呈しているので、このp側電極46とp−GaN層74との接触面積は開口部44aの形成に際して減少することはない。
従って、p側電極46とp−GaN層74との接触面積の減少に基づくコンタクト抵抗の増加を防止することができる。図11はこの工程の結果を示している。
次に、図12を参照して、第2シリコン絶縁膜48を形成する。
まずウエハ全面にレジストを塗布し、写真製版工程によりp側電極46上を除く部分、すなわち電極パッド基台42上表面、およびチャネル38内の電極パッド基台42側面とチャネル38底部の一部に開口を有するレジストパターン(図示せず)を形成し、ウエハ全面に厚みが100nmのSiO膜を蒸着により形成し、リフトオフ法によりp側電極46上に形成されたレジスト膜とこのレジスト膜の上に形成されたSiO膜とを除去することにより、SiO膜で形成された第2シリコン絶縁膜48を形成する。図12はこの工程の結果を示している。
最後に、図13を参照して、p側電極46、チャネル38及び第2シリコン絶縁膜48上に真空蒸着法によりTi、Pt,及びAuからなる金属膜を積層し、パッド電極50が形成される。
変形例1
図14〜16はこの発明に係るもう一つの半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。
先に説明した半導体LDの各製造工程のうち、図1〜図6までの工程は、この変形例においても同じである。先の説明の図7及び図8の工程の代替として図14〜図16の工程が使用される。
先の図6の工程において、SiO膜78により導波路リッジ40の上表面、チャネル38の内部の表面、および電極パッド基台42の上表面が覆われた後、図14を参照して、ウエハ全面にノボラック樹脂を主成分とするフォトレジストを塗布し、導波路リッジ40に隣接するチャネル38においてレジスト膜90の表面が導波路リッジ40頂部のSiO膜78の上面とほぼ同じ高さを有するレジスト膜90を形成する。
この実施の形態ではチャネル38におけるレジスト膜90の層厚d、すなわちチャネル38の底部に配設されたSiO膜78の表面からレジスト膜90の表面までの高さdが500nm(0.5μm)である。
この場合、チャネル38におけるレジスト膜90の層厚dを正確に制御したレジスト膜90の製造方法は、既に説明した図7におけるレジスト膜80の形成方法と同様に、レジストの粘度とウエハ回転時の回転数を適切に設定することにより、チャネル38部分におけるレジスト膜90の膜厚dを所望の値に設定することができる。図14はこの工程の結果を示している。
次に、図15を参照して、レジスト膜90に写真製版工程を用いて、チャネル38の底面のSiO膜78上の一部にレジスト膜90を残し、チャネル38内においてレジスト膜90と導波路リッジ40の側壁上のSiO膜78との間およびレジスト膜90と電極パッド基台42の側壁上のSiO膜78との間に、所定の間隔eを設定して離隔するとともに、導波路リッジ40頂部および電極パッド基台42頂部におけるSiO膜78表面を一様に露呈させたレジストパターン92を形成する。図15はこの工程の結果を示す。
次に、図16を参照して、ウエハを熱処理、例えば大気中で140℃の温度を保って10分間加熱することにより、フォトレジストが流動化し、チャネル38内においてレジスト膜90と導波路リッジ40の側壁上のSiO膜78との間およびレジスト膜90と電極パッド基台42の側壁上のSiO膜78との間の所定の間隔eをなくすることにより、すなわちレジスト膜とチャネル38内の側壁上のSiO膜78とを密着させることにより、チャネル38内にレジスト膜は残しながら導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部を露呈させたレジストパターン82を形成する。
レジストパターン82のチャネル38内に配設されたレジスト膜表面の高さ位置fは、導波路リッジ40頂部および電極パッド基台42頂部におけるSiO膜78表面よりも低く、導波路リッジ40頂部および電極パッド基台42頂部におけるp−GaN層74の上面よりも高く残る程度に設定される。この実施の形態においてはf=400nmに設定される。
そして、このためには、この工程における熱処理の前後において、レジスト膜の体積変化がないとした場合には、図15及び図16の断面におけるレジストパターン92の断面積とレジストパターン82の断面積が等しいとして、所望のf値が得られるように間隔eを設定する必要がある。
なお。図15においてレジストパターン92の間隔eをチャネル38内のレジスト膜の両側に設けているが、所望のf値が得られるように間隔eが設定されるのであれば、間隔が片側に設けられてもかまわない。図16はこの工程の結果を示している。
この工程以降の工程は、先に説明した図9以降の工程と同じである。
この実施の形態1のLD10の製造方法においては、半導体層を積層したウエハにチャネル38を形成することにより、導波路リッジ40および電極パッド基台42を形成し、ウエハ全面にSiO膜78を形成する。
次いでウエハ全面にレジストを塗布し導波路リッジ40の頂部及び電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80の膜厚よりもチャネル38におけるレジスト膜の膜厚が厚くなるようにレジスト膜80を形成する。
次いでレジスト膜80の表面から一様にレジストを除去し、チャネル38のレジスト膜80は残しながら導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80を除去し、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部を露呈させたレジストパターン82を形成する。
次いでレジストパターン82をマスクとして、露呈したSiO膜78を表面から一様にエッチングし、チャネル38の側面及び底部に形成したSiO膜78を残しつつ、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に形成されたSiO膜78を除去し、導波路リッジ40の頂部においてはSiO膜78に確実に開口部44aを形成する。
次いでレジストパターン82を除去した後、導波路リッジ40の頂部にp側電極46を形成する。
このLDの製造方法においては、p側電極46と接触する半導体層、この場合はコンタクト層36となるp−GaN層74、の上表面がSiO膜78の開口部44aにより確実に露呈され、p−GaN層74の上表面上にSiO膜78が残留することがない。このためにp側電極46とコンタクト層36との接触面積が減少されることはなく、接触抵抗の増大や動作電圧が増加ない。
また、フォトレジストの粘度およびウエハ回転時の回転数を制御することにより、導波路リッジ40の頂部及び電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80の膜厚よりもチャネル38におけるレジスト膜80の膜厚が厚くなるようにレジスト膜80を形成することが可能である。
さらにこのレジスト膜80の表面から一様にレジストを除去し、チャネル38のレジスト膜80は残しながら導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80を除去し、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部を露呈させたレジストパターン82を形成する工程では、Oプラズマ中のCOの励起光を観測することや、ウエハの対向位置から入射させたレーザ光の反射光の光強度を観測することなどにより、エッチングの停止を精度良く制御すること可能となる。
さらに同様に方法を用いることにより、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に形成されたSiO膜78を確実に除去し、開口部44aを形成することができる。従って簡単な工程で歩留まりよくLD10を製造することができる。
さらに、チャネル38のレジスト膜80は残しながら導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部におけるレジスト膜80を除去し、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部を露呈させたレジストパターン82を形成するもう一つの方法として次の方法がある。
半導体層を積層したウエハにチャネル38を形成することにより、導波路リッジ40および電極パッド基台42を形成し、ウエハ全面にSiO膜78を形成する。次いでウエハ全面にノボラック樹脂を主成分とするレジストを塗布し、チャネル38におけるレジスト膜90の表面が導波路リッジ40頂部のSiO膜78の上面とほぼ同じ高さを有するレジスト膜90を形成する。次いでレジスト膜90に写真製版工程を用いて、チャネル38の底面のSiO膜78上の一部にレジスト膜90を残し、チャネル30内のレジスト膜90とチャネル30内の側壁上のSiO膜78との間を、所定の間隔eで離隔するとともに、導波路リッジ40頂部および電極パッド基台42頂部におけるSiO膜78表面を一様に露呈させたレジストパターン92を形成する。ついでウエハを熱処理し、フォトレジストが流動化させ、チャネル30内においてレジスト膜90とチャネル30内側壁上のSiO膜78とを密着させることのより、レジストパターン82を形成する。
この製造方法においても、導波路リッジ40の頂部および電極パッド基台42の頂部に形成されたSiO膜78を確実に除去し、開口部44aを形成することができる。従って簡単な工程で歩留まりよくLD10を製造することができる。
以上のように、この発明に係る半導体光素子の製造方法は、半導体基板上に第1導電型の第1の半導体層、活性層、第2導電型の第2の半導体層を順次積層し、半導体積層構造を形成する工程と、この半導体積層構造の表面にレジストを塗布し、写真製版工程により導波路リッジに対応した幅を有するストライプ状レジスト膜部分を備えた第1のレジストパターンを形成する工程と、この第1のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングにより第2の半導体層の上表面側の一部を除去しその底部に第2の半導体層の一部を残した凹部を形成することにより導波路リッジを形成する工程と、第1のレジストパターンを除去した後、凹部を含む半導体積層構造の表面に第1の絶縁膜を形成する工程と、導波路リッジ頂部に形成された第1の絶縁膜の表面が露呈するとともに、導波路リッジに隣接する凹部の第1の絶縁膜を、導波路リッジの第2の半導体層表面よりも高くかつ導波路リッジ頂部上の第1の絶縁膜表面よりも低い表面を有するレジスト膜により埋設する第2のレジストパターンを形成する工程と、第2のレジストパターンをマスクとしてエッチングにより第1の絶縁膜を除去し、導波路リッジの第2の半導体層表面を露呈させる工程と、露呈した導波路リッジの第2の半導体層の表面上に電極層を形成する工程と、を含むもので、導波路リッジに隣接する凹部に形成された第2のレジストパターンが、導波路リッジの第2の半導体層表面よりも高くかつ導波路リッジ頂部上の第1の絶縁膜表面よりも低い表面を有するので、この第2のレジストパターンを用いてエッチングにより第1の絶縁膜を除去すると、導波路リッジの側面及び凹部の第1の絶縁膜を残しながら、導波路リッジ頂部の第2の半導体層は露呈されるので、簡単な工程により第2の半導体層と電極層とが接触面積の減少がなく接合される。延いては簡単な工程で歩留まりよく半導体光素子を製造することができる。
以上のように、この発明に係る半導体光素子の製造方法は、導波路リッジ頂部に電極を備えた半導体光素子の製造方法に適している。
この発明の一実施の形態に係る半導体LDの断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係る半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係るもう一つの半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係るもう一つの半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。 この発明に係るもう一つの半導体LDの製造方法の各製造工程を示す半導体LDの一部断面図である。
符号の説明
16 第1n−クラッド層、 18 第2n−クラッド層、 20 第3n−クラッド層、 26 活性層、 34 p−クラッド層、 36 コンタクト層、 76 レジストパターン、 40 導波路リッジ、 78 SiO膜、 82 レジストパターン、 46 p側電極。

Claims (8)

  1. 半導体基板上に第1導電型の第1の半導体層、活性層、第2導電型の第2の半導体層を順次積層し、半導体積層構造を形成する工程と、
    この半導体積層構造の表面にレジストを塗布し、写真製版工程により導波路リッジに対応した幅を有するストライプ状レジスト膜部分を備えた第1のレジストパターンを形成する工程と、
    この第1のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングにより第2の半導体層の上表面側の一部を除去しその底部に第2の半導体層の一部を残した凹部を形成することにより導波路リッジを形成する工程と、
    第1のレジストパターンを除去した後、凹部を含む半導体積層構造の表面に第1の絶縁膜を形成する工程と、
    導波路リッジ頂部に形成された第1の絶縁膜の表面が露呈するとともに、導波路リッジに隣接する凹部の第1の絶縁膜を、導波路リッジの第2の半導体層表面よりも高くかつ導波路リッジ頂部上の第1の絶縁膜表面よりも低い表面を有するレジスト膜により埋設する第2のレジストパターンを形成する工程と、
    第2のレジストパターンをマスクとしてエッチングにより第1の絶縁膜を除去し、導波路リッジの第2の半導体層表面を露呈させる工程と、
    露呈した導波路リッジの第2の半導体層の表面上に電極層を形成する工程と、
    を含む半導体光素子の製造方法。
  2. 第2のレジストパターンを形成する工程が、
    第1の絶縁膜上にレジストを塗布するとともに、導波路リッジに隣接する凹部のレジスト膜の膜厚が導波路リッジ頂部のレジスト膜の膜厚さよりも厚いレジスト膜を形成する工程と、
    このレジスト膜の表面から一様にレジストを除去し、導波路リッジに隣接する凹部のレジスト膜を残しながら導波路リッジ頂部の第1の絶縁膜を露呈させる工程と、
    を含むことを特徴とした請求項1記載の半導体光素子の製造方法。
  3. 第2のレジストパターンを形成する工程が、
    第1の絶縁膜上にレジストを塗布し第1の絶縁膜を覆い、導波路リッジに隣接する凹部において表面が導波路リッジの第1の絶縁膜の上面とほぼ同じ高さを有するレジスト膜を形成する工程と、
    写真製版工程により、導波路リッジに隣接する凹部の底面の一部にレジスト膜を残して第1の絶縁膜を被覆するとともに導波路リッジ頂部における第1の絶縁膜を一様に露呈させたレジストパターンを形成する工程と、
    加熱処理によりレジストパターンのレジストを流動化し、凹部の底面をレジスト膜により被覆する工程と、
    を含むことを特徴とした請求項1記載の半導体光素子の製造方法。
  4. 半導体基板がGaNにより、第1の半導体層がAlGaNにより、活性層がInGaNにより、第2の半導体層がGaNを含む半導体層によりそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体光素子の製造方法。
  5. 基板上に第1導電型の第1の半導体層、活性層、第2導電型の第2の半導体層を順次積層した半導体積層構造の表面にレジストを塗布し、写真製版工程により導波路リッジに対応した形状を有するレジスト膜部分を備えた第1のレジストパターンを形成する工程と、
    この第1のレジストパターンをマスクとして、エッチングにより第2の半導体層の上表面側の一部を除去しその底部に第2の半導体層の一部を残した凹部を形成することにより導波路リッジを形成する工程と、
    第1のレジストパターンを除去した後、凹部を含む半導体積層構造の表面に第1の絶縁膜を形成する工程と、
    導波路リッジ頂部に形成された第1の絶縁膜の表面が露呈するとともに、導波路リッジに隣接する凹部の第1の絶縁膜を、導波路リッジの第2の半導体層表面よりも高くかつ導波路リッジ頂部上の第1の絶縁膜表面よりも低い表面を有するレジスト膜により埋設する第2のレジストパターンを形成する工程と、
    第2のレジストパターンをマスクとしてエッチングにより第1の絶縁膜を除去し、導波路リッジの第2の半導体層表面を露呈させる工程と、
    第2のレジストパターンをマスクとして第1の絶縁膜を除去した後、露呈した導波路リッジの第2の半導体層の表面上に電極層を形成する工程と、
    を含む半導体光素子の製造方法。
  6. 第2のレジストパターンを形成する工程が、
    第1の絶縁膜上にレジストを塗布し第1の絶縁膜を覆い、導波路リッジに隣接する凹部において表面が導波路リッジの第1の絶縁膜の上面とほぼ同じ高さを有するレジスト膜を形成する工程と、
    写真製版工程により、導波路リッジに隣接する凹部の底面の一部にレジスト膜を残して第1の絶縁膜を被覆するとともに導波路リッジ頂部における第1の絶縁膜を一様に露呈させたレジストパターンを形成する工程と、
    加熱処理によりレジストパターンのレジストを流動化し、凹部の底面の全域をレジスト膜により被覆する工程と、
    を含むことを特徴とした請求項5記載の半導体光素子の製造方法。
  7. 半導体基板がGaNにより、第1の半導体層がAlGaNにより、活性層がInGaNにより、第2の半導体層がGaNを含む半導体層によりそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項5または6に記載の半導体光素子の製造方法。
  8. 導波路リッジの第2の半導体層表面を露呈させる工程において、ウエットエッチングにより第1の絶縁膜を除去することを特徴とした請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体光素子の製造方法
JP2007137581A 2006-07-21 2007-05-24 半導体光素子の製造方法 Active JP4091647B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007137581A JP4091647B2 (ja) 2006-07-21 2007-05-24 半導体光素子の製造方法
TW096123034A TWI341062B (en) 2006-07-21 2007-06-26 Method for manufacturing semiconductor optical device
US11/772,297 US7879635B2 (en) 2006-07-21 2007-07-02 Method for manufacturing semiconductor optical device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006199574 2006-07-21
JP2007137581A JP4091647B2 (ja) 2006-07-21 2007-05-24 半導体光素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008047865A JP2008047865A (ja) 2008-02-28
JP4091647B2 true JP4091647B2 (ja) 2008-05-28

Family

ID=38971937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007137581A Active JP4091647B2 (ja) 2006-07-21 2007-05-24 半導体光素子の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7879635B2 (ja)
JP (1) JP4091647B2 (ja)
TW (1) TWI341062B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008235790A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体光素子の製造方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007040295A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-12 Seoul Opto Device Co., Ltd. (al, ga, in)n-based compound semiconductor and method of fabricating the same
JP4860499B2 (ja) * 2007-02-05 2012-01-25 浜松ホトニクス株式会社 半導体発光素子および半導体発光素子製造方法
JP4272239B2 (ja) * 2007-03-29 2009-06-03 三菱電機株式会社 半導体光素子の製造方法
JP5001760B2 (ja) * 2007-09-10 2012-08-15 日本オプネクスト株式会社 半導体素子の製造方法
JP5098878B2 (ja) * 2008-08-01 2012-12-12 住友電気工業株式会社 半導体発光素子の製造方法
JP5499920B2 (ja) * 2010-06-09 2014-05-21 住友電気工業株式会社 半導体光デバイスの製造方法
US8648990B2 (en) * 2010-11-15 2014-02-11 Nec Corporation Optical device

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4943970A (en) * 1988-10-24 1990-07-24 General Dynamics Corporation, Electronics Division Surface emitting laser
DE58904573D1 (de) * 1989-02-15 1993-07-08 Siemens Ag Abstimmbarer halbleiterlaser.
EP0578012B1 (de) * 1992-07-08 1995-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Modulierbare Laserdiode für hohe Frequenzen
US5293392A (en) * 1992-07-31 1994-03-08 Motorola, Inc. Top emitting VCSEL with etch stop layer
KR960014732B1 (ko) * 1992-12-22 1996-10-19 양승택 Rwg형 반도체 레이저장치 및 제조방법
KR970009670B1 (en) * 1994-03-30 1997-06-17 Samsung Electronics Co Ltd Method of manufacture for semiconductor laserdiode
JPH10200204A (ja) * 1997-01-06 1998-07-31 Fuji Xerox Co Ltd 面発光型半導体レーザ、その製造方法およびこれを用いた面発光型半導体レーザアレイ
JP2867995B2 (ja) * 1997-05-28 1999-03-10 日本電気株式会社 半導体マハツェンダ変調器とその製造方法
KR100243417B1 (ko) * 1997-09-29 2000-02-01 이계철 알더블유지 구조의 고출력 반도체 레이저
JP4639571B2 (ja) 1998-02-17 2011-02-23 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法
TW417320B (en) 1998-06-18 2001-01-01 Ind Tech Res Inst Self-aligned method for fabricating a ridge-waveguide semiconductor laser diode
US6144682A (en) * 1998-10-29 2000-11-07 Xerox Corporation Spatial absorptive and phase shift filter layer to reduce modal reflectivity for higher order modes in a vertical cavity surface emitting laser
JP2000138416A (ja) * 1998-10-30 2000-05-16 Furukawa Electric Co Ltd:The リッジ型半導体素子の作製方法
TW418547B (en) * 1998-12-23 2001-01-11 Ind Tech Res Inst Manufacturing method of ridge waveguide semiconductor light emitting device
US6744800B1 (en) * 1998-12-30 2004-06-01 Xerox Corporation Method and structure for nitride based laser diode arrays on an insulating substrate
JP2000340880A (ja) 1999-05-31 2000-12-08 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザおよびその作製方法
US6577658B1 (en) * 1999-09-20 2003-06-10 E20 Corporation, Inc. Method and apparatus for planar index guided vertical cavity surface emitting lasers
US6424669B1 (en) * 1999-10-29 2002-07-23 E20 Communications, Inc. Integrated optically pumped vertical cavity surface emitting laser
TW443019B (en) * 2000-02-18 2001-06-23 Ind Tech Res Inst Self-aligned manufacturing method and the structure of ridge-waveguide semiconductor laser
TW455942B (en) * 2000-10-31 2001-09-21 Promos Technologies Inc Via etch post-clean process
JP4828018B2 (ja) * 2000-11-06 2011-11-30 三菱電機株式会社 光変調器およびその製造方法並びに光半導体装置
JP4621393B2 (ja) * 2001-03-27 2011-01-26 富士ゼロックス株式会社 表面発光型半導体レーザ及び表面発光型半導体レーザの製造方法
US7177336B2 (en) * 2002-04-04 2007-02-13 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
JP2004014943A (ja) * 2002-06-10 2004-01-15 Sony Corp マルチビーム型半導体レーザ、半導体発光素子および半導体装置
JP3729263B2 (ja) * 2002-09-25 2005-12-21 セイコーエプソン株式会社 面発光型半導体レーザおよびその製造方法、光モジュール、光伝達装置
JP4590820B2 (ja) * 2002-12-16 2010-12-01 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
US7433381B2 (en) * 2003-06-25 2008-10-07 Finisar Corporation InP based long wavelength VCSEL
US7075962B2 (en) * 2003-06-27 2006-07-11 Finisar Corporation VCSEL having thermal management
JP3982521B2 (ja) 2004-06-04 2007-09-26 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子及びその製造方法
JP4889930B2 (ja) * 2004-08-27 2012-03-07 シャープ株式会社 窒化物半導体レーザ素子の製造方法
US7512167B2 (en) * 2004-09-24 2009-03-31 Sanyo Electric Co., Ltd. Integrated semiconductor laser device and method of fabricating the same
JP4606104B2 (ja) 2004-09-24 2011-01-05 三洋電機株式会社 集積型半導体レーザ素子
JP4956928B2 (ja) * 2004-09-28 2012-06-20 日亜化学工業株式会社 半導体装置
DE102005004360A1 (de) * 2005-01-31 2006-08-17 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Effizientes Verfahren zum Herstellen und Zusammenfügen eines mikroelektronischen Chips mit Lothöckern
KR101100425B1 (ko) * 2005-05-07 2011-12-30 삼성전자주식회사 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법
US7280712B2 (en) * 2005-08-04 2007-10-09 Intel Corporation Method and apparatus for phase shifiting an optical beam in an optical device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008235790A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体光素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20080020502A1 (en) 2008-01-24
US7879635B2 (en) 2011-02-01
TW200824205A (en) 2008-06-01
JP2008047865A (ja) 2008-02-28
TWI341062B (en) 2011-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4142084B2 (ja) 半導体光素子の製造方法
JP4272239B2 (ja) 半導体光素子の製造方法
JP4091647B2 (ja) 半導体光素子の製造方法
US7456039B1 (en) Method for manufacturing semiconductor optical device
US7687290B2 (en) Method for manufacturing semiconductor optical device
JP2010074131A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP4105216B2 (ja) 半導体光素子の製造方法
JP2011124442A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP4814538B2 (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP4752867B2 (ja) 半導体光素子の製造方法
JP2006228892A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP5347236B2 (ja) 半導体光素子の製造方法
US7611916B2 (en) Method of manufacturing semiconductor optical element
JP5150581B2 (ja) 発光素子、発光装置及び発光素子の製造方法
JP2006093682A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
US20060222026A1 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method therefor
JP5090192B2 (ja) 窒化物半導体発光素子とその窒化物半導体発光素子を備える窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子。
JP4497606B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP4048695B2 (ja) 半導体混晶層の製造方法、及び半導体デバイスと半導体発光素子
JP2000091696A (ja) 半導体素子、半導体発光素子およびその製造方法
JPH11274641A (ja) 半導体素子およびその製造方法
JP3950473B2 (ja) 化合物半導体レーザ
JP2012023406A (ja) 窒化物半導体発光素子とその窒化物半導体発光素子を備える窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子
JP2008098362A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2002270964A (ja) 窒化物系半導体発光素子及びその作製方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080226

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080228

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4091647

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110307

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110307

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140307

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250