JP4816990B2 - 発光素子および半導体素子ならびにそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に半導体層が積層された発光素子および半導体素子ならびにそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体レーザ（laser diode ；ＬＤ）は、光ディスク装置、レーザビームプリンタあるいは複写機などの様々な装置において利用されている。図１６は、従来の半導体レーザの一構成例を表すものである。この半導体レーザは、基板１１１にｎ型クラッド層１１３，活性層１１４，第１ｐ型クラッド層１１５，エッチングストップ層１１６，第２ｐ型クラッド層１１７およびｐ側コンタクト層１１８を順次積層し、活性層１１４の電流注入領域に対応して第２ｐ型クラッド層１１７を帯状とすることにより電流狭窄するようにしたものである。よって、基板１１１と反対側の表面には、第２ｐ型クラッド層１１７に対応して突出部１２３が形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１６に示した従来の半導体レーザでは、第２ｐ型クラッド層１１７に対応して表面に突出部１２３が形成されているので、製造工程などにおいて治工具が突出部１２３およびその近傍に接触する回数が多く、突出部１２３およびその周辺、例えば第２ｐ型クラッド層１１７および活性層１１４の電流注入領域がそれにより損傷を受けやすいという問題があった。例えば、半導体レーザを形成したのち吸着性の治工具を用いて測定機に搬送する場合など、治工具の形状を改良したり、あるいは治工具の吸着力を制御するなどの検討を行っても、損傷を効果的に防止することはできなかった。そのため、特性が低下してしまっていた。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、治工具の接触による損傷を防止し、特性を向上させることができる発光素子および半導体素子ならびにそれらの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による発光素子は、基板に活性層を含む半導体層および電極がこの順に積層され、活性層は、電流が注入される電流注入領域を有しており、電極の表面には、電流注入領域に対応して突出部が設けられ、電極の上に、電流注入領域以外の領域に対応して突状の保護部が設けられ、この保護部は、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出しているものである。
【０００６】
本発明による他の発光素子は、基板に活性層を含む半導体層および電極がこの順に積層され、活性層は、電流が注入される電流注入領域を有すると共に、半導体層は、電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を有しており、電極の上には、電流注入領域以外の領域に対応して保護部が設けられ、この保護部は、先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出しているものである。
【０００７】
本発明による半導体素子は、基板に半導体層および電極がこの順に積層され、電極の表面に突出部を有し、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を有するものである。
【０００８】
本発明による発光素子の製造方法は、基板の上に活性層を含む半導体層を成長させる工程と、半導体層に活性層の電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を形成したのち半導体層の上に電極を形成することにより、電極の表面に電流狭窄用突部に対応して突出部を形成する工程と、電極の上に、活性層の電流注入領域以外の領域に対応して、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を形成する工程とを含むものである。
【０００９】
本発明による他の発光素子の製造方法は、基板の上に活性層を含む半導体層を成長させる工程と、半導体層に活性層の電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を形成したのち半導体層の上に電極を形成する工程と、電極の上に、活性層の電流注入領域以外の領域に対応して、先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出している保護部を形成する工程とを含むものである。
【００１０】
本発明による半導体素子の製造方法は、基板に半導体層を成長させる工程と、半導体層の上に電極を形成すると共に電極の表面に突出部を形成する工程と、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を形成する工程とを含むものである。
【００１１】
本発明による発光素子および半導体素子では、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を有しているので、治工具による突出部への接触回数が削減され、突出部およびその周辺の損傷が防止される。
【００１２】
本発明による他の発光素子では、電極の上に、先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出している保護部を有しているので、治工具による電流注入領域に対応する表面への接触回数が削減され、電流注入領域に対応する表面およびその周辺の損傷が防止される。
【００１３】
本発明による発光素子の製造方法および半導体素子の製造方法では、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部が形成される。
【００１４】
本発明による他の発光素子の製造方法では、電極の上に、先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出している保護部が形成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る発光素子である半導体レーザの構成を表すものである。この半導体レーザは、基板１１の一面側に、半導体層であるバッファ層１２，ｎ型クラッド層１３，活性層１４，第１ｐ型クラッド層１５，エッチングストップ層１６，第２ｐ型クラッド層１７およびｐ側コンタクト層１８がこの順に積層されている。このうち、バッファ層１２およびｎ型クラッド層１３は第１導電型半導体層に対応するｎ型半導体層であり、第１ｐ型クラッド層１５，エッチングストップ層１６，第２ｐ型クラッド層１７およびｐ側コンタクト層１８は第２導電型半導体層に対応するｐ型半導体層である。
【００１７】
基板１１は、例えば、積層方向における厚さ（以下、単に厚さという）が１００μｍであり、ケイ素（Ｓｉ）あるいはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。バッファ層１２は、例えば、厚さが１μｍであり、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ混晶により構成されている。ｎ型クラッド層１３は、例えば、厚さが１μｍであり、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶により構成されている。
【００１８】
活性層１４は、例えば、厚さが８０ｎｍであり、不純物を添加しないnon-Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ混晶により構成されている。この活性層１４は、電流が注入される電流注入領域と、この電流注入領域以外の非電流注入領域とを有している。このうち電流注入領域は発光領域として機能する。
【００１９】
第１ｐ型クラッド層１５は、例えば、厚さが０．３μｍであり、亜鉛（Ｚｎ）などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶により構成されている。エッチングストップ層１６は、例えば、厚さが７０ｎｍであり、亜鉛などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ混晶により構成されている。第２ｐ型クラッド層１７は、例えば、厚さが１．２μｍであり、亜鉛などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶により構成されている。
【００２０】
このうちエッチングストップ層１６の少なくとも一部および第２ｐ型クラッド層１７は、細い帯状（図１においては紙面に対して垂直な方向に延長された帯状）とされており、電流狭窄用突部１７ａを構成している。この電流狭窄用突部１７ａは、活性層１４の電流注入領域を制限するためのものであり、活性層１４のうち電流狭窄用突部１７ａに対応する部分が電流注入領域となっている。電流狭窄用突部１７ａの両側には、活性層１４の非電流注入領域に対応して、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓよりなる厚さ０．５μｍの電流ストップ層１９が形成されている。
【００２１】
ｐ側コンタクト層１８は、例えば、亜鉛などのｐ型不純物を拡散することにより形成されたものであり、ｐ型ＧａＡｓよりなる第１拡散領域１８ａと、ｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶よりなる第２拡散領域１８ｂとを有している。なお、第２拡散領域１８ｂは、後述する製造方法において説明するように、第２ｐ型クラッド層１７の一部にｐ型不純物を拡散することにより形成された領域である。ｐ側コンタクト層１８の厚さは、例えば１μｍである。
【００２２】
また、この半導体レーザは、基板１１の一面と対向する他面側に、ｎ側電極２１を有している。ｎ側電極２１は、例えば、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層とを基板１１の側から順に積層し、熱処理により合金化した構造を有しており、基板１１を介してｎ型半導体層と電気的に接続されている。一方、ｐ側コンタクト層１８の上には、ｐ側電極２２が設けられている。ｐ側電極２２は、例えば、チタン（Ｔｉ）層，白金（Ｐｔ）層および金層をｐ側コンタクト層１８の側から順に積層し、熱処理により合金化した構造を有しており、ｐ型半導体層と電気的に接続されている。このｐ側電極２２は、本発明の電極に対応している。
【００２３】
ｐ側電極２２の表面、すなわち半導体レーザの基板１１と反対側の表面には、活性層１４の電流注入領域に対応して突出部２３が形成されている。この突出部２３は、電流狭窄用突部１７ａに対応して製造上形成されるものであり、電流狭窄用突部１７ａと同一方向に延長された帯状となっている。突出部２３の表面はｐ側電極２２により構成されている。なお、突出部２３は、活性層１４の電流注入領域と完全に一致して設けられていなくてもよい。例えば、図１に示したように、電流注入領域よりも若干広い領域に設けられていてもよく、逆に電流注入領域よりも若干狭い領域に設けられていてもよい。すなわち、電流注入領域との関係において設けられていればよい。
【００２４】
ｐ側電極２２の表面、すなわち半導体レーザの基板１１と反対側の表面には、また、活性層１４の非電流注入領域に対応して突状の保護部２４が形成されている。本実施の形態では、例えば、保護部２４は突出部２３と同一方向に延長されており、突出部２３の両側に形成されている。この保護部２４は、例えば、金（Ａｕ）などの金属、または二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）あるいは窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）などの絶縁材料により構成されている。保護部２４の先端面は、突出部２３の先端面と同一面上にあるかあるいは突出部２３よりも突出されており、突出部２３に治工具などが接触するのを防止するようになっている。なお、保護部２４は、活性層１４の非電流注入領域と完全に一致して設けられている必要はない。例えば、図１に示したように、非電流注入領域に対応する領域内の一部に設けられていてもよく、逆に非電流注入領域よりも若干広い領域に設けられていてもよい。すなわち、非電流注入領域との関係において設けられていればよい。
【００２５】
更に、この半導体レーザは、第２ｐ型クラッド層１７の延長方向において対向する一対の側面が共振器端面となっており、この一対の共振器端面には図示しない一対の反射鏡膜がそれぞれ形成されている。一対の反射鏡膜のうちの一方は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）により構成され、低反射率となるように調整されている。これに対して他方の反射鏡膜は、例えば酸化アルミニウム層と非晶質ケイ素（アモルファスシリコン）層とを交互に積層して構成されており、高反射率となるように調整されている。これにより、活性層１４において発生した光は一対の反射鏡膜の間を往復して増幅され、低反射率側の反射鏡膜からレーザビームとして射出されるようになっている。
【００２６】
このような構成を有する半導体レーザは、次のようにして製造することができる。
【００２７】
図２ないし図５は本実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を工程順に表わすものである。まず、図２（Ａ）に示したように、例えば、厚さ４５０μｍのｎ型ＧａＡｓよりなる基板１１の一面に、ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition；有機金属化学気相成長）法により、ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ混晶よりなるバッファ層１２，ｎ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶よりなるｎ型クラッド層１３，non-Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ混晶よりなる活性層１４，ｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶よりなる第１ｐ型クラッド層１５，ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ混晶よりなるエッチングストップ層１６およびｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶よりなる第２ｐ型クラッド層１７を順次成長させる。
【００２８】
次いで、図２（Ｂ）に示したように、例えば、第２ｐ型クラッド層１７の上に図示しないマスク層を形成し、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、エッチングストップ層１６を利用して第２ｐ型クラッド層１７を選択的に除去する。これにより、活性層１４の電流注入領域に対応して、第２ｐ型クラッド層１７およびエッチングストップ層１６の少なくとも一部を細い帯状とし、電流狭窄用突部１７ａを形成する。そののち、図示しないマスク層を除去する。
【００２９】
続いて、図３（Ａ）に示したように、例えば、第１ｐ型クラッド層１５および電流狭窄用突部１７ａの上に、ＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓよりなる電流ストップ層１９を成長させる。その際、成長させる電流ストップ層１９の厚さは、後述する工程で電流ストップ層１９の一部にｐ型不純物を拡散してｐ側コンタクト層１８を形成する分も含めた十分な厚さとする。そののち、例えば、リソグラフィー技術を用い、ＲＩＥ法により、成長させた電流ストップ層１９のうち電流狭窄用突部１７ａに対応して突出している部分の上側一部１９ａを選択的に除去する。
【００３０】
電流ストップ層１９を選択的に除去したのち、図３（Ｂ）に示したように、例えば、電流ストップ層１９の上側一部および第２ｐ型クラッド層１７の上側一部に亜鉛などのｐ型不純物を拡散する。これにより、電流ストップ層１９の上側一部にｐ側コンタクト層１８の第１拡散領域１８ａを形成すると共に、第２ｐ型クラッド層１７の上側一部にｐ側コンタクト層１８の第２拡散領域１８ｂを形成する。
【００３１】
ｐ側コンタクト層１８を形成したのち、図４（Ａ）に示したように、例えば、基板１１の他面側をラッピングして基板１１の厚さを１００μｍとし、その他面側に金とゲルマニウムとの合金層，ニッケル層および金層を順次蒸着し、熱処理を行ってｎ側電極２１を形成する。また、ｐ側コンタクト層１８の上に、例えばチタン層，白金層および金層を順次蒸着し、熱処理を行って、ｐ側電極２２を形成する。その際、ｐ側コンタクト層１８の表面には電流狭窄用突部１７ａに対応して突出部が形成されているので、ｐ側電極２２の表面にも電流狭窄用突部１７ａに対応して突出部２３が形成される。
【００３２】
ｎ側電極２１およびｐ側電極２２を形成したのち、図４（Ｂ）に示したように、例えば、ｐ側電極２２の上にレジスト膜３１を塗布し、図示しないマスクを利用してレジスト膜３１を露光し、現像して所定のパターンを形成する。これにより、突出部２３をレジスト膜３１により覆う。
【００３３】
そののち、図５に示したように、ｐ側電極２２の上に、例えばレジスト膜３１を利用して蒸着法により金属あるいは絶縁材料よりなる保護部２４を選択的に形成する。その際、保護部２４の先端面が突出部２３の先端面と同一面上にあるかあるいは突出部２３よりも突出するようにする。保護部２４を形成したのち、例えば、有機溶剤によりレジスト膜３１を除去し、保護部２４を形成する際にレジスト膜３１の上に堆積された堆積層３２も同時に除去する。そののち、基板１１を所定の大きさに整え、電流狭窄用突部１７ａの延長方向において対向する一対の共振器端面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、図１に示した半導体レーザが形成される。
【００３４】
この半導体レーザは、次のように作用する。
【００３５】
この半導体レーザでは、ｎ側電極２１とｐ側電極２２との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄用突部１７ａにより電流狭窄され、活性層１４の電流注入領域に電流が注入されて、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、図示しない一対の反射鏡膜により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。ここでは、活性層１４の非電流注入領域に対応して保護部２４が形成され、保護部２４の先端面が突出部２３と同一面上にあるかあるいは突出部２３よりも突出しているので、製造の際に治工具が突出部２３およびその近傍に接触する回数が少なく、突出部２３およびその周辺、例えば電流狭窄用突部１７ａおよび活性層１４の電流注入領域などの損傷が防止される。よって、特性が向上し、品質が改善される。
【００３６】
このように本実施の形態によれば、基板１１と反対側の表面に、先端面が突出部２３と同一面上にあるかあるいは突出部２３よりも突出された保護部２４を形成するようにしたので、製造の際に治工具が突出部２３およびその近傍に接触する回数を削減することができる。よって、突出部２３およびその周辺、例えば電流狭窄用突部１７ａおよび活性層１４の電流注入領域などが損傷されることを防止することができる。従って、特性を向上させることができ、品質の改善を図ることができる。また、外観歩留りを向上させることができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
図６は本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表すものである。この半導体レーザは、保護部４４の構成が異なることを除き、他は第１の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有している。よって、ここでは第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
この半導体レーザは、電流狭窄用突部１７ａの両側に、電流ストップ層１９を介して第２ｐ型クラッド層１７およびエッチングストップ層１６よりなる保護用突部４７ｂを有している。保護用突部４７ｂは、活性層１４の非電流注入領域に対応して形成されており、例えば電流狭窄用突部１７ａと同一方向に延長されている。保護用突部４７ｂとｐ側コンタクト層１８の第１拡散領域１８ａとの間には電流ストップ層１９が介在しており、保護用突部４７ｂを介して電流が流れることを防止するようになっている。
【００３９】
保護部４４は保護用突部４７ｂに対応して製造上形成されるものであり、本実施の形態では、保護部４４の表面はｐ側電極２２により構成されている。他は、第１の実施の形態の保護部２４と同一である。
【００４０】
このような構成を有する半導体レーザは、次のようにして製造することができる。
【００４１】
図７ないし図１１は本実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を工程順に表すものである。まず、第１の実施の形態と同様にして、基板１１の一面に、バッファ層１２，ｎ型クラッド層１３，活性層１４，第１ｐ型クラッド層１５，エッチングストップ層１６および第２ｐ型クラッド層１７を順次成長させる（図２（Ａ）参照）。次いで、図７（Ａ）に示したように、例えば、ＲＩＥ法により、エッチングストップ層１６を利用して第２ｐ型クラッド層１７を選択的に除去し、電流狭窄用突部１７ａおよび保護用突部４７ｂを同一工程により形成する。
【００４２】
続いて、図７（Ｂ）に示したように、例えば、第１ｐ型クラッド層１５，電流狭窄用突部１７ａおよび保護用突部４７ｂの上に、第１の実施の形態と同様にして、ｎ型ＧａＡｓよりなる電流ストップ層１９を成長させる。ここでも、第１の実施の形態と同様に、成長させる電流ストップ層１９の厚さは、後述する工程で電流ストップ層１９の一部にｐ型不純物を拡散してｐ側コンタクト層１８を形成する分も含めた十分な厚さとする。電流ストップ層１９を成長させたのち、例えば、図８に示したように、電流ストップ層１９の上にレジスト膜３３を塗布する。
【００４３】
そののち、例えば、図９に示したように、マスク３４を利用してレジスト膜３３のうち電流狭窄用突部１７ａに対応して突出している部分を選択的に露光し、現像して、図１０（Ａ）に示したように、電流狭窄用突部１７ａに対応してレジスト膜３３に開口３３ａを形成する。レジスト膜３３に開口３３ａを形成したのち、図１０（Ｂ）に示したように、例えば、レジスト膜３３をマスクとして、ＲＩＥ法により、電流ストップ層１９のうち電流狭窄用突部１７ａに対応して突出している部分の上側一部を選択的に除去する。
【００４４】
電流ストップ層１９を選択的に除去したのち、図１１に示したように、例えば、電流ストップ層１９の上側一部および電流狭窄用突部１７ａの上側一部に亜鉛などのｐ型不純物を拡散する。これにより、電流ストップ層１９の上側一部にｐ側コンタクト層１８の第１拡散領域１８ａを形成すると共に、電流狭窄用突部１７ａの上側一部にｐ側コンタクト層１８の第２拡散領域１８ｂを形成する。
【００４５】
ｐ側コンタクト層１８を形成したのち、例えば、第１の実施の形態と同様にして、基板１１の他面側をラッピングしてｎ側電極２１を形成すると共に、ｐ側コンタクト層１８の上にｐ側電極２２を形成する。なお、ｐ側コンタクト層１８の表面には電流狭窄用突部１７ａおよび保護用突部４７ｂに対応して突出部がそれぞれ形成されているので、ｐ側電極２２の表面には電流狭窄用突部１７ａに対応して突出部２３が形成され、保護用突部４７ｂに対応して突状の保護部４４が形成される。本実施の形態では、図１０（Ｂ）に示したように、電流狭窄用突部１７ａに対応して電流ストップ層１９の上側一部を除去しているので、保護部４４の先端面は突出部２３よりも突出して形成される。
【００４６】
そののち、基板１１を所定の大きさに整え、電流狭窄用突部１７ａの延長方向において対向する一対の共振器端面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、図６に示した半導体レーザが形成される。
【００４７】
［第３の実施の形態］
図１２は本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表すものである。この半導体レーザは、基板１１を共通とし、分離溝５１を介して配列された複数（ここでは４個）のレーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄをそれぞれ備えている。レーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、保護部５４を除き、他はそれぞれ第１の実施の形態の半導体レーザとほぼ同一の構成を有している。すなわち、基板１１の一面側には、バッファ層１２，ｎ型クラッド層１３，活性層１４，第１ｐ型クラッド層１５，エッチングストップ層１６，第２ｐ型クラッド層１７およびｐ側コンタクト層１８がこの順に積層され、第２ｐ型クラッド層１７は細い帯状とされて電流狭窄用突部１７ａを構成しており、電流狭窄用突部１７ａの両側には電流ストップ層１９が形成されている。また、基板５１の他面側にはレーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄに共通のｎ側電極２１が形成されており、ｐ側コンタクト層５８の上にはレーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄにより個別のｐ側電極２２がそれぞれ形成されている。よって、ここでは第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
分離溝５１には、例えば絶縁材料よりなる埋め込み層５２がそれぞれ形成されている。この埋め込み層５２の上には、例えば絶縁材料よりなる保護部５４が形成されている。また、両端に位置するレーザ発振部５０ａ，５０ｄのｐ側電極２２の表面にも、活性層１４の非電流注入領域のうち外側に位置する方に対応して保護部５４が形成されている。すなわち、保護部５４は、活性層１４の非電流注入領域に限定されることなく、活性層１４の電流注入領域以外の領域に対応して設けられていればよい。保護部５４の他の構成は第１の実施の形態の保護部２４と同一である。なお、保護部５４は、埋め込み層５２の上にのみ形成するようにしてもよい。
【００４９】
このような構成を有する半導体レーザは、第１の実施の形態と同様にして製造することができ、同様に作用し、同様の効果を有する。なお、本実施の形態では、レーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが第１の実施の形態の半導体レーザとほぼ同一の構成を有する場合について説明したが、レーザ発振部の構成を第２の実施の形態の半導体レーザとほぼ同一とし、分離溝の上にも保護部を形成するようにしてもよい。
【００５０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、ｐ側電極２２の表面、すなわち基板１１と反対側の表面に、活性層１４の電流注入領域に対応して突出部２３を有する場合について説明したが、必ずしも突出部２３を有している必要はない。例えば図１３に示したように、保護部４４が広い範囲にわたって設けられることにより、電流狭窄用突部１７ａに対応して表面に突出部が形成されない場合もある。この場合には、保護部４４の先端面が活性層１４の電流注入領域に対応する表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出して形成されることにより、上記実施の形態と同一の効果を得ることができる。
【００５１】
また、例えば図１４または図１５に示したように、発光素子の構造によっては、電流狭窄用突部１７ａに対応して表面に突出部が形成されない場合もある。なお、電流狭窄用突部１７ａというのは、例えば、基板１１さらにはｐ型半導体層の平坦面（図１４および図１５では第１ｐ型クラッド層１５の平坦面）に対して、基板１１と反対側に突出していればよい。この場合も、保護部２４の先端面を活性層１４の電流注入領域に対応する表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出させることにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができ、信頼性を高めることができる。
【００５２】
更に、上記実施の形態では、保護部２４，４４が突出部２３と同一方向に延長され、突出部２３の両側に設けられている場合について説明したが、保護部はどの様な形状でもよく、突出部２３の一方の側にのみ設けられていてもよい。
【００５３】
加えて、上記実施の形態では、半導体レーザの構成について具体的に例を挙げて説明したが、本発明は、他の構造を有する半導体レーザについても同様に適用することができる。また、上記実施の形態では、第１導電型をｎ型とし第２導電型をｐ型とする場合について説明したが、第１導電型をｐ型とし第２導電型をｎ型とする場合についても同様に適用することができる。
【００５４】
更にまた、上記実施の形態では、半導体レーザを構成する材料について具体的に例を挙げて説明したが、本発明は、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体，窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体あるいはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体などの他の半導体材料を用いる場合についても広く適用することができる。
【００５５】
加えてまた、上記実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法により半導体層を成長させる場合について説明したが、分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法などの他の方法により成長させるようにしてもよい。
【００５６】
更にまた、上記実施の形態では、半導体レーザについて具体的に説明したが、本発明は、発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）などの他の発光素子についても適用することができる。また、基板に半導体層が積層され、基板と反対側の表面に突出部が形成された半導体素子についても適用することができる。例えば、基板と反対側の表面に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を備えるようにすれば、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。具体的には、ＨＥＭＴ（high electron mobility transistor ）などのＦＥＴ（field effect transistor ）において、基板と反対側の表面にゲート電極により突出部が形成されている場合に、ゲート電極を間に挟むようにして、先端面がゲート電極と同一面上にあるかあるいはゲート電極よりも突出している突状の保護部を設けるようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の発光素子、または請求項６ないし８のいずれか１に記載の発光素子の製造方法によれば、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出された保護部を設けるようにしたので、または先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるかあるいはそれよりも突出された保護部を設けるようにしたので、製造の際に治工具が突出部およびその近傍、または電流注入領域に対応する電極の表面の領域およびその近傍に接触する回数を削減することができる。よって、突出部およびその周辺、または電流注入領域に対応する電極の表面の領域およびその周辺、特に電流注入領域が損傷されることを防止することができる。従って、特性を向上させることができ、品質の改善を図ることができるという効果を奏する。また、外観歩留りを向上させることができるという効果も奏する。
【００５８】
また、請求項５記載の半導体素子、または請求項９記載の半導体素子の製造方法によれば、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している保護部を設けるようにしたので、突出部およびその近傍に治工具が接触する回数を削減することができる。よって、突出部およびその周辺が損傷されることを防止することができ、突出部の周辺が特性に関係する場合など、特に特性の向上を図ることができるという効果を奏する。また、外観歩留りを向上させることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した半導体レーザの製造工程を表す断面図である。
【図３】図２に続く製造工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く製造工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く製造工程を表す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図７】図６に示した半導体レーザの製造工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く製造工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く製造工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く製造工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く製造工程を表す断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図１３】本発明の変形例を表す断面図である。
【図１４】本発明の他の変形例を表す断面図である。
【図１５】本発明の他の変形例を表す断面図である。
【図１６】従来の半導体レーザの構成を表す断面図である。
【符号の説明】
１１…基板、１２…バッファ層、１３…ｎ型クラッド層、１４…活性層、１５…第１ｐ型クラッド層、１６…エッチングストップ層、１７…第２ｐ型クラッド層、１７ａ…電流狭窄用突部、１８…ｐ側コンタクト層、１８ａ…第１拡散領域、１８ｂ…第２拡散領域、１９…電流ストップ層、２１…ｎ側電極、２２…ｐ側電極、２３…突出部、２４，４４，５４…保護部、３１，３３…レジスト膜、３２…堆積層、３４…マスク、４７ｂ…保護用突部、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…レーザ発振部、５１…分離溝、５２…埋め込み層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に半導体層が積層された発光素子および半導体素子ならびにそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体レーザ（laser diode ；ＬＤ）は、光ディスク装置、レーザビームプリンタあるいは複写機などの様々な装置において利用されている。図１６は、従来の半導体レーザの一構成例を表すものである。この半導体レーザは、基板１１１にｎ型クラッド層１１３，活性層１１４，第１ｐ型クラッド層１１５，エッチングストップ層１１６，第２ｐ型クラッド層１１７およびｐ側コンタクト層１１８を順次積層し、活性層１１４の電流注入領域に対応して第２ｐ型クラッド層１１７を帯状とすることにより電流狭窄するようにしたものである。よって、基板１１１と反対側の表面には、第２ｐ型クラッド層１１７に対応して突出部１２３が形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１６に示した従来の半導体レーザでは、第２ｐ型クラッド層１１７に対応して表面に突出部１２３が形成されているので、製造工程などにおいて治工具が突出部１２３およびその近傍に接触する回数が多く、突出部１２３およびその周辺、例えば第２ｐ型クラッド層１１７および活性層１１４の電流注入領域がそれにより損傷を受けやすいという問題があった。例えば、半導体レーザを形成したのち吸着性の治工具を用いて測定機に搬送する場合など、治工具の形状を改良したり、あるいは治工具の吸着力を制御するなどの検討を行っても、損傷を効果的に防止することはできなかった。そのため、特性が低下してしまっていた。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、治工具の接触による損傷を防止し、特性を向上させることができる発光素子および半導体素子ならびにそれらの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による発光素子は、基板に活性層を含む半導体層および電極がこの順に積層され、活性層は、電流が注入される電流注入領域を有しており、電極の表面には、電流注入領域に対応して突出部が設けられ、電極の上に、電流注入領域以外の領域に対応して突状の保護部が設けられ、この保護部は、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出しているものである。
【０００６】
本発明による他の発光素子は、基板に活性層を含む半導体層および電極がこの順に積層され、活性層は、電流が注入される電流注入領域を有すると共に、半導体層は、電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を有しており、電極の上には、電流注入領域以外の領域に対応して保護部が設けられ、この保護部は、先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出しているものである。
【０００７】
本発明による半導体素子は、基板に半導体層および電極がこの順に積層され、電極の表面に突出部を有し、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を有するものである。
【０００８】
本発明による発光素子の製造方法は、基板の上に活性層を含む半導体層を成長させる工程と、半導体層に活性層の電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を形成したのち半導体層の上に電極を形成することにより、電極の表面に電流狭窄用突部に対応して突出部を形成する工程と、電極の上に、活性層の電流注入領域以外の領域に対応して、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を形成する工程とを含むものである。
【０００９】
本発明による他の発光素子の製造方法は、基板の上に活性層を含む半導体層を成長させる工程と、半導体層に活性層の電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を形成したのち半導体層の上に電極を形成する工程と、電極の上に、活性層の電流注入領域以外の領域に対応して、先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出している保護部を形成する工程とを含むものである。
【００１０】
本発明による半導体素子の製造方法は、基板に半導体層を成長させる工程と、半導体層の上に電極を形成すると共に電極の表面に突出部を形成する工程と、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を形成する工程とを含むものである。
【００１１】
本発明による発光素子および半導体素子では、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を有しているので、治工具による突出部への接触回数が削減され、突出部およびその周辺の損傷が防止される。
【００１２】
本発明による他の発光素子では、電極の上に、先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出している保護部を有しているので、治工具による電流注入領域に対応する表面への接触回数が削減され、電流注入領域に対応する表面およびその周辺の損傷が防止される。
【００１３】
本発明による発光素子の製造方法および半導体素子の製造方法では、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部が形成される。
【００１４】
本発明による他の発光素子の製造方法では、電極の上に、先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出している保護部が形成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る発光素子である半導体レーザの構成を表すものである。この半導体レーザは、基板１１の一面側に、半導体層であるバッファ層１２，ｎ型クラッド層１３，活性層１４，第１ｐ型クラッド層１５，エッチングストップ層１６，第２ｐ型クラッド層１７およびｐ側コンタクト層１８がこの順に積層されている。このうち、バッファ層１２およびｎ型クラッド層１３は第１導電型半導体層に対応するｎ型半導体層であり、第１ｐ型クラッド層１５，エッチングストップ層１６，第２ｐ型クラッド層１７およびｐ側コンタクト層１８は第２導電型半導体層に対応するｐ型半導体層である。
【００１７】
基板１１は、例えば、積層方向における厚さ（以下、単に厚さという）が１００μｍであり、ケイ素（Ｓｉ）あるいはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。バッファ層１２は、例えば、厚さが１μｍであり、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ混晶により構成されている。ｎ型クラッド層１３は、例えば、厚さが１μｍであり、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶により構成されている。
【００１８】
活性層１４は、例えば、厚さが８０ｎｍであり、不純物を添加しないnon-Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ混晶により構成されている。この活性層１４は、電流が注入される電流注入領域と、この電流注入領域以外の非電流注入領域とを有している。このうち電流注入領域は発光領域として機能する。
【００１９】
第１ｐ型クラッド層１５は、例えば、厚さが０．３μｍであり、亜鉛（Ｚｎ）などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶により構成されている。エッチングストップ層１６は、例えば、厚さが７０ｎｍであり、亜鉛などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ混晶により構成されている。第２ｐ型クラッド層１７は、例えば、厚さが１．２μｍであり、亜鉛などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶により構成されている。
【００２０】
このうちエッチングストップ層１６の少なくとも一部および第２ｐ型クラッド層１７は、細い帯状（図１においては紙面に対して垂直な方向に延長された帯状）とされており、電流狭窄用突部１７ａを構成している。この電流狭窄用突部１７ａは、活性層１４の電流注入領域を制限するためのものであり、活性層１４のうち電流狭窄用突部１７ａに対応する部分が電流注入領域となっている。電流狭窄用突部１７ａの両側には、活性層１４の非電流注入領域に対応して、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓよりなる厚さ０．５μｍの電流ストップ層１９が形成されている。
【００２１】
ｐ側コンタクト層１８は、例えば、亜鉛などのｐ型不純物を拡散することにより形成されたものであり、ｐ型ＧａＡｓよりなる第１拡散領域１８ａと、ｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶よりなる第２拡散領域１８ｂとを有している。なお、第２拡散領域１８ｂは、後述する製造方法において説明するように、第２ｐ型クラッド層１７の一部にｐ型不純物を拡散することにより形成された領域である。ｐ側コンタクト層１８の厚さは、例えば１μｍである。
【００２２】
また、この半導体レーザは、基板１１の一面と対向する他面側に、ｎ側電極２１を有している。ｎ側電極２１は、例えば、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層とを基板１１の側から順に積層し、熱処理により合金化した構造を有しており、基板１１を介してｎ型半導体層と電気的に接続されている。一方、ｐ側コンタクト層１８の上には、ｐ側電極２２が設けられている。ｐ側電極２２は、例えば、チタン（Ｔｉ）層，白金（Ｐｔ）層および金層をｐ側コンタクト層１８の側から順に積層し、熱処理により合金化した構造を有しており、ｐ型半導体層と電気的に接続されている。このｐ側電極２２は、本発明の電極に対応している。
【００２３】
ｐ側電極２２の表面、すなわち半導体レーザの基板１１と反対側の表面には、活性層１４の電流注入領域に対応して突出部２３が形成されている。この突出部２３は、電流狭窄用突部１７ａに対応して製造上形成されるものであり、電流狭窄用突部１７ａと同一方向に延長された帯状となっている。突出部２３の表面はｐ側電極２２により構成されている。なお、突出部２３は、活性層１４の電流注入領域と完全に一致して設けられていなくてもよい。例えば、図１に示したように、電流注入領域よりも若干広い領域に設けられていてもよく、逆に電流注入領域よりも若干狭い領域に設けられていてもよい。すなわち、電流注入領域との関係において設けられていればよい。
【００２４】
ｐ側電極２２の表面、すなわち半導体レーザの基板１１と反対側の表面には、また、活性層１４の非電流注入領域に対応して突状の保護部２４が形成されている。本実施の形態では、例えば、保護部２４は突出部２３と同一方向に延長されており、突出部２３の両側に形成されている。この保護部２４は、例えば、金（Ａｕ）などの金属、または二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）あるいは窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）などの絶縁材料により構成されている。保護部２４の先端面は、突出部２３の先端面と同一面上にあるかあるいは突出部２３よりも突出されており、突出部２３に治工具などが接触するのを防止するようになっている。なお、保護部２４は、活性層１４の非電流注入領域と完全に一致して設けられている必要はない。例えば、図１に示したように、非電流注入領域に対応する領域内の一部に設けられていてもよく、逆に非電流注入領域よりも若干広い領域に設けられていてもよい。すなわち、非電流注入領域との関係において設けられていればよい。
【００２５】
更に、この半導体レーザは、第２ｐ型クラッド層１７の延長方向において対向する一対の側面が共振器端面となっており、この一対の共振器端面には図示しない一対の反射鏡膜がそれぞれ形成されている。一対の反射鏡膜のうちの一方は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）により構成され、低反射率となるように調整されている。これに対して他方の反射鏡膜は、例えば酸化アルミニウム層と非晶質ケイ素（アモルファスシリコン）層とを交互に積層して構成されており、高反射率となるように調整されている。これにより、活性層１４において発生した光は一対の反射鏡膜の間を往復して増幅され、低反射率側の反射鏡膜からレーザビームとして射出されるようになっている。
【００２６】
このような構成を有する半導体レーザは、次のようにして製造することができる。
【００２７】
図２ないし図５は本実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を工程順に表わすものである。まず、図２（Ａ）に示したように、例えば、厚さ４５０μｍのｎ型ＧａＡｓよりなる基板１１の一面に、ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition；有機金属化学気相成長）法により、ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ混晶よりなるバッファ層１２，ｎ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶よりなるｎ型クラッド層１３，non-Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ混晶よりなる活性層１４，ｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶よりなる第１ｐ型クラッド層１５，ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ混晶よりなるエッチングストップ層１６およびｐ型Ａｌ0.47Ｇａ0.53Ａｓ混晶よりなる第２ｐ型クラッド層１７を順次成長させる。
【００２８】
次いで、図２（Ｂ）に示したように、例えば、第２ｐ型クラッド層１７の上に図示しないマスク層を形成し、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、エッチングストップ層１６を利用して第２ｐ型クラッド層１７を選択的に除去する。これにより、活性層１４の電流注入領域に対応して、第２ｐ型クラッド層１７およびエッチングストップ層１６の少なくとも一部を細い帯状とし、電流狭窄用突部１７ａを形成する。そののち、図示しないマスク層を除去する。
【００２９】
続いて、図３（Ａ）に示したように、例えば、第１ｐ型クラッド層１５および電流狭窄用突部１７ａの上に、ＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓよりなる電流ストップ層１９を成長させる。その際、成長させる電流ストップ層１９の厚さは、後述する工程で電流ストップ層１９の一部にｐ型不純物を拡散してｐ側コンタクト層１８を形成する分も含めた十分な厚さとする。そののち、例えば、リソグラフィー技術を用い、ＲＩＥ法により、成長させた電流ストップ層１９のうち電流狭窄用突部１７ａに対応して突出している部分の上側一部１９ａを選択的に除去する。
【００３０】
電流ストップ層１９を選択的に除去したのち、図３（Ｂ）に示したように、例えば、電流ストップ層１９の上側一部および第２ｐ型クラッド層１７の上側一部に亜鉛などのｐ型不純物を拡散する。これにより、電流ストップ層１９の上側一部にｐ側コンタクト層１８の第１拡散領域１８ａを形成すると共に、第２ｐ型クラッド層１７の上側一部にｐ側コンタクト層１８の第２拡散領域１８ｂを形成する。
【００３１】
ｐ側コンタクト層１８を形成したのち、図４（Ａ）に示したように、例えば、基板１１の他面側をラッピングして基板１１の厚さを１００μｍとし、その他面側に金とゲルマニウムとの合金層，ニッケル層および金層を順次蒸着し、熱処理を行ってｎ側電極２１を形成する。また、ｐ側コンタクト層１８の上に、例えばチタン層，白金層および金層を順次蒸着し、熱処理を行って、ｐ側電極２２を形成する。その際、ｐ側コンタクト層１８の表面には電流狭窄用突部１７ａに対応して突出部が形成されているので、ｐ側電極２２の表面にも電流狭窄用突部１７ａに対応して突出部２３が形成される。
【００３２】
ｎ側電極２１およびｐ側電極２２を形成したのち、図４（Ｂ）に示したように、例えば、ｐ側電極２２の上にレジスト膜３１を塗布し、図示しないマスクを利用してレジスト膜３１を露光し、現像して所定のパターンを形成する。これにより、突出部２３をレジスト膜３１により覆う。
【００３３】
そののち、図５に示したように、ｐ側電極２２の上に、例えばレジスト膜３１を利用して蒸着法により金属あるいは絶縁材料よりなる保護部２４を選択的に形成する。その際、保護部２４の先端面が突出部２３の先端面と同一面上にあるかあるいは突出部２３よりも突出するようにする。保護部２４を形成したのち、例えば、有機溶剤によりレジスト膜３１を除去し、保護部２４を形成する際にレジスト膜３１の上に堆積された堆積層３２も同時に除去する。そののち、基板１１を所定の大きさに整え、電流狭窄用突部１７ａの延長方向において対向する一対の共振器端面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、図１に示した半導体レーザが形成される。
【００３４】
この半導体レーザは、次のように作用する。
【００３５】
この半導体レーザでは、ｎ側電極２１とｐ側電極２２との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄用突部１７ａにより電流狭窄され、活性層１４の電流注入領域に電流が注入されて、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、図示しない一対の反射鏡膜により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。ここでは、活性層１４の非電流注入領域に対応して保護部２４が形成され、保護部２４の先端面が突出部２３と同一面上にあるかあるいは突出部２３よりも突出しているので、製造の際に治工具が突出部２３およびその近傍に接触する回数が少なく、突出部２３およびその周辺、例えば電流狭窄用突部１７ａおよび活性層１４の電流注入領域などの損傷が防止される。よって、特性が向上し、品質が改善される。
【００３６】
このように本実施の形態によれば、基板１１と反対側の表面に、先端面が突出部２３と同一面上にあるかあるいは突出部２３よりも突出された保護部２４を形成するようにしたので、製造の際に治工具が突出部２３およびその近傍に接触する回数を削減することができる。よって、突出部２３およびその周辺、例えば電流狭窄用突部１７ａおよび活性層１４の電流注入領域などが損傷されることを防止することができる。従って、特性を向上させることができ、品質の改善を図ることができる。また、外観歩留りを向上させることができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
図６は本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表すものである。この半導体レーザは、保護部４４の構成が異なることを除き、他は第１の実施の形態と同一の構成、作用および効果を有している。よって、ここでは第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
この半導体レーザは、電流狭窄用突部１７ａの両側に、電流ストップ層１９を介して第２ｐ型クラッド層１７およびエッチングストップ層１６よりなる保護用突部４７ｂを有している。保護用突部４７ｂは、活性層１４の非電流注入領域に対応して形成されており、例えば電流狭窄用突部１７ａと同一方向に延長されている。保護用突部４７ｂとｐ側コンタクト層１８の第１拡散領域１８ａとの間には電流ストップ層１９が介在しており、保護用突部４７ｂを介して電流が流れることを防止するようになっている。
【００３９】
保護部４４は保護用突部４７ｂに対応して製造上形成されるものであり、本実施の形態では、保護部４４の表面はｐ側電極２２により構成されている。他は、第１の実施の形態の保護部２４と同一である。
【００４０】
このような構成を有する半導体レーザは、次のようにして製造することができる。
【００４１】
図７ないし図１１は本実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を工程順に表すものである。まず、第１の実施の形態と同様にして、基板１１の一面に、バッファ層１２，ｎ型クラッド層１３，活性層１４，第１ｐ型クラッド層１５，エッチングストップ層１６および第２ｐ型クラッド層１７を順次成長させる（図２（Ａ）参照）。次いで、図７（Ａ）に示したように、例えば、ＲＩＥ法により、エッチングストップ層１６を利用して第２ｐ型クラッド層１７を選択的に除去し、電流狭窄用突部１７ａおよび保護用突部４７ｂを同一工程により形成する。
【００４２】
続いて、図７（Ｂ）に示したように、例えば、第１ｐ型クラッド層１５，電流狭窄用突部１７ａおよび保護用突部４７ｂの上に、第１の実施の形態と同様にして、ｎ型ＧａＡｓよりなる電流ストップ層１９を成長させる。ここでも、第１の実施の形態と同様に、成長させる電流ストップ層１９の厚さは、後述する工程で電流ストップ層１９の一部にｐ型不純物を拡散してｐ側コンタクト層１８を形成する分も含めた十分な厚さとする。電流ストップ層１９を成長させたのち、例えば、図８に示したように、電流ストップ層１９の上にレジスト膜３３を塗布する。
【００４３】
そののち、例えば、図９に示したように、マスク３４を利用してレジスト膜３３のうち電流狭窄用突部１７ａに対応して突出している部分を選択的に露光し、現像して、図１０（Ａ）に示したように、電流狭窄用突部１７ａに対応してレジスト膜３３に開口３３ａを形成する。レジスト膜３３に開口３３ａを形成したのち、図１０（Ｂ）に示したように、例えば、レジスト膜３３をマスクとして、ＲＩＥ法により、電流ストップ層１９のうち電流狭窄用突部１７ａに対応して突出している部分の上側一部を選択的に除去する。
【００４４】
電流ストップ層１９を選択的に除去したのち、図１１に示したように、例えば、電流ストップ層１９の上側一部および電流狭窄用突部１７ａの上側一部に亜鉛などのｐ型不純物を拡散する。これにより、電流ストップ層１９の上側一部にｐ側コンタクト層１８の第１拡散領域１８ａを形成すると共に、電流狭窄用突部１７ａの上側一部にｐ側コンタクト層１８の第２拡散領域１８ｂを形成する。
【００４５】
ｐ側コンタクト層１８を形成したのち、例えば、第１の実施の形態と同様にして、基板１１の他面側をラッピングしてｎ側電極２１を形成すると共に、ｐ側コンタクト層１８の上にｐ側電極２２を形成する。なお、ｐ側コンタクト層１８の表面には電流狭窄用突部１７ａおよび保護用突部４７ｂに対応して突出部がそれぞれ形成されているので、ｐ側電極２２の表面には電流狭窄用突部１７ａに対応して突出部２３が形成され、保護用突部４７ｂに対応して突状の保護部４４が形成される。本実施の形態では、図１０（Ｂ）に示したように、電流狭窄用突部１７ａに対応して電流ストップ層１９の上側一部を除去しているので、保護部４４の先端面は突出部２３よりも突出して形成される。
【００４６】
そののち、基板１１を所定の大きさに整え、電流狭窄用突部１７ａの延長方向において対向する一対の共振器端面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、図６に示した半導体レーザが形成される。
【００４７】
［第３の実施の形態］
図１２は本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表すものである。この半導体レーザは、基板１１を共通とし、分離溝５１を介して配列された複数（ここでは４個）のレーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄをそれぞれ備えている。レーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、保護部５４を除き、他はそれぞれ第１の実施の形態の半導体レーザとほぼ同一の構成を有している。すなわち、基板１１の一面側には、バッファ層１２，ｎ型クラッド層１３，活性層１４，第１ｐ型クラッド層１５，エッチングストップ層１６，第２ｐ型クラッド層１７およびｐ側コンタクト層１８がこの順に積層され、第２ｐ型クラッド層１７は細い帯状とされて電流狭窄用突部１７ａを構成しており、電流狭窄用突部１７ａの両側には電流ストップ層１９が形成されている。また、基板５１の他面側にはレーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄに共通のｎ側電極２１が形成されており、ｐ側コンタクト層５８の上にはレーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄにより個別のｐ側電極２２がそれぞれ形成されている。よって、ここでは第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
分離溝５１には、例えば絶縁材料よりなる埋め込み層５２がそれぞれ形成されている。この埋め込み層５２の上には、例えば絶縁材料よりなる保護部５４が形成されている。また、両端に位置するレーザ発振部５０ａ，５０ｄのｐ側電極２２の表面にも、活性層１４の非電流注入領域のうち外側に位置する方に対応して保護部５４が形成されている。すなわち、保護部５４は、活性層１４の非電流注入領域に限定されることなく、活性層１４の電流注入領域以外の領域に対応して設けられていればよい。保護部５４の他の構成は第１の実施の形態の保護部２４と同一である。なお、保護部５４は、埋め込み層５２の上にのみ形成するようにしてもよい。
【００４９】
このような構成を有する半導体レーザは、第１の実施の形態と同様にして製造することができ、同様に作用し、同様の効果を有する。なお、本実施の形態では、レーザ発振部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが第１の実施の形態の半導体レーザとほぼ同一の構成を有する場合について説明したが、レーザ発振部の構成を第２の実施の形態の半導体レーザとほぼ同一とし、分離溝の上にも保護部を形成するようにしてもよい。
【００５０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、ｐ側電極２２の表面、すなわち基板１１と反対側の表面に、活性層１４の電流注入領域に対応して突出部２３を有する場合について説明したが、必ずしも突出部２３を有している必要はない。例えば図１３に示したように、保護部４４が広い範囲にわたって設けられることにより、電流狭窄用突部１７ａに対応して表面に突出部が形成されない場合もある。この場合には、保護部４４の先端面が活性層１４の電流注入領域に対応する表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出して形成されることにより、上記実施の形態と同一の効果を得ることができる。
【００５１】
また、例えば図１４または図１５に示したように、発光素子の構造によっては、電流狭窄用突部１７ａに対応して表面に突出部が形成されない場合もある。なお、電流狭窄用突部１７ａというのは、例えば、基板１１さらにはｐ型半導体層の平坦面（図１４および図１５では第１ｐ型クラッド層１５の平坦面）に対して、基板１１と反対側に突出していればよい。この場合も、保護部２４の先端面を活性層１４の電流注入領域に対応する表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出させることにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができ、信頼性を高めることができる。
【００５２】
更に、上記実施の形態では、保護部２４，４４が突出部２３と同一方向に延長され、突出部２３の両側に設けられている場合について説明したが、保護部はどの様な形状でもよく、突出部２３の一方の側にのみ設けられていてもよい。
【００５３】
加えて、上記実施の形態では、半導体レーザの構成について具体的に例を挙げて説明したが、本発明は、他の構造を有する半導体レーザについても同様に適用することができる。また、上記実施の形態では、第１導電型をｎ型とし第２導電型をｐ型とする場合について説明したが、第１導電型をｐ型とし第２導電型をｎ型とする場合についても同様に適用することができる。
【００５４】
更にまた、上記実施の形態では、半導体レーザを構成する材料について具体的に例を挙げて説明したが、本発明は、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体，窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体あるいはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体などの他の半導体材料を用いる場合についても広く適用することができる。
【００５５】
加えてまた、上記実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法により半導体層を成長させる場合について説明したが、分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法などの他の方法により成長させるようにしてもよい。
【００５６】
更にまた、上記実施の形態では、半導体レーザについて具体的に説明したが、本発明は、発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）などの他の発光素子についても適用することができる。また、基板に半導体層が積層され、基板と反対側の表面に突出部が形成された半導体素子についても適用することができる。例えば、基板と反対側の表面に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している突状の保護部を備えるようにすれば、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。具体的には、ＨＥＭＴ（high electron mobility transistor ）などのＦＥＴ（field effect transistor ）において、基板と反対側の表面にゲート電極により突出部が形成されている場合に、ゲート電極を間に挟むようにして、先端面がゲート電極と同一面上にあるかあるいはゲート電極よりも突出している突状の保護部を設けるようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の発光素子、または請求項６ないし８のいずれか１に記載の発光素子の製造方法によれば、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出された保護部を設けるようにしたので、または先端面が電流注入領域に対応する電極の表面の領域と同一面上にあるかあるいはそれよりも突出された保護部を設けるようにしたので、製造の際に治工具が突出部およびその近傍、または電流注入領域に対応する電極の表面の領域およびその近傍に接触する回数を削減することができる。よって、突出部およびその周辺、または電流注入領域に対応する電極の表面の領域およびその周辺、特に電流注入領域が損傷されることを防止することができる。従って、特性を向上させることができ、品質の改善を図ることができるという効果を奏する。また、外観歩留りを向上させることができるという効果も奏する。
【００５８】
また、請求項５記載の半導体素子、または請求項９記載の半導体素子の製造方法によれば、電極の上に、先端面が突出部と同一面上にあるかあるいは突出部よりも突出している保護部を設けるようにしたので、突出部およびその近傍に治工具が接触する回数を削減することができる。よって、突出部およびその周辺が損傷されることを防止することができ、突出部の周辺が特性に関係する場合など、特に特性の向上を図ることができるという効果を奏する。また、外観歩留りを向上させることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した半導体レーザの製造工程を表す断面図である。
【図３】図２に続く製造工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く製造工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く製造工程を表す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図７】図６に示した半導体レーザの製造工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く製造工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く製造工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く製造工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く製造工程を表す断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。
【図１３】本発明の変形例を表す断面図である。
【図１４】本発明の他の変形例を表す断面図である。
【図１５】本発明の他の変形例を表す断面図である。
【図１６】従来の半導体レーザの構成を表す断面図である。
【符号の説明】
１１…基板、１２…バッファ層、１３…ｎ型クラッド層、１４…活性層、１５…第１ｐ型クラッド層、１６…エッチングストップ層、１７…第２ｐ型クラッド層、１７ａ…電流狭窄用突部、１８…ｐ側コンタクト層、１８ａ…第１拡散領域、１８ｂ…第２拡散領域、１９…電流ストップ層、２１…ｎ側電極、２２…ｐ側電極、２３…突出部、２４，４４，５４…保護部、３１，３３…レジスト膜、３２…堆積層、３４…マスク、４７ｂ…保護用突部、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…レーザ発振部、５１…分離溝、５２…埋め込み層。
Claims (9)
- 基板に活性層を含む半導体層および電極がこの順に積層され、
前記活性層は、電流が注入される電流注入領域を有しており、
前記電極の表面には、前記電流注入領域に対応して突出部が設けられ、
前記電極の上に、前記電流注入領域以外の領域に対応して突状の保護部が設けられ、
この保護部は、先端面が前記突出部と同一面上にあるかあるいは前記突出部よりも突出している
発光素子。 - 前記半導体層は、前記電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を有する請求項１記載の発光素子。
- 前記保護部は、金属または絶縁材料よりなる請求項１記載の発光素子。
- 基板に活性層を含む半導体層および電極がこの順に積層され、
前記活性層は、電流が注入される電流注入領域を有すると共に、
前記半導体層は、前記電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を有しており、
前記電極の上には、前記電流注入領域以外の領域に対応して保護部が設けられ、
この保護部は、先端面が前記電流注入領域に対応する前記電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出している
発光素子。 - 基板に半導体層および電極がこの順に積層され、
前記電極の表面に突出部を有し、前記電極の上に、先端面が前記突出部と同一面上にあるかあるいは前記突出部よりも突出している突状の保護部を有する半導体素子。 - 基板の上に活性層を含む半導体層を成長させる工程と、
前記半導体層に前記活性層の電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を形成したのち前記半導体層の上に電極を形成することにより、前記電極の表面に電流狭窄用突部に対応して突出部を形成する工程と、
前記電極の上に、前記活性層の電流注入領域以外の領域に対応して、先端面が前記突出部と同一面上にあるかあるいは前記突出部よりも突出している突状の保護部を形成する工程と
を含む発光素子の製造方法。 - 前記保護部を、金属または絶縁材料により形成する請求項６記載の発光素子の製造方法。
- 基板の上に活性層を含む半導体層を成長させる工程と、
前記半導体層に前記活性層の電流注入領域に対応して電流狭窄用突部を形成したのち前記半導体層の上に電極を形成する工程と、
前記電極の上に、前記活性層の電流注入領域以外の領域に対応して、先端面が前記電流注入領域に対応する前記電極の表面の領域と同一面上にあるか、あるいはそれよりも突出している保護部を形成する工程と
を含む発光素子の製造方法。 - 基板に半導体層を成長させる工程と、
前記半導体層の上に電極を形成すると共に前記電極の表面に突出部を形成する工程と、
前記電極の上に、先端面が前記突出部と同一面上にあるかあるいは前記突出部よりも突出している突状の保護部を形成する工程と
を含む半導体素子の製造方法。
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