JP4866550B2 - 自己整合型の半導体メサおよびコンタクト層を有する半導体デバイス、および、該デバイスに関連する構造の形成方法 - Google Patents
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- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Description
さらに、従来の半導体レーザデバイスの電気的に脆弱な部分は、電流漏れ、短絡、および/または励起閾値の上昇を招くことがある。
Claims (68)
- 半導体デバイスの形成方法であって、
半導体層上に導電金属層を形成する工程と、
前記半導体層と反対側の前記導電金属層上にマスクを形成する工程と、
メサ側壁と、メサ表面とを有する半導体メサを画定するために前記マスクを維持し、前記半導体メサと前記マスクの間の前記メサ表面の全体にわたって金属コンタクト層を画定しつつ、前記マスクを介して露出している前記導電金属層および前記半導体層の一部を選択的に除去する工程と、
前記マスク上と、前記メサ側壁上とに、パッシベーション層を形成する工程と、
ここで、前記メサ側壁上には、該メサ側壁と前記メサ表面との間の境界に当たる角部を覆う位置まで該パッシベーション層を形成し、
前記マスクと、前記マスク上の前記パッシベーション層の一部とを除去する工程と
を具え、前記金属コンタクト層において、前記マスクと接触していたコンタクト面と、該マスクと接触していなかった側壁の一部とを露出させることを特徴とする方法。 - 前記半導体層は、III―V族の半導体材料を具えたことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記半導体層は、III族の窒化物半導体材料を具えたことを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記半導体層は、第1の導電型の第1の層と、前記第1の層上に第2の導電型の第2の層とを具えたことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記半導体層の一部を除去する工程は、
前記第1の導電型の前記第1の層の一部を除去せずに前記第2の導電型の前記第2の層の一部を除去する工程を具えたことを特徴とする請求項4記載の方法。 - 前記半導体層の一部を除去する工程は、前記第1および前記第2の層の一部を除去する工程を具えたことを特徴とする請求項4記載の方法。
- 前記半導体層は、前記第1の層と前記第2の層との間に活性層をさらに具えたことを特徴とする請求項4記載の方法。
- 前記半導体メサ内に含まれる前記半導体層の一部は、0.1から5ミクロンの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記半導体メサ内に含まれる前記半導体層の一部は、2.5ミクロン未満の厚さを有することを特徴とする請求項8記載の方法。
- 前記メサ表面の一部は、前記金属コンタクト層との界面で、1から5ミクロンの範囲内の幅を有することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記マスクと、前記マスク上の前記パッシベーション層の一部とを除去した後で、前記メサ表面上に配置された前記金属コンタクト層の露出した部分と前記パッシベーション層の一部分上とに、導電性オーバーレイ層を形成する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記導電性オーバーレイ層は、金属層を具えたことを特徴とする請求項11記載の方法。
- 前記導電性オーバーレイ層は、ニッケル(Ni)、金(Au)、白金(Pt)、チタン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、および/またはパラジウム(Pd)の少なくとも1つを具えたことを特徴とする請求項12記載の方法。
- 前記パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、および/または酸化アルミニウムの少なくとも1つを具えたことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記パッシベーション層を形成する工程は、
化学気相成長法(CVD)、プラズマ化学気相成長法(PECVD)、低圧化学気相成長法(LPCVD)、スパッタリング法、および/または電子ビーム蒸着法の少なくとも1つを使用して前記パッシベーション層を堆積させる工程を具えたことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記金属コンタクト層は、内側へ傾いた前記側壁と、前記半導体メサ表面と反対側に前記コンタクト面とを含み、
前記パッシベーション層は、前記金属コンタクト層の前記内側へ傾いた側壁へ延び、
前記金属コンタクト層の前記コンタクト面は、前記パッシベーション層と接触していないことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記コンタクト面に隣接する前記内側へ傾いた側壁の一部は、前記パッシベーション層と接触していないことを特徴とする請求項16記載の方法。
- 前記半導体メサの側壁は、前記半導体層の基板側の底面に対して第1の勾配を有し、前記金属コンタクト層の側壁は、前記半導体層の基板側の底面に対して第2の勾配を有し、前記第1の勾配は、前記第2の勾配よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記導電金属層および前記半導体層の一部を選択的に除去する工程は、
前記導電金属層および前記半導体層の一部をドライエッチングする工程を具えたことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記半導体層を形成する工程は、エピタキシャル半導体層を形成する工程を具えたことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記半導体メサは、前記パターン付けされた半導体層内で電流閉じ込めと光閉じ込めの少なくとも1つを発光デバイスにもたらすように構成されていることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記導電金属層の一部を選択的に除去しつつ、前記マスクの側壁上に前記導電金属層の副生物を再堆積させる工程をさらに具えたことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 半導体デバイスの形成方法であって、
メサ側壁と、メサ表面とを有する半導体メサを含み、さらに前記メサ表面上に、側壁と、前記メサ表面と反対側にコンタクト面とを有し、前記メサ表面の全体にわたって延びる金属コンタクト層を含む半導体構造部を形成する工程と、
前記金属コンタクト層を形成した後、前記メサ側壁上と、前記メサ表面に隣接する前記金属コンタクト層の前記側壁の一部分上とに、パッシベーション層を形成する工程と
を具え、
前記パッシベーション層は、前記金属コンタクト層における前記コンタクト面の全体および前記側壁の一部を露出させ、
前記半導体構造部の前記メサ側壁は、前記メサ表面に対して第1の勾配を有し、前記金属コンタクト層の側壁は、前記メサ表面に対して第2の勾配を有し、前記第2の勾配は、前記第1の勾配よりも小さいことを特徴とする方法。 - 前記半導体構造部は、III―V族の半導体材料を含むことを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記半導体構造部は、III族の窒化物半導体材料を含むことを特徴とする請求項24記載の方法。
- 前記半導体構造部は、第1の導電型の第1の層と、前記第1の層上に第2の導電型の第2層とを具えたことを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記メサ側壁は、前記第1の導電型の前記第1の層の一部を露出させることなく、前記第2の導電型の前記第2の層の一部を露出させることを特徴とする請求項26記載の方法。
- 前記メサ側壁は、前記第1の導電型の前記第1の層の一部および前記第2の導電型の前記第2の層の一部を露出させることを特徴とする請求項26記載の方法。
- 前記半導体構造部は、前記第1の層と前記第2の層との間に、活性層をさらに具えたことを特徴とする請求項26記載の方法。
- 前記メサ内に含まれる前記半導体構造部の一部は、0.1から5ミクロンの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記メサ内に含まれる前記半導体構造部の一部は、2.5ミクロン未満の厚さを有することを特徴とする請求項30記載の方法。
- 前記半導体構造部の前記メサ表面は、1から3ミクロンの範囲内の幅を有することを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記金属コンタクト層の前記露出した部分上と、前記金属コンタクト層を囲む前記パッシベーション層の一部分上とに、導電性オーバーレイ層を形成することをさらに具えたことを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記導電性オーバーレイ層は、金属層を具えたことを特徴とする請求項33記載の方法。
- 前記導電性オーバーレイ層は、ニッケル(Ni)、金(Au)、白金(Pt)、チタン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、および/またはパラジウム(Pd)の少なくとも1つを具えたことを特徴とする請求項34記載の方法。
- 前記パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、および/または酸化アルミニウムの少なくとも1つを具えたことを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記パッシベーション層を形成する工程は、
化学気相成長法(CVD)、プラズマ化学気相成長法(PECVD)、低圧化学気相成長法(LPCVD)、スパッタリング法、および/または電子ビーム蒸着法の少なくとも1つを使用して前記パッシベーション層を堆積させる工程を具えたことを特徴とする請求項23記載の方法。 - 前記金属コンタクト層の前記側壁は内側へ傾いており、前記パッシベーション層は、前記メサ表面と反対側にある前記金属コンタクト層の内側へ傾いた側壁上へ延びていることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記パッシベーション層を形成する前に、前記メサ表面と反対側の前記金属コンタクト層上にマスクを維持する工程と、ここで、該パッシベーション層を形成する工程は、前記パッシベーション層を前記マスク上に形成する工程を具え、
前記パッシベーションを形成した後で、前記マスクと、前記マスク上の前記パッシベーション層の一部とを除去する工程と
をさらに具えたことを特徴とする請求項23記載の方法。 - 前記半導体構造部を形成する工程とおよび前記金属コンタクト層を形成する工程とは、
基板上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に導電金属層を形成する工程と、
前記半導体層と反対側の前記導電金属層上にマスクを形成する工程と、
前記マスクを介して露出している前記導電金属層および前記半導体層の一部を除去して金属コンタクト層および半導体層を形成する工程と
を具えたことを特徴とする請求項39記載の方法。 - 前記マスクを介して露出している前記導電金属層の一部を除去しつつ、前記マスクの側壁上に前記導電金属層の副生物を再堆積させる工程をさらに具えたことを特徴とする請求項40記載の方法。
- 前記パッシベーション層は、前記コンタクト面に隣接する前記金属コンタクト層の前記側壁の一部を露出させることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記半導体メサは、前記半導体構造内で光閉じ込めまたは電流閉じ込めの少なくとも1つを発光デバイスにもたらすように構成されることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記メサ側壁は、前記金属コンタクト層と接触していないことを特徴とする請求項23記載の方法。
- メサ側壁と、平坦なメサ表面とを有するメサを含む半導体構造部と、
前記平坦なメサ表面上にあり、側壁と、前記平坦なメサ表面と反対側にコンタクト面とを有し、前記メサに隣接する当該金属コンタクト層のコンタクト面の全体が平坦となり、かつ、前記メサ側壁が当該金属コンタクト層に接触しないように、前記メサ表面の全体にわたって延びる金属コンタクト層と、
前記メサ側壁上および前記メサ表面に隣接する前記金属コンタクト層の前記側壁の一部分上に配置された絶縁性のパッシベーション層と
を具え、
前記パッシベーション層は、前記金属コンタクト層における前記コンタクト面の全体および前記側壁の一部を露出させ、
前記半導体構造部の前記メサ側壁は、前記メサ表面に対して第1の勾配を有し、前記金属コンタクト層の前記側壁は、前記メサ表面に対して第2の勾配を有し、前記第2の勾配は前記第1の勾配よりも小さいことを特徴とする半導体デバイス。 - 前記半導体構造部は、III―V族の半導体材料を具えたことを特徴とする請求項45記載の半導体デバイス。
- 前記半導体構造部は、III族の窒化物半導体材料を具えたことを特徴とする請求項46記載の半導体デバイス。
- 前記半導体構造部は、
第1の導電型の第1の層と、前記第1の層上に第2の導電型の第2層とを具えたことを特徴とする請求項45記載の半導体デバイス。 - 前記メサ側壁は、前記第1の導電型の前記第1の層の一部を露出させることなく、前記第2の導電型の前記第2の層の一部を露出させることを特徴とする請求項48記載の半導体デバイス。
- 前記メサ側壁は、前記第1の導電型の前記第1の層の一部および前記第2の導電型の前記第2の層の一部を露出させることを特徴とする請求項48記載の半導体デバイス。
- 前記半導体構造部は、前記第1の層と前記第2の層との間に、活性層をさらに具えたことを特徴とする請求項48記載の半導体デバイス。
- 前記メサ内に含まれる前記半導体構造部の一部は、0.1から5ミクロンの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項45記載の半導体デバイス。
- 前記メサ内に含まれる前記半導体構造部の一部は、2.5ミクロン未満の厚さを有することを特徴とする請求項52記載の半導体デバイス。
- 前記半導体構造部の前記メサ表面は、1から3ミクロンの範囲内の幅を有することを特徴とする請求項45記載の半導体デバイス。
- 前記金属コンタクト層の前記露出した部分上と、前記金属コンタクト層を囲む前記パッシベーション層の一部分上とに、導電性オーバーレイ層をさらに具えたことを特徴とする請求項45記載の半導体デバイス。
- 前記導電性オーバーレイ層は、金属層を具えたことを特徴とする請求項55記載の半導体デバイス。
- 前記導電性オーバーレイ層は、ニッケル(Ni)、金(Au)、白金(Pt)、チタン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、および/またはパラジウム(Pd)の少なくとも1つを具えたことを特徴とする請求項56記載の半導体デバイス。
- 前記パッシベーション層は、窒化シリコン、酸化シリコン、および/または酸化アルミニウムの少なくとも1つを具えたことを特徴とする請求項45記載の半導体デバイス。
- 前記金属コンタクト層の前記側壁は、内側へ傾いており、
前記パッシベーション層は、前記メサと反対側にある前記金属コンタクト層の内側へ傾いた側壁上へ延びていることを特徴とする請求項45記載の半導体デバイス。 - 前記パッシベーション層は、前記コンタクト面に隣接する前記金属コンタクト層側壁の一部を露出させることを特徴とする請求項45記載の半導体デバイス。
- 前記メサは、前記半導体構造内で光閉じ込めまたは電流閉じ込めの少なくとも1つを発光デバイスにもたらすように構成されることを特徴とする請求項45記載の半導体デバイス。
- 前記メサ側壁は、前記金属コンタクト層と接触していないことを特徴とする請求項45に記載の半導体デバイス。
- 半導体デバイスの形成方法であって、
メサ表面と、メサ側壁とを有する半導体メサを含み、前記メサ表面の全体にわたる金属コンタクト層を含み、さらに前記金属コンタクト層上にマスクを含む半導体構造部を形成する工程と、
前記マスク上と、前記メサ側壁上とに、パッシベーション層を形成する工程と、
ここで、前記メサ側壁上には、該メサ側壁と前記メサ表面との間の境界に当たる角部を覆う位置まで該パッシベーション層を形成し、
前記マスクと、前記マスク上の前記パッシベーション層の一部とを除去する工程と
を具え、前記金属コンタクト層において、前記マスクと接触していたコンタクト面と、該マスクと接触していなかった側壁の一部とを露出させることを特徴とする半導体デバイスの形成方法。 - 前記金属コンタクト層を形成する工程は、
マスクを越えて延びる金属層を形成する工程と、
前記パッシベーション層を形成する前に前記マスクを越えて延びる前記金属層の一部を選択的に除去する工程と
を具えたことを特徴とする請求項63記載の方法。 - 前記半導体構造部を形成する工程は、
前記マスクを越えて延びる半導体層を形成する工程と、
前記パッシベーション層を形成する前に前記マスクを越えて延びる前記半導体層の一部を選択的に除去する工程と
を具えたことを特徴とする請求項64記載の方法。 - 前記金属層の一部を選択的に除去しつつ、前記マスクの側壁上の前記金属層の副生物を再堆積させることをさらに具えたことを特徴とする請求項64記載の方法。
- 前記メサは、前記半導体構造部内で光閉じ込めまたは電流閉じ込めの少なくとも1つを発光デバイスにもたらすように構成されることを特徴とする請求項63記載の方法。
- 前記メサ側壁は、前記金属コンタクト層と接触していないことを特徴とする請求項63記載の方法。
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