JP5212605B2 - 半導体レーザ素子及びその作製方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体レーザ素子及びその作製方法に関するものである。
特許文献１には、ＩｎＧａＡｌＡｓを活性層とするリッジ型のＤＦＢレーザ素子が開示されている。このレーザ素子は、活性層上のクラッド層およびコンタクト層をエッチングしてリッジ構造を形成したのち、該リッジ構造の表面にＳｉＯ２保護膜を成膜し、セルフアライン法によりリッジ構造の上部のみのＳｉＯ２保護膜を除去することによってＳｉＯ２保護膜に開口を形成している。そして、該開口を介してコンタクト層と接する電極を、リッジ構造の表面に沿って形成している。
特開２００４−１７９２７４号公報
リッジ構造を有する半導体レーザ素子に電極を設ける際、特許文献１に記載された素子のようにリッジ構造の表面に沿って電極膜を形成すると、リッジ構造の側面には金属が蒸着されにくいので均一な厚さに形成することが難しく、電極の接続不良（いわゆる段切れ）を生じてしまうおそれがある。この問題を解消するために、例えばリッジ構造を埋め込むようにポリイミド等の樹脂を堆積して全体を平坦化したのち、リッジ構造上に堆積された樹脂にレジストパターンを介したエッチングを施して開口を形成し、リッジ構造と接する電極膜を、該開口を覆うように樹脂層の表面に形成する方法も考えられる。しかし、この方法ではレジストパターンを樹脂上に形成する際に高い寸法精度が要求され、工程が複雑になってしまう。
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、電極の段切れを低減でき、且つ簡易な工程によって電極とリッジ構造との接続を図ることができる半導体レーザ素子及びその作製方法を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明による半導体レーザ素子の作製方法は、半導体基板上に、活性層及び該活性層上に設けられた半導体層を含む積層構造を形成する積層工程と、半導体層の一部を除去することによりリッジ構造を形成するリッジ形成工程と、少なくともリッジ構造の表面に、絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、リッジ構造を覆うように感光性の樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、樹脂層の表面におけるリッジ構造上の領域にフォトマスクを重ね、該フォトマスクに覆われた部分を除く樹脂層を露光して硬化させる露光工程と、フォトマスクに覆われていた樹脂層の非硬化部分を除去して窪みを形成し、樹脂層の全体をエッチングにより薄化して窪みから絶縁膜を露出させる樹脂層加工工程と、樹脂層に覆われていない絶縁膜をエッチングして開口を形成する開口形成工程と、開口を介して半導体層と接する電極を、リッジ構造上及び樹脂層上に亘って形成する電極形成工程とを備えることを特徴とする。
上記した半導体レーザ素子の作製方法においては、リッジ構造を覆うように樹脂層を形成し、リッジ構造上および樹脂層上に亘って電極を形成している。このように、樹脂層により平坦化された面上に電極を形成することによって、電極の段切れを低減できる。更に、上記した半導体レーザ素子の作製方法においては、リッジ構造を埋め込む樹脂層を構成する材料として感光性の樹脂を用いている。そして、リッジ構造に対応するフォトマスクを介して樹脂層を露光し、非硬化部分を除去（すなわち現像）して窪みを形成した後に、樹脂層の全体を薄化して窪みから絶縁膜を露出させている。このような方法によれば、従来の方法、すなわちレジストパターンを介して樹脂をエッチングすることにより開口を形成する方法と比較して、マスクの寸法精度が低くても絶縁膜を確実に露出させることができる。そして、上記の樹脂層の厚さは絶縁膜に比べ大幅に厚く、かつ、エッチングレートがほぼ等価であることを利用し（すなわちセルフアライメントにより）、絶縁膜に開口を容易に且つ確実に形成できる。このように、上記した半導体レーザ素子の作製方法によれば、電極の段切れを低減でき、且つ簡易な工程によって電極とリッジ構造との接続を図ることができる。
また、本発明による半導体レーザ素子は、半導体基板と、半導体基板上に設けられた活性層と、活性層上に設けられたリッジ構造を含む半導体層と、リッジ構造の表面に形成され、リッジ構造の頂部に開口を有する絶縁膜と、リッジ構造の両側に設けられた感光性の樹脂層と、リッジ構造上及び樹脂層上に亘って設けられ、絶縁膜の開口を介して半導体層と接する電極とを備え、絶縁膜の開口は、樹脂層の開口部をエッチングすることにより形成されることを特徴とする。
上記した半導体レーザ素子においては、リッジ構造上および該リッジ構造の両側に設けられた樹脂層上に亘って電極が設けられている。このように、樹脂層により平坦化された面上に電極が設けられることによって、電極の段切れを低減できる。更に、上記した半導体レーザ素子においては、リッジ構造の両側に設けられた樹脂層が感光性の樹脂層である。このような半導体レーザ素子によれば、その作製時において、リッジ構造を覆うように感光性樹脂層を形成した後に、リッジ構造に対応するフォトマスクを介して樹脂層を露光し、非硬化部分を除去（すなわち現像）して窪みを形成し、樹脂層の全体を薄化するといった簡易な工程によって、マスクの寸法精度が低くても絶縁膜を確実に露出させることができる。そして、樹脂層の厚さは絶縁膜に比べ大幅に厚く、かつ、エッチングレートがほぼ等価であることを利用しつつ（すなわちセルフアライメントにより）、絶縁膜に開口を容易に且つ確実に形成できる。このように、上記した半導体レーザ素子によれば、電極の段切れを低減でき、且つ簡易な工程によって電極とリッジ構造との接続を図ることができる。
また、上記した半導体レーザ素子及びその作製方法においては、樹脂層がシリコン系樹脂からなるとよい。これにより、上述した感光性の樹脂層を好適に実現できる。この場合、樹脂層はベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂からなると尚良い。ＢＣＢ樹脂は耐熱性が比較的高いので、樹脂層上に電極を形成する際の熱にも好適に耐えることができる。そして、樹脂層がシリコン系樹脂からなる場合、絶縁膜が酸化シリコンからなり、絶縁膜の開口をＣＦ４ガスを用いたドライエッチングにより形成するとよい。これにより、絶縁膜と樹脂層との間でエッチングレートに差異がないことと、絶縁膜と樹脂層との膜厚差を利用しつつ絶縁膜に開口を好適に形成できる。
本発明による半導体レーザ素子及びその作製方法によれば、電極の段切れを低減でき、且つ簡易な工程によって電極とリッジ構造との接続を図ることができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明による半導体レーザ素子及びその作製方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本発明による半導体レーザ素子の一実施形態に係る構成を模式的に示す斜視断面図である。図１に示される半導体レーザ素子１０は、第１導電型（例えばｎ型）のIII−Ｖ族化合物半導体からなる半導体基板１２と、半導体基板１２上に設けられたIII−Ｖ族化合物半導体からなる活性層１８と、半導体基板１２および活性層１８の間に設けられた第１導電型のIII−Ｖ族化合物半導体からなる第１クラッド層１４と、活性層１８上に設けられた第２導電型（例えばｐ型）のIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２クラッド層２２と、を備えている。半導体基板１２としては、例えばＩｎＰ基板やＧａＡｓ基板が好適に用いられる。半導体基板１２がＩｎＰ基板である場合、第１クラッド層１４および第２クラッド層２２は例えばＩｎＰからなるとよい。半導体基板１２がＧａＡｓ基板である場合、第１クラッド層１４および第２クラッド層２２は例えばＧａＩｎＰからなるとよい。第１クラッド層１４および第２クラッド層２２の層厚は、例えば２．０［μｍ］である。
第２クラッド層２２上には、第２導電型のIII−Ｖ族化合物半導体からなるコンタクト層２４が設けられている。半導体基板１２がＩｎＰ基板である場合、コンタクト層２４は例えばＧａＩｎＡｓからなるとよい。半導体基板１２がＧａＡｓ基板である場合、コンタクト層２４は例えばＧａＡｓからなるとよい。コンタクト層２４の層厚は例えば５００［ｎｍ］である。第２クラッド層２２およびコンタクト層２４は、本実施形態において活性層１８上に設けられた半導体層に相当し、半導体基板１２の主面に沿って所定方向に延びる隆起構造（リッジ構造）２６を有している。一例としては、第２クラッド層２２およびコンタクト層２４は、半導体基板１２の主面において所定方向に延びるストライプ状の領域上に限定して設けられる。なお、このようなリッジ構造２６の所定方向と交差する方向の幅Ｗ1は、例えば１．５［μｍ］である。
第１クラッド層１４と活性層１８との間には、III−Ｖ族化合物半導体からなる光閉じ込め層１６が設けられている。また、活性層１８と第２クラッド層２２との間には、III−Ｖ族化合物半導体からなる光閉じ込め層２０が設けられている。半導体基板１２がＩｎＰ基板である場合、光閉じ込め層１６，２０は例えばＧａＩｎＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓからなるとよい。半導体基板１２がＧａＡｓ基板である場合、光閉じ込め層１６，２０は例えばＧａＩｎＮＡｓからなるとよい。光閉じ込め層１６，２０の層厚は、例えば８０［ｎｍ］である。
活性層１８は多重量子井戸構造を有し、障壁層（バリア層）および井戸層が交互に積層されて成る。井戸層および障壁層の層厚は、例えばそれぞれ５［ｎｍ］，８［ｎｍ］であり、積層数は例えば１０層である。なお、活性層の構造はこれに限定されるものではなく、例えば一つの井戸層が障壁層に挟まれた単一量子井戸構造でもよい。或いは、量子細線構造や量子箱構造を有してもよく、単一の半導体層によって構成されてもよい。当該半導体レーザ素子１０の発光波長を１．３［μｍ］〜１．５［μｍ］の光通信用波長帯に対応させる場合、半導体基板１２がＩｎＰからなる場合には活性層１８はＧａＩｎＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓ等によって構成されると良く、半導体基板１２がＧａＡｓからなる場合には活性層１８はＧａＩｎＮＡｓ、ＩｎＡｓ量子ドット等によって構成されると良い。
リッジ構造２６の表面、およびリッジ構造２６が設けられた領域を除く光閉じ込め層２０上の領域には、絶縁膜３４が設けられている。絶縁膜３４は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）といった絶縁性材料からなり、リッジ構造２６の頂部に、該リッジ構造２６の長手方向に沿った開口３４ａを有している。絶縁膜３４の膜厚は、例えば３００［ｎｍ］である。リッジ構造２６上には電極３０が設けられており、この電極３０は絶縁膜３４の開口３４ａを介してコンタクト層２４と接しており、電極３０とコンタクト層２４とは互いにオーミック接触を成している。なお、半導体基板１２の裏面１２ａ上には、電極３２が設けられている。
半導体基板１２上におけるリッジ構造２６の両側には、リッジ構造２６の側面を覆うように樹脂層３６が設けられている。樹脂層３６の層厚は、リッジ構造２６の高さ（すなわち第２クラッド層２２の層厚とコンタクト層２４の層厚との和）より厚く形成され、これによって半導体レーザ素子１０の表面が平坦化されている。なお、樹脂層３６の層厚は例えば３．０［μｍ］である。樹脂層３６は、シリコン系樹脂といった感光性樹脂からなる。このような樹脂の一例としては、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂が好適である。ＢＣＢ樹脂は半導体に対して大きな屈折率差を有するので、リッジ構造２６付近に光を閉じ込める観点においても樹脂層３６がＢＣＢ樹脂からなると好適である。前述した電極３０は、リッジ構造２６上からこの樹脂層３６上に亘って設けられている。また、前述した絶縁膜３４の開口３４ａは、後述する作製工程において示すように、この樹脂層３６と絶縁膜３４との膜厚差を利用して、ＣＦ４ガスを用いたドライエッチングにより形成されたものである。
図２〜図６は、好適な実施形態に係る半導体レーザ素子の作製方法の各工程を模式的に示す断面図である。この作製方法により、上述の半導体レーザ素子１０が好適に作製される。以下、半導体レーザ素子１０の作製方法の各工程について説明する。
［積層工程］
まず、図２（ａ）に示されるように、半導体基板１２上に積層構造４０を形成する。積層構造４０は、活性層１８および該活性層１８上に設けられた半導体層４２，４４を含む。具体的には、半導体基板１２上に第１クラッド層１４、光閉じ込め層１６、多重量子井戸活性層１８、光閉じ込め層２０、第２クラッド層となる第２導電型のIII−Ｖ族化合物半導体層４２、並びにコンタクト層となる第２導電型のIII−Ｖ族化合物半導体層４４を形成する。なお、第１クラッド層１４、光閉じ込め層１６、及び光閉じ込め層２０は、必要に応じて省略することもできる。これらの半導体層は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）等の気相成長法を用いて形成される。
まず、図２（ａ）に示されるように、半導体基板１２上に積層構造４０を形成する。積層構造４０は、活性層１８および該活性層１８上に設けられた半導体層４２，４４を含む。具体的には、半導体基板１２上に第１クラッド層１４、光閉じ込め層１６、多重量子井戸活性層１８、光閉じ込め層２０、第２クラッド層となる第２導電型のIII−Ｖ族化合物半導体層４２、並びにコンタクト層となる第２導電型のIII−Ｖ族化合物半導体層４４を形成する。なお、第１クラッド層１４、光閉じ込め層１６、及び光閉じ込め層２０は、必要に応じて省略することもできる。これらの半導体層は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）等の気相成長法を用いて形成される。
［リッジ形成工程］
次に、III−Ｖ族化合物半導体層４２及び４４をエッチングすることによりリッジ構造を形成する。まず、ＣＶＤ法を用いてIII−Ｖ族化合物半導体層４４上にＳｉＯ2或いはＳｉＮ等の絶縁膜４６を堆積する。絶縁膜の厚さは、例えば２００［ｎｍ］である。続いて、その絶縁膜上にレジスト膜４８を形成し、レジスト膜４８に電子ビーム露光を施す。そして、露光されたレジスト膜４８を現像してストライプ状のレジストパターン５０（図２（ｂ）参照）を形成したのち、ＣＦ4ガスを用いて絶縁膜４６にドライエッチングを施すことにより、ストライプ状のエッチングマスク５２（図３（ａ）参照）を形成する。
次に、III−Ｖ族化合物半導体層４２及び４４をエッチングすることによりリッジ構造を形成する。まず、ＣＶＤ法を用いてIII−Ｖ族化合物半導体層４４上にＳｉＯ2或いはＳｉＮ等の絶縁膜４６を堆積する。絶縁膜の厚さは、例えば２００［ｎｍ］である。続いて、その絶縁膜上にレジスト膜４８を形成し、レジスト膜４８に電子ビーム露光を施す。そして、露光されたレジスト膜４８を現像してストライプ状のレジストパターン５０（図２（ｂ）参照）を形成したのち、ＣＦ4ガスを用いて絶縁膜４６にドライエッチングを施すことにより、ストライプ状のエッチングマスク５２（図３（ａ）参照）を形成する。
続いて、エッチングマスク５２を用いてIII−Ｖ族化合物半導体層４２，４４に対しドライエッチングを施すことにより、III−Ｖ族化合物半導体層４２，４４の一部を除去する。その後、リッジ構造２６上のエッチングマスク５２をバッファードフッ酸（ＢＨＦ）により除去すれば、図３（ｂ）に示されるように、第２クラッド層２２およびコンタクト層２４からなるリッジ構造２６が形成される。なお、III−Ｖ族化合物半導体層４２，４４に対するドライエッチングとしては、例えばプラズマを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が好適である。また、ドライエッチングの終了後、このドライエッチングに起因する損傷層を除去するために、ウェットエッチングを施すと尚良い。
［絶縁膜形成工程］
続いて、図４（ａ）に示すように、絶縁膜（ＳｉＯ2またはＳｉＮ）３４を、リッジ構造２６の表面上、およびリッジ構造２６が設けられた領域を除く光閉じ込め層２０の表面上に堆積する。この堆積は、例えばＣＶＤ法により行われる。
続いて、図４（ａ）に示すように、絶縁膜（ＳｉＯ2またはＳｉＮ）３４を、リッジ構造２６の表面上、およびリッジ構造２６が設けられた領域を除く光閉じ込め層２０の表面上に堆積する。この堆積は、例えばＣＶＤ法により行われる。
［樹脂層形成工程］
続いて、リッジ構造２６を覆うように感光性の樹脂層５４を形成する。この工程では、例えばシリコン系樹脂（好適にはＢＣＢ樹脂）といった感光性の樹脂を、リッジ構造２６の高さ（第２クラッド層２２及びコンタクト層２４の層厚の合計）と絶縁膜３４の膜厚との和よりも厚く、リッジ構造２６上、およびリッジ構造２６の周囲の光閉じ込め層２０上に塗布する。これにより、リッジ構造２６を樹脂層５４によって完全に埋め込み、素子表面を平坦化する。
続いて、リッジ構造２６を覆うように感光性の樹脂層５４を形成する。この工程では、例えばシリコン系樹脂（好適にはＢＣＢ樹脂）といった感光性の樹脂を、リッジ構造２６の高さ（第２クラッド層２２及びコンタクト層２４の層厚の合計）と絶縁膜３４の膜厚との和よりも厚く、リッジ構造２６上、およびリッジ構造２６の周囲の光閉じ込め層２０上に塗布する。これにより、リッジ構造２６を樹脂層５４によって完全に埋め込み、素子表面を平坦化する。
［露光工程］
続いて、樹脂層５４の露光および現像を行う。まず、図４（ｂ）に示すように、樹脂層５４の表面におけるリッジ構造２６上の領域にフォトマスク５６を重ねる。このとき、フォトマスク５６の長手方向と交差する方向の幅Ｗ2は、リッジ構造２６の幅Ｗ1よりも幅広とし、例えばリッジ構造２６の幅Ｗ1より３［μｍ］程度広くするとよい。また、フォトマスク５６の位置精度および寸法精度は、基板面の法線方向から見てフォトマスク５６がリッジ構造２６を覆っていれば足り、リッジ構造２６との相対位置が厳密に規定されるものではない。その後、フォトマスク５６を介して樹脂層５４を一般的なフォトリソグラフィー技術を用いて露光することにより、フォトマスク５６に覆われた部分を除く樹脂層５４を硬化させる。
続いて、樹脂層５４の露光および現像を行う。まず、図４（ｂ）に示すように、樹脂層５４の表面におけるリッジ構造２６上の領域にフォトマスク５６を重ねる。このとき、フォトマスク５６の長手方向と交差する方向の幅Ｗ2は、リッジ構造２６の幅Ｗ1よりも幅広とし、例えばリッジ構造２６の幅Ｗ1より３［μｍ］程度広くするとよい。また、フォトマスク５６の位置精度および寸法精度は、基板面の法線方向から見てフォトマスク５６がリッジ構造２６を覆っていれば足り、リッジ構造２６との相対位置が厳密に規定されるものではない。その後、フォトマスク５６を介して樹脂層５４を一般的なフォトリソグラフィー技術を用いて露光することにより、フォトマスク５６に覆われた部分を除く樹脂層５４を硬化させる。
［樹脂層加工工程］
続いて、現像することで、図５（ａ）に示すようにフォトマスク５６に覆われていた樹脂層５４の非硬化部分を除去して窪み５４ａを形成する。なお、樹脂層５４の現像後、樹脂層５４に対し熱処理を行うと尚良い。その後、樹脂層５４の全体に対してエッチングを施す。このエッチングとしては、例えばＣＦ4ガス及びＯ2ガスの混合ガスを用いたドライエッチングが好適である。このエッチングにより樹脂層５４を全体的に薄化して、図５（ｂ）に示すように窪み５４ａの底部から絶縁膜３４を露出させる。こうして、図１に示した樹脂層３６が完成する。
続いて、現像することで、図５（ａ）に示すようにフォトマスク５６に覆われていた樹脂層５４の非硬化部分を除去して窪み５４ａを形成する。なお、樹脂層５４の現像後、樹脂層５４に対し熱処理を行うと尚良い。その後、樹脂層５４の全体に対してエッチングを施す。このエッチングとしては、例えばＣＦ4ガス及びＯ2ガスの混合ガスを用いたドライエッチングが好適である。このエッチングにより樹脂層５４を全体的に薄化して、図５（ｂ）に示すように窪み５４ａの底部から絶縁膜３４を露出させる。こうして、図１に示した樹脂層３６が完成する。
［開口形成工程］
続いて、図６に示すように、樹脂層３６と絶縁膜３４との膜厚差を利用しつつ、絶縁膜３４をエッチングして開口３４ａを形成する。このとき、エッチングとしては例えばＣＦ4ガスを用いたドライエッチングが好適である。樹脂層３６がＢＣＢ樹脂からなり、且つ絶縁膜３４がＳｉＯ2からなる場合、ＢＣＢ樹脂とＳｉＯ2とではＣＦ4ガスに対するエッチングレートに差異がほとんど無いので、ＣＦ4ガスを用いたドライエッチングにより、樹脂層３６を残しつつ絶縁膜３４の露出部分を好適に除去できる。
続いて、図６に示すように、樹脂層３６と絶縁膜３４との膜厚差を利用しつつ、絶縁膜３４をエッチングして開口３４ａを形成する。このとき、エッチングとしては例えばＣＦ4ガスを用いたドライエッチングが好適である。樹脂層３６がＢＣＢ樹脂からなり、且つ絶縁膜３４がＳｉＯ2からなる場合、ＢＣＢ樹脂とＳｉＯ2とではＣＦ4ガスに対するエッチングレートに差異がほとんど無いので、ＣＦ4ガスを用いたドライエッチングにより、樹脂層３６を残しつつ絶縁膜３４の露出部分を好適に除去できる。
［電極形成工程］
続いて、開口３４ａを介してコンタクト層２４と接する電極３０（図１参照）を、リッジ構造２６上及び樹脂層３６上に亘って形成する。その際、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて電極パターンを有するマスクを形成した後、金属蒸着を施し、電極３０に相当する部分を除く金属をマスクと共に除去することにより、電極３０を形成するとよい。また、半導体基板１２の裏面を研磨して薄化した後に、電極３２（図１参照）を半導体基板１２の裏面上に形成する。
続いて、開口３４ａを介してコンタクト層２４と接する電極３０（図１参照）を、リッジ構造２６上及び樹脂層３６上に亘って形成する。その際、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて電極パターンを有するマスクを形成した後、金属蒸着を施し、電極３０に相当する部分を除く金属をマスクと共に除去することにより、電極３０を形成するとよい。また、半導体基板１２の裏面を研磨して薄化した後に、電極３２（図１参照）を半導体基板１２の裏面上に形成する。
上記各工程を経ることによって、半導体レーザ素子１０を作製することができる。本実施形態の半導体レーザ素子の作製方法では、リッジ構造２６を覆うように樹脂層５４を形成し、窪み５４ａ及び開口３４ａを形成した後、リッジ構造２６上および樹脂層５４（３６）上に亘って電極３０を形成している。このように、樹脂層５４（３６）により平坦化された面上に電極３０を形成することによって、電極３０の段切れを効果的に低減できる。
更に、本実施形態の半導体レーザ素子の作製方法では、リッジ構造２６を埋め込む樹脂層５４（３６）を構成する材料として感光性の樹脂を用いている。そして、リッジ構造２６に対応するフォトマスク５６を介して樹脂層５４を露光し、非硬化部分を除去（すなわち現像）して窪み５４ａを形成した後に、樹脂層５４の全体を薄化して窪み５４ａから絶縁膜３４を露出させている。このような方法によれば、従来の方法、すなわちレジストパターンを介して樹脂をエッチングすることにより開口を形成する方法と比較して、マスク５６の寸法精度が低くても絶縁膜３４を確実に露出させることができる。そして、樹脂層５４と絶縁膜３４との膜厚差を利用しつつ（すなわちセルフアライメントにより）、絶縁膜３４に開口３４ａを容易に且つ確実に形成できる。このように、本実施形態の半導体レーザ素子の作製方法によれば、電極３０の段切れを低減でき、且つ簡易な工程によって電極３０とリッジ構造２６との接続を図ることができる。更に、電極３０とリッジ構造２６との接続の確実性が増すので、半導体レーザ素子を作製する際の歩留まりが向上する。
本実施形態の半導体レーザ素子１０（図１参照）の構成からも、上記と同様の効果を引き出すことができる。すなわち、半導体レーザ素子１０においては、リッジ構造２６上および該リッジ構造２６の両側に設けられた樹脂層３６上に亘って電極３０が設けられている。このように、樹脂層３６により平坦化された面上に電極３０が設けられることによって、電極３０の段切れを効果的に低減できる。更に、半導体レーザ素子１０においては、リッジ構造２６の両側に設けられた樹脂層３６が感光性の樹脂からなる。このような半導体レーザ素子１０によれば、その作製時において、リッジ構造２６を覆うように感光性樹脂層５４を形成（図４（ａ））した後に、リッジ構造２６に対応するフォトマスク５６を介して樹脂層５４を露光し（図４（ｂ））、非硬化部分を除去（すなわち現像）して窪み５４ａを形成し（図５（ａ））、樹脂層５４の全体を薄化する（図５（ｂ））、といった簡易な工程によって、マスク５６の寸法精度が低くても絶縁膜３４を確実に露出させることができる。そして、樹脂層５４（３６）と絶縁膜３４との膜厚差を利用しつつ（すなわちセルフアライメントにより）、絶縁膜３４に開口３４ａを容易に且つ確実に形成できる。このように、本実施形態の半導体レーザ素子１０によれば、電極３０の段切れを低減でき、且つ簡易な工程によって電極３０とリッジ構造２６との接続を図ることができる。更に、電極３０とリッジ構造２６との接続の確実性が増すので、当該半導体レーザ素子１０を作製する際の歩留まりが向上する。
また、本実施形態のように、半導体レーザ素子１０及びその作製方法においては、樹脂層３６（５４）はシリコン系樹脂からなるとよい。これにより、上述した感光性の樹脂層３６（５４）を好適に実現できる。この場合、樹脂層３６（５４）はＢＣＢ樹脂からなると尚良い。ＢＣＢ樹脂は、例えばポリイミドといった他の樹脂と比べて耐熱性が高いので、樹脂層３６上に電極３０を形成する際の熱にも好適に耐えることができる。そして、樹脂層３６がシリコン系樹脂からなる場合、絶縁膜３４が酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなり、絶縁膜３４の開口３４ａをＣＦ４ガスを用いたドライエッチングにより形成すると尚良い。これにより、絶縁膜３４と樹脂層３６との間でエッチングレートに差異がほとんど生じず、かつ、これらの大きな膜厚差を利用しつつ絶縁膜３４に開口３４ａを好適に形成できる。
本発明による半導体レーザ素子及びその作製方法は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては半導体基板の例としてＩｎＰ基板およびＧａＡｓ基板を例示し、半導体基板上に積層される各半導体層としてそれぞれＩｎＰ系半導体およびＧａＡｓ系半導体を例示したが、本発明に係る半導体レーザ素子及びその作製方法は、ＧａＮ系半導体といった他のIII−Ｖ族化合物半導体材料や、III−Ｖ族化合物以外の半導体材料を用いた半導体レーザ素子にも好適に用いられる。
１０…半導体レーザ素子、１２…半導体基板、１４…第１クラッド層、１６，２０…光閉じ込め層、１８…活性層、２２…第２クラッド層、２４…コンタクト層、２６…リッジ構造、３０，３２…電極、３４，４６…絶縁膜、３４ａ…開口、３６，５４…樹脂層、４０…積層構造、４２，４４…III−Ｖ族化合物半導体層、４８…レジスト膜、５０…レジストパターン、５２…エッチングマスク、５６…フォトマスク。
Claims (2)
- 半導体基板上に、活性層及び該活性層上に設けられた半導体層を含む積層構造を形成する積層工程と、
前記半導体層の一部を除去することによりリッジ構造を形成するリッジ形成工程と、
少なくとも前記リッジ構造の表面に、絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記リッジ構造を覆うように、前記リッジ構造の高さよりも厚く感光性の樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記樹脂層の表面における前記リッジ構造上の領域に、長手方向と交差する方向の幅が、前記リッジ構造の幅よりも広いフォトマスクを重ね、該フォトマスクに覆われた部分を除く前記樹脂層を露光して硬化させる露光工程と、
前記フォトマスクに覆われていた前記樹脂層の非硬化部分を除去して、前記樹脂層から前記リッジ構造に向けて傾斜する斜面を有する窪みを形成し、前記樹脂層の全体をドライエッチングにより薄化して前記窪みから前記絶縁膜を露出させる樹脂層加工工程と、
前記樹脂層加工工程に続いて、前記樹脂層に覆われていない前記絶縁膜をエッチングして開口を形成する開口形成工程と、
前記開口を介して前記半導体層と接する電極を、前記リッジ構造上及び前記樹脂層上に亘って形成する電極形成工程とを備え、
前記樹脂層がシリコン系樹脂からなり、
前記絶縁膜が酸化シリコンからなり、前記開口形成工程において、前記絶縁膜と前記樹脂層とに対してＣＦ４ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、前記樹脂層と前記絶縁膜との膜厚差を利用して前記開口を形成することを特徴とする、半導体レーザ素子の作製方法。 - 前記樹脂層がベンゾシクロブテン樹脂からなることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
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