JP5685035B2 - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
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(式中、α1は16870であり、α2は30.35〜30.55である)
積層体形成工程では、まず、図1(a)に示す半導体基板10を準備する。半導体基板10は、GaN等の窒化ガリウム系半導体によって形成されている。半導体基板10は、互いに対向する表面(一方面)10aと裏面(他方面)10bとを有しており、半導体基板10の表面10aは半極性を示す。半導体基板10の表面10a上にエピタキシャル成長する半導体層(後述するn型半導体層12、活性層14、光ガイド層16、p型半導体層(窒化ガリウム系半導体層)18)の表面は、表面10aの結晶方位を引き継ぐ傾向がある。そのため、半導体基板10の表面10aの結晶方位は、p型半導体層18の表面18sとして得ることを目的とする結晶方位に調整されている。
マスク形成工程では、積層体20上にエッチングマスクを形成する。すなわち、まず、図1(b)に示すように、例えば電子ビーム(EB)蒸着法によって、Al膜22(厚さ:0.10μm)及びTi膜24(厚さ:0.010μm)をこの順に積層体20上の全面に形成する。なお、以下の図面においては、積層体20の構成の詳細な図示を場合により省略する。
積層体エッチング工程では、マスク形成工程で得られたエッチングマスクを介して、p型半導体層18をエッチングによって所定の深さまで除去することにより、p型半導体層18の表面18s側に、リッジ形状を有する複数のリッジ部30を形成する。すなわち、例えば誘導結合型プラズマ(ICP)によるドライエッチングを施すことにより、図2(c)に示すように、p+型GaN層18eにおけるAl膜22aにより被覆されていない部分を除去した後、厚さ0.150μmの層状部が残存するように、p型In0.03Al0.14GaN層18dにおけるAl膜22aにより被覆されていない部分を除去する。エッチャントとしては、例えばCl2ガスが用いられる。
表面電極形成工程では、まず、図4(a)に示すように、リッジ部30と絶縁層32におけるリッジ部30近傍の部分とが露出する開口34aが形成されるように、レジスト膜34を絶縁層32上に形成する。具体的には、リッジ部30及び絶縁層32上の全面にレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてこのレジスト膜を露光・現像することにより、開口34aを有するレジスト膜34を形成する。
(式中、α1は16870であり、α2は30.35〜30.55である)
(式中、kは速度定数を示し、Aは定数を示し、Eaは活性化エネルギー(eV)を示し、kBはボルツマン定数(=8.617×10−5(eV/K))を示し、Tは絶対温度(K)を示す)
裏面加工工程では、図11(a)に示すように、半導体基板10の裏面10bを研磨・研削する。
裏面エッチング工程では、例えば誘導結合型プラズマによるドライエッチングを半導体基板10の裏面10bに施すことにより、研磨・研削処理により半導体基板10に蓄積されたダメージを除去する。エッチャントとしては、例えばCl2ガスが用いられる。裏面エッチング工程では、p型半導体層18及びパラジウム電極38の処理温度及び処理時間が上記式(1)を満たすように調整される。裏面エッチング工程においてp型半導体層18及びパラジウム電極38は、100〜200℃の状態で1〜100分間保持されることが好ましい。
裏面電極形成工程では、図11(b)に示すように、半導体基板10の裏面10bの全面に裏面電極(n電極)50を形成する。裏面電極50は、例えばチタン/アルミニウム/金の積層膜である。
電極パッド形成工程では、図11(c)に示すように、パラジウム電極38が覆われるように絶縁層32及びパラジウム電極38上にパラジウム電極38の長手方向に沿って電極パッド60を形成して基板生産物70を得る。電極パッド60は、例えばチタン/金の積層膜である。
劈開工程では、例えば、レーザを用いて基板生産物70にスクライブを行った後、基板生産物70を劈開させることにより、図12(a)に示すようにレーザバー80を得る。
反射防止膜形成工程では、レーザバー80における共振器のための両端面(光導波方向の両端面)に反射防止膜(多層膜)90を蒸着して、図12(b)に示すように半導体レーザ(半導体発光素子)100を得る。反射防止膜90としては、例えばAl2O3、AlN、MgF2、MgO、Nb2O5、SiO2、Si3N4、TiO2、Ta2O5、Y2O3、ZnOおよびZrO2が挙げられる。反射防止膜形成工程では、p型半導体層18及びパラジウム電極38の処理温度及び処理時間が上記式(1)を満たすように調整される。反射防止膜形成工程においてp型半導体層18及びパラジウム電極38は、100〜200℃の状態で1〜100分間保持されることが好ましい。
レーザ試験工程では、半導体レーザ100の発光特性を評価する。チップ化工程では、ダイシングやブレーキングによって、半導体レーザ100を個々の半導体レーザチップに分割する。半導体レーザチップは、ダイボンディング、ワイヤーボンディング、パッケージング等の工程を経て基板に実装される。
Claims (8)
- 半導体基板の一方面上に活性層と、半極性主面を有する窒化ガリウム系半導体層とを順に配置する工程と、
パラジウム電極を前記半極性主面に接合するように形成して基板生産物を形成する工程と、
前記窒化ガリウム系半導体層及び前記パラジウム電極を処理する複数の工程からなる処理工程と、を備え、
前記パラジウム電極がノンアロイ電極であり、
前記半極性主面が、窒化ガリウム系半導体のc軸に直交する面から前記窒化ガリウム系半導体のm軸方向に傾斜しており、
前記半極性主面の前記m軸方向への傾斜角度が63°以上80°未満であり、
前記処理工程のそれぞれにおいて、前記窒化ガリウム系半導体層及び前記パラジウム電極は、下記式(1)で表される条件を満たすように温度T(K)の状態で時間t(分)保持されることにより熱処理され、
前記温度Tが373.15〜453.15Kである、半導体発光素子の製造方法。
(式中、α1は16870であり、α2は30.35〜30.55である) - 前記時間tが1〜100分である、請求項1に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記処理工程が、前記半導体基板の他方面をドライエッチングする工程を含む、請求項1又は2に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記処理工程の後に、前記半導体基板の前記他方面に電極を形成する工程を更に備える、請求項3に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記処理工程の前に、前記基板生産物を劈開してレーザバーを形成する工程を更に備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記処理工程が、前記レーザバーの端面に多層膜を形成する工程を含む、請求項5に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記窒化ガリウム系半導体層がp型不純物を含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記窒化ガリウム系半導体層がGaN、AlGaN、InGaN及びInAlGaNのいずれかを含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
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