JP5922400B2

JP5922400B2 - 半導体装置の測定方法

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Publication number: JP5922400B2
Application number: JP2011286643A
Authority: JP
Inventors: 吉田　順自; 順自吉田; 泰雅川北; 高木　啓史; 啓史高木
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013135195A

Description

本発明は、半導体装置に関するものである。

光半導体装置の一種である垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser。以下、面発光レーザ素子と称す。）は、光インターコネクションをはじめとする種々の光通信用光源、あるいは他の様々なアプリケーション用デバイスとして利用されている。面発光レーザ素子は、基板に対して垂直方向にレーザ光を射出するため、従来の端面発光型レーザ素子に比べて同一基板上に複数の素子を容易に２次元配列させることができる。また、活性層体積が非常に小さいため、極低閾値電流および低消費電力でレーザ発振が可能であるなど、多くの利点を有している。

一般に、面発光レーザ素子では、共振器を構成するミラーに多層膜ミラーであるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラーが利用されている。ＤＢＲミラーは、半導体層や誘電体多層膜などで構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示される面発光レーザ素子は、半導体層で構成された上部ＤＢＲミラーの上の素子最表面にたとえば酸化シリコンからなる効率調整膜が形成されている。この効率調整膜は、面発光レーザ素子のスロープ効率等の特性を調整するためにその層厚が調整されるものである。特許文献１では、面発光レーザ素子が多数形成された半導体ウェハの状態で、個々の面発光レーザ素子の電極パッドに通電測定用のプローブを物理的に接触させて電流を流して面発光レーザ素子を発光させる。このようにして面発光レーザ素子の特性をオンウェハで測定している。

米国特許第６１６０８３４号明細書

ここで、上記のように面発光レーザ素子の電極パッドにプローブを接触させて特性の測定を何度も行った場合、測定不良が発生する場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プローブを用いて半導体装置の特性を測定する場合の測定不良の発生を抑制することができる半導体装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、半導体層と、前記半導体層上に形成された電極と、前記電極の少なくとも周辺の領域に形成された緻密性の絶縁膜と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記絶縁膜は、ビッカース硬さが７．８ｋＮ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする。

また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記絶縁膜は、誘電体からなることを特徴とする。

また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記絶縁膜は、屈折率が１．９以上の窒化珪素からなることを特徴とする。

また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、光半導体装置であることを特徴とする。

また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、垂直共振器型面発光レーザであることを特徴とする。

また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記垂直共振器型面発光レーザは、上部多層膜ミラーを備え、前記絶縁膜は、前記上部多層膜ミラー上に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、プローブを用いて半導体装置の特性を測定する場合の測定不良の発生を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る半導体装置の模式的な断面斜視図である。図２は、図１に示す半導体装置の特性の測定を説明する図である。図３は、図１に示す半導体装置の特性の測定を説明する図である。図４は、実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の一部の模式的な断面斜視図である。図５は、実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の一部の模式的な断面斜視図である。図６は、実施の形態２に係る面発光レーザ素子の模式的な断面図である。図７は、図４に示す面発光レーザ素子の特性の測定を説明する図である。図８は、実施例１、比較例１の膜厚とスロープ効率の変化率との関係を示す図である。図９は、実施例１、比較例１の膜厚と閾値電流の変化率との関係を示す図である。図１０は、ＳｉＯ_２膜の表面の光学顕微鏡写真を示す図である。図１１は、窒化珪素膜の表面の光学顕微鏡写真を示す図である。図１２は、比較例２の面発光レーザ素子の抵抗のヒストグラムである。図１３は、実施例２の面発光レーザ素子の抵抗のヒストグラムである。図１４は、実施の形態３に係る端面発光型レーザ素子の模式的な断面斜視図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る半導体装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各層の厚みや厚みの比率などは現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがって、具体的な寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。

上記のように面発光レーザ素子の電極パッドにプローブを接触させて特性の測定を何度も行った場合、測定不良が発生する場合があった。

本発明者らは鋭意検討の結果、測定不良は、プローブの先端が効率調整膜に接触して効率調整膜を構成する酸化シリコンが付着して汚れるためであることを見出した。このような汚れは、測定開始前の半導体ウェハの高さ調整時のミスアライメント、または、測定中にプローブからの応力で半導体ウェハの位置ずれが発生してプローブが電極パッドからずれてしまうことによって、プローブが効率調整膜と接触して効率調整膜が破損し、その構成材料がプローブに付着する場合があるためであると考えられる。

また、このようなプローブの汚れは、面発光レーザ素子の効率調整膜に限らず、プローブを接触させる電極（電極パッドを含む）の少なくとも周辺の領域に絶縁膜が形成された半導体装置において、絶縁膜が疎の膜である場合に、発生するものと考えられる。

そこで、本発明者らは、電極の少なくとも周辺の領域に形成された絶縁膜を緻密性のものとすることによって、プローブの汚れを抑制できることに想到したのである。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る半導体装置の模式的な断面斜視図である。図１に示すように、半導体装置１０は、裏面に下部電極１１が形成された基板１２上に、半導体層１３が形成されている。半導体層１３の表面には上部電極パッド１４が形成されている。半導体層１３の表面の、上部電極パッド１４を除く全面には、半導体層１３の表面を保護するためのパッシベーション膜としての絶縁膜１５が形成されている。なお、半導体装置１０を、たとえばダイオードやＦＥＴ等の所望の半導体装置として機能させるために、半導体層１３の表面には、他の上部電極パッドが形成されていても良い。また、上部電極パッド１４と半導体層１３との間には、適宜ゲート絶縁膜が形成されていても良い。また、半導体層１３は、多層構造となっていても良い。また、半導体層１３の材料は特に限定されず、Ｓｉ、ＧａＡｓ系半導体材料、または窒化物系半導体材料等を使用できる。また、上部電極パッド１４についても、使用する半導体材料等に応じて適宜公知の金属材料等を使用することができる。

図２は、図１に示す半導体装置１０の特性の測定を説明する図である。図２では、半導体装置１０は、基板１２の材料となるウェハ１００の上に多数形成されている。ウェハ１００は、オンウェハ測定装置１０００のステージ１００１に載置される。ステージ１００１は下部電極１１に接触する電極が備えられている。そして、ウェハ１００の表面に形成された上部電極パッド１４にオンウェハ測定装置１０００のプローブ１００２を物理的に接触させて、ステージ１００１に備えられた電極とプローブ１００２との間に電圧を印加し電流を注入することで、半導体装置１０を動作させてその特性を測定することができる。１つの半導体装置１０の測定が終了した後、プローブ１００２を別の半導体装置１０の上部電極パッド１４に移動し、物理的に接触させることによって、順次半導体装置１０の測定を行う。これによって、半導体装置１０の特性を個別にオンウェハで測定することができる。

ここで、測定開始前にはステージ１００１の移動によって、プローブ１００２が上部電極パッド１４に物理的に接触するようにその水平方向の位置が調整され、かつプローブ１００２と上部電極パッド１４とが近接するようにステージ１００１が上昇する。

このとき、水平位置のミスアライメントがあったり、または、測定中にプローブ１００２からの応力でウェハ１００の位置ずれが発生したりすると、図３に示すように、プローブ１００２Ａが上部電極パッド１４からずれてしまうことによって、プローブ１００２Ｂのように絶縁膜１５に接触する場合がある。

しかしながら、本実施の形態１に係る半導体装置１０では、絶縁膜１５が緻密性を有する膜であり、所定の硬度を有するため、プローブ１００２Ｂが絶縁膜１５と接触しても、絶縁膜１５の構成材料がプローブ１００２Ｂに付着することが抑制。その結果、プローブ１００２Ｂが汚れることが抑制され、汚れによる測定不良が抑制される。

このように、プローブ１００２Ｂの汚れが抑制されると、半導体装置１０の電気的または光学的特性を高精度で測定でき、測定歩留まり、製造タクトの低下を抑制できる。また、プローブ１００２Ｂをクリーニングして再測定するという余分な測定時間の発生を抑制できる。また、特に、半導体装置１０が１次元または２次元のアレイ状に配列して一つのアレイ素子を形成する場合は、アレイ素子に含まれる半導体装置１０のうち１つでも測定不良が発生すると全部の半導体装置１０を再測定しなければならないため非常に時間がかかる。しかしながら、本実施の形態１に係る半導体装置１０ではそのような測定不良の発生が抑制されるため、測定時間の長時間化が抑制される。

絶縁膜１５としては、所望の緻密性を有するものであれば、たとえばポリイミドやＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）などからなるものでもよい。また、窒化珪素などの誘電体が好ましい。また、ＪＩＳＺ２２４４に規定されるビッカース硬さが７．８ｋＮ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。たとえば、屈折率が１．９以上の窒化珪素膜であれば、ビッカース硬さが７．８ｋＮ／ｍｍ^２以上であり好ましい。

以上説明したように、本実施の形態１に係る半導体装置１０は、測定不良が抑制されるため、生産性が高く、製造コストが低減された低コストなものとなる。

なお、図４は、実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の一部の模式的な断面斜視図である。図５は、実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の一部の模式的な断面斜視図である。図４に示す半導体装置１０Ａでは、上部電極パッド１４の上面の一部に重畳するように絶縁膜１５Ａが形成されている点が、半導体装置１０とは異なる。また、図５に示す半導体装置１０Ｂでは、上部電極パッド１４Ｂが、その一部が絶縁膜１５の上面の一部に重畳するように形成されている点が、半導体装置１０とは異なる。このように、上部電極パッドと絶縁膜とは一部重畳するように形成される場合があるが、図４、５に示すいずれの変形例に係る半導体装置１０Ａ、１０Ｂも、半導体装置１０と同様に、測定不良が抑制されるため、生産性が高く、製造コストが低減された低コストなものとなる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２としての、面発光レーザ素子である光半導体装置について説明する。図６は、実施の形態２に係る面発光レーザ素子の模式的な断面図である。

図６に示すように、面発光レーザ素子２０は、裏面に下部電極２１ａが形成されたｎ型ＧａＡｓからなる基板２２上に積層された下部ＤＢＲミラー２３、ｎ型ＧａＡｓからなるｎ型クラッド層２４ａ、活性層２５、電流狭窄層２６、ｐ型ＧａＡｓからなるｐ型クラッド層２４ｂ、上部電極２１ｂ、上部ＤＢＲミラー２７、および効率調整膜２８を備える。このうち、ｎ型クラッド層２４ａの上部と、その上に積層された活性層２５、電流狭窄層２６およびｐ型クラッド層２４ｂとは、柱状のメサポストとして形成されている。また、この面発光レーザ素子２０は、図２に示す半導体装置１０と同様に、基板２２の材料となるウェハの上に多数形成され、その後適宜素子分離されるものである。

下部ＤＢＲミラー２３は、例えばＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓからなる複合半導体層が複数積層された半導体多層膜ミラーとして形成されている。この複合半導体層を構成する各層の厚さは、λ／４ｎ（λ：発振波長、ｎ：屈折率）とされている。

電流狭窄層２６は、電流狭窄開口部としての開口部２６ａと選択酸化層２６ｂとから構成されている。電流狭窄層２６は、たとえばＡｌＡｓからなるＡｌ含有層を外周部から積層面に沿って所定範囲だけ酸化させ、選択酸化層２６ｂを輪帯上に形成することによって形成される。選択酸化層２６ｂは、絶縁性を有するので、上部電極２１ｂから注入された電流は開口部２６ａ内に集中する。これによって開口部２６ａ直下における活性層２５内の電流密度が高められる。

活性層２５は、例えばＧａＩｎＡｓを量子井戸層、ＧａＡｓを障壁層からなる３層の量子井戸構造を有し、上部電極２１ｂから注入されて電流狭窄層２６によって狭窄された電流をもとに、所望の波長（たとえば１０６０ｎｍ）を含む自然放出光を発する。なお、より長波の発光波長を得る場合は、量子井戸活性層にＧａＩｎＮＡｓ材料やＩｎＡｓ量子ドット層を使用しても問題はない。

上部電極２１ｂは、ｐ型クラッド層２４ｂ上にリング状に形成されている。なお、上部電極２１ｂは、引き出し電極を介して後述する上部電極パッドに接続している。

上部ＤＢＲミラー２７は、例えば窒化珪素膜とＳｉＯ₂膜とからなる複合誘電体層が複数積層された誘電体多層膜ミラーとして、ウェハ全体を覆うように形成されている。また、下部ＤＢＲミラー２３と同様に、上部ＤＢＲミラー２７の各層の厚さはλ／４ｎとされている。また、効率調整膜２８は、上部ＤＢＲミラー２７上に形成されている。効率調整膜２８は、ビッカース硬さが７．８ｋＮ／ｍｍ^２以上の緻密な窒化珪素からなる。

この面発光レーザ素子２０は、下部電極２１ａと上部電極２１ｂとの間に電圧を印加し、電流を注入することで、活性層４から自然放出光を発生する。つぎに、下部ＤＢＲミラー２３と上部ＤＢＲミラー２７とが構成する垂直光共振器が、自然放出光を所望の波長でレーザ発振させ、レーザ光を効率調整膜２８の上面から出射させる。ここで、効率調整膜２８の膜厚の設定によって、面発光レーザ素子２０のスロープ効率等の特性が調整されている。

図７は、図６に示す面発光レーザ素子２０の特性の測定を説明する図である。図７に示すように、面発光レーザ素子２０の上部電極２１ｂは引き出し電極を介して上部電極パッド２９に接続している。上部電極パッド２９の周辺の領域は、効率調整膜２８が形成されている。なお、効率調整膜２８は、上部電極パッド２９を除く面発光レーザ素子２０全体の表面を覆っており、パッシベーション膜としても機能する。

面発光レーザ素子２０を測定する場合にも、実施の形態１の場合と同様に、ウェハをオンウェハ測定装置１０００のステージ１００１に載置し、表面に形成された上部電極パッド２９にオンウェハ測定装置１０００のプローブ１００２Ａを物理的に接触させて、ステージ１００１に備えられた電極とプローブ１００２Ａとの間に電圧を印加し電流を注入する。これによって、面発光レーザ素子２０をレーザ発振動作させてその特性（たとえば閾値電流やスロープ効率）を測定することができる。１つの面発光レーザ素子２０の測定が終了した後、プローブ１００２Ａを別の面発光レーザ素子２０の上部電極パッド２９に移動し、物理的に接触させることによって、順次面発光レーザ素子２０の測定を行う。これによって、面発光レーザ素子２０の特性を個別にオンウェハで測定することができる。

ここで、実施の形態１の場合と同様に、プローブ１００２Ａが上部電極パッド２９からずれてしまうことによって、プローブ１００２Ｂのように効率調整膜２８に接触する場合がある。しかしながら、効率調整膜２８は緻密性を有する膜であり、所定の硬度を有する。その結果、プローブ１００２Ｂが効率調整膜２８と接触しても、プローブ１００２Ｂが汚れることが抑制され、汚れによる測定不良が抑制される。

以上説明したように、本実施の形態２に係る面発光レーザ素子２０は、測定不良が抑制されるため、生産性が高く、製造コストが低減された低コストなものである。

また、このような面発光レーザ素子２０は、１次元または２次元のアレイ状に配列して一つのアレイ素子として使用される場合がある。その場合、測定不良の発生を抑制して、測定時間の長時間化を抑制することが特に好ましい。

ところで、本実施の形態２に係る面発光レーザ素子２０において、効率調整膜２８は緻密性を有する膜なので、たとえばＳｉＯ_２膜のような比較的疎な膜を効率調整膜として用いるよりも、より特性の調整幅を広くすることができる。

ここで、本発明の実施例１として、図６に示す共振器構造の面発光レーザ素子について、効率調整膜の膜厚と面発光レーザ素子のスロープ効率の変化率との関係を計算にて求めた。また、比較例１として、図６に示す共振器構造の面発光レーザ素子において効率調整膜をＳｉＯ_２膜に置き換えた場合の、効率調整膜の膜厚と面発光レーザ素子のスロープ効率の変化率との関係を計算にて求めた。
なお、計算では、図６に示す面発光レーザ素子において、ＳｉＯ_２膜および窒化珪素膜で構成される１１ペアの上部ＤＢＲミラー構造とした。このとき、しきい値電流と効率は、それぞれ、０．１７４ｍＡ、０．３４Ｗ／Ａであった。これに効率調整膜として、ＳｉＯ_２膜または窒化珪素膜の効率調整膜を用いて、膜厚を、０．０２５λ間隔で０．２５λ(但し、λ＝１０６０ｎｍ)まで変化させたときの効率としきい値電流の計算を行った。

図８は、実施例１、比較例１の膜厚とスロープ効率（ＳＥ）の変化率との関係を示す図である。図９は、実施例１、比較例１の膜厚と閾値電流（Ｉth）の変化率との関係を示す図である。なお、スロープ効率および閾値電流は、効率調整膜が無いときを変化率０％としている。図８、９に示すように、実施例１の方が、比較例１よりも膜厚に対するスロープ効率の変化率および閾値電流の変化率が、最大で約１．３倍程度大きく、特性の調整幅が広いことが確認された。なお、図９に示すように、実施例１の場合は、膜厚が０．１５λ以下とすると、閾値電流を上昇させずにスロープ効率を調整できるので好ましい。

なお、本実施の形態２に係る面発光レーザ素子２０は、上部電極２１ｂのみが垂直光共振器の内部に配置された、いわゆるシングルイントラキャビティ型の面発光レーザ素子である。しかし、本発明はシングルイントラキャビティ型の面発光レーザ素子に限定されない。面発光レーザ素子２０において、基板２２を半絶縁性の基板に置き換え、下部電極２１ａの代わりにｎ型クラッド層２４aの表面のメサポストの周囲にＣ型の下部電極を形成して、上下部電極の両方が垂直光共振器の内部に配置された、いわゆるダブルイントラキャビティ型の面発光レーザ素子を構成してもよい。このようなダブルイントラキャビティ型の面発光レーザ素子の場合は、上下部電極の両方の電極パッドをウェハの表面に形成するため、プローブを２本使用して特性を測定する。したがって、プローブが電極パッドからずれて緻密膜に接触する可能性がより高くなるので、本発明によってプローブの汚れを抑制する効果がより大きくなる。

つぎに、本発明の効果を確認するために、ＧａＡｓ基板上に、ＳｉＯ_２膜（屈折率：１．４６、ビッカース硬さ：６．２ｋＮ／ｍｍ^２）、または窒化珪素膜（屈折率：１．９、ビッカース硬さ：７．８ｋＮ／ｍｍ^２）をプラズマＣＶＤ(ＰＣＶＤ)法にて形成し、市販のオンウェハ測定装置に基板をセットして、プローブを各誘電体膜に接触させる実験を行った。

図１０は、ＳｉＯ_２膜の表面の光学顕微鏡写真を示す図である。図１１は、窒化珪素膜の表面の光学顕微鏡写真を示す図である。図１０に示すように、ＳｉＯ_２膜の場合は、膜の表面にプローブの接触の痕が残った。また、プローブにもＳｉＯ_２が付着していた。これに対して、図１１に示すように、窒化珪素膜の場合は、膜の表面にプローブの痕が残らず、またプローブにも付着物はなかった。

なお、図１０、１１に示すように、本発明によれば、プローブの汚れが防止されるだけでなく、効率調整膜等の絶縁膜の外観にプローブの接触の痕が残ることも抑制される。したがって、半導体装置の外観不良の発生も抑制されるので、製造歩留まりが向上し、より低コストの半導体装置となる。

つぎに、本発明の実施例２として、図６、７に示す構造の面発光レーザ素子をウェハ上に多数個製造した。なお、効率調整膜として、ＰＣＶＤ法にて形成した窒化珪素膜（屈折率２．１、ビッカース硬さ：１０．５ｋＮ／ｍｍ^２）を用いた。ここで、この実施例２の窒化珪素膜は、上述した図１１に示す窒化珪素膜（屈折率：１．９）とは、屈折率やビッカース硬さが異なっている。ＰＣＶＤ法で窒化珪素膜を成膜する場合は、原料であるモノシラン（ＳｉＨ_４）と亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）との供給量を変えると、含まれる水素濃度が異なる窒化珪素膜を成膜できる。上記屈折率の相違は、窒化珪素膜中の水素濃度の相違によって、窒素と珪素の組成比が相違することで、生じているものである。このように、窒化珪素膜中の水素濃度を調整することによって、屈折率や緻密性、ビッカース硬さなどを調整することができる。また、比較例２として、図６、７に示す構造であるが、ＰＣＶＤ法にて形成したＳｉＯ_２膜を効率調整膜として用いた面発光レーザ素子をウェハ上に多数個製造した。

つぎに、比較例２の各面発光レーザ素子の電気特性（抵抗）をオンウェハで測定した。図１２は、比較例２の面発光レーザ素子の抵抗のヒストグラムである。図１２において、メジアン値は６３Ωであり、標準偏差は６．２Ωであった。一方、実施例２の各面発光レーザ素子の電気特性（抵抗）をオンウェハで測定した。図１３は、実施例２の面発光レーザ素子の抵抗のヒストグラムである。図１３において、メジアン値は６２Ωであり、標準偏差は２．６Ωであった。このように、比較例２の測定値のメジアン値は、実施例２と同等であるのに対し、標準偏差は、実施例２と比較して２倍以上と大きな値となった。この原因として、多数の面発光レーザを測定する過程で、プローブにＳｉＯ_２が付着したことによって測定不良が発生したために生じたものと考えられる。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３としての、端面発光型レーザ素子である光半導体装置について説明する。図１４は、実施の形態３に係る端面発光型レーザ素子の模式的な断面斜視図である。

図１４に示すように、端面発光型レーザ素子３０は、裏面に下部電極３１が形成されたｎ型ＩｎＰからなる基板３２上に、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層３３ａ、ＩｎＧａＡｓＰ材料からなる多重量子井戸構造を有する活性層３４、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３３ｂが順次積層している。活性層３４の組成はたとえばレーザ発振波長が１．５５μｍとなるように調整される。また、ｎ型クラッド層３３ａの上部、活性層３４、およびｐ型クラッド層３３ｂはメサストライプ構造を有しており、その両側はｐ型ＩｎＰからなる下部電流阻止層とｎ型ＩｎＰからなる上部電流阻止層とからなる埋め込み半導体層３５によって埋め込まれている。ｐ型クラッド層３３ｂおよび埋め込み半導体層３５の上にはｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３３ｃ、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３６が順次積層している。

また、コンタクト層３６の表面には上部電極３７が形成されている。コンタクト層３６の表面の、上部電極３７を除く全面には、コンタクト層３６の表面を保護するためのパッシベーション膜としての絶縁膜３８が形成されている。絶縁膜３８はビッカース硬さが７．８ｋＮ／ｍｍ^２以上の緻密な窒化珪素からなる。また、メサストライプの延伸方向の両端の劈開面のそれぞれには、光共振器を構成するための高反射率膜および低反射率膜が形成される。なお、上部電極３７と絶縁膜３８とは、図４、５に示す変形例１、２と同様に互いに一部が重畳する形状となる場合がある。

この端面発光型レーザ素子３０も、基板３２の材料となるウェハ上に多数形成され、オンウェハで各端面発光型レーザ素子３０の特性が測定される。このとき、絶縁膜３８は緻密性を有する膜であり、所定の硬度を有する。その結果、オンウェハ測定装置のプローブが絶縁膜３８と接触しても、プローブが汚れることが防止され、汚れによる測定不良が防止される。

また、このような端面発光型レーザ素子３０の場合は、ウェハから劈開によって、共通の劈開面を有する端面発光型レーザ素子３０が劈開面と平行に１次元状に配列したバー状にされ、そのバー状の状態で特性の測定が行われる場合がある。この場合も、測定装置のプローブが汚れることが防止され、汚れによる測定不良が防止される。

なお、上記実施の形態では、光半導体装置はレーザ素子であるが、本発明の光半導体装置はこれに限られない。たとえば、フォトダイオード等の受光素子や、複数の光素子を集積した集積型光素子にも本発明は適用できる。半導体装置や光半導体装置が集積型素子の場合は、測定のためにプローブを接触させるべき電極も多くなるので、本発明を適用することがより効果的である。

また、上記実施例では、緻密性の絶縁膜として、ＰＣＶＤ法にて形成した窒化珪素膜を用いたが、緻密性の絶縁膜をスパッタ法、熱ＣＶＤ法、ゾルゲル法等にて形成してもよい。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み替えて構成したものも本発明に含まれる。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の代替実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明に含まれる。

１０半導体装置
１１、２１ａ、３１下部電極
１２、２２、３２基板
１３半導体層
１４上部電極パッド
１５、３８絶縁膜
２０面発光レーザ素子
２１ｂ、３７上部電極
２３下部ＤＢＲミラー
２４ａ、３３ａｎ型クラッド層
２４ｂ、３３ｂ、３３ｃｐ型クラッド層
２５、３４活性層
２６電流狭窄層
２６ａ開口部
２６ｂ選択酸化層
２７上部ＤＢＲミラー
２８効率調整膜
２９上部電極パッド
３０端面発光型レーザ素子
３５埋め込み半導体層
３６コンタクト層
１００ウェハ
１０００オンウェハ測定装置
１００１ステージ
１００２、１００２Ａ、１００２Ｂプローブ

Claims

半導体層と、前記半導体層上に形成された電極と、前記電極の少なくとも周辺の領域に前記電極と重畳する箇所を有するように形成された、ビッカース硬さが７．８ｋＮ／ｍｍ^２以上かつ屈折率が１．９以上の窒化珪素の誘電体からなる絶縁膜と、を有する端面発光型レーザ素子を、共通の劈開面を有して該劈開面と平行に１次元状に配列し、かつ、前記電極と前記絶縁膜とが重畳する箇所も該配列方向に並んだバー状に複数備えた集積型半導体装置に対して、プローブを用いて前記複数の端面発光型レーザ素子のそれぞれの端面発光型レーザ素子の特性を測定する半導体装置の測定方法であって、
前記プローブを、前記複数の端面発光型レーザ素子の電極から電極へ、前記バー状における配列方向に移動させ、前記絶縁膜の硬さによって前記プローブへの汚れの付着による測定不良の発生を抑制させながら測定を行うことを特徴とする半導体装置の測定方法。