JP6406477B1 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6406477B1 JP6406477B1 JP2018521675A JP2018521675A JP6406477B1 JP 6406477 B1 JP6406477 B1 JP 6406477B1 JP 2018521675 A JP2018521675 A JP 2018521675A JP 2018521675 A JP2018521675 A JP 2018521675A JP 6406477 B1 JP6406477 B1 JP 6406477B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- contact
- contact layer
- semiconductor device
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005699 Stark effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
- G02F1/025—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction in an optical waveguide structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
- G02F1/0155—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction modulating the optical absorption
- G02F1/0157—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction modulating the optical absorption using electro-absorption effects, e.g. Franz-Keldysh [FK] effect or quantum confined stark effect [QCSE]
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本願の発明に係る半導体装置は、基板と、基板の上に設けられた活性層と、活性層の上に設けられたクラッド層と、クラッド層の上に設けられ、上面と、上面と反対側の面である裏面と、上面と裏面とを繋ぐ側面と、を有し、クラッド層より幅が広いコンタクト層と、コンタクト層の上面と、コンタクト層の側面の上端から下端までと、接触する電極と、を備える。
Description
この発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
特許文献１には、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クラッド層及びクラッド層上に設けられたコンタクト層を有するリッジとを備えた半導体レーザ素子が開示されている。この半導体レーザ素子では、クラッド層の側面が絶縁膜に覆われる。また、コンタクト層には電極が接続されている。絶縁膜は、リッジの厚さ方向における端部がコンタクト層の上面と下面との間に位置している。このような構成により、クラッド層の側面を絶縁膜によって完全に覆うことができる。また、コンタクト層の上面の全域に電極を接続することができる。従って、コンタクト抵抗及び熱抵抗の低減と高信頼度とを両立した半導体レーザ素子を提供できる。
光半導体素子として、例えば、半導体レーザ等の半導体発光素子、フォトダイオード等の半導体受光素子または発光と受光を組み合わせた半導体光変調器等がある。一般に、これらの光半導体素子は、光通信用光源または情報機器用光源として使用される。このため、光半導体素子の光通信の高速化が求められることがある。
データ転送速度の高速化のために、光半導体素子のリッジ幅を小さくして寄生容量を下げることが考えられる。ここで、特許文献１では、コンタクト層の上面の全域に電極を接続している。この場合、コンタクト抵抗の増加を防止するためには、リッジ幅を小さくしてもコンタクト層の上面の面積を維持する必要がある。このため、リッジ幅を小さくすると、コンタクト層のうちリッジの上面から張り出した部分が長くなる。従って、光半導体素子の構造が不安定化する可能性がある。
また、特許文献１ではウエットエッチングにより逆メサ形状のコンタクト層を形成している。この場合、例えば、コンタクト層のうちリッジの上面から張り出した部分の長さを２倍にするには、コンタクト層厚を２倍にする必要が生じると考えられる。このため、コンタクト層をエピ成長するエピタキシャル装置の生産能力が１／２へと低下する可能性がある。さらに、コンタクト層厚が大きくなることで、コンタクト層の根元部分に応力集中が発生することが考えられる。従って、信頼性の低下が懸念される。以上から、特許文献１の構造では、高速化に伴いコンタクト抵抗の低減が困難となる可能性がある。
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コンタクト抵抗及び熱抵抗の低減と高信頼度とを両立した半導体装置および半導体装置の製造方法を得ることである。
本願の発明に係る半導体装置は、基板と、該基板の上に設けられた活性層と、該活性層の上に設けられたクラッド層と、該クラッド層の側面と該活性層の上面を覆う絶縁膜と、該クラッド層の上に設けられ、上面と、該上面と反対側の面で該クラッド層の上端と同じ高さにある裏面と、該上面と該裏面とを繋ぐ側面と、を有し、該クラッド層と該絶縁膜とを合わせた幅より幅が広く、該クラッド層の上面から該絶縁膜を越えて張り出した張出部を有するコンタクト層と、該コンタクト層の該上面と、該コンタクト層の該側面の上端から下端までと、接触し、該活性層の上面のうち該クラッド層が設けられていない部分の絶縁膜と接触しない電極と、を備える。
本願の発明に係る半導体装置の製造方法は、基板の上に活性層を形成する工程と、該活性層の上にクラッド層を形成する工程と、該クラッド層の上に、上面と、該上面と反対側の面で該クラッド層の上端と同じ高さにある裏面と、該上面と該裏面とを繋ぐ側面と、を有し、該クラッド層より幅が広いコンタクト層を形成する工程と、該クラッド層の側面と該活性層の上面を覆うように絶縁膜を形成する工程と、該コンタクト層の該上面、該側面および該裏面と接触し、該活性層の上面のうち該クラッド層が設けられていない部分の絶縁膜と接触しないように、無電界メッキにより電極を形成する工程と、を備え、該コンタクト層は、該クラッド層と該絶縁膜とを合わせた幅より幅が広く、該クラッド層の上面から該絶縁膜を越えて張り出した張出部を有する。
本願の発明に係る半導体装置では、電極がコンタクト層の上面と、側面の上端から下端までとを覆う。このため、電極がコンタクト層の上面に設けられる場合と比較して、電極とコンタクト層との接触面積を拡大できる。従って、コンタクト抵抗及び熱抵抗を低減できる。また、リッジの上面から張り出した部分を長くしなくても電極とコンタクト層との接触面積を拡大できるため、半導体装置の構造の不安定化を防止できる。従って、コンタクト抵抗及び熱抵抗の低減と高信頼度とを両立できる。
本願の発明に係る半導体装置の製造方法では、無電界メッキにより、コンタクト層の上面、側面および裏面と接触するように電極が設けられる。このため、電極がコンタクト層の上面に設けられる場合と比較して、電極とコンタクト層との接触面積を拡大できる。従って、コンタクト抵抗及び熱抵抗を低減できる。また、リッジの上面から張り出した部分を長くしなくても電極とコンタクト層との接触面積を拡大できるため、半導体装置の構造の不安定化を防止できる。従って、コンタクト抵抗及び熱抵抗の低減と高信頼度とを両立できる。
本願の発明に係る半導体装置の製造方法では、無電界メッキにより、コンタクト層の上面、側面および裏面と接触するように電極が設けられる。このため、電極がコンタクト層の上面に設けられる場合と比較して、電極とコンタクト層との接触面積を拡大できる。従って、コンタクト抵抗及び熱抵抗を低減できる。また、リッジの上面から張り出した部分を長くしなくても電極とコンタクト層との接触面積を拡大できるため、半導体装置の構造の不安定化を防止できる。従って、コンタクト抵抗及び熱抵抗の低減と高信頼度とを両立できる。
本発明の実施の形態に係る半導体装置および半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１００の断面図である。半導体装置１００は、光半導体素子である。半導体装置１００は、例えば半導体光変調器の変調器部である。半導体装置１００は基板１０を備える。基板１０は、例えばｎ−ＩｎＰから形成される。
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１００の断面図である。半導体装置１００は、光半導体素子である。半導体装置１００は、例えば半導体光変調器の変調器部である。半導体装置１００は基板１０を備える。基板１０は、例えばｎ−ＩｎＰから形成される。
基板１０の上には活性層１２が設けられる。活性層１２は例えばｉ−ＩｎＧａＡｓＰから形成される。半導体光変調器において活性層１２は、レーザ部から出射された光を吸収する。活性層１２は、電圧が印加されるとシュタルク効果によってレーザ部から出射された光を吸収する。半導体装置１００では直接変調方式の変調器部である。半導体装置１００は、光通信システムにおける光信号の強弱を調節する。
活性層１２の上にはクラッド層１４が設けられる。クラッド層１４は例えばｐ−ＩｎＰから形成される。クラッド層１４は基板１０および活性層１２よりも幅が狭い。半導体装置１００はリッジ１５を有する。リッジ１５はクラッド層１４から構成される。活性層１２のうちリッジ１５が設けられた部分が半導体装置１００の発光領域となる。リッジ１５は発光領域を定める。リッジ１５は光の伝播方向である光軸方向に沿ってストライプ状に設けられる。リッジ１５の幅は例えば２μｍである。
クラッド層１４の側面は、絶縁膜１６に覆われる。絶縁膜１６は、例えばＳｉＯ２から形成される。絶縁膜１６の上端は、クラッド層１４の上面１８と同じ高さに設けられる。また、絶縁膜１６は、活性層１２の上面のうち、クラッド層１４が設けられていない部分を覆う。
クラッド層１４の上にはコンタクト層２０が設けられる。コンタクト層２０は、例えばｐ−ＩｎＧａＡｓから形成される。コンタクト層２０は、Ｚｎドープによるｐ型の層である。コンタクト層２０は、上面２４と、上面２４と反対側の面である裏面２２と、上面２４と裏面２２とを繋ぐ側面２６とを有する。側面２６は光軸に沿って伸びる。コンタクト層２０はクラッド層１４より幅が広い。コンタクト層２０は、クラッド層１４の上面１８から張り出した張出部２０ａを有する。張出部２０ａは光軸と直交する方向に張り出す。また、張出部２０ａは基板１０の上面と平行な方向に張り出している。
本実施の形態では、コンタクト層２０は断面が矩形である。コンタクト層２０の裏面２２の幅は、クラッド層１４の上面１８の幅よりも広い。また、コンタクト層２０の裏面２２は、平坦であり、基板１０の上面と平行である。コンタクト層２０の厚さは例えば１μｍである。
コンタクト層２０には電極２８が接続されている。電極２８は例えばＴｉおよびＡｕから形成されている。電極２８ではＴｉとＡｕとが積層している。電極２８は、コンタクト層２０の上面２４と接触する。さらに、電極２８はコンタクト層２０の側面２６の上端から下端までと接触する。電極２８は、コンタクト層２０の上面２４の全面と、コンタクト層２０の側面２６の全面と接触する。
次に、半導体装置１００の製造方法を説明する。図２は、実施の形態１に係る半導体装置１００の製造方法を説明する断面図である。まず、基板１０の上に活性層１２を形成する。活性層１２は基板１０の上面にＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて成長させる。次に、活性層１２の上にクラッド層１４を形成する。クラッド層１４は活性層１２の上面にＭＯＣＶＤ法を用いて成長させる。
次に、リッジ１５を形成する。リッジ１５は、クラッド層１４を成長させた後に、ドライエッチング法を用いてクラッド層１４の一部を除去することで得られる。ドライエッチングは、ＳｉＣｌ４とＡｒの混合ガスを用いて行う。
次に、図２に示されるように絶縁膜１６を形成する。絶縁膜１６は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて成膜する。絶縁膜１６は、クラッド層１４の上面１８および側面と、活性層１２の上面を覆うように形成される。
次に、転写プロセスによって絶縁膜１６に開口を形成する。開口はクラッド層１４の上面１８の全面を露出させる。図３は、クラッド層１４の上面１８を露出させた状態を示す断面図である。転写プロセスでは、まず絶縁膜１６の上にレジストを形成する。次に、レジストのうちクラッド層１４の上に設けられた部分に開口を形成する。次に、レジストをマスクとして、ドライエッチングを行う。ドライエッチングは、ＳＦ ６ ガスを用いて行う。これにより、絶縁膜１６のうちクラッド層１４の上面１８に設けられた部分が選択的に除去される。以上から、絶縁膜１６に開口１６ａが形成される。
次に、クラッド層１４の上にコンタクト層２０を形成する。図４は、コンタクト層２０を形成した状態を示す断面図である。ここでは、開口１６ａにより露出したクラッド層１４の上面１８に、ＭＯＣＶＤ法を用いてコンタクト層２０を選択成長させる。選択成長では絶縁膜１６をマスクとして用いる。
このとき、張出部２０ａが形成されるように、成長時間を調節する。成長時間を長くすることで張出部２０ａが形成される。また、張出部２０ａの形成方法として、横方向に結晶を成長させるＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）を用いても良い。また、クラッド層１４の両側に張出部２０ａを支持するためのマスクを形成してから、マスクの上にコンタクト層２０を形成しても良い。
次に、電極２８を形成する。電極２８は、蒸着リフトオフ法により形成される。電極２８はコンタクト層２０の上面２４と、側面２６の上端から下端までとを覆うように形成される。次に、電極２８を加熱し、コンタクト層２０と熱反応させる。電極２８は例えば４００℃に加熱される。この結果、電極２８とコンタクト層２０との間でオーミック接合が形成される。以上から半導体装置１００が形成される。
次に、本実施の形態の効果を説明する。本実施の形態では、電極２８がコンタクト層２０の上面２４と、側面２６の上端から下端までとを覆う。このため、電極２８がコンタクト層２０の上面２４のみに設けられる場合と比較して、電極２８とコンタクト層２０との接触面積を拡大できる。従って、コンタクト層２０と電極２８の間の抵抗であるコンタクト抵抗を低減できる。このため、半導体装置１００のインピーダンスを低減できる。また、コンタクト層２０と電極２８の間の熱抵抗を低減できる。
また、光半導体素子の寄生容量を低減する為にリッジ幅を小さくすることが考えられる。このとき、本実施の形態の構造を採用することで、リッジ１５の幅を縮小しても、電極２８とコンタクト層２０との接触面積を大きく確保できる。このため、コンタクト抵抗の増加を防止するために、張出部２０ａを長くしなくても良い。従って、半導体装置１００の構造の不安定化を防止でき、信頼性を向上できる。
本実施の形態では、信頼性を損なうような不安定な構造を避けつつ、コンタクト抵抗を低減し、さらに半導体装置１００の高速応答が可能になる。従って、半導体装置１００が搭載された光通信システムを安定して高速化できる。
これらの効果を具体的に説明する。一般に、コンタクト層のキャリア濃度を高めることでコンタクト抵抗率を下げることができる。しかし、一般にキャリア濃度の高濃度化だけではコンタクト抵抗率の低減には限界がある。この為、電極とコンタクト層との接触面積を増加させてコンタクト抵抗を低減させることが考えられる。このための手段として、コンタクト層の上面の面積を増大させることがある。
図６は、第１の比較例に係る半導体装置３００の断面図である。第１の比較例として、一般に光通信で用いられるリッジ型レーザを考える。また、図７は、第２の比較例に係る半導体装置４００の断面図である。第２の比較例では、ウエットエッチングにより逆メサ形状のコンタクト層２０を形成している。第１および第２の比較例ではコンタクト層２０の上面２４のみに電極２８が設けられる。第１および第２の比較例において、リッジ１５の幅を２μｍ、コンタクト層２０の厚さを１μｍとする。また、半導体装置４００において、コンタクト層２０の電極２８と接する幅を４μｍとする。半導体装置４００において、コンタクト層２０の両側には、リッジ１５から張り出した張出部２０ａが設けられる。光軸と直交し、基板１０の上面と平行な方向における張出部２０ａの長さは１μｍである。
第２の比較例では、コンタクト層２０の上面２４のみに電極が設けられ張出部２０ａが設けられない第１の比較例と比較して、コンタクト層２０と電極２８との接触面積を２倍にできる。従って、コンタクト抵抗を張出部２０ａが設けられない場合の１／２にできる。
これに対し、本実施の形態ではコンタクト層２０の側面２６も電極２８と接触する。このため、リッジ１５の幅を２μｍ、コンタクト層２０の厚さを１μｍ、コンタクト層２０の幅を４μｍとすると、コンタクト層２０と電極２８との接触幅は６μｍとなる。従って、第１の比較例と比較して、コンタクト抵抗を１／３にできる。
第２の比較例において、本実施の形態と同様の効果を得るためには、張出部２０ａの長さを２μｍにする必要がある。このとき、構造が不安定化する可能性がある。また、張出部２０ａをウエットエッチングで形成する場合等には、張出部２０ａを長くするために、コンタクト層２０を厚く形成する必要が生じる場合がある。このため、エピタキシャル装置の生産能力が低下する可能性がある。
次に、リッジ１５の幅を１μｍにまで狭くしたとする。本実施の形態において、張出部２０ａの長さを１μｍに維持すると、コンタクト層２０の幅は３μｍとなる。よって、コンタクト層２０と電極２８との接触幅は５μｍとなる。従って、第１の比較例と比較して、コンタクト抵抗を２／５にしつつ、リッジ１５の幅を半分にしたことによる寄生容量の半減効果を得ることができる。また、第２の比較例と比較しても、コンタクト抵抗を４／５にしつつ、寄生容量の半減効果を得ることができる。この効果は、張出部２０ａを長くしなくても得ることができる。従って、第１および第２の比較例と比較して、半導体装置１００の性能および信頼性を同時に向上できる。
また、本実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法またはＥＬＯを用いてコンタクト層２０を形成する。この製造方法によれば、裏面２２がフラットなコンタクト層２０が得られる。つまり、裏面２２の幅がクラッド層１４の上面１８の幅よりも広い矩形のコンタクト層２０が得られる。ここで、この製造方法によれば、コンタクト層２０を厚くしなくても、張出部２０ａを長く形成できる。このため、コンタクト層２０が厚くなることによる、コンタクト層２０の根元部分への応力集中を防止できる。従って、半導体装置１００の信頼性を向上できる。さらに、コンタクト層２０を厚く形成するために製造装置の生産能力が低下することを防止できる。
また、絶縁膜１６の上端は、クラッド層１４の上面１８と同じ高さに設けられる。このとき、クラッド層１４の側面は全面が絶縁膜１６に覆われる。このため、電極２８の材料の拡散等から半導体層を保護できる。従って、半導体装置１００の信頼性を向上できる。
本実施の形態の半導体装置１００は、変調器部であるものとした。これに限らず、半導体装置１００は、半導体レーザまたはフォトダイオードであっても良い。また、本実施の形態ではリッジ１５はクラッド層１４から構成される。これに限らず、リッジ１５は活性層１２を含んでも良い。
また、本実施の形態ではコンタクト層２０は断面が矩形である。これに限らず、コンタクト層２０はクラッド層１４より幅が広ければよい。コンタクト層２０の断面形状として、あらゆる多角形を採用できる。また、コンタクト層２０の上面２４、裏面２２および側面２６は曲面を含んでも良い。
電極２８は、コンタクト層２０の上面２４の全面と、コンタクト層２０の側面２６の全面と接触する。これに限らず、電極２８はコンタクト層２０の上面２４と、側面２６の上端から下端までと接触していれば良く、コンタクト層２０の一部が電極２８から露出していても良い。
これらの変形は以下の実施の形態に係る半導体装置および半導体装置の製造方法について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る半導体装置および半導体装置の製造方法については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る半導体装置２００の断面図である。半導体装置２００は、電極２２８の構造が実施の形態１と異なる。その他の構造は実施の形態１と同様である。電極２２８は例えばＣｒおよびＡｕから形成されている。電極２８ではＣｒとＡｕとが積層している。
図５は、実施の形態２に係る半導体装置２００の断面図である。半導体装置２００は、電極２２８の構造が実施の形態１と異なる。その他の構造は実施の形態１と同様である。電極２２８は例えばＣｒおよびＡｕから形成されている。電極２８ではＣｒとＡｕとが積層している。
電極２２８は、コンタクト層２０の裏面２２と接触する。電極２２８は、コンタクト層２０の裏面２２のうち、絶縁膜１６とクラッド層１４から露出する部分の全面と接触する。
次に、半導体装置２００の製造方法を説明する。コンタクト層２０を形成する工程までは、実施の形態１と同様である。次に、電極２２８を形成する。電極２２８のうち、Ｃｒは無電界メッキにより形成される。電極２２８はコンタクト層２０の上面２４、側面２６および裏面２２と接触するように形成される。
本実施の形態では、張出部２０ａの下部も電極２２８と接触する。このため、実施の形態１よりも接触面積を大きくできる。
例えば、リッジ１５の幅を２μｍ、コンタクト層２０の厚さを１μｍ、コンタクト層２０の幅を４μｍ、絶縁膜１６のうちクラッド層１４の側面を覆う部分の厚さを０．５μｍとする。光軸と直交し、基板１０の上面と平行な方向における張出部の長さは１μｍである。ここで、張出部２０ａの長さは、コンタクト層２０のうちクラッド層１４に対して突出した部分の長さである。
このとき、コンタクト層２０と電極２２８との接触幅は７μｍとなる。従って、コンタクト層の上面のみに電極が設けられ張出部が設けられない場合と比較して、コンタクト抵抗を２／７にできる。
また、無電界メッキにより電極２２８を形成することで、蒸着リフトオフまたはスパッタと比べて、コンタクト層２０の裏面２２を確実に電極２２８で覆うことができる。
本実施の形態では、電極２２８は、コンタクト層２０の裏面２２のうち、絶縁膜１６とクラッド層１４から露出する部分の全面と接触する。これに限らず電極２２８は、コンタクト層２０の裏面２２のうち、絶縁膜１６とクラッド層１４から露出する部分の一部と接触していても良い。なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。
１００、２００ 半導体装置、 １０ 基板、 １２ 活性層、 １４ クラッド層、 １６ 絶縁膜、 １８ 上面、 ２０ コンタクト層、 ２２ 裏面、 ２４ 上面、 ２６ 側面、 ２８、２２８ 電極
Claims (8)
- 基板と、
前記基板の上に設けられた活性層と、
前記活性層の上に設けられたクラッド層と、
前記クラッド層の側面と前記活性層の上面を覆う絶縁膜と、
前記クラッド層の上に設けられ、上面と、前記上面と反対側の面で前記クラッド層の上端と同じ高さにある裏面と、前記上面と前記裏面とを繋ぐ側面と、を有し、前記クラッド層と前記絶縁膜とを合わせた幅より幅が広く、前記クラッド層の上面から前記絶縁膜を越えて張り出した張出部を有するコンタクト層と、
前記コンタクト層の前記上面と、前記コンタクト層の前記側面の上端から下端までと、接触し、前記活性層の上面のうち前記クラッド層が設けられていない部分の絶縁膜と接触しない電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記電極は、前記コンタクト層の前記上面の全面と、前記コンタクト層の前記側面の全面と接触することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 前記絶縁膜の上端は、前記クラッド層の上面と同じ高さに設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
- 前記コンタクト層の前記裏面の幅は、前記クラッド層の上面の幅よりも広いことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
- 前記電極は、前記コンタクト層の前記裏面と接触することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体装置。
- 前記電極は、前記コンタクト層の前記裏面のうち前記絶縁膜と前記クラッド層から露出する部分の全面と接触することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
- 前記コンタクト層の前記裏面は、前記基板の上面と平行であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の半導体装置。
- 基板の上に活性層を形成する工程と、
前記活性層の上にクラッド層を形成する工程と、
前記クラッド層の上に、上面と、前記上面と反対側の面で前記クラッド層の上端と同じ高さにある裏面と、前記上面と前記裏面とを繋ぐ側面と、を有し、前記クラッド層より幅が広いコンタクト層を形成する工程と、
前記クラッド層の側面と前記活性層の上面を覆うように絶縁膜を形成する工程と、
前記コンタクト層の前記上面、前記側面および前記裏面と接触し、前記活性層の上面のうち前記クラッド層が設けられていない部分の絶縁膜と接触しないように、無電界メッキにより電極を形成する工程と、
を備え、
前記コンタクト層は、前記クラッド層と前記絶縁膜とを合わせた幅より幅が広く、前記クラッド層の上面から前記絶縁膜を越えて張り出した張出部を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2017/041528 WO2019097687A1 (ja) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP6406477B1 true JP6406477B1 (ja) | 2018-10-17 |
| JPWO2019097687A1 JPWO2019097687A1 (ja) | 2019-11-14 |
Family
ID=63855145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018521675A Active JP6406477B1 (ja) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11448905B2 (ja) |
| JP (1) | JP6406477B1 (ja) |
| KR (1) | KR102292782B1 (ja) |
| CN (1) | CN111357158B (ja) |
| TW (1) | TWI659584B (ja) |
| WO (1) | WO2019097687A1 (ja) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11202275A (ja) * | 1998-01-07 | 1999-07-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | リッジ導波路型半導体光機能素子およびその製造方法 |
| JP2000040858A (ja) * | 1998-05-18 | 2000-02-08 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置、その製造方法、および半導体ウェハ |
| JP2001284734A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体素子の段差部被覆方法およびそれを用いた半導体素子 |
| JP2003046195A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2003046193A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2006203054A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子の製造方法及びその半導体レーザ素子 |
| JP2006278661A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Opnext Japan Inc | 光半導体素子及びその製造方法並びに光半導体装置 |
| JP2007214570A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Samsung Electronics Co Ltd | リッジ導波型半導体レーザダイオード |
| US20080019408A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Binoptics Corporation | AIGaInN-based lasers with dovetailed ridge |
| JP2009016389A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Panasonic Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2010062400A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体素子 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6072818A (en) | 1996-03-28 | 2000-06-06 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Semiconductor light emission device |
| JPH09266352A (ja) | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JP3682336B2 (ja) | 1996-04-10 | 2005-08-10 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| JP4120748B2 (ja) | 2000-08-25 | 2008-07-16 | 日本電気株式会社 | ゲート電極の製造方法及びゲート電極構造 |
| JP2003273464A (ja) | 2002-03-19 | 2003-09-26 | Mitsubishi Electric Corp | リッジ導波路型半導体レーザ装置 |
| JP4480948B2 (ja) | 2002-07-15 | 2010-06-16 | 日本オプネクスト株式会社 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| WO2005062433A1 (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 半導体レーザ装置およびレーザ投射装置 |
| JP4272239B2 (ja) | 2007-03-29 | 2009-06-03 | 三菱電機株式会社 | 半導体光素子の製造方法 |
| JP2010238715A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子 |
-
2017
- 2017-11-17 WO PCT/JP2017/041528 patent/WO2019097687A1/ja active Application Filing
- 2017-11-17 CN CN201780096754.3A patent/CN111357158B/zh active Active
- 2017-11-17 JP JP2018521675A patent/JP6406477B1/ja active Active
- 2017-11-17 US US16/629,694 patent/US11448905B2/en active Active
- 2017-11-17 KR KR1020207013041A patent/KR102292782B1/ko active IP Right Grant
- 2017-12-25 TW TW106145513A patent/TWI659584B/zh active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11202275A (ja) * | 1998-01-07 | 1999-07-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | リッジ導波路型半導体光機能素子およびその製造方法 |
| JP2000040858A (ja) * | 1998-05-18 | 2000-02-08 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置、その製造方法、および半導体ウェハ |
| JP2001284734A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体素子の段差部被覆方法およびそれを用いた半導体素子 |
| JP2003046195A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2003046193A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2006203054A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子の製造方法及びその半導体レーザ素子 |
| JP2006278661A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Opnext Japan Inc | 光半導体素子及びその製造方法並びに光半導体装置 |
| JP2007214570A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Samsung Electronics Co Ltd | リッジ導波型半導体レーザダイオード |
| US20080019408A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Binoptics Corporation | AIGaInN-based lasers with dovetailed ridge |
| JP2009016389A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Panasonic Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2010062400A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102292782B1 (ko) | 2021-08-23 |
| US20200333638A1 (en) | 2020-10-22 |
| JPWO2019097687A1 (ja) | 2019-11-14 |
| CN111357158A (zh) | 2020-06-30 |
| KR20200058551A (ko) | 2020-05-27 |
| CN111357158B (zh) | 2022-08-30 |
| TW201924167A (zh) | 2019-06-16 |
| TWI659584B (zh) | 2019-05-11 |
| WO2019097687A1 (ja) | 2019-05-23 |
| US11448905B2 (en) | 2022-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106972345B (zh) | 形成半导体光学器件的方法及半导体光学器件 | |
| JP5451332B2 (ja) | 光半導体装置 | |
| US7903709B2 (en) | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
| JPH04337689A (ja) | オプトエレクトロニクス半導体装置及びその製造方法 | |
| JP5170869B2 (ja) | 光半導体素子及び光半導体素子の製造方法 | |
| JP4797782B2 (ja) | 半導体光素子 | |
| JP5314435B2 (ja) | 集積光デバイス及びその製造方法 | |
| JP6406477B1 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| US20050123018A1 (en) | Ridge type distributed feedback semiconductor laser | |
| JP2003243773A (ja) | 半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子 | |
| JP4607235B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP3654429B2 (ja) | 光半導体装置の製造方法 | |
| JP2018098264A (ja) | 量子カスケード半導体レーザ | |
| US9001859B2 (en) | Ridge semiconductor laser and method for manufacturing a ridge semiconductor laser | |
| US20190181616A1 (en) | Optical device and method for manufacturing optical device | |
| CN110431720B (zh) | 光半导体元件 | |
| JP5277877B2 (ja) | 光導波路素子の製造方法 | |
| JP7306779B2 (ja) | 光半導体素子およびその製造方法 | |
| JP3295932B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2005197695A (ja) | 半導体レーザー装置及びその製造方法 | |
| JP2005294297A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| JP2007201031A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| US20060145276A1 (en) | Optical semiconductor device and fabrication method therefor | |
| JP2010287738A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPS6167980A (ja) | 半導体レ−ザの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180426 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180426 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20180426 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20180605 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180703 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180724 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180821 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180903 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6406477 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |