JPH03237785A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPH03237785A JPH03237785A JP3257690A JP3257690A JPH03237785A JP H03237785 A JPH03237785 A JP H03237785A JP 3257690 A JP3257690 A JP 3257690A JP 3257690 A JP3257690 A JP 3257690A JP H03237785 A JPH03237785 A JP H03237785A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
技術分野
この発明は半導体発光素子、とくにリッジ導波路型半導
体レーザおよびその製造方法に関する。
体レーザおよびその製造方法に関する。
従来技術とその問題点
横モード制御型の半導体レーザとして、結晶成長が１回
ですむリッジ導波路型半導体レーザが既に提案されてい
る。しかしながらこのリッジ導波路型レーザはリッジに
よる段差を有するため、低熱抵抗化を図るためのジャン
クション・ダウン・マウントができないという問題があ
る。
ですむリッジ導波路型半導体レーザが既に提案されてい
る。しかしながらこのリッジ導波路型レーザはリッジに
よる段差を有するため、低熱抵抗化を図るためのジャン
クション・ダウン・マウントができないという問題があ
る。
この問題点を解決するために出願人は、リッジ部の両側
の低地部をポリイミド等の耐熱性高抵抗樹脂で埋込み、
上面を平坦化したものを提案した（特開昭８３−１２２
１８７号公報）。この方法は製造工程が簡単であり、か
つジャンクション−ダウン◆マウントが可能であるとい
う特徴をもつが、ポリイミドの熱伝導率が充分に高くな
いので、ジャンクション・ダウン・マウントしても熱抵
抗があまり下らない。
の低地部をポリイミド等の耐熱性高抵抗樹脂で埋込み、
上面を平坦化したものを提案した（特開昭８３−１２２
１８７号公報）。この方法は製造工程が簡単であり、か
つジャンクション−ダウン◆マウントが可能であるとい
う特徴をもつが、ポリイミドの熱伝導率が充分に高くな
いので、ジャンクション・ダウン・マウントしても熱抵
抗があまり下らない。
また、リッジ部を形成するためにその外側を溝状にエツ
チングし、最外部を残しておく構造のものも提案されて
いる。たとえば、 Ｔ、Ｈａｙａｋａｗａ ｅｔａｔ、
”Ｌｏｗ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｒｏｏｍ−１ｅｍ
ｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｖｏｐｅｒａｔｆｏｎ ｏｒ （
ＡＩＧａＡｓ） （ＧａＡｓ） ５ｕｐｅｒｌａｔ
ｔＩｃｅ■ ｎ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ １ａｓｅｒｓ ｅ＊
１ｔｔ１ｎｇ ａｔ 〜６８０ｎｓＡｐｐ１．Ｐｈ
ｙｓ、Ｌｅｔｔ、、５１（１０）７０７．７５ｅｐｔｅ
＋＊ｂｅｒ １９８７゜この方法は、製造プロセスが複
雑な上１発熱部分の温度が空気を介して熱伝導するため
、熱抵抗が比較的高いという問題がある。
チングし、最外部を残しておく構造のものも提案されて
いる。たとえば、 Ｔ、Ｈａｙａｋａｗａ ｅｔａｔ、
”Ｌｏｗ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｒｏｏｍ−１ｅｍ
ｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｖｏｐｅｒａｔｆｏｎ ｏｒ （
ＡＩＧａＡｓ） （ＧａＡｓ） ５ｕｐｅｒｌａｔ
ｔＩｃｅ■ ｎ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ １ａｓｅｒｓ ｅ＊
１ｔｔ１ｎｇ ａｔ 〜６８０ｎｓＡｐｐ１．Ｐｈ
ｙｓ、Ｌｅｔｔ、、５１（１０）７０７．７５ｅｐｔｅ
＋＊ｂｅｒ １９８７゜この方法は、製造プロセスが複
雑な上１発熱部分の温度が空気を介して熱伝導するため
、熱抵抗が比較的高いという問題がある。
発明の概要
発明の目的
この発明は、ジャンクシジン・ダウンの実装が可能でし
かも低熱抵抗化を図ることのできる半導体発光素子およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
かも低熱抵抗化を図ることのできる半導体発光素子およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
発明の構成１作用および効果
この発明は、リッジ導波路型半導体発光素子において、
半導体発光素子材料とほぼ同じ熱膨張係数をもちかつ半
導体発光素子材料と同程度またはそれ以上の熱伝導率を
もつ高抵抗または絶縁性セラミックス材料によって、リ
ッジ部の両側の低地部が埋められていることを特徴とす
る。
半導体発光素子材料とほぼ同じ熱膨張係数をもちかつ半
導体発光素子材料と同程度またはそれ以上の熱伝導率を
もつ高抵抗または絶縁性セラミックス材料によって、リ
ッジ部の両側の低地部が埋められていることを特徴とす
る。
好ましくは、上記高抵抗または絶縁性セラミックス材料
による埋込層がリッジ部の上面とほぼ同一高さまで設け
られ、リッジ部上面およびセラミック材料埋込層の上面
に電極が形成されている。
による埋込層がリッジ部の上面とほぼ同一高さまで設け
られ、リッジ部上面およびセラミック材料埋込層の上面
に電極が形成されている。
この発明による半導体発光素子の製造方法は。
半導体ウェハの発光層の上部にリッジ部を形成し、この
リッジ部を平坦に埋込むように、半導体ウェハとほぼ同
じ熱膨張係数をもちかつ半導体ウェハと同程度またはそ
れ以上の熱伝導率をもつ高抵抗または絶縁性セラミック
ス材料による埋込層を形成し、リッジ部上面および埋込
層上面に電極を形成することを特徴とする。
リッジ部を平坦に埋込むように、半導体ウェハとほぼ同
じ熱膨張係数をもちかつ半導体ウェハと同程度またはそ
れ以上の熱伝導率をもつ高抵抗または絶縁性セラミック
ス材料による埋込層を形成し、リッジ部上面および埋込
層上面に電極を形成することを特徴とする。
埋込層を形成するための高抵抗または絶縁性セラミック
材料としては、アルミナ（ＡｊｈＯｉ：酸化アルミニウ
ム）、ベリリア（Ｂｅｄ：酸化ベリリウム）、炭化珪素
（ＳｉＣ）等を挙げることができる。
材料としては、アルミナ（ＡｊｈＯｉ：酸化アルミニウ
ム）、ベリリア（Ｂｅｄ：酸化ベリリウム）、炭化珪素
（ＳｉＣ）等を挙げることができる。
この発明は半導体レーザのみならず、いわゆるスーパ◆
ルミネッセント・ダイオード等の端面発光素子にも適用
可能である。半導体材料も、ＡＤＧａＡｓ系のみならず
、Ａｊ７ＧａｌｎＰ系、ＩｎＰ系を用いることもできる
。
ルミネッセント・ダイオード等の端面発光素子にも適用
可能である。半導体材料も、ＡＤＧａＡｓ系のみならず
、Ａｊ７ＧａｌｎＰ系、ＩｎＰ系を用いることもできる
。
この発明によると、熱膨張係数が半導体材料とほぼ等し
くかつ熱伝導率が半導体材料またはそれ以上の高抵抗ま
たは絶縁性セラミックス材料を用いて、リッジ導波路の
外部を、素子上面が平坦になるまで埋込むようにしたの
で、半導体ウェハの結晶成長工程が１回ですみ、しかも
ジャンクション・ダウン・マウントが可能となる。さら
に、低熱抵抗化が実現され２発熱による素子の温度上昇
を押さえ、高出力動作、高信頼化、ドループ特性の改善
、最高ＣＷ発振温度の上昇を図ることができる。
くかつ熱伝導率が半導体材料またはそれ以上の高抵抗ま
たは絶縁性セラミックス材料を用いて、リッジ導波路の
外部を、素子上面が平坦になるまで埋込むようにしたの
で、半導体ウェハの結晶成長工程が１回ですみ、しかも
ジャンクション・ダウン・マウントが可能となる。さら
に、低熱抵抗化が実現され２発熱による素子の温度上昇
を押さえ、高出力動作、高信頼化、ドループ特性の改善
、最高ＣＷ発振温度の上昇を図ることができる。
さらに、埋込層を形成するときに、リッジ部を形成する
ときに用いるフォトレジストをマスクとして利用するこ
とができるので、セルフアライメント・プロセスとなり
、製造工程の簡略化を図ることができる。
ときに用いるフォトレジストをマスクとして利用するこ
とができるので、セルフアライメント・プロセスとなり
、製造工程の簡略化を図ることができる。
実施例の説明
第１図は、リッジ部をＡｆｆ２０ｉ埋込層ｌＢで埋込ん
だＡｊ７ＧａＡｓ系リッジ導波路型半導体レーザの構造
を示すものである。この構造の特徴は。
だＡｊ７ＧａＡｓ系リッジ導波路型半導体レーザの構造
を示すものである。この構造の特徴は。
Ａｌ１２０ｉでリッジ部の外側をリッジ部の高さと同じ
高さに埋込み、素子上面を平坦化したことにある。これ
により、ジャンクション・ダウンの実装が可能となる。
高さに埋込み、素子上面を平坦化したことにある。これ
により、ジャンクション・ダウンの実装が可能となる。
ＡｊｈＯｓは、熱膨張係数がＧａＡｓとほぼ等しく、熱
伝導率もＧａＡｓと同程度であるので、低熱抵抗化が図
られる。Ａ（ｈｏｓ埋込層１６の厚さは半導体ウェハの
各成長層の厚さによっても変わるが、おおよそ０．５μ
ｍ〜３μｍ程度である。
伝導率もＧａＡｓと同程度であるので、低熱抵抗化が図
られる。Ａ（ｈｏｓ埋込層１６の厚さは半導体ウェハの
各成長層の厚さによっても変わるが、おおよそ０．５μ
ｍ〜３μｍ程度である。
第２ａ図から第２ｅ図を参照してその製造方法を説明す
ることにより、第１図に示すリッジ導波路型半導体レー
ザの構造を明らかにする。
ることにより、第１図に示すリッジ導波路型半導体レー
ザの構造を明らかにする。
ｎ−ＧａＡｓ基板ＩＯ上に、ｎ−Ａｊ）ＧａＡｓＴ部ク
ラッ部層９１１層１１ＩＮ−８ＣＨ−ＤＱＷ （Ｇｒａ
ｄｅｄ−ＩｎｄｅｘＳｅｐａｒａｔｅ−Ｃｏｎｆｉｎｅ
＋ｅｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ Ｄｏｕ
ｂｌｅＱｕａｎｔｕＩＩＷｅｌｌ）活性層１２．ｐ−Ａ
ｆｌＧａＡｓ上部クラッド上部クラ上１層１３ａＡｓキ
ャップ層１４を順次エピタキシャル成長させ、キャップ
層１４上に幅約５μｍのストライブ状のフォトレジスト
・マスク１９を形成する（第２ａ図）。
ラッ部層９１１層１１ＩＮ−８ＣＨ−ＤＱＷ （Ｇｒａ
ｄｅｄ−ＩｎｄｅｘＳｅｐａｒａｔｅ−Ｃｏｎｆｉｎｅ
＋ｅｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ Ｄｏｕ
ｂｌｅＱｕａｎｔｕＩＩＷｅｌｌ）活性層１２．ｐ−Ａ
ｆｌＧａＡｓ上部クラッド上部クラ上１層１３ａＡｓキ
ャップ層１４を順次エピタキシャル成長させ、キャップ
層１４上に幅約５μｍのストライブ状のフォトレジスト
・マスク１９を形成する（第２ａ図）。
次に、 Ｈ２ＳＯ４，Ｈ２０２系のエッチャントで、マ
スク１９によって覆われていない部分を上部クラッド層
１３の途中までエツチングし、リッジ導波路を形成する
（第２ｂ図）。
スク１９によって覆われていない部分を上部クラッド層
１３の途中までエツチングし、リッジ導波路を形成する
（第２ｂ図）。
フォトレジスト・マスク１９をそのままにしておいて（
除去することなく）、マグネトロン・スパッタによりＡ
ｊｈＯ３埋込層１６を２．３μｍ堆積させる（第２Ｃ図
）。
除去することなく）、マグネトロン・スパッタによりＡ
ｊｈＯ３埋込層１６を２．３μｍ堆積させる（第２Ｃ図
）。
好ましくは、ＡｇｚＯｓ埋込層１６の形成前に。
ｐ−ＡＮＧａＡｓＮＧａＡｓ上部クララにＣｒ膜を蒸着
により形成すると、ｐ−Ａｊ７ ＧａＡｓ層１３とその
上のＡＩｈＯｓ層ｉ６との密着性がよくなる。
により形成すると、ｐ−Ａｊ７ ＧａＡｓ層１３とその
上のＡＩｈＯｓ層ｉ６との密着性がよくなる。
リッジ部上のレジスト・マスク１９とＡｌＢ１２層（特
に符号１６Ａで示す）をアセトン洗浄により除去する（
第２ｄ図）。リッジ導波路形成時に用いるマスク１９を
Ａ ｊ２０３層１６Ａのリフトオフにも利用できるので
、プロセスの簡略化を図ることができる。
に符号１６Ａで示す）をアセトン洗浄により除去する（
第２ｄ図）。リッジ導波路形成時に用いるマスク１９を
Ａ ｊ２０３層１６Ａのリフトオフにも利用できるので
、プロセスの簡略化を図ることができる。
最後に、この半導体ウェハの上面および下面にそれぞれ
Ｃｒ／Ａｕ電極１７およびＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ電極Ｉ８
を蒸着により形成する。
Ｃｒ／Ａｕ電極１７およびＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ電極Ｉ８
を蒸着により形成する。
上記工程により作製したウェハをキャビティ長Ｌ −４
００μｍのチップに分割し、５％〜８５％の端面コート
を施し、さらに Ｉｎを用いてジャンクション・ダウン
法で組立てたりフジ導波路型半導体レーザの特性を第３
図および第４図に示す。第３図においてＡで示すグラフ
がこの実施例による半導体レーザの電流／光出力特性で
ある。室温ＣＷ動作において１００ｍＷ以上の光出力が
得られた。また第４図のグラフから、基本横モードも１
００ｍＷまで安定であることが確認された。このときの
熱抵抗は約３０℃／Ｗと低い値を示した。
００μｍのチップに分割し、５％〜８５％の端面コート
を施し、さらに Ｉｎを用いてジャンクション・ダウン
法で組立てたりフジ導波路型半導体レーザの特性を第３
図および第４図に示す。第３図においてＡで示すグラフ
がこの実施例による半導体レーザの電流／光出力特性で
ある。室温ＣＷ動作において１００ｍＷ以上の光出力が
得られた。また第４図のグラフから、基本横モードも１
００ｍＷまで安定であることが確認された。このときの
熱抵抗は約３０℃／Ｗと低い値を示した。
第３図に破線Ｂで示すグラフは、従来のポリイミド埋込
によるリッジ導波路型半導体レーザの特性である。これ
との比較から、この実施例の半導体レーザでは、熱抵抗
の改善により熱飽和のない直線的で高効率な電流／光出
力特性が得られていることが分る。
によるリッジ導波路型半導体レーザの特性である。これ
との比較から、この実施例の半導体レーザでは、熱抵抗
の改善により熱飽和のない直線的で高効率な電流／光出
力特性が得られていることが分る。
埋込層の材料としてはＡＩｈＯｓの他に、Ｂｅｄ。
ＳｔＣ等の使用が可能であり、これらの材料はＡｌ２Ｏ
２よりも熱伝導特性が良いという特徴をもつ。
２よりも熱伝導特性が良いという特徴をもつ。
第１図はこの発明の実施例であるリッジ導波路型半導体
レーザの構造を示す断面図、第２ａ図から第２ｅ図はそ
の製造工程を示すもので、第３図および第４図はその特
性を示すグラフである。 １２−ＯＲＩ Ｎ−３ＣＨ−ＤＱ／Ｗ活性層。 １３−＝ｐ−Ａｊｌ ＧａＡｓクラッド層。 １４− ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層。 １６・・・ＡＩ！ｚｏｓ埋込層。 １７−−− Ｃｒ ／ Ａ ｕ電極。 １ｇ−ＡｕＧｅＮ ｉ／Ａｕ電極。 以 上
レーザの構造を示す断面図、第２ａ図から第２ｅ図はそ
の製造工程を示すもので、第３図および第４図はその特
性を示すグラフである。 １２−ＯＲＩ Ｎ−３ＣＨ−ＤＱ／Ｗ活性層。 １３−＝ｐ−Ａｊｌ ＧａＡｓクラッド層。 １４− ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層。 １６・・・ＡＩ！ｚｏｓ埋込層。 １７−−− Ｃｒ ／ Ａ ｕ電極。 １ｇ−ＡｕＧｅＮ ｉ／Ａｕ電極。 以 上
Claims (3)
- （１）リッジ導波路型半導体発光素子において、半導体
発光素子材料とほぼ同じ熱膨張係数をもちかつ半導体発
光素子材料と同程度またはそれ以上の熱伝導率をもつ高
抵抗または絶縁性セラミックス材料によって、リッジ部
の両側の低地部が埋められていることを特徴とする半導
体発光素子。 - （２）上記高抵抗または絶縁性セラミックス材料による
埋込層がリッジ部の上面とほぼ同一高さまで設けられ、
リッジ部上面およびセラミック材料埋込層の上面に電極
が形成されている請求項（１）に記載の半導体発光素子
。 - （３）半導体ウェハの発光層の上部にリッジ部を形成し
、このリッジ部を平坦に埋込むように、半導体ウェハと
ほぼ同じ熱膨張係数をもちかつ半導体ウェハと同程度ま
たはそれ以上の熱伝導率をもつ高抵抗または絶縁性セラ
ミックス材料による埋込層を形成し、リッジ部上面およ
び埋込層上面に電極を形成する、半導体発光素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257690A JPH03237785A (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257690A JPH03237785A (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03237785A true JPH03237785A (ja) | 1991-10-23 |
Family
ID=12362712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3257690A Pending JPH03237785A (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03237785A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0630084A1 (en) * | 1993-06-18 | 1994-12-21 | Sony Corporation | Semiconductor laser |
| JP2006012899A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法 |
-
1990
- 1990-02-15 JP JP3257690A patent/JPH03237785A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0630084A1 (en) * | 1993-06-18 | 1994-12-21 | Sony Corporation | Semiconductor laser |
| JP2006012899A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法 |
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