TW201729481A - 半導體雷射及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於半導體雷射及其製造方法，關於適於通信用雷射的半導體雷射及其製造方法。對包括溝構造的半導體雷射，得到使製造過程簡化的製造方法。一種半導體雷射的製造方法，其包括：在包括溝的半導體基板的表面成膜絕緣膜的步驟；在上述絕緣膜的上面黏貼用於塞住上述溝的開口面，在上述半導體基板上形成絕緣層的步驟；在上述絕緣層設第1開口，使上述半導體基板的電極對應處露出的開口形成步驟；及在上述絕緣層的上面，如埋入上述第1開口般形成電極的步驟。

Description

半導體雷射及其製造方法
本發明係關於半導體雷射及其製造方法，關於適於通信用雷射的半導體雷射及其製造方法。
在專利文獻1，揭示有在半導體基板上具有溝的半導體雷射及其製造方法。在該半導體雷射，電極係通過溝的上部配線。形成電極時，先以抗蝕劑埋溝。接著，在抗蝕劑表面形成電極。之後去除抗蝕劑。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-13571號公報
在專利文獻1所揭示的製造方法，為在溝的上部配線電極，一旦以抗蝕劑埋溝。因此，製造過程複雜。
本發明係為解決上述問題而完成者，第1目標係對包括溝構造的半導體雷射，得到使製造過程簡化的製造方法。
第2目標係得到可簡化製造過程的構造的半導體雷射。
包括：在包括溝的半導體基板的表面成膜絕緣膜的步驟；在上述絕緣膜的上面黏貼用於塞住上述溝的開口面，在上述半導體基板上形成絕緣層的步驟；在上述絕緣層設第1開口，使上述半導體基板的電極對應處露出的開口形成步驟；及在上述絕緣層的上面，如埋入上述第1開口般形成電極的步驟。
包括：包括溝的半導體基板；形成在上述半導體基板上部的絕緣層；在上述絕緣層使上述半導體基板的電極對應處露出而設的第1開口；及在上述絕緣層的表面如埋入上述第1開口般形成的電極；上述絕緣層，包括：形成上述半導體基板的表面上的絕緣膜；及設於上述絕緣膜的上部，用於塞住上述溝的開口面的絕緣膜。
在本發明的半導體雷射的製造方法，黏貼絕緣膜塞住半導體基板所包括的溝的開口面。結果在半導體基板上形成絕緣層。電極係設於絕緣層的表面。因此，不需要以抗蝕劑埋溝的步驟。因此，可使製造過程簡化。
此外，在本發明的半導體雷射，在溝的開口面，在電極的下面配置絕緣膜。在該構造，形成電極時，可在絕緣膜的表面形成電極。絕緣膜，可不以抗蝕劑埋溝而跨溝形成。因此，不需要以抗蝕劑埋溝的步驟。因此，可簡化製造過程。此外，在溝的開口面，電極可藉由乾膜補強。因此，可提升電極的強度。
10‧‧‧半導體雷射
12‧‧‧半導體基板
13‧‧‧開口面
14‧‧‧溝
15‧‧‧中空部
16‧‧‧絕緣膜
18‧‧‧電極對應處
19‧‧‧接合對應處
20‧‧‧絕緣膜
30‧‧‧乾膜
36‧‧‧永久抗蝕劑
40‧‧‧光阻劑
45‧‧‧掩模
50、52、54‧‧‧電極
51‧‧‧金屬層
60、62、64、66‧‧‧第1開口
70‧‧‧第2開口
80‧‧‧打線
120、124、128、130‧‧‧絕緣層
圖1係表示在本發明的實施形態1，在半導體基板的上面設絕緣膜的狀態的剖面圖。
圖2係表示在本發明的實施形態1，在圖1上黏貼絕緣膜的狀態的剖面圖。
圖3係表示在本發明的實施形態1，在圖2上塗佈光阻劑的狀態的剖面圖。
圖4係表示在本發明的實施形態1，在圖3設置開口的狀態的剖面圖。
圖5係表示在本發明的實施形態1，在圖4去除光阻劑的狀態的剖面圖。
圖6係表示在本發明的實施形態1，在圖5設置電極的狀態的剖面圖。
圖7係表示在本發明的實施形態2，在圖2上形成硬掩模的狀態的剖面圖。
圖8係表示在本發明的實施形態2，在圖7設置開口的狀態的剖面圖。
圖9係表示在本發明的實施形態2，在圖8設置電極的狀態的剖面圖。
圖10係表示在本發明的實施形態3，在圖1上設置永久抗蝕劑的狀態的剖面圖。
圖11係表示在本發明的實施形態3，在圖10設置開口的狀態的剖面圖。
圖12係表示在本發明的實施形態4，在圖5進一步設置第 2開口的狀態的剖面圖。
圖13係表示在本發明的實施形態4，在圖12設置電極的狀態的剖面圖。
圖14係表示在本發明的實施形態4，在圖13設置接合線的狀態的剖面圖。
參照設計圖說明關於本發明的實施形態的半導體雷射10及其製造方法。對相同或對應的的構成要素賦予相同的符號，省略反覆說明。
實施形態1.
圖1~圖6係表示關於實施形態1的半導體雷射10的製造方法的剖面圖。在圖1，半導體基板12，包括：溝14及兩側以溝14包夾的台面部17。此外，半導體基板12在台面部17的表面，具有電極對應處18。
圖1所示的構造，可藉由下述步驟形成。首先，在半導體基板12的表面上成膜絕緣膜16(步驟1)。接著，以下述程序在絕緣膜16上設置開口。首先，在絕緣膜16的表面塗佈抗蝕劑(步驟2)。接著，將抗蝕劑以微影圖案化(步驟3)。接著，將圖案化的抗蝕劑作為蝕刻掩模，蝕刻絕緣膜16(步驟4)。接著，去除抗蝕劑(步驟5)。結果，如圖1所示，在絕緣膜16上設置開口，使電極對應處18露出。
接著，如圖2所示，在絕緣膜16的上面黏貼絕緣膜20(步驟6)。絕緣膜20，係將溝14的開口面13的一部分塞住的黏貼。藉此，在溝14與絕緣膜20之間形成中空部15。結 果，在半導體基板12的上面，形成絕緣層120。
絕緣層120，包括：絕緣膜16、絕緣膜20及中空部15。絕緣膜20，係使用半導體膜層壓機黏貼，再者，絕緣膜20，不會以抗蝕劑埋溝而可跨溝形成。此外，在絕緣膜16與絕緣膜20之間，設置用於黏著絕緣膜20的黏著層。在本實施形態，絕緣膜20係乾膜30。再者，乾膜30，使用絕緣性、耐濕性及強度高的聚醯亞胺膜或丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂所組成的膜。乾膜30的厚度，以1~10微米為佳。
接著，以下述程序在設於絕緣膜16的開口的上部，對乾膜30設置開口。首先，如圖3所示，在乾膜30的表面塗佈光阻劑40(步驟7)。
接著，形成圖4所示構造。首先，將光阻劑40以微影圖案化(步驟8)。接著，以圖案化的光阻劑40作為蝕刻掩模，蝕刻乾膜30(步驟9)。結果在乾膜30形成開口。
接著，如圖5所示，將光阻劑40去除(步驟10)。因此，藉由步驟2~5及步驟7~10，在絕緣層120形成第1開口60，使電極對應處18露出。在本實施形態，步驟2~5及步驟7~10構成開口形成步驟。
接著，如圖6所示，在絕緣層120的表面形成電極50埋入第1開口60。電極50，係以如下所示舉離製程形成。首先，在絕緣層120的表面塗佈抗蝕劑(步驟11)。接著，將抗蝕劑以微影圖案化(步驟12)。接著，在絕緣層120及被圖案化的抗蝕劑的表面成膜金屬層51(步驟13)。此時，金屬層51如埋入第1開口60般形成。接著，去除抗蝕劑(步驟14)。結果， 抗蝕劑上部的金屬層51被去除，形成電極50。電極50的材料，可以金、鎳、鈦、鉑、鉬、金合金或該等地多層膜形成。
作為對半導體基板包括溝的半導體雷射配線電極的其他方法，可考慮一旦以抗蝕劑埋溝的方法。以此方法，首先，以抗蝕劑埋溝，平坦化。接著，在抗蝕劑的表面形成電極。接著，去除抗蝕劑。在此方法，為將抗蝕劑埋溝，會增加製造步驟，使製造過程複雜。對此，以本實施形態所得半導體雷射10，電極50形成在絕緣層120的上面。因此，不需以抗蝕劑將溝14埋溝的步驟及去除的步驟。故可簡單製造過程。
此外，如圖6所示，在本實施形態所得半導體雷射10，在溝14的開口面13，在電極50的下面設有乾膜30。因此，電極50可藉由乾膜30補強。對此，將上述溝一旦以抗蝕劑填埋的方法所得的半導體雷射，電極在溝的開口面係以單獨存在。因此，本實施形態，相較於一旦以抗蝕劑將溝填埋的方法，可提升電極50的強度。
此外，作為對半導體基板包括溝的半導體雷射配線電極的其他方法，可考慮沿著溝形成電極的方法。以此方法，電極係通過溝的側面及底部配線。因此，根據溝的構造，會使電極的形狀變化。因此，會使製造過程複雜。此外，在溝的落差部分，有引起電極中斷的製程不良之情形。對此，在本實施形態電極50的形成，係在平坦的絕緣層120的表面進行。因此，相較於沿著溝形成電極的方法，可較容易確實地形成電極50。
此外，在以本實施形態所得的半導體雷射10，半導體基板12與電極50，係以絕緣層120絕緣。在此，一般半 導體基板與電極之間的絕緣距離過短則半導體雷射的元件電容會變大。元件電容大，則延遲時間會變長。因此，會阻礙半導體雷射的高速運作。在此，絕緣層120，包括：絕緣膜16、乾膜30及中空部15。對此，以抗蝕劑一旦將溝填埋的方法所得的半導體雷射，絕緣層係由絕緣膜及中空部構成。此外，以沿著溝形成電極的方法所得的半導體雷射，絕緣層係由絕緣膜構成。因此，與該等方法比較，本實施形態的絕緣距離較長。因此，可使元件電容較小。因此，在本實施形態，可實現對通信雷射所要求的高速運作。
本實施形態的變形例，亦可將電極50以如下所示方法形成。首先，在實施步驟1~10之後，如埋入第1開口60般形成金屬層(步驟111)。接著，在金屬層的表面上塗佈抗蝕劑(步驟112)。接著，將抗蝕劑以微影圖案化(步驟113)。接著，以圖案化的抗蝕劑作為蝕刻掩模，蝕刻金屬層(步驟114)。結果，形成電極50。
此外，在本實施形態，將在絕緣膜16設置開口的步驟(步驟2~5)與在乾膜30設置開口的步驟(步驟7~10)分成別的步驟。對此，亦可不實施步驟2~5，而在步驟7~10，在絕緣膜16設置開口。
實施形態2.
圖7~圖9係表示關於實施形態2的半導體雷射10的製造方法的剖面圖。在本實施形態，首先實施在實施形態1所示步驟1~6。接著，如圖7所示，在乾膜30的表面成膜硬掩模45(步驟21)。在本實施形態，硬掩模45係矽氧化膜44。在本實施形態， 絕緣層124，包括：絕緣膜16、乾膜30、中空部15及硬掩模45。
接著，以下述程序，在乾膜30及硬掩模45設置開口。首先，藉由蝕刻將硬掩模45圖案化(步驟22)。接著，以圖案化的硬掩模45作為蝕刻掩模，蝕刻乾膜30(步驟23)。結果，如圖8所示，在乾膜30及硬掩模45形成開口。因此，在絕緣層124形成第1開口62使電極對應處18露出。在本實施形態，步驟22~23，構成開口形成步驟。
接著，如圖9所示，在絕緣層124的上面，以如埋入第1開口62般形成電極52(步驟24)。電極52，係以與實施形態1所示的方法同樣的方法形成。再者，在本實施形態，使用矽氧化膜44作為硬掩模45，亦可為矽氮化膜或矽氧氮化膜等的矽系絕緣膜或氧化鋁，此外，在本實施形態，係以絕緣膜20作為乾膜30，亦可使用感光性的永久抗蝕劑。
如圖9所示，在本實施形態所得的半導體雷射10，硬掩模45會殘留在乾膜30的上面。因此，在溝14的開口面13，在電極52的下面，設有乾膜30及硬掩模45。因此，電極52，係以乾膜30及硬掩模45補強。因此，相較於實施形態1，可進一步提升電極52的強度。此外，在本實施形態所得的半導體雷射10，絕緣層124絕緣膜16、乾膜30、中空部15及-具有口罩45。因此，相較於實施形態1，電極52與半導體基板12的絕緣距離會變長。因此，相較於實施形態1，可進一步降低元件電容。因此，半導體雷射10可高速運作。
實施形態3.
圖10及圖11係表示關於本實施形態的半導體雷射10的 製造方法的剖面圖。在本實施形態，首先實施在實施形態1所示步驟1~5。接著，如圖10所示，在絕緣膜16的上面黏貼感光性的永久抗蝕劑36(步驟31)。永久抗蝕劑36，使用東京應用化學製TMMF(註冊商標)S2000(商品名)等。永久抗蝕劑36的黏貼方法與實施形態1相同。
接著，在永久抗蝕劑36設置開口，開口係藉由將永久抗蝕劑36以微影圖案化而設(步驟32)。結果，如圖11所示，在絕緣層128上設置第1開口64。在本實施形態，步驟32是開口形成步驟。絕緣層128，包括：絕緣膜16中空部15及圖案化的永久抗蝕劑36。之後，以與實施形態1同樣的方法，在絕緣層128的上面形成電極(步驟33)。
在本實施形態，將永久抗蝕劑36以微影圖案化，而設置開口。因此，在絕緣膜20設置開口時，不需要使用抗蝕劑的蝕刻的步驟。因此，相較於實施形態1及2，可簡化製造過程。
實施形態4.
圖12及圖13係表示關於本實施形態的半導體雷射10的製造方法的剖面圖。在本實施形態，首先，實施實施形態1所示步驟1~6。接著，在與步驟7~10同樣的步驟，加上第1開口66，形成第2開口70(步驟41)。如圖12所示，第2開口70，係設置在半導體基板12的接合對應處19使絕緣膜16露出。在本實施形態，步驟41係開口形成步驟。絕緣層130，包括：絕緣膜16、中空部15及乾膜30。
接著，如圖13所示，在絕緣層130的上面，以如埋入第1開口66及第2開口70般形成電極54(步驟42)。電極 54，係以與實施形態1所示的方法同樣的方法形成。
圖14係表示對關於本實施形態的半導體雷射10接合的狀態的剖面圖。在接合對應處19的上部，對電極54連接打線80。在本實施形態所得半導體雷射10，在接合對應處19，在乾膜30設有第2開口70。因此，可抑制接合所產生的應力傳到乾膜30。因此，可防止乾膜30因應力而剝離。
再者，在本實施形態，在步驟41，加上第1開口66，亦形成第2開口70。但是，亦可以別於第1開口66的步驟形成。此外，在本實施形態，對實施形態1所示構造追加第2開口70。但是，亦可對實施形態2或實施形態3所示的構造追加第2開口70。
10‧‧‧半導體雷射
12‧‧‧半導體基板
13‧‧‧開口面
14‧‧‧溝
15‧‧‧中空部
16‧‧‧絕緣膜
18‧‧‧電極對應處
30‧‧‧乾膜
50‧‧‧電極
51‧‧‧金屬層
60‧‧‧第1開口
120‧‧‧絕緣層

Claims (13)

  1. 一種半導體雷射的製造方法，其特徵在於包括：在包括溝的半導體基板的表面成膜絕緣膜的步驟；在上述絕緣膜的上面黏貼用於塞住上述溝的開口面，在上述半導體基板上形成絕緣層的步驟；在上述絕緣層設第1開口，使上述半導體基板的電極對應處露出的開口形成步驟；及在上述絕緣層的上面，如埋入上述第1開口般形成電極的步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體雷射的製造方法，其中上述絕緣膜係乾膜，上述開口形成步驟，包含：在上述絕緣膜的表面塗佈光阻劑的步驟；以微影圖案化上述光阻劑的步驟；及以圖案化的光阻劑作為蝕刻掩模，蝕刻上述乾膜的步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的半導體雷射的製造方法，其中上述絕緣膜係永久抗蝕劑，上述開口形成步驟，包括：將上述永久抗蝕劑，微影圖案化的步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的半導體雷射的製造方法，其中形成上述絕緣層的步驟，包含：在上述絕緣膜的表面成膜硬掩模的步驟；上述開口形成步驟，包含：將上述硬掩模以蝕刻圖案化的步驟；及 以圖案化的硬掩模作為蝕刻掩模，蝕刻上述絕緣膜的步驟。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的半導體雷射的製造方法，其中上述絕緣膜係乾膜。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的半導體雷射的製造方法，其中在上述絕緣層的表面形成電極的步驟，包含：在上述絕緣層的表面塗佈抗蝕劑的步驟；以微影圖案化上述抗蝕劑的步驟；在上述絕緣層及圖案化的抗蝕劑的表面，以如埋入上述第1開口般成膜金屬層的步驟；藉由去除上述抗蝕劑去掉上述抗蝕劑上部的上述金屬層；及形成上述電極的步驟。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的半導體雷射的製造方法，其中在上述絕緣層的表面形成電極的步驟，包含：在上述絕緣層的表面，以如埋入上述第1開口般成膜金屬層的步驟；在上述金屬層的表面上塗佈抗蝕劑的步驟；以微影圖案化上述抗蝕劑的步驟；藉由將圖案化的抗蝕劑作為蝕刻掩模，蝕刻上述金屬層，而形成上述電極的步驟。
  8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的半導體雷射的製造方法，其中上述開口形成步驟，包含：在上述半導體 基板的接合對應處設置第2開口使上述絕緣膜露出的步驟，上述電極，係加上上述第1開口，亦以如埋入第2開口般形成。
  9. 一種半導體雷射，其特徵在於包括：包括溝的半導體基板；形成在上述半導體基板上部的絕緣層；在上述絕緣層使上述半導體基板的電極對應處露出而設的第1開口；及在上述絕緣層的表面如埋入上述第1開口般形成的電極；上述絕緣層，包括：形成上述半導體基板的表面上的絕緣膜；及設於上述絕緣膜的上部，用於塞住上述溝的開口面的絕緣膜。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的半導體雷射，其中上述絕緣膜係乾膜。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的半導體雷射，其中上述絕緣膜係永久抗蝕劑。
  12. 如申請專利範圍第9至11項中任一項所述的半導體雷射，其中上述絕緣層，進一步包括：形成在上述絕緣膜表面的硬掩模。
  13. 如申請專利範圍第9至11項中任一項所述的半導體雷射，其中在上述半導體基板的接合對應處設置第2開口使上述絕緣膜露出，上述電極，係加上上述第1開口，亦以如埋入第2開口般形成。
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