TW536861B - Surface emitting laser and photodiode, manufacturing method therefor, and optoelectric integrated circuit using the surface emitting laser and the photodiode - Google Patents

Surface emitting laser and photodiode, manufacturing method therefor, and optoelectric integrated circuit using the surface emitting laser and the photodiode Download PDF

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Shojiro Kitamura
Tsugio Ide
Atsushi Harada
Takeo Kaneko
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536861 A7 B7 五、發明説明(1 ) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於被利用於數位通訊之面發光雷射及其製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 造方法。 【技術之背景】 通常,垂直共振型面發光雷射(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser),係垂直方向地蝕刻疊層活性層及分 布反射層的半導體疊層體後形成凸狀之發光部,成爲自開 口於該發光部之上表面的發光面射出雷射的構成。在此, 爲了使雷射光.予以發生,於含有發光部之半導體疊層體上 形成使絕緣層介於中間而上下夾著上下電極,依據施加可 使電流流至發光部之厚度方向的電壓,而使電流被供給至 活性層。 然而,當依據上述成之面發光雷射時,形成於上面及 下面之上下電極,和形成於該電極間之薄絕緣層成爲電容 器,其寄生電容因較大,故產生充放電需花較多時間的不 佳狀況。因此,面發光雷射之高速調製則有困難。 經濟部智慧財/itllra (工消費合作社印製 在此,例如,日本特開平8-116131號公報所揭示般,提 案著於上下電極間形成具有厚度之聚醯亞胺系樹脂所組成 之絕緣層的手段。若依據上述手段,則爲了消除與凸部之 段差掩埋聚醯亞胺系樹脂,於屬發光部之凸部周圍所形成 之凹部上,於該聚醯亞胺系樹脂之上面疊層著電極。 若依據上述構成之面發光雷射,依據聚醯亞胺系樹脂 可使上下電極間之距離變寬,縮小寄生電容,故可執行面 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -4- 536861 A7 B7 五、發明説明(2 ) 發光雷射之高速調製。 【發明之揭示】 然而’爲了使上述構成之面發光雷射予以高密度化, 依據利用焊接凸塊固定電極和其他半導體元件的倒裝片接 合,執行安裝爲多。 但是,上述構成之面發光雷射中,因在比半導體材料 軟的聚醯亞胺系樹脂上面疊層電極,故實際安裝時有可會g 會產生電極面凹陷等變形。如此一來,則產生電極剝落, 無法強穩固定於安裝面發光雷射的不良情形。 再者’因依據將半導體疊層體夾於上下之上下電極而 發生雷射光,故即使對半導體基板之背面側電極,也需以 線接合等而取得接觸。 本發明係鑒於上述情形而所創造出者,其課題爲提供 --種即使執行倒裝片接合的安裝,亦可以使安裝確實地強 穩固定,並且,可高速調製的面發光雷射及其製造方法。 【本發明之最佳實施形態】 本發明之面發光雷射,係具備有半導體基板;疊層於 其上面,而且經由凹部被分割成發光部和補強部的半導體 疊層體;被埋入於上述凹部的絕緣性物質;和施加電壓使 電流流入於上述發光部之厚度方向的一對電極,上述一對 電極係在上述補強部之上面具有與外部連接部分。 依據如此之構成,藉由使比以往聚醯亞胺系樹脂硬之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *τ 經濟部智慧財/i^Bi消費合作社印製 536861 A7 B7 五、發明説明(3 ) 材質的半導體層所組成之補強部上面可具有與外部的連接 部地形成一對電極,即使安裝倒裝片接合的安裝,亦可以 抑制電極面凹陷等之變形。因此,解除電極剝落等之不良 狀況,可確實安裝面發光雷射。 作爲其實施形態之例,可舉出以下之態樣。 再者,依據將一對電極形成在屬於同一面之補強部上 面,對於背面側之電極則無須以線接合等取得接觸,可有 效減輕安裝面發光雷射的煩雜。 再者,爲一種面發光雷射,係將上述一對電極中之一 方,經由延俾.於上述絕緣性物質內上下方向的觸孔,而與 上述發光部之下端部導通。 再者’依據將上述一對電極中之一方,經由延伸於上 述絕緣性物質內上下方向的觸孔,而與上述發光部之下端 部導通,即使將一對電極形成於相同面,亦可將電流供給 於發光部之上下方向即厚度方向。 再者’爲了不導通上述發光部之下端部和上述補強部 之下端部,上述凹部之底面其整個全長達到上述半導體基 板表面。 再者’依據將凹部底面形成整個全長可達到半導體基 板之表面’因發光部之下端部和補強部之下端部電氣性不 導通,故可以抑制產生於一對電極間之寄生電容。即是, 則可成爲面發光雷射之更高速調製。 再者’本發明之面發光雷射之製造方法,係包含有將 形成於半導體基板上之半導體疊層體以垂直方向鈾刻,形 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .植衣. 訂 經濟部智慧財產¾員工消費合作社印製 -6- 536861 A7 B7 五、發明説明(4 ) 成將該半導體疊層體分割成發光部和補強部之凹部的工程 ;以垂直方向更進一步蝕刻使上述凹部之底面整個全長可 到達上述半導體基板表面,形成使上述發光部之下端部和 上述補強部之下端部成爲不導通之溝部的工程;於含有上 述溝部之上述凹部內埋入絕緣性物質的工程;於上述絕緣 性物質之一部分上,延伸於上下方向,形成與上述發光部 之下端部連接之觸孔的工程;和於上述補強部上面形成與 上述發光部之上端部導通之電極,和與上述觸孔之上端部 導通之電極的工程。 再者,於.形成上述溝部之工程中,形成溝部,使與上 述觸孔之下端部連接部分可殘留於上述發光部之下端部。 再者,依據形成溝部使與上述觸孔之下端部連接部分 可殘留於上述發光部之下端部,一方之電極則可以經由觸 孔,與發光部之下端導通。依據,即使於補強部上面形成 一對電極,亦可將電流供給於發光部之厚度方向。 在此,補強部係疊層於半導體基板之上面之半導體疊 層體中,作爲發光部不發揮功能的部分,於製作以往面發 光雷射之時,依據蝕刻所除去之部分。於本發明中,殘留 以往所除去之補強部,形成有具有該部分與外部之連接部 的一對電極。 再者,本發明之光電二極體,係具備有半導體基板; 疊層於其上面,而且經由凹部被分割成受光部和補強部的 半導體疊層體;被埋入於上述凹部的絕緣性物質;和藉由 光之射入而檢測流入於上述發光部之厚度方向之電流的一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536861 A7 B7 五、發明説明(5 ) 對電極,上述一對電極係在上述補強部之上面具有與外部 連接部分。 再者,藉由使比以往聚醯亞胺系樹脂硬之材質的半導 體層所組成之補強部上面可具有與外部的連接部地形成一 對電極,即使安裝倒裝片接合的安裝,亦可以抑制電極面 凹陷等之變形。因此,解除電極剝落等之不良狀況,可確 竇安裝面光電二極體。 再者,依據將一對電極形成在屬於同一面之補強部上 面,對於背面側之電極則無須以線接合等取得接觸,可有 效減輕安裝面發光雷射的煩雜。 本發明之光電二極體中,上述一對電極中之一方係經 由延伸於上述絕緣性物質內上下方向的觸孔,而與上述受 光部之下端部導通。 再者,依據將上述一對電極中之一方經由延伸於上述 絕緣性物質內上下方向的觸孔而與上述受光部之下端部導 通,即使將一對電極形成於相同面,亦可檢測出流動於受 光方向之上下方向,即厚度方向的電流。 再者,爲了不導通上述發光部之下端部和上述補強部 之下端部,上述凹部之底面其整個全長達到上述半導體基 板表面。 再者,依據將上述凹部之底面形成整個全長可達到上 述半導體基板表面,使受光部之下端部和補強部之下端部 電氣性不導通之故,可以抑制產生於一對電極間之寄生電 容。即是,可將光電二極體更寬頻帶化。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慈財產^7M工消費合作社印製 -8- 536861 A7 B7 五、發明説明(6 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者’本發明之光電二極體之製造方法,係包含有將 形成於半導體基板上之半導體疊層體以垂直方向蝕刻,形 成將該半導體疊層體分割成受光部和補強部之凹部的工程 ’以垂直方向更進一步蝕刻使上述凹部之底面整個全長可 到達上述半導體基板表面,形成使上述受光部之下端部和 上述補強部之下端部成爲不導通之溝部的工程;於含有上 述溝部之上述凹部內埋入絕緣性物質的工程;於上述絕緣 性物質之一部分上,延伸於上下方向,形成與上述受光部 之下端部連接之觸孔的工程;和於上述補強部上面形成與 上述受光部之上端部導通之電極,和與上述觸孔之上端部 導通之電極的工程。 再者,於形成上述溝部之工程中,形成溝部,使與上 述觸孔之下端部連接部分可殘留於上述發光部之下端部。 再者,依據形成溝部使與觸孔之下端部連接部分可殘 留於上述發光部之下端部,一方電極則可以經由觸孔,與 受光部之下端部導通。依此,即使將一對電極形成於補強 部上面,亦可以檢測出流動於受光部之厚度方向的電流。 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 再者,本發明之光電混載電路,係屬於至少具有光波 導路、朝向上述光波導路射入用的透鏡、從上述光波導路 射出用的透鏡和電氣配線的光電混載電路,其特徵爲: 對於上述電氣配線,係藉由倒裝片接合安裝有申請專 利範圍第1項至第3項之面發光雷射,和用以驅動上述面發 光雷射之雷射驅動器,和申請專利範圍第6項至第8項之光 電二極體,和用以檢測來自上述光電二極體之訊號的放大 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -9- 536861 A7 B7 五、發明説明(7 ) 電路而被安裝。 再者,對於上述電氣配線,因係藉由申請專利範圍第1 項至第3項之面發光雷射,和用以驅動面發光雷射之雷射驅 動器,和申請專利範圍第6項至第8項之光電二極體,和用 以檢測來自光電二極體之訊號的放大電路而被安裝,故可 以製作信賴性高之光電混載電路。 【本發明之實施形態】 以下,針對本發明之實施形態參照圖面予以說明。 第1圖係表示本發明所涉及之面發光雷射的剖面圖。第 2圖係表示本發明所涉及之面發光雷射之平面圖。 本發明所涉及之面發光雷射100係如第1圖及第2圖所示 般,係由GaAs所組成之高電阻之半導體基板1,和被設置 在半導體基板1上面,經由凹部被分割成發光部2A和補強部 2B的半導體疊層體2,和被設置在其上面之絕緣層3,和被 設置在更上面的p型歐姆電極4及η型歐姆電極5所構成。 半導體疊層體2係由自半導體基板1之上面順序疊層的ρ 型接觸層21、ρ型鏡層22、ρ型覆蓋層23、活性層24、 η型覆蓋層25、電流狹窄層26、η型DBR鏡層27及η型接觸 層28所組成。 Ρ型接觸層21係由ρ型GaAs所組成。ρ型DBR鏡層22 係將P型AlAs層和ρ型Al〇 15Ga〇.85As層交互疊層的30對的 多層膜。ρ型覆蓋層23係由ρ型Al〇.5Ga〇5As所構成。活性 層24係由GaAa井層和Al〇3Ga〇7As阻擋層所構成,成爲以3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產^7員工消費合作社印製 -10- 536861 A7 B7 五、發明説明(8 ) 層井譽所構成之多量子并(M u 11 i p 1 e Q u a n t u m W e 11)構造。n 型覆蓋層25係由n型Ah 5Ga^As所構成。電流狹窄層26係 由η型AlAs層所構成。N型DBR鏡層27係將η型AlAs層 和η型5Ga。μ As交互疊層的25對多層膜。η型接觸層28 係由η型A1。15 G a。8 5 A s所構成。 順序形成該些層的半導體疊層體2中,作爲共振器發揮 功能之柱狀發光部2A和其周圍之補強部2B係經由環狀之凹 部而被分割。於該凹部6之底面上,除了自發光部2 A之週 邊所延伸之平面視略矩形的一部分之外,在整個全周上形 成到達半導體基板1之溝部6 a。 在此,於本實施形態中,雖然將發光部2A之平面形狀 當作圓形,但是並不限定於此,可以採取多角形等之任意 形狀。再者,雖然將無形成溝部6a之一部分平面形狀設成 略矩形’但是並不限於此,可以採取圓形或多角形等任意 之形狀。 然後,於含有該些溝部6a之凹部6上埋有作爲絕緣性物 質的聚醯亞胺系樹脂。再者,於聚醯亞胺系樹脂之一部分 上,形成有觸孔4 U,於該觸孔4 1 a內掩埋著導電材料。 再者,發光部2 A之電流狹窄層2 6,係在發光部2 A中央 之規定直徑圓的範圍內’於其外側形成有由氧化鋁所構成 之絕緣體層2 6 a。再者,於補強部2 B之電流狹窄層2 6上形成 有與凹部闺圍數W m左右之區域相同的絕緣體層26a。依據 形成該絕緣體層26a,使得來自p型歐姆電極4之電流集中 於發光部2A。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .-HI衣· 訂 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 -11 - 536861 Α7 Β7 五、發明説明(9 ) 除了露出發光部2A中之η型接觸層28之部分外,於補 強部2Β中之η型接觸層28上面形成有絕緣層3。 ρ型歐姆電極4係由接觸部41和與此連結之圓形電極墊 片部42所構成。接觸部4 1係與被埋入於形成在發光部2 Α邊 緣之凹部的聚醯亞胺系樹脂接觸,同時透過延伸於聚醯亞 胺系樹脂上下方向的觸孔4 1 a,而與ρ型接觸層2 1接觸。電 極墊片部42係經由絕緣層3而被形成在補強部2B之η型接觸 層28之上面。 即是,ρ型歐姆電極4係依據延伸於接觸部4 1之下方的 觸孔4 1 a,而與ρ型接觸層2 1接觸。ρ型歐姆電極4材料係由 絡和金-鋅合金所構成。 η型歐姆電極5係由接觸部51和圓形電極墊片部51和連 結此些之帶狀連結部53所構成。接觸部5 1係與發光部2Α之 η型接觸層28接觸,其平面形狀微環狀。該環狀之孔穴成爲 該面發光雷射100之射出口。電極墊片部2係經由絕緣層3形 成在補強部2Β之η型接觸層28之上面。連結部5 3係以最短 距離連結接觸部5 1之邊緣和電極墊片部52之邊緣,與聚醯 亞胺系樹脂接觸。 即是,η型歐姆電極5係依據接觸部51而與η型接觸層 28接觸。η型歐姆電極5之材料係金-鍺合金所構成。 上述構成之面發光雷射100,係依據Ρ型接觸層21、ρ 型DBR鏡層22、ρ型覆蓋層23、活性層24、η型覆蓋層25、 電流狹窄層26、η型DBR鏡層27、η型接觸層28、ρ型歐姆 電極4以及歐姆電極5而構成垂直共振型面發光雷射(VCSEL) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -. 訂 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 -12- 536861 A7 B7 五、發明説明(1〇) 。在此’當施加電壓於各電極間時,依據形成於發光部2A 上面之η型歐姆電極5和經由觸孔41a而導電於發光部2A之 下端側的P型歐姆電極4,使電流流至發光部2A之厚度方向 。然後,依據其電流被供給至活性層24,自在發光部2A上 面所開口之發光面21A射出雷射光於垂直上方向。 第9圖係表不本發明所涉及之光電二極體的剖面圖。第 10圖係表示本發明所涉及之光電二極體的平面圖。而且, 對於與上述實施形態之面發光雷射1 〇〇相同之構成賦予相同 之符號,省略其詳細說明。 本發明所.涉及之光電二極體200係如第9圖及第1 0圖所 示般,係由GaAs所構成之高電阻之半導體基板1,和被設 置在半導體基板1上面,經由凹部6被分割成受光部2C和補 強部B的半導體疊層體2,和被設置在該上面的絕緣層3, 和被設置在更上面的P型歐姆電極4及η型歐姆電極5所構 成。 與上述實施形態之面發光雷射100之不同點,係半導體 疊層體2係由自半導體基板1上面順序被疊層ρ型接觸層2 1 、光吸收層2 9及η型接觸層2 8所構成之點。 Ρ型接觸層21係由ρ型GaAs所構成。光吸收層29係由 G a A a所構成。η型接觸層2 8係由η型A1。15 G a。8 5 A s所構成 〇 於上述構成之光電二極體200中,係依據P型接觸層21 、光吸收層29、η型接觸層28 ' ρ型歐姆電極4及η型歐姆電 極而構成PIN型之光電二極體。在此’自在受光部2C上面 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •-ml衣. 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 -13- 536861 Α7 Β7 五、發明説明(11 ) 開口的受光面2 1 C射入的光係被光吸收層29吸收而發生電流 。然後,藉由η型歐姆電極5和經由觸孔4 1 a而被導電至受 光部2 C之下側端的p型歐姆電極4,以後述之放大電路9檢 測其電流。進而檢測出射入於受光面21C之光量。 第1 1圖係表示使用本發明所涉及之面發光雷射1〇〇及光 電二極體200的光電混載電路200的剖面圖。 光電混載電電路200係如第11圖所示般,由基板1〇、被 設置在基板1 0之上面的光導波路30、和電器配線1 1、依據 倒裝片接合而被安裝於電氣配線11上的面發光雷射1 00、雷 射驅動電路8、_光電二極體200及放大電路9所構成。 光導波30係以包覆31包住核心33 ( core)之厚度方向兩 側及寬方向兩側的聚合物型光導波路。然後,於其光導波 路3 0之光導波方向兩端部中,在光導波方向成爲上流側之 部分上,設置有將自面發光雷射100之發光面21A被照設置 基板1 0厚度方向的雷射光方向變化90度,使成爲沿著基板 10表面之方向,令核心32內予以傳播的鏡33。再者,光導 波路3 0之光導波方向兩端部中,在光導波方向成爲下流側 之部分上,設置有將核心32內予以傳播出的雷射光之方向 變化90度,用以射入於光電二極體200之受光面21C的鏡34 〇 於光導波路30上,形成有用以接合面發光雷射1〇〇及雷 射驅動電路8,或用以連接光電二極體200和放大電路9之電 氣配線11。然後,在面發光雷射100及光電二極體200之P型 歐姆電極4及η型歐姆電極5,和雷射驅動電路8及放大電路 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 536861 A7 B7 五、發明説明(12 ) 9之無圖示電極上形成柱形凸塊12,依據倒裝片接合將該些 元件安裝於電氣配線11上。 於上述構成之面發光雷射100或光電二極體200中,依 據在半導體疊層體2之補強部2B上面形成電極墊片部42、52 ,使得即使在電極墊片部42、52上面形成用以到裝片接合 之柱形凸塊1 2,亦可以抑制電極墊片部42、52面凹陷等之 變形。因此,可以製作解除電極墊片部42、52剝落等之不 良情形,可對光電混載電路300確實執行安裝的信賴性高之 面發光雷射100或光電二極體200,依此,可以製作信賴性 高之光電混載電路300。 再者,依據殘留於以往藉由蝕刻除去之部分的半導體 疊層體2,將其當作補強部2B予以利用之事,可使成本不會 高漲,而且溶液確實製作具有即使於依據倒裝片接合的安 裝亦具有強度的面發光雷射1 〇〇或光電二極體200。 而且,一對電極中之一方的p型歐姆電極4因係經由觸 孔4 1 a,而導電至發發光部2A或是受光部2C之下端部,故 即使將一對電極同時形成於補強部2B上面,亦可將電流供 給至發光部2A厚度方向,或是自受光部2C取出電流。如此 ,以在補強部2B上面形成一對電極,因不需要利用倒裝片 接合等取得接觸,故對於消除面發光雷射100或是光電二極 體200之安裝所帶來的煩雜則爲有效。依此,因可以短縮在 光電混載電路300上雷射驅動電路8和面發光雷射100之電極 間的連接,或是光電二極體200和放大電路9之電極間的連 接,故對於面發光雷射100之高速調製或是光電二極體200 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •15- 536861 Α7 Β7 五、發明説明(13 ) 之寬頻帶化則爲有效。 而且,依據在形成於發光部2A或是受光部2C之邊緣的 凹部底面,該整個全周上形成到達半導體基板1之溝部6a, 使得經由觸孔4 1 a而與p型接觸層2 1倒通之P型歐姆電極4 僅與發光部2A或是受光部2C之下端部導通。依此,因P型 歐姆電電極4及η型歐姆電極5間之寄生電容被抑制,故可 使面發光雷射100達到更高速調製或使光電二極體達到更寬 頻帶化。 接著1對本發明之實施形態所涉及之面發光雷射1〇〇之 製造方法,參.照第3圖〜第8圖予以說明。第3圖〜第8圖係 用以說明本發明所涉及之面發光雷射100之一製造工程的剖 面圖。 首先,如第3圖所示般,於由GaAs所構成之高電阻半 導體基板1上依序疊層P型接觸層21、p型DBR鏡層22、p 型覆蓋層23、活性層24、η型覆蓋層25、電流狹窄層26、η 型DBR鏡層27、η型接觸層28。 上述各半導體疊層體2係以有基金屬氣相磊晶(MOVPE :Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)法使其磊晶成長。在 此並不限於 M0VPE法,即使使用 MBE(Molecular Beam Epitaxy)法或 LPE(Liguid Phase Epitaxy)法亦可。 接著,於塗布光阻後依據微影成像法將該光阻圖案製 作於η型接觸層2 8上,形成規定之電阻的光阻層。接著, 將該光阻層當作掩模,依據反映性離子蝕刻,如第4圖般, 蝕刻至ρ型接觸層2 1露出爲止,而形成環狀之凹部6。在此 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •16- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536861 A7 B7 五、發明説明(14 )
,在半導體疊層體2上,經由凹部6形成圓柱形之發光部2 A 和其周圍的補強部2B。 接著,爲了使取得P型歐姆電極4和P型接觸層2 1接觸 之部分殘留於發光部2A之下端部’與上述工程相同’自發 光部2A之邊緣朝向凹部6之外周圓,形成略矩形之光阻層。 接著,將該光阻層當作掩模,依據反映性離子蝕刻’如第5 圖所示般,蝕刻至半體導基板1之中間,而於凹部6形成用 以元件分離的溝部6a。在此,於形成光阻層之略矩形部上 ,殘留P型接觸層2 1,於其他以外之露出部分上,形成到 達半導體基板1之溝部6a。 接著,依據將η型AlAs所構成之電流狹窄層26在400 °C左右之水蒸氣環境下曝露1〜30分,使得A1 As層自其露 出面朝向內側氧化,於由A1A s所構成之半導體層周圍形成 由氧ί匕鋁所構成之絕緣層26a。在此,絕緣體層26a係在除 了發光部2 A之中央部的外周圍及凹部6之外周圍各形成環狀 〇 接著,如第6圖所示般,將作爲絕緣性物質之聚醯亞胺 前軀體塗布於含有依據蝕刻所形成之溝部6a的凹部6上,其 硬化後露出η型接觸層28,之後依據濺鍍法,於全面形成 矽氧化膜。在此,將作爲絕緣性物質7之聚醯亞胺埋入於含 有溝部6a之凹部6。作爲塗布該聚醯亞胺前軀體之方法,即 使微旋轉塗層法、浸漬法、噴塗法等之中任一者亦可。 接著’依據微影成像法及乾蝕刻法,蝕刻除去發光部 2 A上面之矽氧化膜,於補強部2B上面形成絕緣層3。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· *•11 -17- 536861 Α7 _ Β7 五、發明説明(15 ) 接著’如第7圖所示般,在形成p型歐姆電極4之側(圖 中之左側)的聚醯亞胺系述之內,依據微影成像法及乾蝕刻 法’形成自半導體疊層體2上面至殘留於凹部6之p型接觸 層1爲止延伸於上下方向的觸孔4 1 a。 接著,如第8圖所示般,依據真空蒸鍍法,於半導體疊 )曾體2上面形成鉻和金-鋅合金等之金屬所構成之金屬層, 而且’依據微影成像法及乾蝕刻法形成具有規定圖案之p 型歐姆電極4。 接著’於塗布光阻後,以依據微影成像法圖案製作該 光阻,使得半導體疊層體2上面形成規定圖案之光阻層。然 後,依據真空蒸鍍法,在該光阻層上面形成由金-鍺合金等 之金屬所構成之金屬層後,依據浮離(lift-off)方式,將 蒸鍍在光阻層上之金屬與光阻層予以除去。在此,於發光 部2 A之上面形成具有開口部2 1 A之η型歐姆電極5。經過 以上之工程,完成本實施形態之面發光雷射1〇〇。 另一方面,本發明之實施形態所涉及之光電二極體2〇〇 之構成,因僅有上述本發明之實施形態所涉及之面發光雷 射100和半導體疊層體2之構成爲不同,故光電二極體200之 製造方法,與上述製造方法比較,因僅有半導體疊層體2之 疊層構成不同,故省略其詳細說明。 在此,本實施形態中,雖然僅蝕刻發光部2Α或受光部 2C之邊緣,於其他部分殘留半導體疊層體2而成爲補強部 2Β,但是,若至少於進行倒裝片接合安裝之部分下方殘留 半導體疊層體2的話,補強部2Β之形成部位、形成面積、形 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -18- 536861 A7 B7_ 五、發明説明(16) 成形狀則不限於此。 再者,於本實施形態中,雖然將P型歐姆電極4及η型 歐姆電極5之平面形狀設爲圓形,但是並不限定於此,即使 構成三角形、四角形等之任一形狀亦可。 再者,於本實施形態中,雖然於Ρ型歐姆電極4形成觸 孔4 1 a,可和發光部2 Α或受光部2 C之下端部導通,但是’ 若可將一方電極與發光部2A或受光部2C下端部導通的話, 則不限定於此,亦可使本實施形態中之P型及n型完全成 爲相反而予以形成。 而且,於.本實施形態中,雖然使用聚醯亞胺系樹脂當 作絕緣性物質7,但是,並不限定於此’即使使用丙烯酸系 樹脂或是環氧系樹脂等中之任一物質亦可。 而且,於本實施形態中,雖然爲將雷射光射出至上方 之面發光雷射1 00,但是並不限定於此’亦可以爲將雷射光 射出至下方之面發光雷射。同樣的,於本實施形態中,雖 然爲由上方射入雷射光的光電二極體200,但是,並不限定 於此,亦可以爲由下方射入雷射光的光電二極體。 而且,可將本實施形態之面發光雷射100或光電二極體 200二次元地予以多數個並列,使其陣列化。此時,各發光 部2A或各受光2C之ρ型接觸層21不需在每元件上分離,即 使作爲共同之電極亦可。依此,可以刪減電極數。 如上述說明般,若依據申請專利範圍第1項所記載之面 發光雷射或申請專利第4項所記載之光電二極體,因即使依 據使在補強部上面具有與外部連接部分地形成一對電極, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tr 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 536861 A7 B7 五、發明説明(17) 進行倒裝片接合之安裝,亦可以確實地固定,故可以提供 信賴性高之面發光雷射或是光電二極體。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 【圖面之簡單說明】 第1圖係表示本發明所涉及之面發光雷射的剖面圖。 第2圖係表示本發明所涉及之面發光雷射的平面圖。 第3圖係說明本發明所涉及之面發光雷射之一製造工程 的剖面圖。_ 第4圖係說明本發明所涉及之面發光雷射之一製造工程 的剖面圖。 . 第5圖係說明本發明所涉及之面發光雷射之一製造工程 的剖面圖。 第6圖係說明本發明所涉及之面發光雷射之一製造工程 的剖面圖。 第7圖係說明本發明所涉及之面發光雷射之一製造工程 的剖面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第8圖係說明本發明所涉及之面發光雷射之一製造工程 的剖面圖。 第9圖係表示本發明所涉及之光電二極體的剖面圖。 第10圖係表示本發明所涉及之光電二極體的平面圖。 第1 i圖係表示本發明所涉及之光電混載電路的剖面圖 〇 【符號之說明】 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公4 ) -20- 536861 A7 B7 五、發明説明(18) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 半導體基板 2A 發光部 2B 補強部 2C 受光部 3 絕緣層 4 P型歐姆電極 5 η型歐姆電極 6 凹部 6a 溝部 7 絕緣性物質 9 放大電路 10 基板 11 電氣配線 12 柱形凸塊 21 Ρ型接觸層 21 A 發光面 21C 受光面 22 〇B R鏡層 2 3 Ρ型覆蓋層 24 活性層 25 η型覆蓋層 26 電流狹窄層 26a 絕緣體層 2 7 η型OBR鏡層 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -21 - 536861 A7 五、發明説明(19) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 28 η型接觸層 29 光吸收層 30 光導波路 31 包覆 32 核心 33、34 鏡 41 接觸部 41a 觸孔 42 電極墊片 5 1 接觸音Κ 5 2 電極墊片部 5 3 連結部 200 光電二極體 300 光電混載電 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -22-

Claims (1)

  1. 536861 A8 B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍1 ι· 一種面發光雷射,其特徵爲:具備有半導體基板;疊 層於其上面’而且經由凹部被分割成發光部和補強部的半 導體疊層體;被埋入於上述凹部的絕緣性物質;和施加電 壓使電流流入於上述發光部之厚度方向的一對電極, 上述一對電極係在上述補強部之上面具有與外部連接 部分。 2.如申請專利範圍第1項所記載之面發光雷射,其中, 上述一對電極中之一方係經由延伸於上述絕緣性物質內上 下方向的觸孔,而與上述發光部之下端部導通。 3 .如申請專利範圍第1項或第2項所記載之面發光雷射, 其中爲了不導通上述發光部之下端部和上述補強部之下端 部’上述凹部之底面其整個全長達到上述半導體基板表面 〇 4.一種面發光雷射之製造方法,其特徵爲:包含有將形 成於半導體基板上之半導體疊層體以垂直方向蝕刻,形成 將該半導體疊層體分割成發光部和補強部之凹部的工程; 以垂直方向更進一步蝕刻使上述凹部之底面整個全長 可到達上述半導體基板表面,形成使上述發光部之下端部 和上述補強部之下端部成爲不導通之溝部的工程; 於含有上述溝部之上述凹部內埋入絕緣性物質的工程 於上述絕緣性物質之一部分上,延伸於上下方向,形 成與上述發光部之下端部連接之觸孔的工程;和· 於上述補強部上面形成與上述發光部之上端部導通之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) I :~,"1ΑψII (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -23- 536861 A8 B8 C8 __ —_ D8 六、申請專利範圍2 ®極’和與上述觸孔之上端部導通之電極的工程。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5·如申請專利範圍第4項所記載之面發光雷射之製造方 法’其中,於形成上述溝部之工程中,形成溝部,使與上 $觸孔之下端部連接部分可殘留於上述發光部之下端部。 6· —種光電二極體,其特徵爲:具備有半導體基板;疊 _ Μ其上面,而且經由凹部被分割成受光部和補強部的半 導體疊層體;被埋入於上述凹部的絕緣性物質;和藉由光 t射入而檢測流入於上述發光部之厚度方向之電流的一對 電極, 上述一對電極係在上述補強部之上面具有與外部連接 部分。 7. 如申請專利範圍第6項所記載之光電二極體,其中, 上述一對電極中之一方係經由延伸於上述絕緣性物質內上 下方向的觸孔,而與上述受光部之下端部導通。 8. 如申請專利範圍第6項或第7項所記載之光電二極體, 其中爲了不導通上述發光部之下端部和上述補強部之下端 部’上述凹部之底面其整個全長達到上述半導體基板表面 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9. 一種光電二極體之製造方法,其特徵爲:包含有將形 成於半導體基板上之半導體疊層體以垂直方向鈾刻,形成 將該半導體疊層體分割成受光部和補強部之凹部的工程; 以垂直方向更進一步鈾刻使上述凹部之底面整個全長 可到達上述半導體基板表面,形成使上述受光部之下端部 和上述補強部之下端部成爲不導通之溝部的工程; 本銀]張尺度適用中國國家梯準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) 7~ :~ 536861 放路而被安裝 A8 B8 C8 D8 r、申請專利範圍3 於含有上述溝部之上述凹部內埋入絕緣性物質的工程 於上述絕緣性物質之一部分上,延伸於上下方向,形 成與上述受光部之下端部連接之觸孔的工程;和 於上述補強部上面形成與上述受光部之上端部導通之 電極,和與上述觸孔之上端部導通之電極的工程。 1 0.如申請專利範圍第9項所記載之光電二極體之製造方 法,其中,於形成上述溝部之工程中,形成溝部,使與上 述觸孔之下端部連接部分可殘留於上述發光部之下端部。 11. 一種光電混載電路,屬於至少具有光波導路、朝向 上述光波導路射入用的透鏡、從上述光波導路射出用的透 鏡和電氣配線的光電混載電路,其特徵爲: 對於上述電氣配,係藉由倒裝片接合安裝有申請專 利範圍第1項至第光雷射,和用以驅動上述面 發光雷射之雷射驅動器,和申請專利範圍第6項至第8項 吹 二極體,和用以檢測來自上述光電二極體之訊號的 I :"I,~AwII (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、ar 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家梂準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -25-
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