WO2022201771A1 - 半導体レーザ - Google Patents

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WO2022201771A1
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雄一郎 菊地
秀和 川西
誠 太田
秀輝 渡邊
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ソニーグループ株式会社
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    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
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    • 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
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    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser

Definitions

  • This technology relates to semiconductor lasers.
  • Patent Document 1 proposes a semiconductor laser device using a barrier metal layer.
  • Patent Document 1 may not be able to further improve reliability.
  • the present technology has been developed in view of such circumstances, and the main purpose thereof is to provide a semiconductor laser capable of realizing further improvement in reliability.
  • this technology is A substrate, a first cladding layer of a first conductivity type, an active layer, a second cladding layer of a second conductivity type, and a pad metal in this order, an upper portion of the pad metal opposite to the substrate side of the pad metal and a side portion of the pad metal are covered with an insulating film and a barrier metal; A semiconductor laser is provided in which the barrier metal and the bonding metal are arranged in this order on the pad metal opposite to the substrate side of the pad metal.
  • the insulating film may cover a portion of the upper portion and side portions of the pad metal,
  • the barrier metal may partially cover the top of the pad metal.
  • the insulating film may cover a portion of the upper portion and side portions of the pad metal,
  • the barrier metal may cover part of the top of the pad metal, Even if part of the insulating film covering part of the upper part of the pad metal and part of the barrier metal covering part of the upper part of the pad metal are formed in this order from the pad metal side good.
  • the insulating film may cover a side portion of the pad metal,
  • the barrier metal may cover the upper part of the pad metal.
  • the insulating film may cover a portion of the upper portion and side portions of the pad metal,
  • the barrier metal may cover part of the top of the pad metal,
  • An end portion of the insulating film covering a portion of the upper portion of the pad metal may be in contact with an end portion of the barrier metal covering a portion of the upper portion of the pad metal.
  • the insulating film may cover a part of the side portion of the pad metal
  • the barrier metal may cover the upper portion and part of the side portion of the pad metal.
  • a first guide layer may be arranged between the first cladding layer and the active layer
  • a second guide layer may be arranged between the second clad layer and the active layer.
  • a contact layer and a second electrode may be arranged in this order from the substrate side between the second clad layer and the pad metal, and the second electrode may be a transparent conductive film.
  • the insulating film may have a laminated structure composed of at least two layers, At least one layer of the at least two layers of the insulating film may be a SiN layer.
  • the barrier metal may have a laminated structure composed of at least two layers, At least one layer of the at least two layers of the barrier metal may be a Ti layer.
  • the semiconductor laser according to the present technology may be a nitride semiconductor laser.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor laser according to a first embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a semiconductor laser manufacturing method according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor laser according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor laser according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor laser according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor laser manufactured according to the semiconductor laser manufacturing method of the second embodiment to which the present technology is applied.
  • the present technology relates to semiconductor lasers.
  • semiconductor lasers such as pure blue semiconductor lasers (LDs) using nitride-based compound semiconductor materials
  • LDs pure blue semiconductor lasers
  • a high-output semiconductor laser may saturate its output due to the influence of self-heating. Therefore, mounting is performed by junction-down mounting with good heat dissipation.
  • the solder on the heat sink side may spread to the electrode of the chip due to the heat during mounting. Therefore, it is necessary to insert a barrier layer to prevent diffusion. Materials for preventing the diffusion of solder are being studied for the barrier layer. , tungsten (W), etc. may also be used.
  • the present technology includes a substrate, a first cladding layer of a first conductivity type, an active layer, a second cladding layer of a second conductivity type, and a pad metal in this order. an upper portion of the pad metal opposite to the substrate and a side portion of the pad metal are covered with an insulating film and a barrier metal; A semiconductor laser can be provided in which the barrier metal and the bonding metal are arranged in this order on the pad metal.
  • the second conductive type second clad layer is a p-type clad layer and the substrate is an n-type substrate.
  • the first cladding layer of the first conductivity type is a p-type cladding layer
  • the second cladding layer of the second conductivity type is an n-type cladding layer and the substrate is a p-type substrate.
  • the substrate may be an insulating substrate (for example, a sapphire substrate).
  • An insulating film covers part of the top and sides of the pad metal, and a barrier metal covers part of the top of the pad metal.
  • An insulating film covers part of the top and sides of the pad metal, a barrier metal covers part of the top of the pad metal, a part of the insulating film covering part of the top of the pad metal, and the pad A portion of the barrier metal covering a portion of the upper portion of the metal is formed in this order from the pad metal side.
  • An insulating film covers the sides of the pad metal and a barrier metal covers the top of the pad metal.
  • An insulating film covers part of the upper part and side parts of the pad metal, a barrier metal covers part of the upper part of the pad metal, a part of the barrier metal covering part of the upper part of the pad metal, and the pad A portion of the insulating film covering a portion of the upper portion of the metal is formed in this order from the pad metal side.
  • An insulating film covers part of the top and sides of the pad metal, a barrier metal covers part of the top of the pad metal, an edge of the insulating film covering part of the top of the pad metal, and the pad The ends of the barrier metal covering part of the upper portion of the metal are in contact with each other.
  • the end face of the insulating film covering part of the upper part of the pad metal and the end face of the barrier metal covering part of the upper part of the pad metal may be joined.
  • An insulating film covers part of the side of the pad metal, and a barrier metal covers the top and part of the side of the pad metal.
  • a semiconductor laser according to the present technology includes, for example, a nitride semiconductor laser including a group III-V nitride semiconductor material such as GaN.
  • a substrate constituting a nitride semiconductor laser contains a compound semiconductor, for example, a group III-V nitride semiconductor such as GaN.
  • a group III-V group nitride semiconductor such as GaN.
  • the “III-V group nitride semiconductor” means at least one of the group 3B elements in the short period periodic table and at least N among the group 5B elements in the short period periodic table. refers to anything that contains Examples of group III-V nitride semiconductors include gallium nitride compounds containing Ga and N.
  • Gallium nitride-based compounds include, for example, GaN, AlGaN, AlGaInN, and the like.
  • Group III-V nitride semiconductors may optionally contain n-type impurities of group IV or group VI elements such as Si, Ge, O and Se, or group II or group IV elements such as Mg, Zn and C. It may be doped with p-type impurities.
  • a semiconductor layer constituting a nitride semiconductor laser includes, for example, a group III-V nitride semiconductor. ) is formed by an epitaxial crystal growth method such as a method.
  • the semiconductor layer includes an active layer forming a light emitting region.
  • the semiconductor layer has, for example, an n-type cladding layer, an active layer, a p-type cladding layer), a contact layer (for example, a p-type contact layer), and the like in order from the substrate side.
  • the n-type cladding layer is made of AlGaN, for example.
  • the active layer has, for example, a multiple quantum well structure in which well layers and barrier layers respectively formed of GaInN having different composition ratios are alternately laminated.
  • the p-type clad layer is made of AlGaN, for example.
  • the contact layer is made of GaN, for example.
  • the semiconductor layer may further include layers other than the above layers (for example, a buffer layer, an n-side guide layer, a p-side guide layer, etc.).
  • semiconductor lasers according to the present technology include, for example, semiconductor lasers (infrared lasers) using AlGaAs-based materials.
  • the substrate is made of n-GaAs
  • the n-type clad layer is made of n-AlGaAs
  • the active layer is made of AlGaAs
  • the p-type clad layer is made of p-AlGaAs
  • the contact layer is made of GaAs. material is used.
  • junction-down mounting in which the semiconductor laser light emitting portion is assembled on the side of a member such as a heat sink that has high heat dissipation properties. Junction-down mounting may cause Sn solder on the heat sink side to diffuse into the electrodes of the device, causing deterioration.
  • a material having a barrier property against Sn may be selected. Even with a material having a barrier property, there is still a possibility that the diffusion cannot be prevented depending on the coverage of the stepped portion of the element.
  • the top and sides of the pad metal are covered with an insulating film and a barrier metal.
  • an insulating film can be formed on the sides (side surfaces) of the pad metal by a film forming method with good coverage such as sputtering, and then the barrier metal can be formed.
  • the side surface of the pad metal is protected with an insulating film having poor wettability of Sn solder, and the upper surface is protected with a barrier metal to prevent diffusion.
  • the insulating film may have a laminated structure including at least a SiN layer, or may be a single layer of SiN.
  • the barrier metal may be composed of a layer (for example, a metal layer) containing Sn-based solder such as titanium (Ti), platinum (Pt), molybdenum (Mo), tungsten (W), and a material that is difficult to thermally diffuse.
  • Sn-based solder such as titanium (Ti), platinum (Pt), molybdenum (Mo), tungsten (W), and a material that is difficult to thermally diffuse.
  • a laminated structure in which layers are laminated may be used, or a single layer structure composed of one layer may be used.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present technology, specifically a cross-sectional view showing a semiconductor laser 101.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present technology, specifically a cross-sectional view showing a semiconductor laser 101.
  • a semiconductor laser 101 includes an n-type electrode 11, a substrate (n-type GaN substrate) 10, a first conductivity type first clad layer 9 (n-type clad layer, n-type GaN layer), and an active layer 8. , a second conductive type second clad layer 7 (p-type clad layer, p-type-GaN layer (p-type-GaN layers 7-1 to 7-3)) and a contact layer (p-type contact layer in FIG. 1 The same applies hereinafter) (not shown) are stacked in this order from the bottom (from the bottom side of FIG. 1).
  • the n-type electrode 11 may correspond to the first electrode.
  • the transparent conductive film 5 (p-type electrode) is laminated on the contact layer (not shown) (upper side in FIG. 1), and the pad is formed on the contact layer (not shown) (transparent conductive film 5).
  • a metal 4 is laminated, and a barrier metal 3 and a bonding metal 1 are laminated on the pad metal 4 in this order.
  • the transparent conductive film 5 may correspond to the second electrode.
  • a portion of the upper portion of the pad metal 4 (the portion indicated by the reference symbol Q1) and a side portion of the pad metal 4 (the portion indicated by the reference symbol R1) are covered with the insulating film 2, and the portion of the upper portion of the pad metal 4 is covered with the insulating film 2. (the portion indicated by the reference symbol P1) is covered with the barrier metal 3 .
  • part of the insulating film 2 (insulating film 2-1) covering part of the upper part of the pad metal 4 and part of the barrier metal (barrier metal 3-1) covering part of the upper part of the pad metal 4; are formed in this order from the pad metal 4 side. That is, the barrier metal 3-1 overlaps (stacks) on the insulating film 2-1.
  • the overlapping of the insulating film 2-1 and the barrier metal 3-1 has been described at the right end of the semiconductor laser 101 (right side in FIG. 1).
  • part of the insulating film 2 and part of the barrier metal 3 are overlapped (stacked).
  • the semiconductor laser 101 which has a laminated structure, has a convex ridge portion 20, and the ridge portion 20 extends in the direction of the resonator (in FIG. 1, from the front side to the back side of the paper surface).
  • the ridge portion 20 is formed by removing part of the p-type cladding layer (p-type-GaN layer) 7 (7-1 to 7-3) and the contact layer (not shown) by etching such as RIE (Reactive Ion Etching). It is formed.
  • the width of the ridge portion 20 is, for example, 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably 30 to 50 ⁇ m.
  • Both ends (left end and right end in FIG. 1) of the semiconductor laser 101 shown in FIG. 1 are removed by etching such as RIE (Reactive Ion Etching) for element isolation.
  • the etching extends in the direction of the resonator (in FIG. 1, from the front side to the back side of the paper surface), but it is not necessary to etch all the ends.
  • the etching etches the p-type GaN layer 7 (7-1 to 7-3) and removes it until the n-type GaN layer 9 is reached.
  • the etching depth is, for example, 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m, preferably 1 ⁇ m or more.
  • the etching width is, for example, 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, preferably 10 ⁇ m or more on one side.
  • a pad metal 4 is laminated on the top of the ridge portion 20 . Further, an insulating film 2 (insulating film 2-1) is formed on the pad metal 4. As shown in FIG. The insulating film 2 is formed by a film forming method such as a sputtering method, which has good step coverage. Next, the insulating film 2 above the pad metal 4 is etched to ensure electrical connection. The etching pattern is smaller than that of the pad metal 4, and the insulating film 2 (insulating film 2-1) over the edge of the pad metal 4 is not etched. Therefore, the side portion (side surface) of the pad metal 4 is always covered with the insulating film 2, and the insulating film 2-1 covers even a part of the upper portion (planar portion) of the pad metal.
  • a barrier metal 3 and a bonding metal 1 are formed on the insulating film 2 (insulating film 2-1).
  • the pattern is smaller than the pad metal 4 and larger than the etched pattern of the insulating film 2 . Therefore, as described above, the barrier metal 3-1 is partially in contact with the flat portion of the insulating film 2-1 on the pad metal 4.
  • Second Embodiment (Example 1 of Manufacturing Method of Semiconductor Laser and Example 2 of Semiconductor Laser)> A semiconductor laser manufacturing method and a semiconductor laser according to a second embodiment (semiconductor laser manufacturing method example 1 and semiconductor laser example 2) according to the present technology will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor laser according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. FIG. 2B is a plan view of the current confinement film 6 above the ridge Rd2 along the line A2-A'2 shown in FIG. 2A (the horizontal direction in FIG. 2A is the resonator direction). is a cross-sectional view after etching.
  • the transparent conductive film 5 is formed so as to extend in the direction perpendicular to the line A2-A'2 and in the resonator direction (horizontal direction in FIG. 2A).
  • an n-type clad layer (n-type-GaN layer) 9 an n-side guide layer (not shown), an active layer 8, a p-side guide layer (not shown), a p-type cladding layer (P-type-GaN layer) 7 (7-1 to 7-3), and a contact layer (not shown) are sequentially laminated. (the laminated structure shown in FIG. 2B is formed).
  • etching mask layer made of, for example, SiO 2 or SiN is formed on the laminated structure by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like. In this embodiment, for example, SiO 2 is used.
  • the etching mask layer is patterned by photolithography, and the etching mask layer in the openings of the resist is removed by RIE (Reactive Ion Etching) using a fluorine-based gas or hydrofluoric acid-based wet etching.
  • the p-type GaN layer 7 (7-1 to 7-3) is etched by RIE (Reactive Ion Etching) using a chlorine-based gas, and part of the laminated structure is etched until the n-type GaN layer 9 is reached. remove the part.
  • RIE Reactive Ion Etching
  • the etching mask layer is removed by hydrofluoric acid-based wet etching, and the transparent conductive film 5 is formed on the laminated structure by, for example, vapor deposition or sputtering.
  • the transparent conductive film 5 include ITO (Indium Tin Oxide), ITiO (Indium Titanium Oxide), AZO (Al 2 O 3 —ZnO), and IGZO (InGaZnOx).
  • ITO Indium Tin Oxide
  • ITiO Indium Titanium Oxide
  • AZO Al 2 O 3 —ZnO
  • IGZO InGaZnOx
  • the current confinement layer 6 is formed on the laminated structure (etching portion, ridge portion 20, etc.) by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like.
  • the current confinement layer 6 is made of, for example, SiO 2 , SiN, Al 2 O 3 or the like.
  • the current confinement layer 6 is removed only from the upper portion of the ridge 20 by RIE (Reactive Ion Etching) using fluorine-based gas or wet etching using hydrofluoric acid. This enables electrical connection with the pad metal 4 formed on the ridge portion 20 .
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a semiconductor laser manufacturing method according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 3A is a plan view after forming a pad metal 4 ( 3A is the resonator direction)
  • FIG. 3B is a cross-sectional view after the formation of the pad metal 4 along line A3-A'3 shown in FIG. 2A.
  • the pad metal 4 is formed so as to extend in the direction perpendicular to the line A3-A'3 and in the direction of the resonator (horizontal direction in FIG. 3A).
  • a pad metal 4 is formed on the layered structure formed in FIG.
  • the pad metal is deposited by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like, and is patterned by, for example, a lift-off method. Pattern formation may take the form of removing unnecessary portions by RIE (Reactive Ion Etching) or milling.
  • the pad metal 4 is formed by laminating titanium (Ti), palladium (Pd), platinum (Pt), and gold (Au) from the laminated structure side, and is electrically connected to the upper surface of the ridge portion 20. As long as they are connected, the configuration is not necessarily limited to this.
  • the film thickness of titanium (Ti) may be, for example, 2 nm or more and 100 nm or less.
  • the film thickness of palladium (Pd) may be, for example, 10 nm or more and 300 nm or less.
  • the film thickness of platinum (Pt) may be, for example, 10 nm or more and 300 nm or less.
  • the film thickness of gold (Au) may be, for example, 300 nm or more and 3000 nm or less.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining a method for manufacturing a semiconductor laser according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 4A is a plan view after forming an insulating film 2 ( 4A is the direction of the resonator), and
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line A4-A'4 shown in FIG. 4A after the insulating film 2 is formed.
  • FIG. 5A and 5B are diagrams for explaining a method for manufacturing a semiconductor laser according to a second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 5A is a plan view after etching the insulating film 2.
  • FIG. (The horizontal direction in FIG. 5A is the resonator direction.)
  • FIG. 5B is a cross-sectional view after etching the insulating film 2 along line A5-A'5 shown in FIG. 5A.
  • an insulating film 2 is formed to extend in a direction perpendicular to the line A4-A'4 and in the direction of the resonator (horizontal direction in FIG. 4A).
  • a pad metal 4 is formed extending in the direction perpendicular to the line A5-A'5 and in the direction of the resonator (horizontal direction in FIG. 5A).
  • An insulating film 2 is formed on the inner and outer peripheries of 4 .
  • the insulating film 2 is formed.
  • the insulating film 2 is formed on the laminated structure (entire surface of the element) formed in FIG.
  • the etching pattern is smaller than the pattern of the pad metal 4, and the edges (edges) of the pad metal 4 are not etched. Therefore, all side portions (side surfaces) of the pad metal 4 are covered with the insulating film 2 .
  • the etching is removed by a RIE (Reactive Ion Etching) method using a fluorine-based gas or wet etching using a hydrofluoric acid system.
  • the insulating film 2 may be a SiN single layer, or may be formed by laminating a SiN layer and a layer (insulating layer) made of another material such as SiO2.
  • the film thickness of the insulating film 2 may be 10 nm or more and 500 nm or less, preferably 200 nm or more.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor laser manufactured according to the semiconductor laser manufacturing method of the second embodiment to which the present technology is applied.
  • FIG. 6A shows a semiconductor laser 106 (in FIG. 6A, semiconductor laser 106A) (the horizontal direction in FIG. 6A is the cavity direction).
  • 6B is manufactured by forming barrier metal 3 on top of pad metal 4 and then forming bonding metal 1 on top of barrier metal 3 according to the A6-A'6 line shown in FIG. 6A. It is also a cross-sectional view of the semiconductor laser 106 (semiconductor laser 106B in FIG. 6B).
  • FIG. 6C is manufactured by forming barrier metal 3 on top of pad metal 4 and then forming bonding metal 1 on top of barrier metal 3 according to line BB' shown in FIG. 6A.
  • 6A and 6B are cross-sectional views of the semiconductor laser 106 (semiconductor laser 106C in FIG. 6C), showing the laser emission end in the cavity direction.
  • a bonding metal 1, a barrier metal 3 and a pad metal 4 are formed to extend in the direction perpendicular to the line A6-A'6 and in the direction of the resonator (horizontal direction in FIG. 6A).
  • An insulating film 2 is formed on the inner and outer peripheries of the bonding metal 1 , the barrier metal 3 and the pad metal 4 .
  • a barrier metal 3 and a bonding metal 1 are formed on the pad metal 4 in this order.
  • Each of the barrier metal 3 and the bonding metal 1 is formed by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like, and a pattern is formed by a lift-off method.
  • Each metal (barrier metal 3 and bonding metal 1) may be deposited continuously or may be deposited separately. In this embodiment, film formation is performed continuously.
  • the pattern is smaller than the pad metal 4 and larger than the etched pattern of the insulating film 2 . Therefore, as indicated by reference numeral Q6B in FIG. 6B, a portion of the barrier metal 3 (that is, the barrier metal 3-1) is formed on the flat portion of the insulating film 2-1 formed on the pad metal 4. It becomes the structure which contacted so that it might overlap.
  • the barrier metal 3 may have a laminated structure composed of at least two layers selected from a titanium (Ti) layer, a platinum (Pt) layer, a molybdenum (Mo) layer and a tungsten (W) layer. Also, the barrier metal 3 may have a single-layer structure composed of one of a titanium (Ti) layer, a platinum (Pt) layer, a molybdenum (Mo) layer and a tungsten (W) layer. In this embodiment, it is a titanium (Ti) single layer. The film thickness of the titanium (Ti) single layer may be 100 nm or more and 500 nm or less, preferably 200 nm or more.
  • the bonding metal 1 may have a laminated structure composed of at least two layers selected from a titanium (Ti) layer, a platinum (Pt) layer and a gold (Au) layer.
  • a single layer may be used.
  • the Au single layer forming the bonding metal 1 is formed continuously with the Ti single layer forming the barrier metal 3 .
  • the thickness of the Au single layer may be 100 nm or more and 500 nm or less, preferably 300 nm or more.
  • the semiconductor laser 106B includes a substrate (n-type-GaN substrate) 10, a first conductivity type first clad layer 9 (n-type clad layer, n-type-GaN layer), and a first guide layer (n-side guide layer). (not shown), an active layer 8, a second guide layer (p-side guide layer) (not shown), a second conductive type second clad layer 7 (p-type clad layer, p-type-GaN layer (p The type-GaN layers 7-1 to 7-3)) and the contact layer (the p-type contact layer in FIG. 6B; the same shall apply hereinafter) (not shown) from below (from the bottom side in FIG. 6B), They are stacked in this order.
  • the transparent conductive film 5 (p-type electrode) is laminated on the contact layer (not shown), the pad metal 4 is laminated on the contact layer (not shown) (transparent conductive film 5), A barrier metal 3 and a bonding metal 1 are laminated in this order on the pad metal 4 .
  • the transparent conductive film 5 may correspond to the second electrode.
  • a portion of the upper portion of the pad metal 4 (portion of reference symbol Q6B) and a side portion of the pad metal 4 (portion of reference symbol R6B) are covered with the insulating film 2, and the upper portion of the pad metal 4 is covered with an insulating film 2. (The portion with reference sign P6B) is covered with a barrier metal 3. As shown in FIG.
  • part of the insulating film 2 (insulating film 2-1) covering part of the upper part of the pad metal 4 and part of the barrier metal (barrier metal 3-1) covering part of the upper part of the pad metal 4; are formed in this order from the pad metal 4 side. That is, the barrier metal 3-1 overlaps (stacks) on the insulating film 2-1.
  • the overlapping of the insulating film 2-1 and the barrier metal 3-1 in this manner has been described at the right end of the semiconductor laser 106B (right side in FIG. 6B). ), the insulating film 2 and the barrier metal 3 are overlapped (stacked) in a similar state.
  • the semiconductor laser 106C includes a substrate (n-type-GaN free-standing substrate) 10, a first conductivity type first clad layer 9 (n-type clad layer, n-type-GaN layer), a first guide layer (n-side guide layer ) (not shown), an active layer 8, a second guide layer (p-side guide layer) (not shown), and a second conductive type second clad layer 8 (p-type clad layer, p-type GaN layer ( p-type GaN layers 7-1 to 7-3)), a contact layer (p-type contact layer in FIG.
  • a transparent conductive film 5 (p-type electrode), A current confinement film 6 is laminated in this order from the bottom (from the bottom side in FIG. 6B).
  • the transparent conductive film 5 may correspond to the second electrode.
  • a pad metal 4 is laminated on the current confinement film 6, and a barrier metal 3 and a bonding metal 1 are laminated on the pad metal 4 in this order.
  • a portion of the upper portion of the pad metal 4 (portion with reference symbol Q6C), a side portion of the pad metal 4 (portion with reference symbol R6CB), and a current confinement film extending rightward from the right edge of the pad metal 4. 6 are covered with the insulating film 2 .
  • a portion of the upper portion of the pad metal 4 (the portion indicated by reference numeral P6C) is covered with the barrier metal 3. As shown in FIG.
  • the pad metal 4 is covered with the insulating film 2 with good coverage, and diffusion of Sn-based solder is suppressed. Further, when Sn solder is diffused into the pad metal 4 near the laser emitting end, the laser characteristics and reliability are particularly adversely affected, but the semiconductor laser 106C can suppress this adverse effect.
  • the substrate (n-type GaN self-standing substrate) 10 is polished to a film thickness suitable for cleavage, and an n-electrode (not shown) is formed by, for example, a lift-off method. As described above, the n-electrode is shown as the n-electrode 11 in FIG. Subsequently, the substrate (n-type GaN self-supporting substrate) 10 is cleaved into bars, and the exposed end faces are coated. Furthermore, the bar is cut out from the bar to form a chip, thereby manufacturing a finished product of the semiconductor laser 106 (106A to 106C).
  • semiconductor laser manufacturing method example 1 and semiconductor laser example 2 semiconductor laser manufacturing method example 1 and semiconductor laser example 2 according to the present technology have been described above. , can be applied to the semiconductor laser of the first embodiment according to the present technology described above.
  • this technique can also take the following structures.
  • a substrate, a first cladding layer of a first conductivity type, an active layer, a second cladding layer of a second conductivity type, and a pad metal in this order, an upper portion of the pad metal opposite to the substrate side of the pad metal and a side portion of the pad metal are covered with an insulating film and a barrier metal;
  • the insulating film covers a portion of the upper portion and side portions of the pad metal;
  • the insulating film covers a portion of the upper portion and side portions of the pad metal; the barrier metal covers part of the top of the pad metal, A portion of an insulating film covering a portion of the upper portion of the pad metal and a portion of the barrier metal covering a portion of the upper portion of the pad metal are formed in this order from the pad metal side, [ 1].
  • the insulating film covers the sides of the pad metal; The semiconductor laser according to [1], wherein the barrier metal covers the upper part of the pad metal.
  • the insulating film covers a portion of the upper portion and side portions of the pad metal; the barrier metal covers part of the top of the pad metal, The semiconductor laser according to [1], wherein an edge of the insulating film covering a portion of the upper portion of the pad metal is in contact with an edge of the barrier metal covering a portion of the upper portion of the pad metal. . [6] the insulating film covers a portion of the side portion of the pad metal; The semiconductor laser according to [1], wherein the barrier metal covers the upper portion and part of the side portion of the pad metal.
  • a first guide layer is arranged between the first cladding layer and the active layer,
  • the insulating film has a laminated structure composed of at least two layers, The semiconductor laser according to any one of [1] to [9], wherein at least one of the at least two layers of the insulating film is a SiN layer.
  • the barrier metal has a laminated structure composed of at least two layers, The semiconductor laser according to any one of [1] to [10], wherein at least one layer of the at least two layers of the barrier metal is a Ti layer.
  • the semiconductor laser according to any one of [1] to [11] which is a nitride semiconductor laser.

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Abstract

信頼性の更なる向上を実現することができる半導体レーザを提供すること。　基板（１０）と、第１導電型の第１クラッド層（９）と、活性層（８）と、第２導電型の第２クラッド層（７）と、Ｐａｄメタル（４）と、をこの順で備え、該Ｐａｄメタル（４）の該基板（９）側に対して反対側である該Ｐａｄメタル（４）の上部と、該Ｐａｄメタル（４）の側部とが、絶縁膜（２）とバリアメタル（３）とで覆われており、該Ｐａｄメタル（４）の該基板（９）側に対して反対側である該Ｐａｄメタル（４）の上に、該バリアメタル（３）と、ボンディングメタル（１）とがこの順で配されている、半導体レーザを提供する。

Description

半導体レーザ
　本技術は、半導体レーザに関する。
　近年、高密度光ディスク装置や、レーザビームプリンタ、フルカラーディスプレイ等の光源として、半導体レーザの需要が高まっており、半導体レーザの開発が盛んに行われている。
　例えば、特許文献１では、バリアメタル層を用いた半導体レーザ素子が提案されている。
特開２００６－１００３６９号公報
　しかしながら、特許文献１で提案された技術では、信頼性の更なる向上が図れないおそれがある。
　そこで、本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、信頼性の更なる向上を実現することができる半導体レーザを提供することを主目的とする。
　本発明者らは、上述の目的を解決するために鋭意研究を行った結果、信頼性の更なる改善に成功し、本技術を完成するに至った。
　すなわち、本技術は、
　基板と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の第２クラッド層と、Ｐａｄメタルと、をこの順で備え、
　該Ｐａｄメタルの該基板側に対して反対側である該Ｐａｄメタルの上部と、該Ｐａｄメタルの側部とが、絶縁膜とバリアメタルとで覆われており、
　該Ｐａｄメタルの該基板側に対して反対側である該Ｐａｄメタルの上に、該バリアメタルと、ボンディングメタルとがこの順で配されている、半導体レーザを提供する。
　本技術に係る半導体レーザにおいて、
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆っていてもよく、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆っていてもよい。
　本技術に係る半導体レーザにおいて、
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆っていてもよく、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆っていてもよく、
　前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った絶縁膜の一部と、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆ったバリアメタルの一部とが、前記Ｐａｄメタル側からこの順で形成されていてもよい。
　本技術に係る半導体レーザにおいて、
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの側部を覆っていてもよく、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部を覆っていてもよい。
　本技術に係る半導体レーザにおいて、
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆っていてもよく、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆っていてもよく、
　前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った前記絶縁膜の端部と、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った前記バリアメタルの端部とが接していてもよい。
　本技術に係る半導体レーザにおいて、
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの側部の一部を覆っていてもよく、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部と側部の一部とを覆っていてもよい。
　本技術に係る半導体レーザにおいて、
　前記第１クラッド層と前記活性層との間に第１ガイド層が配されていてもよく、
　前記第２クラッド層と前記活性層との間に第２ガイド層が配されていてもよい。
　本技術に係る半導体レーザにおいて、
　前記第２クラッド層と前記Ｐａｄメタルとの間に、前記基板側からコンタクト層と第２電極とがこの順で配されていてもよく、前記第２電極が透明導電膜でもよい。
　本技術に係る半導体レーザにおいて、
　前記絶縁膜が、少なくとも２つの層から構成される積層構造を有していてもよく、
　前記絶縁膜の少なくとも２つの層のうち、少なくとも１つの層はＳｉＮ層であってもよい。
　本技術に係る半導体レーザにおいて、
　前記バリアメタルが、少なくとも２つの層から構成される積層構造を有していてもよく、
　前記バリアメタルの前記少なくとも２つの層のうち、少なくとも１つの層はＴｉ層であってもよい。
　本技術に係る半導体レーザが、窒化物半導体レーザであってもよい。
　本技術によれば、信頼性の更なる向上を実現することができる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
図１は、本技術を適用した第１の実施形態の半導体レーザの構成例を示す図である。 図２は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法を説明するための図である。 図３は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法を説明するための図である。 図４は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法を説明するための図である。 図５は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法を説明するための図である。 図６は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法に従って製造された半導体レーザの構成例を示す図である。
　以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、特に断りがない限り、図面において、「上」とは図中の上方向又は上側を意味し、「下」とは、図中の下方向又は下側を意味し、「左」とは図中の左方向又は左側を意味し、「右」とは図中の右方向又は右側を意味する。また、図面を用いた説明においては、同一又は同等の要素又は部材には同一の符号を付し、重複する説明は、特別な事情がない限り、省略する。
　なお、説明は以下の順序で行う。
　１．本技術の概要
　２．第１の実施形態（半導体レーザの例１）
　３．第２の実施形態（半導体レーザの製造方法の例１及び半導体レーザの例２）
＜１．本技術の概要＞
　まず、本技術の概要について説明をする。本技術は、半導体レーザに関するものである。
　レーザディスプレイや車載用ヘッドライト光源等の用途向けとして、半導体レーザ、例えば、窒化物系化合物の半導体材料を用いた純青色半導体レーザ（ＬＤ）の開発が進められている。高出力の半導体レーザは自己発熱の影響で出力が飽和することがある。そのため、実装は放熱性が良いジャンクションダウン実装で行われる。ジャンクションダウン実装では実装時の熱の影響で、ヒートシンク側の半田がチップの電極に拡散することがある。そのため、拡散を防止するバリア層を入れる必要がある。バリア層には半田の拡散を防止するための材料が検討されており、例えば、モリブテン（Ｍｏ）や、チタン（Ｔｉ）が使用されることがあり、また、高融点材料である白金（Ｐｔ）やタングステン（Ｗ）等も使用されることがある。
　しかし、通電部の電極を上記のようなバリア性の材料で覆っても、電極の側部（側面）のステップカバレッジが不十分であれば、電極の側部（側面）より拡散が進行してしまうおそれがある。
　本技術は、以上を鑑みてなされたものである。本技術は、基板と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の第２クラッド層と、Ｐａｄメタルと、をこの順で備え、該Ｐａｄメタルの該基板側に対して反対側である該Ｐａｄメタルの上部と、該Ｐａｄメタルの側部とが、絶縁膜とバリアメタルとで覆われており、該Ｐａｄメタルの該基板側に対して反対側である該Ｐａｄメタルの上に、該バリアメタルと、ボンディングメタルとがこの順で配されている、半導体レーザを提供することができる。
　なお、第１導電型の第１クラッド層がｎ型クラッド層である場合は、第２導電型の第２クラッド層は、ｐ型クラッド層であり、基板はｎ型基板である。一方、第１導電型の第１クラッド層がｐ型クラッド層である場合は、第２導電型の第２クラッド層は、ｎ型クラッド層であり、基板はｐ型基板である。また、第１導電型の第１クラッド層及び／又は第２導電型の第２クラッド層がＧａＮ系材料から構成される場合は、基板は、絶縁性基板（例えば、サファイア基板）でもよい。
　Ｐａｄメタルの上部と側部とが、絶縁膜とバリアメタルとで覆われる６つの態様を、以下のとおり説明する。
（態様１）
　絶縁膜が、Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、バリアメタルが、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆う。
（態様２）
　絶縁膜が、Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、バリアメタルが、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆い、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った絶縁膜の一部と、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆ったバリアメタルの一部とが、Ｐａｄメタル側からこの順で形成される。
（態様３）
　絶縁膜が、Ｐａｄメタルの側部を覆い、バリアメタルが、Ｐａｄメタルの上部を覆う。
（態様４）
　絶縁膜が、Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、バリアメタルが、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆い、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆ったバリアメタルの一部と、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った前記絶縁膜の一部とが、Ｐａｄメタル側からこの順で形成されている。
（態様５）
　絶縁膜が、Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、バリアメタルが、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆い、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った絶縁膜の端部と、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆ったバリアメタルの端部とが接する。なお、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った絶縁膜の端面と、Ｐａｄメタルの上部の一部を覆ったバリアメタルの端面とが接合していてもよい。
（態様６）
　絶縁膜が、Ｐａｄメタルの側部の一部を覆い、バリアメタルが、Ｐａｄメタルの上部と側部の一部とを覆う。
　本技術では、半導体レーザに用いられる半導体材料は、特に限定されることはない。本技術に係る半導体レーザは、例えば、ＧａＮ等のＩＩＩ－Ｖ族窒化物半導体材料を含んで構成される窒化物半導体レーザが挙げられる。
　窒化物半導体レーザを構成する基板は、化合物半導体、例えばＧａＮなどのＩＩＩ－Ｖ族窒化物半導体を含んで構成されている。ここで、「ＩＩＩ－Ｖ族窒化物半導体」とは、短周期型周期率表における３Ｂ族元素群のうちの少なくとも１種と、短周期型周期率表における５Ｂ族元素のうちの少なくともＮとを含むものを指している。ＩＩＩ－Ｖ族窒化物半導体としては、例えば、ＧａとＮとを含んだ窒化ガリウム系化合物が挙げられる。窒化ガリウム系化合物には、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどが含まれる。ＩＩＩ－Ｖ族窒化物半導体には、必要に応じてＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、ＳｅなどのＩＶ族またはＶＩ族元素のｎ型不純物、または、Ｍｇ、Ｚｎ、ＣなどのＩＩ族またはＩＶ族元素のｐ型不純物がドープされていてもよい。
　窒化物半導体レーザを構成する半導体層は、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族窒化物半導体を含んで構成され、基板の主面を結晶成長面として、例えばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長）法などのエピタキシャル結晶成長法により形成されたものである。この半導体層は、発光領域を形成する活性層を含んで構成されている。具体的には、半導体層は、例えば基板の側から順に、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層）及びコンタクト層（例えばｐ型コンタクト層）等を有している。ｎ型クラッド層は、例えばＡｌＧａＮにより構成されている。活性層は、例えば、組成比の互いに異なるＧａＩｎＮによりそれぞれ形成された井戸層およびバリア層を交互に積層してなる多重量子井戸構造となっている。ｐ型クラッド層は、例えばＡｌＧａＮにより構成されている。コンタクト層は、例えばＧａＮにより構成されている。なお、半導体層には、上記の層以外の層（例えば、バッファ層やｎ側ガイド層、ｐ側ガイド層等）が更に設けられていてもよい。
　また、本技術に係る半導体レーザは、例えば、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いた半導体レーザ（赤外レーザ）が挙げられる。
　この半導体レーザ（赤外レーザ）においては、基板にはｎ－ＧａＡｓ、ｎ型クラッド層にはｎ－ＡｌＧａＡｓ、活性層にはＡｌＧａＡｓ、ｐ型クラッド層にはｐ－ＡｌＧａＡｓ、コンタクト層にはＧａＡｓの材料が用いられる。
　半導体レーザでは、素子の発熱の影響で、高出力が得られにくくなることがある。その解決策として、例えば、半導体レーザ発光部がヒートシンク等の排熱性が高い部材側に組み立てられるジャンクションダウン実装が行われることが挙げられる。ジャンクションダウン実装ではヒートシンク側のＳｎ半田が素子の電極に拡散して、劣化の原因となることがある。その対策として、Ｓｎに対してバリア性のある材料が選択されることがある。なお、バリア性のある材料でも、素子の段差部のカバレッジによっては、拡散を防げない可能性が残る。
　本技術では、Ｐａｄメタルの上部と側部とが、絶縁膜とバリアメタルとで覆われている。例えば、Ｐａｄメタルの側部（側面）にスパッタ等のカバレッジの良い成膜方法で絶縁膜が形成されて、そのうえで、バリアメタルが成膜され得る。例えば、Ｐａｄメタルの側面はＳｎ半田の濡れ性の悪い絶縁膜で保護され、上面はバリアメタルで拡散を防止する。
　絶縁膜は少なくともＳｉＮ層を含んだ積層構造を有していてもよく、またＳｉＮ単層でもよい。バリアメタルは、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、モリブテン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などのＳｎ系半田と熱拡散しにくい材料を含んだ層（例えば金属層）から構成されてよく、複数の層が積層された積層構造でもよいし、１つの層から構成される単層構造でもよい。
　以上の説明が、本技術の概要である。以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら、具体的、かつ、詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。
＜２．第１の実施形態（半導体レーザの例１）＞
　本技術に係る第１の実施形態（半導体レーザの例１）の半導体レーザについて、図１を用いて説明する。
　図１は、本技術に係る第１の実施形態の半導体レーザの構成例を示す図であり、具体的には、半導体レーザ１０１を示す断面図である。
　半導体レーザ１０１は、ｎ型電極１１と、基板（ｎ型－ＧａＮ基板）１０と、第１導電型の第１クラッド層９（ｎ型クラッド層、ｎ型－ＧａＮ層）と、活性層８と、第２導電型の第２クラッド層７（ｐ型クラッド層、ｐ型－ＧａＮ層（ｐ型－ＧａＮ層７－１～７－３））と、コンタクト層（図１では、ｐ型コンタクト層である。以下同じ。）（不図示）とを、下から（図１の下側から）この順で積層されて備えている。なお、半導体レーザ１０１においては、ｎ型電極１１が第１電極に相当してよい。
　半導体レーザ１０１においては、コンタクト層（不図示）の上部（図１の上側）に透明導電膜５（ｐ型電極）が積層され、コンタクト層（不図示）（透明導電膜５）の上にＰａｄメタル４が積層され、Ｐａｄメタル４の上に、バリアメタル３と、ボンディングメタル１とがこの順で積層されている。なお、半導体レーザ１０１においては、透明導電膜５が第２電極に相当してよい。
　Ｐａｄメタル４の上部の一部（参照符号Ｑ１の部分）と、Ｐａｄメタル４の側部（参照符号Ｒ１の部分）とが、絶縁膜２で覆われており、Ｐａｄメタル４の上部の一部（参照符号Ｐ１の部分）が、バリアメタル３で覆われている。
　Ｐａｄメタル４の上部の一部を覆った絶縁膜２の一部（絶縁膜２－１）と、Ｐａｄメタル４の上部の一部を覆ったバリアメタルの一部（バリアメタル３－１）とが、Ｐａｄメタル４側からこの順で形成されている。すなわち、絶縁膜２－１の上部にバリアメタル３－１が重なっている（積層されている。）。
　以上のとおり、絶縁膜２－１とバリアメタル３－１とが重なることを、半導体レーザ１０１の右端（図１の右側）で説明したが、半導体レーザ１０１の左端（図１の左側）でも、同様な状態で、絶縁膜２の一部とバリアメタル３の一部とが重なっている（積層されている。）。
　積層構造である半導体レーザ１０１は、凸状のリッジ部２０を有しており、このリッジ部２０は共振器方向（図１では紙面の手前側から奥側方向）に延在している。このリッジ部２０はｐ型クラッド層（ｐ型－ＧａＮ層）７（７－１～７－３）、コンタクト層（不図示）の一部をＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）等のエッチングにより除去されて形成される。このリッジ部２０の幅は例えば０．５μｍ～１００μｍであり、好ましくは３０～５０μｍである。
　図１に示される半導体レーザ１０１の両端（図１中の左端及び右端）は、素子分離のためにＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）等のエッチングにより除去されている。エッチングは共振器方向（図１では紙面の手前側から奥側方向）に延在しているが、必ずしも両端すべてをエッチングする必要はない。エッチングはｐ型-ＧａＮ層７（７－１～７－３）をエッチングし、ｎ型-ＧａＮ層９に達するまで除去する。エッチング深さは例えば０．５μｍ～５μｍであり、好ましくは１μｍ以上である。エッチングの幅は例えば１μｍ～５０μｍであり、好ましくは片側１０μｍ以上である。
　リッジ部２０の上部にはＰａｄメタル４が積層される。さらに、Ｐａｄメタル４の上部には絶縁膜２（絶縁膜２－１）が形成される。絶縁膜２はスパッタ法などのステップカバレッジが良好な成膜方法で成膜される。次に、電気的接続を確保するために、Ｐａｄメタル４の上部の絶縁膜２をエッチングする。エッチングパターンはＰａｄメタル４のそれよりも小さいパターンで行い、Ｐａｄメタル４の淵に掛かる絶縁膜２（絶縁膜２－１）はエッチングされない。そのため、Ｐａｄメタル４の側部（側面）は絶縁膜２で必ず覆われている形状となり、Ｐａｄメタルの上部（平面部分）の一部まで絶縁膜２－１が覆う構造となる。
　絶縁膜２（絶縁膜２－１）の上にバリアメタル３、ボンディングメタル１を形成する。パターンはＰａｄメタル４よりも小さく、絶縁膜２をエッチングしたパターンよりも大きい。そのため、上述したとおり、Ｐａｄメタル４上にある絶縁膜２－１の平坦な部分にバリアメタル３－１の一部が接触する構成になる。
　以上、本技術に係る第１の実施形態（半導体レーザの例１）の半導体レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、後述する本技術に係る第２の実施形態の半導体レーザの製造方法及び半導体レーザに適用することができる。
＜３．第２の実施形態（半導体レーザの製造方法の例１及び半導体レーザの例２）＞
　本技術に係る第２の実施形態（半導体レーザの製造方法の例１及び半導体レーザの例２）の半導体レーザの製造方法及び半導体レーザについて、図２～図６を用いて説明する。
　図２は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法を説明するための図であり、具体的には、図２Ａは、リッジ部２０の上部の電流狭窄膜６をエッチングした後の平面図であり（図２Ａの左右方向は共振器方向である。）、図２Ｂは、図２Ａに示されるＡ２－Ａ´２線に従った、リッジＲｄ２の上部の電流狭窄膜６をエッチングした後の断面図である。
　図２Ａ～Ｂを用いて説明する。
　図２Ａに示されるように、透明導電膜５が、Ａ２－Ａ´２線に垂直方向であって共振器方向（図２Ａの左右方向）に延在して形成される。
　基板（ｎ型のＧａＮ自立基板）１０上に、例えば、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ；有機金属化学気相成長）法により、ｎ型クラッド層（ｎ型－ＧａＮ層）９、ｎ側ガイド層（不図示）、活性層８、ｐ側ガイド層（不図示）、ｐ型クラッド層（Ｐ型－ＧａＮ層）７（７－１～７－３）、コンタクト層（不図示）を順次、積層する（図２Ｂに示される積層構造体が形成される。）。
　次に、素子（上記の積層構造体）の両端に素子分離用の溝を形成する。積層構造体上に例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ等からなるエッチングマスク層を蒸着法やスパッタ法等で形成する。本実施形態では、例えば、ＳｉＯ２が用いられる。エッチングマスク層はフォトリソグラフィーによって、パターン形成を行い、レジスト開口部のエッチングマスク層を、フッ素系のガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法やフッ化水素酸系のウェットエッチングによって除去される。次に塩素系のガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によりｐ型-ＧａＮ層７（７－１～７－３）をエッチングし、ｎ型-ＧａＮ層９に達するまで積層構造体の一部を除去する。
　次に、エッチングマスク層をフッ化水素酸系のウェットエッチングにより除去し、積層構造体上に、例えば、蒸着法やスパッタ法等により、透明導電膜５を形成する。透明導電膜５は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴｉＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｔａｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌ２Ｏ３－ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（ＩｎＧａＺｎＯｘ）等が挙げられる。続いて、透明導電膜５及び、コンタクト層（不図示）、ｐ型クラッド層（ｐ型-ＧａＮ層）７（７－１～７－３）の少なくとも一部をＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等によって除去する。これにより凸状のリッジ部（リッジ構造）２０が形成される。
　次に、積層構造体（エッチング部、リッジ部２０等）上に電流狭窄層６を蒸着法、スパッタ法などにより形成する。電流狭窄層６は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３等から構成される。続いて、電流狭窄層６は、リッジ２０の上部のみ、フッ素系ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法やフッ化水素酸系を用いたウェットエッチングによって除去される。そのことにより、リッジ部２０上に形成されるＰａｄメタル４と電気的な接続が可能となる。
　図３は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法を説明するための図であり、具体的には、図３Ａは、Ｐａｄメタル４の形成後の平面図であり（図３Ａの左右方向は共振器方向である。）、図３Ｂは、図２Ａに示されるＡ３－Ａ´３線に従った、Ｐａｄメタル４の形成後の断面図である。
　図３Ａ～Ｂを用いて説明する。
　図３Ａに示されるように、Ｐａｄメタル４が、Ａ３－Ａ´３線に垂直方向であって共振器方向（図３Ａの左右方向）に延在して形成される。
　次に、図２で形成された積層構造体上にＰａｄメタル４が形成される。Ｐａｄメタルは蒸着法やスパッタ法などで成膜を行い、例えばリフトオフ法でパターン形成される。パターン形成は、不要部分をＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法やミリング法で除去する形をとってもよい。Ｐａｄメタル４は、積層構造体側からチタン（Ｔｉ）と、パラジウム（Ｐｄ）と、白金（Ｐｔ）と、金（Ａｕ）とを積層して構成されるが、リッジ部２０の上面と電気的に接続されていればよく、必ずしもこの構成に限定するものではない。チタン（Ｔｉ）の膜厚は、例えば２ｎｍ以上１００ｎｍ以下でよい。パラジウム（Ｐｄ）の膜厚は、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下でよい。白金（Ｐｔ）の膜厚は、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下でよい。金（Ａｕ）の膜厚は、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下でよい。
　図４は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法を説明するための図であり、具体的には、図４Ａは、絶縁膜２の形成後の平面図であり（図４Ａの左右方向は共振器方向である。）、図４Ｂは、図４Ａに示されるＡ４－Ａ´４線に従った、絶縁膜２の形成後の断面図である。
　図５は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法を説明するための図であり、具体的には、図５Ａは、絶縁膜２をエッチングした後の平面図であり（図５Ａの左右方向は共振器方向である。）、図５Ｂは、図５Ａに示されるＡ５－Ａ´５線に従った、絶縁膜２をエッチングした後の断面図である。
　図４及び図５を用いて説明する。
　図４Ａに示されるように、絶縁膜２が、Ａ４－Ａ´４線に垂直方向であって共振器方向（図４Ａの左右方向）に延在して形成されて、その後、絶縁膜２はエッチングされて、図５Ａに示されるように、Ｐａｄメタル４が、Ａ５－Ａ´５線に垂直方向であって共振器方向（図５Ａの左右方向）に延在して形成されて、Ｐａｄメタル４の内周囲及び外周囲に絶縁膜２が形成されている。
　Ｐａｄメタル４を形成した後に、絶縁膜２を形成する。絶縁膜２は図３で形成された積層構造体（素子全面）に成膜され、Ｐａｄメタル４と電気的接続を取るために、Ｐａｄメタル４の上部に形成された絶縁膜２をエッチングする。エッチングパターンはＰａｄメタル４のパターンよりも小さく、Ｐａｄメタル４の淵（端部）の部分はエッチングされない。そのため、Ｐａｄメタル４のすべての側部（側面）は絶縁膜２で覆われた形態になる。エッチングはフッ素系ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法やフッ化水素酸系を用いたウェットエッチングによって除去される。
　絶縁膜２は、ＳｉＮ単層でよく、または、ＳｉＮ層と、ＳｉＯ２等の他の材料から構成される層（絶縁層）とを積層して構成されてもよい。絶縁膜２の膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下でよく、２００ｎｍ以上が好適である。
　図６は、本技術を適用した第２の実施形態の半導体レーザの製造方法に従って製造された半導体レーザの構成例を示す図である。
　具体的には、図６Ａは、Ｐａｄメタル４の上部にバリアメタル３を形成して、その後、バリアメタル３の上部にボンディングメタル１を形成して製造された、半導体レーザ１０６（図６Ａでは半導体レーザ１０６Ａ）の平面図である（図６Ａの左右方向は共振器方向である。）。図６Ｂは、図６Ａに示されるＡ６－Ａ´６線に従った、Ｐａｄメタル４の上部にバリアメタル３を形成して、その後、バリアメタル３の上部にボンディングメタル１を形成して製造された、半導体レーザ１０６（図６Ｂでは半導体レーザ１０６Ｂ）の断面図である。図６Ｃは、図６Ａに示されるＢ－Ｂ´線に従った、Ｐａｄメタル４の上部にバリアメタル３を形成して、その後、バリアメタル３の上部にボンディングメタル１を形成して製造された、半導体レーザ１０６（図６Ｃでは半導体レーザ１０６Ｃ）の断面図であり、共振器方向のレーザ出射端部を示す図である。
　図６Ａ～Ｃを用いて説明する。
　図６Ａに示されるように、ボンディングメタル１、バリアメタル３及びＰａｄメタル４が、Ａ６－Ａ´６線に垂直方向であって共振器方向（図６Ａの左右方向）に延在して形成されて、そして、ボンディングメタル１、バリアメタル３及びＰａｄメタル４の内周囲及び外周囲に絶縁膜２が形成されている。
　Ｐａｄメタル４の上にバリアメタル３と、ボンディングメタル１とがこの順で形成される。バリアメタル３及びボンディングメタル１のそれぞれは、蒸着法、スパッタ法などで成膜を行い、パターンはリフトオフ法で形成する。それぞれのメタル（バリアメタル３及びボンディングメタル１）は、連続して成膜されてもよいし、それぞれ個別に成膜されて形成されてもよい。本実施形態では連続で成膜を行っている。
　パターンは、Ｐａｄメタル４よりも小さく、絶縁膜２をエッチングしたパターンよりも大きい。そのため、図６Ｂの参照符号Ｑ６Ｂに示されるように、Ｐａｄメタル４の上部に形成される絶縁膜２－１の平坦な部分に、バリアメタル３の一部（すなわち、バリアメタル３－１）が重なるように接触した構成となる。
　バリアメタル３はチタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層、モリブテン（Ｍｏ）層及びタングステン（Ｗ）層のいずれかの少なくとも２つの層から構成される積層構造を有していてもよい。またバリアメタル３は、チタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層、モリブテン（Ｍｏ）層及びタングステン（Ｗ）層のいずれか１つの層から構成される単層構造を有していてもよい。本実施形態ではチタン（Ｔｉ）単層となっている。チタン（Ｔｉ）単層の膜厚は１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下でよく、好適には、２００ｎｍ以上である。
　ボンディングメタル１はチタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層及び金（Ａｕ）層のいずれかの少なくとも２つの層から構成される積層構造を有していてもよいし、また、金（Ａｕ）単層でもよい。本実施形態では、バリアメタル３を構成するＴｉ単層に連続して、ボンディングメタル１を構成するＡｕ単層が形成されている。Ａｕ単層の膜厚は１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下でよく、好適には３００ｎｍ以上である。
　図６Ｂを参照する。半導体レーザ１０６Ｂは、基板（ｎ型－ＧａＮ基板）１０と、第１導電型の第１クラッド層９（ｎ型クラッド層、ｎ型－ＧａＮ層）と、第１ガイド層（ｎ側ガイド層）（不図示）と、活性層８と、第２ガイド層（ｐ側ガイド層）（不図示）と、第２導電型の第２クラッド層７（ｐ型クラッド層、ｐ型－ＧａＮ層（ｐ型－ＧａＮ層７－１～７－３））と、コンタクト層（図６Ｂではｐ型コンタクト層である。以下同じ。）（不図示）とを、下から（図６Ｂの下側から）、この順で積層して備えている。
　半導体レーザ１０６Ｂにおいては、コンタクト層（不図示）の上部に透明導電膜５（ｐ型電極）が積層され、コンタクト層（不図示）（透明導電膜５）の上にＰａｄメタル４が積層され、Ｐａｄメタル４の上に、バリアメタル３と、ボンディングメタル１とがこの順で積層されている。なお、半導体レーザ１０６Ｂにおいては、透明導電膜５が第２電極に相当してよい。
　Ｐａｄメタル４の上部の一部（参照符号Ｑ６Ｂの部分）と、Ｐａｄメタル４の側部（参照符号Ｒ６Ｂの部分）とが、絶縁膜２で覆われており、Ｐａｄメタル４の上部の一部（参照符号Ｐ６Ｂの部分）が、バリアメタル３で覆われている。
　Ｐａｄメタル４の上部の一部を覆った絶縁膜２の一部（絶縁膜２－１）と、Ｐａｄメタル４の上部の一部を覆ったバリアメタルの一部（バリアメタル３－１）とが、Ｐａｄメタル４側からこの順で形成されている。すなわち、絶縁膜２－１の上部にバリアメタル３－１が重なっている（積層されている。）。
　以上のとおり、絶縁膜２－１とバリアメタル３－１とがこのように重なることを、半導体レーザ１０６Ｂの右端（図６Ｂの右側）で説明したが、半導体レーザ１０６Ｂの左端（図６Ｂの左側）でも、同様な状態で、絶縁膜２とバリアメタル３とが重なっている（積層されている。）。
　図６Ｃを参照する。半導体レーザ１０６Ｃは、基板（ｎ型－ＧａＮ自立基板）１０と、第１導電型の第１クラッド層９（ｎ型クラッド層、ｎ型－ＧａＮ層）と、第１ガイド層（ｎ側ガイド層）（不図示）と、活性層８と、第２ガイド層（ｐ側ガイド層）（不図示）と、第２導電型の第２クラッド層８（ｐ型クラッド層、ｐ型－ＧａＮ層（ｐ型－ＧａＮ層７－１～７－３））と、コンタクト層（図６Ｃではｐ型コンタクト層である。以下同じ。）（不図示）と、透明導電膜５（p型電極）と、電流狭窄膜６とを、下から（図６Ｂの下側から）、この順で積層して備えている。なお、半導体レーザ１０６Ｃにおいては、透明導電膜５が第２電極に相当してよい。
　電流狭窄膜６の上にＰａｄメタル４が積層され、Ｐａｄメタル４の上に、バリアメタル３と、ボンディングメタル１とがこの順で積層されている。
　Ｐａｄメタル４の上部の一部（参照符号Ｑ６Ｃの部分）と、Ｐａｄメタル４の側部（参照符号Ｒ６ＣＢの部分）と、Ｐａｄメタル４の右端辺から右方向に延在している電流狭窄膜６の上部とが、絶縁膜２で覆われている。また、Ｐａｄメタル４の上部の一部（参照符号Ｐ６Ｃの部分）が、バリアメタル３で覆われている。
　Ｐａｄメタル４の上部の一部（上部の右端）を覆った絶縁膜２の一部と、Ｐａｄメタル４の右端の上部の一部（上部の右端）を覆ったバリアメタル３の一部とが、Ｐａｄメタル４側からこの順で形成されている。すなわち、絶縁膜２の上部にバリアメタル３が重なっている（積層されている。）。
　半導体レーザ１０６Ｂ及び１０６Ｃによれば、Ｐａｄメタル４がカバレッジの良い絶縁膜２に覆われており、Ｓｎ系の半田の拡散が抑止される。また、レーザ出射端付近のＰａｄメタル４にＳｎ半田の拡散が生じると、レーザ特性、信頼性に悪影響が特に大きいが、半導体レーザ１０６Ｃは、この悪影響を抑止することができる。
　次に、基板（ｎ型－ＧａＮ自立基板）１０をへき開に適した膜厚まで研磨して、例えば、リフトオフ法でｎ電極（不図示）の形成を行う。なお、上述したように、ｎ電極は、図１には、ｎ電極１１として示されている。続いて、基板（ｎ型－ＧａＮ自立基板）１０をバー状になるようにへき開を行い、露出した端面部にコーティングを行う。さらにバーをから切り出してチップにすることで半導体レーザ１０６（１０６Ａ～１０６Ｃ）の完成品が製造される。
　以上、本技術に係る第２の実施形態（半導体レーザの製造方法の例１及び半導体レーザの例２）の半導体レーザの製造方法及び半導体レーザについて説明した内容は、特に技術的な矛盾がない限り、前述した本技術に係る第１の実施形態の半導体レーザに適用することができる。
　なお、本技術に係る実施形態は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
　また、本技術は、以下のような構成を取ることもできる。
［１］
　基板と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の第２クラッド層と、Ｐａｄメタルと、をこの順で備え、
　該Ｐａｄメタルの該基板側に対して反対側である該Ｐａｄメタルの上部と、該Ｐａｄメタルの側部とが、絶縁膜とバリアメタルとで覆われており、
　該Ｐａｄメタルの該基板側に対して反対側である該Ｐａｄメタルの上に、該バリアメタルと、ボンディングメタルとがこの順で配されている、半導体レーザ。
［２］
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆っている、［１］に記載の半導体レーザ。
［３］
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆い、
　前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った絶縁膜の一部と前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆ったバリアメタルの一部とが、前記Ｐａｄメタル側からこの順で形成されている、［１］に記載の半導体レーザ。
［４］
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの側部を覆い、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部を覆っている、［１］に記載の半導体レーザ。
［５］
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆い、
　前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った前記絶縁膜の端部と、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った前記バリアメタルの端部とが接している、［１］に記載の半導体レーザ。
［６］
　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの側部の一部を覆い、
　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部と側部の一部とを覆っている、［１］に記載の半導体レーザ。
［７］
　前記第１クラッド層と前記活性層との間に第１ガイド層が配され、
　前記第２クラッド層と前記活性層との間に第２ガイド層が配されている、［１］から［６］のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
［８］
　前記第２クラッド層と前記Ｐａｄメタルとの間に、前記基板側からコンタクト層と第２電極とがこの順で配されている、［１］から［７］のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
［９］
　前記第２電極が透明導電膜である、［８］に記載の半導体レーザ。
［１０］
　前記絶縁膜が、少なくとも２つの層から構成される積層構造を有し、
　前記絶縁膜の少なくとも２つの層のうち、少なくとも１つの層はＳｉＮ層である、［１］から［９］のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
［１１］
　前記バリアメタルが、少なくとも２つの層から構成される積層構造を有し、
　前記バリアメタルの前記少なくとも２つの層のうち、少なくとも１つの層はＴｉ層である、［１］から［１０］のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
［１２］
　窒化物半導体レーザである、［１］から［１１］のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
　１…ボンディングメタル、
　２…絶縁膜、
　３…バリアメタル、
　４…Ｐａｄメタル、
　５…透明導電膜（第２電極）、
　６…電流狭窄膜、
　７…ｐ型クラッド層（第２導電型の第２クラッド層）、
　８…活性層、
　９…ｎ型クラッド層（第１導電型の第１クラッド層）、
　１０…基板（ｎ型－ＧａＮ基板）、
　１１…ｎ型電極（第１電極）、
　１０１．１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ…半導体レーザ。

Claims (12)

  1. 　基板と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の第２クラッド層と、Ｐａｄメタルと、をこの順で備え、
    　該Ｐａｄメタルの該基板側に対して反対側である該Ｐａｄメタルの上部と、該Ｐａｄメタルの側部とが、絶縁膜とバリアメタルとで覆われており、
    　該Ｐａｄメタルの該基板側に対して反対側である該Ｐａｄメタルの上に、該バリアメタルと、ボンディングメタルとがこの順で配されている、半導体レーザ。
  2. 　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、
    　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆っている、請求項１に記載の半導体レーザ。
  3. 　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、
    　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆い、
    　前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った絶縁膜の一部と、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆ったバリアメタルの一部とが、前記Ｐａｄメタル側からこの順で形成されている、請求項１に記載の半導体レーザ。
  4. 　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの側部を覆い、
    　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部を覆っている、請求項１に記載の半導体レーザ。
  5. 　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの上部の一部と側部とを覆い、
    　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆い、
    　前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った前記絶縁膜の端部と、前記Ｐａｄメタルの上部の一部を覆った前記バリアメタルの端部とが接している、請求項１に記載の半導体レーザ。
  6. 　前記絶縁膜が、前記Ｐａｄメタルの側部の一部を覆い、
    　前記バリアメタルが、前記Ｐａｄメタルの上部と側部の一部とを覆っている、請求項１に記載の半導体レーザ。
  7. 　前記第１クラッド層と前記活性層との間に第１ガイド層が配され、
    　前記第２クラッド層と前記活性層との間に第２ガイド層が配されている、請求項１に記載の半導体レーザ。
  8. 　前記第２クラッド層と前記Ｐａｄメタルとの間に、前記基板側からコンタクト層と第２電極とがこの順で配されている、請求項１に記載の半導体レーザ。
  9. 　前記第２電極が透明導電膜である、請求項８に記載の半導体レーザ。
  10. 　前記絶縁膜が、少なくとも２つの層から構成される積層構造を有し、
    　前記絶縁膜の少なくとも２つの層のうち、少なくとも１つの層はＳｉＮ層である、請求項１に記載の半導体レーザ。
  11. 　前記バリアメタルが、少なくとも２つの層から構成される積層構造を有し、
    　前記バリアメタルの前記少なくとも２つの層のうち、少なくとも１つの層はＴｉ層である、請求項１に記載の半導体レーザ。
  12. 　窒化物半導体レーザである、請求項１に記載の半導体レーザ。
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