JPH06326399A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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- JPH06326399A JPH06326399A JP10917493A JP10917493A JPH06326399A JP H06326399 A JPH06326399 A JP H06326399A JP 10917493 A JP10917493 A JP 10917493A JP 10917493 A JP10917493 A JP 10917493A JP H06326399 A JPH06326399 A JP H06326399A
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- Japan
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- semiconductor
- forming
- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 コンタクト層16を有するダブルヘテロ接合型
の半導体レーザー素子において、金属配線18がダブルチ
ャネル17を横断する領域のみ残してダブルチャネル17を
形成した後に前記領域のコンタクト層16下部のInP結
晶をエッチングして、コンタクト層ブリッジ20を形成す
る。そしてこのコンタクト層ブリッジ20を用いて、ダブ
ルチャネル17中央から外部のワイヤボンド用の電極パッ
ドまで電極を配線する。 【効果】 ダブルチャネルの外でボンディング可能とな
るので、ボンディング時の歪が活性層14に直接作用して
悪影響を与えることはない。さらに、金属配線形成に一
般的な真空蒸着法を用いた場合であっても、蒸着した金
属のダブルチャネル17部分の段差による断線を防止する
ことができる。
の半導体レーザー素子において、金属配線18がダブルチ
ャネル17を横断する領域のみ残してダブルチャネル17を
形成した後に前記領域のコンタクト層16下部のInP結
晶をエッチングして、コンタクト層ブリッジ20を形成す
る。そしてこのコンタクト層ブリッジ20を用いて、ダブ
ルチャネル17中央から外部のワイヤボンド用の電極パッ
ドまで電極を配線する。 【効果】 ダブルチャネルの外でボンディング可能とな
るので、ボンディング時の歪が活性層14に直接作用して
悪影響を与えることはない。さらに、金属配線形成に一
般的な真空蒸着法を用いた場合であっても、蒸着した金
属のダブルチャネル17部分の段差による断線を防止する
ことができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、長距離光通信用など
に変調速度改善のために用いられる、「溝(ダブルチャ
ネル)」を有する半導体レーザ素子に関するものであ
る。
に変調速度改善のために用いられる、「溝(ダブルチャ
ネル)」を有する半導体レーザ素子に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術】半導体レーザーは、半導体中の伝導帯と価
電子帯中に電子と正孔を大量につくることによって反転
分布状態を形成し、誘導放出による光の増幅をおこなう
レーザーである。なかでもレーザー・ダイオード(以下
Laser Diod:LDと略す)は、半導体のPN接合に順方向
電流を流した際の、注入されたキャリアーの再結合によ
る発光を利用したレーザーであり、他のレーザーに比べ
て小型で極めて効率が高いという長所を持っている。そ
のためLDは、オプトエレクトロニクスの分野で非常に
重要な役割を果たしている。
電子帯中に電子と正孔を大量につくることによって反転
分布状態を形成し、誘導放出による光の増幅をおこなう
レーザーである。なかでもレーザー・ダイオード(以下
Laser Diod:LDと略す)は、半導体のPN接合に順方向
電流を流した際の、注入されたキャリアーの再結合によ
る発光を利用したレーザーであり、他のレーザーに比べ
て小型で極めて効率が高いという長所を持っている。そ
のためLDは、オプトエレクトロニクスの分野で非常に
重要な役割を果たしている。
【0003】まず、このLDのレーザー発振について簡
単に説明する。一般に結晶のエネルギー準位は、禁止帯
の上に伝導帯、下に価電子帯があるが、半導体では伝導
体に電子がほとんどなくて価電子帯には電子が殆ど完全
に充満している。そのため、電流のキャリヤーとなる電
子も正孔も少ないので電流が流れにくい。ある種の不純
物を含むn型半導体では、かなりの数の電子が不純物準
位から伝導帯に熱的に励起され、他種の不純物を含むp
型半導体では、価電子帯の電子が不純物準位に励起され
て、かなりの数の正孔を生じているので、いずれも電流
が比較的よく流れるようになる。
単に説明する。一般に結晶のエネルギー準位は、禁止帯
の上に伝導帯、下に価電子帯があるが、半導体では伝導
体に電子がほとんどなくて価電子帯には電子が殆ど完全
に充満している。そのため、電流のキャリヤーとなる電
子も正孔も少ないので電流が流れにくい。ある種の不純
物を含むn型半導体では、かなりの数の電子が不純物準
位から伝導帯に熱的に励起され、他種の不純物を含むp
型半導体では、価電子帯の電子が不純物準位に励起され
て、かなりの数の正孔を生じているので、いずれも電流
が比較的よく流れるようになる。
【0004】p型とn型の接合した半導体はpn接合と
呼ばれ、n型に対してp型の方に負の電圧をかけたとき
には電流が殆ど流れないが、p型の方に正の電圧をかけ
ると電流がよく流れる。このとき、p型半導体の正孔は
n型の方に流れ込み、n型半導体の伝導電子はp型の方
に流れ込む。電子と正孔が出会うと結合して禁止帯幅の
エネルギーを持つ光を放出する。上記pn接合領域に十
分な数の電子と正孔が存在するとき、この領域が反転分
布状態となる。そして半導体結晶自身のへき開面が光学
的にきわめて平で2面間の平行度もすぐれているので、
これをそのまま光共振器として利用して光の増幅発振
(レーザー発振)が可能となる。
呼ばれ、n型に対してp型の方に負の電圧をかけたとき
には電流が殆ど流れないが、p型の方に正の電圧をかけ
ると電流がよく流れる。このとき、p型半導体の正孔は
n型の方に流れ込み、n型半導体の伝導電子はp型の方
に流れ込む。電子と正孔が出会うと結合して禁止帯幅の
エネルギーを持つ光を放出する。上記pn接合領域に十
分な数の電子と正孔が存在するとき、この領域が反転分
布状態となる。そして半導体結晶自身のへき開面が光学
的にきわめて平で2面間の平行度もすぐれているので、
これをそのまま光共振器として利用して光の増幅発振
(レーザー発振)が可能となる。
【0005】初期のLDは単一の材料でpn接合を作っ
たホモ接合であるが、最近のものはたいてい2種類の半
導体のヘテロ接合で作られている。ヘテロ接合とは、組
成のことなる半導体や金属の接合をいい、このヘテロ構
造においては、バンドギャップの小さい物質から大きい
物質へは電子の注入が起き難いので、電子を接合の片側
だけに分布させることができる。
たホモ接合であるが、最近のものはたいてい2種類の半
導体のヘテロ接合で作られている。ヘテロ接合とは、組
成のことなる半導体や金属の接合をいい、このヘテロ構
造においては、バンドギャップの小さい物質から大きい
物質へは電子の注入が起き難いので、電子を接合の片側
だけに分布させることができる。
【0006】さらに、バンドギャップの小さい半導体を
バンドギャップの大きい半導体で挟み込んで作られたダ
ブルへテロ構造では、電子がバンドギャップの小さい中
央の半導体活性層中に効率よく閉じ込められることにな
る。その結果、この活性層において電子-正孔が有効に
再結合するので、より容易なレーザー発振が可能となっ
た。
バンドギャップの大きい半導体で挟み込んで作られたダ
ブルへテロ構造では、電子がバンドギャップの小さい中
央の半導体活性層中に効率よく閉じ込められることにな
る。その結果、この活性層において電子-正孔が有効に
再結合するので、より容易なレーザー発振が可能となっ
た。
【0007】従来、この種のLDを発光素子として用い
た半導体レーザー素子としては、「"Distrbuted Feedba
ck Laser Emitting at 1.3μm for GigabitCommunicat
ion Systems";Journal of Lightwave Technology, Vol.
LT-5, No.6June 1987」に記載されるようなものがあ
る。
た半導体レーザー素子としては、「"Distrbuted Feedba
ck Laser Emitting at 1.3μm for GigabitCommunicat
ion Systems";Journal of Lightwave Technology, Vol.
LT-5, No.6June 1987」に記載されるようなものがあ
る。
【0008】上記文献に開示された半導体レーザー素子
の構造を、図3の断面図に示す。図3には、n型InP
結晶からなり下部にAuGe/Au等からなる電極27を有する
半導体基板11が記されており、この半導体基板11にはメ
サストライプ12が形成されている。このメサストライプ
12は、n型InP結晶からなる第1の半導体層13と、n
型のInGaAsP4元結晶からなる層14aと、InGaAs
P4元結晶からなる活性層14から形成されている。そし
てこの活性層14を含んだメサストライプ12は、ホトリソ
グラフィー及びエッチングにより、p型のInP結晶か
らなる第2の半導体層15中に埋め込まれている。
の構造を、図3の断面図に示す。図3には、n型InP
結晶からなり下部にAuGe/Au等からなる電極27を有する
半導体基板11が記されており、この半導体基板11にはメ
サストライプ12が形成されている。このメサストライプ
12は、n型InP結晶からなる第1の半導体層13と、n
型のInGaAsP4元結晶からなる層14aと、InGaAs
P4元結晶からなる活性層14から形成されている。そし
てこの活性層14を含んだメサストライプ12は、ホトリソ
グラフィー及びエッチングにより、p型のInP結晶か
らなる第2の半導体層15中に埋め込まれている。
【0009】そしてこの第2の半導体層15上には、p型
のInGaAsP4元結晶からなり金属配線18と接続する
ためのコンタクト層16と、Ti/Pt/Au等からなる金属配
線18が形成されている。
のInGaAsP4元結晶からなり金属配線18と接続する
ためのコンタクト層16と、Ti/Pt/Au等からなる金属配
線18が形成されている。
【0010】さらに以上説明した、第1の半導体層13,
活性層14及び第2の半導体層15によってダブルヘテロ結
合を形成する半導体レーザー素子の発光部の両側には、
n型InP結晶からなるn-p逆バイアスを用いた内部電
流狭窄層19と、LD素子の変調速度を制限する主要な要
因の一つである素子寄生容量を低減し高速変調を実現す
るための、エッチングによる「溝」(以下ダブルチャネ
ルと呼ぶ)17が形成されている。
活性層14及び第2の半導体層15によってダブルヘテロ結
合を形成する半導体レーザー素子の発光部の両側には、
n型InP結晶からなるn-p逆バイアスを用いた内部電
流狭窄層19と、LD素子の変調速度を制限する主要な要
因の一つである素子寄生容量を低減し高速変調を実現す
るための、エッチングによる「溝」(以下ダブルチャネ
ルと呼ぶ)17が形成されている。
【0011】InGaAsP4元結晶とは、In/Ga/As
/Pの各元素からなる混晶であり、各元素の組成比は、
In:Ga:As:P=1-x:x:1-y:y (0<x<
1,0<y<1)の関係を満たす範囲で任意に変更する
ことができる。混晶は一般的な特徴として、組成比を変
えることによって格子定数とバンドギャップが連続的に
変わる性質を有しており、適当なバンドギャップを持っ
た結晶を合成することが可能である。
/Pの各元素からなる混晶であり、各元素の組成比は、
In:Ga:As:P=1-x:x:1-y:y (0<x<
1,0<y<1)の関係を満たす範囲で任意に変更する
ことができる。混晶は一般的な特徴として、組成比を変
えることによって格子定数とバンドギャップが連続的に
変わる性質を有しており、適当なバンドギャップを持っ
た結晶を合成することが可能である。
【0012】さらに、InGaAsP4元結晶は組成比を
変えても格子定数が変化しないので、バンドギャップの
異なるInP結晶とInGaAsP4元結晶を連続的に重ね
た、ヘテロ構造を実現することができる。これら結晶の
バンドギャップは、InGaAsP4元結晶に比べてInP
結晶の方が大きいので、バンドギャップの小さいInGa
AsP4元結晶からなる中央の活性層14中に、電子が効
率よく閉じ込められることになる。
変えても格子定数が変化しないので、バンドギャップの
異なるInP結晶とInGaAsP4元結晶を連続的に重ね
た、ヘテロ構造を実現することができる。これら結晶の
バンドギャップは、InGaAsP4元結晶に比べてInP
結晶の方が大きいので、バンドギャップの小さいInGa
AsP4元結晶からなる中央の活性層14中に、電子が効
率よく閉じ込められることになる。
【0013】図3に示した半導体レーザー素子を、上下
端に設けられた電極18,27から順方向にバイアスする
と、活性層14であるInGaAsP4元結晶中に高濃度の
電子と正孔を注入される。
端に設けられた電極18,27から順方向にバイアスする
と、活性層14であるInGaAsP4元結晶中に高濃度の
電子と正孔を注入される。
【0014】注入されたキャリアは、n型InP結晶と
InGaAsP4元結晶,およびp型のInP結晶とInGa
AsP4元結晶がそれぞれ形成する、ヘテロ接合界面に
おけるバリアによって活性層14に閉じ込められ、活性層
14でのみ効率良く再結合する。この時、活性層14とその
周囲の材料の屈折率の差によって、再結合によって発生
した光は狭い活性層14に完全に閉じ込められることにな
る。活性層14に注入された電子と正孔の量があるしきい
値に達すると、発光の強さが急激に増大し、この半導体
レーザー素子は結晶自身のへき開面を光共振器としてレ
ーザー発振を開始する。
InGaAsP4元結晶,およびp型のInP結晶とInGa
AsP4元結晶がそれぞれ形成する、ヘテロ接合界面に
おけるバリアによって活性層14に閉じ込められ、活性層
14でのみ効率良く再結合する。この時、活性層14とその
周囲の材料の屈折率の差によって、再結合によって発生
した光は狭い活性層14に完全に閉じ込められることにな
る。活性層14に注入された電子と正孔の量があるしきい
値に達すると、発光の強さが急激に増大し、この半導体
レーザー素子は結晶自身のへき開面を光共振器としてレ
ーザー発振を開始する。
【0015】通常、半導体レーザー素子の活性層14の長
さは200〜300μm程度であり、結晶方位は上面が(10
0),へき開面が(011)である。
さは200〜300μm程度であり、結晶方位は上面が(10
0),へき開面が(011)である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構造
の半導体レーザー素子では、寄生容量低減のためのダブ
ルチャネル17をエッチングにより形成した後に電極を形
成するが、ダブルチャネル17の肩の部分26が垂直もしく
は垂直に近い形状となってしまう。そのため、一般的な
真空蒸着法では肩の部分26で、蒸着した金属が「段切
れ」もしくは極めて薄くなる。よって、金属配線18をメ
サストライプ12直上から引出しダブルチャネル17の外で
ワイアボンドした場合には、肩の部分26で金属配線18が
断線する恐れがある。
の半導体レーザー素子では、寄生容量低減のためのダブ
ルチャネル17をエッチングにより形成した後に電極を形
成するが、ダブルチャネル17の肩の部分26が垂直もしく
は垂直に近い形状となってしまう。そのため、一般的な
真空蒸着法では肩の部分26で、蒸着した金属が「段切
れ」もしくは極めて薄くなる。よって、金属配線18をメ
サストライプ12直上から引出しダブルチャネル17の外で
ワイアボンドした場合には、肩の部分26で金属配線18が
断線する恐れがある。
【0017】一方、メサストライプ12直上にワイアボン
ドした場合は、ボンディング時の歪が活性層14に直接作
用して不良発生の原因となる。
ドした場合は、ボンディング時の歪が活性層14に直接作
用して不良発生の原因となる。
【0018】また、電解メッキ法などによって電極を形
成し、金属配線18をダブルチャネル17の外でワイアボン
ドした場合には上記問題点は除去できるが、工程が複雑
化し歩留まり低下の原因となる問題があった。
成し、金属配線18をダブルチャネル17の外でワイアボン
ドした場合には上記問題点は除去できるが、工程が複雑
化し歩留まり低下の原因となる問題があった。
【0019】この発明は以上述べた、ダブルチャネル17
が存在することを理由とする金属配線18形成上の問題点
を解決した、寄生容量の低い半導体レーザー素子を提供
することを目的とする。
が存在することを理由とする金属配線18形成上の問題点
を解決した、寄生容量の低い半導体レーザー素子を提供
することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体レーザ
素子は上記問題を解決するために、寄生容量低減のため
の溝状のダブルチャネルによって、他の基板表面領域か
ら隔離されて形成され、上部に半導体材料からなるコン
タクト層が形成されているダブルヘテロ接合型の半導体
レーザ素子において、電極配線の構造としてダブルチャ
ネルをまたいで半導体レーザー素子と他の基板表面領域
とをつなぐためにコンタクト層の一部を延長して形成さ
れたアーチ状の構造を有するコンタクト層ブリッジと、
このコンタクト層ブリッジ上に形成され且つ半導体レー
ザ素子と接続する電極配線とを設けたものである。
素子は上記問題を解決するために、寄生容量低減のため
の溝状のダブルチャネルによって、他の基板表面領域か
ら隔離されて形成され、上部に半導体材料からなるコン
タクト層が形成されているダブルヘテロ接合型の半導体
レーザ素子において、電極配線の構造としてダブルチャ
ネルをまたいで半導体レーザー素子と他の基板表面領域
とをつなぐためにコンタクト層の一部を延長して形成さ
れたアーチ状の構造を有するコンタクト層ブリッジと、
このコンタクト層ブリッジ上に形成され且つ半導体レー
ザ素子と接続する電極配線とを設けたものである。
【0021】あるいは、この発明の半導体レーザ素子の
製造法方において、基板上にバンドギャップが大きい第
1導電形の第1半導体層を形成する工程と、この第1半
導体層上にバンドギャップが小さく半導体レーザー素子
の発光部となる活性層を形成する工程と、この活性層上
にバンドギャップが大きい第2導電形の第2半導体層を
形成する工程と、この第2半導体層上にコンタクト層を
半導体材料から形成する工程と、第1の半導体層、活性
層、第2の半導体層及びコンタクト層の形成が完了した
基板の第1の表面領域をエッチングし、半導体レーザー
素子を他の基板表面領域から隔離するための溝状のダブ
ルチャネルとなる開口部を形成する工程と、基板の第1
の表面領域に隣接する第2の表面領域を、開口部側壁部
から選択的にコンタクト層以外をエッチングし、ダブル
チャネルを第2の領域にも形成すると共に、アーチ状の
構造を有するコンタクト層ブリッジを形成する工程と、
コンタクト層ブリッジ上に金属配線を形成する工程とを
行うものである。
製造法方において、基板上にバンドギャップが大きい第
1導電形の第1半導体層を形成する工程と、この第1半
導体層上にバンドギャップが小さく半導体レーザー素子
の発光部となる活性層を形成する工程と、この活性層上
にバンドギャップが大きい第2導電形の第2半導体層を
形成する工程と、この第2半導体層上にコンタクト層を
半導体材料から形成する工程と、第1の半導体層、活性
層、第2の半導体層及びコンタクト層の形成が完了した
基板の第1の表面領域をエッチングし、半導体レーザー
素子を他の基板表面領域から隔離するための溝状のダブ
ルチャネルとなる開口部を形成する工程と、基板の第1
の表面領域に隣接する第2の表面領域を、開口部側壁部
から選択的にコンタクト層以外をエッチングし、ダブル
チャネルを第2の領域にも形成すると共に、アーチ状の
構造を有するコンタクト層ブリッジを形成する工程と、
コンタクト層ブリッジ上に金属配線を形成する工程とを
行うものである。
【0022】
【作用】上記構造としたので、金属配線はダブルチャネ
ルの部分では歪みやたわみのない平坦なコンタクト層ブ
リッジ上に形成される。そして金属配線に、ダブルチャ
ネルの外側でワイアボンディングすることができる。
ルの部分では歪みやたわみのない平坦なコンタクト層ブ
リッジ上に形成される。そして金属配線に、ダブルチャ
ネルの外側でワイアボンディングすることができる。
【0023】さらに上記製造方法を用いたので、コンタ
クト層ブリッジをダブルチャネル形成時に同時に形成す
ることができる。
クト層ブリッジをダブルチャネル形成時に同時に形成す
ることができる。
【0024】
【実施例】図1及び図2は、この発明の半導体レーザ素
子の電極金属の配線方法を示した工程断面図であり、以
下この工程断面図に基づいて説明する。
子の電極金属の配線方法を示した工程断面図であり、以
下この工程断面図に基づいて説明する。
【0025】この発明の半導体レーザ素子の構造を、図
2(d)及び(d’)に示す。図2(d)はこの発明の
半導体レーザー素子の斜視図であり、図2(d’)は図
2(d)中に示されたB−B’断面を示した断面図であ
る。
2(d)及び(d’)に示す。図2(d)はこの発明の
半導体レーザー素子の斜視図であり、図2(d’)は図
2(d)中に示されたB−B’断面を示した断面図であ
る。
【0026】これらの図に示されるように、n型InP
結晶からなる半導体基板11にはメサストライプ12が形成
されている。このメサストライプ12は、n型InP結晶
からなる第1の半導体層13と、InGaAsP4元結晶か
らなる活性層14から構成されており、ホトリソグラフィ
ー及びエッチングにより、p型のInP結晶からなる第
2の半導体層15中に埋め込まれ、さらに半導体レーザー
素子の発光部となる活性層14の両側には、n型InP結
晶からなる内部電流狭窄層19が形成されている。これら
の構成によって、中央のメサストライプ12上にInGaA
sP4元結晶からなる活性層14を有しInP結晶成長が終
了した埋め込み型半導体レーザウェハ(Buride- Heter
ostructure-Laser-Diode-ウェハ:以下BH-LDウェハ
と略す)21を形成する。このBH-LDウェハ21上に
は、p型のInGaAsP4元結晶からなり金属配線18と
接続するためのコンタクト層16が形成されている。そし
て、素子寄生容量を低減するためのダブルチャネル17が
BH-LDウェハ21に形成されている。
結晶からなる半導体基板11にはメサストライプ12が形成
されている。このメサストライプ12は、n型InP結晶
からなる第1の半導体層13と、InGaAsP4元結晶か
らなる活性層14から構成されており、ホトリソグラフィ
ー及びエッチングにより、p型のInP結晶からなる第
2の半導体層15中に埋め込まれ、さらに半導体レーザー
素子の発光部となる活性層14の両側には、n型InP結
晶からなる内部電流狭窄層19が形成されている。これら
の構成によって、中央のメサストライプ12上にInGaA
sP4元結晶からなる活性層14を有しInP結晶成長が終
了した埋め込み型半導体レーザウェハ(Buride- Heter
ostructure-Laser-Diode-ウェハ:以下BH-LDウェハ
と略す)21を形成する。このBH-LDウェハ21上に
は、p型のInGaAsP4元結晶からなり金属配線18と
接続するためのコンタクト層16が形成されている。そし
て、素子寄生容量を低減するためのダブルチャネル17が
BH-LDウェハ21に形成されている。
【0027】さらに、コンタクト層16は一部が架橋され
て外周に接続するコンタクト層ブリッジ20を有してお
り、このコンタクト層ブリッジ20上にメサストライプ12
直上部のコンタクト22と外周部に形成されたボンディン
グパッド23とを接続するための電極配線が真空蒸着等の
一般的な技術によって形成されている。
て外周に接続するコンタクト層ブリッジ20を有してお
り、このコンタクト層ブリッジ20上にメサストライプ12
直上部のコンタクト22と外周部に形成されたボンディン
グパッド23とを接続するための電極配線が真空蒸着等の
一般的な技術によって形成されている。
【0028】そしてこの発明の半導体レーザ素子の電極
配線は、以下に示す各工程を経ることによって形成され
る。
配線は、以下に示す各工程を経ることによって形成され
る。
【0029】まず図1(a)に示すように、BH-LD
ウェハ21上に、InGaAsP4元結晶からなるコンタク
ト層16を設け、さらに一般的なホトリソグラフィーによ
りホトレジストパターン24(OMR:東京応化製)を形
成する。
ウェハ21上に、InGaAsP4元結晶からなるコンタク
ト層16を設け、さらに一般的なホトリソグラフィーによ
りホトレジストパターン24(OMR:東京応化製)を形
成する。
【0030】次に図1(b)に示すように、臭素とメタ
ノールのエッチング液(臭素1.5%,体積比)でこの
BH-LDウェハ21及びコンタクト層16をエッチングす
ることにより、ダブルチャネル17を形成する。このエッ
チング工程において使用するエッチング液はInP結晶
とInGaAsP4元結晶を両方共にエッチングして、ダ
ブルチャネル1717が形成できるものであればよい。この
ときの、図1(a)中に示されたA−A’断面は図1
(b’)に示すようになり、次工程でコンタクト層ブリ
ッジ20になる領域には、ダブルチャネル17はまだ形成さ
れていない。
ノールのエッチング液(臭素1.5%,体積比)でこの
BH-LDウェハ21及びコンタクト層16をエッチングす
ることにより、ダブルチャネル17を形成する。このエッ
チング工程において使用するエッチング液はInP結晶
とInGaAsP4元結晶を両方共にエッチングして、ダ
ブルチャネル1717が形成できるものであればよい。この
ときの、図1(a)中に示されたA−A’断面は図1
(b’)に示すようになり、次工程でコンタクト層ブリ
ッジ20になる領域には、ダブルチャネル17はまだ形成さ
れていない。
【0031】次に図1(c)に示すように、塩酸系のエ
ッチング液(例えば塩酸4:水1,体積比,液温度2℃
以下)を用いて選択エッチングを行う。塩酸系のエッチ
ング液は一般的に、InP結晶はエッチングするがInG
aAsP4元結晶はエッチングしない選択エッチング液で
ある。この選択エッチングを行うことにより、ダブルチ
ャネル17はBH-LDウェハ21のInP結晶層のみがエッ
チングされる。
ッチング液(例えば塩酸4:水1,体積比,液温度2℃
以下)を用いて選択エッチングを行う。塩酸系のエッチ
ング液は一般的に、InP結晶はエッチングするがInG
aAsP4元結晶はエッチングしない選択エッチング液で
ある。この選択エッチングを行うことにより、ダブルチ
ャネル17はBH-LDウェハ21のInP結晶層のみがエッ
チングされる。
【0032】この結果A−A’断面は図1(c’)に示
すようになり、InGaAsP4元結晶からなるコンタク
ト層ブリッジ20が形成される。この図1(c’)では便
宜上他の溝部と同じ断面形状になっているが、InP結
晶が選択エッチングされコンタクト層ブリッジ20が形成
された時点でエッチングをストップしてもよい。
すようになり、InGaAsP4元結晶からなるコンタク
ト層ブリッジ20が形成される。この図1(c’)では便
宜上他の溝部と同じ断面形状になっているが、InP結
晶が選択エッチングされコンタクト層ブリッジ20が形成
された時点でエッチングをストップしてもよい。
【0033】以上の工程によって図1(c),(c’)
に示されたようなダブルチャネル17が形成された後、図
2(d)に示すように、エッチングマスクとなったホト
レジストパターン24を除去し、SiO2等の誘電体膜25
を形成する。そして活性層14上部に電極コンタクト溝を
ホトリソグラフィー及びエッチングにより形成した後、
金属配線18を形成する。この時金属配線18は、ダブルチ
ャネル17中央部のメサストライプ12直上部のコンタクト
22からコンタクト層ブリッジ20を通り、ダブルチャネル
17外のボンディングパッド23と接続される。この金属配
線18の形成方法は、一般的な真空蒸着法とホトリソグラ
フィー及びエッチングにより行う。
に示されたようなダブルチャネル17が形成された後、図
2(d)に示すように、エッチングマスクとなったホト
レジストパターン24を除去し、SiO2等の誘電体膜25
を形成する。そして活性層14上部に電極コンタクト溝を
ホトリソグラフィー及びエッチングにより形成した後、
金属配線18を形成する。この時金属配線18は、ダブルチ
ャネル17中央部のメサストライプ12直上部のコンタクト
22からコンタクト層ブリッジ20を通り、ダブルチャネル
17外のボンディングパッド23と接続される。この金属配
線18の形成方法は、一般的な真空蒸着法とホトリソグラ
フィー及びエッチングにより行う。
【0034】この様なコンタクト層ブリッジ20とダブル
チャネル17を形成することで、図2(d)のB−B’断
面は図2(d’)に示すようになり、ダブルチャネル17
内に電極金属を配線することによるダブルチャネル肩部
の「段切れ」を防止でき、かつ素子寄生容量も低減でき
るようになる。
チャネル17を形成することで、図2(d)のB−B’断
面は図2(d’)に示すようになり、ダブルチャネル17
内に電極金属を配線することによるダブルチャネル肩部
の「段切れ」を防止でき、かつ素子寄生容量も低減でき
るようになる。
【0035】この実施例ではダブルへテロ構造の半導体
レーザー素子を形成するための半導体材料として、バン
ドギャップが大きく屈折率が大きい半導体材料としてI
nP結晶を、バンドギャップが小さく屈折率が小さい活
性層及び金属配線と接続するためのコンタクト層として
InGaAsP4元結晶を用いているが、この発明はこれ
らの半導体結晶の組み合わせに限定されるものではな
く、GaAlAsP3元結晶とGaAs結晶からなるダブル
へテロ構造の半導体レーザー素子にも適応することがで
きる。
レーザー素子を形成するための半導体材料として、バン
ドギャップが大きく屈折率が大きい半導体材料としてI
nP結晶を、バンドギャップが小さく屈折率が小さい活
性層及び金属配線と接続するためのコンタクト層として
InGaAsP4元結晶を用いているが、この発明はこれ
らの半導体結晶の組み合わせに限定されるものではな
く、GaAlAsP3元結晶とGaAs結晶からなるダブル
へテロ構造の半導体レーザー素子にも適応することがで
きる。
【0036】さらにこの発明の製造方法は、ダブルチャ
ネルを形成するに際して、コンタクト層以外の半導体材
料を選択的にエッチングすることが可能であれば、実施
例以外の半導体材料,エッチング液及びエッチング条件
でも実施可能である。
ネルを形成するに際して、コンタクト層以外の半導体材
料を選択的にエッチングすることが可能であれば、実施
例以外の半導体材料,エッチング液及びエッチング条件
でも実施可能である。
【0037】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明は
素子寄生容量低減のためのダブルチャネルを形成すると
き、電極配線がダブルチャネルを横断する領域を残して
ダブルチャネルを形成する。そして、コンタクト層を残
してエッチングする選択エッチングによって電極配線の
ためのコンタクト層ブリッジを形成する。そしてこのコ
ンタクト層ブリッジ上に、ダブルチャネル中央に設けら
れた半導体レーザー素子のコンタクトからワイヤボンド
用の電極パッドまで電極金属を配線する。
素子寄生容量低減のためのダブルチャネルを形成すると
き、電極配線がダブルチャネルを横断する領域を残して
ダブルチャネルを形成する。そして、コンタクト層を残
してエッチングする選択エッチングによって電極配線の
ためのコンタクト層ブリッジを形成する。そしてこのコ
ンタクト層ブリッジ上に、ダブルチャネル中央に設けら
れた半導体レーザー素子のコンタクトからワイヤボンド
用の電極パッドまで電極金属を配線する。
【0038】このコンタクト層ブリッジを用いた電極配
線は、ダブルチャネルの領域で配線の歪みやたわみが発
生することなく、一般的な真空蒸着法を用いた場合であ
っても、蒸着した金属がダブルチャネル部分の段差によ
って「段切れ」もしくは極めて薄くなることはない。こ
の結果この部分での電極配線の断線を防止する効果を有
する。
線は、ダブルチャネルの領域で配線の歪みやたわみが発
生することなく、一般的な真空蒸着法を用いた場合であ
っても、蒸着した金属がダブルチャネル部分の段差によ
って「段切れ」もしくは極めて薄くなることはない。こ
の結果この部分での電極配線の断線を防止する効果を有
する。
【0039】さらに、ダブルチャネル中央の半導体レー
ザー素子部へ直接ワイアボンディングする必要がないの
で、ボンディング時の歪が活性層に直接作用して悪影響
を与えることはない。当然のことながら素子寄生容量
も、従来のダブルチャネルを有する半導体レーザ素子に
較べ増加することはない。
ザー素子部へ直接ワイアボンディングする必要がないの
で、ボンディング時の歪が活性層に直接作用して悪影響
を与えることはない。当然のことながら素子寄生容量
も、従来のダブルチャネルを有する半導体レーザ素子に
較べ増加することはない。
【0040】そして、この電極配線の製造方法を用いれ
ば、上記効果を有するコンタクト層ブリッジを、ダブル
チャネル形成と同時に形成することができる。
ば、上記効果を有するコンタクト層ブリッジを、ダブル
チャネル形成と同時に形成することができる。
【図1】この発明にかかる半導体レーザ素子の、電極配
線方法を示した工程断面図である。
線方法を示した工程断面図である。
【図2】この発明にかかる半導体レーザ素子の、電極配
線方法を示した工程断面図である。
線方法を示した工程断面図である。
【図3】従来の、ダブルチャネルを有する半導体レーザ
素子の構造を示した断面図である。
素子の構造を示した断面図である。
11 半導体基板 12 メサストライプ 13 第1の半導体層 14 活性層 15 第2の半導体層 16 コンタクト層 17 ダブルチャネル 18 金属配線 19 内部電流狭窄層 20 コンタクト層ブリッジ 21 BH-LDウェハ 22 コンタクト 23 ボンディングパッド 24 ホトレジストパターン 25 誘電体膜
Claims (3)
- 【請求項1】 基板に形成されたバンドギャップが大き
い第1導電形の第1半導体層と、 前記第1半導体層上に形成されたバンドギャップが小さ
く半導体レーザー素子の発光部となる活性層と、 前記活性層上に形成されたバンドギャップが大きい第2
導電形の第2半導体層と、 前記第2半導体層上に半導体材料によって形成されたコ
ンタクト層とを有し、 寄生容量低減のために溝状のダブルチャネルによって他
の基板表面領域から隔離されて形成された半導体レーザ
ー素子において、 前記コンタクト層からなり前記ダブルチャネルをまたい
で前記半導体レーザー素子と前記基板の他の表面領域と
をつなぐアーチ状の構造を有するコンタクト層ブリッジ
と、 前記コンタクト層ブリッジの上に形成された金属配線と
を有することを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項2】 (a)埋め込み型半導体レーザウェハから
なる第1層を形成する工程と、 (b)前記第1層上に第2層を形成する工程と、 (c)前記第1及び2層の第1表面領域をエッチングし、
開口部を形成する工程と、(d)前記第1表面領域に隣接
する第2表面領域を、前記開口部側壁部から前記第1層
を選択的にエッチングし、前記第2層によって前記第2
領域にアーチ状の構造を形成する工程と、 (e)前記アーチ状の構造上に配線を形成する工程とを有
することを特徴とする半導体レーザー素子の製造法方。 - 【請求項3】 (a)基板に、バンドギャップが大きい第
1導電形の第1半導体層を形成する工程と、 (b)前記第1半導体層上に、バンドギャップが小さく半
導体レーザー素子の発光部となる活性層を形成する工程
と、 (c)前記活性層上に、バンドギャップが大きい第2導電
形の第2半導体層を形成する工程と、 (d)前記第2半導体層上に、コンタクト層を半導体材料
から形成する工程と、 (e)前記第1の半導体層、活性層、第2の半導体層及び
コンタクト層の形成が完了した前記基板の第1の表面領
域をエッチングし、半導体レーザー素子を他の基板表面
領域から隔離するための溝状のダブルチャネルとなる開
口部を形成する工程と、 (f)前記基板の第1の表面領域に隣接する第2の表面領
域を、前記開口部側壁部から選択的に前記コンタクト層
以外をエッチングし、前記ダブルチャネルを前記第2の
領域にも形成すると共に、アーチ状の構造を有するコン
タクト層ブリッジを形成する工程と、 (g)前記コンタクト層ブリッジ上に金属配線を形成する
工程とを有することを特徴とする半導体レーザー素子の
製造法方。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10917493A JPH06326399A (ja) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10917493A JPH06326399A (ja) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06326399A true JPH06326399A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=14503536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10917493A Pending JPH06326399A (ja) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06326399A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1575139A3 (en) * | 2004-03-11 | 2006-06-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | An optical device and method of fabricating the same |
-
1993
- 1993-05-11 JP JP10917493A patent/JPH06326399A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1575139A3 (en) * | 2004-03-11 | 2006-06-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | An optical device and method of fabricating the same |
US7825399B2 (en) | 2004-03-11 | 2010-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical device and method of fabricating an optical device |
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