JPS62122290A

JPS62122290A - 発光素子

Info

Publication number: JPS62122290A
Application number: JP26112185A
Authority: JP
Inventors: Akemi Yamanaka; 山中　明実; Yasutoshi Kashiwada; 柏田　泰利
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-11-22
Filing date: 1985-11-22
Publication date: 1987-06-03

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は半導体素子、たとえば、端面の共振器端からレ
ーザ光を出射（発光）する半導体レーザ素子、あるいは
このような半導体レーザ素子部を有する集積化光デバイ
ス（ＯＥＩＣ素子）等の半導体素子に関する。

〔背景技術〕

半導体素子等の半導体デバイスは、その信頼性向上のた
めに、たとえば、株式会社プレスジャーナル発行Ｕ月刊
セミコンダクターワールド（Ｓｅ−ｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ　　Ｗｏｒｌｄ）ｊ　１９８５年７月号、昭和６０
年６月１５日発行、Ｐ１１８〜Ｐ１２６に記載されてい
るように、電極を除く半導体表面を各種の絶縁膜からな
るパッシベーション膜で被った構造となっている。

ところで、第６図に示されるように、半導体レーザ素子
１にあっても、活性層２側の電極３を除く半導体表面は
パッシベーション膜４で被われる構造となっている。ま
た、前記電極３は電極形成が容易なことから、電極形成
はリフトオフ法で形成されるでいる。すなわち、電極形
成は、リフトオフ法に先立って、最初に半導体レーザ構
造が形成された化合物半導体基板の主面全域にパッシベ
ーション膜を形成した後、このパッシベーション膜上に
部分的にホトレジスト膜を形成し、その後、このホトレ
ジスト膜をマスクとして前記パッシベーション膜を部分
的に除去して電極コンタクト部を形成する。つぎに、前
記化合物半導体基板の主面全域に電極となる被膜を形成
し、その後、前記ホトレジスト膜を除去することによっ
て、ホトレジスト股上の被膜をも同時に取り去り電極を
形成する　（リフトオフ法）。

しかし、このようなリフトオフ法を利用した電極形成は
、前記パッシベーション膜を部分的にエツチングした際
、サイドエツチング効果によって、ホトレジスト膜縁の
パッシベーション膜も除去されるため、ホトレジスト膜
縁は庇状に延在するようになる。このため、この庇の下
の部分には電極となる被膜が付着しなくなり、電極とパ
ッシベーション膜との間には、第６図に示されるように
、隙間５が発生してしまう。したがって、半導体レーザ
素子１を基板等に固定する場合、前記電極を半田を介し
て基板に固定すると、半田がこの隙間５に入り込むこと
から直接半田が半導体に接触してしまい、たとえば、半
田中の錫（Ｓｎ）が半導体結晶中に拡散し、信頼性低下
を来してしまうということが本発明者によってあきらか
とされた。

〔発明の目的〕

本発明の目的はパッシベーション効果の高いパッシベー
ションＩｌ’Ｊを有する半導体素子を提供することにあ
る。

本発明の他の目的はパッシベーション効果の高いパッシ
ベーション膜を有する半導体レーザ素子を提供すること
にある。

本発明の他の目的はボンディングの信頼性が高い半導体
レーザ素子を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を節単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の半導体レーザ素子は、その製造にあ
って、半導体レーザ構造を有するウェハの主面をメサエ
ッチングした後、リフトオフ法によって所望箇所に電極
を形成し、その後ウェハ主面の絶縁膜を除去するととも
に、ウェハの全域にパッシベーション膜を形成し、さら
にこのパッシベーション膜を部分的に除去して電極を露
出させるため、パッシベーション膜と電極との間には隙
間が発生しなくなり、パッシベーション効果が高くなる
とともに、この半導体レーザ素子をこの電博側を半田で
基板に固定した場合でも、半導体結晶が露出していない
ことから、半田構成物質が半導体結晶中に拡散しなくな
り信頼性が高くなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例によるレーザチップを示す断
面図、第２図は同じくレーザチップの搭載状態を示す概
略図、第３図〜第５図はレーザチップの製造方法を示す
図であって、第３図はレーザチップの製造におけるメサ
エッチング後のウェハの断面図、第４図は電極形成後の
ウェハの断面図、第５図はパッシベーション膜形成後の
ウェハの断面図であ゛る。

この実施例では、特に限定はされないが、情報処理用半
導体レーザ素子である可視光半導体レーザ素子の製造に
本発明を適用した例について説明する。この実施例では
、たとえばＣ３Ｐ　（ｃｈａ−ｎｎｅｌｅｄ−ｓｕｂｓ
ｔｒａｔｅ−ｐｌａ−ｎａｒ）型半導体レーザ素子につ
いて説明する。

このｃｓｐ型の半導体レーザ素子は、第１図に示される
ような構造となっている。半導体レーザ素子（以下、単
にレーザチップとも称する。）１は、ｎ形のＧａＡｓか
らなる基板６上に多層成長層７を有している。前記基板
６の主面中央には両側が傾斜した溝（チャネル）８が設
けられている。

また、前記多層成長層７は、基板６の主面上に直接形成
されたｎ形のＧａＡＪＩＡｓによるクラッド層９と、こ
のクラッドＮ９の上面に形成されたＧａＡＪｌｌＡｓに
よる活性層２と、この活性層２の上面に形成されたｐ形
のＧａＡｕＡｓによるクラッド層１０と、このクラッド
層１０の上面に形成されたｎ形のＧａＡｓによるキャッ
プ層１１と、からなる四層の多層成長構造となっている
。また、前記キャンプ層１１にはクラッド層ｌＯの途中
深さにまで達し、かつチャネル８の幅と同一の幅を有す
る亜鉛（Ｚｎ）の部分拡散によるｐ形の拡散層（電流狭
窄用拡散層）１２が形成されている。

また、前記多層成長層７の上面の中央には帯状にＡｕＧ
ｅ／Ｐｔ／Ａｕからなるアノード電極（電極）３が設け
られているとともに、基板６の下面にはＡｕＳｎからな
るカソード電極１３が設けられている。また、半導体レ
ーザ素子１の両側の主面部分はメサエッチングが施され
、そのエツチング面には多層成長層７の各界面が露出す
るようになっている。また、このエツチング面はパッシ
ベーション膜４．４′で被われている。また、このパッ
シベーション膜４，４′は前記アノード電極３の周辺部
分をも被っている。そして、前記アノード電極３の側縁
とパッシベーション膜４．４′との間には隙間等はなく
、両者は密着している。

このような半導体レーザ素子１は、７ノード電極３の縁
部分とパッシベーション膜４，４′との間に隙間等は存
在しないことから、耐湿性が高く、信頼性も向上できパ
ッシベーション効果は高い。

また、このような半導体レーザ素子１を、第２図に示さ
れるように、基板１４に半田１５を介してアノード電極
３側で固定した場合、アノード電極３の縁部分とパッシ
ベーション膜４．４′との間に隙間等が存在せず、半導
体結晶が露出していないことから、半田１５を構成する
物質、たとえば、錫（Ｓｎ）がペレットボンディング時
や発光動作時（１００℃）の熱で半導体結晶中に拡散さ
れず、ｐｎ接合のリーク等の特性の劣化が生じるような
ことがなくなる。

つぎに、前記のような半導体レーザ素子１の製造方法に
ついて説明する。第１図に示されるように、基板６の主
面にチャネル８を有し、かつこの基板６の主面上にクラ
ッド層９．活性層２．クラッド層１０．キヤ・ノブ層１
１からなる多層成長層７が設けられ、さらに前記チャネ
ル８に対応したクラッド層１０およびキャップ層１１部
分に電流狭窄用拡散層１２が設けられたウェハ１６が用
意される。その後、このウェハ１６の主面には、第３図
に示されるように、メサエッチングが施される。メサエ
ッチングはウェハ１６における分断領域に沿って設けら
れる。すなわち、ウェハ１６は、以後の各処理が行われ
た後、前記分断線１７で分断されるとともに、この分断
方向と直交する方向に襞間されてそれぞれ半導体レーザ
素子１となる。

つぎに、第４図に示されるように、リフトオフ法によっ
てアノード電極３が形成される。すなわち、ウェハＩ６
の主面にはホトレジスト膜Ｉ８が部分的に形成される。

ホトレジスト膜１８が設けられない領域はアノード電極
３が形成される領域であることから、このホトレジスト
膜１８が設けられない領域は、前記チャネル８に沿って
帯状に延在する。つぎに、ウェハ１６の主面全域にはア
ノード電極３となる材料が蒸着によって形成される。電
極素材１９は、たとえば、ＡｕＣ；ｅ／Ｐｔ／　Ａ　ｕ
からなり、１μｍ程度の厚さに形成される。

その後、前記ホトレジスト膜１８は除去される。

このホトレジスト膜１８の除去時、ホトレジスト１１欠
１８上に載っている電極素材１９はそのままホトレジス
ト膜１８と一緒に除去される結果、第５図に示されるよ
うに、アノード電極３が形成されつぎに、ウェハ１６の
主面全域にパッシベーション膜４．４′が被着されると
ともに、このパッシベーション膜４，４′は常用のホト
エツチング技術によって部分的に除去され、前記アノー
ド電極３が露出させられる。アノード電極３の両側部分
はパッシベーション膜４によって被われている。

したがって、パッシベーション膜４．４′はアノード電
極３の周辺から化合物半導体領域を被うため、アノード
電極３の縁には隙間は生じなくなり、パッシベーション
効果は高くなる。このパッシベーション膜４′は化学気
相成長法によるリンガラス（Ｐ　Ｓ　Ｇ）膜が使用され
る。ＰＳＧ膜はＧａＡＳ層１１と接着性がよいためパッ
シベーション効果の向上が図れる。パッシベーション膜
４′は化学気相成長法によるシリコン酸化（ＳｉＯｚ）
［を使用する。５ｉｎ２膜はＧａＡｓには接着性が悪い
がｐｓｃ膜とは接着性が良（耐湿性が向上できる。Ｓｉ
Ｏ□膜の膜厚が厚いと膜にクランクが発生するため、薄
くするのが好ましい。好ましくハＰ　Ｓ　Ｇ膜を１００
ＯＡ、５ｉｏｚｌｌｆｉを２０００人とするとよい。

つぎに、前記のウェハ１６はその裏面に、たとえば、Ａ
ｕＣｒからなるカソード電極１３が形成される。また、
このウェハ１６は分断線１７で分断されるとともに、こ
の分断線１７に直交する方向に襞間され、多数の半導体
レーザ素子１が製造される。

〔効果〕

（１）本発明によれば、半導体レーザ素子の共振器側の
電極の縁部分と、半導体結晶を被うパッシベーション膜
との間には隙間が存在しないことから、パッシベーショ
ン効果が高くなるという効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明の半導体レーザ素子は
、共振器側の電極側を半田を介して基板等に固定した場
合、電極の縁部分とパッシベーション膜との間に隙間が
存在しないため、半導体結晶表面に半田が直接接触しな
いことから、半田の半導体結晶に対する拡散現象は発生
せず、特性劣化が起き難くなり、特性が向上するという
効果が得られる。

（３）上記（２）により、本発明によれば、半導体レー
ザ素子の搭、ｉ１２　（ポンディング）の信頬性が高く
なるという効果が得られる。

（４）上記（１）および（２）により、本発明によれば
、半導体レーザ素子の高温における耐圧（ＶＲ）が向上
するという効果が得られる。

（５）上記（１）〜（４）により、本発明によれば、特
性の優れた半導体レーザ装置を再現性良く製造できるた
め、半導体レーザ装置の製造コストの低減化が達成でき
るという相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である可視光半導体レーザ
素子製造技術に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、たとえば、長波長、赤外光
等を発光する半導体レーザ素子技術あるいは他の半導体
素子製造技術などにも適用できる。

本発明は少なくとも、端面の共振器端からレーザ光を発
光する半導体レーザ素子、あるいはこのような半導体レ
ーザ素子部を有する集積化光デバイス（ＯＥｒＣ素子）
等の発光素子に有効な技術である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるレーザチップを示す断
面図、第２図は同じくレーザチップの搭載状態を示す概略図、第３図は同じくレーザチップの製造におけるメサエッチ
ング後のウェハの断面図、第４図は同じく電極形成後のウェハの断面図、第５図は
同じくパッシベーション膜形成後のウェハの断面図、第６図は従来の半導体レーザ素子を示す断面図である。１・・・半導体レーザ素子（レーザチップ）、２・・・
活性層、３・・・アノード電極、４・・・パッシベーシ
ョン膜、５・・・隙間、６・・・基板、７・・・多層成
長層、８・・・チャネル、９・・・クラッド層、１０・
・・クラッド層、１１・・・キヤ・ノブ層、１２・・・
拡散Ｎ（電流狭窄用拡散Ｎ）、１３・・・カソード電極
、１４・・・基板、１５・・・半田、１６・・・ウェハ
、１７・・・分断線、１８・・・ホトレジスト膜、１９
・・・電極素材。第　　１　　図第　　２　　図第　　３　　図第　　４　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、化合物半導体基板の主面に電極を有する発光素子で
あって、前記電極の周辺部分は化合物半導体基板の主面
に延在する絶縁膜で被われていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の発光素子。２、上記絶縁膜は無機絶縁膜よりなることを特徴とした
特許請求の範囲第１項記載の発光素子。３、上記絶縁膜は多層膜よりなることを特徴とした特許
請求の範囲第１項記載の発光素子。