CN101877456A - 半导体发光元件的制造方法及半导体发光元件 - Google Patents
半导体发光元件的制造方法及半导体发光元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101877456A CN101877456A CN2010101431711A CN201010143171A CN101877456A CN 101877456 A CN101877456 A CN 101877456A CN 2010101431711 A CN2010101431711 A CN 2010101431711A CN 201010143171 A CN201010143171 A CN 201010143171A CN 101877456 A CN101877456 A CN 101877456A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal film
- peristome
- emitting elements
- dielectric film
- semiconductor light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 147
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 126
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 126
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 14
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 109
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34306—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000nm, e.g. InP based 1300 and 1500nm lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04252—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- 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
- H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
- H01S5/2009—Confining in the direction perpendicular to the layer structure by using electron barrier layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- 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
- H01S5/2201—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 in a specific crystallographic orientation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2214—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 comprising special burying or current confinement layers based on oxides or nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- 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
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
- H01S5/3213—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities asymmetric clading layers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本发明提供一种半导体发光元件的制造方法及半导体发光元件，本发明的半导体发光元件的制造方法能容易地扩大p侧电极与p型接触层的接触面积，进而能得到动作电压低的半导体发光元件。利用设于脊形波导上表面(46a)的悬突形状的抗蚀剂图案(91)，在脊形波导(46)的上表面(46a)上，以与绝缘膜(50)的端部形成台阶的方式形成金属膜(60)，以该金属膜(60)作为掩模，对脊形波导上表面(46a)的绝缘膜(50)进行蚀刻，由此，能不设置新的掩模工序而扩大设于绝缘膜(50)的开口部(50a)的开口宽度，能增大p侧电极(70)与p型接触层(45)的接触面积。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光元件的制造方法及半导体发光元件，尤其是涉及脊型半导体激光元件和其制造方法。
背景技术
作为现有的脊型半导体激光元件的制造方法，包括：在形成于AlGaInN系化合物半导体的脊顶部的p型GaN接触层的上表面，形成该上表面的一部分露出的悬突形状的抗蚀剂的工序；以覆盖在上述抗蚀剂上及上述p型接触层的上表面的露出部的方式形成绝缘膜的工序；通过将上述抗蚀剂除去而将形成于抗蚀剂上的绝缘膜剥离的工序；在p型接触层的开口部及绝缘膜上形成p侧电极的工序，由此，使上述剥离工序中的成品率提高(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：(日本)特开2007-27164号公报(图2)
在上述现有的半导体发光元件的制造方法中，由于通过绝缘膜覆盖形成于脊顶部的p型接触层的上表面的一部分，所以，存在p型接触层与p侧电极的接触面积减小，且半导体发光元件的动作电压上升的问题。尤其是，在蓝紫色半导体发光元件中，由于用于p型接触层中的GaN等氮化物半导体的接触电阻比用于红色半导体发光元件的p型接触层中的GaAs等III-V族化合物半导体的接触电阻高，所以，存在因p型接触层与p侧电极的接触面积减少而使半导体发光元件的动作电压显著上升这样的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题点而做的发明，提供一种半导体发光元件的制造方法，该制造方法能容易地制造出半导体发光元件的p型接触层与p侧电极的接触面积增大，且动作电压低的半导体发光元件。另外，本发明提供一种动作电压低的半导体发光元件。
本发明提供一种半导体发光元件的制造方法，包括：半导体层形成工序，在衬底上依次层叠第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层；抗蚀剂形成工序，在所述第二导电型半导体层上的规定位置形成截面为悬突形状的抗蚀剂图案；脊形成工序，以所述抗蚀剂图案为掩模，蚀刻所述第二导电型半导体层，在所述第二导电型半导体层形成脊形波导；绝缘膜形成工序，在所述抗蚀剂图案及所述第二导电型半导体层上形成经由所述抗蚀剂图案在所述脊形波导上表面的一部分具有第一开口部的绝缘膜；金属膜形成工序，在所述绝缘膜上形成具有比所述第一开口部的开口宽度大的开口宽度的第二开口部的金属膜；剥离工序，除去所述抗蚀剂图案，将层叠于所述抗蚀剂图案上的所述绝缘膜及所述金属膜剥离；绝缘膜蚀刻工序，以所述金属膜为掩模，蚀刻形成于所述脊形波导上表面的所述绝缘膜；以及金属电极形成工序，在所述金属膜上、及经由所述第一开口部及所述第二开口部在所述第二导电型半导体层上，层叠金属电极。
另外，本发明提供一种半导体发光元件，具备：衬底；第一导电型半导体层，层叠于所述衬底上；活性层，层叠于所述第一导电型半导体层上；第二导电型半导体层，层叠于所述活性层上，形成有向所述活性层的上方突起的脊形波导；绝缘膜，层叠于所述第二导电型半导体层上，在所述脊形波导上表面形成有第一开口部；金属膜，层叠于所述绝缘膜上，形成有与所述第一开口部连通且具有所述第一开口部的开口宽度以下的开口宽度的第二开口部；以及金属电极，经由所述第一开口部及所述第二开口部，与所述第二导电型半导体层电连接。
根据本发明，能容易地增大p型接触层与p侧电极的接触面积，进而能得到动作电压低的半导体发光元件。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1中的半导体发光元件的结构的剖视图；
图2是表示本发明实施方式1中的半导体发光元件的制造工序的剖视图；
图3是表示本发明实施方式1中的半导体发光元件的制造工序的剖视图；
图4是表示本发明实施方式1中的半导体发光元件的制造工序的剖视图；
图5是表示本发明实施方式1中的半导体发光元件的制造工序的剖视图；
图6是表示本发明实施方式1中的半导体发光元件的制造工序的剖视图；
图7是表示本发明实施方式2中的半导体发光元件的结构的剖视图；
图8是表示本发明实施方式3中的半导体发光元件的结构的剖视图。
符号说明
10 衬底；
20 n型(第一导电型)半导体层；
30 活性层；
40 p型(第二导电型)半导体层；
46 脊形波导；
50 绝缘膜；
50a 第一开口部；
60 金属膜；
60a 第二开口部；
61 第一金属膜；
62 第二金属膜；
70 p侧电极(金属电极)；
91 抗蚀剂图案；
100、200、300 半导体激光元件(半导体发光元件)。
具体实施方式
实施方式1
图1是说明本发明实施方式1中的半导体发光元件的结构的剖视图，图2～图6是说明本发明实施方式1中的半导体发光元件的制造方法的剖视图。
首先，参照图1说明实施方式1中的半导体发光元件的结构。
图1中，作为半导体发光元件的半导体激光元件100中，在n型GaN衬底10上，作为n型(第一导电型)半导体层20，依次层叠层厚1000nm的n型GaN缓冲层21、层厚400nm的n型Al0.07Ga0.93N包层22、层厚1000nm的n型Al0.045Ga0.955N包层23、层厚300nm的n型Al0.015Ga0.985N包层24、层厚80nm的n型GaN导光层25、层厚30nm的由In0.02Ga0.98N构成的n侧SCH(Separate ConfinementHeterostructure)层26。另外，在形成n型半导体层20的上述各层21～26中掺杂有作为n型杂质的Si。
在第一导电型半导体层20上层叠有活性层30。该活性层30由依次层叠层厚5nm的In0.12Ga0.88N阱层、层厚8nm的In0.02Ga0.98N阻挡层、层厚5nm的In0.12Ga0.88N阱层而成的双重量子阱构造形成。
而且，在活性层30上，作为p型(第二导电型)半导体层40，依次层叠有层厚30nm的由In0.02Ga0.98N构成的p侧SCH层41、层厚20nm的p型Al0.2Ga0.8N电子势垒层42、层厚100nm的p型GaN导光层43、层厚500nm的p型Al0.07Ga0.93N包层44、层厚20nm的p型GaN接触层45。另外，在形成p型半导体层40的各层41～45中掺杂有作为p型杂质的Mg。
在此，在形成p型半导体层40的各层中，p型包层44及p型接触层45中形成有条状的脊形波导46。该脊形波导46被配设于成为激光二极管的共振器端面的劈开端面宽度方向的大致中央部分，且在成为共振器端面的两劈开端面间延伸。在本实施方式中，脊形波导46的长度方向的尺寸即共振器长度为1000μm。另外，与脊形波导的长度方向正交的方向的脊宽为1.5μm，但根据规格可以设为1μm～数十μm。另外，脊形波导46的高度为0.5μm。
而且，在p型半导体层40的上表面，层叠有在脊形波导上表面46a的中央部形成第一开口部50a的膜厚200nm的绝缘膜50。在本实施方式中，该绝缘膜50由SiO2形成。
在绝缘膜50上形成有膜厚70nm的金属膜60，在该金属膜60上，在脊形波导46的上表面46a的上方形成有与第一开口部50a连通的第二开口部60a。在此，第一开口部50a的开口宽度形成为与第二开口部60a的开口宽度自调整，实质上以相同的宽度形成。金属膜60例如由含有Au的金属材料形成。
而且，在金属膜60上形成有p侧电极70。该p侧电极70经由形成于金属膜60的第二开口部60a和形成于绝缘膜50的第一开口部50a，与p型接触层45电连接，在p型接触层45和p侧电极70之间形成欧姆接触。为了降低与p型GaN接触层45的接触电阻，p侧电极70由Pd来形成，例如，由Pd单层、Pd/Ta层叠结构、或Pd/Ta/Pd层叠结构来形成。
另外，在n型GaN衬底10的背面，设有依次层叠Ti、Pt及Au膜而成的n侧电极80。
其次，参照图2～图6对实施方式1中的半导体发光元件的制造方法进行说明。
(半导体层形成工序)
首先，在图2所示的工序中，在预先由热清洗等洗净了表面的n型GaN衬底10上，例如通过MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition)法依次层叠层厚1μm的n型GaN缓冲层21、层厚400nm的n型Al0.07Ga0.93N包层22、层厚1000nm的n型Al0.045Ga0.955N包层23、层厚300nm的n型Al0.015Ga0.985N包层24、层厚80nm的n型GaN导光层25、层厚30nm的由In0.02Ga0.98N构成的n侧SCH层26，来形成n型半导体层20。
而且，在n型半导体层20上，通过MOCVD法层叠了活性层30后，在该活性层30上，通过MOCVD法依次层叠层厚30nm的由In0.02Ga0.98N构成的n侧SCH层41、层厚20nm的p型Al0.2Ga0.8N电子势垒层42、层厚100nm的p型GaN导光层43、层厚500nm的p型Al0.07Ga0.93N包层44、层厚20nm的p型GaN接触层45，来形成p型半导体层40。
(抗蚀剂形成工序)
其次，在图3(a)所示的工序中，在p型半导体层40的上表面即p型接触层45的整个表面上通过旋涂法涂敷图像翻转抗蚀剂90。而且，通过图3(b)所示的光刻工序，在与脊形波导46的形状对应的部分，残留抗蚀剂，且从其它部分除去抗蚀剂。在此，通过使用图像翻转抗蚀剂作为抗蚀剂，形成截面为悬突形状的抗蚀剂图案91。截面为悬突形状的抗蚀剂图案是指，在与p型接触层45接触的一侧的两端形成悬突部91a、91b，在p型接触层45与上述悬突部91a、91b之间具有间隙的形状的抗蚀剂图案。
(脊形成工序)
进而，在图3(c)所示的工序中，以抗蚀剂图案91为掩模，利用反应离子蚀刻(RIE)，将p型接触层45及p型包层44的一部分进行蚀刻，在p型半导体层40上形成脊形波导46。此时的蚀刻深度为500nm。
(绝缘膜形成工序)
其次，在图4(a)所示的工序中，通过真空蒸镀法，在p型半导体层40的上表面及抗蚀剂图案91的表面，成膜膜厚200nm的由SiO2构成的绝缘膜50。此时，在将脊形波导46的上表面46a的中央部定义为原点O、脊形波导46的宽度方向定义为0度、脊形波导46的上表面46a的法线方向即n型半导体层20、活性层30及p型半导体层40的层叠方向定义为90度的情况下，将SiO2的蒸镀源配置在50度～80度的方向，特别优选配置在58度～78度的方向。通过在这样的角度范围配置SiO2的蒸镀源，并且边使衬底10旋转边蒸镀SiO2，能在与截面为悬突形状的抗蚀剂91的p型半导体层40接触的一侧的两端的间隙成膜SiO2，因此，SiO2膜以覆盖脊形波导46的上表面46a的一部分的方式被层叠。
另外，图4(a)表示脊形波导46的上表面46a与SiO2的蒸镀源的相对位置关系，实际上，以使脊形波导46的上表面46a朝向下方的面朝下方式进行蒸镀。
另外，绝缘膜50虽然也能通过溅射法成膜，但是更优选通过蒸镀法成膜。在使用溅射法的情况下，通过将靶在相对于原点O大致90度的方向配置，能在与抗蚀剂91的p型半导体层40接触的一侧的两端的间隙成膜SiO2。
(金属膜形成工序)
在图4(b)所示的工序中，在绝缘膜50上通过真空蒸镀法层叠由Au形成的金属膜60。在该工序中，原样使用在上述绝缘膜形成工序中所使用的截面为悬突形状的抗蚀剂图案91。在此，在将脊形波导46的上表面46a的中央部定义为原点O、将脊形波导46的宽度方向定义为0度、将脊形波导46的上表面46a的法向方向即n型半导体层20、活性层30及p型半导体层40的层叠方向定义为90度的情况下，金属膜60的蒸镀源被配置在80度～90度的方向，优选在85度～90度的方向。通过在这样的角度范围配置金属膜60的蒸镀源，并且边使衬底10旋转边蒸镀金属膜60的蒸镀源，由此，能以在金属膜60的端部和绝缘膜50的端部，在脊形波导上表面46a上形成台阶的方式，在绝缘膜50上的一部分层叠金属膜60。特别是，通过在上述绝缘膜形成工序中，在抗蚀剂图案91的侧壁也形成绝缘膜50，在金属膜形成工序中能减小金属膜60向抗蚀剂图案91的悬突部91a、91b的进入，进而能在金属膜60的端部和绝缘膜50的端部形成台阶。
另外，图4(b)也与图4(a)相同，表示脊形波导46的上表面46a和金属膜60的蒸镀源的相对位置关系，实际上，以使脊形波导46的上表面46a朝向下方的面朝下方式进行蒸镀。
此时，形成于金属膜60的第二开口部60a的开口宽度优选与脊形波导46的宽度大致相同。另外，“大致相同”的开口宽度是指脊形波导46的宽度的大致±10％的范围。
另外，在绝缘膜形成工序和金属膜形成工序中，通过将脊型波上表面46a与金属膜60的蒸镀源构成的角度，设为比脊形波导上表面46a与绝缘膜50的蒸镀源构成的角度大，能在金属膜60的抗蚀剂图案91侧的端部和绝缘膜50的端部，在脊形波导上表面46a上形成台阶，因此，绝缘膜50的蒸镀源和金属膜60的蒸镀源的配置位置不限于上述角度范围。在此，“脊形波导上表面与蒸镀源构成的角度”是指，如上所述，表示相对于脊形波导上表面46a的中央部的原点O的角度。
(剥离工序)
其次，在图5(a)所示的工序中，例如，通过使用有机溶剂的湿蚀刻、使用O2的灰化、或使用硫酸和过氧化氢的混合液的湿蚀刻等除去抗蚀剂图案91。此时，在抗蚀剂图案91上形成的绝缘膜50及金属膜60被剥离，由此，在绝缘膜50及金属膜60的中央部分别形成第一开口部50a和第二开口部60a。而且，形成为第一开口部50a的开口宽度比第二开口部60a的开口宽度小。
(绝缘膜蚀刻工序)
其次，在图5(b)所示的工序中，以形成于绝缘膜50上的金属膜60为掩模，通过干蚀刻或湿只蚀刻由SiO2构成的绝缘膜50，将形成于绝缘膜50的第一开口部50a的开口宽度扩大，形成为与形成于金属膜60的第二开口部60a的开口宽度实质上相同的宽度。另外，对于蚀刻，与湿蚀刻相比，优选使用干蚀刻，特别优选使用含有SF6的干蚀刻气体。
这样，通过以金属膜60为掩模蚀刻绝缘膜50，可以不转印新的图案而仅蚀刻通过自调整正确地形成于脊形波导46的上表面46a的绝缘膜50。另外，通过使用干蚀刻，能不使形成于脊形波导46的侧面46b的绝缘膜50消失而仅蚀刻脊形波导46的上表面46a的绝缘膜50。此外，通过使用损伤较少的SF6干蚀刻，能抑制接触电阻率的上升，且能除去转印时产生的未显影光刻胶等的有机物。
特别是，在上述金属膜形成工序中，在将设于金属膜60的第二开口部60a的开口宽度形成为与脊形波导46的宽度大致相同的情况下，以金属膜60为掩模对绝缘膜50进行干蚀刻，由此，可将设于绝缘膜50的第一开口部50a的开口宽度扩大至脊形波导46的宽度。
(p侧电极形成工序)
其次，如图6(a)所示，在金属膜60上，使用图像翻转抗蚀剂转印用于形成p侧电极的抗蚀剂图案92。进而，如图6(b)所示，通过真空蒸镀法，经由金属膜60、抗蚀剂图案92、及第一、第二开口部50a、60a，在p型接触层45上层叠p侧电极70。进而，如图6(c)所示，利用使用有机溶剂的湿蚀刻等除去抗蚀剂图案92，将形成于抗蚀剂图案92上的p侧电极70也剥离。
(n侧电极形成工序)
最后，在未图示的工序中，在进行了n型GaN衬底10的背面研磨后，在n型GaN衬底10的背面形成n侧电极80。此后，劈开n型GaN衬底10将其制成片状。
通过以上的工序，能制造图1所示的实施方式1中的半导体发光元件即半导体激光元件100。
这样，在本实施方式中，利用设于脊形波导46的上表面46a的截面为悬突形状的抗蚀剂图案91，在脊形波导46的上表面46a，以与绝缘膜50的端部形成台阶的方式形成金属膜60，以该金属膜60作为掩模，蚀刻脊形波导上表面46a的绝缘膜50，由此，能不需要新的掩模工序而容易地扩大形成于绝缘膜50的第一开口部50a的开口宽度。因此，能不降低剥离工序中的成品率而容易地扩大p侧电极70与p型接触层45的接触面积，进而能得到动作电压低的半导体激光元件100。
进一步，在真空蒸镀形成绝缘膜50和金属膜60的工序中，通过将脊形波导上表面46a与金属膜60的蒸镀源构成的角度设为比脊形波导上表面46a与绝缘膜50的蒸镀源构成的角度大，由此，能在金属膜60的抗蚀剂图案91侧的端部和绝缘膜50的端部，在脊形波导上表面46a上容易地形成台阶。
特别是，在绝缘膜形成工序中，通过在抗蚀剂图案91的侧壁也形成绝缘膜50，能减小金属膜形成工序中金属膜60向抗蚀剂图案91的悬突部91a、91b的进入，能在金属膜60的端部和绝缘膜50的端部形成台阶。
另外，通过将设于金属膜60的第二开口部60a的开口宽度设为与脊形波导46的宽度大致相同，能将绝缘蚀刻工序后的绝缘膜上设置的第一开口部50a的开口宽度设为与脊形波导46的宽度大致相同。因此，能进一步扩大p侧电极70与p型接触层45的接触面积，进而能进一步降低半导体激光元件100的动作电压。
此外，由于由Pd形成p侧电极70，且在p侧电极70与绝缘膜50之间设置有由Au形成的金属膜60，因此，能提高p侧电极70与金属膜60之间的粘合性，能抑制如现有技术中的p侧电极70的剥离。
另外，如上所述，由于能容易地扩大p侧电极70与p型接触层45的接触面积，因此，即使通过氮化物半导体形成衬底10、n型半导体层20、活性层30、及p型半导体层40，也能够降低p侧电极70与p型半导体层40的接触电阻。
另外，在本实施方式中，虽然通过使用图像翻转抗蚀剂，在p型半导体层40(p型接触层45)上形成截面为悬突形状的抗蚀剂图案91，但只要能将截面形成为悬突形状，则所使用的抗蚀剂未必一定是图像翻转型抗蚀剂。例如，通过将蚀刻速度不同的两种抗蚀剂，从距p型半导体层40近的一侧按蚀刻速度快的顺序层叠两层，选择性地蚀刻该两层掩模中蚀刻速度快的掩模层的侧面，由此也能形成截面为悬突形状的抗蚀剂。
另外，在本实施方式中，对p型半导体层40上仅形成脊形波导46的半导体激光元件100进行了说明，但也能用于在p型半导体层40上形成有电极焊盘基台的半导体发光元件。
如上所述，根据本实施方式，包括：在第二导电型即p型半导体层40上的规定位置形成截面为悬突形状的抗蚀剂图案91的抗蚀剂形成工序；以上述抗蚀剂图案91为掩模，蚀刻p型半导体层40，在p型半导体层40上形成脊形波导46的脊形成工序；在抗蚀剂图案91及p型半导体层40上形成脊形波导46的上表面46a的一部分具有第一开口部50a的绝缘膜50的绝缘膜形成工序；在绝缘膜50上形成具有比第一开口部50a的开口宽度大的开口宽度的第二开口部60a的金属膜60金属膜形成工序；除去抗蚀剂图案91，将层叠于抗蚀剂图案91上的绝缘膜50和金属膜60剥离的剥离工序；以金属膜60作为掩模，蚀刻形成于脊形波导46上的绝缘膜50的绝缘膜蚀刻工序；在p型半导体层40上层叠金属电极即p侧电极70的金属电极形成工序，由此，能容易地扩大p型半导体层40与p侧电极70的接触面积，能得到第一开口部和第二开口部自调整的动作电压低的半导体发光元件。
实施方式2
图7是表示本发明实施方式2中的半导体发光元件的结构的剖视图。实施方式1中的半导体发光元件中，由单层金属膜形成金属膜60，但在实施方式2中的半导体发光元件中，由多层金属膜形成金属膜60。
图7中，本实施方式2中的半导体发光元件即半导体激光元件200上设置的金属膜60通过与由Pd构成的p侧电极70相接设置的第一金属膜61和与由SiO2构成的绝缘膜50相接设置的第二金属膜62这两层形成。在此，第一金属膜61由Au形成，第二金属膜62由Cr或Ti形成。除这些点以外，实施方式2中的半导体激光元件200与实施方式1中的半导体激光元件100具有相同的结构。
另外，在第一金属膜61和第二金属膜62的界面形成Au和Ti、或Au和Cr的合金层也可以。另外，第一及第二金属膜61、62通过与实施方式1所示的金属膜形成工序相同的工序形成。
这样，通过由Au形成与由Pd构成的p侧电极70相接设置的第一金属膜61，能提高p侧电极70与金属膜60的粘合性。
另外，通过由Cr或Ti形成与由SiO2构成的绝缘膜50相接设置的第二金属膜62，能提高绝缘膜50与金属膜60的粘合性，进而能抑制绝缘膜50与金属膜60的剥离。
另外，在本实施方式中，由第一金属膜61和第二金属膜62这两层膜来形成金属膜60，但在由上述材料构成的第一金属膜61和第二金属膜62之间进一步设置单层或多层金属膜也可以。
如上所述，根据本实施方式，在金属膜60上设置与由Pd形成的p侧电极70相接设置的第一金属膜61和与由SiO2构成的绝缘膜50相接设置的第二金属膜62，且由Au形成第一金属膜61，由Cr或Ti形成第二金属膜62，因此，在实施方式1中说明的效果之上，还能提高金属膜60与p侧电极70及绝缘膜50的粘合性，进而能抑制p侧电极70的剥离。
实施方式3
图8是表示本发明实施方式3中的半导体发光元件的结构的剖视图。
图8中，本实施方式3中的半导体发光元件即半导体激光元件300中，将设于绝缘膜50的第一开口部50a的开口宽度设定为比设于金属膜60的第二开口部60a的开口宽度大。除了这一点以外，半导体激光元件300与实施方式1的半导体激光元件100具有相同的结构。
另外，对于半导体结构元件300，后述的绝缘膜蚀刻工序以外的工序是与实施方式1所示的工序相同的工序，故而省略说明。
在绝缘膜蚀刻工序中，以金属膜60为掩模，干蚀刻或湿蚀刻由SiO2构成的绝缘膜50这一点与实施方式1相同，但本实施方式中，将绝缘膜50的蚀刻时间设定为比实施方式1的长，将设于绝缘膜50的第一开口部50a的开口宽度设定为比设于金属膜60的第二开口部60a的开口宽度大。
这样，通过将设于绝缘膜50的第一开口部50a的开口宽度设定为比设于金属膜60的第二开口部60a的开口宽度大，能扩大p侧电极70与p型接触层45的接触面积，因此，能降低半导体激光元件300的动作电压。
另外，通过将设于绝缘膜50的第一开口部50a的开口宽度设定为比设于金属膜60的第二开口部60a的开口宽度大，能在绝缘膜蚀刻工序中对蚀刻条件设置裕度，进而能提高绝缘膜蚀刻工序中的成品率。
如上所述，根据本实施方式，由于将半导体激光元件300的绝缘膜50的第一开口部50a的开口宽度设定为比设于金属膜60的第二开口部60a的开口宽度大，因此，能降低半导体激光元件300的动作电压，而且能提高绝缘膜蚀刻工序中的成品率。
Claims (13)
1.一种半导体发光元件的制造方法，其特征在于，包括：
半导体层形成工序，在衬底上依次层叠第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层；
抗蚀剂形成工序，在所述第二导电型半导体层上的规定位置形成截面为悬突形状的抗蚀剂图案；
脊形成工序，以所述抗蚀剂图案为掩模，蚀刻所述第二导电型半导体层，在所述第二导电型半导体层形成脊形波导；
绝缘膜形成工序，在所述抗蚀剂图案及所述第二导电型半导体层上形成经由所述抗蚀剂图案在所述脊形波导上表面的一部分具有第一开口部的绝缘膜；
金属膜形成工序，在所述绝缘膜上形成具有比所述第一开口部的开口宽度大的开口宽度的第二开口部的金属膜；
剥离工序，除去所述抗蚀剂图案，将层叠于所述抗蚀剂图案上的所述绝缘膜及所述金属膜剥离；
绝缘膜蚀刻工序，以所述金属膜为掩模，蚀刻形成于所述脊形波导上表面的所述绝缘膜；以及
金属电极形成工序，在所述金属膜上、及经由所述第一开口部及所述第二开口部在所述第二导电型半导体层上，层叠金属电极。
2.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
第一开口部与第二开口部自调整。
3.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
第二开口部的开口宽度与脊形波导的宽度大致相同。
4.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层由氮化物半导体构成。
5.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
金属膜具有：
与金属电极相接设置的第一金属膜；和
与绝缘膜相接设置的第二金属膜。
6.根据权利要求5所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
绝缘膜由SiO2形成，
金属电极由Pd形成，
第一金属膜由Au形成，
第二金属膜由Cr或Ti形成。
7.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
在绝缘膜形成工序及金属膜形成工序中，分别通过真空蒸镀形成所述绝缘膜及所述金属膜，
使脊形波导上表面与所述金属膜的蒸镀源构成的角度比所述脊形波导上表面与所述绝缘膜的蒸镀源构成的角度大。
8.一种半导体发光元件，其特征在于，具备：
衬底；
第一导电型半导体层，层叠于所述衬底上；
活性层，层叠于所述第一导电型半导体层上；
第二导电型半导体层，层叠于所述活性层上，形成有向所述活性层的上方突起的脊形波导；
绝缘膜，层叠于所述第二导电型半导体层上，在所述脊形波导上表面形成有第一开口部；
金属膜，层叠于所述绝缘膜上，形成有与所述第一开口部连通且具有所述第一开口部的开口宽度以下的开口宽度的第二开口部；以及
金属电极，经由所述第一开口部及所述第二开口部，与所述第二导电型半导体层电连接。
9.根据权利要求8所述的半导体发光元件，其特征在于，
第一开口部与第二开口部自调整。
10.根据权利要求8或9所述的半导体发光元件，其特征在于，
第二开口部的开口宽度与脊形波导的宽度大致相同。
11.根据权利要求8所述的半导体发光元件，其特征在于，
第一导电型半导体层、活性层及第二导电型半导体层由氮化物半导体构成。
12.根据权利要求8所述的半导体发光元件，其特征在于，
金属膜具有：
与金属电极相接设置的第一金属膜；和
与绝缘膜相接设置的第二金属膜。
13.根据权利要求12所述的半导体发光元件，其特征在于，
绝缘膜由SiO2形成，
金属电极由Pd形成，
第一金属膜由Au形成，
第二金属膜由Cr或Ti形成。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009082033A JP2010238715A (ja) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | 半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子 |
| JP2009-082033 | 2009-03-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101877456A true CN101877456A (zh) | 2010-11-03 |
Family
ID=42783011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101431711A Pending CN101877456A (zh) | 2009-03-30 | 2010-03-29 | 半导体发光元件的制造方法及半导体发光元件 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100244074A1 (zh) |
| JP (1) | JP2010238715A (zh) |
| CN (1) | CN101877456A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106785911A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-31 | 中国科学院半导体研究所 | 窄脊半导体器件的制备方法 |
| CN108847574A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-20 | 华慧芯科技（天津）有限公司 | 一种脊波导电极开窗的方法 |
| CN111357158A (zh) * | 2017-11-17 | 2020-06-30 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置及半导体装置的制造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102222734B (zh) * | 2011-07-07 | 2012-11-14 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种倒置太阳能电池制作方法 |
| CN117791297B (zh) * | 2023-12-26 | 2024-10-29 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 半导体激光器的电极的制备方法及电极 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007027164A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Rohm Co Ltd | 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 |
-
2009
- 2009-03-30 JP JP2009082033A patent/JP2010238715A/ja active Pending
-
2010
- 2010-03-03 US US12/716,399 patent/US20100244074A1/en not_active Abandoned
- 2010-03-29 CN CN2010101431711A patent/CN101877456A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007027164A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Rohm Co Ltd | 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106785911A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-31 | 中国科学院半导体研究所 | 窄脊半导体器件的制备方法 |
| CN106785911B (zh) * | 2017-01-22 | 2019-09-24 | 中国科学院半导体研究所 | 窄脊半导体器件的制备方法 |
| CN111357158A (zh) * | 2017-11-17 | 2020-06-30 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置及半导体装置的制造方法 |
| CN108847574A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-20 | 华慧芯科技（天津）有限公司 | 一种脊波导电极开窗的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010238715A (ja) | 2010-10-21 |
| US20100244074A1 (en) | 2010-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101950924B (zh) | 半导体光学元件的制造方法 | |
| US10784307B2 (en) | Light-emitting device and method for manufacturing the same | |
| CN101442096B (zh) | 垂直的氮化镓基发光二极管及其制造方法 | |
| CN101276994B (zh) | 半导体光元件的制造方法 | |
| JP7052188B2 (ja) | 発光素子の製造方法 | |
| KR102530760B1 (ko) | 반도체 발광소자 | |
| WO2009117845A1 (en) | Semiconductor light-emitting device with double-sided passivation | |
| CN101877456A (zh) | 半导体发光元件的制造方法及半导体发光元件 | |
| CN105144415A (zh) | 氮化物半导体发光器件及其制造方法 | |
| US20240072513A1 (en) | Semiconductor optical device and method for manufacturing the same | |
| US11764199B2 (en) | Self-aligned vertical solid state devices fabrication and integration methods | |
| CN101527427B (zh) | 半导体光元件的制造方法 | |
| JP4170138B2 (ja) | 有機電界発光素子およびその製造方法 | |
| TWI703622B (zh) | 用於半導體元件之有效雙金屬觸點形成 | |
| CN101276993A (zh) | 半导体光学元件的制造方法 | |
| US20130049015A1 (en) | Leds and methods for manufacturing the same | |
| CN113540389B (zh) | 一种oled阳极的制备方法 | |
| CN101859847B (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
| CN101826585A (zh) | 半导体发光元件及其制造方法 | |
| JP5032511B2 (ja) | 半導体発光装置の製造方法と、それを用いて製造した半導体発光装置 | |
| JP2021009999A (ja) | 面発光レーザおよびその製造方法 | |
| CN114464710B (zh) | 一种led芯片及其制备方法 | |
| JP6252123B2 (ja) | 発光素子の製造方法 | |
| CN101110512A (zh) | 半导体光元件的制造方法 | |
| JP2007027164A (ja) | 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20101103 |