半导体光学元件及其制造方法

专利名称：半导体光学元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体光学元件(optical device)及其制造方法，特别 是涉及在波导脊(waveguide ridge)顶部配备了电极的半导体光学元 件及其制造方法。
背景技术：
近年来，作为为光盘的高密度化所必须的可实现从蓝色区域到紫 外线区域发光的半导体激光器，盛行着使用了 AlGaInN等氮化物类III -V族化合物半导体的氮化物类半导体激光器的研究开发，并已实用 化。在这样的蓝紫色LD (以下将激光二极管记作LD)是使化合物半 导体在GaN基板上结晶生长而形成的。在代表性的化合物半导体中，有将III族元素与V族元素键合在一起 的III - V族化合物半导体，通过多个III族原子或V族原子键合在一起， 可得到具有各种组分比的混晶化合物半导体。作为使用于蓝紫色LD的 化合物半导体，例如有GaN、 GaPN、 GaNAs、 InGaN、 AlGaN等。波导脊型的LD通常在波导脊的顶部设置电极层。在覆盖波导脊的 绝缘膜中在波导脊顶部设置开口，经该开口进行该电极层与作为波导 脊的最上层的接触层的连接。通常，该绝缘膜例如使用氧化硅膜或氮 化硅膜。在现有的红色LD中所使用的接触层的材料，例如GaAs等中，由 于接触电阻较低，所以一直以Ti作为电极材料使用。由于Ti对氧化硅 膜或氮化硅膜有良好的紧密附着性，故电极层的剥离不特别成问题。另外，应用在形成波导脊时所使用的抗蚀剂掩模并用搬离法来形 成覆盖波导脊的绝缘膜，开口也用相同的工序形成。在搬离法中，由 于与接触层粘结的抗蚀剂掩模在与接触层的键合部沿接触层的表面形 成凹陷，所以在搬离后覆盖波导脊的绝缘膜的一部分也在此凹陷的部 分残留，只有该残留的绝缘膜部分覆盖接触层的表面，从而电极层与 接触层的接触面积比接触层的全部表面积小。
在现有的红色LD中所使用的接触层的材料，例如GaAs等中，由 于接触电阻较低，所以用搬离法产生的接触面积的减小不会使接触电 阻大大增加，对LD的工作电压的上升并无大的影响。然而，在蓝紫色LD的情况下，使用于接触层的材料为GaN等， 由于材料的接触电阻较高，Ti与GaN的接触电阻更高，故不能使用Ti 作为电极材料，虽然使用了Ni、 Pt、 Au等，但对氧化硅膜或氮化硅膜 却无法得到良好的紧密附着性。因此，有时在电极层与绝缘膜之间发生剥离，由此电极层与接触 层剥离等等，使可靠性降低。还视情况因电极与接触层的接触面积的减少，提高了电极与接触 层的接触电阻，结果会提高蓝紫色LD的工作电压。对此，公开了使绝缘膜与焊盘电极或电极的紧密附着性提高从而 可防止焊盘电极或电极的剥离的半导体激光元件的公知例子如下。在氮化物半导体激光元件中，公开如下。在将脊部埋入的埋入绝缘膜220上形成ITO (Indium-Tin-Oxides: 氧化铟锡)膜，在其上形成Ni类的p电极230。由于在埋入绝缘膜220 与p电极230的界面上介有ITO膜260，故两者的紧密附着性变得良 好。p电极230具有通过蒸镀或溅射使Ni膜231、 Au膜232和ITO膜 260依次成膜的Ni/Au/ITO结构，或者通过蒸镀或溅射使Ni膜和ITO 膜依次成膜的Ni/ITO结构。然后，p焊盘电极具有通过蒸镀或溅射使 ITO膜251、 Pt膜252和Au膜253依次成膜的ITO/Pt/Au结构，在p 电极230与p焊盘电极250的界面上介有ITO膜233、 2S1(例如，参 照专利文献1的
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段和图3 )。在另一公知例中，公开了在氮化物半导体激光元件中，通过解理 (cleave)形成谐振面时的解理性好、粘结性良好的p焊盘电极。该p 焊盘电极由含金属的第1薄膜层和含金属的第2薄膜层构成，其中， 该第1薄膜层以与脊形状的条长度相同的长度覆盖整个P电极而形 成，该第2薄膜层在该笫1薄膜层上以比条长度短的长度形成。第1 薄膜层的材料被记作Ni、 Ti、 Cr、 W和Pt，第2薄膜层被记作Au和 Al(例如，参照专利文献2的00070016~0021段、图1和图2)。在又一公知例中，公开了在脊型半导体激光器中，以覆盖脊的方式形成Si02绝缘膜，在有选择地除去Si02绝缘膜而暴露的接触层上形
成Ti/Pt/Au阳极电极(例如，参照专利文献3的[00410042段和图 2)。专利文献1日本专利公开特开2005 - 354049号公报专利文献2日本专利公开特开2000 - 22272号公报 [专利文献31日本专利公开特开2005 - 166998号公报 在现有的半导体激光器的脊部，在埋入绝缘膜与p电极的界面上介有ITO膜以提高两者的紧密附着性，但为了改善与具有ITO/Pt/An结构的p焊盘电极的紧密附着性(adhesion)，作为p电极具有Ni/Au/ITO结构。ITO的组分比的控制困难，难以得到成品率高并具有稳定特性的ITO，往往无法稳定地确保〗氐的接触电阻。从而，难以以高成品率稳定地制造特性一致的器件，此外接触电阻会变高，结果提高了蓝紫色LD的工作电压。发明内容本发明是为了解决上述问题而进行的，其第1目的在于，通过构 成可防止金属电极层的剥离并且可抑制接触电阻的上升的半导体光学 元件，提供一种可靠性高、工作电压低的半导体光学元件，其笫2目 的在于，提供一种用于用简单的工序来制造可靠性高、工作电压低的 半导体光学元件的制造方法。本发明的半导体光学元件具备基板；半导体层叠结构，包含在 该基板上依次层叠的第1导电类型的第1半导体层、有源层和第2导 电类型的笫2半导体层；波导脊，由包含该半导体层叠结构的笫2半 导体层的一部分半导体层形成；第1绝缘膜，与该波导脊的顶部对应 地具有开口部，覆盖波导脊的侧壁；紧密附着层，排除开口部地配设 在第1绝缘膜上，并且包含由Ti、 TiW、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo的任一种 金属或这些金属的任一种的氮化物形成的第1紧密附着膜；以及金属 电极层，配设在该紧密附着层上，并且经开口部紧密附着于波导脊的 顶部的第2半导体层上。在本发明的半导体光学元件中，金属电极层经开口部紧密附着于 波导脊顶部的第2半导体层上，并且该金属电极层的一部分经与笫1 绝缘膜牢固地紧密附着的紧密附着层被牢固地固结在第1绝缘膜上。因此，可防止金属电极膜的剥离，并且由于金属电极层的接触电阻低， 所以可使半导体光学元件的工作电压保持得很低。


图1是本发明的一种实施方式的半导体LD的剖面图。 图2是表示本发明的半导体LD的制造方法的各制造工序的半导体 LD的局剖图。图3是表示本发明的半导体LD的制造方法的各制造工序的半导体 LD的局剖图。图4是表示本发明的半导体LD的制造方法的各制造工序的半导体 LD的局剖图。图5是表示本发明的半导体LD的制造方法的各制造工序的半导体 LD的局剖图。图6是表示本发明的半导体LD的制造方法的各制造工序的半导体 LD的局剖图。图7是表示本发明的半导体LD的制造方法的各制造工序的半导体 LD的局剖图。图8是表示本发明的半导体LD的制造方法的各制造工序的半导体 LD的局剖图。图9是表示本发明的半导体LD的制造方法的各制造工序的半导体 LD的局剖图。图io是表示本发明的半导体体LD的局剖图。图11是表示本发明的半导体 体LD的局剖图。图12是表示本发明的半导体 体LD的局剖图。图13是表示本发明的半导体 体LD的局剖图。图14是表示本发明的另一半导体LD的制造方法的各制造工序的 半导体LD的局剖图。图15是表示本发明的另一半导体LD的制造方法的各制造工序的LD的制造方法的各制造工序的半导 LD的制造方法的各制造工序的半导 LD的制造方法的各制造工序的半导 LD的制造方法的各制造工序的半导
半导体LD的局剖图。图16是表示本发明的另一半导体LD的制造方法的各制造工序的 半导体LD的局剖图。图17是表示本发明的又一半导体LD的制造方法的各制造工序的 半导体LD的局剖图。图18是表示本发明的又一半导体LD的制造方法的各制造工序的 半导体LD的局剖图。
具体实施方式
在以下的实施方式中，作为半导体光学元件，例如以蓝紫色LD为 例进行说明，但不限于蓝紫色LD，应用于红色LD等全部半导体光学 元件也能收到同样的效果。因此，形成半导体层叠结构的各材料不限 于氮化物类半导体，也包含InP类材料或GaAs类材料。另外，基板不 限于GaN基板，为InP、 GaAs、 Si、 SiC等其它半导体基板或蓝宝石 基板等绝缘基板亦可。实施方式l图1是本发明的一种实施方式的半导体LD的剖面图。再有，在各图中，相同的符号表示相同的部分或相当的部分。在图1中，该LD10为波导脊型的蓝紫色LD，在n型GaN基板12(以下，将"n型，，记作"n-",并将"p型"记作"p-，，，特别是 将未掺杂质的未掺杂的情形记作)的一个主面即Ga面上形成 由n-GaN形成的緩冲层14、在该緩冲层14上形成由n - AlGaN形成 的作为第1半导体层的例如笫1 n -包层16、笫2 n -包层18、和笫3 n -包层(cladding layer) 20，在该第3 n -包层20上依次层叠由n-GaN形成的n侧光导(light guiding)层22 、由InGaN形成的n侧SCH(Separate Confinement Heterostructure:分离局限式异质结构)层24 和有源层26。在该有源层26上依次层叠由InGaN形成的p侧SCH层28、由p - AlGaN形成的电子阻挡(barrier)层30、由p-GaN形成的p侧光 导层32、由p-AlGaN形成的p-包层34以及由p-GaN形成的接触 层36。作为第2半导体层，在本实施方式中，包含p-包层:M和接触 层36。但是，笫2半导体层视情况为l层或3层以上也均无关系。
在本实施方式中，半导体层叠结构37例如包括緩冲层14、笫l n -包层16、第2 n -包层18、第3 n -包层20、 n侧光导层22、 n侧 SCH层24、有源层26、 p侧SCH层28、电子阻挡层30、 p侧光导层 32、 p-包层34和接触层36。通过在接触层36和p-包层34中形成作为凹部的沟道38，从而 接触层36和与接触层36相接的上表面侧的p -包层34的一部分形成 波导脊40。波导脊40被配设在成为LD10的谐振器端面的解理端面的宽度方 向的中央部分，在成为谐振器端面的两端面之间延伸。该波导脊40在 其长边方向的尺寸、即谐振器长度为lOOOjim,在与其长边方向正交的 方向的脊宽度为数Hm 数十pm，例如在本实施方式中为1.5jim。另外，沟道的宽度在本实施方式中为10fim。经沟道38在波导脊 40的两外侧形成的台状部例如是电极焊盘基座(platform) 42。另外，波导脊40的高度、即从沟道38的底面起算的高度，例如 为0.5[im。包含波导脊40的侧壁和电极焊盘基座42的侧壁的沟道38的两侧 面和底面被作为笫1绝缘膜的第l硅绝缘膜44覆盖。该第l硅绝缘膜 44例如由膜厚为200nm的Si()2膜形成。在第1硅绝缘膜44上，覆盖第1硅绝缘膜"地在包含波导脊40 的侧壁和电极焊盘基座42的侧壁的沟道38的两侧面和底面上，配设 紧密附着层45。紧密附着层45包括紧密附着在笫1硅绝缘膜44上配置的膜厚为 30nm的作为Ti膜的笫1紧密附着膜45a、和在该笫1紧密附着膜4Sa 上形成的层厚为40nm的作为Au膜的第2紧密附着膜45b。作为第1紧密附着膜45a，除Ti外，还可由TiW、 Nb、 Ta、 Cr 和Mo的任一种金属或这些金属的任一种的氮化物形成，笫2紧密附着 膜45b由含Au的金属形成。再有，该第1硅绝缘膜44和紧密附着层45不在接触层36的上表 面形成，第1硅绝缘膜44和紧密附着层45所具有的开口部44a使接触 层36的整个上表面暴露(expose)。在接触层36的上表面，配置与接触层36相接而电连接的作为金 属电极层的p侧电极46。 p侧电极46用真空蒸镀法具有从紧密附着叠层厚60rnn的AuGa膜、层厚30nm的铂(Pt) 膜和层厚80nm的Au膜而形成的AuGa/Pt/Au结构，或者具有从紧密 附着层45侧起通过依次层叠层厚60nm的Au膜、层厚30nm的铂(Pt) 膜和层厚80nm的Au膜而形成的Au/Pt/Au结构。该p侧电极46与接触层36的上表面紧密附着，其一部分还在波 导脊40的侧壁和沟道38底部的一部分上形成的紧密附着层45上延 伸。由上述材料构成的笫1紧密附着膜45a与SK)2膜的第l硅绝缘膜 44的紧密附着性良好，此外，由于该第1紧密附着膜45a与第2紧密 附着膜45b的紧密附着性也良好，所以紧密附着层45与第l硅绝缘膜 44牢固地紧密附着。因为p侧电极46为从下层侧起的AuGa膜/Pt膜/Au膜的结构，所 以紧密附着层45的第2紧密附着膜45b(Au膜)与p侧电极46，因同 样的Au类的金属膜相接之故而牢固地紧密附着。从而，p侧电极46 经紧密附着层45与笫l硅绝缘膜44牢固地紧密附着，难以引起p侧 电极46的剥离。因此，LD10的可靠性增高。进而，由于p侧电极46由AuGa膜/Pt膜/Au膜这样的金属膜构成， 所以电阻值低并且可降低与接触层36的接触电阻。从而，可抑制半导 体LD10的工作电压的上升。另外，紧密附着层45是由一个元素或二个元素构成的金属材料或 其氮化物，成膜可通过蒸镀或溅射稳定地进行。因此，紧密附着层45 比起ITO膜可稳定地形成，可确保高可靠性。再有，虽然在本实施方式中，紧密附着层45由作为Ti膜的第1 紧密附着膜45a和作为Au膜的笫2紧密附着膜45b构成，但仅由第1 紧密附着膜45a构成也没有关系。另外，在配置于电极焊盘基座42的上表面上、以及沟道38内的 电极焊盘基座42侧面和沟道38底部的一部分上的紧密附着层45表面 上，例如配设由SK)2形成的第2硅绝缘膜48。在p侧电极46的表面上与p侧电极46紧密附着而配设焊盘电极 50。该电极焊盘50被配设在两侧的沟道38内部的p侧电极46、笫l 硅绝缘膜44和第2硅绝缘膜48上，进而延伸至配设在电极焊盘基座 42上表面的第2硅绝缘膜48上。焊盘电极50从下层侧起依次层叠Ti、Pt和Au而被构成。在n-GaN基板12的背面，配设用真空蒸镀法通过依次层叠Ti 和Au膜而形成的n侧电极52。在该LD10中，作为n型杂质，掺硅(Si);作为p型杂质，掺镁 (Mg)。n-GaN基板12的层厚为500-700nm左右。另外，緩冲层14的 层厚为lfim左右。第1 n-包层16的层厚为400nm左右，例如由n-Al0.07Gao.93N形成，第2 n -包层18的层厚为1000nm左右，例如由n - Alo.o45Gao.955N形成，笫3 n -包层20的层厚为300nm左右，例如由 n - Al0.015Ga0.985N层形成。n侧光导层22的层厚例如为80nm。 n侧SCH层24的膜厚为 30nm ， 由i — In0.02Ga0.98N形成。有源层26具有由下述各层构成的双量子阱结构与n侧SCH层 24相接而配设的由i-Incu2Gao.88N构成的层厚为5nm的阱层2&、在 阱层26a上配设的由i - Ino.MGacN构成的层厚为8mn的阻挡层26b、 和在该阻挡层26b上配设的由i-In(U2Gao.8sN构成的层厚为5nm的阱 层26c。在有源层26的阱层26c上，与之相接而配设的p侧SCH层28的 膜厚为30nm ，由i - In0.02Ga0.98N形成。电子阻挡层30的层厚为20nm左右，由p - Alo.2Gao.8N形成。p侧 光导层32的层厚为100nm， p -包层34的层厚为500nm左右，由p-Al0.o7Gan.93N形成，接触层36的层厚为20nm。接着，说明LD10的制造方法。图2~图13是表示本发明的半导体LD的制造方法的各制造工序 的半导体LD的局剖图。在该制造工序中，由于n - GaN基板12和在其上依次层叠的直至 p侧光导层32的各层在制造工序中无特别变化，所以从各图中省略掉， 对于比包含p侧光导层32的一部分在内的层更上层的各层，示出了其 剖面。首先，在预先通过热清洗等对表面进行了清洗的GaN基板12上用 有机金属化学气相生长法(以下，称为MOCVD法)，例如在10001C 的生长温度下形成作为緩沖层14的n - GaN层。
接着，依次形成作为笫1 n-包层16的n-Al(M)7Gao,93N层、作为 第2 n -包层18的n - Alo.045Gao.955N层、作为笫3 n -包层20的n -Al0.015Ga0.985N层、作为n侧光导层22的i - In0.02Ga0.98N层、作为n侧 SCH层24的i - Ino.02Gao.98N层，并在其上依次形成构成有源层26的 作为阱层26a的i - Ino.12Gao.88N层、作为阻挡层26b的i - Ino. )2Gao.98N 层和作为阱层26c的i - IH(U2Gao.s8N。接着，在有源层26上依次层叠作为p侧SCH层28的i-In0.02Ga。.98N层、作为电子阻挡层30的p - Alo.2Gao.8N层、作为p侧光 导层32的p - Al0.2Ga0.8N层70、作为p -包层34的p - Al0.07Ga0.93N层 72和作为接触层36的p - GaN层74，形成具有这样的半导体层叠结构 37的晶片。图2示出了该工序的结杲。接着，参照图3，在晶体生长已结束的晶片整个面上，涂敷抗蚀剂， 利用照相制版工序，在与波导脊40的形状对应的部分76a保留抗蚀 剂，形成除去了与沟道38的形状对应的部分76b的抗蚀剂的、作为第 1抗蚀剂图形的抗蚀剂图形76。该结果为图3。在本实施方式中，与波 导脊40的形状对应的部分76a的宽度为1.5jim，与沟道38的形状对应 的部分76b的宽度为lOiim。接着，参照图4，以抗蚀剂图形76为掩模，利用RIE( Reactive Ion Etching:反应离子刻蚀)，刻蚀p - GaN层74和与该p - GaN74相接 的p - Alo.o7Ga。.93N层72的上表面侧的一部分，保留p - Al。.07Ga0.93N 层72的一部分，形成作为底部的沟道38。此时的刻蚀深度a在本实施 方式中为a = 500nm (0.5nm)。通过形成沟道38，从而形成波导脊40 和电极焊盘基座42。图4示出了该工序的结果。接着，参照图5，用有机溶剂等除去在先前的刻蚀中所使用的抗蚀 剂图形76。此时的沟道38的深度、即波导脊40的高度等于刻蚀深度a， 为500nm ( 0.5pm)。另外，在该工序中还形成成为电极焊盘基座42 的部分。图5示出了该工序的结果。接着，参照图6，在晶片整个面上使用CVD法、真空蒸镀法或溅 射法等，例如形成膜厚为0.2jmi的作为第1绝缘膜的成为第1硅绝缘 膜44的Si()2膜78。进而，应用与Si02膜78同样的成膜方法覆盖SK)2 膜78，形成由膜厚为30nm的作为笫1紧密附着膜45a的Ti膜、和在
该Ti膜上形成的层厚为40nm的作为第2紧密附着膜Mb的Au膜构成 的紧密附着层45。再有，在以下的图中，也对使Ti膜与Au膜合起来作为紧密附着 层45的情况进行说明。Si02膜78和紧密附着层45覆盖波导脊40的上表面、沟道38的 内部的表面和电极焊盘基座42的上表面。图6示出了该工序的结果。接着，参照图7，在晶片整个面上涂敷光致抗蚀剂，形成抗蚀剂膜 80，使得沟道38中的抗蚀剂膜的膜厚b比波导脊40的顶部和电极焊 盘基座42的顶部的抗蚀剂膜的膜厚c厚。例如，形成抗蚀剂膜80，使 得b-0.8fim、 c = 0.4,左右。在图7中记载有，沟道38上的抗蚀剂膜80的表面比波导脊40的 顶部和电极焊盘基座42的顶部的抗蚀剂膜80的表面凹陷，但只要能 使抗蚀剂膜的表面均匀而平坦地形成，自然会满足bX!。但是，如图7描绘的那样，即使沟道38上的抗蚀剂膜80的表面比 波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部的抗蚀剂膜80的表面凹 陷，只要满足b〉c，抗蚀剂膜80的表面的形状如何均无关系。通常用旋涂法涂敷光致抗蚀剂。即，通过向晶片上滴注抗蚀剂， 使晶片自转，可形成均一的膜厚。然后，通过使光致抗蚀剂的粘度和滴注量、晶片旋转时的转数和 旋转时间为适当的值，可控制抗蚀剂膜的膜厚。如图7所示，在晶片的表面形成台阶差或凹部的情况下，突出的 部分、即此时在波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部薄且凹陷 的部分，在此时在沟道38的部位增厚，其膜厚差的大小受光致抗蚀剂 的粘度影响。在图7所示那样的晶片的情况下，在使沟道38的底部与波导脊40 的顶部或电极焊盘基座42的顶部的Si()2膜78的膜厚相等的情况下， 若粘度小，则沟道38的刻蚀深度a、沟道38中的抗蚀剂膜80的膜厚b 和波导脊40的顶部或电极焊盘基座42的顶部的抗蚀剂膜80的膜厚c 的关系接近于b = c+a。这意味着可使抗蚀剂膜80的表面均匀地大致平 坦。另外，在抗蚀剂膜80的表面并非均匀地大致平坦、在沟道38的 部位抗蚀剂的表面凹陷的情况下，如光致抗蚀剂的粘度增大，则接近
于b = c。这意味着沟道38上的抗蚀剂膜80的膜厚与波导脊40的顶部 或电极焊盘基座42的顶部的抗蚀剂膜80的膜厚大致相等。另外，在抗蚀剂膜80的表面并非均勻地大致平坦、在沟道38的 部位抗蚀剂的表面凹陷的情况下，只要抗蚀剂的粘度不太低，则b>c， 即沟道38部分的抗蚀剂膜80的膜厚比波导脊40的顶部或电极焊盘基 座42的顶部的抗蚀剂膜80的膜厚厚。这样，通过适当地设定抗蚀剂的粘度和晶片旋转时的转数，可设 定沟道38部分的抗蚀剂膜80的膜厚b与波导脊40的顶部或电极焊盘 基座42的顶部的抗蚀剂膜80的膜厚c的关系为所希望的关系，即b>c 。 图7示出了该工序的结果。接着，参照图8，从抗蚀剂膜80的表面均匀地除去抗蚀剂， 一边 保留沟道38的抗蚀剂膜80， 一边完全除去波导脊40的顶部和电极焊 盘基座42的顶部的抗蚀剂膜80，形成使波导脊40的顶部和电极焊盘 基座42的顶部暴露的抗蚀剂图形82。例如，借助于使用了 02等离子体的干法刻蚀，完全暴露规定的厚 度部分、即波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部的紧密附着层 45，而且在沟道38内抗蚀剂膜80的表面刻蚀为比p-GaN层74的上 表面残留得高的程度，在本实施方式中例如为400nm的量。对于抗蚀剂膜80，在沟道38上的抗蚀剂膜80的膜厚形成为800nm 左右，此外，波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部的抗蚀剂膜 80的膜厚形成为400nm左右。因此，如果从抗蚀剂膜80的表面通过 刻蚀除去400nm的抗蚀剂，则波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的 顶部的抗蚀剂膜80被除去，使紧密附着层45的上表面暴露，并且沟 道38上的抗蚀剂膜80的表面形成在比SiO2膜78的膜厚的一半高的位 置，该残留的抗蚀剂膜成为作为第2抗蚀剂图形的抗蚀剂图形82。下面那样正确地进行。在借助于使用了 02等离子体的干法刻蚀以除去抗蚀剂膜时的刻蚀 量的控制可如下地进行。在借助于使用了 02等离子体的干法刻蚀以除去抗蚀剂膜时，o2 等离子体中的氧与光致抗蚀剂中的碳发生反应而生成的CO在等离子 体中受到激发，发出波长为451nm的激发光。 一边从刻蚀室的外部观
察该激发光的强度， 一边进行干法刻蚀。如果进行干法刻蚀，除去波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的 顶部的抗蚀剂，以减少作为刻蚀对象的抗蚀剂膜80的表面积，则波长 451nm的激发光的强度降低。只要观测该光强度的降低以确定刻蚀的停止时期即可。从而，能 够以良好的精度来控制刻蚀的停止。当然，在实际上，由于波导脊40的高度、波导脊40的顶部和电 极焊盘基座42的顶部的抗蚀剂膜80的厚度及光致抗蚀剂的刻蚀速度 等在晶片面内呈分布状态，所以在晶片整个面上为了可靠地除去波导 脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部的抗蚀剂膜80，不用说还必须 考虑从检测到发光强度的降低的时刻起还要继续规定的一定时间刻蚀 后再停止等。另外，作为另一刻蚀停止时刻的检测法，还有下面的方法。 即，在干法刻蚀中，朝向波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的 顶部，从晶片的相向位置使单一波长的光、例如激光入射，并使之在 波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部反射。该反射光的光强度随存在于波导脊40的顶部和电极焊盘基座42 的顶部的抗蚀剂膜80的残存厚度而变化。通过观测该反射光的光强 度，可掌控存在于波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部的抗蚀 剂膜80的残存厚度，在该残存厚度变为O的时刻，可发出刻蚀停止的 指令。无论用这些方法中的何种方法，由于可一边以良好的精度来检测 抗蚀剂膜80的刻蚀量， 一边进行刻蚀，所以能够形成在残留了沟道38 内的抗蚀剂膜的同时除去了波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶 部的抗蚀剂膜80的抗蚀剂图形82。图8示出了该工序的结果。接着，参照图9，以抗蚀剂图形82为掩模，从表面起均匀地刻蚀 暴露的紧密附着层45，残留在沟道38的侧面和底部所形成的紧密附着 层45和SK)2膜78，同时完全除去在波导脊40的顶部和电极焊盘基座 42的顶部所形成的紧密附着层45和Si02膜78。在波导脊40的顶部在 紧密附着层45和Si02膜78上可靠地形成开口部"a。此时的刻蚀可使用反应性离子刻蚀法等干法刻蚀或湿法刻蚀。紧密附着层45的刻蚀，在本实施方式中，笫l紧密附着膜45a由Ti形成，此外第2紧密附着膜45b由Au形成。从而，第1紧密附着膜 45a在干法刻蚀的情况下用CF4气等含氟的气体，在湿法刻蚀的情况下 用緩冲氬氟酸等。另外，第2紧密附着膜45b在干法刻蚀的情况下用 Ar气，在湿法刻蚀的情况下以王水为刻蚀剂进行刻蚀。另外，Si02膜78的刻蚀在干法刻蚀的情况下用CF4气等含氟的气 体对SK)2膜78进行，在湿法刻蚀的情况下以緩冲氲氟酸等为刻蚀剂进 行。在紧密附着层45和Si02膜78的刻蚀的情况下，也可用下面的方 法来控制准确的刻蚀量。例如，在紧密附着层45的刻蚀结束，用CF4气等含氟的气体对Si02 膜78进行干法刻蚀的情况下，由Si02膜78中的Si与刻蚀气体中的F 产生SiF2，通过观测从SiF2发出的波长约390nm的光的强度，从而根 据光强度的变化可观测在波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部 所形成的SK)2膜78已消失，在确认该光的强度降低后即可停止刻蚀。另外，在紧密附着层45的刻蚀结束，用緩冲氢氟酸等对Si()2膜78 进行湿法刻蚀的情况下，向在波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的 顶部所形成的SK)2膜78，从晶片表面的相向位置入射单一波长的激 光，通过观测所反射的光的强度，可测量在波导脊40的顶部和电极焊 盘基座42的顶部残存的Si()2膜78的膜厚。在确认该被测量的Si02 膜78的残存厚度已为0后即可停止刻蚀。图9示出了该工序的结果。接着，参照图10，借助于使用了有机溶剂的湿法刻蚀，除去抗蚀 剂图形82。图10示出了该工序的结果。接着，参照图ll，在波导脊40的顶部形成p侧电极46。 首先，在晶片整个面上涂敷抗蚀剂，通过照相制版工序形成对波 导脊40的最上层即p - GaN层74的上表面、波导脊40的侧壁和沟道 38底部的一部分开口后的抗蚀剂图形(未图示)，在该抗蚀剂图形上， 例如用真空蒸镀法依次层叠层厚60mn的AuGa膜、层厚30nm的铂 (Pt)膜和层厚80nm的Au膜，或者依次层叠层厚60mn的Aii膜、 层厚30nm的铂(Pt)膜和层厚80nm的Au膜，在形成了如此成膜的 金属电极层后，通过用搬离(liftoff)法除去抗蚀剂膜和在该抗蚀剂膜 上所形成的金属电极层，形成p侧电极46。
由于波导脊40的顶部的p-GaN层74的上表面未被SiOz膜78 覆盖地通过开口部44a〗吏整个上表面暴露，所以该p侧电极46与p-GaN层74的接触面积在形成开口部44a时不会减少。从而，可防止接触电阻随p侧电极46与p - GaN层74的接触面积 的减少而增加。另外，由于紧密附着层45的第1紧密附着膜45a与Si02膜"的 紧密附着性良好，此外该笫1紧密附着膜45a与笫2紧密附着膜45b 的紧密附着性也良好，所以紧密附着层45与Si02膜78牢固地紧密附 着。进而，由于p侧电极46具有从下层侧起为AuGa膜/Pt膜/Au膜的 结构，所以紧密附着层45的第2紧密附着膜"b (Au膜)与p侧电极 46是同样的Au类的金属膜相接，从而牢固地紧密附着在一起。从而，p侧电极46经紧密附着层45牢固地与Si02膜78紧密附着， 难以引起p侧电极46的剥离。进而，由于p侧电极46具有由AuGa 膜/Pt膜/Au膜这样的金属膜形成的结构，所以电阻值低并且可降低与p -GaN层74的接触电阻。图ll示出了该工序的结果。接着，参照图12，形成第2硅绝缘膜48。首先，在晶片整个面上涂敷抗蚀剂，通过照相制版工序形成在除 去p侧电极46上的部分、即电极焊盘基座42上表面和沟道38内的电 极焊盘基座42侧面与沟道38底部的一部分具有开口的抗蚀剂图形(未 图示)，在晶片整个面上例如用真空蒸镀法形成厚度为100nm的Si02 膜，用搬离法除去在p侧电极46上所形成的抗蚀剂膜和在该抗蚀剂膜 上所形成的Si02膜，从而形成由SK)2膜所形成的第2硅绝缘膜48。图12示出了该工序的结果。最后，参照图13，在p侧电极46、沟道38和第2硅绝缘膜48上 用真空蒸镀法层叠由Ti、 Pt和Au构成的金属膜，形成焊盘电极50。 变形例1图14 ~ 16是表示本发明的另 一半导体LD的制造方法的各制造工 序的半导体LD的局剖图。在先前说明过的半导体LD的各制造工序之中，图l至图6的工序 在本变形例中也是相同的。使用图14~图16的工序来代替先前说明的 图7和图8的工序。
在先前图6的工序中，波导脊40的上表面、沟道38内部的表面和 电极焊盘基座42的上表面被Si02膜78覆盖，进而覆盖Si02膜78地 形成了由膜厚为30nm的作为第1紧密附着膜45a的Ti膜和在该Ti膜 上形成的层厚为40mn的作为第2紧密附着膜45b的Au膜构成的紧密 附着层45，而后参照图14，在晶片整个面上涂敷以酚醛树脂为主要成 分的光致抗蚀剂，形成抗蚀剂膜90，该抗蚀剂膜卯在与波导脊40邻 接的沟道38内，抗蚀剂膜90的表面有与波导脊40顶部的紧密附着层 45的上表面大致相同的高度。在本实施方式中，沟道38上的抗蚀剂膜90的层厚d、即从在沟道 38的底部所配置的紧密附着层45的表面至抗蚀剂膜卯的表面的高度d 为500腿(0.5,)。此时，准确地控制了沟道38上的抗蚀剂膜90的层厚d的抗蚀剂 膜90的制造方法与已说明过的图7中的抗蚀剂膜80的形成方法同样 地，通过适当地设定抗蚀剂的粘度和晶片旋转时的转数，可将沟道38 部分中的抗蚀剂膜90的膜厚d设定为所希望的值。图14示出了该工 序的结果。接着，参照图15，对抗蚀剂膜90用照相制版工序，在沟道38的 底面的紧密附着层45上的一部分残留抗蚀剂膜90，在沟道38内，在 抗蚀剂膜90与波导脊40的侧壁上的紧密附着层45之间以及在抗蚀剂 膜90与电极焊盘基座42的侧壁上的紧密附着层45之间，设定规定的 间隔e而隔离，并且形成使波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部 的紧密附着层45的表面均匀地暴露的抗蚀剂图形92。图15示出了该 工序的结果。接着，参照图16，通过对晶片进行热处理，例如在大气中保持140 n的温度加热IO分钟，使光致抗蚀剂流动化，在沟道38内，通过使 在抗蚀剂膜90与波导脊40的侧壁上的紧密附着层45之间以及在抗蚀 剂膜卯与电极焊盘基座42的侧壁上的紧密附着层45之间的规定的间 隔e消失，即通过使抗蚀剂膜与沟道38内的侧壁上的紧密附着层45 紧密附着在一起，从而形成在沟道38内保留抗蚀剂膜的同时使波导脊 40的顶部和电极焊盘基座42的顶部暴露的抗蚀剂图形82。在抗蚀剂图形82的沟道38内所配置的抗蚀剂膜表面的高度位置f 被设定为比波导脊40顶部和电极焊盘基座42顶部的紧密附着层45的
表面低，比波导脊40顶部和电极焊盘基座42顶部的p - GaN层74的 上表面高的残留程度。在本实施方式中，设定为f-400nm。然后，为此，在该工序中的热处理的前后，在假定抗蚀剂膜没有 体积变化的情况下，假定图15和图16的剖面内的抗蚀剂图形92的截 面积与抗蚀剂图形82的截面积相等，必须设定间隔e，以便得到所希 望的f值。再有，在图15中，将抗蚀剂图形92的间隔e设定在沟道38内的 抗蚀剂膜的两侧，但如果设定间隔e以便得到所希望的f值，则间隔即 使设置在单侧也没有关系。图16示出了该工序的结果。本工序以后的工序与先前说明过的图9以后的工序相同。变形例2图17~ 18是表示本发明的另一半导体LD的制造方法的各制造工 序的半导体LD的局剖图。在先前说明过的半导体LD的各制造工序之中，图1至图4的工序 在本变形例中也是相同的。使用图17~图18的工序来代替先前说明的 图5至图IO的工序。在先前图4的工序以下，依然保留在先前的刻蚀中所使用的抗蚀 剂图形76，在晶片整个面上使用CVD法、真空蒸镀法或溅射法等，例 如形成膜厚为0.2nm的作为第l绝缘膜的成为第l硅绝缘膜44的Si02 膜78。进而，利用与SK)2膜78同样的制造方法覆盖Si02膜78 ，形 成由膜厚为30nm的作为第1紧密附着膜45a的Ti膜和在该Ti膜上形 成的层厚为40nm的作为笫2紧密附着膜45b的Au膜构成的紧密附着 层45。 Si02膜78和紧密附着层45覆盖波导脊40的上表面上的抗蚀剂 膜、在沟道38的内部的表面上和电极焊盘基座42的上表面的抗蚀剂 膜。图17示出了该工序的结果。接着，通过使用了有机溶剂等的湿法刻蚀来除去抗蚀剂图形76。 此时在沟道38的内部的表面上残留Si02膜78和紧密附着层45,但在 波导脊40的上表面上和电极焊盘基座42上的抗蚀剂膜上表面所形成 的Si02膜78和紧密附着层45与抗蚀剂膜一起被除去，暴露在波导脊 40和电极焊盘基座42上所形成的p - GaN层74。图18示出了其结果。本工序以后的工序与先前说明过的图11以 后的工序相同。
在本实施方式l的LD10中，包含波导脊40的侧壁的沟道38的侧 面和底面上，覆盖第l硅绝缘膜44地配设紧密附着层45。紧密附着层 45由紧密附着在第l硅绝缘膜44上而被配设的作为Ti膜的第1紧密 附着膜45a和在该第1紧密附着膜45a上形成的作为Au膜的第2紧密 附着膜45b构成。在接触层36的上表面上配置经开口部44a与接触层36相接而电连 接的p侧电极46。该p侧电极46的一部分延伸至紧密附着层45的上 表面而纟皮配置。因此，p侧电极46经紧密附着层45与第l硅绝缘膜44牢固地紧 密附着，难以引起p侧电极46的剥离。因此，提高了 LD10的可靠性。进而，由于p侧电极46具有由Au膜/Pt膜/Au膜这样的金属膜构 成的结构，所以电阻值低并且可降低与接触层36的接触电阻。因此， 可抑制工作电压的上升。另外，紧密附着层45是由一个或二个元素构成的金属材料或其氮 化物，成膜可用蒸镀或溅射稳定地进行。因此，紧密附着层与ITO膜 相比可稳定地形成，可确保高可靠性。进而，可构成工作电压低、可靠性高的半导体LD。在本实施方式1的LD10的制造方法中，通过在层叠了半导体层的 晶片上形成沟道38，从而形成波导脊40和电极焊盘基座42，在晶片 整个面上形成SK)2膜78以及由作为Ti膜的笫1紧密附着膜45a和在 该第1紧密附着膜45a上形成的作为Au膜的第2紧密附着膜"b构成 的紧密附着层45。接着，在晶片整个面上涂敷抗蚀剂，形成抗蚀剂膜80，使沟道38 上的抗蚀剂膜的膜厚比波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部的 抗蚀剂膜80的膜厚厚。接着，从抗蚀剂膜80的表面均勻地除去抗蚀剂， 一边残留沟道38 的抗蚀剂膜80， 一边除去波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部 的抗蚀剂膜80，形成使波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部暴 露的抗蚀剂图形82。接着，以抗蚀剂图形82为掩模，从表面均匀地刻蚀所暴露的紧密 附着层45，残留在沟道38的侧面和底部所形成的紧密附着层45，同 时除去在波导脊40的顶部和电极焊盘基座42的顶部形成的紧密附着 层45和SK)2膜78，在波导脊40的顶部，在紧密附着层45和SK)2膜 78上可靠地形成开口部44a。接着，在除去了抗蚀剂图形82后，在波导脊40的顶部形成p侧 电极46。在本LD的制造方法中，p侧电极46经紧密附着层45与笫l硅绝 缘膜44牢固地紧密附着，难以引起p侧电极46的剥离。与p侧电极 46接触的半导体层此时是成为接触层36的p - GaN层74，其上表面由 紧密附着层45和Si02膜78的开口部44a可靠地暴露，在p - GaN层 74的上表面上无SK)2膜78残留。因此，由于p侧电极46与接触层36 的接触面积不会减少，此外p侧电极46具有由Au膜/Pt膜/Au膜这样 的金属膜构成的结构，所以可用简单的工序制造出电阻值低并且可降 低与接触层36的接触电阻、同时可抑制工作电压的上升的半导体光学 元件。另外，紧密附着层45是由一个或二个元素构成的金属材料或其氮 化物，成膜可用蒸镀或溅射稳定地进行。因此，能够以良好的成品率 制造具有稳定的特性的半导体LDIO。进而，能够以良好的成品率制造 工作电压低、可靠性高的半导体LDIO。进而，通过在层叠了半导体层的晶片上形成沟道38，形成波导脊 40和电极焊盘基座42 ，在晶片整个面上形成Si02膜78以及由作为Ti 膜的笫1紧密附着膜45a和在该第1紧密附着膜"a上形成的作为An 膜的第2紧密附着膜45b构成的紧密附着层45。接着，在晶片整个面 上涂敷以酚醛树脂为主要成分的抗蚀剂，形成抗蚀剂膜90，使沟道38 上的抗蚀剂膜卯的表面与波导脊40顶部的紧密附着层45的上表面具 有大致相同的高度。接着，对抗蚀剂膜90用照相制版工序，形成下述 这样的抗蚀剂图形92:在沟道38的底面的紧密附着层45上的一部分 残留抗蚀剂膜卯，以规定的间隔e隔离沟道30内的抗蚀剂膜90与沟 道30内的侧壁上的紧密附着层45之间，并且使波导脊40的顶部和电 极焊盘基座42的顶部的紧密附着层45表面均勻地暴露。接着，通过 对晶片进行热处理，使光致抗蚀剂流动，使沟道30内抗蚀剂膜90与 沟道30内侧壁上的紧密附着层45紧密附着起来，形成抗蚀剂图形82。在该制造方法中，p侧电极46经紧密附着层4S与第l硅绝缘膜44 牢固地紧密附着，难以引起p侧电极46的剥离。与p侧电极46^^触
的半导体层此时是成为接触层36的p - GaN层74，其上表面由紧密附 着层45和SiOz膜78的开口部44a可靠地暴露，在p - GaN层74的上 表面上无SK)2膜78残留。因此，由于p侧电极46与接触层36的接触 面积不会减少，此外p侧电极46具有由Au膜/Pt膜/Au膜这样的金属 膜构成的结构，所以可用简单的工序制造出电阻值低并且可降低与接 触层36的接触电阻、同时可抑制工作电压的上升的半导体光学元件。另外，紧密附着层45是由一个或二个元素构成的金属材料或其氮 化物，成膜可用蒸镀或溅射稳定地进行。因此，能够以良好的成品率 制造具有稳定的特性的半导体LDIO。进而，能够以良好的成品率制造 工作电压低、可靠性高的半导体LDIO。进而，在残留在波导脊40形成的刻蚀中所使用的抗蚀剂图形76 的状态下，在晶片整个面上形成SiC)2膜78以及覆盖该Si()2膜78的由 作为第1紧密附着膜45a的Ti膜和在该Ti膜上形成的Au膜构成的紧 密附着层45，接着，用有机溶剂等除去抗蚀剂图形76，在沟道38的 内部的表面上残留SK)2膜？8和紧密附着层45，在波导脊40和电极焊 盘基座42上的抗蚀剂膜上表面所形成的Si02膜78和紧密附着层45与 抗蚀剂膜一起被除去，使在波导脊40和电极焊盘基座42上所形成的p -GaN层74暴露，在本制造方法中，p侧电极46经紧密附着层4S与 笫l硅绝缘膜44牢固地紧密附着，难以引起p侧电极46的剥离，由 于p侧电极46具有由Au膜/Pt膜/Au膜这样的金属膜构成的结构，所 以可用简单的工序制造出电阻值低并且可降低与接触层36的接触电阻 的半导体光学元件。另外，紧密附着层45是由一个或二个元素构成的金属材料或其氮 化物，成膜可用蒸镀或溅射稳定地进行。因此，能够以良好的成品率 制造具有稳定的特性的半导体LD10。进而，能够以良好的成品率制造 工作电压低、可靠性高的半导体LD10。如上所述，本发明的半导体光学元件包括基板；半导体层叠结 构，包含在该基板上依次层叠的第1导电类型的第1半导体层、有源 层和第2导电类型的第2半导体层；波导脊，由包含该半导体层叠结 构的第2半导体层的一部分半导体层形成；第1绝缘膜，与该波导脊 的顶部对应地具有开口部，覆盖波导脊的侧壁；紧密附着层，排除上 述开口部地配设在第1绝缘膜上，并且包含由Ti、 TiW、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo的任一种金属或这些金属的任一种的氮化物形成的第1紧密附着 膜；以及金属电极层，配置在该紧密附着层上，并且经开口部紧密附 着于波导脊的顶部的第2半导体层上，从而，在本发明的半导体光学 元件中，金属电极层经开口部紧密附着于波导脊顶部的第2半导体层 上，并且该金属电极层的一部分经与第1绝缘膜牢固地紧密附着的紧 密附着层，牢固地紧密附着于第1绝缘膜上。因此，可防止金属电极 膜的剥离，并且由于金属电极层的接触电阻低，所以可使半导体光学 元件的工作电压保持得很低。进而，可构成工作电压低、可靠性高的 半导体LD。另外，本发明的半导体光学元件的制造方法包含下述工序在半 导体基板上依次层叠第1导电类型的第1半导体层、有源层和第2导 电类型的第2半导体层，以形成半导体层叠结构；在该半导体层叠结 构的表面上涂敷抗蚀剂，用照相制版工序形成配备了具有与波导脊对 应的宽度的条形抗蚀剂膜部分的第1抗蚀剂图形；通过以该笫1抗蚀 剂图形为掩模，用干法刻蚀除去笫2半导体层的上表面侧的一部分， 形成在其底部残留了第2半导体层的一部分的凹部，从而形成波导脊； 在除去了笫1抗蚀剂图形后，在包含凹部的半导体层叠结构的表面上 形成第l绝缘膜；在笫l绝缘膜上，形成包含由Ti、 TiW、 Nb、 Ta、 Cr、Mo的任一种金属或上述金属的任一种的氮化物形成的第1紧密附 着膜的紧密附着层；形成第2抗蚀剂图形，该图形使波导脊顶部形成 的紧密附着层的表面暴露，并且利用具有比波导脊的顶部表面高而且 比波导脊顶部上的紧密附着层表面低的表面的抗蚀剂膜，埋设与波导 脊邻接的凹部的紧密附着层；以第2抗蚀剂图形为掩模，通过刻蚀除 去紧密附着层和第1绝缘膜，使波导脊的第2半导体层表面暴露；以 及在除去了第2抗蚀剂图形后，在暴露的波导脊的第2半导体层和紧 密附着层的表面上形成金属电极层，从而，金属电极层经紧密附着层 被牢固地粘结在第1绝缘膜上，可防止金属电极膜的剥离，并且通过 紧密附着层和笫1绝缘膜的开口部，第2半导体层被可靠暴露而金属 电极层与第2半导体层的接触面积不会减少，金属电极层的接触电阻 低，同时可抑制工作电压的上升，这样的半导体光学元件可用简单的 工序制造出来。另外，紧密附着层是由一个或二个元素构成的金属材料或其氮化 物，成膜可用蒸镀或溅射稳定地进行。因此，能够以良好的成品率制 造具有稳定的特性的半导体光学元件。进而，能够以良好的成品率制造工作电压低、可靠性高的半导体 光学元件。进而，本发明的半导体光学元件的制造方法包含下述工序:在半 导体基板上依次层叠第1导电类型的第1半导体层、有源层和第2导 电类型的笫2半导体层，以形成半导体层叠结构；在该半导体层叠结 构的表面上涂敷抗蚀剂，用照相制版工序形成配备了具有与波导脊对 应的宽度的条形抗蚀剂膜部分的第1抗蚀剂图形；通过以该第1抗蚀 剂图形为掩模，用干法刻蚀除去第2半导体层的上表面侧的一部分， 形成在其底部残留了第2半导体层的一部分的凹部，从而形成波导脊； 在残留第1抗蚀剂图形的状态下，在包含凹部的半导体层叠结构的表 面上形成第1绝缘膜；在第1绝缘膜上，形成包含由Ti、 TiW、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo的任一种金属或上述金属的任一种的氮化物形成的第1 紧密附着膜的紧密附着层；除去第1抗蚀剂图形，并且除去在该抗蚀 剂图形上所形成的紧密附着层和第1绝缘膜，使波导脊的笫2半导体 层表面暴露；以及在暴露的波导脊的第2半导体层和紧密附着层的表 面上形成金属电极层，从而，金属电极层经紧密附着层被牢固地粘结 在第1绝缘膜上，可防止金属电极膜的剥离，并且金属电极层的接触 电阻低，可抑制工作电压的上升，这样的半导体光学元件可用简单的 工序制造出来。另外，紧密附着层是由一个或二个元素构成的金属材料或其氮化 物，成膜可用蒸镀或溅射稳定地进行。因此，能够以良好的成品率制 造具有稳定的特性的半导体光学元件。进而，能够以良好的成品率制造工作电压低、可靠性高的半导体 光学元件。如上所述，本发明的半导体光学元件及其制造方法适合于在波导 脊顶部配备了电极的半导体光学元件及其制造方法。
权利要求
1.一种半导体光学元件，其特征在于，具备基板；半导体层叠结构，包含在该基板上依次层叠的第1导电类型的第1半导体层、有源层和第2导电类型的第2半导体层；波导脊，由包含该半导体层叠结构的上述第2半导体层的一部分半导体层形成；第1绝缘膜，与该波导脊的项部对应地具有开口部，覆盖波导脊的侧壁；紧密附着层，排除上述开口部地配设在上述第1绝缘膜上，并且包含由Ti、TiW、Nb、Ta、Cr、Mo的任一种金属或上述金属的任一种的氮化物形成的第1紧密附着膜；以及金属电极层，配设在该紧密附着层上，并且经上述开口部紧密附着于上述波导脊的顶部的第2半导体层上。
2. 如权利要求l所述的半导体光学元件，其特征在于， 紧密附着层还具备配设在笫1紧密附着膜上的含An的第2紧密附着膜。
3. 如权利要求1或2所述的半导体光学元件，其特征在于， 基板由GaN形成，第1半导体层由AlGaN形成，有源层由InGaN形成，笫2半导体层由包含GaN层的l层或多层半导体层形成。
4. 一种半导体光学元件的制造方法，其特征在于，包含下述工序 在半导体基板上依次层叠第1导电类型的第1半导体层、有源层和第2导电类型的第2半导体层，以形成半导体层叠结构；在该半导体层叠结构的表面上涂敷抗蚀剂，用照相制版工序形成 配备了具有与波导脊对应的宽度的条形抗蚀剂膜部分的第1抗蚀剂图 形；通过以该第1抗蚀剂图形为掩模，用干法刻蚀除去笫2半导体层 的上表面侧的一部分，形成在其底部残留了第2半导体层的一部分的 凹部，从而形成波导脊；在除去了第1抗蚀剂图形后，在包含凹部的半导体层叠结构的表 面上形成第l绝缘膜；在第1绝缘膜上，形成包含由Ti、 TiW、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo的任 一种金属或上述金属的任一种的氮化物形成的笫1紧密附着膜的紧密附着层；形成第2抗蚀剂图形，该图形使波导脊顶部形成的紧密附着层的 表面暴露，并且利用具有比波导脊的顶部表面高而且比波导脊顶部上 的紧密附着层表面低的表面的抗蚀剂膜，埋设与波导脊邻接的凹部的 紧密附着层；以笫2抗蚀剂图形为掩模，通过刻蚀除去紧密附着层和第1绝缘 膜，使波导脊的第2半导体层表面暴露；以及在除去了第2抗蚀剂图形后，在暴露的波导脊的第2半导体层和 紧密附着层的表面上形成金属电极层。
5. 如权利要求4所述的半导体光学元件的制造方法，其特征在于，形成第2抗蚀剂图形的工序包含下述工序在上述紧密附着层上涂敷抗蚀剂，并且形成与波导脊邻接的凹部 的抗蚀剂膜的膜厚比波导脊顶部的抗蚀剂膜的膜厚厚的抗蚀剂膜；以及从该抗蚀剂膜的表面均匀地除去抗蚀剂，在残留与波导脊邻接的 凹部的抗蚀剂膜的同时使波导脊顶部的紧密附着层暴露。
6. 如权利要求4所述的半导体光学元件的制造方法，其特征在于，形成第2抗蚀剂图形的工序包含下述工序形成抗蚀剂膜，该膜在上述紧密附着层上涂敷抗蚀剂以覆盖紧密 附着层，在与波导脊邻接的凹部，抗蚀剂膜的表面具有与波导脊的紧 密附着层的上表面大致相同的高度；形成抗蚀剂图形，该图形通过照相制版工序，在与波导脊邻接的 凹部的底面的一部分上残留抗蚀剂膜以覆盖紧密附着层，并且使波导 脊顶部的紧密附着层均匀地暴露；以及将凹部的底面的抗蚀剂膜的覆盖面积扩展到凹部的底面整个区域。
7. 如权利要求4所述的半导体光学元件的制造方法，其特征在于，形成紧密附着层的工序还具备在第1紧密附着膜上形成含Au的第 2紧密附着膜的工序。
8. 如权利要求4所述的半导体光学元件的制造方法，其特征在于，半导体基板由GaN形成，第1半导体层由AlGaN形成，有源层由 InGaN形成，第2半导体层由包含GaN层的半导体层形成。
9. 一种半导体光学元件的制造方法，其特征在于，包含下述工序 在半导体基板上依次层叠第1导电类型的第1半导体层、有源层和第2导电类型的笫2半导体层，以形成半导体层叠结构；在该半导体层叠结构的表面上涂敷抗蚀剂，用照相制版工序形成 配备了具有与波导脊对应的宽度的条形抗蚀剂膜部分的第1抗蚀剂图 形；通过以该第1抗蚀剂图形为掩模，用干法刻蚀除去第2半导体层 的上表面侧的一部分，形成在其底部残留了第2半导体层的一部分的 凹部，从而形成波导脊；在残留第1抗蚀剂图形的状态下，在包含凹部的半导体层叠结构 的表面上形成第1绝缘膜；在第1绝缘膜上，形成包含由Ti、 TiW、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo的任 一种金属或上述金属的任一种的氮化物形成的第1紧密附着膜的紧密 附着层；除去第1抗蚀剂图形，并且除去在该抗蚀剂图形上所形成的紧密 附着层和第1绝缘膜，使波导脊的第2半导体层表面暴露；以及在暴露的波导脊的第2半导体层和紧密附着层的表面上形成金属 电极层。
10. 如权利要求9所述的半导体光学元件的制造方法，其特征在于，形成紧密附着层的工序还具备在第1紧密附着膜上形成含Au的第 2紧密附着膜的工序。
11. 如权利要求9所述的半导体光学元件的制造方法，其特征在于，半导体基板由GaN形成，笫l半导体层由AlGaN形成，有源层由 InGaN形成，笫2半导体层由包含GaN层的半导体层形成。
12. —种半导体光学元件的制造方法，其特征在于，包含下述工 序在基板上依次层叠了第1导电类型的笫1半导体层、有源层和第2 导电类型的第2半导体层而成的半导体层叠结构的表面上涂敷抗蚀 剂，用照相制版工序形成配备了具有与波导脊对应的形状的抗蚀剂膜 部分的笫l抗蚀剂图形；通过以该第1抗蚀剂图形为掩模，利用刻蚀除去第2半导体层的 上表面侧的一部分，形成在其底部残留了第2半导体层的一部分的凹 部，从而形成波导脊；在除去了第1抗蚀剂图形后，在包含凹部的半导体层叠结构的表 面上形成笫1绝缘膜；在第1绝缘膜上，形成包含由Ti、 TiW、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo的任 一种金属或上述金属的任一种的氮化物形成的第1紧密附着膜的紧密 附着层；形成第2抗蚀剂图形，该图形使波导脊顶部所形成的紧密附着层 的表面暴露，并且利用具有比波导脊的顶部表面高而且比波导脊顶部 上的紧密附着层表面低的表面的抗蚀剂膜，埋设与波导脊邻接的凹部 的紧密附着层；以笫2抗蚀剂图形为掩模，通过刻蚀除去紧密附着层和笫1绝缘 膜，使波导脊的第2半导体层表面暴露；以及在除去了第2抗蚀剂图形后，在暴露的波导脊的第2半导体层和 紧密附着层的表面上形成金属电极层。
13. —种半导体光学元件的制造方法，其特征在于，包含下述工序在基板上依次层叠了第l导电类型的第l半导体层、有源层和第2 导电类型的第2半导体层而成的半导体层叠结构的表面上涂敷抗蚀 剂，用照相制版工序形成配备了具有与波导脊对应的形状的抗蚀剂膜 部分的第l抗蚀剂图形；通过以该第1抗蚀剂图形为掩模，利用刻蚀除去第2半导体层的 上表面侧的一部分，形成在其底部残留了第2半导体层的一部分的凹 部，从而形成波导脊；在残留第1抗蚀剂图形的状态下，在包含凹部的半导体层叠结构 的表面上形成第1绝缘膜； 在第1绝缘膜上，形成包含由Ti、 TiW、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo的任 一种金属或上述金属的任一种的氮化物形成的第1紧密附着膜的紧密 附着层；除去第1抗蚀剂图形，并且除去在该抗蚀剂图形上所形成的紧密 附着层和第l绝缘膜，使波导脊的笫2半导体层表面暴露；以及在暴露的波导脊的笫2半导体层和紧密附着层的表面上形成金属 电极层。
全文摘要
本发明构成一种可防止金属电极层的剥离并且可抑制接触电阻的上升的半导体光学元件。本发明的LD(10)包括半导体层叠结构(37)，包含在n GaN基板(12)上依次层叠的有源层(26)、p包层(34)和接触层(36)；波导脊(40)，由该半导体层叠结构(37)的接触层(36)和p包层(34)的一部分形成；第1硅绝缘膜(44)，与该波导脊(40)的顶部对应地具有开口部(44a)，覆盖波导脊(40)的侧壁；紧密附着层(45)，包含排除开口部(44a)地配设在第1硅绝缘膜(44)上的由Ti构成的第1紧密附着膜(45a)；以及p侧电极(46)，配设在该紧密附着层(45)上，并且经开口部(44a)与波导脊(40)的顶部的接触层(36)紧密附着在一起。
文档编号H01S5/30GK101119010SQ200710139920
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月3日 优先权日2006年8月4日
发明者志贺俊彦 申请人:三菱电机株式会社