[发明专利]半导体光学元件及其制造方法

说明书

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、251(例如，参照专利文献1的[0055]～[0057]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薄膜层在该第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[0007]、[0016]～[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SiO₂绝缘膜，在有选择地除去SiO₂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[0041]、[0042]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