[发明专利]半导体光元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在波导脊(導波路リツジ)顶部形成电极的半导体光元件的制造方法，特别涉及一种半导体光元件的制造方法，该方法可以通过简单的步骤防止波导脊顶部的半导体层和电极的接触面积的减少，并可以防止波导脊顶部的半导体层因蚀刻而受到损伤。

背景技术

近年来，广泛进行了使用AlGaInN等氮化物系III-V族化合物半导体作为半导体激光器的研究开发，并已经被实用化，所述半导体激光能够发出光盘的高密度化所必需的从蓝色区域到紫外区域的光。

这样的蓝紫色LD(下面将激光二极管记作LD)是在GaN衬底上结晶生长化合物半导体而形成的。作为代表性的化合物半导体，有III族元素和V族元素结合而得到的III-V族化合物半导体。通过使多个III族原子或V族原子以各种组成比结合，可得到混合晶体化合物半导体。作为在蓝紫色LD中使用的化合物半导体，例如有GaN、GaPN、GaNAs、InGaN、AlGaN等。

在波导脊型的LD中，波导脊被绝缘膜覆盖。在该绝缘膜的波导脊顶部设置开口，通过所述开口电极与作为波导脊的最上层的接触层连接。

绝缘膜的开口通过使用了在形成波导脊时使用的抗蚀剂掩模的剥离(lift-off)法而形成。所述抗蚀剂掩模由于沿着接触层的表面凹入，因此在剥离后，部分绝缘膜残留在所述凹入部分中。由于该残留的绝缘膜，导致存在如下的问题：与波导脊顶部的接触层的总表面积相比，电极与接触层相接触的接触面积减小。

由于在红色LD中使用接触电阻较低的GaAs等作为接触层的材料，因此，即使接触面积减小，与电极的接触电阻也不会过于增加。但是，在蓝紫色LD中，由于使用接触电阻较高的GaN等作为接触层的材料，因此，接触面积的减少使得与电极的接触电阻大幅增加，从而导致工作电压上升。

为了解决该问题，提出了下面的方法。首先，在半导体层压结构上形成电极。接着，在电极上形成抗蚀剂，对电极进行蚀刻，再对半导体层压结构进行蚀刻直至蚀刻到层压结构的中途，从而形成波导脊。接着，以残留有抗蚀剂的状态在晶片上表面形成绝缘膜。接着，除去抗蚀剂使波导脊的上表面露出。然后，以覆盖电极的方式形成p型焊盘电极(パツド電極)(例如，参照专利文献1第9页第42～50行以及图1)。

另外，还提出了下面的方法。首先，对部分半导体层压结构进行蚀刻而形成波导脊。接着，在波导脊的表面形成绝缘膜。然后在绝缘膜上依次形成底层抗蚀剂和上层抗蚀剂。其中，底层抗蚀剂使用的是仅对波长小于300nm的光反应的抗蚀剂，而上层抗蚀剂使用的是仅对波长300nm以上的光反应的抗蚀剂。接着，以波导脊附近的底层抗蚀层露出的方式对上层抗蚀剂进行图形化。然后以波导脊上的绝缘膜露出的方式对底层抗蚀剂进行图形化。接着，进行蚀刻以除去波导脊外侧的绝缘膜。然后除去残留的底层抗蚀剂和上层抗蚀剂，蒸镀金属层作为电极(例如，参照专利文献2第0024～0034段以及图7～图18)。

另外，还提出了下面的方法。首先，使用金属掩模对接触层进行蚀刻。接着，在残留有金属掩模的状态下，以接触层作为掩模对半导体层压结构进行蚀刻而形成波导脊。然后在整个面上形成绝缘膜，通过剥离除去金属掩模和形成在金属掩模上的绝缘膜。接着，利用光刻法形成使p侧电极露出的抗蚀剂。以该抗蚀剂为掩模对电极材料进行真空蒸镀。接着，通过剥离除去抗蚀剂和抗蚀剂上的电极材料，形成与波导脊的接触层相接触的电极(例如，参照专利文献3第0025～0034段以及图1)。

此外，还提出了下面的方法。首先，在接触层上形成第一保护膜，并在该第一保护膜上形成条纹状的第二保护膜。接着，在带有第二保护膜的状态下对第一保护膜进行蚀刻，然后除去第二保护膜，将第一保护膜成型为条纹状。接着，以第一保护膜为掩模对半导体层压结构进行蚀刻直至蚀刻到层压结构中途，由此形成波导脊。接着，在波导脊的侧面和通过蚀刻而露出的半导体层的平面上形成第三保护膜，所述第三保护膜是与第一保护膜不同的绝缘材料。然后，通过剥离只除去第一保护膜，并在与第三保护膜接触的接触层上形成与接触层电连接的电极(例如，参照专利文献4第0020～0027段以及图1)。

采用这些方法，可以防止波导脊的接触层与电极的接触面积的减少。但是，由于包含对金属电极和半导体层同时进行蚀刻的步骤、在使用两层抗蚀剂时的残留有底层抗蚀剂而停止上层抗蚀剂的蚀刻的步骤、使用金属掩模的步骤、以及使用多个保护膜时进行剥离的步骤，因此不能稳定地制造特性一致的器件，步骤自由度低。