JP2000299528A

JP2000299528A - 半導体レーザおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000299528A
Application number: JP11104370A
Authority: JP
Inventors: Akitaka Kimura; 明隆木村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】電極を精度良く所定の位置に形成することがで
き、電極形成位置にずれが生じた場合であっても良好な
電流狭窄が実現することができ、半導体層や絶縁膜との
密着性が良好な、リッジ導波路型半導体レーザを提供す
ること。【解決手段】ｐ型クラッド層１１２に設けられたリッジ
部１２０の上に、ｐ型コンタクト層１０１および第一の
電極層１１３を形成する。第一の電極層１１３は、第１
層目がＮｉ、第２層目がＰｔからなる２層構造とする。
第一の電極層１１３およびｐ型クラッド層１１２の上
に、酸化珪素膜１０２および第二の電極層１１４をこの
順で形成する。第二の電極層１１４は、第１層目がＴ
ｉ、第２層目がＰｔ、第３層目がＡｕからなる３層構造
とする。酸化珪素膜１０２には第一の電極層１１３に達
する接続孔が設けられており、この接続孔を介して第二
の電極層１１４と第一の電極層１１３とを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリッジ導波路型半導
体レーザにおける電極の構造および形成方法に関し、詳
しくは、クラッド層等にリッジ部（凸部）を形成するこ
とで電流狭窄と光の閉じ込めを図る半導体レーザの電極
形成技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザにおける水平横モードの制
御方法として、屈折率導波路構造を採用することが有効
である。屈折率導波路構造は大別して、リブ導波路型、
リッジ導波路型、および埋め込み導波路型に分けられ
る。このうちリッジ導波路型半導体レーザは、電流狭窄
と光の閉じ込めを同時に実現できるため、安定な水平横
モードが得られ、低い発振しきい値等、優れた素子特性
を実現することができる。リッジ導波路構造は、製造プ
ロセスにおいて活性層を空気中にさらさなくて済むた
め、空気との接触により発光効率が顕著に低下する材料
を活性層に用いる場合、特に有効な手段となる。

【０００３】ところが、リッジ導波路構造を特定の半導
体材料を用いた半導体レーザに適用しようとすると、素
子特性上あるいは製造プロセス上の理由により、リッジ
部に設ける電極の構造や形成方法に種々の制約が加わる
場合がある。たとえば、窒化ガリウム系半導体レーザに
リッジ導波路構造を適用した場合、ｐ電極の構造や形成
方法に種々の制約が加わる。すなわち、ｐ電極を所望の
位置に精度良く形成しつつ、電極コンタクトの良好なオ
ーミック性を実現し、かつ電極と半導体層の密着性も良
好にすることが必要となる。以下、窒化ガリウム系レー
ザにリッジ導波路構造を適用した従来技術について説明
する。

【０００４】図１０は代表的な窒化ガリウム系半導体レ
ーザの断面構造を示す図である（Proceedings of The S
econd International Conference on Nitride Semicond
uctors, S-3）。この窒化物系半導体レーザでは、ｎ型
ＳｉＣ基板６０１上に、ｎ型Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層６０
２、ｎ型ＧａＮ層６０３、ｎ型Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎクラ
ッド層６０４、ｎ型ＧａＮ光閉込層６０５、多重量子井
戸構造活性層６０６、ｐ型Ａｌ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層６０
７、ｐ型ＧａＮ光閉込層６０８、ｐ型Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91
Ｎクラッド層６０９、ｐ型ＧａＮコンタクト層６１０が
形成されている。ストライプ状の接続孔が設けられた酸
化珪素膜６１１の上にｐ電極６１２が形成され、ｎ型Ｓ
ｉＣ基板６０１の裏面にｎ電極６１３が形成されてい
る。ｐ電極６１２の第１層はＮｉ、第２層はＴｉ、第３
層はＡｕである。ｎ電極６１３の第１層はＮｉ、第２層
はＴｉ、第３層はＡｕである。

【０００５】この半導体レーザは、ｐ型Ａｌ_0.09Ｇａ
_0.91Ｎクラッド層６０９にリッジ部６２０が設けられて
いるため、リッジ部６２０直下の領域では、他の領域に
比べてクラッド層が厚くなっている。このためリッジ部
直下の領域では他の領域に比べて実効屈折率実数部が大
きくなり、水平方向の実効屈折率分布により光の閉じこ
めが実現される。また電流についても、リッジ部６２０
を経由する経路にのみ電流が流れるため、水平方向への
拡がりが抑えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来技術
は、以下のような課題を有していた。

【０００７】第一の課題は、電極形成の際の位置合わせ
が困難なことである。リッジ導波路型を採用した場合、
ｐ電極をリッジ部に精度良く形成する必要がある。とこ
ろがこのリッジ部は、良好な電流狭窄および光閉じ込め
を実現するため、狭い幅で形成する必要がある。たとえ
ば窒化ガリウム系半導体レーザでは、通常、２〜３μｍ
程度とする。このようにリッジ幅を狭くした場合、ｐ電
極をリッジ部に精度良く形成することが困難となる。こ
の点について図１０を参照して説明する。リッジ導波路
型半導体レーザにおいては、図１０のように、接続孔を
有する絶縁膜６１１を形成し、この上に電極層６１２を
形成した構造とすることが一般的である。これによりリ
ッジ部にのみ電流が流れるようになり、良好な電流狭窄
が実現される。ここで、接続孔を形成する際に半導体層
に形成されたパターンと露光用マスクとの目合わせが必
要となるが、この目合わせの困難さは、リッジ幅に比べ
接続孔の幅が狭い程、緩和される。ところが図１０に示
す従来技術において接続孔の幅を狭くすると、電極層と
ＧａＮ半導体層とのコンタクト面積が減少し、コンタク
ト抵抗が上昇してしまう。したがって従来技術において
は、コンタクト抵抗の低減を図りつつ上記目合わせを容
易にし電極を精度良く所定の位置に形成することが困難
であった。

【０００８】また、窒化物系半導体レーザの場合、基板
材料としてサファイア基板が用いられることが多いが、
窒化物系半導体層とサファイア基板の間には大きな熱膨
張係数差が存在する。このため、表面に窒化物系半導体
を形成したサファイア基板は反りやすく、特に窒化物系
半導体層が１０μｍ程度以上に厚くなるとこの反りは顕
著となる。このように基板の反りが大きくなると、ｐ電
極形成の際の位置合わせはさらに困難となる。

【０００９】第二の課題は、電極形成位置の位置ずれが
生じた場合、電流狭窄が良好に行われなくなり、レーザ
効率が低下することである。たとえば図１０の従来の半
導体レーザでは、絶縁膜６１１の接続孔をｐ型ＧａＮコ
ンタクト層６１０の上部にのみ設け、リッジ部６２０以
外の領域でｐ電極６１２が直接ｐ型クラッド層６０９と
接触することを防いでいる。これにより電流の流れる領
域をリッジ部にのみ制限し、良好な電流狭窄を実現して
いる。ところがシリコン酸化膜６１１の接続孔の位置ず
れが生じると図１１のようになる。この場合、電流が図
中矢印の経路を通ってｐ電極６１２からｐ型クラッド層
６０９に流れ、水平方向に電流が拡がることとなる。こ
こで、ｐ電極６１２の最下層は、通常、窒化ガリウム半
導体層との接触抵抗の低いＮｉ等の材料で構成されるた
め、上記経路を経由する電流は一定程度の大きさとな
る。したがって電流狭窄が不良となり、しきい値電流が
増大する等、素子特性が低下することとなる。

【００１０】第三の課題は、電極の剥離が生じやすいこ
とである。特定の半導体材料を用いたレーザでは、半導
体層と電極層との接触抵抗を低減するため、電極層の最
下層の構成材料を適切に選択する必要がある。しかしな
がらこのような観点から選択された電極材料は、半導体
層との密着性に劣る場合があり、電極の剥離が生じやす
くなることがあった。たとえば窒化物系半導体レーザに
おいては、ｐ電極の第１層の材料として、一般に、Ｎｉ
やＰｄやＰｔなどの仕事関数の大きい金属が用いられ
る。これにより窒化物系半導体層とｐ電極との間の接触
抵抗を低減することができる。ところがこれらの金属は
半導体層や絶縁膜との密着性に劣り、ｐ電極の剥離を招
くことがあった。

【００１１】以上、窒化ガリウム系レーザを例にとって
課題を説明したが、上記課題は窒化ガリウム系レーザだ
けでなく、リッジ導波路型半導体レーザに共通するもの
である。

【００１２】上述した課題のうち、第一および第二の課
題はリッジ導波路構造を採用した場合に特有の課題であ
り、非リッジ導波路構造の場合にはあまり問題とならな
い。たとえば図１２（ａ）、（ｂ）は非リッジ導波路構
造の窒化ガリウム半導体レーザの代表例であるが、この
ような構造では電極形成の際の位置ずれはあまり問題と
ならず、また、絶縁膜３０２の接続孔の位置が多少ずれ
ても問題とならない。但しこの構造を採用した場合、電
流狭窄が充分に行われず、現在望まれているような高水
準のレーザ特性を実現することは困難である。

【００１３】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、リッジ導波路構造を採用して良好な電流狭窄およ
び光閉じ込めを実現した場合において、電極を精度良
く所定の位置に形成することができ、電極形成位置に
ずれが生じた場合であっても良好な電流狭窄が実現する
ことができ、さらに半導体層や絶縁膜との密着性が良
好な、半導体レーザを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明によれば、活性層と、リッジ部を有し前記活性層の上
部に設けられた半導体層とを有し、前記リッジ部に第一
の電極層が形成され、前記第一の電極層および前記半導
体層の上に、前記第一の電極層に達する接続孔の設けら
れた絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上に、前記接続孔を
通じて前記第一の電極層と接続する第二の電極層が形成
されたことを特徴とする半導体レーザが提供される。

【００１５】また本発明によれば、基板上に、活性層と
該活性層の上部に設けられた半導体層とを含む半導体多
層膜を形成する工程と、前記半導体層の上に直接または
コンタクト層を介して第一の電極層を形成する工程と、
第一の電極層上の所定箇所にマスクを形成した後、前記
マスクの形成されていない領域に対し前記半導体層の一
部を残すようにエッチング処理を行い、前記半導体層に
リッジ部を形成する工程と、前記マスクを除去した後、
第一の電極層の上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁
膜に、前記第一の電極層に達する接続孔を設ける工程
と、前記絶縁膜上に、前記接続孔を埋め込むように第二
の電極層を形成する工程とを有することを特徴とする半
導体レーザが提供される。

【００１６】また本発明によれば、基板上に、活性層と
該活性層の上部に設けられた半導体層とを含む半導体多
層膜を形成する工程と、前記半導体層の上に開口部の設
けられたマスクを形成する工程と、前記開口部内に前記
半導体層をさらに成長させ、リッジ部を形成する工程
と、前記半導体層の上に直接またはコンタクト層を介し
て第一の電極層を形成する工程と、前記第一の電極層の
上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に、第一の電
極層に達する接続孔を設ける工程と、前記絶縁膜上に、
前記接続孔を埋め込むように第二の電極層を形成する工
程とを有することを特徴とする半導体レーザの製造方法
が提供される。

【００１７】本発明の半導体レーザは、活性層の上にリ
ッジ部を有する半導体層が形成されたリッジ導波路構造
を有しており、安定な水平横モードが得られ、良好な電
流狭窄および光閉じ込めが実現される。しかも、電極構
造を上記のような構造としているため、次のような種々
の効果が得られる。

【００１８】第一に、電極を精度良く所定の位置に形成
することのできる製造安定性に優れた半導体レーザが得
られる。前述したように従来技術においては、電極抵抗
低減の観点から絶縁膜中の接続孔の幅を一定程度大きく
しなければならず、このため接続孔形成の際において、
半導体層に形成されたパターンと露光用マスクとの目合
わせが困難となっていた。これに対し本発明では、絶縁
膜の接続孔の幅を狭くしてもコンタクト抵抗の上昇を招
くことがなく、上記問題を解決することができる。この
点について図１を参照して説明する。図１は本発明の半
導体レーザの一例である窒化ガリウム系半導体レーザの
概略構造を示す図である。図のように、第一の電極層１
１３が、リッジ部に設けられたｐ型コンタクト層１０１
の上に形成されている。そして酸化珪素膜１０２に設け
られた接続孔１２１を介して第二の電極層１１４と第一
の電極層１１３とが接続している。電極の抵抗は特にＧ
ａＮ系半導体層と金属電極層とのコンタクト抵抗、すな
わちこれらの層の接触面積の大小に支配されることとな
るが、上記電極構造では第一の電極層１１３とｐ型コン
タクト層１０１の接触面はリッジ幅全面にわたってお
り、充分に低いコンタクト抵抗を得ることができる。一
方、接続孔１２１は金属層同士の接続箇所であるので、
この部分の幅を狭くしても電極抵抗の上昇幅は小さい。
したがって本発明に係る半導体レーザでは、電極抵抗の
上昇を防止しつつ接続孔１２１の幅を狭くして目合わせ
を容易にすることができるのである。さらに本発明にお
いては、電極部が特有の構造を有しているため、エッチ
バック法を用いることによって接続孔１２１をセルフア
ラインに形成することもできる。このような方法を採用
した場合、より一層、電極を精度良く所定の位置に形成
することが可能となる。この点については、実施例の項
にて後述する（実施例２）。

【００１９】第二に、電極形成位置の位置ずれが生じた
場合においても良好な電流狭窄を維持することのできる
製造安定性に優れた半導体レーザが得られる。前述した
ように図１０に示す従来技術の半導体レーザでは、シリ
コン酸化膜６１１の接続孔の位置ずれが生じると図１１
のようになり、電流狭窄が不良となってしきい値電流が
増大する等、素子特性が低下するという問題があった。
これに対し本発明では、接続孔の位置ずれが生じたとし
ても良好な電流狭窄が実現される。図９（ａ）に示す本
発明の半導体レーザでは、実線矢印の経路を電流が流れ
る。この半導体レーザにおいて酸化珪素膜１０２に設け
られる接続孔の位置がずれた場合、図９（ｂ）のような
構造となる。ここで、この半導体レーザにおいては、第
一の電極層１０２の最下層は窒化ガリウム半導体層との
接触抵抗の低いＮｉ等の材料で構成する必要があるもの
の、第二の電極層１１４の最下層については、そのよう
な制約は無い。したがって、第二の電極層１１４の最下
層の材料として、接触抵抗の高いものを適宜に選択する
ことにより、図９（ｂ）中の点線矢印の経路を経由する
電流を低減できる。このような観点で選択し得る材料は
数多くあり、上記Ｎｉ等の特定の材料以外の材料を用い
れば、一定の電流低減効果が得られる。ただし後述する
電極層の密着性改善を意図する場合は、かかる観点も考
慮して材料を選択することが望ましい。

【００２０】以上のように本発明では第二の電極層の最
下層の材料の制約が除かれるため、接続孔の位置ずれが
あった場合にも良好な電流狭窄を維持することのできる
半導体レーザを得ることができる。

【００２１】第三に、半導体層に対する電極層の密着性
を向上させることができる。図１に示す本発明の半導体
レーザでは、第一の電極層１１３とｐ型コンタクト層１
０１との間については、従来技術と同様、かならずしも
充分な密着性は得られない。第一の電極層１１３の最下
層は、窒化ガリウム系半導体との接触抵抗の低い材料で
構成する必要があるためである。ところが本発明におけ
る第二の電極層１１４の最下層については、そのような
制約は無い。このため第二の電極層１１４の最下層の材
料を適宜に選択することにより、第二の電極層１１４
と、酸化珪素膜１０２との間の密着性を充分に高くする
ことができる。第一の電極層は、酸化珪素膜１０２およ
び第二の電極層１１４によって覆われた構造となってお
り、このため第一の電極層１１３とｐ型コンタクト層１
０１との密着性が良好でなくとも電極全体としては充分
に高い密着性が実現されることとなる。また、酸化珪素
膜１０２と第二の電極層１１４が接する面積は図のよう
に充分に広くすることができ、狭いストライプ幅のリッ
ジ構造を採用した場合においても充分な電極密着性が得
られるのである。

【００２２】本発明においては、窒化ガリウム系半導体
層と接し低いコンタクト抵抗を実現するための第一の電
極層と、電極層を半導体レーザ本体に密着性良く配設す
るための第二の電極層とを備えている。このように、本
発明では異なる機能を有する２つの電極層を設けること
により、低い電極抵抗と良好な電極密着性とを両立させ
ることができる。

【００２３】以上述べた利点を有する半導体レーザは、
上述した本発明の半導体レーザの製造方法によって好適
に製造することができる。本発明の製造方法によれば、
比較的簡便な工程で電極を精度良く所定の位置に形成す
ることができる。また、この製造方法によって製造され
た半導体レーザは、電極形成位置にずれが生じた場合で
あっても良好な電流狭窄が実現することができ、さらに
半導体層や絶縁膜との密着性が良好である。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明においては、活性層の上部
に設けられた半導体層にリッジ部を形成しており、この
リッジ部により、水平方向の電流狭窄および光閉じ込め
を実現している。この半導体層は、たとえば、クラッド
層や光閉じ込め層等、光導波路層に光を閉じ込める機能
を有する半導体層とすることができる。なお、上記半導
体層と活性層との間には、他の半導体層が介在してもよ
い。

【００２５】本発明の半導体レーザにおいて、リッジ部
の形成は、活性層の上部に設けられた半導体層を一部エ
ッチングしたり、あるいは選択成長によりリッジ部を構
成する半導体層を成長させることにより行われる。

【００２６】本発明の半導体レーザにおいて、第一の電
極層は、リッジ部上に、直接に、またはコンタクト層を
介して形成される。第一の電極層はリッジ部にのみ形成
することが好ましい。また、コンタクト層を介して形成
する場合は、コンタクト層をリッジ部にのみ形成するこ
とが好ましい。このようにすれば水平方向の電流の拡が
りを抑制し、良好な電流狭窄を実現することができる。

【００２７】本発明の半導体レーザにおいて、第二の電
極層が、リッジ部およびリッジ部以外の領域にわたって
形成された構造とすることが好ましい。ここで絶縁膜は
上記半導体層の全面を覆うように形成することが好まし
い。これにより半導体層中に不要な電流が流れることを
防ぎ、良好な電流狭窄が実現される。また第二の電極層
を、リッジ部およびリッジ部以外の領域にわたって形成
するようにすれば、広い電極面積が確保され、ワイヤー
をボンディングしたり電流プローブを接触させたりする
際の位置合わせの困難さを低減できる。

【００２８】本発明の半導体レーザにおいて、接続孔は
前記第一の電極層にのみ接続することが好ましい。この
ようにすれば第二の電極層が半導体層と接触することが
無くなり、第二の電極層と半導体層とのアロイ化を防止
することができる。

【００２９】本発明において、活性層の上部に設けられ
た半導体層がリッジ部を備えている。このリッジ部の形
状については特に制限が無いが、低抵抗の電極を簡便な
方法で形成する観点から、平面方向にストライプ状に延
在した形状とすることが好ましい。この場合、リッジ部
の幅は、半導体レーザの発光波長に応じて適宜に定めら
れるが、高効率・高出力のレーザ特性を実現する観点か
ら、好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは０．３〜
４μｍとする。なおリッジ部の幅とは、リッジ部の底部
における幅をいう。このようなリッジ幅とした場合、従
来技術においては電極形成位置のずれや電極の密着不良
といった問題が生じやすかった。本発明によればこのよ
うな問題を解決しつつリッジ幅を狭くすることができ、
高効率・高出力のレーザ特性を実現する上で有利なレー
ザ構造を実現することができる。本発明において、第一
の電極層は一または二以上の層により構成される。第一
の電極層の最下層は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔまたはこれらを
含む合金からなることが好ましく、特にＮｉが好まし
い。このような材料を選択すれば、第一の電極層と半導
体層とのコンタクト抵抗を一層低減することができる。

【００３０】本発明において、第二の電極層は一または
二以上の層により構成される。第二の電極層の最下層
は、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉまたはこれらを含む合金からなる
ことが好ましく、特にＴｉが好ましい。このような材料
を選択すれば、第一の電極層と半導体層とのコンタクト
抵抗を一層低減することができる。

【００３１】本発明における絶縁膜としては、絶縁性の
良好な膜であれば特に制限がなく、たとえば酸化珪素
膜、窒化珪素膜、またはこれらの多層膜とすることがで
きる。

【００３２】本発明においては半導体材料についての制
約は特になく、III-V族半導体レーザやII-VI族半導体レ
ーザ等に適用することができるが、窒化ガリウム系半導
体レーザに適用した場合、特に効果的である。窒化ガリ
ウム系半導体レーザでは、活性層材料が空気に曝される
と発光効率が著しく低下することから、活性層を含む半
導体層の水平方向の幅を一定以上としつつ、水平方向の
電流狭窄および光閉じ込めを行うことが望ましい。この
ため窒化ガリウム系半導体レーザにおいてはリッジ導波
路構造の採用が有効であり、本発明の適用が特に効果的
となる。また、窒化ガリウム系半導体との接触抵抗の低
い電極材料を使用することの要請から、電極の密着性の
問題が顕著となるため、かかる点からも本発明の適用が
有効となる。窒化ガリウム系半導体に本発明を適用した
場合、第一の電極層が窒化ガリウム系半導体層の上面に
接して形成された構造となる。この場合、低いコンタク
ト抵抗と良好な電極密着性を両立させることは困難であ
ったが、本発明によれば、窒化ガリウム系半導体層と接
し低いコンタクト抵抗を実現するための第一の電極層
と、電極層を半導体レーザ本体に密着性良く配設するた
めの第二の電極層とを備えることにより、上記課題を有
効に解決することができる。なお、窒化ガリウム系半導
体とは、窒素およびガリウムを構成元素として含む半導
体をいう。

【００３３】上記のように、第一の電極層が窒化ガリウ
ム系半導体層の上面に接して形成された構造を採用した
場合、基板の材料としては、その上に窒化ガリウム系半
導体層を好適に成長させることのできる材料を選択する
ことが望ましい。このような材料として、サファイア、
ＧａＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ等が挙げられる。このうちサファ
イアはを選択した場合、従来技術においては、基板の反
りにより電極形成位置のずれが生じやすいという問題が
あったが、本発明によればこのような問題を有効に解決
できる。

【００３４】本発明の半導体レーザの製造方法におい
て、絶縁膜に第一の電極層に達する接続孔を設ける工程
は、下記工程（ａ）〜（ｃ）により行うことが好まし
い。（ａ）絶縁膜上の全面にマスク層を形成する工程（ｂ）マスク層をエッチバックすることにより第一の電
極層上に位置する絶縁膜を露出させる工程（ｃ）絶縁膜の露出部分を除去し、第一の電極層を露出
させる接続孔を設ける工程この方法はエッチバック技術を利用して接続孔を形成す
るものである。この方法によれば、第一の電極層にのみ
接続する接続孔をセルフアラインに形成することがで
き、より一層、精度良く電極形成を行うことができる。

【００３５】ここで、上記方法により接続孔を形成でき
る理由は、本発明の半導体レーザが特有の構造を有して
いることによる。この点について図１３、図４を参照し
て説明する。

【００３６】図４は、上記方法を適用した本発明のプロ
セスを示す工程断面図である。まず全面にレジスト１０
３を設けた後（図４（ａ））、エッチバックにより酸化
珪素膜１０２を露出させる（図４（ｂ））。次いで、残
ったレジスト１０３をマスクとして、酸化珪素膜１０２
に開口部を形成する（図４（ｃ））。このような方法に
より、接続孔をセルフアラインに形成することができ
る。

【００３７】上記方法は、第一の電極層を含む凸部の高
さが充分でないと好適に実施することができない。図１
３は従来の半導体レーザを上記方法を適用して作製した
場合の想定図である。この構造では凸部の高さは充分で
ないため、マスク層をエッチバックした際、酸化珪素膜
３０２上にマスク層のエッチング残り３４０が発生しや
すくなる（図１３（ｂ））。このため、その後の工程で
接続孔を好適に形成することが困難となる。これに対し
本発明の半導体レーザでは、第一の電極層の厚みを自由
に設定することができるので、第一の電極層を厚膜に形
成して凸部の高さをかせぐことができる。このため、図
４（ｂ）のように、マスク層のエッチング残りが生ずる
ことがなく、上記方法により、接続孔を好適に形成する
ことができるのである。

【００３８】なお本発明の半導体レーザの製造方法にお
いて、電極形成後、基板を除去してもよい。

【００３９】

【実施例】（実施例１）本実施例に係る窒化ガリウム系
半導体レーザの構造を図１に示す。図中、電極部以外に
ついては主要な層のみを示している。この半導体レーザ
は、サファイア基板１５０上にｎ型クラッド層１５１、
活性層１５２、ｐ型クラッド層１１２がこの順で積層さ
れた構造を有している。これらの層はいずれもＧａＮ系
半導体材料により構成されている。ｐ型クラッド層１１
２はリッジ部１２０を有しており、これにより水平方向
の光閉じ込めおよび電流狭窄が図られる。リッジ部１２
０の上には、ＧａＮ系半導体材料からなるｐ型コンタク
ト層１０１および第一の電極層１１３が積層されてい
る。第一の電極層１１３は、第１層目がＮｉ、第２層目
がＰｔからなる２層構造となっている。第一の電極層１
１３およびｐ型クラッド層１１２の上には酸化珪素膜１
０２および第二の電極層１１４が積層されている。第二
の電極層１１４は、第１層目がＴｉ、第２層目がＰｔ、
第３層目がＡｕからなる３層構造である。酸化珪素膜１
０２には第一の電極層１１３に達する接続孔が設けられ
ており、この接続孔を介して第二の電極層１１４と第一
の電極層１１３とが接続している。なお、ｎ型クラッド
層１５１上にはｎ電極１６０が設けられている。

【００４０】この半導体レーザでは、酸化珪素膜１０２
の表面が酸化珪素膜１０２との密着が良いＴｉ膜とのみ
接しており、また、広い接触面積が確保されている。こ
のため電極の密着性に優れた構造となっている。また、
接続孔は酸化珪素膜１０２に形成されているため、エッ
チング等により容易に接続孔を設けることができる。こ
のため所望の大きさの接続孔を制御性良く形成できる。

【００４１】一方、第二の電極層１１４の電極面積を広
くとることが出来るため、ワイヤーをボンディングした
り電流プローブを接触させたりする際の位置合わせの困
難さが低減される。また、リッジ上部以外の領域でワイ
ヤーボンディング等を行うことができることとなり、活
性層に損傷を与える危険性も低減される。

【００４２】また、第二の電極層１１４はｐ型コンタク
ト層１０１に接していない。これらが接触する場合、ｐ
電極アロイの工程等において、第二の電極層１１４とｐ
型コンタクト層のアロイが進行して素子のｐコンタクト
抵抗が悪化することがあるが、本実施例の半導体レーザ
ではこのような問題が解消されている。

【００４３】以下、図１の半導体レーザの製造方法につ
いて、図２〜３を参照して説明する。ここで図２〜３は
活性層１５２を形成した後につづく工程を示すものであ
り、活性層１５２より上の部分についてのみ示してい
る。

【００４４】まず図２（ａ）のように、窒化物系半導体
からなる活性層１５２上に、ｐ型クラッド層１１２、ｐ
型コンタクト層１０１および第一の電極層１１３をこの
順で形成し、その上にレジスト１０３を塗布した。次
に、露光および現像等によりレジスト１０３をストライ
プ状にパターニングした（図２（ｂ））。次に、ストラ
イプ状のレジスト１０３をマスクとして、塩素ガスを用
いた反応性イオンビームエッチング法により、ｐ型クラ
ッド層１１２の一部を残すようにエッチングを行った
（図２（ｃ））。

【００４５】有機洗浄によりレジスト１０３を除去した
後、熱化学気相堆積法を用いて全面に酸化珪素膜１０２
を形成し、さらにその表面にレジスト１０３を塗布した
（図３（ａ））。次に、露光および現像等によりレジス
ト１０３に開口部を形成した（図３（ｂ））。つづいて
開口部が形成されたレジスト１０３をマスクとして、バ
ッファード弗酸を用いたウエットエッチングにより、酸
化珪素膜１０２に開口部を形成した（図３（ｃ））。有
機洗浄によりレジスト１０３を除去した後、蒸着により
全面に第二の第一の電極層１１４を形成した。

【００４６】その後、公知の方法を用いてｎ電極１６０
等を形成し、図１に示す半導体レーザを完成した。得ら
れた半導体レーザは、電極が所定の位置に精度良く形成
され、電極の密着性も良好であった。

【００４７】（実施例２）本実施例の半導体レーザの製
造方法について図面を参照して説明する。まず図２
（ａ）〜（ｃ）と同様の工程を行った後、マスク１０３
を除去した。つづいて図４（ａ）のように、全面にレジ
スト１０３を塗布した。次に酸素ガスを用いた反応性イ
オンビームエッチング法により、第一のｐ電極１１３上
の酸化珪素膜１０２が露出するまでレジスト１０３のエ
ッチングを行った（図４（ｂ））。残ったレジスト１０
３をマスクとして、バッファード弗酸を用いたウエット
エッチングにより、酸化珪素膜１０２に開口部を形成し
た（図４（ｃ））。有機洗浄によりレジスト１０３を除
去した後（図４（ｄ））、蒸着により全面に第二の電極
層１１４を形成した。ここで第二の電極層１１４は、第
１層目がＴｉ、第２層目がＰｔ、第３層目がＡｕからな
る３層構造とした。

【００４８】その後、公知の方法を用いてｎ電極等を形
成し、半導体レーザを完成した。得られた半導体レーザ
は、電極位置が所定の位置に精度良く形成され、電極の
密着性も良好であった。

【００４９】本実施例の製造方法においては、第一のｐ
電極１１３上の酸化珪素膜１０２を露出させる際に、い
わゆるエッチバック法を用いているため、半導体層に形
成されたパターンと露光用マスクとの目合わせを行なう
必要がなく、セルフアラインに接続孔を形成できる。こ
のため一層、精度良く電極形成を行うことができた。（実施例３）本実施例の半導体レーザは、図８に示すよ
うな構造を有している。以下、この半導体レーザの製造
方法について、図５〜７を参照して説明する。ここで図
５〜７は活性層１５２を形成した後につづく工程を示す
ものであり、活性層１５２より上の部分についてのみ示
している。

【００５０】まず図５（ａ）のように、窒化物系半導体
からなる活性層１５２上に、ｐ型クラッド層１１２およ
びｐ型コンタクト層１０１を形成した後、熱化学気相堆
積法により酸化珪素膜１３０を形成した。次いでその表
面にレジスト１０３を塗布した（図５（ａ））。次に露
光および現像等によりレジスト１０３に開口部を形成し
た（図５（ｂ））。つづいて開口部が形成されたレジス
ト１０３をマスクとして、バッファード弗酸を用いたウ
エットエッチングにより、酸化珪素膜１３０に開口部を
形成した（図５（ｃ））。

【００５１】有機洗浄によりレジスト１０３を除去した
後、酸化珪素膜１０２の開口部にのみ選択的に有機化学
気相成長法によりｐ型クラッド層１１２およびｐ型コン
タクト層１０１を形成し、続いて全面に第一の電極層１
１３を形成した（図６（ａ））。第一の電極層１１３
は、第１層目がＮｉ、第２層目がＰｔからなる２層構造
とした。

【００５２】次に、弗酸を用いたウエットエッチングに
より、酸化珪素膜１３０を除去することにより、酸化珪
素膜１３０上の第一の第一の電極層１１３もまた除去
し、選択的に形成したｐ型クラッド層１１２およびｐ型
コンタクト層１０１上にのみ第一の電極層１１３が残る
ようにした（図６（ｂ））。つづいて熱化学気相堆積法
により全面に酸化珪素膜１０２を形成し、さらに酸化珪
素膜１０２の表面にレジスト１０３を塗布した（図６
（ｃ））。

【００５３】露光および現像等によりレジスト１０３に
開口部を形成した後（図７（ａ））、このレジスト１０
３をマスクとして、バッファード弗酸を用いたウエット
エッチングにより、酸化珪素膜１０２に開口部を形成し
た（図７（ｂ））。有機洗浄によりレジスト１０３を除
去した後に、蒸着により全面に第二の電極層１１４を形
成した（図７（ｃ））。第二の電極層１１４は、第１層
目がＴｉ、第２層目がＰｔ、第３層目がＡｕからなる３
層構造とした。

【００５４】その後、公知の方法を用いてｎ電極１６０
等を形成し、図８に示す半導体レーザを完成した。得ら
れた半導体レーザは、電極が所定の位置に精度良く形成
され、電極の密着性も良好であった。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体レー
ザは、リッジ導波路型レーザにおいて、リッジ部上に第
一の電極層を形成し、その上に第一の電極層に達する接
続孔の設けられた絶縁膜を形成し、さらにその上に第二
の電極層を形成している。そして、上記接続孔を通じて
前記第一の電極層と第二の電極層とが接続する構造とな
っている。このため、電極を精度良く所定の位置に形成
することができ、電極形成位置にずれが生じた場合であ
っても良好な電流狭窄が実現することができ、さらに半
導体層や絶縁膜との密着性が良好な半導体レーザを得る
ことができる。

【００５６】また本発明の半導体レーザの製造方法は、
リッジ部をエッチングまたは選択成長により形成してい
るため、上記のような利点を持つ半導体レーザを簡便な
工程で歩留まり良く製造することができる。特にエッチ
バック法を利用した方法を採用すれば、電極中に設けら
れる接続孔をセルフアラインに形成することができ、よ
り精度良く電極部を形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザの一例を示す概略断面図
である。

【図２】本発明の半導体レーザの製造方法を説明する工
程断面図である。

【図３】本発明の半導体レーザの製造方法を説明する工
程断面図である。

【図４】本発明の半導体レーザの製造方法を説明する工
程断面図である。

【図５】本発明の半導体レーザの製造方法を説明する工
程断面図である。

【図６】本発明の半導体レーザの製造方法を説明する工
程断面図である。

【図７】本発明の半導体レーザの製造方法を説明する工
程断面図である。

【図８】本発明の半導体レーザの一例を示す概略断面図
である。

【図９】本発明の半導体レーザの作用を説明する図であ
る。

【図１０】従来の半導体レーザの代表例を示す図であ
る。

【図１１】従来の半導体レーザの有する課題を説明する
ための図である。

【図１２】従来技術に係る非リッジ導波路型の半導体レ
ーザの概略断面図である。

【図１３】従来の半導体レーザにエッチバック法を適用
した場合の状態を示す図である。

【符号の説明】

１０１ｐ型コンタクト層１０２酸化珪素膜１０３レジスト１１２ｐ型クラッド層１１３第一の電極層１１４第二の電極層１２０リッジ部１２１接続孔１５０サファイア基板１５１ｎ型クラッド層１５２活性層１６０ｎ電極３０１ｐ型コンタクト層３０２酸化珪素膜３１２ｐ型クラッド層３３０ｐ電極３４０エッチング残り３５０サファイア基板３５１ｎ型クラッド層３５２活性層３６０ｎ電極６０１ｎ型ＳｉＣ基板６０２ｎ型Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎ層６０３ｎ型ＧａＮ層６０４ｎ型Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎクラッド層６０５ｎ型ＧａＮ光閉込層６０６多重量子井戸構造活性層６０７ｐ型Ａｌ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ電子オーバーフロー防
止層６０８ｐ型ＧａＮ光閉込層６０９ｐ型Ａｌ_0.09Ｇａ_0.91Ｎクラッド層６１０ｐ型ＧａＮコンタクト層６１１酸化珪素膜６１２ｐ電極６１３ｎ電極６２０リッジ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性層と、リッジ部を有し前記活性層の
上部に設けられた半導体層とを有し、前記リッジ部に第
一の電極層が形成され、前記第一の電極層および前記半
導体層の上に、前記第一の電極層に達する接続孔の設け
られた絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上に、前記接続孔
を通じて前記第一の電極層と接続する第二の電極層が形
成されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】前記第二の電極層が、前記リッジ部およ
び前記リッジ部以外の領域にわたって形成されたことを
特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】前記第二の電極層が、前記接続孔におい
て第一の電極層にのみ接続することを特徴とする請求項
１または２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】前記リッジ部が平面方向にストライプ状
に延在した形状を有し、前記リッジ部の幅が５μｍ以下
であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載
の半導体レーザ。
【請求項５】前記第一の電極層の最下層は、Ｎｉ、Ｐ
ｄ、Ｐｔまたはこれらを含む合金からなることを特徴と
する請求項１乃至４いずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項６】前記第二の電極層の最下層は、Ｃｒ、Ａ
ｌ、Ｔｉまたはこれらを含む合金からなることを特徴と
する請求項１乃至５いずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項７】前記第一の電極層が、窒化ガリウム系半
導体層の上面に接して形成されたことを特徴とする請求
項１乃至６いずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項８】前記活性層が、他の層を介してサファイ
ア基板上に形成されたことを特徴とする請求項７に記載
の半導体レーザ。
【請求項９】基板上に、活性層と該活性層の上部に設
けられた半導体層とを含む半導体多層膜を形成する工程
と、前記半導体層の上に直接またはコンタクト層を介し
て第一の電極層を形成する工程と、第一の電極層上の所
定箇所にマスクを形成した後、前記マスクの形成されて
いない領域に対し前記半導体層の一部を残すようにエッ
チング処理を行い、前記半導体層にリッジ部を形成する
工程と、前記マスクを除去した後、第一の電極層の上に
絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に、前記第一の電
極層に達する接続孔を設ける工程と、前記絶縁膜上に、
前記接続孔を埋め込むように第二の電極層を形成する工
程とを有することを特徴とする半導体レーザの製造方
法。
【請求項１０】基板上に、活性層と該活性層の上部に
設けられた半導体層とを含む半導体多層膜を形成する工
程と、前記半導体層の上に開口部の設けられたマスクを
形成する工程と、前記開口部内に前記半導体層をさらに
成長させ、リッジ部を形成する工程と、前記半導体層の
上に直接またはコンタクト層を介して第一の電極層を形
成する工程と、前記第一の電極層の上に絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜に、第一の電極層に達する接続孔
を設ける工程と、前記絶縁膜上に、前記接続孔を埋め込
むように第二の電極層を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】前記絶縁膜に、第一の電極層に達する
接続孔を設ける工程を、下記工程（ａ）〜（ｃ）により
行うことを特徴とする請求項９または１０に記載の半導
体レーザの製造方法。（ａ）前記絶縁膜上の全面にマスク層を形成する工程（ｂ）前記マスク層をエッチバックすることにより前記
第一の電極層上に位置する前記絶縁膜を露出させる工程（ｃ）前記絶縁膜の露出部分を除去し、前記第一の電極
層に達する接続孔を設ける工程
【請求項１２】前記第二の電極層を、前記リッジ部お
よび前記リッジ部以外の領域にわたって形成することを
特徴とする請求項９乃至１１いずれかに記載の半導体レ
ーザの製造方法。
【請求項１３】前記リッジ部が平面方向にストライプ
状に延在した形状を有し、前記リッジ部の幅が５μｍ以
下であることを特徴とする請求項９乃至１２いずれかに
記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１４】前記第一の電極層の最下層は、Ｎｉ、
Ｐｄ、Ｐｔまたはこれらを含む合金からなることを特徴
とする請求項９乃至１３いずれかに記載の半導体レーザ
の製造方法。
【請求項１５】前記第二の電極層の最下層は、Ｃｒ、
Ａｌ、Ｔｉまたはこれらを含む合金からなることを特徴
とする請求項９乃至１４いずれかに記載の半導体レーザ
の製造方法。
【請求項１６】前記第一の電極層を窒化ガリウム系半
導体層の上面に接して形成することを特徴とする請求項
９乃至１５いずれかに記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１７】前記基板がサファイア基板であること
を特徴とする請求項１６に記載の半導体レーザの製造方
法。