(57)【要約】【課題】  受動整列が容易であり、整列誤差を最小化することができるフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板２１０上に、活性層２２０と、クラッド２３０と、整列パターン及び光学パターンが形成されたマスクと、を順次に積層する過程と、活性層２２０及びクラッド２３０を、前記マスクの各パターンにより第１及び第２の整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂと光学領域３００とを有するようにメッサ構造にエッチングする過程と、前記第１及び第２の整列キーと前記光学領域との間のメッサエッチングされた部分に、二つ以上の電流遮断層２４０，２５０を成長させる過程と、前記第１及び第２の整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂ上に保護マスクを形成し、この保護マスクが形成された箇所以外の光学領域３００及び電流遮断層２４０，２５０上に電極２７０を形成する過程と、を含む。【選択図】  図３Ｅ
2006135331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、活性層と、クラッドと、整列パターン及び光学パターンが形成されたマスクと、を順次に積層する過程と、
前記活性層及びクラッドを、前記マスクの各パターンにより第１及び第２の整列キーと光学領域とを有するようにメッサ構造にエッチングする過程と、
前記第１及び第２の整列キーと前記光学領域との間のメッサエッチングされた部分に、二つ以上の電流遮断層を成長させる過程と、
前記第１及び第２の整列キー上に保護マスクを形成し、前記保護マスクが形成された箇所以外の前記光学領域及び電流遮断層上に電極を形成する過程と、を含むこと
を特徴とするフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法。
【請求項２】
前記保護マスクは、前記第１の整列キーまたは第２の整列キーよりも実質的に大きく形成されること
を特徴とする請求項１に記載のフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法。
【請求項３】
前記保護マスクは、対応する第２の整列キーよりも実質的に大きく形成されること
を特徴とする請求項１に記載のフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法。
【請求項４】
前記半導体光素子は、半導体レーザーを含むこと
を特徴とする請求項１に記載のフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法。
【請求項５】
前記保護マスクを除去する過程をさらに含むこと
を特徴とする請求項１に記載のフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法。
【請求項６】
前記保護マスクは、ＳｉＯ２膜で構成されること
を特徴とする請求項１に記載のフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法。
【請求項７】
前記電流遮断層は、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とで構成されること
を特徴とする請求項１に記載のフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法。
【請求項８】
前記電流遮断層は、ＭＯＣＶＤ方法により成長されること
を特徴とする請求項１に記載のフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板は、Ｎ−ＩｎＰ基板からなること
を特徴とする請求項１に記載のフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造方法に関し、特に、一以上の光軸整列キーを有する半導体光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体光素子には、光を生成する光源と、光を受光するための受光素子などがあり、一般に、光源としては、半導体レーザーなどが使われている。半導体光素子は、平面光導波路回路(PLC)などと光軸整列された形態でも使われている。ここで、半導体光素子と平面光導波路回路との光軸を整列させるための方法としては、主として、受動整列方法または能動整列方法が用いられている。
【０００３】
このうち、能動整列方法は、光軸整列しようとする半導体レーザーなどから生成された光量と、平面光導波路回路を経て透過された光量との比較に基づいて光軸整列する方法である。この能動整列方法によれば、精密な光軸整列を行うことができるが、工程所要時間が長くなってしまい、大量生産には適していない。
【０００４】
一方、受動整列方法は、光軸整列しようとする半導体レーザーと平面光導波路回路の光軸整列位置に、予め設定された形態の整列キーを表示する方法であって、光軸整列をより容易に行うことができる。
【０００５】
図１は、従来技術による半導体光素子を示す断面図である。
【０００６】
図１を参照すると、従来の半導体光素子１００は、半導体基板１１０と、半導体基板１１０上にメッサ構造にエッチングされた多層井戸構造（multi-layered well-shaped structures）の活性層１２０ａ，１２０ｂ及びクラッド１２１ａ，１２１ｂと、電流遮断層１３０，１４０と、電極１５０と、第１及び第２の整列キー１７０，１６０と、を含む。
【０００７】
活性層１２０ａ，１２０ｂとクラッド１２１ａ，１２１ｂは、半導体基板１１０上に順次に成長された後に、エッチング過程を経てメッサ構造にエッチングされる。このような構造を得るために、クラッド１２１ａ，１２１ｂ上にマスク(図示せず)が配置され、その後、マスクに形成された整列パターン(図示せず)及び光学パターン(図示せず)に従って、第１の整列キー１７０と、受光または発光などの光学機能を遂行する光学領域１８０と、にメッサエッチングされる。
【０００８】
ここで、第１の整列キー１７０は、第２の整列キー１６０を形成するための基準になり、第２の整列キー１６０は、第１の整列キー１７０から予め定められた所定間隔で離隔するように配置される。
【０００９】
電流遮断層１３０，１４０は、半導体層がメッサエッチングされた少なくとも二箇所の部分に成長される。また、電流遮断層１３０，１４０は、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが順次に積層された構造として形成することが可能である。電流遮断層１３０，１４０が成長された後に、半導体光素子は平坦化される。
【００１０】
電流遮断層１３０，１４０と、第１の整列キー１７０と、光学領域１８０と、の上には電極１５０が形成される。この電極１５０は、光学領域１８０を駆動させるための電流を伝達する。
【００１１】
第２の整列キー１６０は、第１の整列キー１７０を基準として電極１５０上に形成される。この第２の整列キー１６０は、半導体光素子１００を、上述した平面光導波路回路のような他の光学素子と光軸整列させるために使用される。このような第２の整列キー１６０を使用した光軸整列方法は、受動整列方法、或いはフリップチップボンディング(Ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ ｂｏｎｄｉｎｇ)方法と呼ばれる。したがって、第２の整列キー１６０は、フリップチップボンディングキーとも呼ばれる。第２の整列キー１６０としては、金属薄膜、或いは誘電体物質を使用することが可能である。
【００１２】
図２は、従来技術により製造された半導体光素子の一部を撮影した写真であり、実際に従来技術により製造された整列キーの一例を示すものである。一般的な光軸整列の許容可能な誤差範囲は、±１μｍ以内の範囲である。
【００１３】
しかしながら、図２に示されるように、平坦化及び電極などの半導体層の再成長過程を経る場合には、第１の整列キーの境界が不明確（曖昧）になってしまう問題があった。すなわち、第２の整列キーの形成時には、第１の整列キーの（不明確になった）境界に基づいて形成されるため、第２の整列キーの整列誤差が許容可能な誤差範囲より大きくなる虞があり、その結果、光軸整列工程に悪影響を及ぼすという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、受動整列を容易に行うことができ、整列誤差を最小化することができるフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明によるフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法は、半導体基板上に、活性層と、クラッドと、整列パターン及び光学パターンが形成されたマスクと、を順次に積層する過程と、前記活性層及びクラッドを、前記マスクの各パターンにより第１及び第２の整列キーと光学領域とを有するようにメッサ構造にエッチングする過程と、前記第１及び第２の整列キーと前記光学領域との間のメッサエッチングされた部分に、二つ以上の電流遮断層を成長させる過程と、前記第１及び第２の整列キー上に保護マスクを形成し、前記保護マスクが形成された箇所以外の前記光学領域及び電流遮断層上に電極を形成する過程と、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体層の再成長により整列キーの境界部分が広くなる問題点を解決することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、明瞭性と簡潔性の観点より、関連する公知の機能や構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００１８】
図３Ａ乃至図３Ｅは、本発明の好ましい実施形態による半導体光素子の製造手順を示す図である。
【００１９】
図３Ａ乃至図３Ｅを参照すると、本発明によるフリップチップボンディングのための半導体光素子の製造方法は、活性層２２０と、クラッド２３０と、後述する整列パターン及び光学パターンを有するマスク２３１と、を順次に積層する積層過程と、半導体基板２１０上の活性層２２０とクラッド２３０とを、マスク２３１の各パターンを利用してメッサ構造にエッチングするエッチング過程と、活性層２２０とクラッド２３０との間のメッサエッチングされた部分に電流遮断層２４０，２５０を成長させる成長過程と、電極２７０を形成する電極形成過程と、を含む。
【００２０】
上記の積層過程は、半導体基板２１０上に活性層２２０とクラッド２３０とマスク２３１とを順次に成長させる成長段階と、マスク２３１の所定位置に、後述する整列キーと光学領域を設けるための、整列パターン２３１ａ，２３１ｃと光学パターン２３１ｂとを形成する段階とを含む（図３Ａ参照）。
【００２１】
また、上記のエッチング過程は、マスク２３１の整列パターン２３１ａ，２３１ｃと光学パターン２３１ｂ（の形状）に従って、活性層２２０とクラッド２３０をメッサ構造になるようにエッチング（メッサエッチング）する段階と、活性層２２０とクラッド２３０がメッサエッチングされた後に、残存するマスク２３１が除去される段階と、を含む。残存するマスク２３１が除去された状態を図３Ｂに示す。
【００２２】
上記の成長段階で形成されるマスク２３１としては、ＳｉＯ２膜などを使用することができる。また、活性層２２０は、ＭＯＣＶＤなどの方法によって、多重量子井戸構造を有するように成長される。成長されたマスク２３１上の第１の整列キー２８０及び第２の整列キー２９０（この例では第２の整列キーは２９０ａ，２９０ｂの２つ）を生成するための部分には、整列パターン２３１ａ，２３１ｃが形成され、また、マスク２３１上の光学領域３００にエッチングしようとする部分には、光学パターン２３１ｂが形成される。
【００２３】
次の成長過程は、活性層２２０とクラッド２３０との間のメッサエッチングされた部分に、電流遮断層２４０，２５０を成長させる過程である。電流遮断層２４０，２５０は、ｐ型半導体層とｎ型半導体層が順次に積層される構造に形成することが可能であり、これら電流遮断層２４０，２５０は、ＭＯＣＶＤなどの方法により成長される。半導体基板２１０としては、Ｎ−ＩｎＰ基板などを使用することができる。そして、これら電流遮断層２４０，２５０の形成後に、不要となった整列パターン２３１ａ，２３１ｃ及び光学パターン２３１ｂが除去される。すなわち、本実施形態では、メッサエッチングされた活性層２２０及びクラッド２３０上に直接、電流遮断層（２４０，２５０）を成長させる場合に整列キー及び光学領域の境界部分が不明確になる問題を解決するために、電流遮断層（２４０，２５０）の形成後に、不必要となった各パターン（２３１ａ，２３１ｂ，２３１）を除去する。これら各パターン２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃが除去された後の状態を、図３Ｃに示す。
【００２４】
上記の電極形成過程は、光を生成する或いは受光するための光学領域３００に電流を注入するための電極２７０を形成する過程である。光学領域３００が光を生成する場合には、半導体光素子２００は、半導体レーザーなどのような光源として使用することが可能である。また、光学領域３００は、受光動作を実行することができる受光素子として使用することも可能である。
【００２５】
この電極形成過程では、電極２７０を形成する前に、第１及び第２の整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂを保護するための保護マスク２６０ａ，２６０ｂを、対応する第１または第２の整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂ上に形成する。保護マスク２６０ａ，２６０ｂが形成された後の状態を図３Ｄに示す。本実施形態では、保護マスク２６０ａ，２６０ｂが設けられることによって、電流遮断層（２４０，２５０）が形成された半導体光素子上での、各整列キー（２８０、２９０ａ，２９０ｂ）間の境界が不明確になることを防止することができる。これら保護マスク２６０ａ，２６０ｂは、ＳｉＯ２膜で構成されることができる。
【００２６】
この実施形態では、第１及び第２の整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂを保護するために、保護マスク２６０ａ及び２つの保護マスク２６０ｂを、対応する整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂの幅よりも広い幅を有する（すなわち各整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂの端部が覆われて隠される）ように形成する。そして、保護マスク２６０ａ，２６０ｂが形成された部分以外の箇所である光学領域３００上と電流遮断層２４０，２５０上に、ＭＯＣＶＤなどの方法によって電極２７０を成長させる。電極２７０が形成された後に、保護マスク２６０ａ，２６０ｂは除去される。電極２７０が形成され、かつ保護マスク２６０ａ，２６０ｂが除去された状態を図３Ｅに示す。
【００２７】
上述のように、本実施形態では、完成した半導体光素子（２００）の整列キー（２８０、２９０ａ，２９０ｂ）の部分の整列が容易になるように、それぞれ異なる成長過程の間に、保護のためのマスク（２３１ａ〜２３１ｃ、２６０ａ，２６０ｂ）を形成することにより、整列キーの境界部分が不明確になることを防止することが可能となる。したがって、図３Ｂ及び図３Ｄに示す各マスク（２３１ａ〜２３１ｃ、２６０ａ，２６０ｂ）は、次の成長段階以後には除去された状態とされる。
【００２８】
図４は、本発明により製造された半導体光素子の一部を撮影した写真である。
【００２９】
本発明による半導体光素子の構成要素となる第１及び第２の整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂは、活性層２２０のメッサエッチングと同時に形成されることで、それぞれ一定の間隔で離隔配置され、該間隔が維持されるようになる。また、電極２７０の形成前に、第１及び第２の整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂ上に保護マスク２６０ａ，２６０ｂを形成することにより、電極等の再成長後にも整列キー２８０、２９０ａ，２９０ｂの境界が不明確（曖昧）になることを防止することができる。したがって、第２の整列キー２９０ａ，２９０ｂは、フリップチップボンディングのような受動方式の光軸整列により、半導体光素子を平面光導波路回路などに光軸整列する場合において、より精密な光軸整列を達成するために使用される。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、光を生成或いは受光するための光学領域のメッサエッチングと同時に整列キーを形成し、その後、半導体製造工程の内の再成長工程が遂行される以前に、対応する整列キーよりも大きい（幅広な）保護マスクを形成することにより、半導体層の再成長により整列キーの境界部分が広くなる従来の問題点を解決することが可能となる。
【００３１】
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の変更が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の半導体光素子を示す断面図である。
【図２】従来技術により製造された半導体光素子の一部を撮影した写真である。
【図３Ａ】本発明の好ましい実施形態による半導体光素子の製造手順を示す図であり、半導体基板上に活性層とクラッドとマスクとを順次に成長させ、整列キー及び光学領域を作るために、マスクに整列パターンと光学パターンとを形成した状態を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の好ましい実施形態による半導体光素子の製造手順を示す図であり、活性層とクラッドについて、マスクの各パターンに応じたメッサエッチングを行った後の状態を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の好ましい実施形態による半導体光素子の製造手順を示す図であり、電流遮断層の形成について説明するための断面図である。
【図３Ｄ】本発明の好ましい実施形態による半導体光素子の製造手順を示す図であり、電流遮断層が形成された半導体素子上に、整列キー間の境界が不明瞭になることを防止するための保護マスクを形成した状態を示す断面図である。
【図３Ｅ】本発明の好ましい実施形態による半導体光素子の製造手順を示す図であり、電極が形成された後に保護マスクが除去された状態を示す断面図である。
【図４】本発明により製造された半導体光素子の一部を撮影した写真である。
【符号の説明】
【００３３】
２００  半導体素子
２１０  半導体基板
２２０  活性層
２３０（２３０ａ〜２３０ｃ）  クラッド
２８０  第１の整列キー
２９０（２９０ａ，２９０ｂ）  第２の整列キー
３００  光学領域
２４０，２５０  電流遮断層
２６０ａ，２６０ｂ  保護マスク
２７０  電極
【図１】
2006135331.tif 000003
【図２】
2006135331.tif 000004
【図３Ａ】
2006135331.tif 000005
【図３Ｂ】
2006135331.tif 000006
【図３Ｃ】
2006135331.tif 000007
【図３Ｄ】
2006135331.tif 000008
【図３Ｅ】
2006135331.tif 000009
【図４】
2006135331.tif 000010