(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクト層と、
前記コンタクト層の上に形成され、開口を有する絶縁膜と、
前記開口の外周部において前記コンタクト層の上に形成された傾斜面を有する形状安定化層と、
前記開口で露出した前記コンタクト層の上面と前記傾斜面を覆う下地メタルと、
前記下地メタルの上に形成されたメッキとを備え、
前記形状安定化層の材料は前記コンタクト層の材料とは異なり、
前記形状安定化層の材料は半導体であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記コンタクト層はＩｎＧａＡｓ層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記傾斜面は曲面状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
コンタクト層の上に形状安定化層を形成する工程と、
前記形状安定化層をエッチングして傾斜面を形成し、前記コンタクト層の上面の一部を露出させる工程と、
前記形状安定化層の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に開口を形成する工程と、
前記開口で露出した前記コンタクト層の上面と前記傾斜面を覆う下地メタルを形成する工程と、
前記下地メタルの上にメッキを電解メッキにより形成する工程とを備え、
前記傾斜面は前記開口の外周部に形成され、
前記形状安定化層の材料は前記コンタクト層の材料とは異なり、
前記傾斜面を形成する際に前記形状安定化層を前記コンタクト層に対し選択的にエッチングし、
前記形状安定化層の材料は半導体であり、
前記形状安定化層をウェットエッチングして前記傾斜面を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記コンタクト層はＩｎＧａＡｓ層であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
マストランスポートによって前記傾斜面を曲面状にする工程を更に備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コンタクト部の形状が安定した半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置において、電極と接触するコンタクト層としてＩｎＧａＡｓ層が用いられている。ＩｎＧａＡｓ層上のメタライゼーションにギャップがあるとＩｎＧａＡｓ層が腐食されることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】“Journal of Electronic Materials”, February 1998, Volume 27, Issue 2, pp 89-95
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンタクト層は絶縁膜の開口から露出している。この露出したコンタクト層の上に下地メタルが形成される。絶縁膜の開口の内壁とコンタクト層の上面が垂直になっているため、絶縁膜の開口の外周部で被覆が途切れて隙間が空く場合がある。この隙間からＡｕメッキ形成時にメッキ液が侵入して、開口の外周部においてコンタクト層がエッチングされる。この結果、コンタクト部の形状が安定しないという問題があった。【０００５】
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はコンタクト部の形状が安定した半導体装置及びその製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る半導体装置は、コンタクト層と、前記コンタクト層の上に形成され、開口を有する絶縁膜と、前記開口の外周部において前記コンタクト層の上に形成された傾斜面を有する形状安定化層と、前記開口で露出した前記コンタクト層の上面と前記傾斜面を覆う下地メタルと、前記下地メタルの上に形成されたメッキとを備え、前記形状安定化層の材料は前記コンタクト層の材料とは異なり、前記形状安定化層の材料は半導体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示では、傾斜面を有する形状安定化層が開口の外周部においてコンタクト層の上に形成されている。そして、下地メタルは、開口で露出したコンタクト層の上面と傾斜面を覆う。傾斜面により下地メタルの被覆性が向上するため、絶縁膜の開口の外周部で被覆が途切れなくなる。従って、メッキ形成時にメッキ液によるコンタクト層のエッチングが生じないため、コンタクト部の形状が安定した半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１１】比較例に係る半導体装置のメッキ前の状態を示す断面図である。
【図１２】実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。
【図１３】実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。この半導体装置はリッジ型レーザダイオードである。ｎ型ＩｎＰ基板１の上にＩｎＧａＡｓＰ系の多重量子井戸構造の活性層２が形成されている。活性層２の最表面層２ａの上にＩｎＰリッジ下部層３とＩｎＧａＡｓＰ層４が順に形成されている。ＩｎＧａＡｓＰ層４の上にキャップ層として薄いＩｎＰ層を形成してもよい。
【００１１】
ＩｎＧａＡｓＰ層４の中央部に回折格子５が埋め込まれている。ＩｎＧａＡｓＰ層４及び回折格子５の上にＩｎＰリッジ上部層６とＩｎＧａＡｓコンタクト層７が順に形成されている。ＩｎＧａＡｓコンタクト層７の上に膜厚３０ｎｍ〜１００ｎｍの形状安定化層８が形成されている。形状安定化層８は中央部に開口を有し、開口の内壁が傾斜面９になっている。ＩｎＧａＡｓコンタクト層７の上面に対する傾斜面９の角度は３０°〜８０°である。傾斜面９は、形状安定化層８の膜厚が外周部から中央部に向かって次第に薄くなるようなテーパー形状である。
【００１２】
ＩｎＰリッジ下部層３、ＩｎＧａＡｓＰ層４、ＩｎＰリッジ上部層６、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７及び形状安定化層８はリッジ構造を構成する。絶縁膜１０がＩｎＧａＡｓコンタクト層７及び形状安定化層８の上に形成され、リッジ構造の側面を覆っている。絶縁膜１０はＳｉＯ２膜である。絶縁膜１０は開口１１を有する。形状安定化層８の傾斜面９は開口１１の外周部においてＩｎＧａＡｓコンタクト層７の上に形成されている。傾斜面９の上端が絶縁膜１０の開口１１の内壁に連結され、傾斜面９の下端がＩｎＧａＡｓコンタクト７に連結されている。この傾斜面９があることで開口１１の外周下端部がなだらかになっている。下地メタル１２が、開口１１で露出したＩｎＧａＡｓコンタクト層７の上面と傾斜面９を覆っている。Ａｕメッキ１３が下地メタル１２の上に形成されている。
【００１３】
図２から図１０は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。まず、図２に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１の上に活性層２、ＩｎＰリッジ下部層３、ＩｎＧａＡｓＰ層４を順に形成する。次に、図３に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ層４の中央部を除去する。次に、図４に示すように、除去した部分にＩｎＰを埋め込み成長して回折格子５を形成する。次に、図５に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ層４及び回折格子５の上にＩｎＰリッジ上部層６、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７、形状安定化層８を順に形成する。
【００１４】
次に、図６に示すように、フォトレジスト又は絶縁膜からなるマスク１４を形状安定化層８の上に形成する。フォトリソグラフィ等によりマスク１４の中央部に開口を形成する。このマスク１４を用いて、塩酸リン酸等のウェットエッチング液を用いて形状安定化層８の中央部をウェットエッチングして、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７の上面の一部を露出させる。このウェットエッチングの際に形状安定化層８の開口の内壁に傾斜面９が形成される。ここで、形状安定化層８は、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７とは異なる材料、例えばＡｌＧａＩｎＰ，ＩｎＰ等からなる。このため、形状安定化層８はＩｎＧａＡｓコンタクト層７に対し選択的にウェットエッチングされる。その後、マスク１４は除去する。
【００１５】
次に、図７に示すように、ＳｉＯ２等の絶縁膜ハードマスク等を用いてドライエッチングを行うことでリッジ構造を形成する。リッジ構造の幅は特性に必要される所望の幅とする。この段階ではＩｎＧａＡｓＰ層４までエッチングせずにＩｎＰリッジ上部層６を一部残す。
【００１６】
次に、図８に示すように、残っているＩｎＰリッジ上部層６をウェットエッチングしてＩｎＧａＡｓＰ層４を露出させる。ウェットエッチング液としてＩｎＧａＡｓＰ層４とＩｎＰリッジ上部層６のエッチング選択比が十分に大きなものを用いるとリッジ加工の精度が高くなる。
【００１７】
次に、図９に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ層４とＩｎＰリッジ下部層３をドライエッチングする。次に、図１０に示すように、ウェットエッチングのサイドエッチング効果を利用することで、ＩｎＰリッジ上部層６の幅Ｗ１及びＩｎＧａＡｓＰ層４の幅Ｗ２に対するＩｎＰリッジ下部層３の幅Ｗ３が所望の値になるまでＩｎＰリッジ下部層３をサイドからエッチングする。ウェットエッチング液としてＩｎＧａＡｓＰ層４に対するＩｎＰリッジ下部層３のエッチング選択比が十分に大きいものを用いるとリッジ加工の精度が高くなる。なお、このリッジ構造の形成後に上記の形状安定化層８のウェットエッチングを実施してもよい。
【００１８】
次に、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７及び形状安定化層８の上とリッジ構造の側面を覆うように絶縁膜１０をプラズマＣＶＤ法等の成膜方法により形成する。ＩｎＧａＡｓコンタクト層７の中央部の上方の絶縁膜１０を除去して開口１１を形成する。下地メタル１２をスパッタ又は蒸着により形成して、開口１１で露出したＩｎＧａＡｓコンタクト層７の上面と傾斜面９を含むリッジ構造全体を下地メタル１２で覆う。なお、絶縁膜１０の全面に下地メタル１２を形成しても問題ない。
【００１９】
次に、装置全体をメッキ液に浸して電解メッキを行と、電気化学反応により下地メタル１２の上にＡｕが析出される。これにより、下地メタル１２の上にＡｕメッキ１３を形成する。以上の工程により図１に示す半導体装置が製造される。
【００２０】
図１１は、比較例に係る半導体装置のメッキ前の状態を示す断面図である。比較例には形状安定化層８が無く、絶縁膜１０の開口１１の内壁とＩｎＧａＡｓコンタクト層７の上面が垂直になっている。このため、下地メタル１２の被覆性が不十分となり、絶縁膜１０の開口１１の外周部で被覆が途切れて隙間１５が空く場合がある。この隙間１５からＡｕメッキ１３形成時にメッキ液が侵入する。そして、局所的に電流過大となる開口１１の外周部において電気化学反応が生じてＩｎＧａＡｓコンタクト層７がエッチングされる。この結果、コンタクト部の形状が安定しない。
【００２１】
これに対して、本実施の形態では、傾斜面９を有する形状安定化層８が開口１１の外周部においてＩｎＧａＡｓコンタクト層７の上に形成されている。そして、下地メタル１２は、開口１１で露出したＩｎＧａＡｓコンタクト層７の上面と傾斜面９を覆う。傾斜面９により下地メタル１２の被覆性が向上するため、絶縁膜１０の開口１１の外周部で被覆が途切れなくなる。従って、Ａｕメッキ１３形成時にメッキ液によるＩｎＧａＡｓコンタクト層７のエッチングが生じないため、コンタクト部の形状が安定した半導体装置を得ることができる。
【００２２】
また、形状安定化層８はＳｉＮ又はＳｉＯ２等の絶縁体でもよい。この場合、絶縁体を加工する際のエッチング条件を調整することにより傾斜面９を形成することができる。具体的には、絶縁体をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）又はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）により加工する際に、反応ガスによる化学反応エッチングと反応生成物の付着のバランスで加工が進む。加工部の側壁への反応生成物付着が多くなるようにバイアス条件、エッチングガスの流量を調整することで形状安定化層８の傾斜面９を形成することができる。
【００２３】
なお、エッチング条件、膜種、成膜条件を調整しても絶縁膜１０と形状安定化層８の絶縁体のエッチング選択比を１：０にはできない。このため、絶縁膜１０の開口１１を形成する際に形状安定化層８の絶縁体も多少はエッチングされる。
【００２４】
図１２は、実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。図１では下地メタル１２は絶縁膜１０の上にも形成されていたが、図１２では下地メタル１２は絶縁膜１０の上には形成されていない。この場合でも同様にコンタクト部の形状が安定した半導体装置を得ることができる。
【００２５】
なお、本開示の構成は、リッジ型レーザダイオードに限らず、埋め込み型レーザダイオードにも適用でき、それらを組み合わせた構造のリッジ型のレーザダイオードにも適用できる。
【００２６】
実施の形態２．
図１３は、実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。本実施の形態では、ＡｌＧａＩｎＰ，ＩｎＰ等からなる形状安定化層８を６００℃〜６５０℃のＭＯＣＶＤ等の結晶成長温付近で１０ｍｉｎ〜３０ｍｉｎ程度、放置する加熱処理を行う。これにより、表面エネルギーが小さくなるように形状変化するマストランスポートによって傾斜面９が曲面状になる。この場合でも実施の形態１と同様にコンタクト部の形状が安定した半導体装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００２７】
７  ＩｎＧａＡｓコンタクト層、８  形状安定化層、９  傾斜面、１０  絶縁膜、１１  開口、１２  下地メタル、１３  Ａｕメッキ
【要約】
開口（１１）を有する絶縁膜（１０）がコンタクト層（７）の上に形成されている。開口（１１）の外周部においてコンタクト層（７）の上に傾斜面（９）を有する形状安定化層（８）が形成されている。下地メタル（１２）が開口（１１）で露出したコンタクト層（７）の上面と傾斜面（９）を覆う。メッキ（１３）が下地メタル（１２）の上に形成されている。【図１】
0006773260.tif 000002
【図２】
0006773260.tif 000003
【図３】
0006773260.tif 000004
【図４】
0006773260.tif 000005
【図５】
0006773260.tif 000006
【図６】
0006773260.tif 000007
【図７】
0006773260.tif 000008
【図８】
0006773260.tif 000009
【図９】
0006773260.tif 000010
【図１０】
0006773260.tif 000011
【図１１】
0006773260.tif 000012
【図１２】
0006773260.tif 000013
【図１３】
0006773260.tif 000014