(57)【要約】【課題】  半導体レーザダイオードおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  ｎ型化合物半導体層４０ａと、ｎ型化合物半導体層４０ａの所定領域上に積層された共振層４６と、共振層４６上に積層されたｐ型化合物半導体層４０ｂと、ｐ型およびｎ型化合物半導体層４０ａ、４０ｂ上にそれぞれ形成された電極４３と、電極４３上に積層されたボンディング用金属膜４２、４４および共振層４６のレーザ光が放出される面と対向する面に積層された高反射膜４８と、を備え、ボンディング用金属膜４２、４４の厚さが高反射膜４８の厚さの１倍以上である半導体レーザダイオード及びその製造方法である。【選択図】            図２
2005150716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型化合物半導体層と、
前記ｎ型化合物半導体層の所定領域上に積層された共振層と、
前記共振層上に積層されたｐ型化合物半導体層と、
前記ｐ型およびｎ型化合物半導体層上にそれぞれ形成された電極と、
前記電極上に積層されたボンディング用の金属膜と、
前記共振層のレーザ光が放出される面と対向する前記共振層の他面に積層された高反射膜と、
を備え、
前記ボンディング用金属膜が前記高反射膜より厚いことを特徴とする半導体レーザダイオード。
【請求項２】
前記高反射膜は、単一膜または二重膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオード。
【請求項３】
前記高反射膜は、シリコン酸化膜およびチタン酸化膜が順次に積層された二重膜であることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザダイオード。
【請求項４】
前記高反射膜は、前記ボンディング用金属膜の周りの電極上に延びたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオード。
【請求項５】
前記ボンディング用の金属膜は、前記高反射膜より熱膨張係数が大きい単一膜または熱膨張係数が大きい物質膜を含む二重膜よりなることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオード。
【請求項６】
前記ボンディング用の金属膜が二重膜よりなる場合、前記ボンディング用金属膜の上部膜が前記高反射膜より厚いことを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザダイオード。
【請求項７】
前記ボンディング用金属膜は、貴金属膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオード。
【請求項８】
前記上部膜は、貴金属膜であることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザダイオード。
【請求項９】
基板上にｎ型化合物半導体層、共振層およびｐ型化合物半導体層を順次に形成する段階と、
前記ｎ型およびｐ型化合物半導体層上に電極を形成する段階と、
前記電極上にボンディング用の金属膜を形成する段階と、
前記ボンディング用の金属膜上に前記共振層のレーザ光が放出される面と対向する前記共振層の他面を覆う高反射膜を形成する段階と、
前記高反射膜が形成された結果物を冷却して前記ボンディング用の金属膜上に積層された高反射膜を除去する段階と、
を含むことを特徴とする半導体レーザダイオードの製造方法。
【請求項１０】
前記ボンディング用の金属膜は、前記高反射膜より厚く形成することを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザダイオードの製造方法。
【請求項１１】
前記ボンディング用の金属膜は、前記高反射膜より熱膨張係数が大きい物質膜より形成することを特徴とする請求項１０に記載の半導体レーザダイオードの製造方法。
【請求項１２】
前記ボンディング用の金属膜は貴金属膜より、前記高反射膜は誘電膜より形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体レーザダイオードの製造方法。
【請求項１３】
前記ボンディング用の金属膜から前記高反射膜を除去した後、前記ボンディング用金属膜に接着膜を脱着することを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザダイオードの製造方法。
【請求項１４】
前記ボンディング用の金属膜は二重膜に形成するが、前記ボンディング用金属膜の上部膜を前記高反射膜より厚く形成することを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子およびその製造方法に関し、さらに詳細には半導体レーザダイオードおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハ上に半導体レーザダイオードを製造する過程で、ｐ型電極およびｎ型電極上にボンディング用の金属膜が蒸着される。次いで、完成された半導体レーザダイオードで選択された面にのみレーザ光を放出させるために、レーザ光が放出されうる他の一面に高反射膜を蒸着する。この時、前記高反射膜は、前記ｐ型およびｎ型電極上に積層されたボンディング用の金属膜にも蒸着される。前記ボンディング用の金属膜上に高反射膜が存在する場合、半導体レーザダイオードの動作時に発生する熱が円滑に放出されないだけでなく、フリップチップボンディングに妨害になる。これにより、従来の技術による半導体レーザダイオードの製造方法では、前記のように高反射膜を形成した後、反応性イオンエッチング工程を利用して前記ボンディング用の金属膜上に積層された高反射膜を除去する工程を実施する。
【０００３】
しかし、ボンディング用金属膜と高反射膜間の弱い接着力によって、前記ボンディング用の金属膜上に積層された高反射膜の一部は前記ボンディング用の金属膜と接着されない状態で残ってしまう。このため、前記反応性イオンエッチング工程が完了した後にも前記ボンディング用の金属膜上に高反射膜の一部が残る。
【０００４】
図１は、このような結果を示す図面である。図１で、１０は、前記反応性イオンエッチング工程で高反射膜が除去されたボンディング用の金属膜を表す。そして、２０は、前記反応性イオンエッチング工程が完了した後にもボンディング用の金属膜１０上に残っている高反射膜を表す。
【０００５】
このように、従来の技術による半導体レーザダイオード（以下、従来のレーザダイオードという）の場合、ボンディング用の金属膜上に積層された高反射膜を除去するための反応性イオンエッチング工程を実施した後にも前記ボンディング用の金属膜上に高反射膜の一部が残っているため、従来のレーザダイオードは、熱放出効率が大きく低下する恐れがある。そして、フリップチップボンディングでボンディング力が弱まるか、または全くボンディングされないこともある。
【０００６】
一方、前記反応性イオンエッチング工程を利用して前記ボンディング用の金属膜上に積層された高反射膜を除去する過程で前記のような問題点が発見されたことに鑑みて、前記反応性イオンエッチング工程の代りに高反射膜を溶解させうるＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｏｘｉｄｅ Ｅｔｃｈａｎｔ）を利用した湿式エッチング工程を利用して、前記高反射膜を除去しようとする試みがあったが、前記高反射膜と前記ＢＯＥとが反応しなくて、所望の通りにはならなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記従来の技術の問題点を改善するためのものであって、ｐ型およびｎ型電極上に備わったボンディング用の金属膜から高反射膜をきれいに除去しうる半導体レーザダイオードを提供することである。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記半導体レーザダイオードの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するために本発明は、ｎ型化合物半導体層と、前記ｎ型化合物半導体層の所定領域上に積層された共振層と、前記共振層上に積層されたｐ型化合物半導体層と、前記ｐ型およびｎ型化合物半導体層上にそれぞれ形成された電極と、前記電極上に積層されたボンディング用の金属膜および前記共振層のレーザ光が放出される面と対向する面に積層された高反射膜と、を備え、前記ボンディング用金属膜の厚さが前記高反射膜の厚さの１倍以上であることを特徴とする半導体レーザダイオードを提供する。
【００１０】
前記高反射膜は、単一膜またはシリコン酸化膜およびチタン酸化膜が順次に積層された二重膜でありうる。
【００１１】
前記高反射膜は、前記ボンディング用金属膜の周りの電極上に延びることができる。
【００１２】
前記ボンディング用の金属膜は、前記高反射膜より熱膨張係数が大きい単一膜または熱膨張係数が大きい物質膜を含む二重膜でありうる。
【００１３】
前記ボンディング用の金属膜が二重膜である場合、前記ボンディング用金属膜の上部膜の厚さが前記高反射膜より厚い。
【００１４】
前記他の課題を達成するために本発明は、基板上にｎ型化合物半導体層、共振層およびｐ型化合物半導体層を順次に形成する段階と、前記ｎ型およびｐ型化合物半導体層上に電極を形成する段階と、前記電極上にボンディング用の金属膜を形成する段階と、前記ボンディング用の金属膜上に前記共振層のレーザ光が放出される面と対向する面を覆う高反射膜を形成する段階と、前記高反射膜が形成された結果物を冷却して前記ボンディング用の金属膜上に積層された高反射膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする半導体レーザダイオードの製造方法を提供する。
【００１５】
前記ボンディング用金属膜の厚さは、前記高反射膜より厚く形成しうる。また、前記ボンディング用の金属膜は、前記高反射膜より熱膨張係数が大きい物質膜に形成しうる。 
【００１６】
前記ボンディング用の金属膜を二重膜に形成する場合、上部膜は、前記高反射膜の厚さの１倍以上に形成しうる。
【００１７】
本発明はまた、前記他の課題を達成するために、基板上にｎ型化合物半導体層、共振層およびｐ型化合物半導体層を順次に形成する段階と、前記ｎ型およびｐ型化合物半導体層上に電極を形成する段階と、前記電極上にボンディング用の金属膜を形成する段階と、前記ボンディング用の金属膜上に前記ボンディング用の金属膜と接着力の弱い物質膜を蒸着する段階と、前記物質膜上に前記共振層のレーザ光が放出される面と対向する面を覆う高反射膜を形成する段階と、前記物質膜を除去する段階と、を含むことを特徴とする半導体レーザダイオードの製造方法を提供する。
【００１８】
前記物質膜は、ポリマー膜より形成しうる。
【００１９】
前記ボンディング用の金属膜は、貴金属膜あるいは貴金属膜を含む二重膜に形成しうる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の半導体レーザダイオードの場合、ボンディング用の金属膜が高反射膜より少なくとも１倍以上厚く形成され、高反射膜より熱膨張係数の大きい貴金属膜より形成される。または高反射膜を形成する間にボンディング用の金属膜がポリマー膜で保護される。したがって、本発明を利用すれば、ボンディング用の金属膜から高反射膜を完全に除去しうるので、半導体レーザダイオード動作中に発生する熱を効果的かつ正常的に除去しうる。また、ボンディング工程でボンディング力が弱まるか、または全くボンディングされないことを防止しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例による半導体レーザダイオードおよびその製造方法を添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で図面に示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して示した。
【００２２】
まず、本発明の実施例による半導体レーザダイオード（以下、本発明のレーザダイオードという）について説明する。
【００２３】
図２は、高反射膜の除去工程が完了した時点におけるウェーハから分離された本発明のレーザダイオードの平面を示す。図２で、４０は本発明のレーザダイオードを表し、４２はｎ型電極（図示せず）上に形成された第１ボンディング用の金属膜を、４４はｐ型電極（図示せず）上に形成された第２ボンディング用の金属膜を表す。そして、Ｓは第１ボンディング用の金属膜４２が積層された領域と前記第２ボンディング用の金属膜４４が積層された領域間の段差を表す。図面上では区分されていないが、第２ボンディング用の金属膜４４が積層された領域が突出している。
【００２４】
図２を３−３’方向に切開した断面を示す図３を参照すれば、共振層４６は、活性層とクラッド層とを含む。そして、Ｌは共振層４６から放出されるレーザ光を表す。共振層４６を中心に上下にｐ型化合物半導体層４０ｂとｎ型化合物半導体層４０ａとが存在する。ｐ型化合物半導体層４０ｂは、上部がリッジ状であるが、便宜上上部を平坦な単一層に示した。ｎ型化合物半導体層４０ａは、バッファ層を含みうるが、便宜上単一層に示した。ｐ型化合物半導体層４０ｂ上にｐ型電極４３が積層されており、ｐ型電極４３の所定領域上に第２ボンディング用の金属膜４４が積層されている。第２ボンディング用金属膜４４の周りのｐ型電極４３は、高反射膜４８で覆われている。高反射膜４８は、ｎ型化合物半導体層４０ａ、共振層４６およびｐ型化合物半導体層４０ｂを含む積層物１００の左側面を覆っている。これにより、積層物１００の左側面の反射率が右側面の反射率より高くなる。したがって、共振層４６で発生したレーザ光Ｌは、高反射膜４８が覆われていない積層物１００の右側面に放出される。
【００２５】
第２ボンディング用の金属膜４４は第１厚さｔ１に積層されており、高反射膜４８は第１厚さｔ１より薄い第２厚さｔ２に積層されている。第１厚さｔ１は第２厚さｔ２より厚いことが望ましく、さらに望ましくは１.５倍以上である。
【００２６】
また、第２ボンディング用の金属膜４４は、高反射膜４８より熱膨張係数が大きい物質膜であることが望ましい。
【００２７】
例えば、高反射膜４８がシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とチタン酸化膜（ＴｉＯ２）とが順次に積層された酸化膜である場合、後述したような製造工程で第２ボンディング用の金属膜４４上に積層された高反射膜４８は完全に除去されなければならず、第２ボンディング用の金属膜４４と接触するものはシリコン酸化膜であるため、第２ボンディング用の金属膜４４はシリコン酸化膜の熱膨張係数（０.５５×１０−６／Ｋ）より大きい熱膨張係数を有する貴金属よりなる物質膜が望ましい。これにより、第２ボンディング用の金属膜４４は、Ａｕ膜、Ａｇ膜またはＰｔ膜でありうる。Ａｕ膜、Ａｇ膜およびＰｔ膜の熱膨張係数はそれぞれ、１４.２×１０−６／Ｋ、１９.７×１０−６／Ｋ、８.９×１０−６／Ｋであって、シリコン酸化膜の熱膨張係数よりはるかに大きい。
【００２８】
前記事項は、ｎ型電極上に積層された第１ボンディング用の金属膜４２にも同一に適用される。
【００２９】
一方、第１および第２ボンディング用の金属膜４２，４４は、単一膜に示されているが、それぞれは上部および下部膜よりなる二重膜でありうる。この場合、第２ボンディング用の金属膜４４と高反射膜４８間の前記厚さと熱膨張係数とに対する事項は、前記上部膜と高反射膜４８間に同一に適用されうる。
【００３０】
次いで、前記のような本発明の半導体レーザダイオードについての製造方法を図４ないし図７を参照して説明する。
【００３１】
＜第１実施例＞
高反射膜４８と第１および第２ボンディング用金属膜４２，４４間の熱膨張係数の差を利用する方法である。
【００３２】
具体的に、図４を参照すれば、基板（図示せず）上にバッファ層を含むｎ型化合物半導体層４０ａとレーザ光が放出される共振層４６とを順次に形成する。次いで、共振層４６上にｐ型化合物半導体層４０ｂを順次に形成する。この過程で、ｐ型化合物半導体層４０ｂの上部はリッジ状に加工しうる。
【００３３】
次いで、ｐ型化合物半導体層４０ｂ上にｐ型電極４３を形成する。これと同時に、ｎ型電極（図示せず）も形成する。ｐ型電極４３上に第２ボンディング用の金属膜４４を第１厚さｔ１に形成する。前記ｎ型電極上にも同じ厚さに第１ボンディング用の金属膜４２（図示せず）を積層する。第１および第２ボンディング用の金属膜４２，４４は、下記の高反射膜４８として使われる誘電膜、例えば、シリコン酸化膜より熱膨張係数は大きいが、反応および接着力は低い貴金属、例えばＡｕ膜、Ａｇ膜、Ｐｔ膜より形成しうる。
【００３４】
このように第１および第２ボンディング用の金属膜４２，４４を形成した後、ｎ型化合物半導体層４０ａ、共振層４６およびｐ型化合物半導体層４０ｂを含む積層物１００の一側面、例えば、図面上で左側面とｐ型電極４３の露出された面および第１および第２ボンディング用金属膜４２，４４の前面を覆う高反射膜４８を形成する。
【００３５】
高反射膜４８は、スパッタリング装備を利用して形成する。高反射膜４８は、第１および第２ボンディング用の金属膜４２，４４より熱膨張係数の低い誘電膜に形成し、厚さは第１厚さｔ１より薄い第２厚さｔ２に形成することが望ましい。例えば、高反射膜４８は、貴金属より熱膨張係数がはるかに低いシリコン酸化膜とチタン酸化膜とを順次に積層して形成しうる。この時、高反射膜４８は、第１および第２ボンディング用の金属膜４２，４４を高反射膜４８より厚く形成することが望ましく、さらに望ましくは第１厚さｔ１が第２厚さｔ２の１.５倍になるように形成しうる。
【００３６】
一方、第１および第２ボンディング用の金属膜４２，４４はそれぞれ、上部および下部膜よりなる二重膜に形成しうる。この場合、前記上部膜を貴金属膜に形成し、前記下部膜は金属膜、例えばＣｒ膜に形成しうる。そして、前記二重膜のうち高反射膜４８と接触するものは、前記上部膜であるので、上部膜を第１厚さｔ１に形成しうる。
【００３７】
前記のように、高反射膜４８を形成する過程でウェーハ温度は１５０℃まで上昇した後、高反射膜４８が形成された後に冷却される。第１および第２ボンディング用金属膜４２，４４と高反射膜４８間の反応および接着力は弱いが、一方、熱膨張係数の差は前記のように大きいため、前記冷却過程で高反射膜４８は、第１および第２ボンディング用の金属膜４２，４４から完全に分離される。図５は、このような結果を示す図面である。
【００３８】
このように本発明による半導体レーザダイオードの製造方法は、従来のように反応性イオンエッチング工程を実施せずにも第１および第２ボンディング用の金属膜４２，４４から高反射膜４８を完全に除去しうる。
【００３９】
＜第２実施例＞
リフトオフ方式を利用してボンディング用の金属膜から高反射膜を除去する場合であって、第１実施例で説明した部材についての説明は省略する。下記の説明は、第１ボンディング用の金属膜４２にもそのまま適用されうる。
【００４０】
図６を参照すれば、第１実施例によって第２ボンディング用の金属膜４４を形成する工程まで進む。次いで、第２ボンディング用の金属膜４４上に表面エネルギーが非常に小さなポリマー膜５０、例えば感光膜を形成する。
【００４１】
第２ボンディング用の金属膜４４上にポリマー膜５０を形成することは物質間の接着力の強度が下記の順序によって小さくなることを勘案したことである。
【００４２】
同種金属＞固体−溶液＞金属−酸化物＞金属−ポリマー
このように第２ボンディング用金属膜４４とポリマー膜５０間の接着力の強度は最も弱いので、後続する高反射膜４８の形成工程が完了した後、第２ボンディング用の金属膜４４からポリマー膜５０を容易に除去しうる。
【００４３】
前記のようにポリマー膜５０を形成した後、積層物１００の左側面とｐ型電極４３が露出された面とを覆う高反射膜４８をポリマー膜５０上に形成する。高反射膜４８を形成した後、ポリマー膜５０を除去するが、この過程でポリマー膜５０上に積層された高反射膜４８も共に除去される。これにより、第２ボンディング用の金属膜４４上には高反射膜４８が存在せず、図７に示したように、表面がきれいな第２ボンディング用の金属膜４４を得ることができる。
【００４４】
図８は、前述した方法でボンディング用の金属膜から高反射膜が除去された半導体レーザダイオードの平面を示す図面である。図８で、６０は半導体レーザダイオードであり、６２はｐ型電極上に形成されたボンディング用の金属膜であって、前記第２ボンディング用の金属膜４４に該当する。そして、６４はｎ型電極上に形成されたボンディング用の金属膜であって、前記第１ボンディング用の金属膜４２に該当する。
【００４５】
図８に示されたボンディング用金属膜６２，６４の表面は、図１に示されたボンディング用金属膜１０の表面とは違って、異物なしにきれいである。
【００４６】
一方、前述したように、本発明の半導体レーザダイオードの製造方法を利用する場合、ボンディング用の金属膜から高反射膜を完全に除去しうるが、ボンディング用の金属膜上に少量の高反射膜が残ることがある。この場合には、脱着可能な接着膜を利用してボンディング用金属膜の表面に残っている少量の高反射膜を除去しうる。
【００４７】
前記説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは発明の範囲を限定するものではなく、望ましい実施例の例示として解釈しなければならない。例えば、当業者ならば、高反射膜とボンディング用金属膜間の厚さ比が前記のものと異なる物質より高反射膜またはボンディング用の金属膜を形成しうる。したがって、本発明の範囲は、前述された実施例によって決定されず、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は半導体レーザダイオードが使われる全ての製品に使用され、例えば、ＣＤドライバーやＤＶＤドライバーのような光ディスクドライバーの光ピックアップ装置をはじめとして、光通信装置や光変調装置に使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の技術による半導体レーザダイオード製造過程で、高反射膜を形成した後に処理過程で現れる問題点を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例による半導体レーザダイオードの平面図である。
【図３】図２を３−３’方向に切開した断面図である。
【図４】本発明の第１実施例による半導体レーザダイオードの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施例による半導体レーザダイオードの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施例による半導体レーザダイオードの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施例による半導体レーザダイオードの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図８】本発明の第１または第２実施例による半導体レーザダイオードの製造過程で高反射膜の形成および処理工程が完了した後の半導体レーザダイオードを示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
４０、６０…レーザダイオード、
４０ａ…ｎ型化合物半導体層、
４０ｂ…ｐ型化合物半導体層、
４２…第１ボンディング用金属膜、
４３…ｐ型電極、
４４…第２ボンディング用金属膜、
４６…共振層、
４８…高反射膜、
５０…ポリマー膜、
６２、６４…ボンディング用金属膜、
Ｓ… 段差。
【図２】
2005150716.tif 000003
【図３】
2005150716.tif 000004
【図４】
2005150716.tif 000005
【図５】
2005150716.tif 000006
【図６】
2005150716.tif 000007
【図７】
2005150716.tif 000008
【図１】
2005150716.tif 000009
【図８】
2005150716.tif 000010