專利名稱：面發(fā)光激光器、光電二極管、制造方法及光電混載電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字光通信中使用的面發(fā)光激光器及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，垂直共振型面發(fā)光激光器(VCSELVertical CavitySurface Emiting Laser)這樣構(gòu)成沿垂直方向?qū)盈B了激活層及分布反射層的半導(dǎo)體層疊體進(jìn)行刻蝕，形成凸?fàn)畹陌l(fā)光部，使激光從該發(fā)光部的上表面上形成了開口的發(fā)光面射出。這里，為了發(fā)生激光，在包括發(fā)光部的半導(dǎo)體層疊體上形成通過絕緣層上下夾著的上下電極，通過施加電壓，以便沿發(fā)光部的厚度方向流過電流，將電流供給激活層。
可是，如果采用上述構(gòu)成的面發(fā)光激光器，則在上面及下面形成的上下電極和在該電極之間形成的薄的絕緣層構(gòu)成電容器，由于其寄生電容大，所以存在充放電時花費(fèi)時間這樣的不良現(xiàn)象。因此，難以進(jìn)行面發(fā)光激光器的高速調(diào)制。
這里，例如在特開平8-116131號公報(bào)中公開了這樣一種設(shè)計(jì)方法在上下電極之間形成由具有一定厚度的聚酰亞胺系列樹脂構(gòu)成的絕緣層。如果采用上述設(shè)計(jì)方法，則將聚酰亞胺系列樹脂埋設(shè)在作為發(fā)光部的凸部的周圍形成的凹部中，以便與凸部之間不形成臺階，將電極層疊在該聚酰亞胺系列樹脂的上表面上。
如果采用上述構(gòu)成的面發(fā)光激光器，則由于利用聚酰亞胺系列樹脂擴(kuò)大上下電極之間的距離，所以能減少寄生電容，面發(fā)光激光器的高速調(diào)制成為可能。
可是，為了使上述構(gòu)成的面發(fā)光激光器高密度化，需要采用倒裝片接合法，即利用焊接區(qū)等將電極和其他半導(dǎo)體元件焊接固定，要進(jìn)行許多安裝工作。
可是，在上述構(gòu)成的面發(fā)光激光器中，由于將電極層疊在比半導(dǎo)體材料軟的聚酰亞胺系列樹脂上面，所以安裝時有可能發(fā)生電極表面凹陷等變形。如果這樣，則電極會剝離，存在不能牢固地安裝面發(fā)光激光器的不良現(xiàn)象。
另外，由于利用上下夾著半導(dǎo)體層疊體的上下電極使激光器發(fā)光，所以即使對半導(dǎo)體基板的背面一側(cè)的電極，也必須用引線接合法等取得接觸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，作為課題提供一種即使采用倒裝片接合法進(jìn)行安裝，也能可靠且牢固地安裝、而且能高速調(diào)制的面發(fā)光激光器及其制造方法。
本發(fā)明的面發(fā)光激光器，備有半導(dǎo)體基板；層疊在它上面、而且通過凹部分割發(fā)光部和增強(qiáng)部的半導(dǎo)體層疊體；被埋入上述凹部的絕緣性物質(zhì)；以及為了使電流沿著上述發(fā)光部的厚度方向流動而施加電壓的一對電極，上述的一對電極在上述增強(qiáng)部的上表面上有與外部連接的部分。
通過這樣構(gòu)成，來形成一對電極，以便在由作為比現(xiàn)有的聚酰亞胺系列樹脂硬的材料的半導(dǎo)體層疊體構(gòu)成的增強(qiáng)部的上面有與外部的連接部，所以即使采用倒裝片接合法進(jìn)行安裝，也能抑制電極面凹陷等變形。因此，能消除電極剝離等不良現(xiàn)象，能可靠地安裝面發(fā)光激光器。
作為該實(shí)施形態(tài)的例，例如能舉出以下的形態(tài)。
另外，由于在作為同一面的增強(qiáng)部上面形成一對電極，不需要用引線接合法等對背面一側(cè)的電極取得接觸，能減少安裝面發(fā)光激光器的麻煩，所以是有效的。
另外，作為面發(fā)光激光器，使沿上下方向延伸的接觸孔通過上述絕緣性物質(zhì)內(nèi)，上述一對電極中的一個電極導(dǎo)通到上述發(fā)光部的下端部。
另外，由于使沿上下方向延伸的接觸孔通過絕緣性物質(zhì)內(nèi)，使上述一對電極中的一個電極導(dǎo)通到上述發(fā)光部的下端部，所以即使在同一面內(nèi)形成一對電極，也能沿發(fā)光部的上下方向、即沿厚度方向供給電流。
另外，為了使上述發(fā)光部的下端部和上述增強(qiáng)部的下端部不導(dǎo)通，上述凹部的底面沿其全長到達(dá)上述半導(dǎo)體基板表面。
另外，由于通過使凹部的底面沿其全長到達(dá)半導(dǎo)體基板表面，使發(fā)光部的下端部和增強(qiáng)部的下端部在電氣上不導(dǎo)通，所以能抑制在一對電極之間產(chǎn)生的寄生電容。即，面發(fā)光激光器能進(jìn)一步高速調(diào)制。
另外，作為面發(fā)光激光器的制造方法包括沿垂直方向?qū)υ诎雽?dǎo)體基板上形成的半導(dǎo)體層疊體進(jìn)行刻蝕，形成將該半導(dǎo)體層疊體分割成發(fā)光部和增強(qiáng)部的凹部的工序；再沿垂直方向刻蝕上述凹部的底面，以便沿其全長到達(dá)上述半導(dǎo)體基板表面，形成使上述發(fā)光部的下端部和上述增強(qiáng)部的下端部不導(dǎo)通的槽部的工序；將絕緣性物質(zhì)埋入包括上述槽部的上述凹部內(nèi)的工序；在上述絕緣性物質(zhì)的一部分中沿上下方向延伸地形成與上述發(fā)光部的下端部連接的接觸孔的工序；以及在上述增強(qiáng)部的上表面上形成與上述發(fā)光部的上端部導(dǎo)通的電極、以及與上述接觸孔的上端部導(dǎo)通的電極的工序。
另外，在形成上述槽部的工序中，這樣形成上述槽部，即在上述發(fā)光部的下端部上殘留與上述接觸孔的下端部連接的部分。
另外，由于在發(fā)光部的下端部上殘留與接觸孔的下端部連接的部分來形成槽部，所以一個電極通過接觸孔能與發(fā)光部的下端部導(dǎo)通。因此，即使在增強(qiáng)部的上表面上形成一對電極，也能沿發(fā)光部的厚度方向供給電流。
這里，增強(qiáng)部是在半導(dǎo)體基板的上表面上層疊的半導(dǎo)體層疊體中不具有發(fā)光部功能的部分，是迄今制作面發(fā)光激光器時通過刻蝕被除去的部分。在本發(fā)明中，將迄今被除去的增強(qiáng)部保留下來，在該部分上形成具有與外部的連接部的一對電極。
另外，作為光電二極管備有半導(dǎo)體基板；層疊在它上面、而且通過凹部分割受光部和增強(qiáng)部的半導(dǎo)體層疊體；被埋入上述凹部中的絕緣性物質(zhì)；以及利用光的入射檢測沿上述受光部的厚度方向流過的電流的一對電極，上述一對電極在上述增強(qiáng)部的上表面上具有與外部的連接部。
另外，由于形成一對電極，以便在由作為比現(xiàn)有的聚酰亞胺系列樹脂硬的材料的半導(dǎo)體層疊體構(gòu)成的增強(qiáng)部的上表面上具有與外部的連接部，所以即使采用倒裝片接合法進(jìn)行安裝，也能抑制電極面凹陷等變形。因此，能消除電極剝離等不良現(xiàn)象，能可靠地安裝光電二極管。
另外，由于在作為同一面的增強(qiáng)部的上表面上形成一對電極，所以不需要用引線接合法等對背面一側(cè)的電極取得接觸，能減少光電二極管安裝中的麻煩，所以是有效的。
另外，作為光電二極管，使沿上下方向延伸的接觸孔通過上述絕緣性物質(zhì)內(nèi)，上述一對電極中的一個電極導(dǎo)通到上述受光部的下端部。
另外，由于使沿上下方向延伸的接觸孔通過絕緣性物質(zhì)內(nèi)，使上述一對電極中的一個電極導(dǎo)通到上述受光部的下端部，所以即使在同一面內(nèi)形成一對電極，也能沿受光部的上下方向、即沿厚度方向供給電流。
另外，為了使上述受光部的下端部和上述增強(qiáng)部的下端部不導(dǎo)通，上述凹部的底面沿其全長到達(dá)上述半導(dǎo)體基板表面。
另外，由于通過使凹部的底面沿其全長到達(dá)半導(dǎo)體基板表面，使受光部的下端部和增強(qiáng)部的下端部在電氣上不導(dǎo)通，所以能抑制在一對電極之間產(chǎn)生的寄生電容。即，光電二極管能進(jìn)一步寬帶化。
另外，作為光電二極管的制造方法包括沿垂直方向?qū)υ诎雽?dǎo)體基板上形成的半導(dǎo)體層疊體進(jìn)行刻蝕，形成將該半導(dǎo)體層疊體分割成受光部和增強(qiáng)部的凹部的工序；再沿垂直方向刻蝕上述凹部的底面，以便沿其全長到達(dá)上述半導(dǎo)體基板表面，形成使上述受光部的下端部和上述增強(qiáng)部的下端部不導(dǎo)通的槽部的工序；將絕緣性物質(zhì)埋入包括上述槽部的上述凹部內(nèi)的工序；在上述絕緣性物質(zhì)的一部分中沿上下方向延伸地形成與上述受光部的下端部連接的接觸孔的工序；以及在上述增強(qiáng)部的上表面上形成與上述受光部的上端部導(dǎo)通的電極、以及與上述接觸孔的上端部導(dǎo)通的電極的工序。
另外，在形成上述槽部的工序中，這樣形成上述槽部，即在上述受光部的下端部上殘留與上述接觸孔的下端部連接的部分。
另外，由于在上述受光部的下端部上殘留與上述接觸孔的下端部連接的部分來形成槽部，所以一個電極通過接觸孔能與受光部的下端部導(dǎo)通。因此，即使在增強(qiáng)部的上表面上形成一對電極，也能檢測沿受光部的厚度方向流過的電流。
另外，作為光電混載電路，在至少具有光波導(dǎo)路徑、向上述光波導(dǎo)路徑入射用的反射鏡、從上述光波導(dǎo)路徑出射用的反射鏡、以及導(dǎo)電布線的光電混載電路中，采用倒裝片接合法對上述導(dǎo)電布線安裝本發(fā)明的第一至第三方面的面發(fā)光激光器、驅(qū)動上述面發(fā)光激光器用的激光器驅(qū)動電路、本發(fā)明的第六至第八方面的光電二極管、以及檢測來自上述光電二極管的信號用的放大電路。
另外，由于采用倒裝片接合法對上述導(dǎo)電布線安裝本發(fā)明的第一至第三方面的面發(fā)光激光器、驅(qū)動上述面發(fā)光激光器用的激光器驅(qū)動電路、本發(fā)明的第六至第八方面的光電二極管、以及檢測來自上述光電二極管的信號用的放大電路，所以能制作可靠性高的光電混載電路。
附圖的簡單說明圖1是表示本發(fā)明的面發(fā)光激光器的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的面發(fā)光激光器的平面圖。
圖3是說明本發(fā)明的面發(fā)光激光器的一種制造工序的剖面圖。
圖4是說明本發(fā)明的面發(fā)光激光器的一種制造工序的剖面圖。
圖5是說明本發(fā)明的面發(fā)光激光器的一種制造工序的剖面圖。
圖6是說明本發(fā)明的面發(fā)光激光器的一種制造工序的剖面圖。
圖7是說明本發(fā)明的面發(fā)光激光器的一種制造工序的剖面圖。
圖8是說明本發(fā)明的面發(fā)光激光器的一種制造工序的剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明的光電二極管的剖面圖。
圖10是表示本發(fā)明的光電二極管的平面圖。
圖11是表示本發(fā)明的光電混載電路的剖面圖。
實(shí)施發(fā)明用的最佳形態(tài)以下，參照


本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1是表示本發(fā)明的面發(fā)光激光器的剖面圖。圖2是表示本發(fā)明的面發(fā)光激光器的平面圖。
如圖1及圖2所示，本發(fā)明的面發(fā)光激光器100由以下部分構(gòu)成由GaAs構(gòu)成的高電阻的半導(dǎo)體基板1；設(shè)置在半導(dǎo)體基板1的上表面上、通過凹部6分割成發(fā)光部2A和增強(qiáng)部2B的半導(dǎo)體層疊體2；設(shè)置在半導(dǎo)體層疊體2的上表面上的絕緣層3；以及設(shè)置在絕緣層3的上表面上的p型歐姆電極4及n型歐姆電極5。
半導(dǎo)體層疊體2由以下部分構(gòu)成從半導(dǎo)體基板1的上表面開始依次層疊的p型接觸層21、p型DBR反射層22、p型覆蓋層23、激活層24、n型覆蓋層25、電流狹窄層26、n型DBR反射層27、以及n型接觸層28。
p型接觸層21由p型GaAs層構(gòu)成。p型DBR反射層22是p型AlAs層和p型Al0.15Ga0.85As層交替地層疊的30個雙層的多層膜。p型覆蓋層23由p型Al0.5Ga0.5As構(gòu)成。激活層24用GaAa阱層和Al0.3Ga0.7As阻擋層構(gòu)成，阱層是用3層構(gòu)成的多重量子井結(jié)構(gòu)。n型覆蓋層25由n型Al0.3Ga0.5As構(gòu)成。電流狹窄層26由n型AlAs層構(gòu)成。n型DBR反射層27是n型AlAs層和n型Al0.15Ga0.85As層交替地層疊的25個雙層的多層膜。n型接觸層28由n型Al0.15Ga0.85As構(gòu)成。
依次形成了這些層的半導(dǎo)體層疊體2中通過環(huán)狀的凹部6，被分割成具有共振器功能的柱狀的發(fā)光部2A及其周圍的增強(qiáng)部2B。在該凹部6的底面上除了從發(fā)光部2A延伸的在平面圖上看大致呈矩形的一部分外，沿全部周邊形成到達(dá)半導(dǎo)體基板1上的槽部6a。
這里，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然使發(fā)光部2A的形狀呈圓形，但不限于此，也可以取多邊形等任意的形狀。另外，雖然使不形成槽部6a的一部分平面的形狀大致呈矩形，但不限于此，也可以取圓形或多邊形等任意的形狀。
而且，在包含這些槽部6a的凹部6中，埋入了聚酰亞胺系列樹脂作為絕緣性物質(zhì)7。另外，在聚酰亞胺系列樹脂的一部分中形成接觸孔41a，在該接觸孔41a內(nèi)埋入了導(dǎo)電材料。
另外，發(fā)光部2A的電流狹窄層26位于發(fā)光部2A的中央規(guī)定直徑的圓的范圍內(nèi)，在其外側(cè)形成由氧化鋁構(gòu)成的絕緣體層26a。另外，在增強(qiáng)部2B的電流狹窄層26中，在凹部周圍數(shù)微米左右的區(qū)域中形成同樣的絕緣體層26a。通過形成該絕緣體層26a，使來自p型歐姆電極4的電流集中在發(fā)光部2A的中央部。
除了發(fā)光部2A的n型接觸層28露出的部分以外，在增強(qiáng)部2B的n型接觸層28的上表面上形成絕緣層3。
p型歐姆電極4由接觸部41和與其連接的圓形的電極焊接部42構(gòu)成。接觸部41與在發(fā)光部2A的周邊形成的凹部6中埋入的聚酰亞胺系列樹脂接觸，同時通過聚酰亞胺系列樹脂內(nèi)沿上下方向延伸的接觸孔41a，與p型接觸層21接觸。通過絕緣層3在增強(qiáng)部2B的n型接觸層28的上表面上形成電極焊接部42。
即，p型歐姆電極4利用接觸部41的向下延伸的接觸孔41a，與p型接觸層21接觸。p型歐姆電極4的材料由鉻和金-鋅合金構(gòu)成。
n型歐姆電極5由接觸部51、圓形的電極焊接部52、以及與它們連接的帶狀的連接部53構(gòu)成。接觸部51與發(fā)光部2A的n型接觸層28接觸，其平面形狀呈環(huán)狀。該環(huán)的穴成為該面發(fā)光激光器100的出射口。通過絕緣層3在增強(qiáng)部2B的n型接觸層28的上表面上形成電極焊接部52。連接部53以最短的距離與接觸部51的周邊和電極焊接部52的周邊連接，與聚酰亞胺系列樹脂接觸。
即，n型歐姆電極5利用接觸部51與n型接觸層28接觸。n型歐姆電極5的材料由金-鍺合金構(gòu)成。
在上述構(gòu)成的面發(fā)光激光器100中，利用p型接觸層21、p型DBR反射層22、p型覆蓋層23、激活層24、n型覆蓋層25、電流狹窄層26、n型DBR反射層27、n型接觸層28、p型歐姆電極4、以及n型歐姆電極5構(gòu)成垂直共振型面發(fā)光激光器(VCSEL)。這里，如果將電壓加在這些電極之間，則利用在發(fā)光部2A的上表面上形成的n型歐姆電極5、以及通過接觸孔41a與發(fā)光部2A的下端側(cè)導(dǎo)電的p型歐姆電極4，電流沿發(fā)光部2A的厚度方向流過。而且，由于該電流被供給激活層24，所以從發(fā)光部2A的上表面上開口的發(fā)光面21A沿垂直向上的方向射出激光。
圖9是表示本發(fā)明的光電二極管的剖面圖。圖10是表示本發(fā)明的光電二極管的平面圖。另外，與上述的實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光激光器1 00相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同的符號，詳細(xì)說明從略。
如圖9及圖10所示，本發(fā)明的光電二極管200由以下部分構(gòu)成由GaAs構(gòu)成的高電阻的半導(dǎo)體基板1；設(shè)置在半導(dǎo)體基板1的上表面上、通過凹部6分割成受光部2C和增強(qiáng)部2B的半導(dǎo)體層疊體2；設(shè)置在半導(dǎo)體層疊體2的上表面上的絕緣層3；以及設(shè)置在絕緣層3的上表面上的p型歐姆電極4及n型歐姆電極5。
與上述的實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光激光器100的不同點(diǎn)在于半導(dǎo)體層疊體2由以下部分構(gòu)成從半導(dǎo)體基板1的上表面開始依次層疊的p型接觸層21、光吸收層29、以及n型接觸層28。
p型接觸層21由p型GaAs構(gòu)成。光吸收層29由GaAa構(gòu)成。n型接觸層28由n型Al0.15Ga0.85As構(gòu)成。
在上述構(gòu)成的光電二極管200中，由p型接觸層21、光吸收層29、n型接觸層28、p型歐姆電極4、以及n型歐姆電極5構(gòu)成PIN型的光電二極管。這里，從受光部2C的上表面上開口的受光面21C入射的光被光吸收層29吸收后發(fā)生電流。然后，利用通過n型歐姆電極5、以及接觸孔41a與受光部2C的下端側(cè)導(dǎo)電的p型歐姆電極4，在后面所述的放大電路9中檢測該電流，從而能檢測入射到受光面21C上的光量。
圖11是表示使用本發(fā)明的面發(fā)光激光器100及光電二極管200的光電混載電路300的剖面圖。
如圖11所示，光電混載電路300由以下部分構(gòu)成基板10、設(shè)置在基板10的上表面上的光波導(dǎo)路徑30、導(dǎo)電布線11、采用倒裝片接合法安裝在導(dǎo)電布線11上的面發(fā)光激光器100、激光器驅(qū)動電路8、光電二極管200及放大電路9。
光波導(dǎo)路徑30是用覆蓋層31將芯片32的厚度方向兩側(cè)及寬度方向兩側(cè)包入的聚合物型光波導(dǎo)路徑。而且，該光波導(dǎo)路徑30的光波導(dǎo)方向兩端部中，在沿光波導(dǎo)方向成為上游側(cè)的部分上設(shè)有反射鏡33，用來使從面發(fā)光激光器100的發(fā)光面21A沿基板10的厚度方向照射的激光的方向改變90度后，沿基板10的表面方向傳播到芯片32內(nèi)。另外，光波導(dǎo)路徑30的光波導(dǎo)方向兩端部中，在沿光波導(dǎo)方向成為下游側(cè)的部分上設(shè)有反射鏡34，用來使傳播到芯片32內(nèi)的激光的方向改變90度后，入射到光電二極管200的受光面21C上。
在光波導(dǎo)路徑30上形成導(dǎo)電布線11，用來連接面發(fā)光激光器100及激光器驅(qū)動電路8、或者連接光電二極管200和放大電路9。而且，在面發(fā)光激光器100及光電二極管200的p型歐姆電極4及n型歐姆電極5、以及激光器驅(qū)動電路8及放大電路9的圖中未示出電極上形成固定凸點(diǎn)12，采用倒裝片接合法將這些元件安裝在導(dǎo)電布線11上。
由于在上述構(gòu)成的面發(fā)光激光器100或光電二極管200中，在半導(dǎo)體層疊體2的增強(qiáng)部2B的上表面上形成電極焊接部42、52，所以即使在電極焊接部42、52的上表面上形成倒裝片接合法用的固定凸點(diǎn)12，也能抑制電極焊接部42、52的面凹陷等變形。因此，能消除電極焊接部42、52剝離等不良現(xiàn)象，能制作能對光電混載電路300可靠地進(jìn)行安裝的可靠性高的面發(fā)光激光器100或光電二極管200，因此能制作可靠性高的光電混載電路300。
另外，由于將以往通過刻蝕除去的部分的半導(dǎo)體層疊體2作為增強(qiáng)部2B留下來利用，所以不會增加成本，能容易且可靠地制作即使采用倒裝片接合法進(jìn)行安裝也具有很強(qiáng)的強(qiáng)度的面發(fā)光激光器100或光電二極管200。
另外，由于一對電極中的一個p型歐姆電極4通過接觸孔41a與發(fā)光部2A或受光部2C的下端部導(dǎo)電，所以即使使一對電極都在增強(qiáng)部2B的上表面上形成，也能沿發(fā)光部2A的厚度方向供給電流或從受光部2C取出電流。因此，由于在增強(qiáng)部2B的上表面上形成一對電極，在進(jìn)行了倒裝片接合法安裝后，不需要用引線接合法等在電極之間取得接觸點(diǎn)，所以對于消除面發(fā)光激光器100或光電二極管200安裝時的麻煩是有效的。因此，由于在光電混載電路300中能縮短激光器驅(qū)動電路8面發(fā)光激光器100的電極之間的連接、或者縮短光電二極管200和放大電路9的電極之間的連接，所以對于面發(fā)光激光器100的高速調(diào)制或光電二極管200的寬帶化是有效的。
另外，由于在發(fā)光部2A或受光部2C的周邊形成的凹部6的底面上沿全部周邊形成到達(dá)半導(dǎo)體基板1的槽部6a，所以通過接觸孔41a與p型接觸層21導(dǎo)通的p型歐姆電極4只導(dǎo)通到發(fā)光部2A或受光部2C的下端部。因此，能抑制p型歐姆電極4及n型歐姆電極5之間的寄生電容，所以面發(fā)光激光器100更能高速調(diào)制或光電二極管200更能寬帶化。
其次，參照圖3至圖8說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光激光器100的制造方法。圖3至圖8分別是說明本發(fā)明的面發(fā)光激光器100的一制造工序的剖面圖。
首先，如圖3所示，在由GaAs構(gòu)成的高電阻的半導(dǎo)體基板1上依次層疊p型接觸層21、p型DBR反射層22、p型覆蓋層23、激活層24、n型覆蓋層25、電流狹窄層26、n型DBR反射層27、n型接觸層28。
上述各半導(dǎo)體層疊體2采用有機(jī)金屬氣相生長(MOVPEMetal-Organic Vapor Phase Epitaxy)法進(jìn)行外延生長。這里，不限于MOVPE法，也可以采用MBE(Molecular Beam Epitaxy)法或LPE(Liguid Phase Epitaxy)法。
其次，在n型接觸層28上涂敷了光敏抗蝕劑后，用光刻法對該光敏抗蝕劑進(jìn)行圖形刻蝕，形成規(guī)定圖形的抗蝕劑層。其次，將該抗蝕劑層作為掩模，如圖4所示，采用反應(yīng)性離子刻蝕法進(jìn)行刻蝕，直至使p型接觸層21露出，形成環(huán)狀的凹部6。這里，在半導(dǎo)體層疊體2上通過凹部6，形成圓柱狀的發(fā)光部2A及其周圍的增強(qiáng)部2B。
其次，為了在發(fā)光部2A的下端部上殘留p型歐姆電極4和p型接觸層21取得接觸的部分，與上述的工序相同，從發(fā)光部2A的周邊向凹部6的外周圓形成大致呈矩形的抗蝕劑層。其次，將該抗蝕劑層作為掩模，如圖5所示，采用反應(yīng)性離子刻蝕法進(jìn)行刻蝕，刻蝕到半導(dǎo)體基板1的中途，在凹部6上形成元件分離用的槽部6a。這里，在形成了抗蝕劑層的大致呈矩形的部分上殘留p型接觸層21，在除此以外的露出的部分上形成到達(dá)半導(dǎo)體基板1上的槽部6a。
其次，在400℃左右的水蒸氣氣氛中，使由n型AlAs構(gòu)成的電流狹窄層26暴露1~30分鐘，使AlAs層從其露出面向內(nèi)側(cè)氧化，環(huán)繞由AlAs構(gòu)成的半導(dǎo)體層形成由氧化鋁構(gòu)成的絕緣體層26a。這里，在除了發(fā)光部2A的中央部以外的外周及凹部6的外周分別呈環(huán)狀地形成絕緣體層26a。
其次，如圖6所示，在包括通過刻蝕形成的槽部6a的凹部6上，涂敷聚酰亞胺前身作為絕緣性物質(zhì)7，其硬化后使n型接觸層28露出，然后采用濺射法等在全部表面上形成氧化硅膜。這里，將聚酰亞胺埋入包括槽部6a的凹部6中作為絕緣性物質(zhì)7。作為涂敷該聚酰亞胺前身的方法，可以采用旋轉(zhuǎn)涂膜法、浸漬法、噴射敷層法等任意的方法。
其次，采用光刻法及干刻法，將發(fā)光部2A上表面的氧化硅膜刻蝕除去，在增強(qiáng)部2B的上表面上形成絕緣層3。
其次，如圖7所示，采用光刻法及干刻法，在形成p型歐姆電極4的一側(cè)(圖中的左側(cè))的聚酰亞胺系列樹脂內(nèi)，形成從半導(dǎo)體層疊體2的上表面至凹部6上殘留的p型接觸層21沿上下方向延伸的接觸孔41a。
其次，如圖8所示，利用真空蒸鍍法，在半導(dǎo)體層疊體2的上表面上形成由鉻和金-鋅合金等金屬構(gòu)成的金屬層，再采用光刻法及干刻法，形成具有規(guī)定圖形的p型歐姆電極4。
其次，在半導(dǎo)體層疊體2的上表面上涂敷了光敏抗蝕劑后，用光刻法對該光敏抗蝕劑進(jìn)行圖形刻蝕，形成規(guī)定圖形的抗蝕劑層。然后，用真空蒸鍍法在該抗蝕劑層的上表面上形成由金-鍺合金等金屬構(gòu)成的金屬層后，用光刻法將在抗蝕劑層上蒸鍍的金屬與抗蝕劑層一起除去。這里，在發(fā)光部2A的上表面上形成有開口部21A的n型歐姆電極5。經(jīng)過以上的工序，制成本實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光激光器100。
另一方面，本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的光電二極管200的結(jié)構(gòu)與上述本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光激光器100只是半導(dǎo)體層疊體2的結(jié)構(gòu)不同，所以光電二極管200的制造方法在上述的制造方法中，只是半導(dǎo)體層疊體2的層疊結(jié)構(gòu)不同，所以其詳細(xì)說明從略。
這里，在本實(shí)施形態(tài)中，只對發(fā)光部2A或受光部2C的周邊進(jìn)行刻蝕，在其他部分上殘留半導(dǎo)體層疊體2作為增強(qiáng)部2B，但如果至少在采用倒裝片接合法進(jìn)行安裝的部位的下表面上殘留半導(dǎo)體層疊體2，則增強(qiáng)部2B的形成部位、形成面積、形成形狀不限于此。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然使p型歐姆電極4及n型歐姆電極5的平面形狀呈圓形，但不限于此，即使是三角形、四邊形等任何形狀都沒關(guān)系。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然在p型歐姆電極4上形成接觸孔41a，能與發(fā)光部2A或受光部2C的下端部導(dǎo)通，但不限于此，如果使另一個電極與與發(fā)光部2A或受光部2C的下端部導(dǎo)通，則能全部相反地形成本實(shí)施形態(tài)的p型及n型。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然使用聚酰亞胺系列樹脂作為絕緣性物質(zhì)7，但不限于此，即使使用丙烯酸系列樹脂等任何物質(zhì)也沒關(guān)系。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然作成從上方射出激光的面發(fā)光激光器100，但不限于此，也能作成從下方射出激光的面發(fā)光激光器。同樣，在本實(shí)施形態(tài)中，作成從上方入射激光的光電二極管200，但不限于此，也能作成從下方入射激光的光電二極管。
另外，還可以將本實(shí)施形態(tài)中的面發(fā)光激光器100或光電二極管200呈二維地排列多個而呈陣列化。在該情況下，不需要對每個元件分離各發(fā)光部2A或各受光部2C的p型接觸層21，作為公用的電極即可。因此，能減少電極數(shù)。
如上所述，如果采用發(fā)明的第一方面所述的面發(fā)光激光器或第四方面所述的光電二極管，則由于在增強(qiáng)部的上表面上有與外部的連接部形成一對電極，所以即使采用倒裝片接合法進(jìn)行安裝，也能可靠地固定，所以能提供一種可靠性高的面發(fā)光激光器或光電二極管。
權(quán)利要求
1.一種面發(fā)光激光器，其特征在于備有半導(dǎo)體基板；層疊在它上面、而且通過凹部分割發(fā)光部和增強(qiáng)部的半導(dǎo)體層疊體；被埋入上述凹部的絕緣性物質(zhì)；以及為了使電流沿著上述發(fā)光部的厚度方向流動而施加電壓的一對電極，上述的一對電極在上述增強(qiáng)部的上表面上有與外部連接的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面發(fā)光激光器，其特征在于通過上述絕緣性物質(zhì)內(nèi)沿上下方向延伸的接觸孔，使上述一對電極中的一個電極導(dǎo)通到上述發(fā)光部的下端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的面發(fā)光激光器，其特征在于為了使上述發(fā)光部的下端部和上述增強(qiáng)部的下端部不導(dǎo)通，上述凹部的底面沿其全長到達(dá)上述半導(dǎo)體基板表面。
4.一種面發(fā)光激光器的制造方法，其特征在于包括沿垂直方向?qū)υ诎雽?dǎo)體基板上形成的半導(dǎo)體層疊體進(jìn)行刻蝕，形成將該半導(dǎo)體層疊體分割成發(fā)光部和增強(qiáng)部的凹部的工序；再沿垂直方向刻蝕上述凹部的底面，以便沿其全長到達(dá)上述半導(dǎo)體基板表面，形成使上述發(fā)光部的下端部和上述增強(qiáng)部的下端部不導(dǎo)通的槽部的工序；將絕緣性物質(zhì)埋入包括上述槽部的上述凹部內(nèi)的工序；在上述絕緣性物質(zhì)的一部分中沿上下方向延伸地形成與上述發(fā)光部的下端部連接的接觸孔的工序；以及在上述增強(qiáng)部的上表面上形成與上述發(fā)光部的上端部導(dǎo)通的電極、以及與上述接觸孔的上端部導(dǎo)通的電極的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面發(fā)光激光器的制造方法，其特征在于在形成上述槽部的工序中，這樣形成上述槽部，即在上述發(fā)光部的下端部上殘留與上述接觸孔的下端部連接的部分。
6.一種光電二極管，其特征在于備有半導(dǎo)體基板；層疊在它上面、而且通過凹部分割受光部和增強(qiáng)部的半導(dǎo)體層疊體；被埋入上述凹部中的絕緣性物質(zhì)；以及利用光的入射檢測沿上述受光部的厚度方向流過的電流的一對電極，上述一對電極在上述增強(qiáng)部的上表面上具有與外部的連接部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電二極管，其特征在于使沿上下方向延伸的接觸孔通過上述絕緣性物質(zhì)內(nèi)，上述一對電極中的一個電極導(dǎo)通到上述受光部的下端部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的光電二極管，其特征在于為了使上述受光部的下端部和上述增強(qiáng)部的下端部不導(dǎo)通，上述凹部的底面沿其全長到達(dá)上述半導(dǎo)體基板表面。
9.一種光電二極管的制造方法，其特征在于包括沿垂直方向?qū)υ诎雽?dǎo)體基板上形成的半導(dǎo)體層疊體進(jìn)行刻蝕，形成將該半導(dǎo)體層疊體分割成受光部和增強(qiáng)部的凹部的工序；再沿垂直方向刻蝕上述凹部的底面，以便沿其全長到達(dá)上述半導(dǎo)體基板表面，形成使上述受光部的下端部和上述增強(qiáng)部的下端部不導(dǎo)通的槽部的工序；將絕緣性物質(zhì)埋入包括上述槽部的上述凹部內(nèi)的工序；在上述絕緣性物質(zhì)的一部分中沿上下方向延伸地形成與上述受光部的下端部連接的接觸孔的工序；以及在上述增強(qiáng)部的上表面上形成與上述受光部的上端部導(dǎo)通的電極、以及與上述接觸孔的上端部導(dǎo)通的電極的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電二極管的制造方法，其特征在于在形成上述槽部的工序中，這樣形成上述槽部，即在上述受光部的下端部上殘留與上述接觸孔的下端部連接的部分。
11.一種光電混載電路，它至少具有光波導(dǎo)路徑、向上述光波導(dǎo)路徑入射用的反射鏡、從上述光波導(dǎo)路徑出射用的反射鏡、以及導(dǎo)電布線，該光電混載電路的特征在于采用倒裝片接合法對上述導(dǎo)電布線安裝權(quán)利要求1至3中的面發(fā)光激光器、驅(qū)動上述面發(fā)光激光器用的激光器驅(qū)動電路、權(quán)利要求6至8中的光電二極管、以及檢測來自上述光電二極管的信號用的放大電路。
全文摘要
提供一種即使采用倒裝片接合法進(jìn)行安裝,也能牢固地安裝、同時能高速調(diào)制的面發(fā)光激光器及光電二極管及它們的制造方法、以及使用它們的光電混載電路。在半導(dǎo)體基板1上層疊的半導(dǎo)體層疊體2上通過凹部6形成發(fā)光部2A和增強(qiáng)部2B,在該增強(qiáng)部2B的上表面上形成p型歐姆電極4及n型歐姆電極5。p型歐姆電極4通過被埋入凹部6內(nèi)、在聚酰亞胺內(nèi)沿上下方向形成的接觸孔41a,與p型接觸層21導(dǎo)通,能將沿其厚度方向的電流供給發(fā)光部2A。另外,在凹部6上形成到達(dá)半導(dǎo)體基板1的槽部6a,能抑制在p型歐姆電極4及n型歐姆電極5之間產(chǎn)生的寄生電容。
文檔編號H01S5/18GK1377107SQ0210785
公開日2002年10月30日 申請日期2002年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月26日
發(fā)明者北村升二郎, 井出次男, 原田篤, 金子丈夫 申請人:精工愛普生株式會社