專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防止Pd電極的剝落并且能夠降低粘接層的應(yīng)力的半導(dǎo)體發(fā)光元件以 及能夠精度良好地制造這樣的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
背景技術(shù)：
在具有脊部的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，對脊部的頂部的接觸層施加電壓，從而對活性 層供電。為了進行該供電，在接觸層上形成有P型電極。從高輸出化、低功耗化等要求出發(fā)， 作為與接觸層接觸的P型電極，使用低電阻歐姆電極。此外，從半導(dǎo)體發(fā)光元件的成品率以 及可靠性的觀點出發(fā)，要求電極材料牢固地與基底粘結(jié)并且在工序中途也不剝落。在使用GaN等氮化物半導(dǎo)體制造藍紫色激光器的情況下，當使用Ni作為ρ型電極 的材料時，不能夠提高歐姆特性等電特性。因此，作為P型電極，多使用由Pd(或者Pd類材 料)構(gòu)成的Pd電極。Pd電極相對于GaN等氮化物半導(dǎo)體為低電阻歐姆電極(例如，參照專 利文獻1)。由于工藝能力等的原因，以僅與脊部的接觸層接觸的方式形成Pd電極是困難的， 所以，Pd電極也與絕緣膜接觸。但是，由于Pd電極與絕緣膜的粘結(jié)性低，所以，產(chǎn)生Pd電 極剝落。對于Pd電極剝落來說，在Pd電極形成后任何時候都可能發(fā)生，但是，特別是在燒 結(jié)熱處理后容易發(fā)生。為了防止Pd電極剝落，在Pd電極和絕緣膜之間形成有粘接層。提出了使用ITO (Indium-Tin-Oxides)等簡并半導(dǎo)體、鉬類金屬以及/或者其氧化物等作為粘接層的技術(shù) (例如，參考專利文獻2、3)。但是，在現(xiàn)有的粘接層中，依然存在使Pd電極和絕緣膜粘結(jié)的力弱并且Pd電極部 分地剝落的問題。因此，本發(fā)明人提出使用層疊了多個金屬層的多層粘接層的半導(dǎo)體發(fā)光 元件(例如，參考專利文獻4)。專利文件1 特開2009 - 129973號公報(段落0002)
專利文件2 特開2005 - 51137號公報(段落0014 0016、圖1) 專利文件3 特開2006 - 128622號公報(段落0020 0022、圖1) 專利文件4 特開2009 - 176900號公報(權(quán)利要求1、段落0016、圖1)。在層疊了多個金屬層的多層粘接層中產(chǎn)生應(yīng)力。此外，在脊型的半導(dǎo)體發(fā)光元件 中，有時采用具有從兩側(cè)夾持脊部的溝道部和位于溝道部的各自的外側(cè)的平臺部的雙溝道 結(jié)構(gòu)。對于專利文獻4的多層粘接層來說，不僅是溝道部，也覆蓋平臺部，面積較大。因此， 存在多層粘接層的應(yīng)力較大的問題。此外，為了制造專利文獻4的半導(dǎo)體發(fā)光元件，需要僅在脊部的頂部形成抗蝕劑。 但是，僅在脊部的頂部以不存在產(chǎn)品間偏差的方式形成抗蝕劑，這在制造裝置的能力上是 困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而提出的，其目的是得到防止Pd電極的剝落并且能 夠降低粘接層的應(yīng)力的半導(dǎo)體發(fā)光元件以及能夠精度良好地制造這樣的半導(dǎo)體發(fā)光元件 的制造方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件具有半導(dǎo)體襯底；半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，具有在所述半導(dǎo) 體襯底上依次層疊的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層以及接觸層；脊 部，形成在所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的上部；溝道部，與所述脊部相鄰；平臺部，與所述溝道部 的所述脊部的相反側(cè)相鄰；第一絕緣膜，覆蓋所述溝道部并且在所述脊部以及所述平臺部 上具有開口 ；單層粘接層，形成在所述第一絕緣膜上；Pd電極，覆蓋所述脊部以及所述單層 粘接層的一部分并且與所述脊部的所述接觸層連接；第二絕緣膜，對所述單層粘接層的未 被所述Pd電極覆蓋的部分以及所述平臺部進行覆蓋。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法具有在半導(dǎo)體襯底上依次層疊第一導(dǎo)電型 半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層以及接觸層，形成半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的工序；在所述 半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上形成抗蝕劑的工序；將所述抗蝕劑作為掩模，對所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)進 行刻蝕，在所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的上部形成脊部的工序；在所述抗蝕劑以及所述半導(dǎo)體層 疊結(jié)構(gòu)上依次形成第一絕緣膜以及單層粘接層的工序；將所述抗蝕劑上的所述第一絕緣膜 以及所述單層粘接層與所述抗蝕劑一起除去的剝離工序；在所述剝離工序之后，形成覆蓋所 述脊部以及所述單層粘接層的一部分并且與所述脊部的所述接觸層連接的Pd電極的工序。根據(jù)本發(fā)明，能夠得到防止Pd電極的剝落并且能夠降低粘接層的應(yīng)力的半導(dǎo)體 發(fā)光元件以及能夠精度良好地制造這樣的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的剖面圖。圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖3是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖4是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖5是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖6是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖7是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖8是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖9是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖10是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖11是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的剖面圖。圖12是用于說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的變形例的剖面圖。附圖標記說明
10η型GaN襯底(半導(dǎo)體襯底) 12半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)
14η型AKiaN覆蓋層(第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層)
16η型GaN導(dǎo)引層(第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層)18MQff-InGaN活性層(活性層)
20ρ型GaN導(dǎo)引層(第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層)
22ρ型AKiaN覆蓋層(第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層)
24ρ型GaN接觸層(接觸層)
26脊部
28溝道部
30平臺部
32第一絕緣膜
34單層粘接層
36Pd電極
38第二絕緣膜
42第一抗蝕劑
44第二抗蝕劑。
具體實施例方式參照附圖對本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件進行說明。圖1是表示本發(fā)明的 實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的剖面圖。該半導(dǎo)體發(fā)光元件是具有雙溝道結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo) 體激光器。在η型GaN襯底10(半導(dǎo)體襯底)上形成有構(gòu)成諧振器結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12。 半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12具有在η型GaN襯底10上依次層疊的η型AKiaN覆蓋層14 (第一導(dǎo)電 型半導(dǎo)體層)、η型GaN導(dǎo)引層16 (第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層)、MQW-InGaN活性層18 (活性層)、 ρ型GaN導(dǎo)引層20 (第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層)、ρ型AKiaN覆蓋層22 (第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層) 以及P型GaN接觸層M (接觸層)。在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12的上部，作為電流狹窄結(jié)構(gòu)，形成有脊部26。脊部沈是條紋 狀的隆起部。溝道部觀與脊部沈相鄰，并且從兩側(cè)夾持脊部沈。溝道部觀形成得比脊部 沈低。溝道部觀的寬度是10 μ m左右。平臺部30與溝道部觀的脊部沈的相反側(cè)相鄰。 平臺部30是形成得比溝道部28高的隆起部。溝道部28在平臺部30與脊部沈之間形成 槽部。這樣的結(jié)構(gòu)被稱為雙溝道結(jié)構(gòu)，在晶片工藝時的均勻性或組裝時的引線接合性、芯片 焊接性方面優(yōu)良。由SW2構(gòu)成的第一絕緣膜32覆蓋溝道部觀。第一絕緣膜32在脊部沈以及平臺 部30上具有開口。在第一絕緣膜32上形成有膜厚為30nm的單層粘接層34。單層粘接層 34是Ti層或者Cr層。單層粘接層34不僅形成在溝道部觀的第一絕緣膜32上，也形成在 脊部沈和平臺部30的端部的第一絕緣膜32上。Pd電極36覆蓋脊部沈以及單層粘接層34的一部分。Pd電極36以在脊部沈與 P型GaN接觸層M接觸并且在溝道部觀與單層粘接層34接觸的方式一體形成。對于Pd 電極36來說，為了對MQW-InGaN活性層18供電，與脊部沈的ρ型GaN接觸層M電連接。 并且，Pd電極36并未在溝道部28的整體上形成，從脊部沈形成到脊部沈和平臺部30的 中間地點左右，不與在溝道部觀的單層粘接層34上所形成的第二絕緣膜38重疊。由SW2構(gòu)成的第二絕緣膜38覆蓋溝道部觀內(nèi)的單層粘接層34的未被Pd電極
636覆蓋的部分以及平臺部30的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12。在η型GaN襯底10的背面形成有η 型電極40。η型電極40具有與η型GaN襯底10接觸的Ti膜和在其上層疊的Au膜。接著，參照附圖對本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法進行說明。圖 2 11是用于說明本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法的圖。在圖3 11中，省 略半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12的下方部分。首先，如圖2所示，在η型GaN襯底10上形成半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12。然后，利用光刻 法在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12上依次形成位于形成脊部沈的區(qū)域上的第一抗蝕劑42、位于第一 抗蝕劑的外側(cè)的第二抗蝕劑44。將第一以及第二抗蝕劑42、44作為掩模對半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu) 12進行刻蝕，分別在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12的上部形成脊部沈以及平臺部30。在脊部沈上 配置有第一抗蝕劑42，在平臺部30上配置有第二抗蝕劑44。然后，如圖3所示，在第一以及第二抗蝕劑42、44以及半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12上形成 第一絕緣膜32。然后，如圖4所示，在第一絕緣膜32上利用蒸鍍或濺射形成單層粘接層34。 第一絕緣膜32以及單層粘接層34以覆蓋溝道部觀的方式形成。此外，能夠不重新利用光 刻法等而在第一絕緣膜32上精度良好地配置單層粘接層34。然后，如圖5所示，進行將第一以及第二抗蝕劑42、44上的第一絕緣膜32以及單 層粘接層34與第一以及第二抗蝕劑42、44 一起除去的剝離。當進行剝離時，ρ型GaN接觸 層M在脊部沈以及平臺部30露出。然后，如圖6所示，以覆蓋平臺部30和溝道部觀的平臺部30側(cè)的側(cè)壁的方式，利 用光刻法形成抗蝕劑46。然后，如圖7所示，在晶片整個面利用蒸鍍形成Pd層48。此處， Pd層48在脊部沈與ρ型GaN接觸層M接觸，在溝道部觀在脊部沈側(cè)與單層粘接層34 接觸并且在平臺部30側(cè)與抗蝕劑46接觸，在平臺部30與抗蝕劑46接觸。然后，如圖8所示，進行將抗蝕劑46上的Pd層48與抗蝕劑46 —起除去的剝離。 由此，形成覆蓋脊部26以及單層粘接層34的一部分的Pd電極36。Pd電極36與脊部沈 的P型GaN接觸層M電連接，在溝道部觀與脊部沈側(cè)的側(cè)壁以及槽底部的單層粘接層34 接觸。然后，如圖9所示，在脊部沈以及溝道部觀利用光刻法形成覆蓋Pd電極36的抗 蝕劑50。然后，如圖10所示，在晶片整個面形成第二絕緣膜38。對于第二絕緣膜38來說， 在脊部沈存在于抗蝕劑50上，在溝道部觀存在于抗蝕劑50上和單層粘接層34上，在平 臺部30存在于半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12上。然后，如圖11所示，進行將抗蝕劑50上的第二絕緣膜38與抗蝕劑50 —起除去的 剝離。所殘留的第二絕緣膜38覆蓋單層粘接層34的未被Pd電極36覆蓋的部分以及平臺 部30，并且不與Pd電極36接觸。此外，在形成Pd電極36之后，以400°C 550°C左右的溫度進行燒結(jié)熱處理。利 用燒結(jié)熱處理，在脊部26得到Pd電極36與ρ型GaN接觸層M的歐姆性接觸，并且，粘結(jié) 性提高。此外，在η型GaN襯底10的背面形成η電極40。通過以上的工序，制造出本實施 方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件。在本實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，在Pd電極36和第一絕緣膜32之間存在粘接 層34。在單層粘接層34和Pd電極36的界面形成有合金，Pd電極36和第一絕緣膜32的 粘結(jié)性提高。因此，能夠防止Pd電極36的剝落。并且，單層粘接層34與第二絕緣膜38接觸，但是，二者的粘結(jié)性也良好。此外，使用單層粘接層34作為粘接層，由此，與多層粘接層相比，能夠降低粘接層 的應(yīng)力。并且，單層粘接層34不覆蓋平臺部30，由此，粘接層的面積減小，能夠進一步降低 粘接層的應(yīng)力。此外，使用單層粘接層34作為粘接層，由此，在剝離中不會產(chǎn)生粘接層的形狀異 常等，所以，粘接層以及Pd電極的形狀的精度良好。特別是，在雙溝道結(jié)構(gòu)的情況下，由于 需要在狹窄的槽區(qū)域形成多個層，所以效果更好。此外，在半導(dǎo)體發(fā)光元件中，存在端面以外的部位在工作中也成為高溫的情況。若 元件達到一定溫度以上之前進行高溫化，則引起特性的惡化或可靠性的惡化。但是，單層粘 接層由金屬形成，散熱性良好，所以，能夠抑制這樣的惡化等的問題。此外，在本實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，在形成脊部沈以及平臺部 30時所使用的第一以及第二抗蝕劑42、44轉(zhuǎn)用于第一絕緣膜32以及單層粘接層34的構(gòu) 圖。由此，不需要象以往那樣僅在脊部的頂部形成抗蝕劑，能夠精度良好地制造半導(dǎo)體發(fā)光 元件。并且，本實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件具有雙溝道結(jié)構(gòu)，但是，并不限于此，也可以 沒有平臺部30。圖12是表示本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件的變形例的剖面圖。不 存在平臺部30，在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)12的上部形成有脊部沈和非脊部52。在Pd電極36和 第一絕緣膜32之間存在單層粘接層34，所以，能夠防止Pd電極的剝落。此外，使用單層粘 接層34，由此，與多層粘接層相比，能夠降低粘接層的應(yīng)力。此外，在本實施方式中，Pd電極36是Pd單層，但是，并不限于此，也可以是在與ρ 型GaN接觸層M接觸的Pd層上層疊了其他材料的結(jié)構(gòu)。例如，可以是在Pd層上層疊了 Ta 層的2層結(jié)構(gòu)或依次層疊了 Pd層、Ta層、Pd層的3層結(jié)構(gòu)，也可以進一步在其上層疊其他 材料。在Pd/Ta的2層結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)實驗結(jié)果，確認了與Pd單層相比能夠使接觸電 阻下降。具體地說，在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，在使Pd電極36從Pd單層變?yōu)镻d/Ta的2層結(jié) 構(gòu)的情況下，接觸電阻率降低1位到2位。此外，在Pd/Ta/Pd的3層結(jié)構(gòu)的情況下，能夠防 止iTa表面的氧化。此外，在本實施方式中，第一以及第二絕緣膜32、38由SiO2構(gòu)成，但是，并不限于此，也可以是 SiN、SiON、TEOS (Tetraethyl Orthosilicate),ZrO2,TiO2,Ta2O5,Al2O3^Nb2O5, Hf205、AlN等。在本實施方式中，單層粘接層34的膜厚是30nm，但是，并不限于此，考慮到所 需要的粘結(jié)性，適當設(shè)定即可。此外，在本實施方式中，對將本發(fā)明應(yīng)用于氮化物半導(dǎo)體激光器的情況進行了說 明，但是，如果是使用Pd電極的半導(dǎo)體發(fā)光元件，則也能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于使用了 GaAs等 其他材料的半導(dǎo)體激光器或LED等中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具有 半導(dǎo)體襯底；半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，具有在所述半導(dǎo)體襯底上依次層疊的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、活性層、 第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層以及接觸層；脊部，形成在所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的上部；溝道部，與所述脊部相鄰；平臺部，與所述溝道部的所述脊部的相反側(cè)相鄰；第一絕緣膜，覆蓋所述溝道部并且在所述脊部以及所述平臺部上具有開口 ； 單層粘接層，形成在所述第一絕緣膜上；Pd電極，覆蓋所述脊部以及所述單層粘接層的一部分并且與所述脊部的所述接觸層連接；第二絕緣膜，覆蓋所述單層粘接層的未被所述Pd電極覆蓋的部分以及所述平臺部。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 所述單層粘接層是Ti或者Cr。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述Pd電極具有在Pd層上層疊了 Ta層的2層結(jié)構(gòu)或者依次層疊了 Pd層、Ta層、Pd 層的3層結(jié)構(gòu)。
4.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，具有在半導(dǎo)體襯底上依次層疊第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、活性層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層以及接 觸層，形成半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的工序；在所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上形成抗蝕劑的工序；將所述抗蝕劑作為掩模，對所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)進行刻蝕，在所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的 上部形成脊部的工序；在所述抗蝕劑以及所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上依次形成第一絕緣膜以及單層粘接層的工序；將所述抗蝕劑上的所述第一絕緣膜以及所述單層粘接層與所述抗蝕劑一起除去的剝離工序；在所述剝離工序之后，形成覆蓋所述脊部以及所述單層粘接層的一部分并且與所述脊 部的所述接觸層連接的Pd電極的工序。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述抗蝕劑具有位于形成所述脊部的區(qū)域上的第一抗蝕劑；位于所述第一抗蝕劑的 外側(cè)的第二抗蝕劑，將所述第一以及第二抗蝕劑作為掩模，對所述半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)進行刻蝕，分別在所述 半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的上部形成所述脊部以及平臺部，形成對所述單層粘接層的未被所述Pd電極覆蓋的部分以及所述平臺部進行覆蓋的第二絕緣膜。
6.如權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于， 所述單層粘接層是Ti或者Cr。
7.如權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述Pd電極具有在Pd層上層疊了 Ta層的2層結(jié)構(gòu)或者依次層疊了 Pd層、Ta層、Pd 層的3層結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于， 在形成所述Pd電極之后還具有進行燒結(jié)熱處理的工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。在n型GaN襯底(10)上形成有半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(12)。在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(12)的上部形成有脊部(26)。溝道部(28)與脊部(26)相鄰。平臺部(30)與溝道部(28)的脊部(26)的相反側(cè)相鄰。第一絕緣膜(32)覆蓋溝道部(28)。第一絕緣膜(32)在脊部(26)以及平臺部(30)上具有開口。在第一絕緣膜(32)上形成有單層粘接層(34)。Pd電極(36)覆蓋脊部(26)以及單層粘接層(34)的一部分，并且與脊部(26)的p型GaN接觸層(24)連接。第二絕緣膜(38)覆蓋單層粘接層(34)的未被Pd電極(36)覆蓋的部分以及平臺部(30)。
文檔編號H01S5/24GK102148477SQ201110034238
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者佐久間仁, 岡貴郁, 川崎和重, 阿部真司 申請人:三菱電機株式會社