[发明专利]脊状光波导半导体发光元件的制作方法

说明书

本发明涉及一种脊状光波导半导体发光元件的制作方法，适用于脊状光波导顶端表面的载子浓度高于较内侧部分的载子浓度的脊状光波导半导体发光元件。

随着数据传输与储存技术的发展，半导体发光元件的应用也日益广泛，其中，特别是半导体激光元件，由于其光频宽度相当窄，不管是用于光信号的传输或储存，均可以得到较佳的效果，因此，普遍受到重视。目前，制作半导体激光元件的方法种类相当多，其中，为了限制电流穿过活性层区域的大小与位置，曾有多种方法被提出，用以限制电流仅可从脊部顶端流入，使得发光区域局限在脊部下端的活性层小区域中，其他部位则因无电流通过，所以不会发光，这样可得到单模态的激光，使起始电流降低，并可降低散光(astigmatism)，降低光垂直/平行发散角的比值等。上述用以限制电流的方法包括在脊部以外的区域镀上绝缘层，例如SiO₂、Si₃N₄等，来限制电流。另外，如美国专利第5,550,081号及第5,403,775号，其应用在外延层中含有铝成份的特性，施以氧化处理，以形成氧化铝绝缘层，藉以限制电流。在第5,658,824号的美国专利中，则是使用有机树脂涂布以外的区域，以限制电流。再者结合前述的方法，在第5,351,258号的美国专利中则是先镀上SiO₂，然后再于其上涂布有机树脂，用来限制电流。此外，在美国专利第5,304,507号中，则是利用外延方法于脊部以外的区域再成长(regrowth)另一型或是绝缘的半导体外延层，藉以限制电流流经活性层的区域大小与位置。

在上述习知技术中有利用自动对准的方式(台湾专利申请号87109771)，请参阅图1a至图1m，其包括下列步骤：(1)首先，如图1a所示，其在基片10上依序形成n-AIInP层12、未掺杂的AlGaInP层13、量子阱活性层14、未掺杂的AlGaInP15、p-AlInP层16、p-GaInP层18、p-GaAs层20及SiO₂层22；(2)请参阅图1b，接着在其上形成感光层24，并以光掩模制版的制程将感光层24图案化；(3)请参阅1c，蚀刻掉未被感光层24覆盖的SiO₂层22；(4)如图1d所示，移去感光层24；(5)请参阅图1e，蚀刻半导体外延层至很接近AlGaInP束缚层15上方；(6)请参阅图1f，接着移除SiO₂层22；(7)请参阅图1g，然后沉积Si₃N₄层26；(8)请参阅图1h，先形成第一感光层28；(9)请参阅图1i，再形成第二感光层30，并且将第二感光层30加以图案化；(10)请参阅图1j，再利用干蚀刻的制程蚀刻上述第一感光层28，至在脊状光波导上的Si₃N₄层26恰未被第一感光层28覆盖为止；(11)请参阅图1k图，蚀刻去除脊状光波导顶端上的Si₃N₄层26；(12)如图11所示，接下来移除上述第一感光层28与第二感光层30；(13)请参阅图1m，最后在其上再形成一金属层32即可。此种习知的制程便是利用在脊部以外的区域镀上绝缘层，以达到限制电流的目的，其制程包括有13个步骤，由于整个制程较为复杂，一般而言平均须费时两个工作日才能够完成。

大体上来说，上述各种方法的制作程序均相当繁杂，制作不易，且生产成本较高。

本发明的目的在于提出一种脊状光波导半导体发光元件的制作方法，其是以重载子浓度的氧化物半导体做为金属与外延层间的界面，防止电流经脊部以外的区域流过，以控制电流流动。

为达到上述的目的，本发明采取如下技术措施：

本发明主要是在形成脊状光波导半导体发光元件的基本结构后，先在其上形成一层重载子浓度的氧化物半导体，然后再形成金属层以做为导电之用。

 本发明的具体方法如下：

本发明的脊状光波导半导体发光元件的制作方法，包括下列步骤：

(i)在一基片上依序形成第一传导型夹覆层42、第一未掺杂的束缚层43、量子阱活性层44、第二未掺杂的束缚层45、第二传导型夹覆层46、第二传导型阻碍层48、第二传导型帽层50；

(ii)以光刻技术在上述第二传导型帽层50上制作感光层52，蚀刻第二传导型帽层50、第二传导型阻碍层48及第二传导型夹覆层46，至接近第二未掺杂的束缚层45的位置停止，以形成脊状光波导；

(iii)形成一感光层54，以掩蔽脊状光波导；