制造光学半导体元件的方法

摘要

本发明提供一种制造光学半导体元件的方法，该方法包括：第一步骤，在该第一步骤中，形成在半绝缘基板上形成的半导体层的圆柱结构；第二步骤，在该第二步骤中，在所述圆柱结构的外周暴露所述基板；第三步骤，在该第三步骤中，预处理包括所述第一接触层及所述基板的暴露表面的区域；第四步骤，在该第四步骤中，在所述第一接触层的所述暴露表面上形成第一电极；第五步骤，在该第五步骤中，在包括所述圆柱结构的侧面并且包括所述暴露表面的区域中形成中间层绝缘膜；第六步骤，在该第六步骤中，在所述中间层绝缘膜上形成第一电极配线；以及第七步骤，在该第七步骤中，在所述中间层绝缘膜上形成第二电极配线。

权利要求

1.一种制造光学半导体元件的方法，该方法包括：第一步骤，在该第一步骤中，通过干法蚀刻半导体层直到第一接触层暴露而形成所述半导体层的圆柱结构，所述半导体层形成在半绝缘基板上并且包括第一导电型的所述第一接触层、位于所述第一接触层上的活性区或者光吸收区、位于所述活性区或者所述光吸收区上的第二导电型的第二接触层以及位于所述第二接触层上的第二电极；

第二步骤，在该第二步骤中，通过干法蚀刻所述第一接触层而在所述圆柱结构的外周暴露所述基板；

第三步骤，在该第三步骤中，利用酸或者碱预处理包括所述第一接触层的经干法蚀刻暴露的暴露表面以及所述基板的暴露表面的区域；

第四步骤，在该第四步骤中，在所述第一接触层的所述暴露表面上形成第一电极；

第五步骤，在该第五步骤中，在包括所述圆柱结构的侧面、所述第一接触层的所述暴露表面以及所述基板的所述暴露表面的区域中形成中间层绝缘膜；

第六步骤，在该第六步骤中，在所述中间层绝缘膜上形成连接至所述第一电极并且延伸至所述基板的所述暴露表面的第一电极配线，并且在所述基板的所述暴露表面上形成第一电极极板；以及第七步骤，在该第七步骤中，在所述中间层绝缘膜上形成连接至所述第二电极并且经由所述圆柱结构的所述侧面延伸至所述基板的所述暴露表面的第二电极配线，并且在所述基板的所述暴露表面上形成第二电极极板，由此，减小所述第一电极极板和所述第二电极极板的寄生电容。

2.根据权利要求1所述的制造光学半导体元件的方法，其中，所述第五步骤是这样的步骤，在该步骤中形成氮化硅膜，该氮化硅膜具有等于或大于100nm的膜厚度并且具有等于或大于1.8的折射指数。

3.根据权利要求1或者2所述的制造光学半导体元件的方法，其中，所述光学半导体元件是表面发光半导体激光元件，并且其中，所述半导体层包括：

所述第一导电型的所述第一接触层；

形成在所述第一接触层上的所述第一导电型的第一半导体多层反射镜；

形成在所述第一半导体多层反射镜上并且用作所述活性区的量子阱活性层；

形成在所述量子阱活性层上的所述第二导电型的第二半导体多层反射镜；

形成在所述第二半导体多层反射镜上的所述第二接触层；以及形成在所述第二接触层上的所述第二电极。

4.根据权利要求3所述的制造光学半导体元件的方法，其中，所述第一步骤包括这样的步骤：通过干法蚀刻所述半导体层以暴露所述第一半导体多层反射镜的表面而形成台面形结构，并且通过干法蚀刻直到所述第一接触层暴露而形成所述半导体层的所述圆柱结构的步骤是如下步骤：通过干法蚀刻所述第一半导体多层反射镜直到暴露所述第一接触层而形成所述第一半导体多层反射镜的圆柱结构，并且其中，所述第三步骤是这样的步骤：进一步预处理所述第一半导体多层反射镜的经所述干法蚀刻暴露的所述暴露表面。

5.根据权利要求1或者2所述的制造光学半导体元件的方法，其中，所述光学半导体元件是光接收元件，并且

其中，所述半导体层包括：

所述第一导电型的所述第一接触层；

作为所述光吸收区的光吸收层；

形成在所述光吸收层上的所述第二接触层；以及

形成在所述第二接触层上的所述第二电极。

说明书

制造光学半导体元件的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及制造光学半导体元件的方法。

背景技术

[0002] 专利文献1公开了一种表面发光式激光器阵列元件，通过蚀刻表面发光式激光器阵列元件直至基板并且形成由硝酸盐制成的保护膜以覆盖包括暴露部分下部反射镜的部分的整个图像侧表面而获得表面发光式激光器阵列元件。根据专利文献1中公开的表面发光式激光器阵列元件，借助这样的构造避免了因诸如氧化之类的影响引起的性能退化。

[0003] 与之相比，专利文献2公开了这样一种制造半导体发光元件的方法，该半导体发光元件设置有：位于n型InP基板上的台面形双异质结结构部；以及在基板的台面形双异质结结构部的两侧上的设置有绝缘层的电流限制结构部，绝缘层由空气层形成。根据专利文献2中公开的制造半导体发光元件的方法，如上所述构造的制造方法减小了整个光接收元件的寄生电容。

[0004] 【专利文献1】JP-A-2009-277781

[0005] 【专利文献2】JP-A-5-206581

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种制造具有电极极板结构的光学半导体元件的方法，与利用聚合材料的电极极板结构相比，该电极极板能够在降低制造成本的同时减小寄生电容。

[0007] 根据本发明的第一方面，一种制造光学半导体元件的方法包括：

[0008] 第一步骤，在该第一步骤中，通过干法蚀刻半导体层直到第一接触层暴露而形成所述半导体层的圆柱结构，所述半导体层形成在半绝缘基板上并且包括第一导电型的所述第一接触层、位于所述第一接触层上的活性区或者光吸收区、位于所述活性区或者所述光吸收区上的第二导电型的第二接触层以及位于所述第二接触层上的第二电极；

[0009] 第二步骤，在该第二步骤中，通过干法蚀刻所述第一接触层而在所述圆柱结构的外周暴露所述基板；

[0010] 第三步骤，在该第三步骤中，利用酸或者碱预处理包括所述第一接触层的经干法蚀刻暴露的暴露表面以及所述基板的暴露表面的区域；

[0011] 第四步骤，在该第四步骤中，在所述第一接触层的所述暴露表面上形成第一电极；

[0012] 第五步骤，在该第五步骤中，在包括所述圆柱结构的侧面、所述第一接触层的所述暴露表面以及所述基板的所述暴露表面的区域中形成中间层绝缘膜；

[0013] 第六步骤，在该第六步骤中，在所述中间层绝缘膜上形成连接至所述第一电极并且延伸至所述基板的所述暴露表面的第一电极配线，并且在所述基板的所述暴露表面上形成第一电极极板；以及

[0014] 第七步骤，在该第七步骤中，在所述中间层绝缘膜上形成连接至所述第二电极并且经由所述圆柱结构的所述侧面延伸至所述基板的所述暴露表面的第二电极配线，并且在所述基板的所述暴露表面上形成第二电极极板。

[0015] 根据本发明的第二方面，在第一方面的方法中，所述第五步骤可以是这样的步骤，在该步骤中形成氮化硅膜，该氮化硅膜具有等于或大于100nm的膜厚度并且具有等于或大于1.8的折射指数。

[0016] 根据本发明的第三方面，在第一或者第二方面的方法中，

[0017] 所述光学半导体元件可以是表面发光半导体激光元件，并且

[0018] 其中，所述半导体层可以包括：

[0019] 所述第一导电型的所述第一接触层；

[0020] 形成在所述第一接触层上的所述第一导电型的第一半导体多层反射镜；

[0021] 形成在所述第一半导体多层反射镜上并且用作所述活性区的量子阱活性层；

[0022] 形成在所述量子阱活性层上的所述第二导电型的第二半导体多层反射镜；

[0023] 形成在所述第二半导体多层反射镜上的所述第二接触层；以及

[0024] 形成在所述第二接触层上的所述第二电极。

[0025] 根据本发明的第四方面，在第三方面的方法中，

[0026] 所述第一步骤可以包括这样的步骤：通过干法蚀刻所述半导体层以暴露所述第一半导体多层反射镜的表面而形成台面形结构，并且通过干法蚀刻直到所述第一接触层暴露而形成所述半导体层的所述圆柱结构的步骤是如下步骤：通过干法蚀刻所述第一半导体多层反射镜直到暴露所述第一接触层而形成所述第一半导体多层反射镜的圆柱结构，并且[0027] 所述第三步骤可以是这样的步骤：进一步预处理所述第一半导体多层反射镜的经所述干法蚀刻暴露的所述暴露表面。

[0028] 根据本发明的第五方面，在第一或者第二方面的方法中，

[0029] 所述光学半导体元件可以是光接收元件，并且

[0030] 所述半导体层可以包括：

[0031] 所述第一导电型的所述第一接触层；

[0032] 作为所述光吸收区的光吸收层；

[0033] 形成在所述光吸收层上的所述第二接触层；以及

[0034] 形成在所述第二接触层上的所述第二电极。

[0035] 根据本发明的第一方面，有这样的效果：与提供使用聚合材料的电极极板结构相比，提供了一种制造具有能够在降低制造成本的同时减小寄生电容的电极极板结构的光学半导体元件的方法。

[0036] 根据本发明的第二方面，有这样的效果：与形成膜厚度小于100nm或者折射指数小于1.8的氮化硅膜的情况相比，避免了中间层绝缘膜在电极极板处的穿透。

[0037] 根据本发明的第三方面，有这样的效果：获得了具有根据本发明的电极极板结构的表面发光半导体激光元件。

[0038] 根据本发明的第四方面，也有这样的效果：通过包括电流限制层的氧化步骤在内的制造表面发光半导体激光元件的方法也获得了具有根据本发明的电极极板结构的表面发光半导体激光元件。

[0039] 根据本发明的第五方面，有这样的效果：获得了具有根据本发明的电极极板结构的光接收元件。

附图说明

[0040] 将基于附图详细描述本发明的示例性实施方式，在附图中：

[0041] 图1A与图1B是根据第一示例性实施方式示出表面发光半导体激光元件的构造的实施例的剖面图与平面图；

[0042] 图2A至图2E是关于根据示例性实施方式的电极极板的电容减小效果的评估实施例的示例图；

[0043] 图3A至图3F是根据第一示例性实施方式示出制造表面发光半导体激光元件的方法的实施例的局部垂直剖面图；

[0044] 图4A至图4E是根据第一示例性实施方式的示出表面发光半导体激光元件的制造方法的实施例的局部垂直剖面图；以及

[0045] 图5A与图5B是根据第二示例性实施方式的示出光接收元件的构造的实施例的剖面图与平面图。

具体实施方式

[0046] 在下文中，将参照附图提供用于实施本发明的示例性实施方式的详细描述。

[0047] 第一示例性实施方式

[0048] 将参照图1A与图1B提供根据示例性实施方式的表面发光半导体激光元件10的构造的实施例的描述。图1A是根据示例性实施方式的表面发光半导体激光元件10的剖面图，并且图1B是表面发光半导体激光元件10的平面图。图1A中所示的剖面图是沿图1B中所示的平面图中的X-X’剖切的剖面图。表面发光半导体激光元件10是依据根据本发明的示例性实施方式的光学半导体元件的制造方法制造的光学半导体元件的实施例。

[0049] 如图1A与图1B中所示，表面发光半导体激光元件10包括形成在半绝缘的GaAs(砷化镓)基板12上的n型GaAs接触层14、下部分布式布拉格反射器(DBR)16、活性区24、氧化限制层32、上部DBR 26以及接触层28。在表面发光半导体激光元件10中，包括接触层14、下部DBR 16、活性区24、氧化限制层32、上部DBR 26以及接触层28的各个构造形成台面形结构M，并且台面形结构M形成激光部。

[0050] 在包括台面形结构M的半导体层的外周上沉积有作为无机绝缘膜的中间层绝缘膜34。中间层绝缘膜34从台面形结构M的侧面延伸至基板12的表面，并且布置在电极极板42a下方。在一个实施例中，根据本示例性实施方式的中间层绝缘膜34由氮化硅膜(SiN膜)形成。中间层绝缘膜34的材料不限于氮化硅膜，并且可以是例如氧化硅膜(SiO2膜)或者氮氧化硅膜(SiON膜)。

[0051] 如图1A中所示，设置有经过中间层绝缘膜34的开口的p侧电极配线36。p侧电极配线36的一端连接至接触层28以与接触层28形成欧姆接触。相比之下，p侧电极配线36的另一端从台面形结构M的侧面延伸至基板12的表面，并且形成电极极板42a。例如通过沉积Ti(钛)/Au(金)层压膜而形成p侧电极配线36。

[0052] 类似地，设置经过中间层绝缘膜34的开口的n侧电极配线30。n侧电极配线30的一端连接至接触层14以与接触层14形成欧姆接触。相比之下，n侧电极配线30的另一端延伸至基板12的表面，并且形成图1B中所示的电极极板42b(在下文中，这些电极极板也被统称作“电极极板42”)。例如通过沉积AuGe/Ni/Au层压膜而形成n侧电极配线30。

[0053] 在一个实施例中，如上所述，半绝缘GaAs基板用作根据本示例性实施方式的基板12。半绝缘GaAs基板是不掺杂杂质的GaAs基板。半绝缘GaAs基板具有相当高的电阻率，并且表面电阻率约几MΩ。

[0054] 在一个实施例中，形成在基板12上的接触层14由掺杂有Si的GaAs层形成。接触层14的一端连接至n型下部DBR 16，并且另一端连接至n侧电极配线30。即，接触层14介于下部DBR 16与n侧电极配线30之间，并且具有向由台面形结构M形成的激光部施加负电势的功能。接触层14还可以起缓冲层的作用，该缓冲层设置成在热清洁后获得基板的表面用的恰当的结晶度。

[0055] 形成在接触层14上的n型下部DBR 16是通过交替并且重复层压两个半导体层而形成的多层反射镜，这两个半导体层的膜厚度是0.25λ/n并且具有互不相同的折射率，其中λ表示表面发光半导体激光元件10的振荡波长并且n表示介质(半导体层)的折射率。具体地说，通过交替并且重复层压由Al0.90Ga0.1As制成的n型低折射率层与由Al0.15Ga0.85As制成的n型高折射率层而形成下部DBR 16。在根据本示例性实施方式的表面发光半导体激光元件10中，在一个实施例中，振荡波长λ被设定成850nm。

[0056] 根据本示例性实施方式的活性区24可以包括附图中省略的例如下部间隔层、量子阱活性层以及上部间隔层。根据本示例性实施方式的量子阱活性层可以包括：屏障层，该屏障层包括由Al0.3Ga0.7As制成的四个层；以及设置在屏障层之间的量子阱层，该量子阱层包括由GaAs制成的三个层。下部间隔层与上部间隔层通过分别布置在量子阱活性层和下部DBR 16之间以及量子阱活性层和上部DBR 26之间而具有调节共振器的长度的功能，并且还具有密封载子用的镀层的作用。

[0057] 设置在活性区24上的p型氧化限制层32是电流受限层，并且包括电流注入区32a以及选择氧化区32b。从p侧电极配线36朝n侧电极配线30流动的电流受电流注入区32a限制。

[0058] 形成在氧化限制层32上的上部DBR26是通过交替并且重复层压两个半导体层而形成的多层反射镜，这两个半导体层的膜厚度是0.25λ/n并且具有互不相同的折射率。具体地说，通过交替并且重复层压由Al0.90Ga0.1As制成的p型低折射率层与由Al0.15Ga0.85As制成的p型高折射率层而形成上部DBR 26。

[0059] 保护发光表面的发光表面保护层38设置在接触层28上。在一个实施例中，通过沉积氮化硅膜而形成发光表面保护层38。

[0060] 可以沿与基板正交的方向从上述表面发光半导体激光元件开始激光输出。而且，能够借助二重积分容易地形成表面发光半导体激光元件的阵列。因此，表面发光半导体激光元件用作在电子照相系统中写入用的光源或者用作光学通信用的光源。

[0061] 表面发光半导体激光元件包括设置在半导体基板(基板12)上的一对分布式布拉格反射器(下部DBR 16与上部DBR 26)以及设置在这对分布式布拉格反射器之间的活性区(包括活性层、下部间隔层以及上部间隔层的活性区24)。表面发光半导体激光元件构造成使得电流借助设置在分布式布拉格反射器的两侧上的电极(p层电极配线36与n侧电极配线30)注入活性层，引起与基板表面正交的激光振荡，从而从元件的上部(位于接触层28的表面侧上)发射振荡光。

[0062] 此外，提供氧化限制层(氧化限制层32)，其通过以合成物氧化含有A1的半导体层而形成以用于低阈值电流以及横向模式控制，并且元件被蚀刻成台面形状并经受氧化处理以使含有A1的半导体层氧化。此后，经蚀刻的半导体表面以及具有因蚀刻过程而显露的台面形形状的侧表面通常覆盖诸如氮化硅膜或者氧化硅膜之类的绝缘材料。

[0063] 相比之下，表面发光半导体激光元件可以进行高速调制操作，并且已经用在光学通信领域等中的多种情况中。需要减小寄生电容以实现表面发光半导体激光元件的速度方面的提高，并且在使表面发光半导体激光元件以Gbps级进行调制操作的情况下，尤其需要考虑电极极板的寄生电容。在例如伴随半导体元件实施的电源的连接中，电极极板通常指示用于连接接地线的金属配线区或者用于倒装芯片安装的金属配线区。高速调制操作需要考虑电极极板的寄生电容，这同样适用于表面型光接收元件。

[0064] 相比之下，在迄今报道的用于高速调制的表面发光半导体激光元件中，通常通过利用诸如具有低介电常数的聚酰亚胺或者苯并环丁烯(BCB)之类的聚合材料减小电极极板的电容。即，通过用聚合材料覆盖表面发光半导体激光元件的台面形结构的上表面以及侧表面并且在聚合材料上形成电极极板而减小电极极板的寄生电容(参见例如Petter Westbergh,et al.,"High-Speed,Low-Current-Density 850nm VCSELs(高速、低电流密度850nm垂直腔面发射激光器)",IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics,Vol.15,No3,May/June 2009。然而，由于现有技术中使用原本昂贵的聚合材料而难以降低元件的制造成本。在借助中间层绝缘膜等保护聚合材料的情况下，由于加工步骤增多而难以降低制造成本。

[0065] 因此，本示例性实施方式中采用不利用聚合材料而减小电极极板的电容的构造。即，如图1A与图1B中所示，根据本示例性实施方式的电极极板42a与42b在半绝缘GaAs基板
12上形成为使中间层绝缘膜34居于电极极板42a与42b之间。即，通过在半绝缘基板12上直接形成中间层绝缘膜34并且在中间层绝缘膜34上形成p侧电极配线36或者n侧电极配线30而形成电极极板42。本文中考虑了另一构造作为台面形结构M的另一构造，在该构造中，n型接触层14暴露而不暴露基板12并且中间层绝缘膜34与电极极板42形成在接触层14上。然而，此构造就寄生电容来说不是优选的，由于形成使得电极极板42与n型接触层14夹设中间层绝缘膜34的等效电容器。因此，本示例性实施方式中采用这样的构造：半绝缘基板12暴露并且中间层绝缘膜34直接形成在基板12上。如上所述，根据本示例性实施方式的中间层绝缘膜34由氮化硅膜形成。在利用氮化硅膜作为中间层绝缘膜34的情况下，在一个实施例中，氮化硅膜形成为厚度等于或者大于100nm并且折射率等于或者大于1.8的膜。这样的条件下形成膜避免例如在线连接过程中因楔的冲击而造成中间层绝缘膜34的穿透。

[0066] 而且，制造根据本示例性实施方式的光学半导体元件的方法包括移除通过干法蚀刻(如稍后将描述的)形成在基板12的表面上的导电层的处理。就干法蚀刻而言，在设备室中引发等离子体(放电)，并且通过利用等离子体中产生的离子与自由基处理加工对象。此时，可由保持处于植入基板12的表面中的状态下的离子与自由基在半绝缘基板12的表面上形成导电层。在本示例性实施方式中，通过酸或者碱处理(下文中，在一些情况下称作“预处理”)移除位于基板12的表面上的由干法蚀刻产生的导电层。就寄生电容来说，在余留有导电层的状态下形成中间层绝缘膜34与电极极板42不是优选的，因为形成使得电极极板42与导电层夹设中间层绝缘膜34的等效电容器。在制造根据本示例性实施方式的光学半导体元件的方法中，在干法蚀刻基板12之后进行预处理，并且在移除导电层之后形成中间层绝缘膜34与电极极板42。

[0067] 制造根据本示例性实施方式的光学半导体元件的方法通过采用如上所述的结构能够在不使用聚合材料的情况下明显减小寄生电容。

[0068] 接着，将参照图2A至图2E提供关于根据本示例性实施方式的电极基板的电容减小效果的评估实施例的描述。

[0069] 在评估实施例中，在图2E中所示的三种条件1至3下生产具有相同形状以及相同尺寸的电极极板，比较获得的电极极板的电容。如图2D中所示，各个条件下的电极极板42具有直径为70μm的圆形形状。在各个条件下，中间层绝缘膜34由氮化硅膜制成，并且氮化硅膜的膜厚度共同设定为775nm。

[0070] 如图2A与图2E中所示，条件1用于根据比较例制造电极极板的方法，在该方法中，GaAs半绝缘基板用作基板12，在该基板上进行干法蚀刻，在不预处理的情况下在基板12上形成中间层绝缘膜34，并且在中间层绝缘膜34上形成电极极板42。因此，余留有由干法蚀刻形成的导电层18，并且中间层绝缘膜34与电极极板42形成在导电层18上。

[0071] 如图2B与图2E中所示，条件2用于根据示例性实施方式制造电极极板的方法，在该方法中，GaAs半绝缘基板用作基板12，在该基板上进行干法蚀刻，在基板12上进行缓冲氟氢酸(BHF)处理，然后在基板12上形成中间层绝缘膜34，并且在中间层绝缘膜34上形成电极极板42。因此，由干法蚀刻形成的导电层18被移除。

[0072] 如图2C与图2E中所示，条件3用于根据比较例制造电极极板的方法，在该方法中，掺有n型杂质的n型GaAs用作基板12，在该基板上进行干法蚀刻，在基板12上进行BHF处理，然后在基板12上形成中间层绝缘膜34，并且在中间层绝缘膜34上形成电极极板42。因此，由干法蚀刻形成的导电层18被移除。

[0073] 结果，从在前述三个条件下生产的电极极板42测得的电容值为：关于条件1为1.00pF，关于条件2为0.02pF，并且关于条件3为1.00pF。即，能够根据评估结果确认：通过采用根据本示例性实施方式制造光学半导体元件的方法，将半绝缘基板用作基板，在干法蚀刻该基板后进行酸处理，在经受酸处理后在基板上形成中间层绝缘膜，并且在中间层绝缘膜上形成电极极板，寄生电容减小至1/50。

[0074] 接着，将参照图3A至图4E提供根据本示例性实施方式制造表面发光半导体激光元件10的方法的描述。根据本示例性实施方式，多个表面发光半导体激光元件10形成在单晶片上。下文将例示并且解释表面发光半导体激光元件10中之一。

[0075] 如图3A中所示，首先，n型接触层14、n型下部DBR 16、活性区24、p型上部DBR 26以及p型接触层28的外延生长依此顺序发生在半绝缘GaAs基板12上。

[0076] 此时，在一个实施例中，n型接触层14形成为具有约2×1018cm-3的载子浓度以及约2μm的膜厚度。在一个实施例中，通过在37.5个循环中交替层压Al0.15Ga0.85As层与Al0.90Ga0.1As层而形成n型下部DBR 16，Al0.15Ga0.85As层与Al0.90Ga0.1As层的膜厚度是介质中的波长λ/n的1/4。Al0.3Ga0.7As层的载子浓度与Al0.90Ga0.1As层的载子浓度分别约是2×
1018cm-3，并且下部DBR 16的总膜厚度设定至约4μm。在一个实施例中，Si(硅)用作n型载子。

[0077] 在一个实施例中，活性区24包括由无掺杂的Al0.6Ga0.4As层制成的下部间隔层，还包括无掺杂的量子阱活性层以及由无掺杂的Al0.6Ga0.4As制成的上部间隔层。量子阱活性层包括例如由Al0.3Ga0.7As制成的四个屏障层以及设置在各个屏障层之间的由GaAs制成的三个量子阱层。由Al0.3Ga0.7As制成的每个屏障层的膜厚度均设定至约8nm，由GaAs制成的每个量子阱层的膜厚度均设定至约8nm，并且整个活性区24的膜厚度设定至介质中的波长λ/n。

[0078] 在一个实施例中，通过在25个循环中交替层压Al0.15Ga0.85As层与Al0.90Ga0.1As层而形成p型上部DBR 26，Al0.15Ga0.85As层与Al0.90Ga0.1As层的膜厚度是介质中的波长λ/n的1/4。此时，Al0.15Ga0.85As层的载子浓度与Al0.90Ga0.1As层的载子浓度分别设定至约4×1018cm-3，并且上部DBR 26的总膜厚度设定至约3μm。在一个实施例中，碳(C)用作p型载子。而且，用于在下文所述过程中形成的氧化限制层32的AlAs层40包括在上部DBR 26中。

[0079] 在一个实施例中，p型接触层28形成为具有大于等于约1×1019cm-3的载子浓度以及约10nm的膜厚度。

[0080] 接着，在外延生长完成后，在晶片的接触层28上形成电极材料膜，然后通过利用例如光刻掩模干法蚀刻此材料，并且如图3B中所示形成用于抽取p侧电极配线36的触点金属CMp。在一个实施例中，通过利用Ti/Au层压膜形成触点金属CMp。

[0081] 接着，在晶片表面上形成发光表面保护层材料膜，然后通过利用例如光刻掩模干法蚀刻此材料，并且如图3C中所示形成发光表面保护层38。在一个实施例中，氮化硅膜用作发光表面保护层38的材料。

[0082] 接着，通过光刻与蚀刻在晶片表面上形成掩模，并且通过利用掩模进行干法蚀刻，并且如图3D中所示形成台面形M1。此时，由借助干法蚀刻产生并且保持处于植入在干法蚀刻底面中的状态下的离子与自由基形成导电层18a。

[0083] 接着，晶片经受氧化处理以从侧表面氧化AlAs层40，并且如图3E中所示在台面形M1中形成氧化限制层32。氧化限制层32包括电流注入区32a与选择氧化区32b。选择氧化区32b对应经上述氧化处理氧化的区域，并且保持未被氧化的区域对应电流注入区32a。电流注入区32a具有圆形形状或者大致的圆形形状。电流注入区32a限制电流在表面发光半导体激光元件10的p侧电极配线36与n侧电极配线30之间流动，并且控制例如表面发光半导体激光元件10的振荡中的横向模式。

[0084] 接着，借助光刻与蚀刻在晶片表面上形成掩模，通过利用掩模进行干法刻蚀，并且形成如图3F中所示的台面形M2。此时，在干法刻蚀的底面上形成导电层18b。

[0085] 接着，借助光刻与蚀刻在晶片表面上形成掩模，通过利用掩模进行干法刻蚀，并且形成如图4A中所示的台面形M3。此时，在干法刻蚀的底面上形成导电层18c。

[0086] 接着，如图4B中所示通过进行预处理(即，晶片上的酸或者碱处理)移除导电层18a、18b以及18c。在完成所有干法蚀刻之后形成中间层绝缘膜34之前进行根据本示例性实施方式的预处理。

[0087] 在接触层14上形成电极材料膜，然后通过利用例如光刻的掩模来干法蚀刻此材料，并且如图4C中所示形成用于抽取n侧电极配线30的接触金属CMn。在一个实施例中，通过利用AuGe/Ni/Au层压膜形成接触金属CMn。

[0088] 接着，如图4D中所示，在除了晶片的发光表面保护层38与接触金属CMn和CMn以外的区域中形成由氮化硅膜制成的中间层绝缘膜34。

[0089] 接着，在晶片表面上形成电极材料膜，借助例如光刻的掩模来干法蚀刻电极材料，并且如图4E中所示形成p侧电极配线36、电极极板42a、n侧电极配线30以及电极极板42b(图中省略)。在一个实施例中，通过利用Ti/Au层压膜形成p侧电极配线36、电极极板42a、n侧电极配线30以及电极极板42b。通过此过程，p侧电极配线36连接至接触金属CMp，并且n侧电极配线30连接至接触金属CMn。

[0090] 接着，在划切区(图中未示出)切分表面发光半导体激光元件10，将其分隔成独立的片。借助前述过程制造根据本示例性实施方式的具有电极极板42的表面发光半导体激光元件10。

[0091] 第二示例性实施方式

[0092] 将参照图5A与图5B提供根据本示例性实施方式的光接收元件50的描述。通过将制造根据本发明的示例性实施方式的光学半导体元件的方法应用至光接收元件而实现本示例性实施方式。

[0093] 如图5A与图5B中所示，光接收元件50包括形成在半绝缘GaAs基板12上的n型接触层14、光吸收层52、p型接触层54以及非反射涂层56。在光接收元件50中，包括接触层14、光吸收层52、接触层54以及非反射涂层56的各个构造形成台面形结构M，并且台面形结构M形成用于接收经由非反射涂层56入射的光的光接收部。

[0094] 在包括台面形结构M的半导体层的外周上沉积有作为无机绝缘膜的中间层绝缘膜34。中间层绝缘膜34从台面形结构M的侧面延伸至基板12的表面，并且布置在电极极板42a下方。在一个实施例中，根据本示例性实施方式的中间层绝缘膜34由氮化硅膜形成。中间层绝缘膜34的材料不限于氮化硅膜，并且可以是例如氧化硅膜或者氮氧化硅膜。

[0095] 如图5A中所示，经过中间层绝缘膜34的开口设置有p侧电极配线36。p侧电极配线36的一端连接至接触层54并且与接触层54形成欧姆接触。相比之下，p侧电极配线36的另一端从台面形结构M的侧面延伸至基板12的表面，并且形成电极极板42a。例如通过沉积Ti/Au层压膜而形成p侧电极配线36。

[0096] 类似地，经过中间层绝缘膜34的开口设置有n侧电极配线30。n侧电极配线30的一端连接至接触层14并且与接触层14形成欧姆接触。相比之下，n侧电极配线30的另一端延伸至基板12的表面，并且如图5B中所示形成电极极板42b。例如通过沉积AuGe/Ni/Au层压膜而形成n侧电极配线30。

[0097] 在一个实施例中，半绝缘GaAs基板用作根据本示例性实施方式的基板12。

[0098] 形成在基板12上的n型接触层14的一端连接至光吸收层52，另一端连接至n侧电极配线30，并且正电势施加至光吸收层52。在一个实施例中，接触层14由掺杂Si的GaAs层形成。

[0099] 光吸收层52是吸收光并且将光转换成电子-空子对的层，并且光吸收层52由杂质浓度被设定为相当低的GaAs层形成。

[0100] p型接触层54的一个表面连接至光吸收层52，另一表面连接至p侧电极配线36，并且负电势施加至光吸收层52。在一个实施例中，接触层54由掺杂C的GaAs层形成。

[0101] 具有前述构造的光接收元件50形成所谓的PIN光电二极管，并且通过向n侧电极配线30施加正电势并且向p侧电极配线施加负电势(即，施加相反的偏压)而贫化光吸收层52。因此，电场作用至整个光吸收层52，并且由经由非反射涂层56入射的光产生的电子-空子对以饱和速度分别移动至接触层14与接触层54。借助此作用，根据输入光学信号的电流流经光接收元件50，并且光接收元件50将输入光学信号转换成电信号。

[0102] 如图5A与图5B中所示，还通过在直接形成在(通过利用半绝缘GaAs获得的)基板12上的中间层绝缘膜34上沉积p侧电极配线而形成光接收元件50中的电极极板42a。通过在直接形成在基板12上的中间层绝缘膜34上沉积n侧电极配线而形成电极极板42b。

[0103] 制造光接收元件50的方法基于如图3A至图3F以及图4A至图4E中所示的制造表面发光半导体激光元件10的方法。即，在干法蚀刻后通过在基板上进行酸或者碱预处理(导电层移除处理)，然后形成中间层绝缘膜34，并且在中间层绝缘膜34上形成p侧电极配线36或者n侧电极配线30而形成电极极板42a与42b。

[0104] 根据本示例性实施方式，如上所述获得了具有明显减小了寄生电容的电极极板的光接收元件。

[0105] 尽管上述实施方式例示了利用半绝缘GaAs基板的基于GaAs的表面发光半导体激光元件，但是示例性实施方式不限于此，并且可以使用氮化镓(GaN)或者磷化铟(InP)基板。

[0106] 尽管在上文的描述中例示了在基板上形成n型接触层的以上实施方式，但是示例性实施方式不限于此，并且可以在基板上形成p型接触层。在这样的情况下，仅需要用p型代替上述中的n型。

[0107] 为说明和描述之目的提供了对于本发明的示例性实施方式的以上描述。并不旨在穷举本发明或者将本发明限制于确切的公开内容。显然，多个变型和变更对本领域技术人员来说是显而易见的。所选择和描述的实施方式是为了更好地解释本发明的原理和其实际应用，因此使得本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施方式及各种适用于完成特殊目的的修改。本发明的保护范围理应由所附权利要求及其等同物来限定。