半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半导体装置，该半导体装置实现了在低介电常数材料和半导体材料之间改善的粘合性。该半导体装置包括在半导体层上从该半导体层侧依次设置的粘合层和低介电常数材料层。该粘合层具有凸起／凹入结构，并且该低介电常数材料层形成来掩埋在该凸起／凹入结构中的间隙。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在低介电常数材料和半导体之间的粘合得到改善的半导体装置。
技术介绍
垂直腔表面发光激光器(VCSEL)的功耗低于边缘发光激光二极管，并且VCSEL可 被直接调制。因此，近年来VCSEL用作光学通讯的廉价光源。VCSEL通常具有柱形台面，其中在基板上依次堆叠下分布式布拉格反射(DBR)层、 下间隔层、有源层、上间隔层、上DBR层和接触层。下DBR层或上DBR层设置有电流缩窄层， 该电流缩窄层具有缩窄电流注入区域的结构，以便增加对有源层的注入电流的效率并且降 低阈值电流。为台面的顶面和基板的背面都提供电极。在VCSEL中，从电极注入的电流由电 流缩窄层缩窄，然后被注入到有源层，由此通过电子和空穴的复合产生光。光被下DBR层和 上DBR层反射，激光振荡在预定波长产生，并且所产生的光作为激光束从台面的顶部发射。台面的直径为至多几十ym，并且台面上电极的面积极窄。因为这样，用于配线连 接的电极焊盘电连接到台面上的电极，形成在台面的周围。然而，寄生电容产生在电极焊盘 和下DBR层之间。为了高速直接调制，必须抑制寄生电容，并且需要诸如在电极焊盘下插入 低介电常数材料的手段。低介电常数材料的必要特征为如下三点(1)在低介电常数下的极好耐热性和耐 湿性，(2)通过旋涂等易于形成厚膜，(3)易于图案化。聚酰亚胺(polyimide)是具有所有 这些特性的代表性的低介电常数材料，并且是形成在电极焊盘和配线下面以减少寄生电容 的常用的材料。
技术实现思路
通常，在由聚酰亚胺成型的情况下，在作为前体的聚酰胺酸溶解的状态下，聚酰亚 胺被涂覆在半导体层或绝缘层上，被图案化，并且在300°C或更高的高温下被干燥和固化 (酰亚胺化)。在固化期间，聚酰亚胺膨胀或收缩(在很多情况下收缩)。因此，所形成的聚 酰亚胺必然有变形。另外，聚酰亚胺的热膨胀系数与半导体层和绝缘层的不同，从而存在于 后续工艺中产生断裂或剥离的情况。还存在粘合配线到电极焊盘时施加超声波引起断裂或 剥离的情况。已经提出了各种改善电极粘合性的方法。例如，在日本未审查专利申请公开昭 59-35437中，通过为电极下的绝缘层形成粗糙结构，改善了电极和绝缘层之间的粘合强度。 在日本未审查专利申请公开平01-308036中，提出了部分切割电极下的绝缘层和半导体基 板以减少寄生电容的方法。然而，并没有提出改善诸如聚酰亚胺的低介电常数材料和半导 体材料之间的粘合性的通常方法。所希望的是提供实现改善低介电常数材料和半导体材料之间粘合性的半导体装置。根据本专利技术的实施例，所提供的半导体装置包括在半导体层上从该半导体层侧依3次设置的粘合层和低介电常数材料层。该粘合层具有凸起/凹入结构，并且该低介电常数 材料层形成来掩埋在该凸起/凹入结构中的间隙。在本专利技术实施例的半导体装置中，凸起/凹入结构的粘合层提供在半导体层和低 介电常数材料层之间，并且低介电常数材料层形成来掩埋粘合层的凸起/凹入结构。通过 该构造，增加了粘合层和低介电常数材料层之间的接触面积。根据本专利技术实施例的半导体装置，提供在半导体层和低介电常数材料层之间的粘 合层与低介电常数材料层之间的接触面积增加，从而低介电常数材料层不易于从粘合层剥 离。因此，可以改善低介电常数材料和半导体之间的粘合。本专利技术其它的和进一步的目的、特征和优点通过下面的描述将更加明显易懂。 附图说明图1是根据本专利技术实施例的激光二极管的透视图。图2是图1所示半导体装置沿着A-A线剖取的截面图。图3A至3C是图1中的凸起部分26A的截面图。图4A和4B是用于说明制造图1激光二极管工艺的截面图。图5A和5B是用于说明图4B后续工艺的截面图。图6A和6B是用于说明图5后续工艺的截面图。图7是根据修改的激光二极管的截面图。具体实施例方式下面，将参考附图详细描述实施本专利技术的方式。将以下面的顺序进行描述。1.构造2.制造方法3.作用与效果4.修改构造图1是根据本专利技术实施例的垂直腔表面发光型激光二极管1的透视图。图2图解 了图1激光二极管1沿着A-A线剖取的截面构造的示例。图1和2是示意图，并且图1和 2中的大小和形状与实际的产品不同。该实施例的激光二极管1具有堆叠结构20，其中下DBR层11、下间隔层12、有源层 13、上间隔层14、上DBR层15和接触层16依次堆叠在基板10的一个表面侧上。在堆叠结 构20的上部中，具体地讲，在下DBR层11的部分中以及在下间隔层12、有源层13、上间隔 层14、上DBR层15和接触层16中，形成例如宽度约为30iim的柱形平台17。在该实施例中，下DBR层11对应于本专利技术的“半导体层”和“第一多层反射器”的 具体示例。上DBR层15对应于本专利技术的“第二多层反射器”的具体示例。堆叠结构20对 应于本专利技术的“谐振器结构”的具体示例。例如，基板10为n型GaAs基板。n型杂质的示例为硅(Si)和硒(Se)。例如，堆 叠结构20由AlGaAs基化合物半导体制备。AlGaAs基化合物半导体是一种至少包括元素周 期表中的III副族元素铝(A1)和镓(Ga)和至少包括元素周期表中的V副族元素的砷(As)4的化合物半导体。下DBR层11通过交替堆叠低折射系数层(未示出)和高折射系数层(未示出)而 形成。例如，低折射系数层由厚度为入c/tu^为振荡波长，而 表示折射系数)的n型 AlxlGai_xlAs(0 <xl < 1)制备。例如，高折射系数层由厚度为入乂‘㈨表示折射系数)的 n 型 Alx2Gai_x2As (0 < x2 < xl)制备。例如，下间隔层12由n型Alx3Gai_x3As (0 < x3 < 1)制备。例如，有源层13由未 掺杂的Alx4Gai_x4As(0 < x4 < 1)制备。在有源层13中，相对于稍后将描述的电流注入区 域18A的区域是发光区域13A。例如，上间隔层14由p型Alx5Gai_x5As (0 ^ x5 < 1)制备。 P型杂质的示例为锌(Zn)、镁(Mg)和铍(Be)。上DBR层15通过交替堆叠低折射系数层(未示出)和高折射系数层(未示出)而 形成。例如，低折射系数层由厚度为、/^㈨表示折射系数)的p型Alx6Gai_x6As(0<x6<1)制备。例如，高折射系数层由厚度为XQ/4n4(n4表示折射系数)的p型Alx7Gai_x7As(0<x7 < x6)制备。例如，接触层16由p型Alx8Gai_x8As (0 < x8 < 1)制备。在激光二极管1中，例如，电流缩窄层18提供在上DBR层15中。电流缩窄层18 提供在上DBR层15中例如远离有源层13侧几层的低折射系数层部分中以取代低折射系数 层。电流缩窄层18在该层的周边区域中具有电流缩窄区域18B，并且在该层的中心区域中 具有电流注入区域18A。例如，电流注入区域18A由p型Alx9Gai_x9As(0 < x9 ^ 1)制备。例 如，电流缩窄区域18B由氧化铝(A1203)制备，并且如稍后所描述的，通过从侧面氧化包含在 待氧化的层18D中高浓度的A1而获得。因此，电流缩窄层18具有缩窄电流的功能。例如， 电流缩窄层18可以形成在下DBR层11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：在半导体层上从该半导体层侧依次设置的粘合层和低介电常数材料层，其中该粘合层具有凸起／凹入结构，并且该低介电常数材料层形成来掩埋在该凸起／凹入结构中的间隙。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：增井勇志，荒木田孝博，菊地加代子，成瀬晃和，大木智之，城岸直辉，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]