JP2003046198A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘテロ接合構造の選択エッチングにおいてヘ
テロ接合界面でエッチングを精度良く停止する。 【解決手段】 ＡｌxＧａ1-xＡｓ層１０（０＜x≦１）
の上に、このＡｌxＧａ1-xＡｓ層１０よりもバンドギャ
ップが小さくかつその価電子帯のエネルギーがＡｌxＧ
ａ1-xＡｓ層１０のそれよりも大きいＡｌyＧａ1-yＡｓ
層（０≦y≦１,y＜x）が配設されたヘテロ接合構造にお
いて、ＡｌyＧａ1-yＡｓ層を選択エッチングする際に、
エッチング領域１４の外側のＡｌyＧａ1-yＡｓ層の表面
上にＡｕ電極膜１６を形成し、このＡｕ電極膜１６を覆
いエッチング領域１４が露呈されたレジストパターン１
８を形成し、このレジストパターン１８をマスクとし
て、ＡｌyＧａ1-yＡｓ層のフェルミレベルよりも高いフ
ェルミレベルのエッチング液を使用し、光照射の下でＡ
ｌyＧａ1-yＡｓ層を選択的に除去するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に係り、特に半導体装置の製造方法に用いられる
エッチング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】さまざまな半導体装置、例えばレーザダ
イオード、ＧａＡｓ−ＦＥＴ、ＨＥＭＴを構成する際に
ヘテロ接合構造を用いて、その半導体装置の特性改善が
行われている。良好なヘテロ接合構造を構成するために
は、両者の格子定数がほぼ一致していることが必要であ
る。

【０００３】例えば、半導体レーザの分野においては、
バンドギャップの小さい発光領域をバンドギャップの大
きな半導体層でサンドイッチにする、いわゆるヘテロ接
合構造によるしきい値電流の低減が提案された。その
後、ＧａＡｓとＡｌxＧａ1-xＡｓを用いて良好なヘテロ
接合構造を構成できることが知られるようになり、Ｇａ
Ａｓ−ＡｌＧａＡｓダブルへテロ接合レーザが形成され
た。ＡｌxＧａ1-xＡｓ系材料は、混晶比ｘの増加ととも
にバンドギャップＥgは増加し、屈折率ｎは減少する
が、格子定数の変化は非常に小さい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、ヘテロ接合構造
を有する半導体装置を形成する際の、ヘテロ接合構造の
成長界面における選択エッチングにおいては、被エッチ
ング層とエッチング停止層との間の化学的なエッチング
レートの差のみによりエッチングの停止を行うものであ
り、被エッチング層とエッチング停止層との間のエッチ
ングレート比を５０以上にする必要がある。このため、
如何に良好なヘテロ接合を形成できるＡｌxＧａ1-xＡｓ
系材料といえども、選択エッチングを行う際には被エッ
チング層とエッチング停止層との材料によってはエッチ
ングを精度良く停止させる制御が難しく、エッチング液
の選定に多大の時間を要したり、半導体装置を構成する
材料の選択にかなりの制限を受けていた。

【０００５】図１３は従来の半導体レーザの斜視図であ
る。図１３において、１００は半導体レーザ、１０１は
ｎ型ＧａＡｓ基板（以下"ｎ型"は"ｎ−"、"ｐ型"は"ｐ
−"と表記する）、１０２はｎ−ＧａＡｓからなるバッ
ファ層、１０３はｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｎ型
クラッド層、１０４はＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ/Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ａｓ多重量子井戸活性層、１０５はｐ−Ａｌ0.
5Ｇａ0.5Ａｓからなる第１のｐ型クラッド層、１０６は
ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓからなるエッチングストッパー
層、１０７はｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓからなる電流ブロ
ック層、１０８は電流ブロック層１０７の開口部、１０
９はｎ−ＧａＡｓからなる表面保護層、１１０はｐ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる第２のｐ型クラッド層、１１
１はｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層、１１２はコン
タクト層１１１の除去領域、１１３はｐ電極、１１４は
ｎ電極である。

【０００６】次に従来の半導体レーザの製造方法につい
て説明する。図１４及び図１５は従来の半導体レーザの
製造方法における一段階を示す半導体レーザの断面図で
ある。図１４及び図１５は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面
における断面図である。図１４を参照して、ｎ−ＧａＡ
ｓ基板１０１上にバッファ層１０２を介してｎ型クラッ
ド層１０３、多重量子井戸活性層１０４、第１のｐ型ク
ラッド層１０５、エッチングストッパー層１０６、電流
ブロック層１０７、および表面保護層１０９を順次積層
した後、表面保護層１０９の表面上にレジスト膜を形成
し光導波方向の帯状をした開口を有するレジストパター
ンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてフォ
トリソグラフィー技術を用いて表面保護層１０９をパタ
ーニングする。次いでレジスト膜のマスクパターンを除
去した後、パターニングされた表面保護層１０９をマス
クとして、電流ブロック層１０７をエッチングストッパ
ー層１０６が露呈するまで選択エッチングし、電流ブロ
ック層１０７に帯状の開口部１０８を形成する。

【０００７】次に開口部１０８を含め電流ブロック層１
０７および表面保護層１０９上に第２のｐ型クラッド層
１１０およびコンタクト層１１１を順次積層する。次い
で、コンタクト層１１１の表面上にレジスト膜を形成
し、帯状の開口部１０８の両端面近傍に開口を有するレ
ジストパターン１１５を形成し、このレジストパターン
１１５をマスクとしてコンタクト層１１１の選択エッチ
ングを行い、コンタクト層１１１の除去領域１１２を形
成する。この選択エッチングの工程の結果を示すのが図
１４である。コンタクト層１１１を除去する選択エッチ
ングには、エッチング液としてアンモニアと過酸化水素
水との混合液が用いられる。

【０００８】図１５を参照して、ついでレジストパター
ン１１５を除去し、ｐ電極１１３が形成され、さらにｎ
−ＧａＡｓ基板１０１の裏面側は所定の厚さになるまで
研磨された後にｎ電極１１４が形成される。この工程の
結果を示すのが図１５である。従来の製造方法において
行ったコンタクト層１１１を除去する選択エッチングに
用いたエッチング液（アンモニアと過酸化水素水との混
合液）は、コンタクト層１１１としてのＧａＡｓと第２
のｐ型クラッド層１１０としてのＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓと
の間の化学的なエッチングレートの差のみを用いてエッ
チングを停止させるものである。従って被エッチング層
のＧａＡｓとエッチング停止層のＡｌxＧａ1-xＡｓとの
間のエッチングレート比を５０以上にする必要がある。
このためエッチング停止層のＡｌ組成比を０．２以上に
することが必要となる。

【０００９】今の場合、エッチング停止層は第２のｐ型
クラッド層１１０であるためにＡｌ組成比を０．５とす
ることが出来るために、ＧａＡｓとの間で十分なエッチ
ングレート比を確保することができた。しかし一般的に
は、必ずしもこの様な条件が確保できるわけではないの
で、ヘテロ接合された化合物半導体の選択エッチングは
ヘテロ接合された材料によりかなりの制限を受け、延い
ては半導体装置の構成材料の選定、及び構造がかなりの
制限を受けていた。また、十分なエッチングレート比を
確保することができた場合でも、必要十分なエッチング
を行うための制御がなかなか難しくオーバーエッチング
してしまうとサイドエッチングを起こしてしまう。また
アンモニアと過酸化水素水との混合液をエッチング液と
した場合、表面の酸化が激しく表面モフォロジーとして
も望ましくない。

【００１０】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、第１の目的は、ヘテロ接合を構成する
界面の選択エッチングを精度良く停止することができる
工程を含む半導体装置の製造方法を提供することであ
る。

【００１１】なお、公知技術として、特開平０１−０９
９２７６号公報、特開昭６１−０７７３８４号公報、及
び特開昭６２−１７６１８３号公報があり、これらには
選択エッチングの精度を向上させるための技術が開示さ
れている。また、特開平０１−０９９２７６号公報に
は、エッチング液として酒石酸を用いた方法が開示され
ている。さらに、Appl.Phys.Lett.55(10),4 September
1989, p984-p986 にはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓヘテロ構
造のレーザ光を照射して行う光化学エッチングが記載さ
れている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置の製造方法は、第１の半導体層の上にこの第１の半導
体層よりもバンドギャップが小さくかつその価電子帯の
エネルギーが第１の半導体層の価電子帯のエネルギーよ
りも大きい第２の半導体層が配設されたヘテロ接合構造
の、この第２の半導体層の表面上であって、第２の半導
体層が除去される第１の部分の外側に、金属膜を形成す
る工程と、この金属膜を覆い、第２の半導体層の第１の
部分を露呈したマスクパターンを形成し、このマスクパ
ターンをマスクとして、第２の半導体層のフェルミレベ
ルよりも高いフェルミレベルのエッチング液を使用し、
光照射の下で第２の半導体層を選択的に除去する工程
と、を含むもので、エッチングに寄与する正孔を光を照
射することにより発生させるとともに第２の半導体層が
薄膜化されると、第２の半導体層の薄膜の並行方向の正
孔の移動度が高くなり、正孔が第２の半導体層を介して
金属膜に移動しやすくなり、エッチングに寄与する正孔
が少なくなり、第２の半導体層のエッチングが停止す
る。

【００１３】さらに、第１、第２の半導体層を、ＡｌＧ
ａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＡｌＧａＩｎＰ系
材料、またはＡｌＧａＩｎＡｓ系材料を用いて形成する
もので、化合物半導体層を用いた半導体装置の選択エッ
チングにおいて、第２の半導体層のエッチングを停止す
ることができる。

【００１４】さらに、エッチング液として水酸基を含む
エッチング液を用いるもので、第２の半導体層の正孔と
水酸基とを結合することによりエッチングの進行を効果
的に進めることができる。

【００１５】さらに、エッチング液が酒石酸を含むもの
で、エッチングされた表面の酸化を少なくすることが出
来る。

【００１６】また、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、第
１導電型のＡｌＧａＡｓ系材料からなる下クラッド層、
ＡｌＧａＡｓ系材料からなる多重量子井戸構造の活性
層、第２導電型のＡｌＧａＡｓ系材料からなる第１上ク
ラッド層、第１導電型のＡｌＧａＡｓ系材料からなる電
流ブロック層を順次積層し、電流ブロック層に電流通路
としての光導波方向の溝を形成する工程と、電流通路と
しての溝を埋め込むとともに電流ブロック層上に、第２
導電型のＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜x≦１）からなる第２
の上クラッド層を形成し、この上に第２導電型のＡｌy
Ｇａ1-yＡｓ（０≦y≦１,y＜x）からなるコンタクト層
を形成する工程と、コンタクト層上に金属電極膜を形成
し、この金属電極膜を覆うとともに電流通路としての溝
の両端上のコンタクト層表面を露呈したレジストパター
ンを形成する工程と、コンタクト層のフェルミレベルよ
りも高いフェルミレベルを有する、酒石酸を含むエッチ
ング液を用い、レジストパターンをマスクとして光照射
を行いながらコンタクト層を選択的にエッチングする工
程と、を含むもので、コンタクト層除去構造のＡｌＧａ
Ａｓ系レーザのコンタクト層の選択エッチングを簡単な
工程により行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１及び図２はこ
の発明の一つの実施の形態に係る半導体装置の製造方法
を説明する模式図である。図１（ａ）はエッチング進行
中の正孔の移動を示す模式図、図１（ｂ）はエッチング
進行中のエネルギーバンドを示す模式図である。また図
２（ａ）はエッチング停止状態の正孔の移動を示す模式
図、図２（ｂ）はエッチング停止状態のエネルギーバン
ドを示す模式図である。

【００１８】図１（ａ）および図２（ａ）において１０
は第１の半導体層としての例えばＡｌxＧａ1-xＡｓ層
（０＜x≦１）、１２はＡｌxＧａ1-xＡｓ層１０の上に
積層された第２の半導体層としての、例えばＡｌyＧａ1
-yＡｓ層（０≦y≦１,y＜x）である。１４は第１の部分
としての、ＡｌyＧａ1-yＡｓ層１２がエッチングされる
エッチング領域、１６は金属膜としての例えばＡｕ電極
膜である。このＡｕ電極膜１６は、エッチング領域１４
から数μｍから１０μｍ程度の間隔でエッチング領域１
４の外側に取り囲むように形成されている。１８はＡｕ
電極膜１６を覆い、エッチング領域１４が露呈するよう
に形成されたマスクパターンとしてのレジストパターン
である。

【００１９】ＡｌxＧａ1-xＡｓ層１０、ＡｌyＧａ1-yＡ
ｓ層１２のバンドギャップ及び価電子帯のエネルギーの
大きさは、Ａｌ組成比がｙ＜ｘであり、図１（ｂ）及び
図２（ｂ）のエネルギーバンド図から分かるように、Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ層１０のバンドギャップがＡｌyＧａ1-y
Ａｓ層１２のそれよりも大きく、ＡｌyＧａ1-yＡｓ層１
２の価電子帯のエネルギーの大きさはＡｌxＧａ1-xＡｓ
層１０のそれよりも大きくなっている。さらにエッチン
グ液のフェルミ準位をＡｌyＧａ1-yＡｓ層１２のフェル
ミ準位よりも高くなるように調整することにより、エッ
チング液に接するＡｌyＧａ1-yＡｓ層１２の伝導帯及び
価電子帯の形を、図１（ｂ）及び図２（ｂ）のエネルギ
ーバンド図に示されるように少し曲げることができる。
このエッチング液のフェルミ準位とは、例えば「電極化
学」（佐藤教男著、（株）日鉄技術情報センター（１９
９３））第２章の７０頁〜９９頁に記載されるように、
エッチング液中の酸化還元系電子の電気化学ポテンシャ
ルである。酸化還元系電子の電気化学ポテンシャルμ
（/）e(REDOX)すなわち酸化還元系電子のフェルミ準位
εF(REDOX)は、一般的に次の式で導かれる。なおμ
（/）はμ upper barの表記である。 μ（/）e(REDOX)＝εF(REDOX)＝｛（εOX,A＋εRED,D）
／２｝＋｛（λOX−λRED）／２｝ ここで、εOX,Aは酸化体のアクセプター準位すなわち酸
化体の電子親和力、εRED,Dは還元体のドナー準位すな
わち還元体のイオン化エネルギー、λOXおよびλREDは
それぞれ酸化体および還元体の水和構造再配列エネルギ
ーである。

【００２０】次に選択エッチングについて説明する。図
１はエッチングが進行している状態を示しており、この
とき十分なエネルギーｈνを持つ光を照射することによ
り、レジストパターン１８をマスクとして露呈されたエ
ッチング領域１４のＡｌxＧａ1-xＡｓ層１０およびＡｌ
yＧａ1-yＡｓ層１２では電子・正孔対が形成される。Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ層１０内で形成された電子及び正孔はＡ
ｌyＧａ1-yＡｓ層１２に移動し、特に正孔はＡｌyＧａ1
-yＡｓ層１２に蓄積され、レジストパターン１８をマス
クとしてエッチング液に接触している部分では、この正
孔がエッチング液の水酸基（ＯＨ⁻）と結合することに
より、ＡｌyＧａ1-yＡｓ層１２が溶解しエッチングが進
行する。

【００２１】図２はさらにエッチングが進行し、Ａｌy
Ｇａ1-yＡｓ層１２が薄膜化してきた状態を示してい
る。エッチング領域１４のＡｌyＧａ1-yＡｓ層１２が薄
膜化するに従い、ＡｌyＧａ1-yＡｓ層１２に蓄積された
正孔は二次元正孔ガスとなり、薄膜化したＡｌyＧａ1-y
Ａｓ層１２の並行方向の移動度が増大する。このためＡ
ｌxＧａ1-xＡｓ層１０内で形成された正孔はＡｌyＧａ1
-yＡｓ層１２に到達するとすぐにＡｌyＧａ1-yＡｓ層１
２の並行方向に移動し、マスクされたＡｌyＧａ1-yＡｓ
層１２を介してＡｕ電極膜１６に移動させられ、Ａｕ電
極膜１６を介して消滅する。この結果、エッチング液の
水酸基と結合する正孔は少なくなり、ＡｌyＧａ1-yＡｓ
層１２の溶解は停止し、エッチングは停止する。

【００２２】選択エッチングを行い化学的にエッチング
を停止させるためには、エッチングレート比を５０以上
にする必要があったが、十分な光照射の下にて光化学的
にエッチングを行い、被エッチング半導体層に蓄積され
た正孔が二次元正孔ガスとなる程度に被エッチング半導
体層が薄膜化されると、薄膜の並行方向の正孔の移動度
を高め、正孔を被エッチング半導体層の表面に形成され
た金属膜に移動させることにより正孔がエッチングに寄
与しなくさせることにより、化学的にはエッチングレー
ト比が小さくても、エッチング停止層でエッチングを停
止させ、選択エッチングを行うことができる。このため
に極めて精度良くエッチング停止を制御することができ
る。延いては、半導体装置を構成する材料や構造の制限
条件をゆるめることができるとともに特性の揃った半導
体装置を簡単な工程で安価に製造することができる。

【００２３】実施例１．半導体レーザの劣化現象として
光学損傷（Catastrophic Optical Damage，以下CODとい
う）が知られている。このＣＯＤ劣化はレーザ端面にお
ける発熱とその発熱による光吸収の相互作用により、レ
ーザ端面の温度が結晶破壊に至るまで上昇することに起
因する。このＣＯＤ劣化の防止法としてレーザ端面近傍
の活性層に電流を流さないことによりジュール熱の発生
を抑制することが提案されており、レーザ端面近傍のコ
ンタクト層の一部を除去したコンタクト層除去構造をも
つ半導体レーザとして具体化されている。

【００２４】図３はこの発明の半導体装置の製造方法の
一実施例に係る半導体レーザの斜視図である。図４は図
３のＩＶ−ＩＶ断面におけるこの半導体レーザの断面
図、図５は図３のＶ−Ｖ断面におけるこの半導体レーザ
の断面図である。図３、図４、及び図５において、２０
はコンタクト層除去構造の半導体レーザ、２２はｎ−Ｇ
ａＡｓ基板、２４はｎ−ＧａＡｓ基板２２上に配設され
たｎ−ＧａＡｓからなるバッファ層、２６はバッファ層
２４上に配設されたｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｎ
型クラッド層、２８はｎ型クラッド層２６上に配設され
た多重量子井戸構造の活性層で、光ガイド層及びバリア
層はＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓにより、またウエル層はＡｌ
0.15Ｇａ0.85Ａｓにより形成されている。

【００２５】３０は活性層２８の上に配設されたｐ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる第１のｐ型クラッド層、３２
は第１のｐ型クラッド層の上に配設されたｐ−Ａｌ0.2
Ｇａ0.8Ａｓからなるエッチングストッパー層である。
３４はエッチングストッパー層３２上に配設されたｎ−
Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓからなる電流ブロック層、３６は電
流ブロック層３４上に配設されたｎ−ＧａＡｓからなる
表面保護層で、電流ブロック層３４及び表面保護層３６
の中央には光導波方向に延在する開口部３８が設けられ
ている。この開口部３８は活性層２８に流れる電流の電
流経路となっている。

【００２６】４０は開口部３８を埋め込むとともに表面
保護層３６上に配設されたｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓから
なる第２のｐ型クラッド層、４２は第２のｐ型クラッド
層４０上に配設されたｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト
層で、このコンタクト層４２には、開口部３８に対応し
てレーザ端面近傍のコンタクト層４２を除去した除去領
域４４が配設され、活性層２８のレーザ端面近傍に電流
を流さないようにしている。４６はＡｕを含む金属層で
構成されたｐ電極で、少なくとも除去領域４４の周縁に
対応する部分は、除去領域４４から数μｍから１０μｍ
程度の間隔で除去領域４４の外側を取り囲むように配設
されている。４８はｎ−ＧａＡｓ基板２２の裏面上に配
設されたｎ電極である。

【００２７】この構成を有する半導体レーザ２０におい
ては、ｐ電極４６とｎ電極４８の間でバイアスが印加さ
れレーザ発振を行うが、コンタクト層４２の除去領域４
４に対応するレーザ端面近傍の活性層２８には電流が流
れないので、活性層２８のレーザ端面近傍ではジュール
熱の発生が抑制されるので、レーザ端面におけるＣＯＤ
劣化が防止される。

【００２８】次に半導体レーザの製造方法について説明
する。図６、図７、図８、図９、図１０、図１１及び図
１２はこの発明に係る半導体レーザの製造方法の各段階
における半導体レーザの断面図である。図６を参照し、
ｎ−ＧａＡｓ基板２２上に、バッファ層２４としてのｎ
−ＧａＡｓ層、ｎ型クラッド層２６としてのｎ−Ａｌ0.
5Ｇａ0.5Ａｓ層、活性層２８としてのＡｌ0.35Ｇａ0.65
Ａｓ/Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ多重量子井戸層、第１のｐ
型クラッド層３０としてのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層、
エッチングストッパー層３２としてのｐ−Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ａｓ層、電流ブロック層３４としてのｎ−Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4Ａｓ層、表面保護層３６としてのｎ−ＧａＡｓ層
をＭＯＣＶＤ法等の結晶成長法により順次形成する。こ
の結果を示すのが図６である。

【００２９】図７を参照し、次に表面保護層３６の表面
上にレジスト膜を形成し光導波方向に延在する帯状をし
た開口を有するレジストパターン５０を形成する。この
レジストパターン５０をマスクとしてフォトリソグラフ
ィー技術を用いて表面保護層３６としてのｎ−ＧａＡｓ
層をパターニングを行い、表面保護層３６としてのｎ−
ＧａＡｓ層に開口を形成する。この結果を示すのが図７
である。図８を参照し、その後レジストパターン５０を
除去した後、開口が形成された表面保護層３６としての
ｎ−ＧａＡｓ層をマスクとし、電流ブロック層３４とし
てのｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層を、エッチングストッパ
ー層３２としてのｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層が露呈する
までエッチングし、開口部３８を形成する。この結果を
示すのが図８である。

【００３０】図９を参照し、次いで開口部３８を含め電
流ブロック層３４としてのｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層お
よび表面保護層３６としてのｎ−ＧａＡｓ層上に、第２
のｐ型クラッド層４０としてのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
層およびコンタクト層４２としてのｐ−ＧａＡｓ層を結
晶成長法により順次積層する。この結果を示すのが図９
である。図１０を参照し、次にコンタクト層４２として
のｐ−ＧａＡｓ層の表面上に、蒸着等によりｐ電極４６
を形成する。ｐ電極４６はコンタクト層４２としてのｐ
−ＧａＡｓ層の除去領域４４の外側に形成される。この
結果を示すのが図１０である。

【００３１】図１１を参照し、次にｐ電極４６を覆いコ
ンタクト層４２上にレジスト膜を形成し、フォトリソグ
ラフィー技術を用いてコンタクト層４２としてのｐ−Ｇ
ａＡｓ層の除去領域４４が露呈するようにレジストパタ
ーン５２を形成する。次いでこのレジストパターン５２
をマスクとして光照射の下で酒石酸と過酸化水素水との
混合液（酒石酸と過酸化水素水の比率が４：１）を用い
てエッチングを行う。この結果除去領域４４のｐ−Ｇａ
Ａｓ層のみが選択エッチングされる。十分なエネルギー
ｈνを持つ光照射の下でエッチングを行うと、レジスト
パターン５２をマスクとして露呈された除去領域４４の
ｐ−ＧａＡｓ層および第２のｐ型クラッド層４０として
のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層では電子・正孔対が形成さ
れる。

【００３２】第２のｐ型クラッド層４０としてのｐ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層内で形成された電子及び正孔はコン
タクト層４２としてのｐ−ＧａＡｓ層の除去領域４４に
移動し、特に正孔は除去領域４４のｐ−ＧａＡｓ層に蓄
積され、レジストパターン５２をマスクとしてエッチン
グ液に接触している部分では、この正孔がエッチング液
の水酸基（ＯＨ⁻）と結合することにより、除去領域４
４のｐ−ＧａＡｓ層が溶解しエッチングが進行する。

【００３３】さらにエッチングが進行し、除去領域４４
のｐ−ＧａＡｓ層が薄膜化するに従い、このｐ−ＧａＡ
ｓ層に蓄積された正孔は二次元正孔ガスとなり、薄膜化
した除去領域４４のｐ−ＧａＡｓ層の並行方向の移動度
が増大する。このため第２のｐ型クラッド層４０として
のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ内で形成された正孔は除去領
域４４のｐ−ＧａＡｓ層に到達すると、すぐに除去領域
４４の薄膜化したｐ−ＧａＡｓ層の並行方向に移動し、
マスクされているｐ−ＧａＡｓ層を介してｐ電極４６に
移動させられ、ｐ電極４６を介して消滅する。この結
果、エッチング液の水酸基と結合する正孔は少なくな
り、除去領域４４のｐ−ＧａＡｓ層の溶解は停止し、エ
ッチングは停止する。

【００３４】このとき、極めて薄いｐ−ＧａＡｓ層が残
ることになるが、これは次の工程の前処理において、完
全に除去される程度の薄膜で、半導体装置として機能的
に影響を残すことない。従ってほぼ必要十分な程度にエ
ッチングを行い停止することができる。ちなみに、従来
の方法によるエッチングにおいて、アンモニアと過酸化
水素水との混合液に変えて酒石酸と過酸化水素水との混
合液を使用した場合は、ＧａＡｓとＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
のエッチングレートはほぼ等しく、ＧａＡｓとＡｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓの界面でエッチングは停止せずＡｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓ層もエッチングしてしまう。この後エッチング
終了後レジストパターン５２を除去する。この工程の結
果を示すのが図１２である。

【００３５】さらに、ｎ−基板２２の裏面側を研磨し、
ｎ−ＧａＡｓ基板２２を所定の厚みに形成した後、ｎ−
ＧａＡｓ基板２２の裏面にｎ電極４８を形成し図３、図
４及び図５に示された半導体レーザ２０として完成す
る。この選択エッチングでは、化学的なエッチングレー
ト比のみで選択エッチングを行っているわけではないの
で、極めて正確にエッチング停止を制御することができ
る。このため特性の揃った半導体レーザを簡単な工程で
製造することができ歩留まりが向上するとともに安価に
提供することができる。また、エッチング液として、酒
石酸と過酸化水素水との混合液を使用しているので、表
面酸化が少なく、表面のモフォロジーのよい半導体レー
ザを製造することができる。

【００３６】この実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系材料
を例として説明したがその他の化合物半材料であるＩｎ
ＧａＡｓ系材料、ＡｌＧａＩｎＰ系材料、またはＡｌＧ
ａＩｎＡｓ系材料などでも同様の効果を奏し、ヘテロ接
合界面を有する他の半導体材料を用いた場合においても
同様の効果を奏する。

【００３７】

【発明の効果】この発明に係る半導体装置の製造方法は
以上に説明したような工程を含んでいるので、以下のよ
うな効果を有する。この発明に係る半導体装置の製造方
法においては、第１の半導体層の上にこの第１の半導体
層よりもバンドギャップが小さくかつその価電子帯のエ
ネルギーが第１の半導体層の価電子帯のエネルギーより
も大きい第２の半導体層が配設されたヘテロ接合構造
の、この第２の半導体層の表面上であって、第２の半導
体層が除去される第１の部分の外側に、金属膜を形成す
る工程と、この金属膜を覆い、第２の半導体層の第１の
部分を露呈したマスクパターンを形成し、このマスクパ
ターンをマスクとして、第２の半導体層のフェルミレベ
ルよりも高いフェルミレベルのエッチング液を使用し、
光照射の下で第２の半導体層を選択的に除去する工程
と、を含むもので、エッチングに寄与する正孔を光を照
射することにより発生させるとともに第２の半導体層が
薄膜化されることにより、第２の半導体層の薄膜の並行
方向に正孔の移動度が高くなり、第２の半導体層を介し
て金属膜に移動しやすくなって、エッチングに寄与する
正孔が少なくなり、第２の半導体層のエッチングが停止
する。このためヘテロ接合界面で必要十分にエッチング
の停止を行うことができ、選択エッチングを行うことが
できる。従って極めて精度高くエッチングの停止を制御
することができる。延いては、半導体装置を構成する材
料や構造の制限条件をゆるめることができるとともに特
性の揃った半導体装置を簡単な工程で安価に製造するこ
とができる。

【００３８】さらに、第１、第２の半導体層を、ＡｌＧ
ａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＡｌＧａＩｎＰ系
材料、またはＡｌＧａＩｎＡｓ系材料を用いて形成する
もので、化合物半導体層を用いた半導体装置の選択エッ
チングにおいて、第２の半導体層のエッチングを正確に
停止することができる。延いては、ＡｌＧａＡｓ系材
料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＡｌＧａＩｎＰ系材料、また
はＡｌＧａＩｎＡｓ系材料を用いた半導体装置を構成す
る材料や構造の制限条件をゆるめることができるととも
に特性の揃った半導体装置を簡単な工程で安価に製造す
ることができる。

【００３９】さらに、エッチング液として水酸基を含む
エッチング液を用いるもので、第２の半導体層の正孔と
水酸基とを結合することによりエッチングの進行を効果
的に進めることができる。延いては特性の揃った半導体
装置を簡単な工程で安価に製造することができる。

【００４０】さらに、エッチング液が酒石酸を含むもの
で、エッチングされた表面の酸化を少なくすることが出
来る。延いては表面のモフォロジーの良い半導体装置を
簡単に製造することができる。

【００４１】また、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、第
１導電型のＡｌＧａＡｓ系材料からなる下クラッド層、
ＡｌＧａＡｓ系材料からなる多重量子井戸構造の活性
層、第２導電型のＡｌＧａＡｓ系材料からなる第１上ク
ラッド層、第１導電型のＡｌＧａＡｓ系材料からなる電
流ブロック層を順次積層し、電流ブロック層に電流通路
としての光導波方向の溝を形成する工程と、電流通路と
しての溝を埋め込むとともに電流ブロック層上に、第２
導電型のＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜x≦１）からなる第２
の上クラッド層を形成し、この上に第２導電型のＡｌy
Ｇａ1-yＡｓ（０≦y≦１,y＜x）からなるコンタクト層
を形成する工程と、コンタクト層上に金属電極膜を形成
し、この金属電極膜を覆うとともに電流通路としての溝
の両端上のコンタクト層表面を露呈したレジストパター
ンを形成する工程と、コンタクト層のフェルミレベルよ
りも高いフェルミレベルを有する、酒石酸を含むエッチ
ング液を用い、レジストパターンをマスクとして光照射
を行いながらコンタクト層を選択的にエッチングする工
程と、を含むもので、コンタクト層除去構造のＡｌＧａ
Ａｓ系レーザのコンタクト層の選択エッチングを簡単な
工程により行うことができる。延いては、コンタクト層
除去構造のＡｌＧａＡｓ系レーザを構成する材料や構造
の制限条件をゆるめることができるとともに特性の揃っ
た表面モフォロジーのよいコンタクト層除去構造のＡｌ
ＧａＡｓ系レーザを簡単な工程で安価に製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を説明する模式図である。

【図２】 この発明の一実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を説明する模式図である。

【図３】 この発明の半導体装置の製造方法の一実施の
形態の一実施例に係る半導体レーザの斜視図である。

【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ断面におけるこの発明に係
る半導体レーザの断面図である。

【図５】 図３のＶ−Ｖ断面におけるこの発明に係る半
導体レーザの断面図である。

【図６】 この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ
の製造方法の一段階における半導体レーザの断面図であ
る。

【図７】 この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ
の製造方法の一段階における半導体レーザの断面図であ
る。

【図８】 この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ
の製造方法の一段階における半導体レーザの断面図であ
る。

【図９】 この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ
の製造方法の一段階における半導体レーザの断面図であ
る。

【図１０】 この発明の一実施の形態に係る半導体レー
ザの製造方法の一段階における半導体レーザの断面図で
ある。

【図１１】 この発明の一実施の形態に係る半導体レー
ザの製造方法の一段階における半導体レーザの断面図で
ある。

【図１２】 この発明の一実施の形態に係る半導体レー
ザの製造方法の一段階における半導体レーザの断面図で
ある。

【図１３】 従来の半導体レーザの斜視図である。

【図１４】 従来の半導体レーザの製造方法における一
段階を示す半導体レーザの断面図である。

【図１５】 従来の半導体レーザの製造方法における一
段階を示す半導体レーザの断面図である。

【符号の説明】

１０ ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜x≦１）、 １２
ＡｌyＧａ1-yＡｓ層（０≦y≦１,y＜x）、 １６ Ａ
ｕ電極膜、 １８ レジストパターン、２２ ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板、 ２６ ｎ型クラッド層、 ２８ 活
性層、３０ 第１のｐ型クラッド層、 ３４ 電流ブ
ロック層、 ３８ 開口部、４０ 第２のｐ型クラッ
ド層、 ４２ コンタクト層、 ４６ ｐ電極、
５２ レジストパターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F043 AA03 BB07 DD08 GG10 5F073 AA53 AA55 AA74 CA05 CA07 CA14 CA15 CB07 CB10 DA22 DA23 DA35 EA29

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の半導体層の上にこの第１の半導体
   層よりもバンドギャップが小さくかつその価電子帯のエ
   ネルギーが上記第１の半導体層の価電子帯のエネルギー
   よりも大きい第２の半導体層が配設されたヘテロ接合構
   造の、上記第２の半導体層の表面上であって、第２の半
   導体層が除去される第１の部分の外側に、金属膜を形成
   する工程と、 この金属膜を覆い、第２の半導体層の第１の部分を露呈
   したマスクパターンを形成し、このマスクパターンをマ
   スクとして、第２の半導体層のフェルミレベルよりも高
   いフェルミレベルのエッチング液を使用し、光照射の下
   で第２の半導体層を選択的に除去する工程と、を含む半
   導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 第１、第２の半導体層を、ＡｌＧａＡｓ
   系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＡｌＧａＩｎＰ系材料、
   またはＡｌＧａＩｎＡｓ系材料を用いて形成することを
   特徴とした請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 エッチング液として水酸基を含むエッチ
   ング液を用いることを特徴とした請求項１または２記載
   の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 エッチング液が酒石酸を含むことを特徴
   とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 第１導電型のＧａＡｓ基板上に、第１導
   電型のＡｌＧａＡｓ系材料からなる下クラッド層、Ａｌ
   ＧａＡｓ系材料からなる多重量子井戸構造の活性層、第
   ２導電型のＡｌＧａＡｓ系材料からなる第１上クラッド
   層、第１導電型のＡｌＧａＡｓ系材料からなる電流ブロ
   ック層を順次積層し、電流ブロック層に電流通路として
   の光導波方向の溝を形成する工程と、 電流通路としての溝を埋め込むとともに電流ブロック層
   上に、第２導電型のＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜x≦１）か
   らなる第２の上クラッド層を形成し、この上に第２導電
   型のＡｌyＧａ1-yＡｓ（０≦y≦１,y＜x）からなるコン
   タクト層を形成する工程と、 コンタクト層上に金属電極膜を形成し、この金属電極膜
   を覆うとともに電流通路としての溝の両端上のコンタク
   ト層表面を露呈したレジストパターンを形成する工程
   と、 コンタクト層のフェルミレベルよりも高いフェルミレベ
   ルを有する、酒石酸を含むエッチング液を用い、レジス
   トパターンをマスクとして光照射を行いながらコンタク
   ト層を選択的にエッチングする工程と、を含む半導体装
   置の製造方法。