JP2004356498A - Method for manufacturing semiconductor laser element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子の製造方法に係り、特にAlGaInP系の半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体レーザ素子の製造方法について図3を用いて説明する。
(第1工程)
図3(A)に示すように、MOCVD法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition法)による1回目の成長を行って、n型GaAs基板1上にn型AlGaInPクラッド層2、活性層3、第1のp型AlGaInPクラッド層4、p型AlGaInPエッチングストッパー層5、第2のp型AlGaInPブロック層6、p型GaInPキャップ層7を順次積層する。
【0003】
更に、スパッタ法により、p型GaInPキャップ層7上にSiO2を形成後、このSiO2上にフォトリソグラフィ法及びドライエッチング法を用いてSiO2ストライプマスク8を形成する。
【0004】
(第2工程)
次に、図3(B)に示すように、Cl系ガスを用いたドライエッチングにより、SiO2ストライプマスク8で覆われた以外をp型GaInPキャップ層7から第2のp型AlGaInPブロック層6の途中までエッチングする。
【0005】
更に、フッ酸系エッチング液を用いて、前記したドライエッチングによって発生したSi残渣を除去した後、硫酸系エッチング液を用いて、残りの第2のp型AlGaInPブロック層6をp型AlGaInPエッチングストッパー層5に達するまでエッチングしてリッジストライプ9を形成する。
【0006】
(第3工程)
次に、図3(C)に示すように、MOCVD法による2回目の成長を行って、SiO2ストライプマスク8で覆われた以外のp型AlGaInPエッチングストッパー層5上にリッジストライプ9を挟んだn型AlInPブロック層10、n型GaAsブロック層11を順次積層する。
【0007】
(第4工程)
次に、図3(D)に示すように、ドライエッチング及びフッ酸系エッチングによって、SiO2ストライプマスク8を除去して、MOCVD法により3回目の成長を行って、p型GaAsコンタクト層12を積層する。
【0008】
更に、p型オーミック電極13をp型GaAsコンタクト層12に、n型オーミック電極14を積層方向と反対側のn型GaAs基板1に形成する。
【0009】
ところで、(第3工程)において、n型AlInPブロック層10及びn型GaAsブロック層11を積層する際、SiO2ストライプマスク8上にAlInP層やGaAs層も積層するので、(第4工程)において、フッ酸系エッチングによって、これらのAlInP層やGaAs層をSiO2ストライプマスク8の除去と共にしようとしても、フッ酸系エッチング液よっては、SiO2ストライプマスク8は、溶けるが、これらのAlInP層やGaAs層は、溶けない。このため、図4に示すように、SiO2ストライプマスク8だけが除去されて、n型AlInPブロック層10及びn型GaAsブロック層11と連続したAlInP層及びGaAs層がp型GaInPキャップ層7上方に宙を浮かした状態で存在する。
【0010】
この結果、(第4工程)において、p型GaAsコンタクト層12を積層した際に、リッジストライプ9及びn型GaAsブロック層11とp型GaAsコンタクト層12との間に良好な接合ができなくなってしまう。
【0011】
このようになる原因としては、SiO2ストライプマスク8には、汚れや結晶欠陥があるため、これらが成長核となって、AlInP層やGaAs層が2次元的に形成されてしまうためと思われる。この成長核は、モル比でSiO2を50%以上含んだ絶縁材料の表面にOH基、O基欠損によるSi−Si結合及び歪んだSi−O結合等の結晶欠陥があった場合、これらの結晶欠陥に成長材料としてのAl等の活性化したガスが結合して生じると考えられる。
【0012】
この対策としては、特許文献1に開示されている固体の選択成長方法がある。
即ち、シリコンからなる基材上に中央部が開口した二酸化珪素マスクを形成し、前記二酸化珪素上方からクロルシランガスを吹き付けて、前記二酸化珪素表面を不活性化した後、前記二酸化珪素表面には形成せず前記基材上にだけシリコンを選択成長することにより、半導体集積回路等の生産性を効率させられることが開示されている。
【0013】
【特許文献】
特開2001−68419号公報(第3−5頁、第1図)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クロルシランガスを用いるため安全対策を施した特殊な装置が必要となり、装置も大掛かりなものとなっていた。
【0015】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて成されたものであり、簡単方法でストライプマスクの表面処理ができ、安定した良好なコンタクトを有する半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1導電型半導体基板上に第1導電型クラッド層、活性層、第1の第2導電型クラッド層、第2導電型エッチングストッパー層、第2の第2導電型クラッド層、第2導電型キャップ層を順次積層した後、前記第2導電型キャップ層上にSiを含む絶縁マスクを形成し、
次に、前記Siを含む絶縁マスクに覆われていない前記第2導電型キャップ層から前記第2の第2導電型クラッド層の途中までドライエッチングし、
更に、前記第2の第2導電型クラッド層を前記第2導電型エッチングストッパー層までウェットエッチングしてリッジストライプを形成し、
次に、前記Siを含む絶縁マスク上方から前記第2導電型エッチング停止層上に前記リッジストライプを挟持する一対の第1導電型電流狭窄層を形成し、
次に、前記Siを含む絶縁マスクを除去後、前記一対の第1導電型電流狭窄層上及び前記リッジストライプ上に第2導電型コンタクト層を形成し、
前記リッジストライプを形成後、過酸化水素水を含むエッチング液を用いて前記Siを含む絶縁マスク表面を酸化処理して、不活性化したことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法を提供する。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態における半導体レーザ素子の製造方法について図1を用いて説明する。
図1は、本発明の実施形態における半導体レーザ素子の製造方法の(表面安定化工程)を示す断面図である。
【0018】
(表面安定化工程)
従来例の(第1工程)、(第2工程)を経た後、(第3工程)において、前記したCl系ガスを含むドライエッチングによって発生したSi残渣を除去した後と硫酸系エッチング液による処理との間に、図1に示すように、燐酸過水エッチング液(燐酸:過酸化水素水:水=3:1:50)を用いて、SiO2ストライプマスク8の酸化処理を行って、不活性化する。
以下は、従来例の(第4工程)、(第5工程)を経て半導体レーザを得る。
【0019】
ここで、従来例で生じたAlInP層やGaAs層がSiO2ストライプマスク8上に形成しないようにすることができるかについて、図2を用いて説明する。
このことを説明するために、n型GaAs基板1上にSiO215が形成されたモデルを用いる。
図2は、SiO2にCl系ガスを含むドライエッチングを施した場合におけるその表面変化を説明するための断面図である。
図2(A)に示すように、(表面安定化工程)において、ドライエッチングした際に発生したSiO2ストライプマスク8の結晶欠陥にClが付着してSiO2ストライプマスク8表面にはSi−Cl結合が生じる。
【0020】
次に、図2(B)に示すように、フッ酸系エッチング液でエッチング処理を行うと、Si−Clが除去されてSiO2ストライプマスク8表縁に新たなに欠陥が発生し、この欠陥にHが付着して、SiO2ストライプマスク8表面に、Si−H結合が生じる。
【0021】
次に、図2(C)に示すように、燐酸過水エッチング液で酸化処理を行うと、Clが燐酸過水エッチング液中のOと置換されて、SiO2ストライプマスク8表面には、高温でも不活性で安定なSi−O結合が生じる。
このように、SiO2ストライプマスク8の表面が不活性で安定であるため、従来例で生じたAlInP層やGaAs層は、SiO2ストライプマスク8上には形成されないのである。
【0022】
以上のように、本発明の実施形態によれば、n型AlInPブロック層10及びn型GaAsブロック層11を形成する前にSiO2ストライプマスク8を燐酸過水エッチング液でエッチング処理を行って、その表面を不活性化して安定させるので、SiO2ストライプマスク8上にn型AlInPブロック層10及びn型GaAsブロック層11と同じ組成のAlInP層やGaAs層が形成されないため、簡単な方法でSiO2ストライプマスク8の酸化処理を行って、安定したGaAsコンタクト層12を形成できる。
この結果、リッジストライプ9及びn型GaAsブロック層11とp型GaAsコンタクト層12との間に良好な接合を形成することができる。
なお、SiO2中のSiとOとを結合させることによって、SiO2表面を安定させることは過酸化水素水を含んだエッチング液以外にも酸化性を有するエッチング液であれば本発明の実施形態以外のものも用いることができる。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、リッジストライプを形成後、過酸化水素水を含むエッチング液を用いてSiを含む絶縁マスクを酸化処理して、不活性化しているので、Siを含む絶縁マスク上に第1導電型電流狭窄層と同じ組成材料が形成されないため、リッジストライプ及び一対の第1導電型電流狭窄層と第2導電型コンタクト層との間に良好な接合を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における半導体レーザ素子の製造方法の(表面安定化工程)を示す断面図である。
【図2】SiO2にCl系ガスを含むドライエッチングを施した場合におけるその表面変化を説明するための説明断面図である。
【図3】従来の半導体レーザ素子の製造方法を示す図であり、(A)は(第1工程)を示し、(B)は、(第2工程)を示し、(C)は、(第3工程)を示し、(D)は、(第4工程)を示す。
【図4】SiO2ストライプマスクのエッチングをした状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1…n型GaAs基板、2…n型AlGaInPクラッド層、3…活性層、4…第1のp型AlGaInPクラッド層、5…p型AlGaInPエッチングストッパー層、6…第2のp型AlGaInPブロック層、7…p型GaInPキャップ層、8…リッジストライプ、9…SiO2ストライプマスク、10…n型AlInPブロック層、11…n型GaAsブロック層、12…p型GaAsコンタクト層、13…p型オーミック電極、14…n型オーミック電極、15…SiO2 [0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser device, and more particularly to a method for manufacturing an AlGaInP-based semiconductor laser device.
[0002]
[Prior art]
A conventional method for manufacturing a semiconductor laser device will be described with reference to FIG.
(First step)
As shown in FIG. 3A, a first growth is performed by a MOCVD method (Metal Organic Chemical Vapor Deposition method), and an n-type
[0003]
Further, by sputtering, after forming the SiO 2 on the p-type
[0004]
(2nd process)
Next, as shown in FIG. 3 (B), the second p-type
[0005]
Further, after removing the Si residue generated by the dry etching using a hydrofluoric acid-based etchant, the remaining second p-type
[0006]
(3rd step)
Next, as shown in FIG. 3C, a second growth by MOCVD is performed to sandwich the
[0007]
(4th process)
Next, as shown in FIG. 3D, the SiO 2 stripe mask 8 is removed by dry etching and hydrofluoric acid etching, and the third growth is performed by MOCVD to form the p-type
[0008]
Further, the p-
[0009]
By the way, in the (third step), when the n-type
[0010]
As a result, in the (fourth step), when the p-type
[0011]
It is considered that this is because the SiO 2 stripe mask 8 has stains and crystal defects, and these become growth nuclei to form an AlInP layer or a GaAs layer two-dimensionally. . This growth nucleus is generated when there is a crystal defect such as a Si—Si bond or a distorted Si—O bond due to an OH group or O group defect on the surface of an insulating material containing 50% or more of SiO 2 in a molar ratio. It is considered that an activated gas such as Al as a growth material is combined with the crystal defect to be generated.
[0012]
As a countermeasure for this, there is a method for selectively growing a solid disclosed in
That is, a silicon dioxide mask having an opening at the center is formed on a base material made of silicon, and chlorosilane gas is sprayed from above the silicon dioxide to inactivate the silicon dioxide surface. It is disclosed that productivity of a semiconductor integrated circuit or the like can be increased by selectively growing silicon only on the base material without using the substrate.
[0013]
[Patent Document]
JP 2001-68419 A (page 3-5, FIG. 1)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, since chlorosilane gas is used, a special device with safety measures is required, and the device is also large.
[0015]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a method for manufacturing a semiconductor laser device having a stable and good contact, capable of performing a surface treatment of a stripe mask by a simple method. It is.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a first conductive type clad layer, an active layer, a first second conductive type clad layer, a second conductive type etching stopper layer, a second second conductive type clad layer on a first conductive type semiconductor substrate, After sequentially stacking the second conductivity type cap layer, an insulating mask containing Si is formed on the second conductivity type cap layer,
Next, dry etching is performed from the second conductive type cap layer that is not covered with the Si-containing insulating mask to halfway of the second second conductive type clad layer,
Further, the second second conductivity type cladding layer is wet-etched to the second conductivity type etching stopper layer to form a ridge stripe,
Next, a pair of first conductivity type current confinement layers sandwiching the ridge stripe is formed on the second conductivity type etching stop layer from above the insulating mask containing Si.
Next, after removing the insulating mask containing Si, a second conductivity type contact layer is formed on the pair of first conductivity type current confinement layers and the ridge stripe.
A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein after forming the ridge stripe, the surface of the insulating mask containing Si is oxidized and inactivated by using an etching solution containing a hydrogen peroxide solution.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A method for manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a (surface stabilizing step) of a method for manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.
[0018]
(Surface stabilization process)
After passing through the (first step) and (second step) of the conventional example, in (third step), after removing the Si residue generated by the dry etching containing the Cl-based gas, treatment with a sulfuric acid-based etchant is performed. In the meantime, as shown in FIG. 1, the SiO 2 stripe mask 8 is oxidized using a phosphoric acid / hydrogen peroxide etching solution (phosphoric acid: hydrogen peroxide solution: water = 3: 1: 50). Activate.
In the following, a semiconductor laser is obtained through (fourth step) and (fifth step) of the conventional example.
[0019]
Here, whether the AlInP layer or the GaAs layer generated in the conventional example can be prevented from being formed on the SiO 2 stripe mask 8 will be described with reference to FIG.
In order to explain this, a model in which
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a surface change when dry etching including a Cl-based gas is performed on SiO 2 .
As shown in FIG. 2A, in the (surface stabilization step), Cl adheres to a crystal defect of the SiO 2 stripe mask 8 generated during dry etching, and Si—Cl is formed on the surface of the SiO 2 stripe mask 8. Bonding occurs.
[0020]
Next, as shown in FIG. 2B, when an etching process is performed using a hydrofluoric acid-based etching solution, Si—Cl is removed, and a new defect is generated on the surface of the SiO 2 stripe mask 8. Adheres to the surface of the SiO 2 stripe mask 8 to form a Si—H bond.
[0021]
Next, as shown in FIG. 2 (C), when an oxidation treatment is performed with a phosphoric-acid-peroxide etching solution, Cl is replaced with O in the phosphoric-acid-peroxide etching solution, and the surface of the SiO 2 stripe mask 8 has a high temperature. However, an inert and stable Si—O bond is generated.
As described above, since the surface of the SiO 2 stripe mask 8 is inactive and stable, the AlInP layer and the GaAs layer generated in the conventional example are not formed on the SiO 2 stripe mask 8.
[0022]
As described above, according to the embodiment of the present invention, before forming the n-type
As a result, a good junction can be formed between the
Note that, by combining Si and O in the SiO 2, an embodiment of the present invention as long as an etching solution having an oxidizing besides an etchant containing hydrogen peroxide water to stabilize the SiO 2 surface Other than these can also be used.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, after the ridge stripe is formed, the insulating mask containing Si is oxidized and inactivated by using an etching solution containing a hydrogen peroxide solution. Since the same composition material as the conductive type current confinement layer is not formed, a good junction can be formed between the ridge stripe and the pair of the first conductive type current confinement layer and the second conductive type contact layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a (surface stabilizing step) of a method for manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view for explaining a surface change when dry etching including a Cl-based gas is performed on SiO 2 .
3A and 3B are diagrams showing a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device, wherein FIG. 3A shows a (first step), FIG. 3B shows a (second step), and FIG. 3D) and (D) shows (Fourth step).
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where an SiO 2 stripe mask is etched.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
次に、前記Siを含む絶縁マスクに覆われていない前記第2導電型キャップ層から前記第2の第2導電型クラッド層の途中までドライエッチングし、
更に、前記第2の第2導電型クラッド層を前記第2導電型エッチングストッパー層までウェットエッチングしてリッジストライプを形成し、
次に、前記Siを含む絶縁マスク上方から前記第2導電型エッチング停止層上に前記リッジストライプを挟持する一対の第1導電型電流狭窄層を形成し、
次に、前記Siを含む絶縁マスクを除去後、前記一対の第1導電型電流狭窄層上及び前記リッジストライプ上に第2導電型コンタクト層を形成し、
前記リッジストライプを形成後、過酸化水素水を含むエッチング液を用いて前記Siを含む絶縁マスク表面を酸化処理して、不活性化したことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。A first conductivity type clad layer, an active layer, a first second conductivity type clad layer, a second conductivity type etching stopper layer, a second second conductivity type clad layer, a second conductivity type on a first conductivity type semiconductor substrate. After sequentially stacking the cap layers, an insulating mask containing Si is formed on the second conductivity type cap layer,
Next, dry etching is performed from the second conductive type cap layer that is not covered with the Si-containing insulating mask to halfway of the second second conductive type clad layer,
Further, the second second conductivity type cladding layer is wet-etched to the second conductivity type etching stopper layer to form a ridge stripe,
Next, a pair of first conductivity type current confinement layers sandwiching the ridge stripe is formed on the second conductivity type etching stop layer from above the insulating mask containing Si.
Next, after removing the insulating mask containing Si, a second conductivity type contact layer is formed on the pair of first conductivity type current confinement layers and the ridge stripe.
A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising: after forming the ridge stripe, oxidizing a surface of the insulating mask containing Si using an etching solution containing a hydrogen peroxide solution to deactivate the surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003154298A JP2004356498A (en) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Method for manufacturing semiconductor laser element |
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