JP2006222373A - Dry etching system and dry etching method using same - Google Patents

Dry etching system and dry etching method using same Download PDF

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JP2006222373A JP2005036223A JP2005036223A JP2006222373A JP 2006222373 A JP2006222373 A JP 2006222373A JP 2005036223 A JP2005036223 A JP 2005036223A JP 2005036223 A JP2005036223 A JP 2005036223A JP 2006222373 A JP2006222373 A JP 2006222373A
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Michinari Yamanaka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry etching system which can accurately detect the end point of dry etching. <P>SOLUTION: In the dry etching system, a substrate to be treated in a reaction chamber 100 is treated by dry etching using plasma made of reactive gas. The reaction gas is generated by supplying radiofrequency power into the reaction chamber 100 where the reaction gas has been introduced. The dry etching system comprises a photoluminescence detector 106 which detects the intensity of photoluminescence from the treated substrate according to the elapsed time since the start of dry etching. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体レーザーの製造、特に、リッジパターンの形成に用いられるドライエッチング装置、及び該装置を用いたドライエッチング方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor laser manufacturing, in particular, a dry etching apparatus used for forming a ridge pattern, and a dry etching method using the apparatus.

録画再生型DVD又は高倍速CD−R/RW等の光ディスクシステムにおける光源として用いられる赤色半導体レーザーでは、高出力動作が可能な半導体レーザの実現が強く要求されている。   For a red semiconductor laser used as a light source in an optical disc system such as a recording / reproducing DVD or a high-speed CD-R / RW, it is strongly required to realize a semiconductor laser capable of high output operation.

2003年における市場要望では、160mWまでの電力を出力することが可能な赤色半導体レーザーが求められていたが、2004年では240mWの電力を出力することが可能な赤色半導体レーザーが市場に登場し、2006年以降には400mW以上の電力を出力することが可能な赤色半導体レーザーが市場から求められると考えられる。   According to the market demand in 2003, a red semiconductor laser capable of outputting power up to 160 mW was required. In 2004, a red semiconductor laser capable of outputting power of 240 mW appeared on the market. After 2006, it is considered that a red semiconductor laser capable of outputting power of 400 mW or more is required from the market.

このような赤色半導体レーザーの高出力化を実現するには、キンクレベルを向上させることが必要であり、キンクレベルの向上には、半導体レーザーの共振器内におけるキャリア分布及び光分布の偏りを低減することが重要である。   In order to realize such a high output of the red semiconductor laser, it is necessary to improve the kink level. To improve the kink level, the bias of the carrier distribution and the light distribution in the resonator of the semiconductor laser is reduced. It is important to.

このため、近年では、対称性及び垂直性に優れた形状を有するリッジパターンを備えた半導体レーザーの実現が求められており、これにより、半導体レーザーの共振器内におけるキャリア分布及び光分布の偏りを低減することができる。   For this reason, in recent years, there has been a demand for the realization of a semiconductor laser having a ridge pattern having a shape excellent in symmetry and perpendicularity, thereby reducing the bias of carrier distribution and light distribution in the resonator of the semiconductor laser. Can be reduced.

このような要望に対応するため、リッジパターンの形成方法は、ウェットエッチング法に代わって、異方性エッチングが可能なドライエッチング法が採用されつつある。   In order to meet such a demand, a dry etching method capable of anisotropic etching is being adopted as a ridge pattern forming method instead of the wet etching method.

以下に、ドライエッチング法を用いたリッジパターンの形成方法に用いられる、従来のドライエッチング装置について、図7を参照しながら説明する。   Hereinafter, a conventional dry etching apparatus used in a method for forming a ridge pattern using a dry etching method will be described with reference to FIG.

図7は、従来のドライエッチング装置の構成を示す断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional dry etching apparatus.

図7に示すように、反応室400の底部には、下部電極401が設けられており、下部電極401の上には、被処理基板(図示せず)が載置される。一方、反応室400の天井部には、プラズマを発生させるための空間を挟んで下部電極401と対向するようにして上部電極402が設けられている。   As shown in FIG. 7, a lower electrode 401 is provided at the bottom of the reaction chamber 400, and a substrate to be processed (not shown) is placed on the lower electrode 401. On the other hand, an upper electrode 402 is provided on the ceiling of the reaction chamber 400 so as to face the lower electrode 401 across a space for generating plasma.

反応室400には、高周波電源403が設けられており、高周波電源403を用いて、例えば、13.56MHzの電力を下部電極401に対して印加する。また、反応室400には、反応室400内に反応性ガスを導入するためのガス導入口404と、反応室400内から反応性ガスを排出するためのガス排気口405とが設けられている。   The reaction chamber 400 is provided with a high frequency power source 403, and power of, for example, 13.56 MHz is applied to the lower electrode 401 using the high frequency power source 403. The reaction chamber 400 is also provided with a gas inlet 404 for introducing a reactive gas into the reaction chamber 400 and a gas exhaust port 405 for discharging the reactive gas from the reaction chamber 400. .

更に、反応室400には、プラズマ発光検出装置406が設けられており、プラズマ発光検出装置406は、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、所定のプラズマからのプラズマ発光の強度を検出する。   Further, the reaction chamber 400 is provided with a plasma light emission detection device 406. The plasma light emission detection device 406 corresponds to the intensity of plasma light emission from a predetermined plasma corresponding to the elapsed time from the start of dry etching. Is detected.

以下に、従来のドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法、具体的には、リッジパターンの形成方法について、図8(a) 〜(d) 、図9、及び前述した図7を参照しながら説明する。   Hereinafter, a semiconductor laser manufacturing method using a conventional dry etching apparatus, specifically, a ridge pattern forming method will be described with reference to FIGS. 8 (a) to (d), FIG. 9, and FIG. 7 described above. While explaining.

図8(a) 〜(d) は、従来のドライエッチング装置を用いた、半導体レーザーの製造方法を示す要部工程断面図である。   8 (a) to 8 (d) are cross-sectional views of main steps showing a semiconductor laser manufacturing method using a conventional dry etching apparatus.

また、図9は、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応する、所定のプラズマからのプラズマ発光の強度を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing the intensity of plasma emission from a predetermined plasma corresponding to the elapsed time from the start of dry etching.

まず、図8(a)に示すように、MOCVD法を用いて、n型GaAsよりなる基板500の上に、n型AlGaInPよりなるクラッド層501、GaInP層及びAlGaInP層が積層されてなる活性層502、p型AlGaInPよりなる第1のクラッド層503、GaInPよりなるエッチングストップ層(以下、ES層と記す)504、及びp型AlGaInPよりなる第2のラッド層505を下から順に積層する。   First, as shown in FIG. 8A, an active layer formed by laminating a clad layer 501 made of n-type AlGaInP, a GaInP layer, and an AlGaInP layer on a substrate 500 made of n-type GaAs using MOCVD. 502, a first cladding layer 503 made of p-type AlGaInP, an etching stop layer (hereinafter referred to as an ES layer) 504 made of GaInP, and a second ladder layer 505 made of p-type AlGaInP are stacked in this order from the bottom.

続いて、リソグラフィー及びエッチング技術を用いて、第2のクラッド層505の上に、所望の形状にパターニングされたレジスト506を形成する。   Subsequently, a resist 506 patterned into a desired shape is formed on the second cladding layer 505 by using lithography and etching techniques.

ここで、活性層502は、層内に入射された特定波長を有する光を吸収することにより、PL発光を誘導放出させる材料を用いて構成されている。   Here, the active layer 502 is made of a material that induces and emits PL light by absorbing light having a specific wavelength incident on the layer.

次に、従来のドライエッチング装置における反応室400(前述した図7参照)内に、複数の半導体層(501〜505)等が形成された半導体基板500を搬送し、下部電極401の上に、複数の半導体層(501〜505)等が形成された半導体基板500を設置する。   Next, a semiconductor substrate 500 on which a plurality of semiconductor layers (501 to 505) and the like are formed is transferred into a reaction chamber 400 (see FIG. 7 described above) in a conventional dry etching apparatus, and on the lower electrode 401, A semiconductor substrate 500 on which a plurality of semiconductor layers (501 to 505) and the like are formed is provided.

続いて、ガス導入口404を通じて反応室400内へ反応性ガスを供給し、高周波電源403を用いて反応室400内に高周波電力を供給する。これにより、反応室400内において、反応性ガスよりなるプラズマを発生させると共に第2のクラッド層505に対して該プラズマを用いたドライエッチングを行う。   Subsequently, a reactive gas is supplied into the reaction chamber 400 through the gas inlet 404, and high frequency power is supplied into the reaction chamber 400 using the high frequency power source 403. Accordingly, in the reaction chamber 400, plasma made of a reactive gas is generated and dry etching using the plasma is performed on the second cladding layer 505.

このようにして、第2のクラッド層505におけるレジスト506が存在していない部分のドライエッチングが開始される。   In this way, dry etching of the portion of the second cladding layer 505 where the resist 506 is not present is started.

ドライエッチングの開始に伴って、所定のプラズマ、具体的には、第2のクラッド層505に由来するプラズマからのプラズマ発光が観測され始める。   With the start of dry etching, plasma emission from a predetermined plasma, specifically, plasma derived from the second cladding layer 505 starts to be observed.

このため、図9に示すように、第2のクラッド層505に由来するプラズマからのプラズマ発光の強度は、ドライエッチングの開始に伴って徐々に増大する。   For this reason, as shown in FIG. 9, the intensity of plasma emission from the plasma derived from the second cladding layer 505 gradually increases with the start of dry etching.

次に、図8(b) に示すように、第2のクラッド層505におけるドライエッチングが進行するに従い、第2のクラッド層505におけるレジスト506が存在していない部分が選択的に除去され始める。   Next, as shown in FIG. 8B, as dry etching in the second cladding layer 505 proceeds, a portion of the second cladding layer 505 where the resist 506 is not present starts to be selectively removed.

このように、第2のクラッド層505に対してドライエッチングが施される状態は、第2のクラッド層505に由来するプラズマからのプラズマ発光が安定して観測されるので、図9に示すように、エッチング時間t1からエッチング時間t3の間では、第2のクラッド層505に由来するプラズマからのプラズマ発光はほぼ一定の強度を示す。   As described above, when the second cladding layer 505 is dry-etched, plasma emission from the plasma derived from the second cladding layer 505 is stably observed, as shown in FIG. In addition, during the etching time t1 to the etching time t3, the plasma emission from the plasma derived from the second cladding layer 505 exhibits a substantially constant intensity.

次に、図8(c) に示すように、ドライエッチングの更なる進行に伴って、第2のクラッド層505におけるレジスト506が存在していない部分のうち一部が完全に除去されて、ES層504の一部が露出された露出部504aが形成される。   Next, as shown in FIG. 8C, with further progress of dry etching, part of the second cladding layer 505 where the resist 506 is not present is completely removed, and ES An exposed portion 504a in which a part of the layer 504 is exposed is formed.

このため、図9に示すように、第2のクラッド層505に由来するプラズマからのプラズマ発光の強度は、ドライエッチングの更なる進行に伴って徐々に低下する。   For this reason, as shown in FIG. 9, the intensity of the plasma emission from the plasma derived from the second cladding layer 505 gradually decreases as the dry etching further progresses.

更に、ドライエッチングの更なる進行に伴って、図9に示すように、エッチング時間t4において、第2のクラッド層505に由来するプラズマからのプラズマ発光の強度は低下することなく、ほぼ一定の強度を示す。   Further, as the dry etching further progresses, as shown in FIG. 9, the intensity of plasma emission from the plasma derived from the second cladding layer 505 does not decrease at the etching time t4, and the intensity is almost constant. Indicates.

このように、従来のドライエッチング装置では、図9に示すように、第2のクラッド層505からのプラズマ発光の強度が低下した後に一定の強度を示す時点、すなわち、エッチング時間t4を第2のクラッド層505におけるドライエッチングの終点とし、反応室400内から半導体基板500を搬出する。   As described above, in the conventional dry etching apparatus, as shown in FIG. 9, when the intensity of the plasma emission from the second cladding layer 505 is reduced, the etching time t4 is set to the second time. The semiconductor substrate 500 is unloaded from the reaction chamber 400 as an end point of dry etching in the cladding layer 505.

ここで、反応室400内から半導体基板500を搬出することなく、更に引き続いて、第2のクラッド層505におけるドライエッチングを行う場合、図8(d) に示すように、第2のクラッド層505におけるレジスト506が存在していない部分が完全に除去されて、所望の形状を有するリッジパターン505aを形成することはできる。   Here, when the second cladding layer 505 is further subjected to dry etching without carrying out the semiconductor substrate 500 from the reaction chamber 400, as shown in FIG. 8D, the second cladding layer 505 is used. The portion where the resist 506 is not present in is completely removed, and the ridge pattern 505a having a desired shape can be formed.

しかしながら、図8(d) に示すように、ES層504及び第1のクラッド層503に掘れ部507が形成されてしまう。   However, as shown in FIG. 8D, a dug 507 is formed in the ES layer 504 and the first cladding layer 503.

以上のように、従来のドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、該装置に具備されたプラズマ発光検出装置406を用いて、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、第2のクラッド層505に由来するプラズマからのプラズマ発光の強度を検出する。これにより、第2のクラッド層505におけるドライエッチングの終点を検出する。   As described above, in the method of manufacturing a semiconductor laser using a conventional dry etching apparatus, the plasma emission detection apparatus 406 provided in the apparatus is used to correspond to the elapsed time from the start of dry etching, The intensity of plasma emission from the plasma derived from the second cladding layer 505 is detected. Thereby, the end point of dry etching in the second cladding layer 505 is detected.

しかしながら、従来のドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、以下に示す問題がある。   However, the semiconductor laser manufacturing method using the conventional dry etching apparatus has the following problems.

所望の形状を有するリッジパターン505aの形成を行うために、第2のクラッド層505に対してドライエッチングを引き続き行う場合、図8(d) に示すように、ES層504及び第1のクラッド層503に掘れ部507が形成される。これにより、第1のクラッド層503が有する屈折率の数値が、予め設定された屈折率の数値よりも大きくなる。   When dry etching is continuously performed on the second cladding layer 505 in order to form the ridge pattern 505a having a desired shape, as shown in FIG. 8D, the ES layer 504 and the first cladding layer are formed. A dug portion 507 is formed at 503. Thereby, the numerical value of the refractive index which the 1st cladding layer 503 has becomes larger than the numerical value of the refractive index set beforehand.

このため、従来のドライエッチング装置を用いた半導体レーザの製造方法では、半導体レーザーの歩留まりが低下するだけでなく、所望のレーザー特性を有する半導体レーザーを実現することができない。   For this reason, in the manufacturing method of the semiconductor laser using the conventional dry etching apparatus, not only the yield of the semiconductor laser is lowered but also a semiconductor laser having desired laser characteristics cannot be realized.

また、ドライエッチングの際に、反応室400内に付着したドライエッチング反応の生成物によって、反応室400内における圧力等が変動するので、プラズマ発光の揺らぎが引き起こされる。   Further, during dry etching, the pressure in the reaction chamber 400 fluctuates due to the product of the dry etching reaction adhering in the reaction chamber 400, thereby causing fluctuations in plasma emission.

このため、従来のドライエッチング装置を用いた半導体レーザの製造方法では、第2のクラッド層505におけるドライエッチングの終点を再現良く検出することができない。   For this reason, the semiconductor laser manufacturing method using the conventional dry etching apparatus cannot detect the end point of the dry etching in the second cladding layer 505 with good reproducibility.

特に、ドライエッチングの終点として、エッチング時間t4ではなくエッチング時間t3を検出する場合、反応室400内の圧力変動等により、プラズマ発光の強度が変動する時点、すなわち、プラズマ発光の揺らぎが生じる時点を誤ってエッチング終点として検出する可能性があるため、所望の形状を有するリッジパターンを形成することができない。   In particular, when the etching time t3 is detected instead of the etching time t4 as the end point of the dry etching, the time when the intensity of the plasma emission changes due to the pressure fluctuation in the reaction chamber 400, that is, the time when the fluctuation of the plasma emission occurs. Since there is a possibility that the etching end point is detected by mistake, a ridge pattern having a desired shape cannot be formed.

これらの問題を解決するために、赤色半導体レーザーの製造方法では、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用して用いた、リッジパターンの形成方法が提案されている(例えば、非特許文献1及び特許文献1参照)。   In order to solve these problems, a method for forming a ridge pattern using a dry etching method and a wet etching method in combination has been proposed as a method of manufacturing a red semiconductor laser (for example, Non-Patent Document 1 and Patent Document 1).

以下に、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用して用いた、半導体レーザーの製造方法、具体的には、リッジパターンの形成方法について、図10(a) 〜(c) 及び前述した図7を参照しながら説明する。   10A to 10C and FIG. 7 described above with respect to a method for manufacturing a semiconductor laser, specifically, a method for forming a ridge pattern, using a dry etching method and a wet etching method in combination. Will be described with reference to FIG.

図10(a) 〜(c) は、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用して用いた、半導体レーザーの製造方法を示す要部工程断面図である。   10 (a) to 10 (c) are cross-sectional views of essential steps showing a method of manufacturing a semiconductor laser using a dry etching method and a wet etching method in combination.

図10(a) 〜(c) において、前述した半導体レーザーと同一の構成要素については同一の符号を付す。したがって、以下の説明では、前述した半導体レーザーと同様の説明は繰り返し行わない。   10A to 10C, the same components as those of the semiconductor laser described above are denoted by the same reference numerals. Therefore, in the following description, the same description as the semiconductor laser described above will not be repeated.

まず、図10(a) に示すように、前述した図8(a) に示される工程と同様に、MOCVD法を用いて、半導体基板500の上に、複数の半導体層(501〜505)を形成すると共に、第2のクラッド層505の上に、所望の形状にパターニングされたレジスト506を形成する。   First, as shown in FIG. 10 (a), a plurality of semiconductor layers (501 to 505) are formed on the semiconductor substrate 500 using the MOCVD method in the same manner as the process shown in FIG. 8 (a). At the same time, a resist 506 patterned into a desired shape is formed on the second cladding layer 505.

ここで、活性層502及びES層504は、層内に入射された特定波長を有する光を吸収することにより、PL発光を誘導放出させる材料を用いて構成されている。   Here, the active layer 502 and the ES layer 504 are configured using a material that induces and emits PL light by absorbing light having a specific wavelength incident on the layers.

次に、図10(b) に示すように、従来のドライエッチング装置(前述した図7参照)を用いて、第2のクラッド層505に対してドライエッチングを行って、第2のクラッド層505におけるレジスト506が存在する部分の表面から所定の深さdまで、第2のクラッド層505におけるレジスト506が存在していない部分を選択的に除去することにより、第2のクラッド層505bを形成する。   Next, as shown in FIG. 10B, the second cladding layer 505 is dry-etched by using a conventional dry etching apparatus (see FIG. 7 described above), and the second cladding layer 505 is then etched. The second cladding layer 505b is formed by selectively removing the portion of the second cladding layer 505 where the resist 506 is not present from the surface of the portion where the resist 506 is present to a predetermined depth d. .

次に、図10(c) に示すように、第2のクラッド層505bに対して、酒石酸及び過酸化水素水よりなる薬液を用いたウェットエッチングを行う。   Next, as shown in FIG. 10C, wet etching is performed on the second cladding layer 505b using a chemical solution made of tartaric acid and hydrogen peroxide.

これにより、ドライエッチング後の第2のクラッド層505bにおける残余部分が完全に除去されてES層504の一部が露出されると共に、ES層504の上にリッジパターン505cが形成される。   As a result, the remaining portion of the second cladding layer 505 b after dry etching is completely removed to expose a part of the ES layer 504, and a ridge pattern 505 c is formed on the ES layer 504.

このように、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用して用いた、半導体レーザーの製造方法では、図10(c) に示すように、第2のクラッド層505bにおける残余部分が完全に除去された状態をウェットエッチングの終点とする。   As described above, in the semiconductor laser manufacturing method using both the dry etching method and the wet etching method, the remaining portion of the second cladding layer 505b is completely removed as shown in FIG. This state is the end point of wet etching.

例えば、ウェットエッチングの終点を検出する方法として、ES層504からのPL発光を利用する方法が挙げられる(例えば、特許文献2、特許文献3及び実用新案文献1参照)。   For example, as a method for detecting the end point of wet etching, there is a method using PL light emission from the ES layer 504 (see, for example, Patent Document 2, Patent Document 3, and Utility Model Document 1).

この方法では、ウェットエッチングの際に、ウェットエッチング装置(図示せず)に具備された外部光源を用いて、ES層504に対して特定波長を有する光が照射される。ES層504内に照射された光がES層504内に吸収されることにより、ES層504からPL発光が誘導放出されるので、ES層504からのPL発光が観測される。   In this method, during wet etching, the ES layer 504 is irradiated with light having a specific wavelength using an external light source provided in a wet etching apparatus (not shown). Since the light emitted into the ES layer 504 is absorbed into the ES layer 504, PL light emission is stimulated and emitted from the ES layer 504, so that PL light emission from the ES layer 504 is observed.

このように、ES層504からのPL発光を利用することにより、ウェットエッチングの終点が検出される。   Thus, the end point of wet etching is detected by using PL light emission from the ES layer 504.

以上のように、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用して用いた、半導体レーザーの製造方法では、ウェットエッチングの際に、適当な薬液を選択することができるので、ES層504に対して第2のクラッド層505bの選択比を100以上にすることが可能である。   As described above, in the semiconductor laser manufacturing method using both the dry etching method and the wet etching method, an appropriate chemical solution can be selected during the wet etching. The selection ratio of the second cladding layer 505b can be 100 or more.

このため、第1のクラッド層503に対してウェットエッチングが施されることがないので、前述したように、ES層504及び第1のクラッド層503に掘れ部507(前述した図8(d) 507参照)が形成されることはない。   For this reason, wet etching is not performed on the first cladding layer 503, and therefore, as described above, the dug 507 (see FIG. 8D described above) is formed in the ES layer 504 and the first cladding layer 503. 507) is not formed.

また、ウェットエッチングの終点を検出する方法として、ES層504からのPL発光を利用する場合、ES層504からのPL発光は、プラズマ発光と比較して反応室400内の圧力変動等の影響を受け難い。   Further, when PL emission from the ES layer 504 is used as a method for detecting the end point of wet etching, the PL emission from the ES layer 504 is affected by pressure fluctuation in the reaction chamber 400 as compared with plasma emission. It is hard to receive.

このため、ウェットエッチングの際に、ES層504からのPL発光が大きく変動することがないので、第2のクラッド層505におけるウェットエッチングの終点を再現良く検出することができる。
Hiroyama et al., "High-power 200mW 660nm AlGaInP Laser Diodes with Low Operating Current", Japanese Journal of Applied Physics, vol.43, No.4B, pp.1951-1955 (2004). 特開2003−69154号公報 特開平6−13446号公報 特開平10−233384号公報
For this reason, the PL emission from the ES layer 504 does not fluctuate greatly during wet etching, so that the end point of the wet etching in the second cladding layer 505 can be detected with good reproducibility.
Hiroyama et al., "High-power 200mW 660nm AlGaInP Laser Diodes with Low Operating Current", Japanese Journal of Applied Physics, vol.43, No.4B, pp.1951-1955 (2004). JP 2003-69154 A JP-A-6-13446 JP-A-10-233384

実用新案文献1Utility model document 1

公開実用新案公報 平3−110836   Published Utility Model Gazette 3-110836

しかしながら、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用して用いた、半導体レーザーの製造方法では、以下に示す問題がある。   However, the semiconductor laser manufacturing method using both the dry etching method and the wet etching method has the following problems.

一般的に、ウェットエッチングは等方性エッチングであり、図10(c) に示すように、ウェットエッチング法を用いて形成されたリッジパターン505cはサイドエッチングされた形状を有する。   Generally, wet etching is isotropic etching. As shown in FIG. 10C, a ridge pattern 505c formed by using a wet etching method has a side-etched shape.

また、赤色半導体レーザーでは、第2のクラッド層505の材料としてAlGaInP系の材料を用いており、第2のクラッド層505bにおけるウェットエッチングの際に、安定面である(111)面が露出されたリッジパターン505cが形成される。一方、GaAsよりなる半導体基板500として、(100)面に対して10°off基板を用いている。   In the red semiconductor laser, an AlGaInP-based material is used as the material of the second cladding layer 505, and the (111) surface, which is a stable surface, is exposed during wet etching in the second cladding layer 505b. A ridge pattern 505c is formed. On the other hand, a 10 ° off substrate with respect to the (100) plane is used as the semiconductor substrate 500 made of GaAs.

このため、図10(c) に示すように、ウェットエッチング法を用いて形成されたリッジパターン505cは、左右非対称な形状を有する。   For this reason, as shown in FIG. 10C, the ridge pattern 505c formed using the wet etching method has an asymmetric shape.

このように、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用して用いた、リッジパターンの形成方法では、垂直性且つ対称性に優れた形状を有するリッジパターンを備えた半導体レーザーを実現することができない。   As described above, the ridge pattern forming method using both the dry etching method and the wet etching method cannot realize a semiconductor laser having a ridge pattern having a shape with excellent perpendicularity and symmetry. .

以上のように、半導体レーザーの製造方法、具体的には、リッジパターンの形成方法として、ウェットエッチング法を用いる限り、垂直性且つ対称性に優れた形状を有するリッジパターンを備えた半導体レーザーを実現することができないので、高出力動作が可能な半導体レーザーを提供することは困難である。   As described above, as long as the wet etching method is used as a semiconductor laser manufacturing method, specifically, a ridge pattern forming method, a semiconductor laser having a ridge pattern having a shape with excellent verticality and symmetry is realized. Therefore, it is difficult to provide a semiconductor laser capable of high power operation.

前記に鑑み、本発明の目的は、ドライエッチングにおける終点を精度良く且つ再現良く検出することができるドライエッチング装置及び該装置を用いたドライエッチング方法を提供することにより、ウェットエッチング法を用いることなくドライエッチング法のみを用いて、垂直性且つ対称性に優れた形状を有するリッジパターンを備えた半導体レーザーを提供することである。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a dry etching apparatus capable of accurately and reproducibly detecting an end point in dry etching and a dry etching method using the apparatus without using a wet etching method. To provide a semiconductor laser having a ridge pattern having a shape excellent in perpendicularity and symmetry by using only a dry etching method.

前記の課題を解決するために、本発明に係るドライエッチング装置は、反応性ガスが導入された反応室内に高周波電力を供給することによって生じる、反応性ガスよりなるプラズマを用いたドライエッチングにより、反応室内に設置された被処理基板を加工するドライエッチング装置であって、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、被処理基板からのフォトルミネセンス光の強度を検出するフォトルミネセンス光検出装置を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a dry etching apparatus according to the present invention performs dry etching using plasma made of reactive gas, which is generated by supplying high-frequency power into a reaction chamber into which reactive gas is introduced, A dry etching apparatus for processing a substrate to be processed installed in a reaction chamber, which detects a photoluminescence light intensity from a substrate to be processed corresponding to an elapsed time from the start of dry etching. A sense light detection device is provided.

本発明に係るドライエッチング装置によると、フォトルミネセンス光検出装置を用いて、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、被処理基板からのフォトルミネセンス光の強度を検出することができる。   According to the dry etching apparatus of the present invention, the photoluminescence light detection apparatus is used to detect the intensity of the photoluminescence light from the substrate to be processed corresponding to the elapsed time from the start of dry etching. Can do.

これにより、被処理基板におけるドライエッチングの進行状況を正確に観測することができるので、ドライエッチングの終点を精度良く検出することができる。   Thereby, since the progress of dry etching in the substrate to be processed can be accurately observed, the end point of dry etching can be detected with high accuracy.

また、本発明に係るドライエッチング装置によると、ドライエッチングの終点を検出する方法として、被処理基板からのフォトルミネセンス光を利用する。   Further, according to the dry etching apparatus of the present invention, photoluminescence light from the substrate to be processed is used as a method for detecting the end point of dry etching.

このため、ドライエッチングの際に、反応室内に付着したドライエッチング反応の生成物によって、反応室内における圧力等が変動することにより、プラズマ発光の揺らぎ等が引き起こされることはあっても、被処理基板からのフォトルミネセンス光はプラズマ発光の揺らぎ等の影響を受け難いので、ドライエッチングの終点を再現良く検出することができる。   Therefore, during dry etching, the product of the dry etching reaction adhering to the reaction chamber may cause fluctuations in the plasma emission due to fluctuations in the pressure in the reaction chamber, etc. Since the photoluminescence light from is hardly affected by fluctuations in plasma emission, the end point of dry etching can be detected with good reproducibility.

本発明に係るドライエッチング装置において、フォトルミネセンス光検出装置は、被処理基板を俯瞰するような位置に設置されていることが好ましい。   In the dry etching apparatus according to the present invention, the photoluminescence light detection apparatus is preferably installed at a position overlooking the substrate to be processed.

このようにすると、フォトルミネセンス光検出装置を用いて、被処理基板全体からのフォトルミネセンス光を観測することができる。このため、被処理基板におけるドライエッチングの進行状況を正確に観測することができるので、ドライエッチングの終点を精度良く検出することができる。   If it does in this way, the photoluminescence light from the whole to-be-processed substrate can be observed using a photoluminescence light detection apparatus. For this reason, since the progress of dry etching in the substrate to be processed can be accurately observed, the end point of dry etching can be detected with high accuracy.

本発明に係るドライエッチング装置において、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、プラズマからのプラズマ発光の強度を検出するプラズマ発光検出装置を更に備えることが好ましい。   In the dry etching apparatus according to the present invention, it is preferable that the apparatus further includes a plasma light emission detection apparatus that detects the intensity of plasma light emission from the plasma corresponding to the elapsed time from the start of dry etching.

このようにすると、プラズマ発光検出装置を用いて、ドライエッチングの際に、反応室内における圧力等が変動することにより、プラズマ発光の強度が変動する様子、すなわち、プラズマ発光の揺らぎを観測することができる。   In this way, the plasma emission detector can be used to observe changes in the intensity of plasma emission due to fluctuations in the pressure in the reaction chamber during dry etching, that is, fluctuations in plasma emission. it can.

これにより、所定のプラズマ発光、具体的には、被処理基板からのフォトルミネセンス光を誘導放出させるプラズマ発光の揺らぎに対応して、被処理基板からのフォトルミネセンス光の強度が変動する様子を検出することができる。   As a result, the intensity of the photoluminescence light from the substrate to be processed fluctuates in response to fluctuations in predetermined plasma emission, specifically, plasma emission that induces and emits photoluminescence light from the substrate to be processed. Can be detected.

このため、被処理基板におけるドライエッチングの進行状況をより一層正確に観測することができるので、ドライエッチングの終点をより一層精度良く検出することができる。   For this reason, since the progress of dry etching in the substrate to be processed can be observed more accurately, the end point of dry etching can be detected with higher accuracy.

本発明に係るドライエッチング方法は、反応性ガスが導入された反応室内に高周波電力を供給することによって生じる、反応性ガスよりなるプラズマを用いたドライエッチングにより、反応室内に設置された被処理基板を加工するドライエッチング方法であって、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、被処理基板からのフォトルミネセンス光の強度に基づいて、ドライエッチングを行うことを特徴とする。   A dry etching method according to the present invention includes a substrate to be processed installed in a reaction chamber by dry etching using plasma made of a reactive gas, which is generated by supplying high-frequency power into the reaction chamber into which the reactive gas is introduced. Is a dry etching method for processing the substrate, wherein the dry etching is performed based on the intensity of the photoluminescence light from the substrate to be processed corresponding to the elapsed time from the start of the dry etching.

本発明に係るドライエッチング方法によると、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、被処理基板からのフォトルミネセンス光の強度に基づいて、ドライエッチングを行うことができる。   According to the dry etching method of the present invention, dry etching can be performed based on the intensity of photoluminescence light from the substrate to be processed, corresponding to the elapsed time from the start of dry etching.

これにより、被処理基板におけるドライエッチングの進行状況を正確に把握しながらドライエッチングを行うことができるので、被処理基板に対してドライエッチングを過剰に行うことなく、ドライエッチングを良好に終了することができる。   As a result, dry etching can be performed while accurately grasping the progress of dry etching on the substrate to be processed, so that dry etching can be satisfactorily completed without excessively etching the substrate to be processed. Can do.

また、本発明に係るドライエッチング方法によると、被処理基板からのフォトルミネセンス光の強度に基づいてドライエッチングを行う。   Further, according to the dry etching method of the present invention, dry etching is performed based on the intensity of photoluminescence light from the substrate to be processed.

このため、ドライエッチングの際に、反応室内に付着したドライエッチング反応の生成物によって、反応室内における圧力等が変動することにより、プラズマ発光の揺らぎ等が引き起こされることはあっても、被処理基板からのフォトルミネセンス光はプラズマ発光の揺らぎ等の影響を受け難いので、被処理基板におけるドライエッチングの進行状況を正確に把握することができる。   Therefore, during dry etching, the product of the dry etching reaction adhering to the reaction chamber may cause fluctuations in the plasma emission due to fluctuations in the pressure in the reaction chamber, etc. Since the photoluminescence light from is not easily affected by fluctuations in plasma emission, the progress of dry etching on the substrate to be processed can be accurately grasped.

本発明に係るドライエッチング方法において、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、プラズマからのプラズマ発光の強度に更に基づいて、ドライエッチングを行うことが好ましい。   In the dry etching method according to the present invention, it is preferable to perform dry etching further based on the intensity of plasma emission from plasma corresponding to the elapsed time from the start of dry etching.

このようにすると、ドライエッチングの際に、所定のプラズマ発光、具体的には、被処理基板からのフォトルミネセンス光を誘導放出させるプラズマ発光の強度に更に基づいて、ドライエッチングを行うことができる。   In this way, dry etching can be performed based on the intensity of predetermined plasma emission, specifically, plasma emission that induces and emits photoluminescence light from the substrate to be processed. .

このため、被処理基板におけるドライエッチングの進行状況をより一層正確に把握しながらドライエッチングを行うことができるので、被処理基板に対してドライエッチングを過剰に行うことなく、ドライエッチングをより一層良好に終了することができる。   For this reason, since dry etching can be performed while more accurately grasping the progress of dry etching on the substrate to be processed, the dry etching is further improved without excessively performing dry etching on the substrate to be processed. Can be finished.

本発明に係るドライエッチング方法において、反応性ガスは、塩素系ガスと希ガスとの混合ガスよりなるエッチングガスを含み、塩素系ガスは、Cl2 よりなるガス、SiCl4 よりなるガス、及びBCl3 よりなるガスのうち少なくとも1種類以上のガスを含み、希ガスは、Arよりなるガス、Heよりなるガス、及びXeよりなるガスのうち少なくとも1種類以上のガスを含むことが好ましい。 In the dry etching method according to the present invention, the reactive gas includes an etching gas composed of a mixed gas of a chlorine-based gas and a rare gas, and the chlorine-based gas includes a gas composed of Cl 2 , a gas composed of SiCl 4 , and BCl. It is preferable that at least one kind of gas composed of 3 is included, and the rare gas includes at least one kind of gas selected from Ar, He, and Xe.

また、本発明に係るドライエッチング方法において、反応性ガスは、フォトルミネセンス光を誘導放出させるプラズマ発光を有する添加ガスを更に含むことが好ましい。   In the dry etching method according to the present invention, it is preferable that the reactive gas further includes an additive gas having plasma emission that induces and emits photoluminescence light.

これにより、プラズマ発光によって被処理基板から誘導放出されるフォトルミネセンス光の強度に基づいて、ドライエッチングを行うことができる。   Accordingly, dry etching can be performed based on the intensity of photoluminescence light that is induced and emitted from the substrate to be processed by plasma emission.

本発明に係るドライエッチング方法において、添加ガスは、N2 よりなるガス、COよりなるガス、O2 よりなるガス、H2 よりなるガス、H2 Oよりなるガス、及びNH3 よりなるガスのうち少なくとも1種類以上のガスを含むことが好ましい。 In the dry etching method according to the present invention, the additive gas is a gas composed of N 2 , a gas composed of CO, a gas composed of O 2 , a gas composed of H 2 , a gas composed of H 2 O, and a gas composed of NH 3 . Among these, it is preferable that at least one kind of gas is included.

これにより、添加ガスに由来するプラズマ(ラジカル又はイオン)からのプラズマ発光によって、被処理基板からフォトルミネセンス光を誘導放出させることができる。   Thus, photoluminescence light can be induced to be emitted from the substrate to be processed by plasma emission from plasma (radicals or ions) derived from the additive gas.

本発明に係る半導体レーザーの製造方法は、半導体基板の上に、第1導電型のクラッド層、活性層、第2導電型の第1のクラッド層、エッチングストップ層、第2導電型の第2のクラッド層が下から順に積層されてなる半導体レーザーの製造方法であって、反応性ガスよりなるプラズマを用いたドライエッチングにより、第2のクラッド層にリッジパターンを形成する工程を含み、ドライエッチングは、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、エッチングストップ層から誘導放出されるフォトルミネセンス光の強度に基づいて行われることを特徴とする。   The semiconductor laser manufacturing method according to the present invention includes a first conductive type cladding layer, an active layer, a second conductive type first cladding layer, an etching stop layer, and a second conductive type second layer on a semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor laser in which a plurality of cladding layers are stacked in order from the bottom, including a step of forming a ridge pattern in the second cladding layer by dry etching using plasma made of a reactive gas. Is characterized in that it is performed based on the intensity of photoluminescence light stimulated and emitted from the etching stop layer in correspondence with the elapsed time from the start of dry etching.

本発明に係る半導体レーザーの製造方法によると、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、エッチングストップ層からのフォトルミネセンス光の強度に基づいて、ドライエッチングを行うことができる。   According to the semiconductor laser manufacturing method of the present invention, dry etching can be performed based on the intensity of photoluminescence light from the etching stop layer, corresponding to the elapsed time from the start of dry etching.

このため、リッジパターンの形成の際に、第2のクラッド層におけるドライエッチングの進行状況を正確に把握しながらドライエッチングを行うことができるため、従来のように、エッチングストップ層及び第1のクラッド層に掘れ部が形成されることがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上を図ることができる。   For this reason, when the ridge pattern is formed, the dry etching can be performed while accurately grasping the progress of the dry etching in the second cladding layer, so that the etching stop layer and the first cladding are conventionally used. Since no digging portion is formed in the layer, the yield of the semiconductor laser can be improved.

更には、本発明に係る半導体レーザーの製造方法によると、ウェットエッチング法を用いることなくドライエッチング法のみを用いて、リッジパターンの形成を行うことができる。   Furthermore, according to the semiconductor laser manufacturing method of the present invention, the ridge pattern can be formed using only the dry etching method without using the wet etching method.

このため、対称性及び垂直性に優れた形状を有するリッジパターンを備えた半導体レーザーを実現することができるので、高出力動作が可能な半導体レーザーを提供することができる。   For this reason, a semiconductor laser having a ridge pattern having a shape excellent in symmetry and perpendicularity can be realized, so that a semiconductor laser capable of high output operation can be provided.

また、本発明に係る半導体レーザーの製造方法によると、エッチングストップ層からのフォトルミネセンス光の強度に基づいてドライエッチングを行う。   Moreover, according to the method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, dry etching is performed based on the intensity of photoluminescence light from the etching stop layer.

このため、ドライエッチングの際に、反応室内に付着したドライエッチング反応の生成物によって、反応室内における圧力等が変動することにより、プラズマ発光の揺らぎ等が引き起こされることはあっても、エッチングストップ層からのフォトルミネセンス光はプラズマ発光の揺らぎ等の影響を受け難いので、第2のクラッド層におけるドライエッチングの進行状況を正確に把握することができる。   Therefore, during dry etching, the product of the dry etching reaction adhering to the reaction chamber may cause fluctuations in the plasma emission due to fluctuations in the pressure in the reaction chamber. Since the photoluminescence light from is hardly affected by fluctuations in plasma emission, the progress of dry etching in the second cladding layer can be accurately grasped.

本発明に係る半導体レーザーの製造方法において、ドライエッチングは、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、反応性ガスよりなるプラズマからのプラズマ発光の強度に更に基づいて行われることが好ましい。   In the semiconductor laser manufacturing method according to the present invention, the dry etching may be further performed based on the intensity of the plasma emission from the plasma made of the reactive gas corresponding to the elapsed time from the start of the dry etching. preferable.

このようにすると、リッジパターンの形成の際に、所定のプラズマ発光、具体的には、エッチングストップ層からのフォトルミネセンス光を誘導放出させるプラズマ発光の強度に更に基づいて、ドライエッチングを行うことができる。   Thus, when the ridge pattern is formed, dry etching is further performed based on predetermined plasma emission, specifically, the intensity of plasma emission that induces and emits photoluminescence light from the etching stop layer. Can do.

このため、リッジパターンの形成の際に、第2のクラッド層におけるドライエッチングの進行状況をより一層正確に把握しながらドライエッチングを行うことができるため、従来のように、エッチングストップ層及び第1のクラッド層に掘れ部が形成されることがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上をより一層図ることができる。   For this reason, when the ridge pattern is formed, the dry etching can be performed while more accurately grasping the progress of the dry etching in the second cladding layer. Since no digging portion is formed in the cladding layer, the yield of the semiconductor laser can be further improved.

本発明に係る半導体レーザーの製造方法において、クラッド層、第1のクラッド層及び第2のクラッド層は、AlGaInPよりなり、且つ活性層及びエッチングストップ層は、GaInPを含むことが好ましい。   In the semiconductor laser manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the cladding layer, the first cladding layer, and the second cladding layer are made of AlGaInP, and the active layer and the etching stop layer contain GaInP.

また、本発明に係る半導体レーザーの製造方法において、ドライエッチングは、フォトルミネセンス光の強度に基づいて、ドライエッチングの条件が調整され、調整された条件の下で引き続き行われることが好ましい。   In the method for producing a semiconductor laser according to the present invention, it is preferable that the dry etching is continuously performed under the adjusted conditions after the dry etching conditions are adjusted based on the intensity of the photoluminescence light.

このようにすると、リッジパターンの形成の際に、第2のクラッド層におけるドライエッチングの進行状況に応じたドライエッチングを行うことができる。   In this way, when the ridge pattern is formed, dry etching corresponding to the progress of dry etching in the second cladding layer can be performed.

例えば、エッチングストップ層が完全に露出する直前に、ドライエッチングの条件(具体的には、エッチングガスの流量等)を調整することにより、エッチングストップ層に対して第2のクラッド層の選択比が高いドライエッチングの条件へ変更する。   For example, by adjusting the dry etching conditions (specifically, the flow rate of the etching gas, etc.) immediately before the etching stop layer is completely exposed, the selection ratio of the second cladding layer to the etching stop layer can be increased. Change to high dry etching conditions.

これにより、リッジパターンの形成の際に、エッチングストップ層が完全に露出する直前から、第2のクラッド層に対して選択的にドライエッチングを行うことができるため、従来のように、エッチングストップ層及び第1クラッド層に掘れ部が形成されることがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上をより一層図ることができる。   Accordingly, when the ridge pattern is formed, the second cladding layer can be selectively dry-etched immediately before the etching stop layer is completely exposed. In addition, since the digging portion is not formed in the first cladding layer, the yield of the semiconductor laser can be further improved.

本発明に係る半導体レーザーの製造方法において、エッチングストップ層を構成する材料の組成比を調整することが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, it is preferable to adjust the composition ratio of the material constituting the etching stop layer.

このようにすると、エッチングストップ層が有するバンドギャップを調整することができるので、エッチングストップ層からのフォトルミネセンス光が所望の波長領域に発光ピークを示すように制御することができる。   In this way, since the band gap of the etching stop layer can be adjusted, the photoluminescence light from the etching stop layer can be controlled so as to exhibit a light emission peak in a desired wavelength region.

これにより、エッチングストップ層からのフォトルミネセンス光が示す発光ピークの波長(λmax)に対応して、添加ガスを適宜選択することができるので、添加ガスの選択肢を拡げることができる。   Thus, the additive gas can be selected as appropriate in accordance with the wavelength (λmax) of the emission peak indicated by the photoluminescence light from the etching stop layer, so that the choice of additive gas can be expanded.

また、エッチングストップ層からのフォトルミネセンス光が示す発光ピークの波長と、活性層からのフォトルミネセンス光が示す発光ピークの波長との差異を図ることができるので、両者の干渉を小さくすることができる。   Moreover, since the difference between the wavelength of the emission peak indicated by the photoluminescence light from the etching stop layer and the wavelength of the emission peak indicated by the photoluminescence light from the active layer can be achieved, the interference between the two can be reduced. Can do.

このため、リッジパターンの形成の際に、第2のクラッド層におけるドライエッチングの進行状況をより一層正確に把握しながらドライエッチングを行うことができるため、従来のように、エッチングストップ層及び第1のクラッド層に掘れ部が形成されることがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上をより一層図ることができる。   For this reason, when the ridge pattern is formed, the dry etching can be performed while more accurately grasping the progress of the dry etching in the second cladding layer. Since no digging portion is formed in the cladding layer, the yield of the semiconductor laser can be further improved.

本発明に係るドライエッチング装置では、フォトルミネセンス光検出装置を用いて、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、被処理基板からのフォトルミネセンス光の強度を検出することができるので、ドライエッチングの終点を精度良く検出することができる。   In the dry etching apparatus according to the present invention, it is possible to detect the intensity of the photoluminescence light from the substrate to be processed corresponding to the elapsed time after the dry etching is started using the photoluminescence light detection apparatus. Therefore, the end point of dry etching can be detected with high accuracy.

特に、本発明に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、リッジパターンの形成の際に、該装置に具備されたフォトルミネセンス光検出装置を用いて、第2のクラッド層におけるドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、エッチングストップ層からのフォトルミネセンス光の強度を検出することができる。   In particular, in the method of manufacturing a semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the present invention, when the ridge pattern is formed, the photoluminescence light detector provided in the apparatus is used to dry the second cladding layer. Corresponding to the elapsed time from the start of etching, the intensity of photoluminescence light from the etching stop layer can be detected.

このため、本発明に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、第2のクラッド層におけるドライエッチングの終点を精度良く検出することができるため、従来のように、エッチングストップ層及び第1のクラッド層に掘れ部が形成されることがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上を図ることができる。   Therefore, in the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the present invention, the end point of the dry etching in the second cladding layer can be accurately detected. Since no digging portion is formed in one cladding layer, the yield of the semiconductor laser can be improved.

更には、本発明に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ウェットエッチング法を用いることなくドライエッチング法のみを用いて、リッジパターンを形成することができる。   Furthermore, in the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the present invention, the ridge pattern can be formed using only the dry etching method without using the wet etching method.

このため、垂直性及び対象性が優れた形状を有するリッジパターンを備えた半導体レーザーを実現することができるので、高出力動作が可能な半導体レーザーを提供することができる。   For this reason, since a semiconductor laser provided with a ridge pattern having a shape with excellent verticality and objectivity can be realized, a semiconductor laser capable of high output operation can be provided.

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置について、図1を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図1は、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a dry etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、反応室100の底部には、下部電極101が設けられており、下部電極101の上には、被処理基板(図示せず)が載置される。一方、反応室100の天井部には、プラズマを発生させるための空間を挟んで下部電極101と対向するようにして上部電極102が設けられている。   As shown in FIG. 1, a lower electrode 101 is provided at the bottom of the reaction chamber 100, and a substrate to be processed (not shown) is placed on the lower electrode 101. On the other hand, an upper electrode 102 is provided on the ceiling of the reaction chamber 100 so as to face the lower electrode 101 with a space for generating plasma interposed therebetween.

反応室100には、高周波電源103が設けられており、高周波電源103を用いて、例えば、13.56MHzの電力を下部電極101に対して印加する。また、反応室100には、反応室100内に反応性ガスを導入するためのガス導入口104と、反応室100内から反応性ガスを排出するためのガス排気口105とが設けられている。   The reaction chamber 100 is provided with a high-frequency power source 103, and for example, 13.56 MHz power is applied to the lower electrode 101 using the high-frequency power source 103. The reaction chamber 100 is provided with a gas inlet 104 for introducing a reactive gas into the reaction chamber 100 and a gas exhaust port 105 for discharging the reactive gas from the reaction chamber 100. .

更に、反応室100には、PL発光検出装置106とプラズマ発光検出装置107とが設けられている。   Further, the reaction chamber 100 is provided with a PL light emission detection device 106 and a plasma light emission detection device 107.

PL発光検出装置106は、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、被処理基板からのフォトルミネセンス光(以下、PL光と記す)の強度を検出する。   The PL light emission detection device 106 detects the intensity of photoluminescence light (hereinafter referred to as PL light) from the substrate to be processed, corresponding to the elapsed time from the start of dry etching.

一方、プラズマ発光検出装置107は、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、所定のプラズマからのプラズマ発光の強度を検出する。   On the other hand, the plasma light emission detecting device 107 detects the intensity of plasma light emission from a predetermined plasma corresponding to the elapsed time from the start of dry etching.

尚、プラズマ発光検出装置107を用いて検出されるプラズマ発光は、被処理基板からPL発光を誘導放出させるプラズマ発光であり、具体的には、ガス導入口104を通じて反応室100内へ導入された反応性ガスよりなるプラズマ、又はドライエッチング反応の生成物よりなるプラズマからのプラズマ発光に相当する。   The plasma emission detected using the plasma emission detector 107 is plasma emission that induces and emits PL emission from the substrate to be processed. Specifically, the plasma emission is introduced into the reaction chamber 100 through the gas inlet 104. This corresponds to plasma emission from a plasma made of a reactive gas or a plasma made of a product of a dry etching reaction.

以下に、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置を用いたドライエッチング方法、具体的には、半導体レーザーの製造方法について、図2(a) 〜(c) 、図3及び前述した図1を参照しながら説明する。   In the following, a dry etching method using the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention, specifically, a semiconductor laser manufacturing method will be described with reference to FIGS. This will be described with reference to FIG.

図2(a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた、半導体レーザーの製造方法を示す要部工程断面図である。   2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views of essential steps showing a semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention.

また、図3は、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応する、被処理基板からのPL発光の強度を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the intensity of PL emission from the substrate to be processed corresponding to the elapsed time from the start of dry etching.

まず、図2(a) に示すように、MOCVD法を用いて、n型の基板200の上に、n型のクラッド層201、活性層202、p型の第1のクラッド層203、エッチングストップ層(以下、ES層と記す)204、及びp型の第2のクラッド層205を下から順に積層する。   First, as shown in FIG. 2A, an n-type clad layer 201, an active layer 202, a p-type first clad layer 203, an etching stop are formed on an n-type substrate 200 by using MOCVD. A layer (hereinafter referred to as an ES layer) 204 and a p-type second cladding layer 205 are stacked in this order from the bottom.

続いて、リソグラフィー及びエッチング技術を用いて、第2のクラッド層205の上に、所望の形状にパターニングされたレジスト206を形成する。   Subsequently, a resist 206 patterned into a desired shape is formed on the second cladding layer 205 by using lithography and etching techniques.

ここで、活性層202及びES層204は、層内に入射された特定波長を有する光を吸収することにより、PL発光を誘導放出させる材料を用いて構成されている。   Here, the active layer 202 and the ES layer 204 are configured using a material that induces and emits PL light by absorbing light having a specific wavelength incident on the layers.

これにより、所定のプラズマからのプラズマ発光(すなわち、特定波長を有する光)によって、ES層204からPL発光を誘導放出させることができる。   Thereby, PL light emission can be induced to be emitted from the ES layer 204 by plasma light emission (that is, light having a specific wavelength) from a predetermined plasma.

次に、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置における反応室100(前述した図1参照)内に、複数の半導体層(201〜205)等が形成された半導体基板200を搬送し、下部電極101の上に、複数の半導体層(201〜205)等が形成された半導体基板200を設置する。   Next, the semiconductor substrate 200 on which a plurality of semiconductor layers (201 to 205) and the like are formed is transferred into the reaction chamber 100 (see FIG. 1 described above) in the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention. A semiconductor substrate 200 on which a plurality of semiconductor layers (201 to 205) and the like are formed is placed on the lower electrode 101.

続いて、ガス導入口104を通じて反応室100内へ反応性ガスを供給し、高周波電源103を用いて反応室100内に高周波電力を供給する。これにより、反応室100内において、反応性ガスよりなるプラズマを発生させると共に第2のクラッド層205に対して該プラズマを用いたドライエッチングを行う。   Subsequently, a reactive gas is supplied into the reaction chamber 100 through the gas inlet 104, and high frequency power is supplied into the reaction chamber 100 using the high frequency power source 103. As a result, in the reaction chamber 100, a plasma made of a reactive gas is generated, and dry etching using the plasma is performed on the second cladding layer 205.

このようにして、第2のクラッド層205におけるレジスト206が存在していない部分のドライエッチングが開始される。   In this way, dry etching of the portion of the second cladding layer 205 where the resist 206 is not present is started.

ドライエッチングの開始に伴って、所定のプラズマからのプラズマ発光が第2のクラッド層205内に入射され始める。   With the start of dry etching, plasma emission from a predetermined plasma starts to enter the second cladding layer 205.

ここで、物質内に入射された光のうち、物質内に吸収されることなく透過する光の割合は、物質の厚みに比例することが一般的に知られている。   Here, it is generally known that the proportion of light that is transmitted into the material without being absorbed in the material is proportional to the thickness of the material.

このため、ドライエッチングの初期段階では、所定のプラズマからのプラズマ発光は、第2のクラッド層205内に完全に吸収される。このため、所定のプラズマからのプラズマ発光は、ES層204内へ到達することがないので、該プラズマ発光によってES層204からのPL発光が誘導放出されることはない。   For this reason, in the initial stage of dry etching, plasma emission from a predetermined plasma is completely absorbed in the second cladding layer 205. For this reason, the plasma emission from the predetermined plasma does not reach the ES layer 204, so that the PL emission from the ES layer 204 is not induced and emitted by the plasma emission.

したがって、ドライエッチングの初期段階におけるPL発光検出装置106では、図3に示すように、ES層204からのPL発光が観測されることはない。   Therefore, as shown in FIG. 3, PL light emission from the ES layer 204 is not observed in the PL light emission detection device 106 in the initial stage of dry etching.

次に、図2(b) に示すように、第2のクラッド層205におけるドライエッチングが進行するに従い、第2のクラッド層205におけるレジスト206が存在していない部分が選択的に除去され始める。   Next, as shown in FIG. 2B, as dry etching in the second cladding layer 205 proceeds, a portion of the second cladding layer 205 where the resist 206 is not present begins to be selectively removed.

前述したように、物質内に入射された光のうち、物質内に吸収されることなく透過する光の割合は、物質の厚みに比例することが一般的に知られている。   As described above, it is generally known that the proportion of light that is transmitted into the material without being absorbed in the material is proportional to the thickness of the material.

このため、ドライエッチングの進行に伴って、第2のクラッド層205におけるレジスト206が存在していない部分の膜厚が減少するので、所定のプラズマからのプラズマ発光のうち一部は、第2のクラッド層205内に完全に吸収されることなく、第2のクラッド層205内を透過してES層204内へ到達する。このため、所定のプラズマからのプラズマ発光によって、ES層204からのPL発光が誘導放出され始める。   For this reason, as the dry etching progresses, the thickness of the portion of the second cladding layer 205 where the resist 206 is not present decreases, so that part of the plasma emission from the predetermined plasma is the second The light passes through the second cladding layer 205 and reaches the ES layer 204 without being completely absorbed by the cladding layer 205. For this reason, PL emission from the ES layer 204 starts to be stimulated and emitted by plasma emission from a predetermined plasma.

したがって、ドライエッチングの進行に伴って、PL発光検出装置106では、図3に示すように、ES層204からのPL発光が観測され始める。   Therefore, with the progress of dry etching, PL light emission from the ES layer 204 starts to be observed in the PL light emission detection device 106 as shown in FIG.

また、ドライエッチングの更なる進行に伴って、第2のクラッド層205におけるレジスト206が存在していない部分の膜厚がより一層減少するので、所定のプラズマからのプラズマ発光のうち、第2のクラッド層205内に吸収されることなく、第2のクラッド層205内を透過してES層204内へ到達するプラズマ発光の割合が増加する。   Further, as the dry etching further progresses, the thickness of the portion of the second cladding layer 205 where the resist 206 does not exist is further reduced, so that the second of the plasma emission from the predetermined plasma is the second. The proportion of plasma emission that passes through the second cladding layer 205 and reaches the ES layer 204 without being absorbed in the cladding layer 205 increases.

したがって、ドライエッチングの更なる進行に伴って、PL発光検出装置106では、図3に示すように、ES層204からのPL発光の強度が徐々に増大され始める。   Therefore, with further progress of dry etching, the PL light emission detection device 106 gradually increases the intensity of PL light emission from the ES layer 204 as shown in FIG.

このように、ES層204からのPL発光の強度は、図3に示すように、ドライエッチングの進行に伴って徐々に増大し、領域aにおける状態から領域bにおける状態へ変化する。   Thus, as shown in FIG. 3, the intensity of PL emission from the ES layer 204 gradually increases with the progress of dry etching, and changes from the state in the region a to the state in the region b.

次に、ドライエッチングの更なる進行に伴って、第2のクラッド層205におけるレジスト206が存在していない部分のうち一部が完全に除去されて、ES層204が露出され始める。   Next, with further progress of dry etching, part of the second clad layer 205 where the resist 206 is not present is completely removed, and the ES layer 204 begins to be exposed.

このため、ドライエッチングの更なる進行に伴って、第2のクラッド層205におけるレジスト206が存在していない部分の膜厚がより一層減少すると共にES層204の一部が露出され始めるので、所定のプラズマからのプラズマ発光のうち一部は、第2のクラッド層205を介在することなく、ES層204内へ直接入射される。   For this reason, as the dry etching further progresses, the thickness of the portion of the second cladding layer 205 where the resist 206 does not exist further decreases and a part of the ES layer 204 begins to be exposed. Part of the plasma emission from this plasma is directly incident on the ES layer 204 without the second cladding layer 205 interposed.

したがって、ドライエッチングの更なる進行に伴って、PL発光検出装置106では、図3に示すように、ES層204からのPL発光の強度が急激に増大する。   Therefore, with further progress of dry etching, the PL emission detection device 106 rapidly increases the intensity of PL emission from the ES layer 204 as shown in FIG.

次に、図2(c) に示すように、ドライエッチングの更なる進行に伴って、第2のクラッド層205におけるレジスト206が存在していない部分が完全に除去される。これにより、ES層204におけるレジスト206が存在していない部分が完全に露出されると共に、ES層204の上に所望の形状を有するリッジパターン205aを形成することができる。   Next, as shown in FIG. 2C, as dry etching further progresses, the portion of the second cladding layer 205 where the resist 206 is not present is completely removed. As a result, a portion of the ES layer 204 where the resist 206 is not present is completely exposed, and a ridge pattern 205 a having a desired shape can be formed on the ES layer 204.

このため、図2(c) に示されるエッチング状態では、所定のプラズマからのプラズマ発光は全て、第2のクラッド層205を介在することなく、ES層204内へ直接入射される。   For this reason, in the etching state shown in FIG. 2C, all plasma emission from the predetermined plasma is directly incident on the ES layer 204 without the second cladding layer 205 interposed.

したがって、ドライエッチングの更なる進行に伴って、PL発光検出装置106では、図3に示すように、ES層204からのPL発光はほぼ一定の強度を示す。   Therefore, with further progress of dry etching, PL light emission from the ES layer 204 shows a substantially constant intensity in the PL light emission detection device 106 as shown in FIG.

このように、ES層204からのPL発光の強度は、図3に示すように、ドライエッチングの更なる進行に伴って、急激に増大した後に一定の強度を示し、領域bにおける状態から領域cにおける状態へ変化する。   Thus, as shown in FIG. 3, the intensity of PL emission from the ES layer 204 shows a constant intensity after increasing rapidly with further progress of dry etching, and changes from the state in the region b to the region c. Changes to the state at.

本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、図3に示すように、ES層204からのPL発光の強度が増大した後に一定の強度を示す時点をドライエッチングの終点とする。   In the method of manufacturing a semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, a point in time when the intensity of PL emission from the ES layer 204 increases and a certain intensity is shown. This is the end point of dry etching.

以上のように、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置では、該装置に具備されたPL発光検出装置106を用いて、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、ES層204からのPL発光の強度を検出する。   As described above, in the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention, using the PL light emission detection device 106 provided in the apparatus, corresponding to the elapsed time from the start of the dry etching, The intensity of PL emission from the ES layer 204 is detected.

これにより、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの進行状況を正確に観測することができるので、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの終点を精度良く検出することができる。   Accordingly, since the progress of dry etching in the second cladding layer 205 can be accurately observed, the end point of dry etching in the second cladding layer 205 can be detected with high accuracy.

また、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置では、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、従来のように、第2のクラッド層(前述した図9参照)からのプラズマ発光の強度を検出するのではなく、図3に示すように、ES層204からのPL発光の強度を検出する。   Further, in the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention, from the second cladding layer (see FIG. 9 described above) as in the past, corresponding to the elapsed time from the start of dry etching. Instead of detecting the intensity of the plasma emission, the intensity of the PL emission from the ES layer 204 is detected as shown in FIG.

このため、ドライエッチングの際に、反応室100内に付着したドライエッチング反応の生成物によって、反応室100内における圧力等が変動することにより、プラズマ発光の揺らぎ等が引き起こされることはあっても、ES層204からのPL発光はプラズマ発光の揺らぎ等の影響を受け難いので、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの終点を再現良く検出することができる。   For this reason, during dry etching, the pressure in the reaction chamber 100 may fluctuate due to the product of the dry etching reaction adhering in the reaction chamber 100, which may cause fluctuations in plasma emission. Since PL light emission from the ES layer 204 is not easily affected by fluctuations in plasma light emission, the end point of dry etching in the second cladding layer 205 can be detected with good reproducibility.

また、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置では、図1に示すように、該装置に具備されたPL発光検出装置106が、被処理基板を俯瞰するような位置に設置されている。   Further, in the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the PL emission detection device 106 provided in the apparatus is installed at a position overlooking the substrate to be processed. Yes.

これにより、PL発光検出装置106を用いて、ES層204全体からのPL発光を観測することができる。このため、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの進行状況を正確に観測することができるので、ドライエッチングの終点を精度良く検出することができる。   Thereby, PL light emission from the entire ES layer 204 can be observed using the PL light emission detection device 106. Therefore, since the progress of dry etching in the second cladding layer 205 can be accurately observed, the end point of dry etching can be detected with high accuracy.

また、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置を用いたドライエッチング方法、具体的には、半導体レーザーの製造方法では、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、第2のクラッド層205からのPL発光の強度に基づいて、ドライエッチングを行うことができる。   Further, in the dry etching method using the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention, specifically, in the method for manufacturing a semiconductor laser, the first time corresponding to the elapsed time from the start of dry etching is Based on the intensity of PL emission from the second clad layer 205, dry etching can be performed.

これにより、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの進行状況を正確に把握しながらドライエッチングを行うことができるので、第2のクラッド層205に対してドライエッチングを過剰に行うことなく、ドライエッチングを良好に終了することができる。   Accordingly, since the dry etching can be performed while accurately grasping the progress of the dry etching in the second cladding layer 205, the dry etching can be performed without excessively performing the dry etching on the second cladding layer 205. Can be finished well.

すなわち、リッジパターン205aの形成の際に、従来のように、ES層204及び第1のクラッド層203に掘れ部(前述した図8(d) 507参照)が形成されことがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上を図ることができる。   That is, when the ridge pattern 205a is formed, the digging portion (see FIG. 8 (d) 507 described above) is not formed in the ES layer 204 and the first clad layer 203 as in the prior art. The yield can be improved.

更には、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ウェットエッチング法を用いることなくドライエッチング法のみを用いて、リッジパターン205aの形成を行うことができる。   Furthermore, in the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention, the ridge pattern 205a can be formed using only the dry etching method without using the wet etching method. it can.

このため、対称性及び垂直性に優れた形状を有するリッジパターン205aを備えた半導体レーザーを実現することができるので、高出力動作が可能な半導体レーザーを提供することができる。   Therefore, a semiconductor laser including the ridge pattern 205a having a shape excellent in symmetry and perpendicularity can be realized, so that a semiconductor laser capable of high output operation can be provided.

尚、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置では、図1に示すように、該装置に具備されたPL発光検出装置106は、被処理基板の全体を斜め上方から俯瞰するような位置に設置されているが、この位置に限定されることはなく、上部電極102、プラズマを発生させるコイル(図示せず)、又はアンテナ(図示せず)の設置箇所等を考慮して、PL発光検出装置106の取り付け位置を適宜選択すればよい。   In the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the PL light emission detection apparatus 106 provided in the apparatus is such that the entire substrate to be processed is viewed from obliquely above. Although it is installed at the position, it is not limited to this position, and the PL is set in consideration of the installation position of the upper electrode 102, the coil (not shown) for generating plasma, or the antenna (not shown). What is necessary is just to select the attachment position of the light emission detection apparatus 106 suitably.

(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いたドライエッチング方法、具体的には、半導体レーザーの製造方法について、図4(a) 〜(d)、図5(a) 〜(c) 、図6及び前述した図1を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a dry etching method using the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, specifically, a method for manufacturing a semiconductor laser will be described with reference to FIGS. This will be described with reference to FIG. 6 and FIG.

図4(a) 〜(d) 及び図5(a) 〜(c) は、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた、半導体レーザーの製造方法を示す要部工程断面図である。   4 (a) to 4 (d) and FIGS. 5 (a) to 5 (c) are cross-sectional views showing main steps of a semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention. It is.

また、図6は、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応する、被処理基板からのPL発光の強度、及び所定のプラズマからのプラズマ発光の強度を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing the intensity of PL emission from the substrate to be processed and the intensity of plasma emission from a predetermined plasma corresponding to the elapsed time from the start of dry etching.

尚、図6に示される曲線PLは、ES層204からのPL発光の強度における時間変化を示しており、一方、図6に示される曲線OESは、所定のプラズマ(具体的には、N2ラジカル)からのプラズマ発光の強度における時間変化を示している。 A curve PL shown in FIG. 6 shows a time change in the intensity of PL emission from the ES layer 204, while a curve OES shown in FIG. 6 shows a predetermined plasma (specifically, N 2 The time change in the intensity of plasma emission from radicals) is shown.

まず、図4(a) に示すように、MOCVD法を用いて、n型GaAsよりなる基板200の上に、n型AlGaInPよりなるクラッド層201、GaInP層及びAlGaInP層が積層されてなる活性層202、p型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pよりなる第1のクラッド層203、GaInP層よりなるエッチングストップ層(以下、ES層と記す)204、p型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pよりなる第2のクラッド層205、及びp型GaAsよりなるキャップ層306を下から順に積層する。 First, as shown in FIG. 4A, an active layer formed by laminating a clad layer 201 made of n-type AlGaInP, a GaInP layer, and an AlGaInP layer on a substrate 200 made of n-type GaAs using MOCVD. 202, a first cladding layer 203 made of p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, an etching stop layer (hereinafter referred to as ES layer) 204 made of a GaInP layer, and a p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In A second clad layer 205 made of 0.5 P and a cap layer 306 made of p-type GaAs are stacked in this order from the bottom.

ここで、活性層202及びES層204は、層内に入射された特定波長を有する光を吸収することにより、PL発光を誘導放出させる材料を用いて構成されている。   Here, the active layer 202 and the ES layer 204 are configured using a material that induces and emits PL light by absorbing light having a specific wavelength incident on the layers.

具体的に、ES層204は、波長660nm付近に発光ピークを示すように設計された材料を用いて構成されており、一方、活性層202は、波長650nm付近に発光ピークを示すように設計された材料を用いて構成されている。   Specifically, the ES layer 204 is configured using a material designed to exhibit a light emission peak near a wavelength of 660 nm, while the active layer 202 is designed to exhibit a light emission peak near a wavelength of 650 nm. It is constructed using materials.

次に、図4(b) に示すように、キャップ層306の上に、酸化膜307を形成した後、リソグラフィー及びエッチング技術を用いて、酸化膜307の上に、所望の形状にパターニングされたレジスト206を形成する。   Next, as shown in FIG. 4B, after an oxide film 307 is formed on the cap layer 306, the oxide film 307 is patterned into a desired shape using lithography and etching techniques. A resist 206 is formed.

次に、図4(c) に示すように、ドライエッチング技術を用いて、レジスト206をマスクとして、酸化膜307におけるレジスト206が存在していない部分を選択的に除去した後、レジスト206を除去する。   Next, as shown in FIG. 4C, using the dry etching technique, the resist 206 is used as a mask to selectively remove a portion of the oxide film 307 where the resist 206 is not present, and then the resist 206 is removed. To do.

これにより、キャップ層306の上に、所望の形状にパターニングされた酸化膜マスク307aを形成する。   Thereby, an oxide film mask 307 a patterned into a desired shape is formed on the cap layer 306.

次に、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置における反応室100(前述した図1参照)内に、複数の半導体層(201〜205及び306)等が形成された半導体基板200(図4(c) 参照)を搬送し、下部電極101の上に、複数の半導体層(201〜205及び306)等が形成された半導体基板200を設置する。   Next, a semiconductor substrate 200 (with a plurality of semiconductor layers (201 to 205 and 306) formed in the reaction chamber 100 (see FIG. 1 described above) in the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention. 4C), the semiconductor substrate 200 on which a plurality of semiconductor layers (201 to 205 and 306) and the like are formed is placed on the lower electrode 101.

続いて、反応室100内の圧力が1Paに制御された状態の下、SiCl4 ガスの流量が10(ml/min)、Arガスの流量が50(ml/min)、及びN2 ガスの流量が5(ml/min)の下、ガス導入口104を通じて反応室100内へ各々のガスを供給する。 Subsequently, with the pressure in the reaction chamber 100 controlled to 1 Pa, the flow rate of SiCl 4 gas is 10 (ml / min), the flow rate of Ar gas is 50 (ml / min), and the flow rate of N 2 gas. Each gas is supplied into the reaction chamber 100 through the gas inlet 104 under 5 (ml / min).

このように、ガス導入口104を通じて反応室100内へ供給される反応性ガスは、エッチングガス及び添加ガスを用いて構成されている。   Thus, the reactive gas supplied into the reaction chamber 100 through the gas inlet 104 is configured using the etching gas and the additive gas.

エッチングガスは、塩素系ガスと希ガスとの混合ガスであり、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置では、塩素系ガスとしてSiCl4 ガスを用いており、希ガスとしてArガスを用いている。 The etching gas is a mixed gas of a chlorine-based gas and a rare gas. In the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, SiCl 4 gas is used as the chlorine-based gas, and Ar gas is used as the rare gas. Used.

一方、添加ガスは、ES層204からのPL発光を誘導放出させるプラズマ発光を有するガスであり、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置では、添加ガスとしてN2 ガスを用いている。 On the other hand, the additive gas is a gas having plasma emission that induces and emits PL emission from the ES layer 204. In the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, N 2 gas is used as the additive gas. .

続いて、反応室100内に設置された基板200の温度を150(℃)まで上昇させ、高周波電源103を用いて、反応室100内に500(W)の高周波電力を供給する。これにより、反応室100内に、エッチングガス及び添加ガスよりなる多数のプラズマ種を発生させる。   Subsequently, the temperature of the substrate 200 installed in the reaction chamber 100 is increased to 150 (° C.), and high frequency power of 500 (W) is supplied into the reaction chamber 100 using the high frequency power source 103. As a result, a large number of plasma species including the etching gas and the additive gas are generated in the reaction chamber 100.

SiCl4 ガスよりなるプラズマ種のうち、Cl* ラジカル又はCl+イオンは、GaAsよりなるキャップ層306及び(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pよりなる第2のクラッド層205と反応することにより、塩化物、具体的には、AsClX 、AlClX 、GaClX 、InClX 、PClX を生成して脱離する。このようにして、キャップ層306及び第2のクラッド層205におけるドライエッチングの反応が進行する。 Among the plasma species composed of SiCl 4 gas, Cl * radicals or Cl + ions react with the cap layer 306 composed of GaAs and the second cladding layer 205 composed of (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P. Chlorides, specifically AsCl x , AlCl x , GaCl x , InCl x , and PCl x are generated and eliminated. In this way, the dry etching reaction proceeds in the cap layer 306 and the second cladding layer 205.

ここで、ガス導入口104を通じて、エッチングガスと共に反応室100内へ供給される添加ガス(具体的には、N2 ガス)は、ドライエッチングの反応が進行することを阻害することはない。 Here, the additive gas (specifically, N 2 gas) supplied into the reaction chamber 100 together with the etching gas through the gas inlet 104 does not hinder the progress of the dry etching reaction.

一方、N2 ガスよりなるプラズマ種のうち、N2 * ラジカルからのプラズマ発光は、660nm付近に発光ピークを示すので、ES層204からのPL発光を誘導放出させることができる。 On the other hand, among the plasma species composed of N 2 gas, the plasma emission from the N 2 * radical shows an emission peak in the vicinity of 660 nm, so that the PL emission from the ES layer 204 can be induced to be emitted.

このように、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置では、エッチングガスよりなるプラズマを用いてキャップ層306及び第2のクラッド層205に対してドライエッチングを行うと共に、添加ガスよりなるプラズマを用いてES層204からのPL発光を誘導放出させる。   As described above, in the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, the cap layer 306 and the second cladding layer 205 are dry-etched using plasma made of an etching gas and made of an additive gas. PL emission from the ES layer 204 is stimulated to be emitted using plasma.

ドライエッチングの開始に伴って、所定のプラズマ(N2 * ラジカル)からのプラズマ発光が第2のクラッド層205内に入射され始める。 With the start of dry etching, plasma emission from a predetermined plasma (N 2 * radical) starts to enter the second cladding layer 205.

ここで、物質内に入射された光のうち、物質内に吸収されることなく透過する光の割合は、物質の厚みに比例することが一般的に知られている。   Here, it is generally known that the proportion of light that is transmitted into the material without being absorbed in the material is proportional to the thickness of the material.

このため、ドライエッチングの初期段階では、N2 ガスに由来するプラズマ(N2 * ラジカル)からのプラズマ発光は、キャップ層306及び第2のクラッド層205内に完全に吸収される。このため、N2 ガスに由来するプラズマ(N2 * ラジカル)からのプラズマ発光は、ES層204内へ到達することがないので、該プラズマ発光によってES層204からのPL発光が誘導放出されることはない。 Therefore, in the initial stage of dry etching, plasma emission from plasma (N 2 * radical) derived from N 2 gas is completely absorbed in the cap layer 306 and the second cladding layer 205. For this reason, plasma emission from plasma (N 2 * radical) derived from N 2 gas does not reach the ES layer 204, and PL emission from the ES layer 204 is induced and emitted by the plasma emission. There is nothing.

したがって、ドライエッチングの初期段階におけるPL発光検出装置106(前述した図1参照)では、図6に示すように、エッチング時間t1において、ES層204からのPL発光が観測されることはない。   Therefore, in the PL emission detection device 106 (see FIG. 1 described above) in the initial stage of dry etching, PL emission from the ES layer 204 is not observed at the etching time t1, as shown in FIG.

続いて、キャップ層306及び第2のクラッド層205におけるドライエッチングが進行するに従い、キャップ層306における酸化膜マスク307aが存在していない部分が完全に除去されて、所望の形状にパターニングされたキャップ層306aが形成される。   Subsequently, as the dry etching of the cap layer 306 and the second cladding layer 205 proceeds, the cap layer 306 where the oxide film mask 307a does not exist is completely removed and patterned into a desired shape. Layer 306a is formed.

次に、図4(d) に示すように、第2のクラッド層205におけるドライエッチングが進行するに従い、第2のクラッド層205における酸化膜マスク307aが存在していない部分が選択的に除去され始める。   Next, as shown in FIG. 4 (d), as dry etching in the second cladding layer 205 proceeds, a portion of the second cladding layer 205 where the oxide film mask 307a does not exist is selectively removed. start.

前述したように、物質内に入射された光のうち、物質内に吸収されることなく透過する光の割合は、物質の厚みに比例することが一般的に知られている。   As described above, it is generally known that the proportion of light that is transmitted into the material without being absorbed in the material is proportional to the thickness of the material.

このため、ドライエッチングの進行に伴って、第2のクラッド層205における酸化膜マスク307aが存在していない部分の膜厚が減少するので、N2 ガスに由来するプラズマ(N2 * ラジカル)からのプラズマ発光のうち一部は、第2のクラッド層205内に完全に吸収されることなく、第2のクラッド層205内を透過してES層204内へ到達する。このため、N2 ガスに由来するプラズマからのプラズマ発光によって、ES層204からのPL発光が誘導放出され始める。 For this reason, as the dry etching progresses, the thickness of the portion of the second cladding layer 205 where the oxide film mask 307a does not exist decreases, so that the plasma (N 2 * radical) derived from the N 2 gas is used. A part of the plasma emission is not completely absorbed in the second cladding layer 205 but passes through the second cladding layer 205 and reaches the ES layer 204. For this reason, PL light emission from the ES layer 204 starts to be stimulated and emitted by plasma light emission from plasma derived from N 2 gas.

したがって、ドライエッチングの進行に伴って、PL発光検出装置106(前述した図1参照)では、図6に示すように、エッチング時間t2において、ES層204からのPL発光が観測され始める。   Therefore, with the progress of dry etching, PL light emission from the ES layer 204 begins to be observed at the etching time t2 in the PL light emission detection device 106 (see FIG. 1 described above) as shown in FIG.

次に、図5(a) に示すように、ドライエッチングの更なる進行に伴って、第2のクラッド層205における酸化膜マスク307aが存在していない部分のうち一部が完全に除去されて、ES層204の一部が露出された露出部204aが形成される。   Next, as shown in FIG. 5A, with further progress of dry etching, a portion of the second cladding layer 205 where the oxide film mask 307a does not exist is partially removed. Then, an exposed portion 204a in which a part of the ES layer 204 is exposed is formed.

このため、ドライエッチングの更なる進行に伴って、第2のクラッド層205における酸化膜マスク307aが存在していない部分の膜厚がより一層減少すると共にES層204の一部が露出され始めるので、N2 ガスに由来するプラズマ(N2 * ラジカル)からのプラズマ発光のうち一部は、第2のクラッド層205を介在することなく、ES層404内へ直接入射される。 For this reason, as the dry etching further progresses, the thickness of the portion of the second cladding layer 205 where the oxide film mask 307a does not exist further decreases and a part of the ES layer 204 begins to be exposed. A part of the plasma emission from the plasma (N 2 * radical) derived from N 2 gas is directly incident on the ES layer 404 without the second cladding layer 205 interposed.

したがって、ドライエッチングの更なる進行に伴って、PL発光検出装置106(前述した図1参照)では、図6に示すように、エッチング時間t3において、ES層204からのPL発光の強度が急激に増大する。   Therefore, as the dry etching further progresses, the PL emission detection device 106 (see FIG. 1 described above) rapidly increases the intensity of PL emission from the ES layer 204 at the etching time t3 as shown in FIG. Increase.

次に、図5(b) に示すように、ドライエッチングの更なる進行に伴って、第2のクラッド層205における酸化膜マスク307aが存在していない部分が完全に除去される。これにより、ES層204における酸化膜マスク307aが存在していない部分が完全に露出されると共に、ES層204の上に所望の形状を有するリッジパターン205aを形成することができる。   Next, as shown in FIG. 5 (b), with further progress of dry etching, the portion of the second cladding layer 205 where the oxide film mask 307a does not exist is completely removed. As a result, a portion of the ES layer 204 where the oxide film mask 307a does not exist is completely exposed, and a ridge pattern 205a having a desired shape can be formed on the ES layer 204.

このため、図5(b) に示されるエッチング状態では、N2 ガスに由来するプラズマ(N2 * ラジカル)からのプラズマ発光は全て、第2のクラッド層205を介在することなく、ES層204内へ直接入射される。 For this reason, in the etching state shown in FIG. 5B, all the plasma emission from the plasma (N 2 * radical) derived from the N 2 gas does not intervene the second cladding layer 205, and the ES layer 204 Directly incident on the inside.

したがって、ドライエッチングの更なる進行に伴って、PL発光検出装置106(前述した図1を参照)では、図6に示すように、エッチング時間t4において、ES層204からのPL発光はほぼ一定の強度を示す。   Therefore, as the dry etching further progresses, the PL emission detection device 106 (see FIG. 1 described above) has a substantially constant PL emission from the ES layer 204 at the etching time t4 as shown in FIG. Indicates strength.

このように、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、図6に示すように、ES層204からのPL発光の強度が増大した後に一定の強度を示す時点、すなわち、エッチング時間t4をドライエッチングの終点とする。   As described above, in the method for manufacturing a semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the intensity of PL emitted from the ES layer 204 is increased after the intensity is increased. That is, the etching time t4 is the end point of dry etching.

ES層204からのPL発光は、波長660nm付近に発光ピークを示し、PL発光検出装置106(前述した図1参照)を用いて、図6に示すように、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、波長が660nmにおけるES層204からのPL発光の強度が検出される(曲線PL参照)。   PL light emission from the ES layer 204 shows a light emission peak in the vicinity of a wavelength of 660 nm. Using the PL light emission detector 106 (see FIG. 1 described above), as shown in FIG. Corresponding to time, the intensity of PL emission from the ES layer 204 at a wavelength of 660 nm is detected (see curve PL).

一方、N2 * ラジカルからのプラズマ発光は、波長654nm付近に発光ピークを示し、プラズマ発光検出装置107(前述した図1参照)を用いて、図6に示すように、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、波長が654nmにおけるN2 * ラジカルからのプラズマ発光の強度が検出される(曲線OES参照)。 On the other hand, the plasma emission from the N 2 * radical shows an emission peak near the wavelength of 654 nm, and dry etching is started using the plasma emission detector 107 (see FIG. 1 described above) as shown in FIG. Corresponding to the elapsed time from, the intensity of plasma emission from the N 2 * radical at a wavelength of 654 nm is detected (see curve OES).

次に、図5(c) に示すように、ES層204の上に、リッジパターン205aを覆うように、電流ブロック層308を形成した後、酸化膜マスク307aを除去することにより、キャップ層306aが露出された電流注入領域(図示せず)を形成する。続いて、キャップ層306a(すなわち、電流注入領域)の上に、p電極309を形成する。   Next, as shown in FIG. 5C, a current blocking layer 308 is formed on the ES layer 204 so as to cover the ridge pattern 205a, and then the oxide film mask 307a is removed to thereby remove the cap layer 306a. A current injection region (not shown) is formed in which is exposed. Subsequently, a p-electrode 309 is formed on the cap layer 306a (that is, the current injection region).

続いて、クラッド層201の上にn電極(図示せず)を形成することにより、電流狭窄構造を有する半導体レーザーを形成する。   Subsequently, an n-electrode (not shown) is formed on the clad layer 201, thereby forming a semiconductor laser having a current confinement structure.

以上のように、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置では、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、該装置に具備されたPL発光検出装置106を用いてES層204からのPL発光の強度を検出するだけでなく、プラズマ発光検出装置107を用いて所定のプラズマからのプラズマ発光の強度を検出する。   As described above, in the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, the ES using the PL light emission detection apparatus 106 provided in the apparatus corresponding to the elapsed time from the start of dry etching. In addition to detecting the intensity of PL emission from the layer 204, the intensity of plasma emission from a predetermined plasma is detected using the plasma emission detector 107.

これにより、プラズマ発光検出装置107を用いて、ドライエッチングの際に、反応室100内における圧力等が変動することにより、N2 ガスに由来するプラズマ(N2 * ラジカル)からのプラズマ発光の強度が変動する様子、すなわち、プラズマ発光の揺らぎを観測することができる。 Thus, the intensity of plasma emission from the plasma (N 2 * radical) derived from N 2 gas due to fluctuations in the pressure in the reaction chamber 100 during dry etching using the plasma emission detector 107. Can be observed, that is, fluctuations in plasma emission can be observed.

このため、N2 * ラジカルからのプラズマ発光、すなわち、ES層204からのPL発光を誘導放出させるプラズマ発光の揺らぎに対応して、ES層204からのPL発光の強度が変動する様子を検出することができる。 For this reason, it is detected that the intensity of PL light emission from the ES layer 204 varies in response to fluctuations in plasma light emission that induces and emits plasma light emission from N 2 * radicals, that is, PL light emission from the ES layer 204. be able to.

これにより、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの進行状況をより一層正確に観測することができるので、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの終点をより一層精度良く検出することができる。   Thereby, since the progress of dry etching in the second cladding layer 205 can be observed more accurately, the end point of dry etching in the second cladding layer 205 can be detected with higher accuracy.

また、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置では、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、従来のように、第2のクラッド層(前述した図9参照)からのプラズマ発光の強度を検出するのではなく、図6に示すように、ES層204からのPL発光の強度を検出する。   Further, in the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, from the second cladding layer (see FIG. 9 described above) as in the past, corresponding to the elapsed time from the start of dry etching. Instead of detecting the intensity of the plasma emission, the intensity of the PL emission from the ES layer 204 is detected as shown in FIG.

このため、ドライエッチングの際に、反応室100内に付着したドライエッチング反応の生成物によって、反応室100内における圧力等が変動することにより、プラズマ発光の揺らぎ等が引き起こされることはあっても、ES層204からのPL発光はプラズマ発光の揺らぎ等の影響を受け難いので、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの終点を再現良く検出することができる。   For this reason, during dry etching, the pressure in the reaction chamber 100 may fluctuate due to the product of the dry etching reaction adhering in the reaction chamber 100, which may cause fluctuations in plasma emission. Since PL light emission from the ES layer 204 is not easily affected by fluctuations in plasma light emission, the end point of dry etching in the second cladding layer 205 can be detected with good reproducibility.

また、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いたドライエッチング方法、具体的には、半導体レーザーの製造方法では、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、第2のクラッド層205からのPL発光の強度だけでなく、N2 * ラジカルからのプラズマ発光、すなわち、ES層204からのPL発光を誘導放出させるプラズマ発光の強度に更に基づいて、ドライエッチングを行うことができる。 Further, in the dry etching method using the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, specifically, in the method of manufacturing a semiconductor laser, the first time corresponding to the elapsed time from the start of dry etching is Further, dry etching is performed based on not only the intensity of PL emission from the second clad layer 205 but also the intensity of plasma emission from N 2 * radicals, that is, the intensity of plasma emission that induces and emits PL emission from the ES layer 204. be able to.

例えば、ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、N2 * ラジカルからのプラズマ発光が示す強度を用いて、ES層204からのPL発光の強度を規格化する。これにより、ES層204からのPL発光の強度における時間変化についてのSN比の向上を図ることができる。 For example, the intensity of PL emission from the ES layer 204 is normalized using the intensity indicated by plasma emission from N 2 * radicals corresponding to the elapsed time from the start of dry etching. Thereby, it is possible to improve the SN ratio with respect to the temporal change in the intensity of PL emission from the ES layer 204.

このように、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの進行状況をより一層正確に把握しながらドライエッチングを行うことができるので、第2のクラッド層205に対してドライエッチングを過剰に行うことなく、ドライエッチングをより一層良好に終了することができる。   Thus, in the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, dry etching is performed while more accurately grasping the progress of dry etching in the second cladding layer 205. Since it can be performed, the dry etching can be completed more satisfactorily without excessively dry etching the second cladding layer 205.

すなわち、リッジパターン205aの形成の際に、従来のように、ES層204及び第1のクラッド層203に掘れ部(前述した図8(d) 507参照)が形成されることがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上をより一層図ることができる。   That is, when the ridge pattern 205a is formed, a digging portion (see FIG. 8 (d) 507 described above) is not formed in the ES layer 204 and the first cladding layer 203 as in the prior art. The yield of laser can be further improved.

更には、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ウェットエッチング法を用いることなくドライエッチング法のみを用いて、リッジパターン205aの形成を行うことができる。   Furthermore, in the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, the ridge pattern 205a can be formed using only the dry etching method without using the wet etching method. it can.

このため、対称性及び垂直性に優れた形状を有するリッジパターン205aを備えた半導体レーザーを実現することができるので、高出力動作が可能な半導体レーザーを提供することができる。   Therefore, a semiconductor laser including the ridge pattern 205a having a shape excellent in symmetry and perpendicularity can be realized, so that a semiconductor laser capable of high output operation can be provided.

尚、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ガス導入口104を通じて反応室100内へ供給される添加ガスとしてN2 ガスを用いたが、添加ガスはN2 ガスに限定されることはなく、GaInPよりなるES層204からのPL発光(λmax=660nm)付近に発光ピークを示すプラズマ(イオン又はラジカル)を発生させるガスであれば適宜選択して用いることができる。 In the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, N 2 gas is used as the additive gas supplied into the reaction chamber 100 through the gas inlet 104. The gas is not limited to N 2 gas, and may be appropriately selected as long as it is a gas that generates plasma (ion or radical) having a light emission peak in the vicinity of PL emission (λmax = 660 nm) from the ES layer 204 made of GaInP. Can be used.

以下に、波長660nm付近に発光ピークを示すプラズマ種及びその代表的な波長について、[表1]を参照しながら説明する。   In the following, plasma types showing emission peaks in the vicinity of a wavelength of 660 nm and their representative wavelengths will be described with reference to [Table 1].

Figure 2006222373
Figure 2006222373

[表1]に示すように、添加ガスとしてN2 ガス、COガス、H2 Oガス、H2 ガス、及びNH3 ガスを用いた場合、これらの添加ガスよりなるプラズマ種(ラジカル又はイオン)からのプラズマ発光は、波長660nm付近に強度の強い発光ピークを示す。 As shown in [Table 1], when N 2 gas, CO gas, H 2 O gas, H 2 gas, and NH 3 gas are used as additive gases, plasma species (radicals or ions) made of these additive gases The plasma emission from, shows a strong emission peak in the vicinity of a wavelength of 660 nm.

このため、これらのガスのうち少なくとも1種類以上のガスを添加ガスとして選択し、エッチングガスと共にガス導入口104を通じて反応室100内へ供給することにより、ドライエッチングの際に、ES層204からのPL発光を誘導放出させることができる。   For this reason, at least one kind of these gases is selected as an additive gas, and is supplied into the reaction chamber 100 through the gas inlet 104 together with the etching gas. PL emission can be induced to be emitted.

尚、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いたドライエッチング方法では、図6に示されるエッチング時間t4、すなわち、ES層204における酸化膜マスク307aが存在していない部分が完全に露出された時点をドライエッチングの終点とし、ドライエッチングの条件を変更することなくドライエッチングを行ったが、本発明に係るドライエッチング方法はこれに限定されることはなく、ES層204からのPL発光の強度に基づいて、ドライエッチングの条件を調整し、調整された条件の下、引き続きドライエッチングを行っても良い。   In the dry etching method using the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention, the etching time t4 shown in FIG. 6, that is, the portion where the oxide film mask 307a is not present in the ES layer 204 is completely present. The dry etching is performed without changing the dry etching conditions, and the dry etching method according to the present invention is not limited to this. The dry etching conditions may be adjusted based on the intensity of PL emission, and the dry etching may be continued under the adjusted conditions.

例えば、ES層204が完全に露出する直前、すなわち、図6に示されるエッチング時間t3の直前に、ドライエッチングの条件(例えば、エッチングガスの流量等)を調整する。   For example, the dry etching conditions (for example, the flow rate of the etching gas) are adjusted immediately before the ES layer 204 is completely exposed, that is, immediately before the etching time t3 shown in FIG.

具体的には、前述した図4(c) に示される工程の後、反応室100内における圧力が1Paに制御された状態の下、SiCl4 ガスの流量を10(ml/min)に保ち、Arガスの流量を50(ml/min)に保ち、及びN2 ガスの流量を10(ml/min)に調整し、ガス導入口104を通じて反応室100内へ各々のガスを供給する。 Specifically, after the step shown in FIG. 4 (c), the flow rate of the SiCl 4 gas is maintained at 10 (ml / min) while the pressure in the reaction chamber 100 is controlled to 1 Pa. The flow rate of Ar gas is maintained at 50 (ml / min), the flow rate of N 2 gas is adjusted to 10 (ml / min), and each gas is supplied into the reaction chamber 100 through the gas inlet 104.

続いて、反応室100内に設置された基板200の温度を150(℃)に保ち、高周波電源103を用いて、反応室100内に供給される高周波電力を200(W)に調整する。   Subsequently, the temperature of the substrate 200 installed in the reaction chamber 100 is maintained at 150 (° C.), and the high frequency power supplied into the reaction chamber 100 is adjusted to 200 (W) using the high frequency power source 103.

このように、ドライエッチングの条件を調整することにより、ES層204に対して第2のクラッド層205の選択比が高いドライエッチングの条件へ変更することができる。   In this way, by adjusting the dry etching conditions, it is possible to change the dry etching conditions so that the selectivity of the second cladding layer 205 with respect to the ES layer 204 is high.

このため、リッジパターン205aの形成の際に、ES層204が完全に露出する直前から、第2のクラッド層205に対して選択的にドライエッチングを行うことができるため、従来のように、ES層204及び第1クラッド層203に掘れ部(前述した図8(d) 参照)が形成されることがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上をより一層図ることができる。   Therefore, when the ridge pattern 205a is formed, the second cladding layer 205 can be selectively dry-etched immediately before the ES layer 204 is completely exposed. Since the digging portion (see FIG. 8D described above) is not formed in the layer 204 and the first cladding layer 203, the yield of the semiconductor laser can be further improved.

(第3の実施形態)
以下に、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた、半導体レーザーの製造方法について説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described.

前述した本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ES層204から発生するPL発光が波長660nm付近に発光ピークを示す場合を例に挙げて説明した。   In the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the second embodiment of the present invention described above, the case where the PL emission generated from the ES layer 204 exhibits an emission peak in the vicinity of a wavelength of 660 nm has been described as an example. .

しかしながら、本発明に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ES層からのPL発光が波長660nm付近に発光ピークを示す場合に限定されることはない。   However, the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the present invention is not limited to the case where PL emission from the ES layer exhibits an emission peak in the vicinity of a wavelength of 660 nm.

本発明に係るドライエッチング装置では、ES層から発生するPL発光が示す発光ピークの波長(λmax)に対応して、ガス導入口を通じて反応室内へ供給される添加ガスを適宜選択して用いることにより、前述した本発明の第1及び第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法と同様の効果を得ることができる。   In the dry etching apparatus according to the present invention, the additive gas supplied into the reaction chamber through the gas inlet is appropriately selected and used in accordance with the wavelength (λmax) of the emission peak indicated by the PL emission generated from the ES layer. The same effects as those of the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the first and second embodiments of the present invention described above can be obtained.

以下に、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法について、前述した本発明の第1及び第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法と同様に、ES層を構成する材料がGaInPである場合を例に挙げて説明する。   The method for manufacturing a semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to the semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the first and second embodiments of the present invention described above. Similar to the manufacturing method, the case where the material constituting the ES layer is GaInP will be described as an example.

例えば、GaInPよりなるES層において、Gaの混晶比が大きくなるようにGaとInとの組成比を調整する。これにより、ES層におけるバンドギャップの増大を図ることができるので、ES層からのPL発光が示す発光ピークは短波長(〜630nm)側へシフトする。   For example, in the ES layer made of GaInP, the composition ratio of Ga and In is adjusted so that the Ga mixed crystal ratio is increased. Thereby, since the band gap in the ES layer can be increased, the emission peak indicated by the PL emission from the ES layer shifts to the short wavelength (˜630 nm) side.

一方、例えば、GaInPよりなるES層において、Gaの混晶比が小さくなるようにGaとInとの組成比を調整する。これにより、ES層におけるバンドギャップの減少を図ることができるので、ES層からのPL発光が示す発光ピークは長波長(〜680nm)側へシフトする。   On the other hand, for example, in the ES layer made of GaInP, the composition ratio of Ga and In is adjusted so that the mixed crystal ratio of Ga becomes small. Thereby, since the band gap in the ES layer can be reduced, the emission peak indicated by the PL emission from the ES layer shifts to the long wavelength (˜680 nm) side.

このように、ES層を構成する材料(GaInP)におけるGaとInとの組成比を調整することにより、ES層が有するバンドギャップを調整することができるので、ES層からのPL発光が630nm〜680nmの波長領域に発光ピークを示すように制御することができる。   In this way, the band gap of the ES layer can be adjusted by adjusting the composition ratio of Ga and In in the material (GaInP) constituting the ES layer, so that PL emission from the ES layer is 630 nm to It can be controlled to show an emission peak in the wavelength region of 680 nm.

以下に、630nm〜680nmの波長領域に、発光ピークを示すプラズマ種及びその代表的な波長について、[表2]を参照しながら説明する。   In the following, plasma types showing emission peaks in the wavelength region of 630 nm to 680 nm and their representative wavelengths will be described with reference to [Table 2].

[表2]は、630nm〜680nmの波長領域に、発光ピークを示すプラズマ種及びその代表的な波長について示す表である。   [Table 2] is a table showing plasma species showing emission peaks in the wavelength region of 630 nm to 680 nm and their typical wavelengths.

Figure 2006222373
Figure 2006222373

[表2]に示すように、N2 ガス、O2 ガス、COガス、H2 Oガス、NH3 ガス、H2 ガス、及びNO3 ガスに由来するプラズマ種(ラジカル又はイオン)からのプラズマ発光は、630nm〜680nmの波長領域に強度の強い発光ピークを示す。 As shown in [Table 2], plasma from plasma species (radicals or ions) derived from N 2 gas, O 2 gas, CO gas, H 2 O gas, NH 3 gas, H 2 gas, and NO 3 gas Luminescence shows a strong emission peak in the wavelength region of 630 nm to 680 nm.

このため、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置では、これらのガスのうち少なくとも1種類以上のガスを添加ガスとして選択し、エッチングガスと共にガス導入口を通じて反応室内へ供給する。   For this reason, in the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention, at least one of these gases is selected as an additive gas and supplied together with the etching gas into the reaction chamber through the gas inlet.

これにより、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ドライエッチングの際に、添加ガスに由来するプラズマからのプラズマ発光によって、ES層からのPL発光を誘導放出させることができる。   Thus, in the method of manufacturing a semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention, PL light emission from the ES layer is caused by plasma light emission from the plasma derived from the additive gas during dry etching. Can be induced to be released.

このように、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ES層からのPL発光が示す発光ピークの波長(λmax=630nm〜680nm)に対応して、添加ガスを適宜選択することができるので、前述した[表1]と比較して添加ガスの選択肢を拡げることができる。   As described above, in the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention, the wavelength of the emission peak indicated by PL emission from the ES layer (λmax = 630 nm to 680 nm) is supported. Since the additive gas can be selected as appropriate, the choice of additive gas can be expanded as compared with [Table 1] described above.

以下に、ES層から発生するPL発光が波長630nm付近に発光ピークを示す場合を例に挙げて、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法について、前述した図4(a) 〜(d) 、前述した図5(a) 〜(c) 、及び前述した図1を参照しながら説明する。   Hereinafter, the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described by taking as an example the case where PL emission generated from the ES layer shows an emission peak in the vicinity of a wavelength of 630 nm. 4 (a) to 4 (d), FIGS. 5 (a) to 5 (c) described above, and FIG. 1 described above.

まず、前述した図4(a) に示される工程と同様に、MOCVD法を用いて、半導体基板200の上に、複数の半導体層(201〜205及び306)を下から順に積層する。   First, similarly to the process shown in FIG. 4A described above, a plurality of semiconductor layers (201 to 205 and 306) are sequentially stacked on the semiconductor substrate 200 using the MOCVD method.

ここで、MOCVD法を用いて形成されるGaInPよりなるES層204は、Gaの混晶比が0.5に調整されることにより、ES層204からのPL発光が波長630nm付近に発光ピークを示すように制御されている。   Here, in the ES layer 204 made of GaInP formed using the MOCVD method, the PL emission from the ES layer 204 has an emission peak in the vicinity of a wavelength of 630 nm by adjusting the Ga mixed crystal ratio to 0.5. Controlled as shown.

次に、図4(b) 及び図4(c) に示される工程と同様に、キャップ層306の上に、所望の形状にパターニングされた酸化膜マスク307aを形成する。   Next, similarly to the steps shown in FIGS. 4B and 4C, an oxide film mask 307a patterned into a desired shape is formed on the cap layer 306. Next, as shown in FIG.

次に、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置における反応室100(前述した図1参照)内に、複数の半導体層(201〜205及び306)等が形成された半導体基板200(図4(c) 参照)を搬送し、下部電極101の上に、複数の半導体層(201〜205及び306)等が形成された半導体基板200を設置する。   Next, a semiconductor substrate 200 (in which a plurality of semiconductor layers (201 to 205 and 306) and the like are formed in a reaction chamber 100 (see FIG. 1 described above) in a dry etching apparatus according to a third embodiment of the present invention. 4C), the semiconductor substrate 200 on which a plurality of semiconductor layers (201 to 205 and 306) and the like are formed is placed on the lower electrode 101.

続いて、反応室100内における圧力が1Paに制御された状態の下、SiCl4 ガスの流量が10(ml/min)、Arガスの流量が50(ml/min)、及びO2 ガスの流量が10(ml/min)の下、ガス導入口104を通じて反応室100内へ各々のガスを供給する。 Subsequently, with the pressure in the reaction chamber 100 controlled to 1 Pa, the flow rate of SiCl 4 gas is 10 (ml / min), the flow rate of Ar gas is 50 (ml / min), and the flow rate of O 2 gas. Each gas is supplied into the reaction chamber 100 through the gas inlet 104 at 10 (ml / min).

続いて、反応室100内に設置された基板200の温度を150(℃)まで上昇させ、高周波電源103を用いて、反応室100内に500(W)の高周波電力を供給する。   Subsequently, the temperature of the substrate 200 installed in the reaction chamber 100 is increased to 150 (° C.), and high frequency power of 500 (W) is supplied into the reaction chamber 100 using the high frequency power source 103.

これにより、反応室100内に、エッチングガス及び添加ガスよりなる多数のプラズマ種(ラジカル又はイオン)を発生させると共に、キャップ層306及び第2のクラッド層205に対して該プラズマを用いたドライエッチングを行う。   As a result, a large number of plasma species (radicals or ions) composed of an etching gas and an additive gas are generated in the reaction chamber 100, and dry etching using the plasma is performed on the cap layer 306 and the second cladding layer 205. I do.

このように、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置では、エッチングガスとしてSiCl4 ガスとArガスとの混合ガスを用いると共に添加ガスとしてO2 ガスを選択して用いる。 Thus, in the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention, a mixed gas of SiCl 4 gas and Ar gas is used as an etching gas, and O 2 gas is selected and used as an additive gas.

2 ガスに由来するプラズマ種のうち、O2 * ラジカルからのプラズマ発光は、波長628nm付近に発光ピークを示すので、ES層204からのPL発光(λmax=630nm)を誘導放出させることができる。 Among the plasma species derived from O 2 gas, plasma emission from O 2 * radicals exhibits an emission peak in the vicinity of a wavelength of 628 nm, so that PL emission (λmax = 630 nm) from the ES layer 204 can be induced to be emitted. .

以上のように、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ES層204を構成する材料の組成比を調整することにより、ES層204が有するバンドギャップを調整することができるので、ES層204からのPL発光が所望の波長領域(λmax=630nm〜680nm)に発光ピークを示すように制御することができる。   As described above, in the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention, the band of the ES layer 204 is adjusted by adjusting the composition ratio of the material constituting the ES layer 204. Since the gap can be adjusted, the PL emission from the ES layer 204 can be controlled so as to show an emission peak in a desired wavelength region (λmax = 630 nm to 680 nm).

これにより、ES層204からのPL発光が示す発光ピークの波長(λmax)に対応して、添加ガスを適宜選択することができるので、添加ガスの選択肢を拡げることができる。   Thereby, the additive gas can be appropriately selected in accordance with the wavelength (λmax) of the emission peak indicated by the PL emission from the ES layer 204, so that the choice of additive gas can be expanded.

更には、例えば、添加ガスとしてO2 ガスを選択して用いる場合、ドライエッチングの際に、ES層204に対する第2のクラッド層205の選択比、及び酸化膜マスク307aに対する第2のクラッド層205の選択比の向上を図ることができる。 Further, for example, when O 2 gas is selected and used as the additive gas, the selection ratio of the second cladding layer 205 to the ES layer 204 and the second cladding layer 205 to the oxide film mask 307a during dry etching are used. The selection ratio can be improved.

このため、リッジパターン205aの形成の際に、第2のクラッド層205に対して選択的にドライエッチングを行うことができるため、従来のように、ES層204及び第1のクラッド層204に掘れ部(前述した図8(d) 507参照)が形成されることがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上をより一層図ることができる。   Therefore, when the ridge pattern 205a is formed, the second cladding layer 205 can be selectively dry-etched, so that the ES layer 204 and the first cladding layer 204 are dug as in the conventional case. Since the portion (see FIG. 8 (d) 507 described above) is not formed, the yield of the semiconductor laser can be further improved.

また、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ES層204からのPL発光が示す発光ピークの波長(λmax=630nm)と、活性層202からのPL発光が示す発光ピークの波長(λmax=660nm)との差異を図ることができるので、両者の干渉を小さくすることができる。   Further, in the method of manufacturing a semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention, the wavelength of the emission peak (λmax = 630 nm) indicated by the PL emission from the ES layer 204 is Since the difference from the emission peak wavelength (λmax = 660 nm) exhibited by PL emission can be achieved, the interference between the two can be reduced.

これにより、PL発光検出装置106(前述した図1参照)を用いて、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの進行状況をより一層正確に観測することができるので、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの終点をより一層精度良く検出することができる。   Accordingly, the progress of dry etching in the second cladding layer 205 can be more accurately observed using the PL emission detection device 106 (see FIG. 1 described above). The end point of dry etching can be detected with higher accuracy.

このため、リッジパターン205aの形成の際に、第2のクラッド層205におけるドライエッチングの進行状況をより一層正確に把握しながらドライエッチングを行うことができるため、従来のように、ES層204及び第1のクラッド層203に掘れ部(前述した図8(d) 507参照)が形成されることがないので、半導体レーザーの歩留まりの向上をより一層図ることができる。   Therefore, when the ridge pattern 205a is formed, the dry etching can be performed while more accurately grasping the progress of the dry etching in the second cladding layer 205. Since the digging portion (see FIG. 8 (d) 507 described above) is not formed in the first cladding layer 203, the yield of the semiconductor laser can be further improved.

更には、本発明の第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ウェットエッチング法を用いることなくドライエッチング法のみを用いて、リッジパターン205aの形成を行うことができる。   Furthermore, in the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the third embodiment of the present invention, the ridge pattern 205a can be formed using only the dry etching method without using the wet etching method. it can.

このため、対称性及び垂直性に優れた形状を有するリッジパターン205aを備えた半導体レーザーを実現することができるので、高出力動作が可能な半導体レーザーを提供することができる。   Therefore, a semiconductor laser including the ridge pattern 205a having a shape excellent in symmetry and perpendicularity can be realized, so that a semiconductor laser capable of high output operation can be provided.

尚、本発明の第1〜第3に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ES層を構成する材料としてGaInPを用いて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、ES層を構成する材料としてAlInPを用いても良い。   Although the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the first to third aspects of the present invention has been described using GaInP as the material constituting the ES layer, the present invention is not limited to this. Alternatively, AlInP may be used as a material constituting the ES layer.

AlInPよりなるES層から発生するPL発光は、510nm〜580nmの波長領域に発光ピークを示すので、510〜580nmの波長領域に発光ピークを示すプラズマ発光によって、ES層からのPL発光を誘導放出させることができる。   Since PL light emission generated from the ES layer made of AlInP shows a light emission peak in the wavelength region of 510 nm to 580 nm, the PL light emission from the ES layer is stimulated to be emitted by plasma light emission showing the light emission peak in the wavelength region of 510 to 580 nm. be able to.

以下に、510nm〜580nmの波長領域に、発光ピークを示すプラズマ種及びその代表的な波長について、[表3]を参照しながら説明する。   In the following, plasma types showing emission peaks in the wavelength region of 510 nm to 580 nm and their representative wavelengths will be described with reference to [Table 3].

[表3]は、510nm〜580nmの波長領域に、発光ピークを示すプラズマ種及びその代表的な波長についてを示す表である。   [Table 3] is a table showing plasma species showing emission peaks in the wavelength region of 510 nm to 580 nm and their typical wavelengths.

Figure 2006222373
Figure 2006222373

[表3]に示すように、N2 ガス、O2 ガス、COガス、H2 Oガス、NH3 ガス、及びHeガスに由来するプラズマ種(ラジカル又はイオン)からのプラズマ発光は、510nm〜580nmの波長領域に強度の強い発光ピークを示す。 As shown in [Table 3], plasma emission from plasma species (radicals or ions) derived from N 2 gas, O 2 gas, CO gas, H 2 O gas, NH 3 gas, and He gas is 510 nm to A strong emission peak is shown in the wavelength region of 580 nm.

このため、これらのガスのうち少なくとも1種類以上のガスを添加ガスとして選択し、エッチングガスと共にガス導入口を通じて反応室内へ供給することにより、ドライエッチングの際に、該添加ガスに由来するプラズマからのプラズマ発光によって、AlInPよりなるES層からのPL発光を誘導放出させることができる。   For this reason, at least one of these gases is selected as an additive gas, and is supplied into the reaction chamber through the gas inlet together with the etching gas, so that the plasma derived from the additive gas can be used during dry etching. The PL emission from the ES layer made of AlInP can be induced and emitted by the plasma emission.

このように、ES層を構成する材料としてAlInPを用いた場合でも、所望の添加ガスを適宜選択することにより、本発明の第1〜第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法と同様の効果を得ることができる。   As described above, even when AlInP is used as a material constituting the ES layer, a semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the first to third embodiments of the present invention can be selected by appropriately selecting a desired additive gas. The same effects as those of the manufacturing method can be obtained.

また、本発明の第1〜第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、赤色半導体レーザーを用いて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、活性層及びES層を構成する材料としてAlGaAsを用いた赤外半導体レーザーを用いても良い。   Moreover, in the manufacturing method of the semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the first to third embodiments of the present invention, it has been described using a red semiconductor laser, but the present invention is not limited to this, An infrared semiconductor laser using AlGaAs as a material constituting the active layer and the ES layer may be used.

AlGaAsよりなるES層から発生するPL発光は、730nm〜800nmの波長領域、すなわち、赤外領域に発光ピークを示すので、730〜800nmの波長領域に発光ピークを示すプラズマ発光によって、ES層からのPL発光を誘導放出させることができる。   Since PL light emission generated from the ES layer made of AlGaAs shows a light emission peak in the wavelength region of 730 nm to 800 nm, that is, in the infrared region, plasma light emission showing a light emission peak in the wavelength region of 730 to 800 nm causes the emission from the ES layer. PL emission can be induced to be emitted.

以下に、730nm〜800nmの波長領域に、発光ピークを示すプラズマ種及びその代表的な波長について、[表4]を参照しながら説明する。   In the following, plasma types showing emission peaks in the wavelength region of 730 nm to 800 nm and typical wavelengths thereof will be described with reference to [Table 4].

[表4]は、730nm〜800nmの波長領域に、発光ピークを示すプラズマ種及びその代表的な波長についてを示す表である。   [Table 4] is a table showing the plasma types showing the emission peaks in the wavelength region of 730 nm to 800 nm and their typical wavelengths.

Figure 2006222373
Figure 2006222373

[表4]に示すように、N2 ガス、H2 Oガス、O2 ガス、COガス、及びArガスに由来するプラズマ種(ラジカル又はイオン)からのプラズマ発光は、730nm〜800nmの波長領域に強度の強い発光ピークを示す。 As shown in [Table 4], plasma emission from plasma species (radicals or ions) derived from N 2 gas, H 2 O gas, O 2 gas, CO gas, and Ar gas is in the wavelength range of 730 nm to 800 nm. Shows a strong emission peak.

このため、これらのガスのうち少なくとも1種類以上のガスを添加ガスとして選択し、エッチングガスと共にガス導入口を通じて反応室内へ供給することにより、ドライエッチングの際に、AlGaAsよりなるES層からのPL発光を誘導放出させることができる。   For this reason, at least one of these gases is selected as an additive gas, and supplied into the reaction chamber through the gas inlet together with the etching gas, so that the PL from the ES layer made of AlGaAs can be obtained during dry etching. Luminescence can be induced to be emitted.

このように、赤外半導体レーザーを用いた場合でも、所望の添加ガスを適宜選択することにより、本発明の第1〜第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法と同様の効果を得ることができる。   Thus, even when an infrared semiconductor laser is used, by appropriately selecting a desired additive gas, a method for manufacturing a semiconductor laser using the dry etching apparatus according to the first to third embodiments of the present invention, and Similar effects can be obtained.

尚、本発明の第1〜第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた半導体レーザーの製造方法では、ES層からのPL発光を誘導放出させる光として、添加ガスよりなるプラズマ(ラジカル又はイオン)からのプラズマ発光を用いたが、本発明はこれに限定されることはなく、ドライエッチング反応の生成物よりなるプラズマからのプラズマ発光等を用いてもよい。   In the semiconductor laser manufacturing method using the dry etching apparatus according to the first to third embodiments of the present invention, plasma (radical or ion) made of an additive gas is used as the light that induces and emits PL emission from the ES layer. However, the present invention is not limited to this, and plasma emission from plasma made of a product of a dry etching reaction may be used.

また、本発明の第1〜第3の実施形態に係るドライエッチング装置を用いたドライエッチング方法では、半導体レーザーにおけるリッジパターンの形成方法を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されることはない。   In the dry etching method using the dry etching apparatus according to the first to third embodiments of the present invention, the method for forming the ridge pattern in the semiconductor laser has been described as a specific example, but the present invention is not limited thereto. It will never be done.

本発明に係るドライエッチング装置は、ドライエッチングの終点を精度良く検出することができるので、高出力動作が可能な半導体レーザーの製造方法に有用である。   Since the dry etching apparatus according to the present invention can accurately detect the end point of dry etching, it is useful for a method of manufacturing a semiconductor laser capable of high output operation.

本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the dry etching apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた、半導体レーザーの製造方法を示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing method of a semiconductor laser using the dry etching apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応する、被処理基板からのPL発光の強度を示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength of PL light emission from a to-be-processed substrate corresponding to the elapsed time after dry etching was started. (a) 〜(d) は、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた、半導体レーザーの製造方法を示す要部工程断面図である。(a)-(d) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing method of a semiconductor laser using the dry etching apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a) 〜(c) は、本発明の第2の実施形態に係るドライエッチング装置を用いた、半導体レーザーの製造方法を示す要部工程断面図である(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing method of a semiconductor laser using the dry etching apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応する、被処理基板からのPL発光の強度、及び所定のプラズマからのプラズマ発光の強度を示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength of PL light emission from a to-be-processed substrate and the intensity | strength of plasma light emission from predetermined plasma corresponding to the elapsed time after the dry etching was started. 従来のドライエッチング装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional dry etching apparatus. 従来のドライエッチング装置を用いた、半導体レーザの製造方法を示す要部工程断面図である。It is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing method of a semiconductor laser using the conventional dry etching apparatus. ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応する、被処理基板からのプラズマ発光の強度を示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength of the plasma emission from a to-be-processed substrate corresponding to the elapsed time after the dry etching was started. ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用して用いた、半導体レーザーの製造方法を示す要部工程断面図である。It is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor laser which used together using the dry etching method and the wet etching method.

符号の説明Explanation of symbols

100 反応室
101 下部電極
102 上部電極
103 高周波電源
104 ガス導入口
105 ガス排気口
106 PL発光検出装置
107 プラズマ発光検出装置
200 基板
201 クラッド層
202 活性層
203 第1のクラッド層
204 エッチングストップ層(ES層)
205 第2のクラッド層
205a リッジパターン
206 レジスト
306 キャップ層
306a パターニングされたキャップ層
307 酸化膜
307a 酸化膜マスク
308 電流ブロック層
309 p電極
400 反応室
401 下部電極
402 上部電極
403 高周波電源
404 ガス導入口
405 ガス排気口
406 PL発光検出装置
500 基板
501 クラッド層
502 活性層
503 第1のクラッド層
504 エッチングストップ層(ES層)
505 第2のクラッド層
505a リッジパターン
505b 第2のクラッド層
505c リッジパターン





DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Reaction chamber 101 Lower electrode 102 Upper electrode 103 High frequency power supply 104 Gas introduction port 105 Gas exhaust port 106 PL light emission detection device 107 Plasma light emission detection device 200 Substrate 201 Cladding layer 202 Active layer 203 First cladding layer 204 Etching stop layer (ES layer)
205 Second Cladding Layer 205a Ridge Pattern 206 Resist 306 Cap Layer 306a Patterned Cap Layer 307 Oxide Film 307a Oxide Film Mask 308 Current Block Layer 309 P Electrode 400 Reaction Chamber 401 Lower Electrode 402 Upper Electrode 403 High Frequency Power Supply 404 Gas Inlet 405 Gas exhaust port 406 PL emission detector 500 Substrate 501 Cladding layer 502 Active layer 503 First cladding layer 504 Etching stop layer (ES layer)
505 Second cladding layer 505a Ridge pattern 505b Second cladding layer 505c Ridge pattern





Claims (13)

反応性ガスが導入された反応室内に高周波電力を供給することによって生じる、前記反応性ガスよりなるプラズマを用いたドライエッチングにより、前記反応室内に設置された被処理基板を加工するドライエッチング装置であって、
前記ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、前記被処理基板からのフォトルミネセンス光の強度を検出するフォトルミネセンス光検出装置を備えることを特徴とするドライエッチング装置。
A dry etching apparatus for processing a substrate to be processed installed in the reaction chamber by dry etching using plasma made of the reactive gas generated by supplying high-frequency power into the reaction chamber into which the reactive gas is introduced. There,
A dry etching apparatus comprising: a photoluminescence light detection device that detects an intensity of photoluminescence light from the substrate to be processed corresponding to an elapsed time after the dry etching is started.
前記フォトルミネセンス光検出装置は、前記被処理基板を俯瞰するような位置に設置されていることを特徴とする請求項1に記載のドライエッチング装置。   The dry etching apparatus according to claim 1, wherein the photoluminescence light detection apparatus is installed at a position overlooking the substrate to be processed. 前記ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、前記プラズマからのプラズマ発光の強度を検出するプラズマ発光検出装置を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のドライエッチング装置。   2. The dry etching apparatus according to claim 1, further comprising a plasma light emission detection device that detects an intensity of plasma light emission from the plasma in correspondence with an elapsed time from the start of the dry etching. 反応性ガスが導入された反応室内に高周波電力を供給することによって生じる、前記反応性ガスよりなるプラズマを用いたドライエッチングにより、前記反応室内に設置された被処理基板を加工するドライエッチング方法であって、
前記ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、前記被処理基板からのフォトルミネセンス光の強度に基づいて、前記ドライエッチングを行うことを特徴とするドライエッチング方法。
A dry etching method for processing a substrate to be processed installed in the reaction chamber by dry etching using plasma made of the reactive gas generated by supplying high-frequency power into the reaction chamber into which the reactive gas has been introduced. There,
A dry etching method, wherein the dry etching is performed based on an intensity of photoluminescence light from the substrate to be processed corresponding to an elapsed time from the start of the dry etching.
前記ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、前記プラズマからのプラズマ発光の強度に更に基づいて、前記ドライエッチングを行うことを特徴とする請求項4に記載のドライエッチング方法。   5. The dry etching method according to claim 4, wherein the dry etching is performed further based on an intensity of plasma emission from the plasma corresponding to an elapsed time from the start of the dry etching. 前記反応性ガスは、塩素系ガスと希ガスとの混合ガスよりなるエッチングガスを含み、
前記塩素系ガスは、Cl2 よりなるガス、SiCl4 よりなるガス、及びBCl3 よりなるガスのうち少なくとも1種類以上のガスを含み、
前記希ガスは、Arよりなるガス、Heよりなるガス、及びXeよりなるガスのうち少なくとも1種類以上のガスを含むことを特徴とする請求項4に記載のドライエッチング方法。
The reactive gas includes an etching gas composed of a mixed gas of a chlorine-based gas and a rare gas,
The chlorine-based gas includes at least one kind of gas selected from a gas composed of Cl 2 , a gas composed of SiCl 4 , and a gas composed of BCl 3 ,
5. The dry etching method according to claim 4, wherein the rare gas includes at least one kind of gas selected from the group consisting of Ar gas, He gas, and Xe gas.
前記反応性ガスは、前記フォトルミネセンス光を誘導放出させるプラズマ発光を有する添加ガスを更に含むことを特徴とする請求項6に記載のドライエッチング方法。   The dry etching method according to claim 6, wherein the reactive gas further includes an additive gas having plasma emission that induces and emits the photoluminescence light. 前記添加ガスは、N2 よりなるガス、COよりなるガス、O2 よりなるガス、H2 よりなるガス、H2 Oよりなるガス、及びNH3 よりなるガスのうち少なくとも1種類以上のガスを含むことを特徴とする請求項7に記載のドライエッチング方法。 The additive gas includes at least one gas selected from the group consisting of N 2 gas, CO gas, O 2 gas, H 2 gas, H 2 O gas, and NH 3 gas. The dry etching method according to claim 7, further comprising: 半導体基板の上に、第1導電型のクラッド層、活性層、第2導電型の第1のクラッド層、エッチングストップ層、第2導電型の第2のクラッド層が下から順に積層されてなる半導体レーザーの製造方法であって、
反応性ガスよりなるプラズマを用いたドライエッチングにより、前記第2のクラッド層にリッジパターンを形成する工程を含み、
前記ドライエッチングは、前記ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、前記エッチングストップ層から誘導放出されるフォトルミネセンス光の強度に基づいて行われることを特徴とする半導体レーザーの製造方法。
On a semiconductor substrate, a first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type first cladding layer, an etching stop layer, and a second conductivity type second cladding layer are laminated in order from the bottom. A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising:
Including a step of forming a ridge pattern in the second cladding layer by dry etching using plasma of a reactive gas,
The dry etching is performed based on the intensity of photoluminescence light stimulated and emitted from the etching stop layer corresponding to the elapsed time from the start of the dry etching. Method.
前記ドライエッチングは、前記ドライエッチングが開始されてからの経過時間に対応して、前記反応性ガスよりなるプラズマからのプラズマ発光の強度に更に基づいて行われることを特徴とする請求項9に記載の半導体レーザーの製造方法。   The dry etching is further performed based on the intensity of plasma emission from the plasma made of the reactive gas corresponding to the elapsed time from the start of the dry etching. Semiconductor laser manufacturing method. 前記クラッド層、前記第1のクラッド層及び前記第2のクラッド層は、AlGaInPよりなり、且つ
前記活性層及び前記エッチングストップ層は、GaInPを含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体レーザーの製造方法。
10. The semiconductor laser according to claim 9, wherein the cladding layer, the first cladding layer, and the second cladding layer are made of AlGaInP, and the active layer and the etching stop layer contain GaInP. Manufacturing method.
前記ドライエッチングは、前記フォトルミネセンス光の強度に基づいて、前記ドライエッチングの条件が調整され、前記調整された条件の下で引き続き行われることを特徴とする請求項9に記載の半導体レーザーの製造方法。   10. The semiconductor laser according to claim 9, wherein the dry etching is performed under the adjusted conditions after adjusting the conditions of the dry etching based on the intensity of the photoluminescence light. Production method. 前記エッチングストップ層を構成する材料の組成比を調整することを特徴とする請求項9に記載の半導体レーザーの製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 9, wherein a composition ratio of a material constituting the etching stop layer is adjusted.
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