JP2012089611A - 面発光型半導体素子の製造方法 - Google Patents

面発光型半導体素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】放熱特性の低下を抑えつつ、内部応力に起因する信頼性の低下を抑えることができる面発光型半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】この製造方法は、活性層１８と、アルミニウムを含み活性層１８上に設けられた半導体層３０と、アルミニウムを含み半導体層３０上に設けられたＤＢＲ部２４とを含む半導体積層構造３２のＤＢＲ部２４及び半導体層３０に対してエッチングを行うことによりメサ部３４を形成する工程と、電流狭窄のための環状の酸化領域２２ｂを半導体層３０の内部に形成するために、メサ部３４の側面から内部に向けてアルミニウムを酸化させる工程と、この工程によりＤＢＲ部２４に形成された酸化領域２４ｃに対して選択的なウェットエッチングを行う第１のエッチング工程と、ＤＢＲ部２４の周縁部をエッチングにより除去する第２のエッチング工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、面発光型半導体素子の製造方法に関する。
面発光型の半導体発光素子として、活性層とＤＢＲ部との間に電流狭窄層を備えるものがある。電流狭窄層においては、光軸を含む領域を囲むように高抵抗領域が形成され、この高抵抗領域によって、光軸を含む領域に電流が狭窄される。例えば、ＧａＡｓ系半導体からなる面発光型半導体素子では、９０％以上といった高いＡｌ組成を有するＡｌＧａＡｓ層が電流狭窄層として設けられる。そして、この電流狭窄層を含むメサ構造が形成されることで電流狭窄層の側面が形成され、該側面から電流狭窄層の内部へ向けて電流狭窄層のＡｌが酸化されることによって、酸化アルミニウムを含む環状の酸化領域（高抵抗領域）が形成される。
図１２〜図１５は、このようなＧａＡｓ系の面発光型半導体素子を製造する際の各工程における断面図である。まず、図１２に示されるように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の上に、ｎ型ＤＢＲ部１０２、活性層（多重量子井戸構造）１０３、スペーサ層１１０、電流狭窄層１０４、及びｐ型ＤＢＲ部１０５を順に成長させる。ｎ型ＤＢＲ部１０２は、Ａｌ０．９ＧａＡｓから成る低屈折率層１０２ａとＡｌ０．１ＧａＡｓから成る高屈折率層１０２ｂとが交互に積層されて成る。同様に、ｐ型ＤＢＲ部１０５は、Ａｌ０．９ＧａＡｓから成る低屈折率層１０５ａとＡｌ０．１ＧａＡｓから成る高屈折率層１０５ｂとが交互に積層されて成る。電流狭窄層１０４は、例えばＡｌ０．９６ＧａＡｓから成る。
次に、ｐ型ＤＢＲ部１０５及び電流狭窄層１０４に対してドライエッチングを行うことにより、図１３に示されるようなメサ部１０６を形成する。そして、図１４に示されるように、メサ部１０６の側面から内部へ向けてメサ部１０６のＡｌを酸化させることにより、酸化アルミニウムを含む環状の酸化領域（高抵抗領域）１０４ａを電流狭窄層１０４に形成する。なお、このとき、ｐ型ＤＢＲ部１０５には、酸化アルミニウムを含む酸化領域１０５ｃが形成される。その後、図１５に示されるように、保護膜１０７及び電極１０８，１０９を形成することによって、面発光型半導体素子１００が完成する。
なお、特許文献１には、上述した構造を備える面発光型半導体素子が記載されている。
米国特許第６５７０９０５号明細書
上述した製造方法では、図１４に示されたように、メサ部１０６の側面から内部へ向けてメサ部１０６のＡｌを酸化させることにより、酸化アルミニウムを含む環状の酸化領域（高抵抗領域）１０４ａを電流狭窄層１０４に形成している。しかしながら、同図に示されるように、ｐ型ＤＢＲ部１０５には、酸化アルミニウムを含む酸化領域１０５ｃが形成される。酸化アルミニウムの格子定数は、他の半導体（ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓなど）と比較して大きく異なるので、このような酸化領域１０５ｃと他の半導体層との界面には大きな応力が生じる。しかも、ｐ型ＤＢＲ部１０５が良好なＤＢＲを構成するためには、低屈折率層１０５ａ及び高屈折率層１０５ｂが各２０層以上設けられることが好ましく、酸化領域１０５ｃによる上述した応力は更に増大することとなる。このような応力によってメサ部１０６の全体に大きな応力が加わり、メサ部１０６にクラックが生じ易くなるといった信頼性の低下を引き起こしてしまう。
そこで、本発明者は、このような課題を解決するために、次のような方法を考えた。すなわち、図１２〜図１４に示された工程を経たのち、メサ部１０６の径よりやや小さい径を有するエッチングマスクをメサ部１０６上に形成し、このエッチングマスクを用いて、酸化領域１０５ｃを含むメサ部１０６の周辺部をドライエッチングにより除去する。この方法により、図１６に示されるようにｐ型ＤＢＲ部１０５の酸化領域１０５ｃが除去される。そして、図１７に示されるように、保護膜１０７及び電極１０８，１０９を形成する。このような製造方法によれば、ｐ型ＤＢＲ部１０５の酸化領域１０５ｃを除去することができ、メサ部１０６における応力の発生を抑えることが可能となる。
しかしながら、本発明者は、このような製造方法における次の課題を見出した。すなわち、酸化アルミニウムを含む酸化領域１０５ｃのドライエッチングにおけるエッチング速度は、ＡｌＧａＡｓといった非酸化半導体のエッチング速度より遅い。したがって、酸化領域１０５ｃを十分に除去しようとすると、他の半導体領域のエッチングが過度に進んでしまう。その結果、例えば図１６に示されたように活性層１０３やＤＢＲ部１０２に対するエッチングが速く進んでｎ型ＧａＡｓ基板１０１に到達してしまう。このため、活性層１０３において発生した熱の放熱経路が長くなり、放熱特性が低下してしまう。
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、放熱特性の低下を抑えつつ、内部応力に起因する信頼性の低下を抑えることができる面発光型半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明による面発光型半導体素子の製造方法は、面発光型の半導体素子を製造する方法であって、活性層と、アルミニウムを含み活性層上に設けられた第１の半導体層と、アルミニウムを含み第１の半導体層上に設けられたＤＢＲ部とを含む半導体積層構造のＤＢＲ部及び第１の半導体層に対してエッチングを行うことによりメサ部を形成するメサ形成工程と、電流狭窄のための環状の酸化領域を第１の半導体層の内部に形成するために、メサ部の側面から内部に向けてアルミニウムを酸化させる酸化工程と、酸化工程によりＤＢＲ部に形成された酸化領域に対して選択的なウェットエッチングを行う第１のエッチング工程と、ＤＢＲ部の周縁部をエッチングにより除去する第２のエッチング工程とを含むことを特徴とする。
この製造方法においては、先ず、ＤＢＲ部に形成された酸化領域に対して選択的なウェットエッチングを行う。この第１のエッチング工程によって、非酸化半導体に対するエッチングを抑制しつつ酸化領域を除去することができる。その後、第２のエッチング工程において、ＤＢＲ部の周縁部をエッチングにより除去することによって、非酸化半導体を過度にエッチングすることなくメサ部の形状を整えることができる。このように、上述した製造方法によれば、酸化領域と非酸化半導体とをそれぞれ適切な度合いでエッチングすることができるので、エッチングが基板に到達することを防ぎ、放熱特性の低下を抑えることが可能になる。また、酸化領域を効果的に除去することができるので、内部応力に起因する信頼性の低下を抑えることができる。
また、面発光型半導体素子の製造方法は、ＤＢＲ部が、屈折率が互いに異なり交互に積層された第２及び第３の半導体層を含み、第２及び第３の半導体層のアルミニウム組成が互いに異なることを特徴としてもよい。このような場合、アルミニウム組成が高い半導体層の酸化領域は、アルミニウム組成が低い半導体層の酸化領域と比較してＤＢＲ部のより内部へと拡がる。ＤＢＲ部がこのような構成を有する場合、上述した面発光型半導体素子の製造方法によれば、第１のエッチング工程によって第２及び第３の半導体層の酸化領域の双方を効果的に除去するとともに、この除去によって生じたＤＢＲ部の側面の凹凸を、第２のエッチング工程によって効果的に解消することができる。
また、面発光型半導体素子の製造方法は、第２のエッチング工程の際に、ＤＢＲ部の周縁部をドライエッチングにより除去することを特徴としてもよい。或いは、面発光型半導体素子の製造方法は、第２のエッチング工程の際に、ＤＢＲ部の周縁部をウェットエッチングにより除去することを特徴としてもよい。
本発明による面発光型半導体素子の製造方法によれば、放熱特性の低下を抑えつつ、内部応力に起因する信頼性の低下を抑えることができる。
本発明に係る製造方法により製造される面発光型半導体素子の一実施形態として、面発光レーザの構成を示す側断面図である。 半導体基板上に各半導体層を成長させる工程を示す側断面図である。 エッチングマスクを形成する工程を示す側断面図である。 メサ形成工程を示す側断面図である。 酸化工程を示す側断面図である。 第１のエッチング工程を示す側断面図である。 エッチングマスクを形成する工程を示す側断面図である。 第２のエッチング工程を示す側断面図である。 保護膜および電極を形成する工程を示す側断面図である。 変形例における第２のエッチング工程を示す側断面図である。 変形例における保護膜および電極を形成する工程を示す側断面図である。 従来のＧａＡｓ系の面発光型半導体素子を製造する際の一工程（半導体基板上に各半導体層を成長させる工程）を示す側断面図である。 従来のＧａＡｓ系の面発光型半導体素子を製造する際の一工程（メサ形成工程）を示す側断面図である。 従来のＧａＡｓ系の面発光型半導体素子を製造する際の一工程（酸化工程）を示す側断面図である。 従来のＧａＡｓ系の面発光型半導体素子を製造する際の一工程（保護膜および電極を形成する工程）を示す側断面図である。 酸化領域を除去するためのエッチング工程を示す側断面図である。 保護膜および電極を形成する工程を示す側断面図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明による面発光型半導体素子の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本発明に係る製造方法により製造される面発光型半導体素子の一実施形態として、面発光レーザ１０の構成を示す側断面図である。図１に示される面発光レーザ１０は、例えば垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ；Vertical Cavity Surface Emitting LASER）である。本実施形態では、面発光レーザ１０から出射される光Ｌの出射方向は、半導体基板１２の主面１２ａに垂直な方向である。
面発光レーザ１０は、第１導電型の半導体基板１２と、半導体基板１２の主面１２ａ上に設けられた第１導電型の第１のＤＢＲ部１４と、第１のＤＢＲ部１４上に設けられた活性層１８と、活性層１８上に設けられた第２導電型の電流狭窄層２２と、電流狭窄層２２上に設けられた第２導電型の第２のＤＢＲ部２４とを備える。半導体基板１２は、第１導電型の半導体、例えばｎ型のＧａＡｓからなる。ＤＢＲ部１４及び２４は、主面１２ａに対して垂直な方向に光共振器を構成する。ＤＢＲ部１４、活性層１８、電流狭窄層２２及びＤＢＲ部２４は、主面１２ａに対して垂直な方向に配列されている。
ＤＢＲ部１４及び２４は、多層反射膜を構成する。すなわち、ＤＢＲ部１４は、主面１２ａに対して垂直な方向に沿って交互に配列された複数の半導体層１４ａ及び１４ｂを含む。同様に、ＤＢＲ部２４は、主面１２ａに対して垂直な方向に沿って交互に配列された複数の半導体層２４ａ及び２４ｂを含む。
半導体層１４ａ及び１４ｂは、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓからなる。半導体層１４ａの屈折率と半導体層１４ｂの屈折率とは互いに異なっており、このような屈折率の相違は、例えばこれらのＡｌ組成が互いに異なることによって好適に実現される。一実施例としては、半導体層１４ａはｎ型Ａｌ０．９ＧａＡｓからなり、半導体層１４ｂはｎ型Ａｌ０．１ＧａＡｓからなる。この場合、半導体層１４ａのＡｌ組成が半導体層１４ｂのＡｌ組成よりも大きいので、半導体層１４ａの屈折率は半導体層１４ｂの屈折率よりも小さくなる。
また、半導体層２４ａ及び２４ｂは、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓからなる。半導体層２４ａの屈折率と半導体層２４ｂの屈折率とは互いに異なっており、このような屈折率の相違は、例えばこれらのＡｌ組成が互いに異なることによって好適に実現される。一実施例としては、半導体層２４ａはｐ型Ａｌ０．９ＧａＡｓからなり、半導体層２４ｂはｐ型Ａｌ０．１ＧａＡｓからなる。この場合、半導体層２４ａのＡｌ組成が半導体層２４ｂのＡｌ組成よりも大きいので、半導体層２４ａの屈折率は半導体層２４ｂの屈折率よりも小さくなる。
活性層１８は、例えばＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ等の半導体材料からなる。活性層１８は、バルク結晶からなってもよいし、量子井戸構造（ＱＷ）を有してもよい。或いは、活性層１８は、主面１２ａに対して垂直な方向に交互に配列された複数の井戸層及び複数の障壁層を含んでもよい。この場合、活性層１８は多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する。井戸層は、例えばＩｎＧａＡｓ等からなる。障壁層は、例えばＧａＡｓからなる。
電流狭窄層２２は、活性層１８とＤＢＲ部２４との間に設けられ、活性層１８に注入される電流を狭窄する。電流狭窄層２２は、開口２２ａが形成された酸化領域（高抵抗領域）２２ｂと、開口２２ａを埋め込む半導体領域２２ｃとを有する。開口２２ａは光Ｌの光軸の一部を含んでおり、開口２２ａの形状は、光Ｌの光軸に対して対称であることが好ましい。より好ましくは、光Ｌの光軸に直交する面における開口２２ａの形状は、円形又は正方形である。酸化領域２２ｂは、アルミニウムを含む半導体層が酸化されることによって形成されたものであり、アルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）を含む。酸化領域２２ｂは、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓまたはｐ型ＡｌＡｓに含まれるアルミニウムが酸化されることによって好適に形成される。この場合、半導体領域２２ｃは未酸化のアルミニウムを含む半導体層であり、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓまたはｐ型ＡｌＡｓからなる。酸化される前の電流狭窄層２２のアルミニウム組成は９０％以上であることが好ましく、一実施例では９６％である。
ＤＢＲ部１４と活性層１８との間には、例えば、クラッドとして機能するスペーサ層１６が設けられている。スペーサ層１６は、例えばｎ型ＧａＡｓからなる。活性層１８と電流狭窄層２２との間には、例えば、クラッドとして機能するスペーサ層２０が設けられている。スペーサ層２０は、例えばｐ型ＧａＡｓからなる。
ＤＢＲ部２４上には、アノード電極２８が設けられている。アノード電極２８には、光Ｌを通過させるための開口２８ａが形成されている。また、半導体基板１２の主面１２ａとは反対側の面すなわち裏面１２ｂ上には、カソード電極２９が設けられている。
このような構成を備える面発光レーザ１０において、アノード電極２８とカソード電極２９との間に駆動電圧を印加すると、電流狭窄層２２の開口２２ａを通って活性層１８に電流が供給される。そして、活性層１８において発生した光によってＤＢＲ部１４とＤＢＲ部２４との間でレーザ発振を生じ、レーザ光Ｌが面発光レーザ１０の外部へ出射される。
次に、上述した構成を備える本実施形態の面発光レーザ１０を製造する方法について、以下に説明する。なお、以下の説明において、ｎ型のドーパントとしては例えばＳｉが好適に用いられ、ｐ型のドーパントとしては例えば炭素（Ｃ）が好適に用いられる。
まず、図２に示されるように、第１導電型の半導体基板１２（例えばｎ型ＧａＡｓ基板）の主面１２ａ上に、ＤＢＲ部１４の複数の半導体層１４ａ（例えばｎ型Ａｌ０．９ＧａＡｓ）及び複数の半導体層１４ｂ（例えばｎ型Ａｌ０．１ＧａＡｓ）を交互に成長させ、その上に、スペーサ層１６（例えばｎ型Ａｌ０．２ＧａＡｓ）、活性層１８、及びスペーサ層２０（例えばｐ型Ａｌ０．２ＧａＡｓ）を順に成長させる。なお、一実施例では、半導体層１４ａ及び１４ｂの層数はそれぞれ３０層である。
そして、スペーサ層２０上に、電流狭窄層２２となる半導体層３０を成長させる。この半導体層３０は、本実施形態における第１の半導体層であり、アルミニウムを含む半導体、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓまたはｐ型ＡｌＡｓからなる。半導体層３０のアルミニウム組成は９０％以上が好ましく、一実施例では、半導体層３０のアルミニウム組成は９６％である。
続いて、半導体層３０上にＤＢＲ部２４の複数の半導体層２４ａ及び複数の半導体層２４ｂを交互に成長させる。前述したように、複数の半導体層２４ａ及び複数の半導体層２４ｂは屈折率が互いに異なり、その屈折率の相違はアルミニウム組成が互いに異なることによって実現されている。一実施例では、半導体層２４ａのアルミニウム組成は９０％であり、半導体層２４ｂのアルミニウム組成は１０％である。また、半導体層１４ａ及び１４ｂの層数は例えばそれぞれ２３層である。なお、半導体層２４ａは本実施形態における第２の半導体層であり、半導体層２４ｂは本実施形態における第３の半導体層である。以上の工程により、図２に示されるように、活性層１８、半導体層３０及びＤＢＲ部２４を含む半導体積層構造３２が形成される。
続いて、ＳｉＮといったシリコン化合物からなる膜をウェハ全体に成膜し、フォトリソグラフィー技術を利用してこの膜をエッチングすることにより、図３に示されるエッチングマスクＭ１を形成する。このエッチングマスクＭ１の平面形状は、例えば直径５０μｍの円形状である。その後、このエッチングマスクＭ１を用いて、半導体積層構造３２のＤＢＲ部２４及び半導体層３０に対してエッチングを行うことによって、図４に示されるように、側面３４ａを有するメサ部３４を形成する（メサ形成工程）。側面３４ａには、半導体層３０が露出する。本実施形態では、上記エッチングのエッチング深さがスペーサ層１６に達することによって、メサ部３４が、活性層１８、半導体層３０、及びＤＢＲ部２４を含む。なお、本工程のエッチングとしては、例えばエッチャントとして塩素系ガスを用いたドライエッチングが好適である。或いは、ブロム系のエッチャントを用いたウェットエッチングを行っても良い。一実施例では、メサ部３４の高さ（すなわちエッチング深さ）は４μｍである。
続いて、メサ部３４の側面３４ａから内部に向けて、メサ部３４に含まれるアルミニウムを酸化させる（酸化工程）。この工程では、図５に示されるように、電流狭窄のための開口２２ａを有する環状の酸化領域２２ｂが半導体層３０に形成される。また、半導体層３０の中央部付近の未酸化領域は、半導体領域２２ｃとなる。こうして、半導体領域２２ｃ及び酸化領域２２ｂを有する電流狭窄層２２が形成される。また、この工程においては、同時に、ＤＢＲ部２４にも酸化領域２４ｃが形成される。この酸化領域２４ｃは、アルミニウム組成が比較的大きい複数の半導体層２４ａの側面３４ａ付近に主に形成される。
一実施例としては、メサ部３４を有するウェハを酸化装置に投入し、水蒸気酸化によって酸化領域２２ｂを形成する。このとき、ウェハの周囲温度を例えば３５０℃とし、酸化時間を例えば４０分とするとよい。なお、この酸化時間は、図１４に示された従来の工程における酸化時間（約２５分）より長い時間である。この条件によれば、メサ部３４の側面３４ａから酸化領域２２ｂの内端（開口２２ａ）までの幅、すなわち側面３４ａからの酸化領域２２ｂの酸化深さは１９μｍ（従来は９μｍ）となる。また、メサ部３４の側面３４ａから酸化領域２４ｃの内端までの幅、すなわち側面３４ａからの酸化領域２４ｃの酸化深さは５μｍ（従来は２μｍ）となる。なお、酸化の進行速度はアルミニウム組成が大きいほど速くなる傾向があり、アルミニウム組成が大きい半導体層ほど、酸化領域の幅が大きくなる。従って、本実施形態では、アルミニウム組成が最も大きい電流狭窄層２２（半導体層３０）の酸化領域２２ｂの幅が最も大きくなり、メサ部３４の中心に近い位置まで形成される。
続いて、酸化領域２２ｂ及び２４ｃに対して選択的なウェットエッチングを行う（第１のエッチング工程）。この工程は、ＤＢＲ部２４に形成された酸化領域２４ｃを除去するために行われる。具体的には、メサ部３４に対しウェットエッチングを行う。このときのエッチャントとしては、例えばＢＨＦが好適である。これにより、図６に示されるように、ＤＢＲ部２４の酸化領域２４ｃが除去される。なお、酸化領域２２ｂについては、エッチング時間を調整することによりその一部が残される。
この工程では、非酸化領域（一例ではＡｌＧａＡｓ）がほとんどエッチングされず、ＡｌＯｘを含む領域が選択的にエッチングされる。したがって、アルミニウム組成が小さいため酸化領域が小さい半導体層２４ｂは殆どエッチングされずに残るので、図６に示されるように、ＤＢＲ部２４の側面では、半導体層２４ａ及び２４ｂが凹凸を構成することとなる。
続いて、メサ部３４に対して再度のエッチングを行うことにより、ＤＢＲ部２４の周縁部を除去する（第２のエッチング工程）。まず、図７に示されるように、エッチングマスクＭ１（図３参照）より小さいエッチングマスクＭ２（例えば直径３０μｍの円形状）をメサ部３４上に形成する。このエッチングマスクＭ２は、前述したエッチングマスクＭ１と同様の方法・材料により形成されることができる。そして、このエッチングマスクＭ２を用い、メサ部３４に対してドライエッチングを行うことにより、メサ部３４の周縁部を除去し、メサ部３４の直径を例えば５０μｍから３０μｍに小さくする。この工程によって、図８に示されるように、メサ部３４の側面が平坦になり、また全ての酸化領域２４ｃ（図５参照）が完全に除去される。なお、この工程ではメサ部３４が設けられた領域以外のウェハ上の領域も同時にエッチングされるので、ＤＢＲ部１４がメサ状にエッチングされて側面１４ｃが形成される。
最後に、図９に示されるようにメサ部３４の上面、側面およびＤＢＲ部１４の側面１４ｃに絶縁性の保護膜３６を形成し、メサ部３４の上面に保護膜３６の開口を形成して該開口にアノード電極２８を形成し、半導体基板１２の裏面１２ｂ上にカソード電極２９を形成することにより、本実施形態の面発光レーザ１０が完成する。
本実施形態による面発光レーザ１０の製造方法により得られる効果について説明する。本実施形態の製造方法においては、先ず、ＤＢＲ部２４に形成された酸化領域２４ｃに対して選択的なウェットエッチングを行う（第１のエッチング工程）。この工程によって、非酸化半導体に対するエッチングを抑制しつつ、酸化領域２４ｃを除去することができる。その後、第２のエッチング工程において、ＤＢＲ部２４の周縁部をエッチングにより除去することによって、非酸化半導体を過度にエッチングすることなくメサ部３４の形状を整えることができ、且つ、ＤＢＲ部２４の酸化領域２４ｃを完全に除去することができる。このとき、メサ部３４の周縁部はほぼ非酸化半導体（ＡｌＧａＡｓ）によって構成されているので、例えば図１６に示されたエッチング工程と比較してエッチングレートが速くなり、エッチング時間を例えば半分程度まで短くすることができる。したがって、ＤＢＲ部１４に対するエッチング深さを、図１６に示された方法におけるエッチング深さの半分程度まで浅くすることができる。
このように、本実施形態の製造方法によれば、酸化領域２４ｃと非酸化半導体とをそれぞれ適切な度合いでエッチングすることができるので、エッチングが半導体基板１２に到達することを防ぎ、放熱特性の低下を抑えることが可能になる。また、酸化領域２４ｃを効果的に除去することができるので、内部応力に起因する信頼性の低下を抑えることができる。なお、本実施形態により製造された面発光レーザ１０の熱抵抗を測定したところ、３０００Ｋ／Ｗであり、図１６及び図１７に示された方法により製造された面発光レーザの熱抵抗（３５００Ｋ／Ｗ）と比較して良好な放熱特性が得られた。
また、本実施形態では、ＤＢＲ部２４が、屈折率が互いに異なり交互に積層された半導体層２４ａ及び２４ｂを含み、半導体層２４ａ及び２４ｂのアルミニウム組成が互いに異なる。このような場合、アルミニウム組成が高い半導体層２４ａの酸化領域２４ｃは、アルミニウム組成が低い半導体層２４ｂの酸化領域と比較してＤＢＲ部２４のより内部へと拡がる。ＤＢＲ部２４がこのような構成を有する場合、本実施形態による面発光レーザ１０の製造方法によれば、第１のエッチング工程によって半導体層２４ａ及び２４ｂの酸化領域の双方を効果的に除去するとともに、この除去によって生じたＤＢＲ部２４の側面の凹凸を、第２のエッチング工程によって効果的に解消することができる。
（変形例）
続いて、上記実施形態に係る面発光型半導体素子の製造方法の変形例について説明する。本変形例における製造方法のうち、第１のエッチング工程までの各工程については上記実施形態と同様なので、説明を省略する。
第１のエッチング工程（図６を参照）ののち、メサ部３４に対して更にエッチングを行うことにより、図１０に示されるようにＤＢＲ部２４の周縁部を除去する（第２のエッチング工程）。まず、上記実施形態と同様にしてエッチングマスクＭ２（図７参照）をメサ部３４上に形成する。そして、このエッチングマスクＭ２を用い、メサ部３４に対してウェットエッチングを行うことにより、メサ部３４の周縁部を除去する。この工程によって、メサ部３４の側面が平坦になり、また全ての酸化領域２４ｃ（図５参照）が完全に除去される。続いて、図１１に示されるように、メサ部３４の上面及び側面に絶縁性の保護膜３６を形成し、メサ部３４の上面に保護膜３６の開口を形成して該開口にアノード電極２８を形成し、半導体基板１２の裏面１２ｂ上にカソード電極２９を形成することにより、本変形例に係る面発光レーザ４０が完成する。
本変形例においては、第２のエッチング工程において使用されるエッチャントとして例えばクエン酸を用い、ＤＢＲ部２４のうち特にアルミニウム組成が小さい半導体層２４ｂの側面付近をエッチングする。半導体層２４ｂの側面付近はその上下面および側面の三方が露出した状態なので、エッチャントが効率良く回り込んでその半導体材料（ＡｌＧａＡｓ）を溶かすことができる。しかも、アルミニウム組成が小さい半導体層２４ｂを選択的にエッチングすることができるので、アルミニウム組成が大きい半導体層（ＤＢＲ部１４の半導体層１４ａなど）がエッチング停止層として機能する。したがって、第２のエッチング工程においてドライエッチングを行う上記実施形態とは異なり、ＤＢＲ部１４に対するエッチング量を極めて少なくすることができるので、放熱特性を更に高めることができる。なお、本変形例により製造された面発光レーザ４０の熱抵抗を測定したところ、２６００Ｋ／Ｗであり、上記実施形態により製造された面発光レーザの熱抵抗（３０００Ｋ／Ｗ）と比較して更に良好な放熱特性が得られた。
また、本変形例の製造方法によれば、上記実施形態と同様に、酸化領域２４ｃを効果的に除去することができるので、内部応力に起因する信頼性の低下を抑えることができる。
１０…面発光レーザ、１２…半導体基板、１４，２４…ＤＢＲ部、１４ａ，１４ｂ…半導体層、１６，２０…スペーサ層、１８…活性層、２２…電流狭窄層、２２ａ…開口、２２ｂ…酸化領域、２２ｃ…半導体領域、２４…ＤＢＲ部、２４ａ…第２の半導体層、２４ｂ…第３の半導体層、２４ｃ…酸化領域、２８…アノード電極、２９…カソード電極、３０…半導体層、３２…半導体積層構造、３４…メサ部、３６…保護膜、４０…面発光レーザ。

Claims (4)

  1. 面発光型の半導体素子を製造する方法であって、
    活性層と、アルミニウムを含み前記活性層上に設けられた第１の半導体層と、アルミニウムを含み前記第１の半導体層上に設けられたＤＢＲ部とを含む半導体積層構造の前記ＤＢＲ部及び前記第１の半導体層に対してエッチングを行うことによりメサ部を形成するメサ形成工程と、
    電流狭窄のための環状の酸化領域を前記第１の半導体層の内部に形成するために、前記メサ部の側面から内部に向けてアルミニウムを酸化させる酸化工程と、
    前記酸化工程により前記ＤＢＲ部に形成された酸化領域に対して選択的なウェットエッチングを行う第１のエッチング工程と、
    前記ＤＢＲ部の周縁部をエッチングにより除去する第２のエッチング工程と
    を含むことを特徴とする、面発光型半導体素子の製造方法。
  2. 前記ＤＢＲ部が、屈折率が互いに異なり交互に積層された第２及び第３の半導体層を含み、
    前記第２及び第３の半導体層のアルミニウム組成が互いに異なることを特徴とする、請求項１に記載の面発光型半導体素子の製造方法。
  3. 前記第２のエッチング工程の際に、前記ＤＢＲ部の前記周縁部をドライエッチングにより除去することを特徴とする、請求項1または２に記載の面発光型半導体素子の製造方法。
  4. 前記第２のエッチング工程の際に、前記ＤＢＲ部の前記周縁部をウェットエッチングにより除去することを特徴とする、請求項1または２に記載の面発光型半導体素子の製造方法。
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