JP3850944B2 - 化合物半導体のエッチング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチング工程の効率化を図り得る化合物半導体のエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
化合物半導体結晶は、半導体レーザや電子デバイスに広く用いられている。以下、赤色半導体レーザを例に従来の技術を説明する。
【0003】
図7は、従来のGaInP系半導体結晶及びAlGaInP系半導体結晶を用いた半導体レーザの製造工程図である。
【0004】
最初に、図7(a)に示すように、n型GaAs基板65上に、n型GaInPバッファ層66、n型AlGaInPクラッド層67、アンドープのAlGaInP活性層68、p型AlGaInPクラッド層69、良好なオーミックコンタクトをなすためのp型GaInPキャップ層70、およびこのp型GaInPキャップ層70の酸化防止のためのp型GaAs保護層71を有機金属気相成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシャル法(MBE法)により連続成長する。
【0005】
次に、図7(b)に示すように、p型GaAs保護層71上にSiO2 マスク層72を電子ビーム蒸着法とフォトリソグラフ技術によってストライプ状に形成した後、図7(c)に示すように、マスク層72を介してp型GaAs保護層71をリン酸系エッチング液で選択エッチングし、ストライプ状p型GaAs保護層73を形成する。更に図7(d)に示すように、ストライプ状p型GaAs保護層73を介してp型GaInPキャップ層70およびp型AlGaInPクラッド層69を臭化水素(HBr)が47%含有された臭化水素酸で選択エッチングして、p型AlGaInPクラッド層69にストライプ部69aおよび平坦部69bを形成し、ストライプ状リッジ74を形成する。
【0006】
その後、図7(e)に示すように、マスク層72を介して平坦部69b上にn型GaAs電流狭窄層(ブロック層)75をMOCVD法又はMBE法により形成した後、マスク層72をフッ酸系エッチング液で除去する。次にブロック層75上およびストライプ状p型保護層73上にp型GaAsキャップ層76をMOCVD法又はMBE法により形成した後、p型キャップ層76上およびn型基板65下面にそれぞれp型電極、n型電極(いずれも図示せず)を蒸着法および熱処理を用いて形成する。
【0007】
図8は、従来のGaInP系半導体結晶およびAlGaInP系半導体結晶を用いた自励発振型半導体レーザの製造工程図である。
【0008】
最初に、図8(a)に示すように、n型GaAs基板77上にn型GaInPバッファ層78、n型AlGaInPクラッド層79、アンドープのAlGaInP活性層80、p型AlGaInPクラッド層81、p型GaInPキャップ層82、p型GaAs保護層83をMOCVD法又はMBE法により連続成長する。
【0009】
次に、電子ビーム蒸着法によりSiO2 層を形成し、フォトリソグラフ技術によりレジストパターン84をストライプ状に形成し、レジストパターン84を介してSiO2 層をフッ酸系エッチング液で選択エッチングしストライプ状SiO2 層85を形成する。更に、図8(b)に示すように、ストライプ状SiO2 層85を介してp型GaAs保護層83をリン酸系エッチング液で選択エッチングしストライプ状p型GaAs保護層86を形成する。
【0010】
次に、図8(c)に示すように、ストライプ状SiO2 層85にフッ酸系エッチング液によるサイドエッチングを施してサイズ減少したストライプ状SiO2 マスク層87を形成しストライプ状p型GaAs保護層86の上表面のサイド部を露出させた後、フォトレジスト84を専用の除去液によって除去する。そして、図8(d)に示すように、ストライプ状p型GaAs保護層86を介してp型GaInPキャップ層82およびp型AlGaInPクラッド層81を臭化水素酸で選択エッチングして、p型AlGaInPクラッド層81にストライプ部81aおよび平坦部81bを有したストライプ状リッジ導波路88を形成する。
【0011】
その後、図8(e)に示すように、マスク層87を介して平坦部81b上および保護層86一部表面にn型GaAs電流狭窄層(ブロック層)89をMOCVD法又はMBE法により形成した後、同図(f)に示すように、マスク層87をフッ酸系エッチング液で除去する。次に、ブロック層89上および保護層86上にp型GaAsキャップ層90をMOCVD法又はMBE法により形成した後、p型キャップ層90上およびn型基板77下面にそれぞれp型電極とn型電極(いずれも図示せず)を蒸着法および熱処理により形成する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、ストライプ状リッジ導波路88を形成する場合、ストライプ状SiO2 マスク層87を介してまずp型GaAs保護層83をリン酸系エッチング液でエッチングしてストライプ状に形成し、更にGaInPキャップ層82とAlGaInPクラッド層81を臭化水素酸系エッチング液でストライプ状にエッチングする方法が用いられている。
【0013】
このため、ストライプ状リッジ導波路88の形成工程が繁雑となり、しかもそれぞれのエッチング工程でのパターンサイズの変化が、例えば半導体レーザの光学的特性のバラツキの発生や信頼性低下などに影響を及ぼすという不具合を有していた。
【0014】
この発明は、GaとAsを少なくとも含有する化合物半導体結晶またはInとPを少なくとも含有する化合物半導体結晶のいずれか一つまたは二つ以上から成る化合物半導体をエッチングする方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明の化合物半導体のエッチング方法は、GaとAsを少なくとも含有する第1化合物半導体結晶と、InとPを少なくとも含有する第2化合物半導体結晶のいずれかを有して成る化合物半導体を、臭化水素酸と、過酸化水素水と、リン酸と、塩酸を、臭化水素酸:過酸化水素水=50:1〜150:1(体積比)、および臭化水素酸:塩酸:リン酸=1:2:2〜4:1:1(体積比)の割合で含む混合液を用いてエッチングすることを特徴とする。
【0016】
前記GaとAsを少なくとも含有する第1化合物半導体結晶が、AlGaAs系半導体結晶、GaAs系半導体結晶、又はこれらの積層体であってもよい。また、前記InとPを少なくとも含有する第2化合物半導体結晶が、GaInP系半導体結晶、AlInP系半導体結晶、AlGaInP系半導体結晶、又はこれらの積層体であってもよい。
【0017】
化合物半導体が、GaAs半導体基板、GaInP半導体結晶層、AlGaInP結晶層、GaInP半導体結晶層、GaAs半導体結晶層とをこの順序で含む積層体であり、該積層体を上述したいずれかのエッチング方法を用いてエッチングしてもよい。
【0018】
ここで、臭化水素酸とリン酸と塩酸と過酸化水素水を含む混合液がエッチング液として用いられるが、このエッチング液は、前述した各種化合物半導体結晶(層である場合も含む。以下同じ。)及びそれらの積層体に対する選択性が非常に小さいため、リッジ導波路ストライプパターンの形成が一回のエッチング工程で可能になる。
【0019】
これは、臭化水素酸に含有する臭化水素(HBr)と過酸化水素水に含有する過酸化水素(H2 O2 )の反応によって生成されるHBrOが、エッチング基として作用するために、各種化合物半導体結晶(結晶層)及びそれらの積層体に対する選択性が非常に小さくなる要因と考えられる。
【0020】
即ち、極めて不安定状態の化合物であるHBrOが被エッチング対象を酸化して酸化物を生成し、分解して再生成したHBrが直ちにかかる酸化物に還元作用を及ぼすことでエッチングが進行すると考えられる。そして、化合物半導体(ウェハ)の面内の均一なエッチングの深さを得るためには、エッチング液を循環させることが必要になる。このことから、エッチングはHBrOの拡散律速によると予想される。
【0021】
臭化水素酸と過酸化水素水を含む混合液は、上述した作用により各種化合物半導体結晶(結晶層)をエッチングするが、この混合液にリン酸と塩酸を混合することによって、エッチング速度の制御、エッチング断面形状の制御、或いは、エッチングの選択性を持たせることも可能であり、それぞれの目的にあわせてエッチング液組成を選択することができる。
【0022】
また、各種化合物半導体結晶(結晶層)及びそれらの積層体をエッチングする場合において、例えばSiO2 層やフォトレジストをマスクとしてエッチングする場合、臭化水素酸とリン酸と塩酸と過酸化水素水を含む混合液を用いることで、ケミカルエッチングの場合に通常みられるようなサイドエッチングが、全く生じないエッチングを行うことも可能である。
【0023】
【発明の実施の形態】
(参考の形態1)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を用いた半導体レーザの製造方法を図1に基づいて説明する。
【0024】
最初に、図1(a)に示すように、n型GaAs基板1上に、層厚0.3μmのn型Ga0.5 In0.5 Pバッファ層2、層厚1.2μmのn型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層3、層厚0.1μmのアンドープ(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P活性層4、層厚0.8μmのp型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層5、層厚0.1μmのp型Ga0.5 In0.5 Pキャップ層6、及び層厚0.3μmのp型GaAs保護層7を有機金属気相成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシャル法(MBE法)により連続成長する。
【0025】
次に、図1(b)に示すように、p型保護層7上にストライプ状の層厚0.2μm、幅2.0μmのSiO2 マスク層8を電子ビーム蒸着法及びフォトリソグラフ技術等によって形成した後、図1(c)に示すように、マスク層8を介してp型GaAs保護層7、p型GaInPキャップ層6、p型AlGaInPクラッド層5を温度10℃の臭化水素酸(HBrが47%含有):リン酸(H3 PO4 が85〜87%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有)=75:50:1(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約140Å/秒)して、p型クラッド層5に層厚0.4μmの平坦部5a及び幅3μmのストライプ部5bを有するストライプ状リッジ導波路9を形成する。
【0026】
その後、図1(b)に示すように、マスク層8を介してn型GaAs電流狭窄層10をMOCVD法又はMBE法により形成した後、図1(e)に示すように、マスク層8をフッ酸系エッチング液で除去し、次にp型GaAsキャップ層12をMOCVD法又はMBE法により形成した後、p型GaAsキャップ層12上及びn型基板1下面にそれぞれp型電極及びn型電極(いずれも図示せず)を形成する。
【0027】
この参考の形態から分かるように、SiO2 マスク層8を介したp型GaAs保護層7、p型GaInPキャップ層6、p型AlGaInPクラッド層5の臭化水素酸:リン酸:過酸化水素水によるエッチングでは、1回のエッチング工程でストライプ状リッジ導波路9のパターン形成が可能である。また、サイドエッチングが生じないため、n型GaAs電流狭窄層10の成長がリッジ導波路9の最上層であるp型GaInPキャップ層6の両端6aからマスク層8の側面に沿って成長することになる。即ち、この方法で製造された半導体レーザは、電流狭窄層が、ストライプ状のリッジ導波路の最上層化合物半導体結晶層と略同一幅を有するとともに、当該最上層化合物半導体層の両端からその近傍において略直上方向に形成されたものとなる。そして、かかる方法であれば、レーザ光の広がり角制御を、マスク層8のサイズ制御によって容易に行うことができ、当該構造の半導体レーザにおいては、レーザ光は正確に制御されたものとなる。
【0028】
また、この参考の形態のエッチング液においては、過酸化水素水の混合比が増えるとエッチングレートが大きくなり、リン酸の混合比が増えるとエッチングレートが小さくなることから、その混合比や液の温度は目的に応じて任意に選定することができるが、実用的には臭化水素酸:過酸化水素水が50:1〜300:1であり、臭化水素酸:リン酸が3:1〜1:3であることが望ましい。また、温度は5〜50℃であることが好ましい。
【0029】
(参考の形態2)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を用いた半導体レーザの製造方法を図2に基づいて説明する。
【0030】
最初に、図2(a)に示すように、n型GaAs基板13上に、層厚0.3μmのn型Ga0.5 In0.5 Pバッファ層14、層厚1.2μmのn型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層15、層厚0.1μmのアンドープの(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P活性層16、層厚0.6μmのp型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層17、層厚0.1μmのp型Ga0.5 In0.5 Pキャップ層18、及び層厚0.3μmのp型GaAs保護層19を有機金属気相成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシャル法(MBE法)により連続成長する。
【0031】
次に、図2(b)に示すように、p型GaAs保護層19上にストライプ状の層厚0.2μm、幅3.0μmのSiO2 マスク層20を電子ビーム蒸着法及びフォトリソグラフ技術等によって形成した後、図2(c)に示すように、マスク層20を介してp型GaAs保護層19、p型GaInPキャップ層18、p型AlGaInPクラッド層17を温度30℃の臭化水素酸(HBrが47%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有):水=1:1:30(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約50Å/秒)して、p型AlGaInPクラッド層17に層厚0.4μmの平坦部17a及び下部幅が3μmのストライプ部17bを有するストライプ状リッジ導波路21を形成する。
【0032】
その後、図2(b)に示すように、SiO2 マスク層20を介して、n型GaAs電流狭窄層22をMOCVD法又はMBE法により形成した後、図2(e)に示すように、マスク層20をフッ酸系エッチング液で除去し、次に、p型GaAsキャップ層23をMOCVD法又はMBE法により形成した後、p型GaAsキャップ層23上及びn型基板13下面にそれぞれp型電極及びn型電極(いずれも図示せず)を形成する。
【0033】
この参考の形態から分かるように、SiO2 マスク層20を介したp型GaAs保護層19、p型GaInPキャップ層18、p型AlGaInPクラッド層17の臭化水素酸:過酸化水素水:水によるエッチングでは、1回のエッチング工程でストライプ状リッジ導波路21のパターン形成が可能であるとともに、サイドエッチング量の制御も可能である。例えばエッチング時間が140秒〜200秒ではエッチング深さが約0.6μmと一定になるのに対して、サイドエッチング量は1.0〜1.3μmと変化するためである。
【0034】
なお、エッチング液の混合比や温度は目的に応じて任意に選定することができるが、実用的には臭化水素酸:過酸化水素水が1:1〜100:1であり臭化水素酸:水が1:1〜1:50であることが望ましい。また、温度は5〜50℃であることが好ましい。
【0035】
(参考の形態3)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を用いた半導体レーザの製造方法を図3に基づいて説明する。
【0036】
最初に、図3(a)に示すように、n型GaAs基板24上に、層厚0.3μmのn型Ga0.5 In0.5 Pバッファ層25、層厚1.2μmのn型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層26、層厚0.1μmのアンドープの(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P活性層27、層厚0.8μmのp型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層28、層厚0.1μmのp型Ga0.5 In0.5 Pキャップ層29、及び層厚0.3μmのp型GaAs保護層30を有機金属気相成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシャル法(MBE法)により連続成長する。
【0037】
次に、図3(b)に示すように、p型GaAs保護層30上にストライプ状の層厚0.2μm、幅2.0μmのSiO2 マスク層31を電子ビーム蒸着法及びフォトリソグラフ技術等で形成した後、図3(c)に示すように、SiO2 マスク層31を介してp型GaAs保護層30、p型GaInPキャップ層29、p型AlGaInPクラッド層28を温度10℃の臭化水素酸(HBrが47%含有):リン酸(H3 PO4 が85〜87%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有)=75:50:1(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約140Å/秒)して、p型クラッド層28に層厚0.4μmの平坦部28a及び下部幅が3.0μmのストライプ部28bを有するストライプ状リッジ導波路32を形成する。
【0038】
その後、図3(b)に示すように、p型GaAs保護層30にリン酸系エッチング液でサイドエッチング部33を形成し、更に、図3(e)に示すように、n型Al0.5 In0.5 P電流狭窄層34をMOCVD法又はMBE法により形成する。次に図3(f)に示すように、SiO2 マスク層31をフッ酸系エッチング液で除去し、p型GaAsキャップ層35をMOCVD法又はMBE法で形成した後、p型GaAsキャップ層35上及びn型基板24下面にそれぞれp型電極及びn型電極(いずれも図示せず)を形成する。
【0039】
この参考の形態の製造方法で得られる半導体レーザは、2段電流狭窄層(ブロック層)構造を有する。そして、n型AlInP電流狭窄層(ブロック層)34は、ストライプ状リッジ導波路32よりも狭い幅で形成されるとともに、ストライプ状リッジ導波路32の最上層化合物半導体結晶層であるp型GaAs保護層30の上面および下面に共に平行なサイド凸領域34aを有したものとなる。これにより、図8に示したp型GaAsキャップ層90における凹凸の形成を排除し、平坦な表面のp型GaAsキャップ層35が形成される。
【0040】
また、かかる方法で製造された半導体レーザ素子は、その発振閾値電流は約40mA程度であり2mW程度から10mW程度まで安定して自励発振するものであり、高性能な半導体レーザ素子が得られていることを示す。
【0041】
(参考の形態4)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を用いた半導体レーザの製造方法を図4に基づいて説明する。
【0042】
最初に、図4(a)に示すように、n型GaAs基板36上に、層厚0.3μmのn型Ga0.5 In0.5 Pバッファ層37、層厚1.2μmのn型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層38、層厚0.1μmのアンドープ(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P活性層39、層厚0.6μmのp型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層40、層厚0.1μmのp型Ga0.5 In0.5 Pキャップ層41、及び層厚0.3μmのp型GaAs保護層42を有機金属気相成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシャル法(MBE法)により連続成長する。
【0043】
次に、図4(b)に示すように、p型GaAs保護層42上にストライプ状の層厚0.2μm、幅3.0μmのSiO2 マスク層43を電子ビーム蒸着法及びフォトリソグラフ技術により形成した後、図4(c)に示すように、マスク層43を介してp型GaAs保護層42、p型GaInPキャップ層41、p型AlGaInPクラッド層40を温度30℃の臭化水素酸(HBrが47%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有):水=1:1:30(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約50Å/秒)して、p型AlGaInPクラッド層40に層厚0.4μmの平坦部40a及び下部幅が3.0μmのストライプ部40bを有したストライプ状リッジ導波路44を形成する。
【0044】
その後、図4(b)に示すように、p型GaAs保護層42にリン酸系エッチング液でサイドエッチング45を施した後、図4(e)に示すように、n型GaAs電流狭窄層46をMOCVD法又はMBE法により形成し、次に、図4(f)に示すようにSiO2 マスク層43をフッ酸系エッチング液で除去し、p型GaAsキャップ層47をMOCVD法又はMBE法により形成した後、p型GaAsキャップ層47上及びn型基板36下面にそれぞれp型電極及びn型電極(いずれも図示せず)を形成する。
【0045】
この参考の形態の製造方法で得られる半導体レーザは、2段電流狭窄層(ブロック層)構造を有する。そして、n型AlInP電流狭窄層(ブロック層)46は、ストライプ状リッジ導波路44よりも狭い幅で形成されるとともに、ストライプ状リッジ導波路44の最上層化合物半導体結晶層であるp型GaAs保護層42の上面および下面に共に平行なサイド凸領域46aを有したものとなる。これにより、図8に示したp型GaAsキャップ層90における凹凸の形成を排除し、平坦な表面のp型GaAsキャップ層47が形成される。
【0046】
かかる方法で製造された半導体レーザ素子の特性は、発振閾値電流が約45mA程度であり、2mA程度から10mA程度まで安定した自励発振特性を有しており、高性能な半導体レーザが得られていることを示す。
【0047】
(参考の形態5)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を用いた半導体レーザの製造方法を図5に基づいて説明する。
【0048】
最初に、n型GaAs基板48上に、層厚0.3μmのn型Ga0.5 In0.5 Pバッファ層49、層厚1.2μmのn型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層50、層厚0.1μmのアンドープ(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P活性層51、層厚0.8μmのp型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 Pクラッド層52、層厚0.1μmのp型Ga0.5 In0.5 Pキャップ層53、層厚0.3μmのp型GaAs保護層55を有機金属気相成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシャル法(MBE法)により連続成長する。
【0049】
次に、p型GaAs保護層55上にストライプ状の層厚0.2μm、幅3.0μmのSiO2 マスク層54を電子ビーム蒸着法及びフォトリソグラフ技術によって形成した後、SiO2 マスク層54を介して、温度30℃の臭化水素酸(HBrが47%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有):水=5:1:200(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約30Å/秒)を行うことによって、p型GaAs保護層55だけが選択的にエッチング除去される。
【0050】
上記の臭化水素酸:過酸化水素水:水のエッチング液の場合、水:臭化水素酸の混合比が1:40以下で且つ臭化水素酸:過酸化水素水の混合比が5:1以下の場合は、GaAs系化合物半導体結晶あるいはGaAs系化合物結晶積層体に対してエッチング作用を及ぼすが、InP系化合物半導体結晶あるいはInP系化合物半導体結晶積層体に対してはエッチング作用を及ぼさない。また、この場合の実用的温度は5〜50℃である。
【0051】
(実施の形態1)
この実施の形態の化合物半導体のエッチング方法を用いた半導体レーザの製造方法を図6に基づいて説明する。
【0052】
n型GaAs基板56上に、n型Ga0.5 In0.5 P層57、n型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P層58、アンドープ(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P層59、p型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P層60、n型GaAs層61、p型GaAs層62が有機金属気相成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシャル法(MBE法)により形成されたウェハのp型GaAs層62上に、フォトリソグラフ技術等によってフォトレジストパターン63を形成する。
【0053】
次に、パターン63を介して、p型GaAs層62からn型GaAs基板56に至るまでを温度30℃の臭化水素酸(HBrが47%含有):塩酸(HClが35%含有):リン酸(H3 PO4 が85〜87%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有)=75:50:50:1(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約1μm/分)することで、エッチング溝64を形成して素子分離を行う。
【0054】
ここで、塩酸とリン酸を混入することで、例えばオフ研磨(ウェハ表面が任意の結晶面となるようする研磨)がなされたオフ基板を用いた場合にみられるエッチングの不均一状態が大きく改善される。
【0055】
上記エッチング液の混合比や温度はその目的に応じて任意に選定することができるが、実用的には臭化水素酸:過酸化水素水が50:1〜150:1であり臭化水素酸:塩酸:リン酸が1:2:2〜4:1:1であること又温度は10〜50℃であることが好ましい。
【0056】
(参考の形態6)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を用いた半導体レーザの製造方法をて説明する。
【0057】
図には示していないが、例えばn型GaAs基板上に、n型GaAsバッファ層、n型Al0.45 Ga0.55 Asクラッド層、アンドープAl0.14 Ga0.86 As活性層、p型Al0.45 Ga0.55 Asクラッド層、p型GaAsコンタクト層を順次MOCVD法又はMBE法で形成した後、電子ビーム蒸着及びフォトリソグラフ技術によって所望のSiO2 マスクパターンを形成する。
【0058】
しかる後に、マスクパターンを介して温度10℃の臭化水素酸(HBrが47%含有):リン酸(H3 PO4 が85〜87%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有)=75:50:1(体積比)のエッチング液でp型GaAsコンタクト層からp型AlGaAsクラッド層の一部に至るまでをエッチング(エッチングレートは約100Å/秒)することで、ストライプ状リッジ導波路のパターンを形成することができるものである。
【0059】
(参考の形態7)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を説明する。
【0060】
図には示していないが、例えば、n型GaAs基板上にMOCVD法又はMBE法で形成されたZnSe層をフォトレジストパターンを介して温度30℃の臭化水素酸(HBrが47%含有):リン酸(H3 PO4 が85〜87%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有)=75:50:1(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約300Å/秒)することで、所望のパターンを得ることができる。
【0061】
(参考の形態8)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を説明する。
【0062】
図には示していないが、例えばInP基板上にMBE法で形成されたInAs層をフォトレジストパターンを介して温度10℃の臭化水素酸(HBrが47%含有):リン酸(H3 PO4 が85〜87%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有)=75:50:1(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約50Å/秒)することで、所望のパターンが得られる。
【0063】
(参考の形態9)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を説明する。
【0064】
図には示していないが、例えばn型GaAs基板上に、n型GaAsバッファ層、n型Al0.45 Ga0.55 Asクラッド層、アンドープAl0.14 Ga0.86 As活性層、p型Al0.45 Ga0.55 Asクラッド層、p型GaAsコンタクト層を順次MOCVD法又はMBE法で形成した後、電子ビーム蒸着及びフォトリソグラフ技術によって所望のSiO2 マスクパターンを形成する。
【0065】
しかる後に、マスクパターンを介して温度30°Cの臭化水素酸(HBrが47%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有)=75:1(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約1000Å/秒)することで、p型GaAsコンタクト層からp型Al0.45 Ga0.55 Asクラッド層までのエッチングが可能であり、1回のエッチング工程でストライプ状リッジ導波路のパターンが形成されるというものである。
【0066】
(参考の形態10)
この発明の参考の形態の化合物半導体のエッチング方法を説明する。
【0067】
図には示していないが、例えば、n型GaAs基板上に、n型Ga0.5 In0.5 P層、n型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P層、アンドープ(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P層、p型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P層、n型GaAs層、p型GaAs層がMOCVD法又はMBE法により形成されたウェハのp型GaAs層上にフォトリソグラフ技術等によって、所望のフォトレジストパターンを形成する。
【0068】
しかる後に、フォトレジストパターンを介してp型GaAs基板に至るまでを温度30°Cの臭化水素酸(HBrが47%含有):過酸化水素水(H2 O2 が35%含有):塩酸(HClが35%含有)=75:1:2.5(体積比)のエッチング液でエッチング(エッチングレートは約1000Å/秒)することで、素子分離溝の形成等を行うというものである。
【0069】
なお、臭化水素酸:リン酸:水=1:1:30のエッチング液を用いて各種化合物半導体を温度30℃でエッチング(エッチングレートはZnSeの場合で約40Å/秒)することができる。
【0070】
また、以上説明した実施の形態および参考の形態では、化合物半導体結晶(結晶層)を用いた半導体レーザを製造する例について説明をしたが、他の化合物半導体素子(電子デバイス)の製造方法にも同様に用いることができる。更に、前述した化合物半導体結晶(結晶層)及びそれらの積層体の他に、イオン化結合を有する化合物半導体結晶(結晶層)に対して用いても同様な効果を有する。
【0071】
【発明の効果】
以上説明したように、臭化水素酸と過酸化水素水を含む混合液を用いたこの発明のエッチング方法によれば、GaAs系化合物半導体結晶(結晶層)、InP系化合物半導体結晶(結晶層)、又は、これら化合物半導体結晶(結晶層)から成る積層体に、1回のエッチング工程によって制御性良くパターン形成することが可能となる。一方、前記混合液にリン酸と塩酸を混合することによって、エッチング速度の制御、エッチング断面形状の制御、或いは、エッチングの選択性を持たせることも可能であり、それぞれの目的にあわせてエッチング液組成を容易に選択することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1の参考の形態に係る半導体レーザの製造工程図である。
【図2】 この発明の第2の参考の形態に係る半導体レーザの製造工程図である。
【図3】 この発明の第3の参考の形態に係る半導体レーザの製造工程図である。
【図4】 この発明の第4の参考の形態に係る半導体レーザの製造工程図である。
【図5】 この発明の第5の参考の形態に係る半導体レーザの製造工程図である。
【図6】 この発明の第1の実施の形態に係る化合物半導体結晶層のエッチング模式図である。
【図7】 従来の半導体レーザの製造工程図の一例である。
【図8】 従来の半導体レーザの製造工程図の一例である。
【符号の説明】
1 n型GaAs基板1上
2 n型GaInPバッファ層
3 n型AlGaInPクラッド層
4 アンドープAlGaInP活性層
5 p型AlGaInPクラッド層
6 p型GaInPキャップ層
7 p型保護層
8 SiO2 マスク層
9 ストライプ状リッジ導波路
10 n型GaAs電流狭窄層
12 p型GaAsキャップ層
Claims (4)
- GaとAsを少なくとも含有する第1化合物半導体結晶と、InとPを少なくとも含有する第2化合物半導体結晶のいずれかを有して成る化合物半導体を、臭化水素酸と、過酸化水素水と、リン酸と、塩酸を、臭化水素酸:過酸化水素水=50:1〜150:1(体積比)、および臭化水素酸:塩酸:リン酸=1:2:2〜4:1:1(体積比)の割合で含む混合液を用いてエッチングすることを特徴とする化合物半導体のエッチング方法。
- 上記GaとAsを少なくとも含有する第1化合物半導体結晶が、AlGaAs系半導体結晶、GaAs系半導体結晶、又はこれらの積層体であることを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体のエッチング方法。
- 上記InとPを少なくとも含有する第2化合物半導体結晶が、GaInP系半導体結晶、AlInP系半導体結晶、AlGaInP系半導体結晶、又はこれらの積層体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の化合物半導体のエッチング方法。
- 化合物半導体が、GaAs半導体基板、GaInP半導体結晶層、AlGaInP結晶層、GaInP半導体結晶層、GaAs半導体結晶層とをこの順序で含む積層体であり、該積層体を請求項1乃至請求項3のいずれかのエッチング方法を用いてエッチングすることを特徴とする化合物半導体のエッチング方法。
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