JP4514868B2

JP4514868B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP4514868B2
Application number: JP37467099A
Authority: JP
Inventors: 真二郎原; 卓也藤井; 満江川
Original assignee: Sumitomo Electric Device Innovations Inc; Fujitsu Semiconductor Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Device Innovations Inc; Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001189523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関し、特に１枚の基板上に成長させた半導体結晶層と、その半導体結晶層の端面に直接結合（バットジョイント：Butt-joint）する他の半導体結晶層を有する半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ装置、半導体アンプ、半導体光導波路等の半導体光素子を同一基板上にモノリシックに集積することにより、装置の小型化、低価格化を可能にすることができる。このため、複数の半導体光素子をモノリシックに集積したいわゆる半導体光集積装置が注目されている。
【０００３】
分布帰還型半導体レーザ装置（ＤＦＢレーザ装置）を例にとって従来の半導体装置の製造方法を説明する。半導体基板の表面に回折格子を形成した後、半導体レーザ積層構造を基板全面上に形成する。レーザ積層構造の表面のうち、半導体レーザ装置となる領域を誘電体マスクパターンで覆う。この誘電体マスクパターンをエッチングマスクとしてレーザ積層構造を選択的にエッチングする。レーザ積層構造をエッチングした領域の半導体基板表面上に光導波路構造を再成長させる。これにより、レーザ積層構造と導波路構造とが、その端面を介して直接結合する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光導波路構造を再成長させる際に、レーザ積層構造の端面近傍（バットジョイント部近傍）において異常成長が生じることが知られている。例えば、バットジョイント部近傍における光導波路構造の膜厚が、所望の設計膜厚の数倍にも達する場合がある。局所的な異常成長により、表面に段差が形成される。この段差のために、その後の製造工程が困難になる。
【０００５】
特開平３−１９８３９２号公報、及び特開平９−１９９７９４号公報に、導波路構造の選択再成長時の異常成長を回避する方法が開示されている。この方法では、誘電体マスクパターンの平面形状を工夫し、バットジョイント部近傍における実効的な成長速度を遅くすることにより、段差の発生が抑制される。しかし、作製すべき半導体光集積装置ごとに誘電体マスクパターンの平面形状を個々に設計する必要がある。
【０００６】
特開平１１−８７８４４号公報、特開平９−６４４６３号公報、特開平８−３４０１５３号公報、特開平５−２５１８１２号公報、及び特開平５−２５９５６８号公報等に、選択再成長時の異常成長を回避する他の方法が開示されている。この方法では、選択成長時の誘電体マスクパターンを庇状に形成し、その後の選択成長の異常成長を回避している。庇状の部分は、レーザ積層構造のエッチングの際に、サイドエッチングすることにより形成される。しかし、サイドエッチングの深さを再現性よく制御することが困難である。
【０００７】
本発明の目的は、バットジョイント部近傍の異常成長を防止することが可能な半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、発光層を含む積層構造と導波路構造とをバットジョイントし、バットジョイント部近傍の基板表面段差を少なくした半導体装置を提供することである。
【０００９】
本発明の一観点によると、
半導体基板の主面上に、半導体材料からなる活性層を形成する工程と、
前記活性層の上に、前記活性層よりも屈折率の小さな第１の半導体材料からなる第１のクラッド層を成長させる工程と、
前記第１のクラッド層の上に、前記第１の半導体材料とはエッチング耐性の異なる第２の半導体材料からなる下キャップ層を成長させる工程と、
前記下キャップ層の上に、前記第２の半導体材料とはエッチング耐性の異なる第３の半導体材料からなる上キャップ層を成長させる工程と、
前記上キャップ層の表面のうち一部の領域をマスクパターンで覆う工程と、
前記マスクパターンをエッチングマスクとして前記上キャップ層をエッチングし、該マスクパターンで覆われていない領域に前記下キャップ層を露出させる工程と、
露出した前記下キャップ層をエッチングするとともに、前記マスクパターンの下方の該下キャップ層を横方向にエッチングし、該マスクパターンを庇状に残す工程と、
前記下キャップ層をエッチングマスクとして、前記第１のクラッド層をエッチングする工程と、
前記第１のクラッド層をエッチングマスクとして、前記活性層をエッチングする工程と、
前記活性層がエッチングされた領域上に成長し、前記マスクパターンの表面上には成長しない条件で、半導体材料からなる光導波路層を、前記活性層とバットジョイントするように選択的に成長させる工程と、
前記光導波路層の上に成長し、前記マスクパターンの表面上には成長しない条件で、前記光導波路層よりも屈折率の小さな半導体材料からなる第２のクラッド層を選択的に成長させる工程と
を有し、前記上キャップ層をエッチングする工程において、該上キャップ層がサイドエッチングされないか、または該上キャップ層のサイドエッチング量が、前記下キャップ層をエッチングする工程における該下キャップ層のサイドエッチング量よりも少ない半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
第２の層をエッチングするときに、第３の層がエッチングマスクとして作用する。誘電体等からなるマスクパターンでマスクする場合に比べて、第２の層と第３の層との界面が安定であるため、サイドエッチングの深さを再現性よく制御することができる。サイドエッチングの深さを精度よく制御すると、第４の層の選択成長時の異常成長を抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、本発明の実施例による半導体装置の製造方法について説明する。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、（１００）面を主面とするｎ型ＩｎＰ基板１を準備する。ＩｎＰ基板１の主面に、レーザ構造形成領域２及び導波路構造形成領域３が画定されている。２つの領域２と３との境界線は、ＩｎＰ基板の［０１１］方向に垂直な方向（例えば［０−１１］方向）と平行である。ここで、−１は、１のオーバーバーを意味する。なお、境界線が［０−１１］方向と結晶学的に等価な他の方向（＜１−１０＞方向）と平行になるような構成としてもよい。いいかえれば、＜１１０＞方向と垂直になるようにしてもよい。また、境界線と＜１−１０＞方向が平行でなくとも、＜１−１０＞方向からのずれが１０°以下となるようにしてもよい。ＩｎＰ基板１の主面の、レーザ構造形成領域２内に回折格子４を形成する。回折格子４は、例えば光干渉露光法により形成される。
【００１５】
回折格子４が形成されたＩｎＰ基板１の主面上に、厚さ５０ｎｍの光閉じ込め層５、活性層６、厚さ５０ｎｍの光閉じ込め層７を順番に成長させる。光閉じ込め層５及び７は、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰで形成される。活性層６は、バリア層と井戸層とを交互に積層して形成される。バリア層は９層配置され、井戸層は８層配置される。活性層６の厚さは１００ｎｍである。バリア層は、フォトルミネッセンス波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰで形成され、井戸層は、フォトルミネッセンス波長１．５４μｍのＩｎＧａＡｓＰで形成される。この活性層６により、波長１．５５μｍのフォトルミネッセンスが得られる。
【００１６】
光閉じ込め層７の上に、ｐ型ＩｎＰからなる厚さ０．５μｍのクラッド層８、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなる厚さ２０ｎｍの下キャップ層９、及びｐ型ＩｎＰからなる厚さ２０ｎｍの上キャップ層１０を順番に成長させる。下キャップ層７は、室温での発光波長が１．１５μｍとなる組成比を有する。これらの各層は、有機金属化学気相成長（ＭＯ−ＣＶＤ）により形成することができる。
【００１７】
レ−ザ構造形成領域２の上方の上キャップ層１０の表面を、酸化シリコンからなるマスクパターン１１で覆う。
【００１８】
図１（Ｂ）に示すように、マスクパターン１１をエッチングマスクとして上キャップ層１０をエッチングする。上キャップ層１０のエッチングは、塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）と水（Ｈ₂Ｏ）との混合液を用いて行うことができる。塩酸と過酸化水素と水との体積混合比は１：１：４である。なお、用いた塩酸は、濃度３６重量％のものであり、過酸化水素は、濃度３１重量％のものである。このとき、サイドエッチングはほとんど生じない。
【００１９】
図１（Ｃ）に示すように、マスクパターン１１及びその下に残っている上キャップ層１０をマスクとして、下キャップ層９をエッチングする。下キャップ層９のエッチングは、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素と水との混合液を用いて行うことができる。硫酸と過酸化水素と水との体積混合比は、１：１：１である。なお、用いた硫酸の濃度は９６重量％である。
【００２０】
このとき、下キャップ層９がサイドエッチングされ、マスクパターン１１と上キャップ層１０とが庇状に残る。上キャップ層１０は、このまま残しておいても後工程の光導波路層やクラッド層の成長において問題となることはないが、通常は下キャップ層９がサイドエッチングされた領域に、上キャップ層１０の下面が露出するため、後工程のクラッド層８のエッチング時に、上キャップ層１０の露出部分が除去されてしまう。
【００２１】
本願発明者らの実験によると、ＩｎＧａＡｓＰからなる下キャップ層９の上に酸化シリコンからなるマスクパターン１１を直接形成した場合には、サイドエッチングの深さを再現性よく制御することが困難であった。これは、ＩｎＧａＡｓＰからなる下キャップ層と酸化シリコンからなるマスクパターンとの接合界面の状態が安定しないためと考えられる。
【００２２】
本実施例の場合には、下キャップ層９のエッチング時には、上キャップ層１０がマスクとして作用する。両者はともに化合物半導体であり、両者の界面の状態は安定していると考えられる。このため、サイドエッチングの深さを再現性よく制御することができる。なお、このとき、マスクパターン１１は、上キャップ層１０の上面をエッチャントから保護する役割を担う。
【００２３】
サイドエッチングの深さを再現性よく制御するためには、下キャップ層９及び上キャップ層１０の厚さを、１００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２４】
図２（Ａ）に示すように、下キャップ層９をマスクとしてクラッド層８をエッチングする。クラッド層８のエッチングは、臭化水素（ＨＢｒ）と水との混合液を用いた異方性エッチングにより行う。臭化水素と水との体積混合比は２：１である。用いた臭化水素は、濃度４７重量％のものである。このとき、クラッド層８の端面に、（１１１）Ａ面もしくはそれに近い結晶面が現れる。このような異方性エッチングを用いると、クラッド層８のサイドエッチングが、下キャップ層９の縁でほぼ停止する。
【００２５】
図２（Ｂ）に示すように、クラッド層８をマスクとして、光閉じ込め層７、活性層６、及び光閉じ込め層５をエッチングする。これらの層のエッチングは、硫酸と過酸化水素と水とを体積混合比で１５：１：１に混合したエッチャントを用いて行う。このとき、これらの層がサイドエッチングされ、クラッド層８の端部が庇状に張り出す。
【００２６】
図２（Ｃ）に示すように、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰからなる光導波路層１２を選択成長させる。さらに、光導波路層１２の上に、ｎ型のＩｎＰからなるクラッド層１３を選択成長させる。クラッド層８の端面（斜面）に（１１１）Ａ面もしくはそれに近い面が露出していると、光導波路層１２を選択成長させる時に、光導波路層１２がクラッド８の斜面上に這い上がって成長することを抑制できる。
【００２７】
クラッド層１３を選択成長させた後、マスクパターン１１を除去する。このとき、上キャップ層１０及び下キャップ層９も除去される。なお、上キャップ層１０及び下キャップ層９がクラッド層８の上に残っていてもよい。
【００２８】
マスクパターン１１を除去した後、レーザ構造形成領域２と導波路構造形成領域３との境界線に直交する方向に延在するメサが残るように、クラッド層８及び１３の上面からＩｎＰ基板１の表面層までを、酸化シリコンマスクを用いて選択的にエッチングする。メサの両側を、ｎ型のＩｎＰ及びｐ型のＩｎＰで埋め込み、電流狭窄層を形成する。この埋め込みは、選択成長により行われる。埋め込まれたｐ型ＩｎＰ領域の上に、ｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を形成する。このコンタクト層の上面及びＩｎＰ基板１の裏面に、電極を形成する。このようにして、ＤＦＢレーザ装置と光導波路とが形成された半導体光集積装置が得られる。
【００２９】
活性層６内で励起されたレーザ光が導波路層１２内に入射し、導波路層１２に沿って伝搬する。
【００３０】
次に図３を参照して、図２（Ｃ）の工程で成長させた光導波路層１２の成長の様子と、クラッド層８の庇状部分の張り出し量との関係について説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれクラッド層８の庇状部分の張り出し量が１７０ｎｍ、２２０ｎｍ、及び４８０ｎｍの場合を示す。いずれの図面も、活性層６の端面から十分離れた領域における光導波路層１２の厚さが、光閉じ込め層５、活性層６、及び光閉じ込め層７の合計の厚さとほぼ等しくなるまで成長させた状態を示す。
【００３１】
図３（Ｂ）に示すように、庇状部分の張り出し量が２２０ｎｍのとき、光導波路層１２の表面がほぼ平坦になる。張り出し量が少ない場合には、図３（Ａ）に示すように、活性層６とのバットジョイント部近傍において光導波路層１２が厚くなり、クラッド層８の端面の一部が光導波路層１２で覆われてしまう。張り出し量が多い場合には、図３（Ｃ）に示すように、バットジョイント部近傍に窪みが形成される。
【００３２】
これら種々の実験から、クラッド層８の庇状部分の好適な張り出し量は、０．２〜０．３μｍであることがわかった。
【００３３】
次に、図４を参照して、図２（Ｃ）の工程で成長させたクラッド層１３の成長の様子と、マスクパターン１１の庇状部分の張り出し量との関係について説明する。図４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれマスクパターン１１の庇状部分の張り出し量が１１０ｎｍ、２６０ｎｍ、及び４８０ｎｍの場合を示す。いずれの図面も、クラッド層８の端面から十分離れた領域におけるクラッド層１３の厚さが、クラッド層８の厚さとほぼ等しくなるまで成長させた状態を示す。
【００３４】
図４（Ｂ）に示すように、庇状部分の張り出し量が２６０ｎｍのとき、クラッド層１３の表面がほぼ平坦になる。張り出し量が少ない場合には、図４（Ａ）に示すように、クラッド層８と１３とのバットジョイント部近傍においてクラッド層１３が異常成長し、尾根状部分１３ａが形成されてしまう。張り出し量が多い場合には、図４（Ｃ）に示すように、バットジョイント部近傍に窪みが形成されてしまう。
【００３５】
これら種々の実験から、マスクパターン１１の庇状部分の好適な張り出し量は、０．２〜０．３μｍであることがわかった。図１及び図２に示す実施例による方法を用いれば、マスクパターン１１の庇状部分の張り出し量を再現性よく制御できるため、クラッド層１３の表面をほぼ平坦にすることが可能になる。
【００３６】
上記実施例では、半導体基板の表面上にまずレーザ積層構造を、全面成長とエッチングにより形成し、その後導波路構造を選択再成長によって形成する場合を説明した。成長順序を逆にし、最初に導波路構造を、全面成長とエッチングにより形成し、その後レーザ積層構造を選択再成長により形成してもよい。また、レーザ積層構造の他に、受光装置を形成してもよい。
【００３７】
レーザ構造を形成する場合には、活性層及びクラッド層の材料として、活性層の屈折率がクラッド層の屈折率よりも小さくなるような半導体材料を選択する。受光装置を形成する場合には、受光窓及びクラッド層の材料として、受光層の屈折率がクラッド層の屈折率よりも大きくなるような半導体材料を選択する。導波路構造を形成する場合には、導波路（コア）の屈折率がクラッド層の屈折率よりも大きくなるような半導体材料を選択する。
【００３８】
また、上記実施例では、図２（Ｂ）に示す状態から、半導体基板１の露出した表面上に光導波路層１２を直ちに成長させる場合を説明したが、光導波路層１２を成長させる前に、半導体基板１の露出した表面層をエッチングし、エッチングされた部分にＩｎＰからなるバッファ層を成長させてもよい。この場合、光導波路層１２は、バッファ層の上に形成される。
【００３９】
上記実施例では、半導体装置のバットジョイント部の断面に着目した。次に、図１（Ａ）に示すマスクパターン１１の平面形状について説明する。
【００４０】
図５は、従来のマスクパターン１１の平面形状を示す。複数の細長い長方形状のパターンが、行列状に配置されている。図５の長方形パターンの短辺と直交する一点鎖線Ａ１−Ａ１における断面図が図１及び図２の断面図に相当する。マスクパターン１１の短辺と直交し、マスクパターン１１よりも狭い帯状領域２０が、ひとつのＤＦＢレーザ装置及び光導波路に相当する。
【００４１】
図２（Ａ）に示す工程でクラッド層８をエッチングすると、図５に示すように、マスクパターン１１の角においてサイドエッチングが過剰に進み、オーバエッチング部２１が形成されてしまう。このため、オーバエッチング部２１が、帯状領域２０内に入り込まないように、マスクパターン１１の幅に余裕を持たせる必要がある。なお、オーバエッチング部２１は、図２（Ａ）に示す下キャップ層９及び上キャップ層１０を配置した場合にも生ずる。
【００４２】
ところが、マスクパターン１１の幅を広げすぎると、下記に示すような問題が発生する。
【００４３】
図５に示したマスクパターン１１の幅をＷｓ、幅方向の配列ピッチをＰ、マスクパターン１１の長さ方向に隣り合う２つのマスクパターン１１の間隔をＤとする。間隔Ｄを１ｍｍとし、ピッチＰ及び幅Ｗｓを変えて図２（Ｃ）に示すクラッド層１３の選択再成長を行った。選択成長後、マスクパターン１１の長さ方向の間隔部のほぼ中央の点Ａにおけるクラッド層１３の膜厚ＴＡと、マスクパターン１１の短辺近傍の点Ｂにおける膜厚ＴＢとの比を測定した。
【００４４】
ピッチＰを５０μｍとし、幅Ｗｓを１０μｍ及び２０μｍとした場合、ＴＢ／ＴＡは、それぞれ１．１０及び１．２６であった。幅Ｗｓを広くすると、膜厚比ＴＢ／ＴＡが増大していることがわかる。このため、マスクパターン１１の幅Ｗｓを広げすぎると、クラッド層１３の上面の平坦性が悪くなる。
【００４５】
図６は、実施例による半導体装置の製造方法で用いるマスクパターンの平面形状を示す。マスクパターン１１は、行列状に配置された複数の長方形領域１１Ａを含んで構成される。各長方形領域１１Ａは、図の縦方向に長い形状を有する。各長方形領域１１Ａの短辺を、その両側に延長させた仮想直線に沿って、細い帯状領域１１Ｂが形成されている。帯状領域１１Ｂは、隣の長方形領域１１Ａから延在する帯状領域１１Ｂと連結されている。すなわち、マスクパターン１１は、はしご状の形状を有する。
【００４６】
図６の長方形領域１１Ａの短辺と直交する一点鎖線Ａ１−Ａ１における断面図が図１及び図２の断面図に相当する。長方形領域１１Ａの短辺と直交し、長方形領域１１Ａよりも狭い帯状領域２０が、ひとつのＤＦＢレーザ装置及び光導波路に相当する。
【００４７】
長方形領域１１Ａの各々の頂点から、帯状領域１１Ｂが延びているため、図２に示すようにクラッド層８をエッチングしても、図５のようなオーバエッチング部２１が発生しない。このため、長方形領域１１Ａの幅を細くすることができる。長方形領域１１Ａの幅を細くすると、長方形領域１１Ａの短辺近傍の点Ｂにおけるクラッド層１３（図２（Ｃ）参照）の膜厚ＴＢと、長方形領域１１Ａの長さ方向に関して隣り合う２つの長方形領域１１Ａの間のほぼ中央の点Ａにおける膜厚ＴＡとの差を小さくすることができる。
【００４８】
例えば、長方形領域１１Ａの幅Ｗｓを５μｍ、幅方向の配列ピッチＰを１０μｍ、長方形領域１１Ａの長さ方向の間隔Ｄを１ｍｍ、帯状領域１１Ｂの幅Ｗｒを３μｍとしたとき、ＴＢ／ＴＡは１．１８であった。周期Ｐを２０μｍに広げ、幅Ｗｓを１０μｍにすると、ＴＢ／ＴＡは１．２６であった。これは、図５に示す従来の場合において、ピッチＰを１００μｍ、幅Ｗｓを２０μｍとした場合と同等の値である。
【００４９】
図６に示す実施例の場合には、長方形領域１１Ａの幅を１０μｍまで細くしても、図５に示す従来の長方形領域１１の幅を２０μｍとした場合と同程度の実効幅を確保することができる。このとき、選択再成長したクラッド層１３の表面は、従来の場合と同等の平坦度を維持することができる。
【００５０】
長方形領域１１Ａの幅を広くすると、膜厚比ＴＢ／ＴＡが大きくなり、平坦度が悪くなってしまう。このため、長方形領域１１Ａの幅を１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００５１】
なお、図２（Ａ）に示す下キャップ層９及び上キャップ層１０を配置しない場合には、クラッド層８をエッチングしたときに、長方形領域１１Ａと帯状領域１１Ｂとの連結部分に、図６に示すようなオーバエッチング部２２が発生することがわかった。オーバエッチング部２２が発生すると、図５の従来の場合と同様に長方形領域１１Ａの幅に、オーバエッチング部２２の幅だけの余裕を持たせる必要が生ずる。図２（Ａ）に示したように、下キャップ層９及び上キャップ層１０を配置することにより、オーバエッチング部２２の発生を防止することができる。
【００５２】
上記実施例では、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰ系のレーザ構造を形成する場合を例にとって説明したが、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を用いてもよい。例えば、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓ系レーザ構造を形成してもよいし、ＩｎＰ基板上にＡｌＩｎＧａＡｓ系レーザ構造を形成してもよい。
【００５３】
このとき、図１（Ａ）に示すクラッド層８と下キャップ層９とは、相互にエッチング耐性の異なる半導体材料で形成し、下キャップ層９と上キャップ層１０とは、相互にエッチング耐性の異なる半導体材料で形成される。
【００５４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、半導体光増幅器、変調器、検出器、ファブリペローレーザ装置等にも適用可能であり、その他種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体層のサイドエッチング量を再現性よく制御することが可能になる。サイドエッチングされた部分の上に残された庇状部分の張り出し量を再現性よく制御できる。この庇状部分の張り出し量を好適化することにより、選択再成長時の異常成長を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による製造方法を説明するための基板の断面図（その１）である。
【図２】本発明の実施例による製造方法を説明するための基板の断面図（その２）である。
【図３】実施例による製造方法で作製される導波路層の選択再成長の様子と、庇状に張り出したクラッド層の張り出し量との関係を説明するためのバットジョイント部の断面図である。
【図４】実施例による製造方法で作製されるクラッド層の選択再成長の様子と、庇状に張り出したマスクパターンの張り出し量との関係を説明するためのバットジョイント部の断面図である。
【図５】従来のマスクパターンの平面図である。
【図６】実施例による製造方法で使用されるマスクパターンの平面図である。
【符号の説明】
１ｎ型ＩｎＰ基板
２レーザ構造形成領域
３導波路構造形成領域
４回折格子
５、７光閉じ込め層
６活性層
８、１３クラッド層
９下キャップ層
１０上キャップ層
１１マスクパターン
１２光導波路層
２０レーザ構造／導波路構造が配置される領域
２１、２２オーバエッチング部

Claims

半導体基板の主面上に、半導体材料からなる活性層を形成する工程と、
前記活性層の上に、前記活性層よりも屈折率の小さな第１の半導体材料からなる第１のクラッド層を成長させる工程と、
前記第１のクラッド層の上に、前記第１の半導体材料とはエッチング耐性の異なる第２の半導体材料からなる下キャップ層を成長させる工程と、
前記下キャップ層の上に、前記第２の半導体材料とはエッチング耐性の異なる第３の半導体材料からなる上キャップ層を成長させる工程と、
前記上キャップ層の表面のうち一部の領域をマスクパターンで覆う工程と、
前記マスクパターンをエッチングマスクとして前記上キャップ層をエッチングし、該マスクパターンで覆われていない領域に前記下キャップ層を露出させる工程と、
露出した前記下キャップ層をエッチングするとともに、前記マスクパターンの下方の該下キャップ層を横方向にエッチングし、該マスクパターンを庇状に残す工程と、
前記下キャップ層をエッチングマスクとして、前記第１のクラッド層をエッチングする工程と、
前記第１のクラッド層をエッチングマスクとして、前記活性層をエッチングする工程と、
前記活性層がエッチングされた領域上に成長し、前記マスクパターンの表面上には成長しない条件で、半導体材料からなる光導波路層を、前記活性層とバットジョイントするように選択的に成長させる工程と、
前記光導波路層の上に成長し、前記マスクパターンの表面上には成長しない条件で、前記光導波路層よりも屈折率の小さな半導体材料からなる第２のクラッド層を選択的に成長させる工程と
を有し、前記上キャップ層をエッチングする工程において、該上キャップ層がサイドエッチングされないか、または該上キャップ層のサイドエッチング量が、前記下キャップ層をエッチングする工程における該下キャップ層のサイドエッチング量よりも少ない半導体装置の製造方法。
前記活性層をエッチングする工程において、該第１のクラッド層の端部の下方の該活性層を横方向にもエッチングする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記上キャップ層をエッチングする工程の後、さらに、
前記活性層をエッチングされた領域に現れた半導体基板の表面層をエッチングする工程と、
露出している半導体基板の表面上に、該半導体基板と同一半導体材料からなるバッファ層を選択的に成長させる工程と
を含む請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
前記マスクパターンが、第１の方向に延在する長方形領域と、該長方形領域の頂点の各々から該第１の方向と直交する第２の方向に向かって延びる帯状領域とを含んだ平面形状を有する請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記下キャップ層及び前記上キャップ層の厚さが１００ｎｍ以下であり、
前記半導体基板がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で形成され、（１００）面を主面とし、
前記上キャップ層のうち前記マスクパターンで覆われている領域と、覆われていない領域との境界線が、前記半導体基板の＜１１０＞方向と垂直か、または＜１１０＞方向と垂直な方向からのずれが１０°以下であり、
前記第１のクラッド層がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で形成され、前記第１のクラッド層をエッチングする工程において、前記クラッド層の（１１１）Ａ面が現れる条件でエッチングを行う請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。