JP4816260B2

JP4816260B2 - 半導体発光素子の製造方法

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Publication number: JP4816260B2
Application number: JP2006154905A
Authority: JP
Inventors: 英樹八木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: JP2007324464A

Description

本発明は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。

分布帰還型の半導体レーザ（以下「ＤＦＢレーザ」という。）を製造する際には、基板上に活性層を形成した後、その活性層をドライエッチングして周期的な凹部を形成している（例えば特許文献１参照）。その後、この凹部内に埋込層を形成する。
特開２００４−５５７９７号公報

しかしながら、半導体発光素子を製造する際に活性層をドライエッチングすると、ドライエッチングにより活性層がダメージを受ける。その結果、活性層に結晶欠陥が生じるので、結晶欠陥に起因する非発光再結合によって半導体発光素子の発光効率が低下し、さらに、レーザ素子の場合は、閾値電流の上昇を引き起こす。

さらに本発明者は、アルミニウム（Ａｌ）を含む活性層を用いると、半導体発光素子を製造する際に空気中の酸素によりＡｌが酸化してしまうことを見出した。

本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、活性層が受けるダメージを低減すると共に活性層に含まれるＡｌの酸化を防止できる半導体発光素子の製造方法、及び活性層に含まれるＡｌの酸化が防止された半導体発光素子を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の半導体発光素子の製造方法は、分布帰還型の半導体発光素子の製造方法であって、III−Ｖ族化合物半導体基板上にIII−Ｖ族化合物半導体層を形成する工程と、前記III−Ｖ族化合物半導体層上にエッチングマスクを形成する工程と、前記エッチングマスクを用いて前記III−Ｖ族化合物半導体層をドライエッチングすることによって、複数の周期的な凹部を有する第１の回折格子領域を形成する工程と、前記エッチングマスクを用いて、ＡｌＧａＩｎＡｓを含む活性層を前記第１の回折格子領域の前記凹部内に埋め込む工程と、前記活性層上にIII−Ｖ族化合物半導体からなる酸化防止層を形成する工程とを含む。

本発明の半導体発光素子の製造方法では、活性層をドライエッチングする必要がないので、活性層が受けるダメージを低減できる。また、酸化防止層を形成することにより、ＡｌＧａＩｎＡｓを含む活性層の酸化を防止することができる。

また、前記半導体発光素子の一端には、前記活性層からの光を出射するための窓部が設けられており、前記第１の回折格子領域を形成する工程では、前記III−Ｖ族化合物半導体層から前記窓部を形成することが好ましい。この場合、凹部と窓部とを一括して作製することができる。

また、前記半導体発光素子の他端には、前記活性層からの光を反射するためのＤＢＲ部が設けられており、前記第１の回折格子領域を形成する工程では、前記III−Ｖ族化合物半導体層をドライエッチングすることによって、前記第１の回折格子領域の前記凹部よりも幅が狭い複数の周期的な凹部を有する第２の回折格子領域を形成し、前記活性層を埋め込む工程では、前記第２の回折格子領域の前記凹部内にＡｌＧａＩｎＡｓを含む半導体層を埋め込むことにより、前記ＤＢＲ部を形成することが好ましい。この場合、活性層とＤＢＲ部とを一括して作製することができる。

本発明の半導体発光素子は、分布帰還型の半導体発光素子であって、III−Ｖ族化合物半導体基板上に設けられ、所定の方向に沿って交互に配列された活性層及びIII−Ｖ族化合物半導体層と、前記活性層上に設けられ、III−Ｖ族化合物半導体からなる酸化防止層とを備え、前記活性層はＡｌＧａＩｎＡｓを含み、前記活性層及び前記III−Ｖ族化合物半導体層は、回折格子を形成している。

本発明の半導体発光素子では、酸化防止層により活性層に含まれるＡｌＧａＩｎＡｓの酸化を防止することができる。

本発明によれば、活性層が受けるダメージを低減すると共に活性層に含まれるＡｌの酸化を防止できる半導体発光素子の製造方法、及び活性層に含まれるＡｌの酸化が防止された半導体発光素子が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体発光素子を模式的に示す斜視断面図である。図１に示される半導体発光素子１０は、ＤＦＢレーザ（分布帰還型の半導体レーザ）である。図１には、ｘｙｚ空間座標系が示されている。半導体発光素子１０からのレーザ光Ｌは、ｙ軸方向に出射される。

半導体発光素子１０は、第１導電型（例えばｎ型）のIII−Ｖ族化合物半導体基板１２と、III−Ｖ族化合物半導体基板１２上に設けられたメサ部ｍに含まれる活性層１８と、活性層１８上に設けられた第２導電型（例えばｐ型）のIII−Ｖ族化合物半導体層２６とを備える。III−Ｖ族化合物半導体基板１２及びIII−Ｖ族化合物半導体層２６は、例えばＩｎＰからなる。III−Ｖ族化合物半導体基板１２はクラッド層を含む。このクラッド層のドーパント濃度は、例えば１×１０^１８ｃｍ^−３である。III−Ｖ族化合物半導体層２６はクラッド層として機能する。III−Ｖ族化合物半導体層２６のドーパント濃度は、例えば１×１０^１８ｃｍ^−３である。メサ部ｍの高さ方向はｚ軸方向である。メサ部ｍは、ｙ軸方向に沿って延びている。

III−Ｖ族化合物半導体基板１２と活性層１８との間には、III−Ｖ族化合物半導体からなる光閉じ込め層１４が設けられていることが好ましい。また、活性層１８とIII−Ｖ族化合物半導体層２６との間には、III−Ｖ族化合物半導体からなる光閉じ込め層２４が設けられていることが好ましい。光閉じ込め層１４，２４は、メサ部ｍに含まれる。光閉じ込め層１４，２４は、例えばＧａＩｎＡｓＰからなる。光閉じ込め層１４，２４のドーパント濃度は、例えば５×１０^１７ｃｍ^−３である。光閉じ込め層１４，２４により、活性層１８中に光を閉じ込めることができる。

光閉じ込め層１４，２４間には、III−Ｖ族化合物半導体層１６が設けられている。III−Ｖ族化合物半導体層１６は、メサ部ｍに含まれる。活性層１８とIII−Ｖ族化合物半導体層１６とは、ｙ軸方向（所定の方向）に沿って交互に配列されている。活性層１８とIII−Ｖ族化合物半導体層１６とは、回折格子を形成している。活性層１８中に光を閉じ込める観点から、活性層１８の屈折率は、III−Ｖ族化合物半導体層１６の屈折率よりも大きいことが好ましい。III−Ｖ族化合物半導体層１６は、例えばｉ−ＧａＩｎＡｓＰ又はｉ−ＩｎＰからなる。活性層１８はＡｌＧａＩｎＡｓを含む。

また、活性層１８と光閉じ込め層２４との間には、III−Ｖ族化合物半導体からなる酸化防止層２３が設けられている。酸化防止層２３は、メサ部ｍに含まれる。酸化防止層２３は、例えばｉ−ＧａＩｎＡｓＰからなる。

ｙ軸方向における半導体発光素子１０の一端（出射端）１０ａには、活性層１８からのレーザ光Ｌを出射するための窓部１５が設けられていることが好ましい。これにより、半導体発光素子１０の端面が劣化することを抑制できる。また、不純物イオン注入等を用いることなく窓部１５を形成することができるので、内部損失の増加に起因した閾値電流の上昇や外部微分量子効率の低下等を抑制することができる。窓部１５は、光閉じ込め層１４，２４間において回折格子に隣接配置され、例えばIII−Ｖ族化合物半導体層１６と同様の材料から構成される。ｙ軸方向における半導体発光素子１０の他端１０ｂには、反射鏡損失を低減するために、レーザ光Ｌを反射するための反射膜がコーティングされていることが好ましい。

III−Ｖ族化合物半導体層２６上には、例えばコンタクト層２８が設けられている。コンタクト層２８は、例えばＧａＩｎＡｓからなる。コンタクト層２８のドーパント濃度は、例えば１×１０^１９ｃｍ^−３である。コンタクト層２８上には、例えば、開口３４ａが形成された絶縁膜３４を介して電極３０が設けられている。開口３４ａは、メサ部ｍ上に配置されている。電極３０はコンタクト層２８にオーミック接触している。III−Ｖ族化合物半導体基板１２の裏面１２ａ上には、例えば電極３２が設けられている。

III−Ｖ族化合物半導体基板１２とIII−Ｖ族化合物半導体層２６との間には、電流狭窄構造を形成するために、メサ部ｍの側面ｍａを覆う埋め込み領域３６が設けられていることが好ましい。埋め込み領域３６は、III−Ｖ族化合物半導体基板１２上に設けられた第２導電型のIII−Ｖ族化合物半導体層３８と、III−Ｖ族化合物半導体層３８上に設けられた第１導電型のIII−Ｖ族化合物半導体層４０と、III−Ｖ族化合物半導体層４０上に設けられた第２導電型のIII−Ｖ族化合物半導体層４２とを備える。

図２は、図１に示される領域Ａの拡大図である。図２に示されるように、活性層１８は、例えば、互いに異なるバンドギャップエネルギーを有する井戸層２０と障壁層２２とがｚ軸方向に交互に積層された構造を有する。井戸層２０及び障壁層２２としては、例えば、互いに組成の異なるｉ−ＡｌＧａＩｎＡｓ層を用いることができる。また、井戸層２０としてｉ−ＡｌＧａＩｎＡｓ層を用い、障壁層２２としてｉ−ＧａＩｎＡｓＰ層を用いることができる。活性層１８は、量子井戸構造、量子細線構造又は量子箱構造を有することが好ましい。活性層１８が量子井戸構造を有する場合、井戸層２０及び障壁層２２の積層数を増加させることによって、活性層１８の厚さを大きくすることができる。また、活性層１８が量子細線構造又は量子箱構造を有する場合、低閾値電流、高効率、低波長チャープ動作等の優れた特性を有する半導体発光素子１０が得られる。

本実施形態の半導体発光素子１０では、酸化防止層２３により活性層１８に含まれるＡｌＧａＩｎＡｓの酸化を防止することができる。その結果、半導体発光素子１０の特性及び信頼性の酸化に起因する劣化を抑制できる。

図３〜図５は、第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。この製造方法により、上述の半導体発光素子１０が好適に製造される。以下、半導体発光素子１０の製造方法の各工程について説明する。

（III−Ｖ族化合物半導体層形成工程）
まず、図３(ａ)に示されるように、III−Ｖ族化合物半導体基板１２上にIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａを形成する。III−Ｖ族化合物半導体基板１２は、例えば半導体基板上にクラッド層を形成することによって得られる。III−Ｖ族化合物半導体層１６ａを形成する前に、必要に応じてIII−Ｖ族化合物半導体基板１２上に光閉じ込め層１４を形成してもよい。III−Ｖ族化合物半導体層１６ａ及び光閉じ込め層１４は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）等の気相成長法を用いて形成される。III−Ｖ族化合物半導体層１６ａ及び光閉じ込め層１４の成長温度は例えば６５０℃である。

（エッチングマスク形成工程）
次に、図３(ｂ)に示されるように、III−Ｖ族化合物半導体層１６ａ上にエッチングマスクＭを形成する。エッチングマスクＭは、例えばシリコン酸化物からなる。エッチングマスクＭは、リソグラフィー法を用いてパターニングされることが好ましい。この場合、エッチングマスクＭのパターン形状を自由に設計できる。エッチングマスクＭは、例えば以下のように形成される。まず、ＣＶＤ法を用いてIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａ上にＳｉＯ_２膜を形成する。ＳｉＯ_２膜の厚さは、例えば１５〜２０ｎｍである。続いて、そのＳｉＯ_２膜上にレジスト膜を形成し、レジスト膜に電子ビーム露光を施す。一実施例において、レジスト膜は電子ビーム露光用レジスト（ＺＥＰ５２０）にＣ_６０を混合したものからなり、レジスト膜の厚さは６０ｎｍである。さらに、露光されたレジスト膜を現像し、ＣＦ_４ガスを用いてＳｉＯ_２膜をドライエッチングした後、Ｏ_２アッシングによりレジスト膜を剥離除去する。

（ドライエッチング工程）
次に、図４(ａ)に示されるように、エッチングマスクＭを用いてIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａをドライエッチングする。これにより、複数の周期的な凹部４４を有する第１の回折格子領域Ｇ１が形成される。隣り合う凹部４４，４４間には、III−Ｖ族化合物半導体層１６が形成される。III−Ｖ族化合物半導体層１６ａは、例えばプラズマを用いて反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりドライエッチングされる。

III−Ｖ族化合物半導体層１６ａがIII族元素としてインジウムを含むと共にＶ族元素としてリンを含む場合、メタン及び水素を含むガスを用いてIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａをドライエッチングすることが好ましい。これにより、凹部４４の側壁の垂直性を向上させることができる。また、III−Ｖ族化合物半導体層１６ａがドライエッチングにより受けるダメージを抑制することができる。

水素のガス流量は、メタンのガス流量の３〜５倍であることが好ましい。一実施例において、ドライエッチングの条件は以下の通りである。
・メタンのガス流量：１０ｓｃｃｍ
・水素のガス流量：４０ｓｃｃｍ
・チャンバ圧力：６．５Ｐａ
・ＲＦパワー：１００Ｗ

また、ドライエッチングの後、必要に応じてＯ_２アッシングを行うことが好ましい。これにより、メタンから生成されたポリマーを除去することができる。一実施例において、Ｏ_２アッシングの条件は以下の通りである。
・酸素のガス流量：３０ｓｃｃｍ
・チャンバ圧力：１０Ｐａ
・ＲＦパワー：５０Ｗ

凹部４４の幅Ｗａは、９０〜１００ｎｍであることが好ましい。凹部４４は回折格子を形成するので、半導体発光素子１０からシングルモードのレーザ光Ｌを出射させることができる。凹部４４は、例えば、所定のピッチΛで周期的に形成される。ピッチΛはブラッグ周期に対応する。ピッチΛは、凹部４４の幅ＷａとIII−Ｖ族化合物半導体層１６の幅Ｗｇとの和に相当する。半導体発光素子１０の発振波長が例えば１．３μｍの場合、ピッチΛは、２００ｎｍであることが好ましい。半導体発光素子１０の発振波長が例えば１．５５μｍの場合、ピッチΛは、２４０ｎｍであることが好ましい。凹部４４の深さｄは、例えばIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａの厚さと同じである。深さｄは、活性層１８の厚さを大きくする観点から、４０ｎｍ以上であることが好ましい。

また、ドライエッチング工程では、エッチングマスクＭを用いてIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａをドライエッチングすることにより、III−Ｖ族化合物半導体層１６ａから窓部１５を形成することが好ましい。この場合、ドライエッチング工程において凹部４４と窓部１５とを一括して作製することができるので、半導体発光素子１０の製造工程を短縮できると共に製造コストを低減できる。

（ウェットエッチング工程）
次に、エッチングマスクＭを用いて凹部４４をウェットエッチングすることが好ましい。これにより、凹部４４のエッジ形状が滑らかになるので、活性層１８を埋め込む際に活性層１８の表面の平坦性を向上させることができる。また、III−Ｖ族化合物半導体層１６ａがドライエッチングにより受けたダメージを除去することができる。例えば、III−Ｖ族化合物半導体層１６をエッチャントに浸漬させることにより凹部４４をウェットエッチングすることができる。エッチャントは、III−Ｖ族化合物半導体層１６がＧａＩｎＡｓＰの場合は硫酸を含むことが好ましく、III−Ｖ族化合物半導体層１６がＩｎＰの場合は塩酸を含むことが好ましい。また、エッチャントをIII−Ｖ族化合物半導体層１６にスプレーしてもよい。

（埋め込み工程）
次に、図４(ｂ)に示されるように、エッチングマスクＭを用いてＡｌＧａＩｎＡｓを含む活性層１８を凹部４４内に埋め込む。活性層１８は、例えば、障壁層２２を形成する工程と井戸層２０を形成する工程とを交互に実施することによって形成される。活性層１８は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）等の気相成長法を用いて形成される。活性層１８を毎時２００〜５００ｎｍの成膜速度で凹部４４内に埋め込むことが好ましい。一実施例において、活性層１８の成膜速度は毎時２５０ｎｍであり、成長温度は７００℃である。

活性層１８の成膜速度が毎時２００ｎｍ以上であると、成膜速度が毎時２００ｎｍ未満の場合に比べて活性層１８中に混入する異物の濃度を低減することができる。また、成膜速度が毎時５００ｎｍ以下であると、成膜速度が毎時５００ｎｍを超える場合に比べて活性層１８の表面の平坦性を向上させることができる。

また、エッチングマスクＭを用いて活性層１８を凹部４４内に埋め込むので、III−Ｖ族化合物半導体層１６上に活性層１８が形成されない。さらに、活性層１８と光閉じ込め層２４との間に、キャリヤの注入を阻害するような半導体層が形成されない。また、III−Ｖ族化合物半導体基板１２としてｎ型半導体基板及びｐ型半導体基板のいずれでも好適に用いることができる。

（酸化防止層形成工程）
次に、図５に示されるように、活性層１８上にIII−Ｖ族化合物半導体からなる酸化防止層２３を形成する。これにより、ＡｌＧａＩｎＡｓを含む活性層１８の酸化を防止することができる。酸化防止層２３は、例えば、エッチングマスクＭを用いて凹部４４内に埋め込まれる。酸化防止層２３は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）等の気相成長法を用いて形成される。

（成膜工程）
エッチングマスクＭを剥離除去した後、図２に示されるように、酸化防止層２３及びIII−Ｖ族化合物半導体層１６上に光閉じ込め層２４、III−Ｖ族化合物半導体層２６及びコンタクト層２８をこの順に形成する。エッチングマスクＭは、例えばバッファードフッ酸により剥離除去される。光閉じ込め層２４、III−Ｖ族化合物半導体層２６及びコンタクト層２８は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）等の気相成長法を用いて形成される。成長温度は例えば６５０℃である。

（電極形成工程）
次に、図２に示されるように、コンタクト層２８上に電極３０を形成し、III−Ｖ族化合物半導体基板１２の裏面１２ａ上に電極３２を形成する。

上記各工程を経ることによって、半導体発光素子１０を製造することができる。本実施形態の半導体発光素子の製造方法では活性層１８を凹部４４内に埋め込むので、ドライエッチングによる活性層１８の加工が必要ない。よって、活性層１８が受けるダメージを低減できるので、非発光再結合による悪影響を低減できる。したがって、低電流、及び発光効率の高い半導体発光素子１０が得られる。また、III−Ｖ族化合物半導体層１６ａがノンドープの場合、非発光再結合は更に抑制され、さらに、不純物に起因した内部損失の上昇が生じない。また、酸化防止層２３を形成することにより、半導体発光素子１０を製造する際に、活性層１８の酸化を防止することができる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る半導体発光素子を模式的に示す断面図である。図６に示される半導体発光素子１１０は、ＤＦＢレーザ（分布帰還型の半導体レーザ）である。図６には、ｘｙｚ空間座標系が示されている。半導体発光素子１１０からのレーザ光１００Ｌは、ｙ軸方向に出射される。

半導体発光素子１１０は、半導体発光素子１０と同様に、III−Ｖ族化合物半導体基板１２、光閉じ込め層１４，２４、III−Ｖ族化合物半導体層１６、活性層１８、酸化防止層２３、III−Ｖ族化合物半導体層２６、コンタクト層２８及び電極３０，３２を備える。

ｙ軸方向における半導体発光素子１１０の一端１１０ａには、活性層１８からのレーザ光１００Ｌを出射するための窓部１５が設けられていることが好ましい。ｙ軸方向における半導体発光素子１１０の他端１１０ｂには、活性層１８からのレーザ光１００Ｌを反射するためのＤＢＲ部（分布ブラッグ反射器）１７が設けられていることが好ましい。ＤＢＲ部１７により、半導体発光素子１１０の他端１１０ｂに反射膜をコーティングする必要がなくなる。

ＤＢＲ部１７は、ｙ軸方向に沿って交互に配列された半導体層１８ａ及びIII−Ｖ族化合物半導体層１９を含む。半導体層１８ａは、例えば、互いに異なるバンドギャップエネルギーを有する井戸層２０ａと障壁層２２ａとがｚ軸方向に交互に積層された構造を有する。半導体層１８ａは、ＡｌＧａＩｎＡｓを含む。半導体層１８ａは、例えば量子細線構造を有する。III−Ｖ族化合物半導体層１９は、光閉じ込め層１４，２４間において回折格子に隣接配置され、例えばIII−Ｖ族化合物半導体層１６と同様の材料から構成される。

半導体層１８ａと光閉じ込め層２４との間には、酸化防止層２３ａが設けられていることが好ましい。酸化防止層２３ａにより、半導体層１８ａに含まれるＡｌＧａＩｎＡｓの酸化を防止することができる。酸化防止層２３ａは、例えば酸化防止層２３と同様の材料から構成される。

本実施形態の半導体発光素子１１０では、酸化防止層２３により活性層１８に含まれるＡｌＧａＩｎＡｓの酸化を防止することができる。また、ＤＢＲ部１７によって反射鏡損失を低減することができるので、半導体発光素子１１０の閾値電流を低下させると共に、レーザ光１００Ｌの発光効率を向上させることができる。

図７〜図１１は、第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。この製造方法により、上述の半導体発光素子１１０が好適に製造される。以下、半導体発光素子１１０の製造方法の各工程について説明する。

（III−Ｖ族化合物半導体層形成工程）
まず、図７に示されるように、III−Ｖ族化合物半導体基板１２上にIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａを形成する。III−Ｖ族化合物半導体層１６ａを形成する前に、必要に応じてIII−Ｖ族化合物半導体基板１２上に光閉じ込め層１４を形成してもよい。

（エッチングマスク形成工程）
次に、図８に示されるように、III−Ｖ族化合物半導体層１６ａ上にエッチングマスクＭを形成する。

（ドライエッチング工程）
次に、図９に示されるように、エッチングマスクＭを用いてIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａをドライエッチングする。これにより、複数の周期的な凹部４４を有する回折格子領域Ｇ１が形成される。

また、ドライエッチング工程では、エッチングマスクＭを用いてIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａをドライエッチングすることにより、III−Ｖ族化合物半導体層１６ａから窓部１５を形成することが好ましい。この場合、ドライエッチング工程において凹部４４と窓部１５とを一括して作製することができるので、半導体発光素子１１０の製造工程を短縮できると共に製造コストを低減できる。

さらに、ドライエッチング工程では、エッチングマスクＭを用いてIII−Ｖ族化合物半導体層１６ａをドライエッチングすることにより、複数の周期的な凹部４４ａを有する第２の回折格子領域Ｇ２を形成することが好ましい。これにより、III−Ｖ族化合物半導体層１６ａから、隣り合う凹部４４ａ間にIII−Ｖ族化合物半導体層１９が形成される。この場合、ドライエッチング工程において凹部４４，４４ａを一括して作製することができるので、半導体発光素子１１０の製造工程を短縮できると共に製造コストを低減できる。

凹部４４ａの幅Ｗｐは、凹部４４の幅Ｗａよりも狭いことが好ましい。これにより、半導体層１８ａの幅を細くすることができる。凹部４４ａの幅Ｗｐは、２０〜４０ｎｍであることが好ましい。凹部４４ａは、例えば所定のピッチΛｐで周期的に形成される。ピッチΛｐは、半導体発光素子１１０の発振波長(活性層１８から出射されるレーザ光の発振波長)の光について、高反射構造となるように設計することが好ましく、凹部４４のピッチΛと同じである必要はない。

（ウェットエッチング工程）
次に、凹部４４，４４ａをウェットエッチングすることが好ましい。これにより、凹部４４，４４ａのエッジ形状が滑らかになるので、活性層１８及び半導体層１８ａを埋め込む際に活性層１８及び半導体層１８ａの表面の平坦性を向上させることができる。

（埋め込み工程）
次に、図１０に示されるように、エッチングマスクＭを用いてＡｌＧａＩｎＡｓを含む活性層１８を凹部４４内に埋め込む。また、エッチングマスクＭを用いてＡｌＧａＩｎＡｓを含む半導体層１８ａを凹部４４ａ内に埋め込むことにより、ＤＢＲ部１７を形成することが好ましい。この場合、埋め込み工程において活性層１８とＤＢＲ部１７とを一括して作製することができるので、半導体発光素子１１０の製造工程を短縮できると共に製造コストを低減できる。半導体層１８ａは、例えば、障壁層２２ａを形成する工程と井戸層２０ａを形成する工程とを交互に実施することによって形成される。半導体層１８ａは、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）等の気相成長法を用いて形成される。製造工程の短縮及び製造コストの低減の観点から、井戸層２０，２０ａは同時に形成され、障壁層２２，２２ａは同時に形成されることが好ましい。

（酸化防止層形成工程）
次に、図１１に示されるように、活性層１８上にIII−Ｖ族化合物半導体からなる酸化防止層２３を形成する。このとき、半導体層１８ａ上にIII−Ｖ族化合物半導体からなる酸化防止層２３ａを形成することが好ましい。製造工程の短縮及び製造コストの低減の観点から、酸化防止層２３，２３ａは同時に形成されることが好ましい。

（成膜工程）
エッチングマスクＭを剥離除去した後、図６に示されるように、酸化防止層２３，２３ａ、窓部１５及びIII−Ｖ族化合物半導体層１６，１９上に光閉じ込め層２４、III−Ｖ族化合物半導体層２６及びコンタクト層２８をこの順に形成する。

（電極形成工程）
次に、図６に示されるように、コンタクト層２８上に電極３０を形成し、III−Ｖ族化合物半導体基板１２の裏面１２ａ上に電極３２を形成する。

上記各工程を経ることによって、半導体発光素子１１０を製造することができる。本実施形態の半導体発光素子の製造方法では、第１実施形態と同様に、活性層１８が受けるダメージを低減できると共に活性層１８の酸化を防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

第１実施形態に係る半導体発光素子を模式的に示す斜視断面図である。図１に示される領域Ａの拡大図である。第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。第２実施形態に係る半導体発光素子を模式的に示す断面図である。第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１０，１１０…半導体発光素子、１０ａ，１１０ａ…半導体発光素子の一端、１０ｂ，１１０ｂ…半導体発光素子の他端、１２…III−Ｖ族化合物半導体基板、１５…窓部、１６，１６ａ…III−Ｖ族化合物半導体層、１７…ＤＢＲ部、１８…活性層、１８ａ…半導体層、２３…酸化防止層、４４，４４ａ…凹部、Ｇ１…第１の回折格子領域、Ｇ２…第２の回折格子領域、Ｍ…エッチングマスク。

Claims

分布帰還型の半導体発光素子の製造方法であって、
III−Ｖ族化合物半導体基板上にIII−Ｖ族化合物半導体層を形成する工程と、
前記III−Ｖ族化合物半導体層上にエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクを用いて前記III−Ｖ族化合物半導体層をドライエッチングすることによって、複数の周期的な凹部を有する第１の回折格子領域を形成する工程と、
前記第１の回折格子領域を形成する工程の後、前記エッチングマスクを用いて前記凹部のエッジ形状が滑らかになるように前記凹部をウェットエッチングする工程と、
前記凹部をウェットエッチングする工程の後、前記エッチングマスクを用いて、ＡｌＧａＩｎＡｓを含む活性層を前記第１の回折格子領域の前記凹部内に埋め込む工程と、
前記活性層上にIII−Ｖ族化合物半導体からなる酸化防止層を形成する工程と、
を含む、半導体発光素子の製造方法。
前記半導体発光素子の一端には、前記活性層からの光を出射するための窓部が設けられており、
前記第１の回折格子領域を形成する工程では、前記III−Ｖ族化合物半導体層から前記窓部を形成する、請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
前記半導体発光素子の他端には、前記活性層からの光を反射するためのＤＢＲ部が設けられており、
前記第１の回折格子領域を形成する工程では、前記III−Ｖ族化合物半導体層をドライエッチングすることによって、前記第１の回折格子領域の前記凹部よりも幅が狭い複数の周期的な凹部を有する第２の回折格子領域を形成し、
前記活性層を埋め込む工程では、前記第２の回折格子領域の前記凹部内にＡｌＧａＩｎＡｓを含む半導体層を埋め込むことにより、前記ＤＢＲ部を形成する、請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法。
分布帰還型の半導体発光素子の製造方法であって、
III−Ｖ族化合物半導体基板上にIII−Ｖ族化合物半導体層を形成する工程と、
前記III−Ｖ族化合物半導体層上にエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクを用いて前記III−Ｖ族化合物半導体層をドライエッチングすることによって、複数の周期的な凹部を有する第１の回折格子領域を形成する工程と、
前記エッチングマスクを用いて、ＡｌＧａＩｎＡｓを含む活性層を前記第１の回折格子領域の前記凹部内に埋め込む工程と、
前記活性層上にIII−Ｖ族化合物半導体からなる酸化防止層を形成する工程と、
を含み、
前記半導体発光素子の一端には、前記活性層からの光を出射するための窓部が設けられており、
前記第１の回折格子領域を形成する工程では、前記III−Ｖ族化合物半導体層から前記窓部を形成し、
前記半導体発光素子の他端には、前記活性層からの光を反射するためのＤＢＲ部が設けられており、
前記第１の回折格子領域を形成する工程では、前記III−Ｖ族化合物半導体層をドライエッチングすることによって、前記第１の回折格子領域の前記凹部よりも幅が狭い複数の周期的な凹部を有する第２の回折格子領域を形成し、
前記活性層を埋め込む工程では、前記第２の回折格子領域の前記凹部内にＡｌＧａＩｎＡｓを含む半導体層を埋め込むことにより、前記ＤＢＲ部を形成する、半導体発光素子の製造方法。