JP4959962B2 - 光半導体素子の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、この例によると、複数の層を形成するため工程数が増え、製造生産性が悪いという問題があった。
すなわち、エッチングするクラッド層とその下のエッチングストップ層との選択比が悪いためエッチング量の制御ができないため、リッジ部の上部側面の傾斜を垂直に近づけにくく、かつリッジ部下部側面に裾部を生じるという問題とがあった。
基板上に形成されたInGaAlP層をその厚みの途中まで選択的にドライエッチングして略ストライプ状の凸状体を形成する工程と、
前記凸状体の上面と両側面とに、AlN、TiN、SiN及びSiONよりなる群から選ばれたいずれかからなる保護膜を形成する工程と、
前記凸状体の前記上面と前記両側面とを前記保護膜で保護しつつ前記凸状体の周囲の前記InGaAlP層をフッ酸を含有する溶液でエッチングすることにより、前記凸状体を含むリッジを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする光半導体素子の製造方法が提供される。
基板上にInGaP層とその上に設けられたInGaAlP層とを含む積層体を形成する工程と、
前記InGaAlP層をその厚みの途中まで選択的にドライエッチングして略ストライプ状の凸状体を形成する工程と、
前記凸状体の上面と両側面とに、AlN、TiN、SiN及びSiONよりなる群から選ばれたいずれかからなる保護膜を形成する工程と、
前記凸状体の前記上面と前記両側面とを前記保護膜で保護しつつ前記凸状体の周囲の前記保護膜に覆われていない前記InGaAlP層をフッ酸を含有する溶液で前記InGaP層に至るまでエッチングすることにより前記凸状体を含むリッジを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする光半導体素子の製造方法が提供される。
基板上に、第1導電型の第1クラッド層と、前記第1クラッド層の上に設けられた活性層と、前記活性層の上に設けられたエッチングストップ層と、前記エッチングストップ層の上に設けられた第2導電型の第2クラッド層と、をこの順に積層する工程と、
前記第2クラッド層をその厚みの途中まで選択的にドライエッチングすることにより、前記第2クラッド層に略ストライプ状の凸状体を有するリッジストライプ部と前記凸状体の両側に設けられた非リッジストライプ部とを形成する工程と、
前記凸状体の上面と両側面と、前記非リッジストライプ部の上面と、を、AlN、TiN、SiN及びSiONよりなる群から選ばれたいずれかからなる保護膜で覆う工程と、
前記非リッジストライプ部の上面に形成された前記絶縁膜を除去して前記非リッジストライプ部を露出させる工程と、
前記凸状体の前記上面と前記両側面とを前記保護膜で保護しつつ、前記非リッジストライプ部を、フッ酸を含む溶液でエッチングして、前記エッチングストップ層を露出させる工程と、
を備えたことを特徴とする光半導体素子の製造方法が提供される。
図1は、本発明の実施の形態にかかる光半導体素子の製造方法の要部を説明するためのフローチャートである。すなわち、同図は、リッジ型導波路を有する半導体レーザ素子のリッジストライプ部の形成方法を説明するためのフローチャートである。
ただし、本発明において形成する光半導体素子はこれらの組成だけに限定されるわけではなく、その他の組成からなる層を用いてもよい。
続いて、図4に表したように、レジスト21をマスクとして、コンタクト層20と通電容易層19とクラッド層18とを、クラッド層18の厚み方向の途中までエッチングすることにより、略ストライプ状の凸状体を形成する(ステップS12)。この略ストライプ状の凸状体が、最終的に形成されるリッジストライプの一部を構成する。ここで、クラッド層18のうち、図中の点線30で囲んだ領域をリッジストライプ部とし、図中の点線31で囲んだ領域を非リッジストライプ部とする。
同図からわかるように、リン酸H3PO4でウエットエッチングした場合は、リッジストライプ部30の裾が広がっている。本発明者は、リッジストライプ部30の裾における接線L2と、エッチングストップ層17と、のなす角θを測定した。その結果、リッジストライプ部31の左側の角度θL’が30度であり、右側の角度θR’が60度であった。
また、エッチングストップ層17の上面は平坦ではなく、オーバーエッチングされていることがわかる。
また、リッジストライプ部31の幅Wを、1.5〜3μmに抑えることができた。また、エッチングストップ層17の上面はほぼ平坦であり、ほとんどオーバーエッチングされていないことがわかる。
リン酸H3PO4をエッチング液として用いた場合は、エッチングに際して、中間生成物として酸化物が生成される。つまり、リン酸により被エッチング材料が酸化され、この酸化物が除去される、というプロセスを経てエッチングが進行する。ところが、酸化物の生成速度はクラッド層の面方位に依存する。それゆえ、クラッド層のエッチングされる方位も、クラッド層の面方位に依存する。そのため、リッジストライプ部30の垂直形状を維持できず、裾が広がってしまうと考えられる。
表1からわかるように、リン酸H3PO4をエッチング液として用いた場合は、Znドープ領域における選択比は約10以下であり、Zn非ドープ領域においても選択比は約70以下であった。これに対して、フッ酸HFをエッチング液として用いた場合は、特にZnドープ領域における選択比が飛躍的に増加している。濃度49%のフッ酸HF溶液中では、選択比が405にまで増加している。
エッチング液の種類:フッ酸HF溶液
エッチング液の濃度:49%
エッチング液の温度:室温
エッチング時間:約5分
このエッチング条件によると、クラッド層のエッチング速度は以下の値になった。
縦方向のエッチング速度:367A(オングストローム)/min
横方向のエッチング速度(リッジの右側):554A/min
横方向のエッチング速度(リッジの左側):602.6A/min
図10は、本発明の実施の形態にかかる光半導体素子の製造方法によって製造した光半導体装置のリッジストライプ部31の近傍をレーザ端面側から眺めた写真である。基板がオフしているために左右が非対称であるが、リッジストライプ部31の両側壁は、その下のp型InGaPストップ層17に対してほぼ垂直であることがわかる。
ただし、AlN膜とTiN膜は、導電性を有するから、リッジ21を形成した後に残留しないようにする必要がある。すなわち、AlN膜やTiN膜を形成する場合は、フッ酸溶液中でウエットエッチングを行う工程において、完全にエッチング除去される程度の厚さよりも薄く形成することが望ましい。
例えば、リッジ導波路型の半導体レーザ装置を構成する各要素の、サイズ・材質・配置関係などに関して、当業者が各種の設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
11 バッファー層
12 クラッド層
13 光ガイド層
15 光ガイド層
17 エッチングストップ層
18 クラッド層
19 通電容易層
20 コンタクト層
21 レジスト
22 保護膜
30 リッジストライプ部
31 リッジストライプ部
Claims (6)
- 基板上に形成されたInGaAlP層をその厚みの途中まで選択的にドライエッチングして略ストライプ状の凸状体を形成する工程と、
前記凸状体の上面と両側面とに、AlN、TiN、SiN及びSiONよりなる群から選ばれたいずれかからなる保護膜を形成する工程と、
前記凸状体の前記上面と前記両側面とを前記保護膜で保護しつつ前記凸状体の周囲の前記InGaAlP層をフッ酸を含有する溶液でエッチングすることにより、前記凸状体を含むリッジを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする光半導体素子の製造方法。 - 基板上にInGaP層とその上に設けられたInGaAlP層とを含む積層体を形成する工程と、
前記InGaAlP層をその厚みの途中まで選択的にドライエッチングして略ストライプ状の凸状体を形成する工程と、
前記凸状体の上面と両側面とに、AlN、TiN、SiN及びSiONよりなる群から選ばれたいずれかからなる保護膜を形成する工程と、
前記凸状体の前記上面と前記両側面とを前記保護膜で保護しつつ前記凸状体の周囲の前記保護膜に覆われていない前記InGaAlP層をフッ酸を含有する溶液で前記InGaP層に至るまでエッチングすることにより前記凸状体を含むリッジを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする光半導体素子の製造方法。 - 基板上に、第1導電型の第1クラッド層と、前記第1クラッド層の上に設けられた活性層と、前記活性層の上に設けられたエッチングストップ層と、前記エッチングストップ層の上に設けられた第2導電型の第2クラッド層と、をこの順に積層する工程と、
前記第2クラッド層をその厚みの途中まで選択的にドライエッチングすることにより、前記第2クラッド層に略ストライプ状の凸状体を有するリッジストライプ部と前記凸状体の両側に設けられた非リッジストライプ部とを形成する工程と、
前記凸状体の上面と両側面と、前記非リッジストライプ部の上面と、を、AlN、TiN、SiN及びSiONよりなる群から選ばれたいずれかからなる保護膜で覆う工程と、
前記非リッジストライプ部の上面に形成された前記絶縁膜を除去して前記非リッジストライプ部を露出させる工程と、
前記凸状体の前記上面と前記両側面とを前記保護膜で保護しつつ、前記非リッジストライプ部を、フッ酸を含む溶液でエッチングして、前記エッチングストップ層を露出させる工程と、
を備えたことを特徴とする光半導体素子の製造方法。 - 前記第1クラッド層はInGaAlPからなり、前記エッチングストップ層はInGaPからなり、前記第2クラッド層はInGaAlPからなることを特徴とする請求項3記載の光半導体素子の製造方法。
- 前記第2クラッド層は、Znがドープされていることを特徴とする請求項3または4に記載の光半導体素子の製造方法。
- 前記光半導体は、半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の光半導体素子の製造方法。
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