JP5212605B2 - 半導体レーザ素子及びその作製方法 - Google Patents
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Description
まず、図2(a)に示されるように、半導体基板12上に積層構造40を形成する。積層構造40は、活性層18および該活性層18上に設けられた半導体層42,44を含む。具体的には、半導体基板12上に第1クラッド層14、光閉じ込め層16、多重量子井戸活性層18、光閉じ込め層20、第2クラッド層となる第2導電型のIII−V族化合物半導体層42、並びにコンタクト層となる第2導電型のIII−V族化合物半導体層44を形成する。なお、第1クラッド層14、光閉じ込め層16、及び光閉じ込め層20は、必要に応じて省略することもできる。これらの半導体層は、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。
次に、III−V族化合物半導体層42及び44をエッチングすることによりリッジ構造を形成する。まず、CVD法を用いてIII−V族化合物半導体層44上にSiO2或いはSiN等の絶縁膜46を堆積する。絶縁膜の厚さは、例えば200[nm]である。続いて、その絶縁膜上にレジスト膜48を形成し、レジスト膜48に電子ビーム露光を施す。そして、露光されたレジスト膜48を現像してストライプ状のレジストパターン50(図2(b)参照)を形成したのち、CF4ガスを用いて絶縁膜46にドライエッチングを施すことにより、ストライプ状のエッチングマスク52(図3(a)参照)を形成する。
続いて、図4(a)に示すように、絶縁膜(SiO2またはSiN)34を、リッジ構造26の表面上、およびリッジ構造26が設けられた領域を除く光閉じ込め層20の表面上に堆積する。この堆積は、例えばCVD法により行われる。
続いて、リッジ構造26を覆うように感光性の樹脂層54を形成する。この工程では、例えばシリコン系樹脂(好適にはBCB樹脂)といった感光性の樹脂を、リッジ構造26の高さ(第2クラッド層22及びコンタクト層24の層厚の合計)と絶縁膜34の膜厚との和よりも厚く、リッジ構造26上、およびリッジ構造26の周囲の光閉じ込め層20上に塗布する。これにより、リッジ構造26を樹脂層54によって完全に埋め込み、素子表面を平坦化する。
続いて、樹脂層54の露光および現像を行う。まず、図4(b)に示すように、樹脂層54の表面におけるリッジ構造26上の領域にフォトマスク56を重ねる。このとき、フォトマスク56の長手方向と交差する方向の幅W2は、リッジ構造26の幅W1よりも幅広とし、例えばリッジ構造26の幅W1より3[μm]程度広くするとよい。また、フォトマスク56の位置精度および寸法精度は、基板面の法線方向から見てフォトマスク56がリッジ構造26を覆っていれば足り、リッジ構造26との相対位置が厳密に規定されるものではない。その後、フォトマスク56を介して樹脂層54を一般的なフォトリソグラフィー技術を用いて露光することにより、フォトマスク56に覆われた部分を除く樹脂層54を硬化させる。
続いて、現像することで、図5(a)に示すようにフォトマスク56に覆われていた樹脂層54の非硬化部分を除去して窪み54aを形成する。なお、樹脂層54の現像後、樹脂層54に対し熱処理を行うと尚良い。その後、樹脂層54の全体に対してエッチングを施す。このエッチングとしては、例えばCF4ガス及びO2ガスの混合ガスを用いたドライエッチングが好適である。このエッチングにより樹脂層54を全体的に薄化して、図5(b)に示すように窪み54aの底部から絶縁膜34を露出させる。こうして、図1に示した樹脂層36が完成する。
続いて、図6に示すように、樹脂層36と絶縁膜34との膜厚差を利用しつつ、絶縁膜34をエッチングして開口34aを形成する。このとき、エッチングとしては例えばCF4ガスを用いたドライエッチングが好適である。樹脂層36がBCB樹脂からなり、且つ絶縁膜34がSiO2からなる場合、BCB樹脂とSiO2とではCF4ガスに対するエッチングレートに差異がほとんど無いので、CF4ガスを用いたドライエッチングにより、樹脂層36を残しつつ絶縁膜34の露出部分を好適に除去できる。
続いて、開口34aを介してコンタクト層24と接する電極30(図1参照)を、リッジ構造26上及び樹脂層36上に亘って形成する。その際、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて電極パターンを有するマスクを形成した後、金属蒸着を施し、電極30に相当する部分を除く金属をマスクと共に除去することにより、電極30を形成するとよい。また、半導体基板12の裏面を研磨して薄化した後に、電極32(図1参照)を半導体基板12の裏面上に形成する。
Claims (2)
- 半導体基板上に、活性層及び該活性層上に設けられた半導体層を含む積層構造を形成する積層工程と、
前記半導体層の一部を除去することによりリッジ構造を形成するリッジ形成工程と、
少なくとも前記リッジ構造の表面に、絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記リッジ構造を覆うように、前記リッジ構造の高さよりも厚く感光性の樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記樹脂層の表面における前記リッジ構造上の領域に、長手方向と交差する方向の幅が、前記リッジ構造の幅よりも広いフォトマスクを重ね、該フォトマスクに覆われた部分を除く前記樹脂層を露光して硬化させる露光工程と、
前記フォトマスクに覆われていた前記樹脂層の非硬化部分を除去して、前記樹脂層から前記リッジ構造に向けて傾斜する斜面を有する窪みを形成し、前記樹脂層の全体をドライエッチングにより薄化して前記窪みから前記絶縁膜を露出させる樹脂層加工工程と、
前記樹脂層加工工程に続いて、前記樹脂層に覆われていない前記絶縁膜をエッチングして開口を形成する開口形成工程と、
前記開口を介して前記半導体層と接する電極を、前記リッジ構造上及び前記樹脂層上に亘って形成する電極形成工程とを備え、
前記樹脂層がシリコン系樹脂からなり、
前記絶縁膜が酸化シリコンからなり、前記開口形成工程において、前記絶縁膜と前記樹脂層とに対してCF4ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、前記樹脂層と前記絶縁膜との膜厚差を利用して前記開口を形成することを特徴とする、半導体レーザ素子の作製方法。 - 前記樹脂層がベンゾシクロブテン樹脂からなることを特徴とする、請求項1に記載の半導体レーザ素子の作製方法。
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