JPH0530315B2 - - Google Patents
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- JPH0530315B2 JPH0530315B2 JP61183796A JP18379686A JPH0530315B2 JP H0530315 B2 JPH0530315 B2 JP H0530315B2 JP 61183796 A JP61183796 A JP 61183796A JP 18379686 A JP18379686 A JP 18379686A JP H0530315 B2 JPH0530315 B2 JP H0530315B2
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- etching
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- semiconductor
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は半導体レーザ装置の製造方法に関し、
特に、屈折率導波型半導体レーザアレイ等の高い
歩留りや良好な再現性及び良好な素子特性を実現
する製造方法に関する。
特に、屈折率導波型半導体レーザアレイ等の高い
歩留りや良好な再現性及び良好な素子特性を実現
する製造方法に関する。
＜従来の技術＞
現在、電流ストライプ構造を有する半導体レー
ザの製造工程の１つとして溝やメサを形成する工
程は非常に重要なものの１つである。この工程は
主に導波路形成や電流注入領域の狭面積化（スト
ライプ化）などに用いられており、素子特性の大
部分を左右しているといつても過言ではない。そ
のため溝（メサ）の幅及び深さ（高さ）を設計通
りに作製することが必要である。しかし、湿式エ
ツチング法を用いた場合には、アンダー・カツト
や面内組成変動などの原因による不均一エツチン
グのため、幅、深さとも正確に制御することは困
難である。また乾式エツチング（例えば、リアク
テイブ・イオン・ビーム・エツチング（RIBE）
など）を用いた場合には、アンダー・カツトは少
なくなるため幅の制御は容易となるが、深さの制
御に関しては再現性及び均一性に問題が残されて
いる上、エツチング表面に損傷が残ることや、塩
素などの基板への吸着など新たな問題も発生して
くる。また湿式エツチングの改善された方法とし
て、素子内にエツチングの進行を停止するエツチ
ング停止層なる薄層をあらかじめ成長させておく
ことにより、自動的に溝の深さ（メサの高さ）が
決定される方法も考えられてきた。しかし、この
場合にも溝幅の制御の面では改善されておらず、
アンダー・カツトはまぬがれ得ず、また、結晶の
特定の面が露出しやすい性質があることも問題と
なる。
ザの製造工程の１つとして溝やメサを形成する工
程は非常に重要なものの１つである。この工程は
主に導波路形成や電流注入領域の狭面積化（スト
ライプ化）などに用いられており、素子特性の大
部分を左右しているといつても過言ではない。そ
のため溝（メサ）の幅及び深さ（高さ）を設計通
りに作製することが必要である。しかし、湿式エ
ツチング法を用いた場合には、アンダー・カツト
や面内組成変動などの原因による不均一エツチン
グのため、幅、深さとも正確に制御することは困
難である。また乾式エツチング（例えば、リアク
テイブ・イオン・ビーム・エツチング（RIBE）
など）を用いた場合には、アンダー・カツトは少
なくなるため幅の制御は容易となるが、深さの制
御に関しては再現性及び均一性に問題が残されて
いる上、エツチング表面に損傷が残ることや、塩
素などの基板への吸着など新たな問題も発生して
くる。また湿式エツチングの改善された方法とし
て、素子内にエツチングの進行を停止するエツチ
ング停止層なる薄層をあらかじめ成長させておく
ことにより、自動的に溝の深さ（メサの高さ）が
決定される方法も考えられてきた。しかし、この
場合にも溝幅の制御の面では改善されておらず、
アンダー・カツトはまぬがれ得ず、また、結晶の
特定の面が露出しやすい性質があることも問題と
なる。
第２図ａに湿式エツチングを用いた場合のメサ
断面を、ｂには乾式エツチングを用いた場合のメ
サ断面を、ｃにエツチング停止層をウエハーに適
用して湿式エツチング法を採用した場合のメサ断
面を、そしてｄには実際に得たいメサの形状を示
している。それぞれの図の左右はウエハーの異な
る場所での形状を示した。
断面を、ｂには乾式エツチングを用いた場合のメ
サ断面を、ｃにエツチング停止層をウエハーに適
用して湿式エツチング法を採用した場合のメサ断
面を、そしてｄには実際に得たいメサの形状を示
している。それぞれの図の左右はウエハーの異な
る場所での形状を示した。
＜発明の目的＞
本発明は、半導体レーザ装置の作製工程中の溝
又はメサ形成において、深さ又は高さ及び幅を正
確にかつ均一性、再現性良く制御し、エツチング
表面にも損傷を与えない方法を提供することを目
的としている。
又はメサ形成において、深さ又は高さ及び幅を正
確にかつ均一性、再現性良く制御し、エツチング
表面にも損傷を与えない方法を提供することを目
的としている。
＜発明の構成＞
上記目的を達成するため、本発明の半導体レー
ザ装置の製造方法は、乾式エツチングと、湿式エ
ツチングと、フツ化水素を含むエツチング液に対
して反応速度が遅いエツチング停止層を用いたこ
とを基本的な特徴としている。より詳しくは、半
導体基板上に活性層となるAlyGa1-yAs第１層と、
その第１層の両側に位置して第１層より禁制帯幅
が大きく、屈折率が小さい互いに導電型の異なる
基板側のAlxGa1-xAs第２層およびその逆側の層
厚が0.1μmから0.35μmの範囲にあるAlxGa1-xAs
第３層と、上記第３層上に位置して第３層と同一
導電型で層厚が0.1μm以下のAlzGa1-zAs第４層
と、上記第４層上に位置して第３層と同一導電型
で、かつ第４層よりフツ化水素を含むエツチング
液に対するエツチング速度が極度に大きいAlx
Ga1-xAs第５層とを夫々含む各半導体層を、 ｙ＜ｚ＜0.4＜ｘ なる条件で平坦に成長させる工程と、その後、乾
式のエツチング法を用いて上記第５層の途中まで
エツチングすることにより、少なくとも１本のス
トライプ状のメサまたは溝を形成する工程と、そ
の後、フツ化水素とフツ化アンモニウムとを所定
の比率で含み、上記第４層には反応速度が遅く、
第５層には反応速度が速い湿式のエツチング液で
第４層表面が現れるまでエツチングする工程とを
有することを特徴としている。
ザ装置の製造方法は、乾式エツチングと、湿式エ
ツチングと、フツ化水素を含むエツチング液に対
して反応速度が遅いエツチング停止層を用いたこ
とを基本的な特徴としている。より詳しくは、半
導体基板上に活性層となるAlyGa1-yAs第１層と、
その第１層の両側に位置して第１層より禁制帯幅
が大きく、屈折率が小さい互いに導電型の異なる
基板側のAlxGa1-xAs第２層およびその逆側の層
厚が0.1μmから0.35μmの範囲にあるAlxGa1-xAs
第３層と、上記第３層上に位置して第３層と同一
導電型で層厚が0.1μm以下のAlzGa1-zAs第４層
と、上記第４層上に位置して第３層と同一導電型
で、かつ第４層よりフツ化水素を含むエツチング
液に対するエツチング速度が極度に大きいAlx
Ga1-xAs第５層とを夫々含む各半導体層を、 ｙ＜ｚ＜0.4＜ｘ なる条件で平坦に成長させる工程と、その後、乾
式のエツチング法を用いて上記第５層の途中まで
エツチングすることにより、少なくとも１本のス
トライプ状のメサまたは溝を形成する工程と、そ
の後、フツ化水素とフツ化アンモニウムとを所定
の比率で含み、上記第４層には反応速度が遅く、
第５層には反応速度が速い湿式のエツチング液で
第４層表面が現れるまでエツチングする工程とを
有することを特徴としている。
＜実施例＞
本発明の実施例の半導体レーザ装置の作製工程
を第１図に示す。まず、ｎ型（001）面GaAs基
板１上に第２層であるｎ型AlxGa1-xAsクラツド
層２を1.0μm、第１層であるｎ又はｐ型AlyGa1-y
As活性層３を0.08μm、第３層であるｐ型Alx
Ga1-xAsクラツド層４を0.2μm、第４層であるｐ
型AlzGa1-zAsエツチング停止層５を0.04μm、第
５層であるｐ型AlxGa1-xAs第２クラツド層６を
0.6μm、最後にｐ型GaAsコンタクト層７を0.2μm
連続的にエピタキシヤル成長させる。この場合の
成長方法としては液相エピタキシヤル（LPE）
法の他、分子線エピタキシヤル（MBE）法、有
機金属気相エピタキシヤル（OM−VPE）法、ハ
ロゲンを用いた気相エピタキシヤル（VPE）法
などの適用が考えられる。ただし、 ｙ＜ｚ＜0.4＜ｘ なる関係を満足するようにした。本実施例素子で
の具体的な値は ｘ＝0.42 ｙ＝0.14 ｚ＝0.37 とした。これは工程途中で採用する湿式エツチン
グ液が、 フツ酸：フツ化アンモニウム液＝１：５ であり、このエツチング液ではAl混晶比が0.4以
上の層は比較的速くエツチングされるのに対し、
0.4以下の層はほとんどエツチングされないとい
う特質を有するからである。（第１図ａ） 次に、この成長ウエハーの表面に幅2.5μmのス
トライプ状の金−亜鉛電極８をフオトレジストを
用いたリフトオフ法を利用して形成する。このス
トライプ電極８は結晶の＜110＞の方向に平行と
なつている。
を第１図に示す。まず、ｎ型（001）面GaAs基
板１上に第２層であるｎ型AlxGa1-xAsクラツド
層２を1.0μm、第１層であるｎ又はｐ型AlyGa1-y
As活性層３を0.08μm、第３層であるｐ型Alx
Ga1-xAsクラツド層４を0.2μm、第４層であるｐ
型AlzGa1-zAsエツチング停止層５を0.04μm、第
５層であるｐ型AlxGa1-xAs第２クラツド層６を
0.6μm、最後にｐ型GaAsコンタクト層７を0.2μm
連続的にエピタキシヤル成長させる。この場合の
成長方法としては液相エピタキシヤル（LPE）
法の他、分子線エピタキシヤル（MBE）法、有
機金属気相エピタキシヤル（OM−VPE）法、ハ
ロゲンを用いた気相エピタキシヤル（VPE）法
などの適用が考えられる。ただし、 ｙ＜ｚ＜0.4＜ｘ なる関係を満足するようにした。本実施例素子で
の具体的な値は ｘ＝0.42 ｙ＝0.14 ｚ＝0.37 とした。これは工程途中で採用する湿式エツチン
グ液が、 フツ酸：フツ化アンモニウム液＝１：５ であり、このエツチング液ではAl混晶比が0.4以
上の層は比較的速くエツチングされるのに対し、
0.4以下の層はほとんどエツチングされないとい
う特質を有するからである。（第１図ａ） 次に、この成長ウエハーの表面に幅2.5μmのス
トライプ状の金−亜鉛電極８をフオトレジストを
用いたリフトオフ法を利用して形成する。このス
トライプ電極８は結晶の＜110＞の方向に平行と
なつている。
続いて、このストライプ電極８の両側に幅7μm
の平行な２本のストライプ状の穴を有するレジス
ト２０をマスクを用いた露光で形成する。溝間の
レジスト幅は5μmである。このレジストをマスク
としてRIBEを用いて、幅7μmの平行な２本のス
トライプ状の溝３０をエツチングする。このと
き、深さはウエハー内面で0.7μm±0.1μmとなる
ような条件を採用した。すなわち、エツチング表
面（溝底面）３１はｐ型AlxGa1-xAs第２クラツ
ド層６の途中又はｐ型AlzGa1-zAsエツチング停
止層５の上面で止まつているわけである。ここ
で、RIBEを利用しているので、溝３０とメサス
トライプ２１の幅はそれぞれ7μm、5μmとレジス
トで規定した通りの値になつている。（第１図ｂ） 次に、前述の湿式エツチング液 フツ酸：フツ化アンモニウム液＝１：５にウエ
ハーを約60秒浸し、溝部３０に露出しているｐ型
AlxGa1-xAs第２クラツド層６を0.2μmだけエツ
チングする。しかし溝の底面では一度ｐ型Alz
Ga1-zAsエツチング停止層５が露出すると、それ
以上エツチングは進行しなくなるため、ウエハー
全面で溝底面にはエツチング停止層５の表面があ
らわれている状態となる（第１図ｃ）。このとき
RIBE工程で受けたウエハー損傷はエツチングさ
れてしまい、かつ湿式エツチングでは新たな損傷
は与えない。また湿式エツチング液でのエツチン
グは溝側面である特定の結晶面が露出しやすい傾
向にあるが、この場合は0.2μm程度しかエツチン
グする必要がないため、顕著な特定結晶面の露出
は観察されなかつた。
の平行な２本のストライプ状の穴を有するレジス
ト２０をマスクを用いた露光で形成する。溝間の
レジスト幅は5μmである。このレジストをマスク
としてRIBEを用いて、幅7μmの平行な２本のス
トライプ状の溝３０をエツチングする。このと
き、深さはウエハー内面で0.7μm±0.1μmとなる
ような条件を採用した。すなわち、エツチング表
面（溝底面）３１はｐ型AlxGa1-xAs第２クラツ
ド層６の途中又はｐ型AlzGa1-zAsエツチング停
止層５の上面で止まつているわけである。ここ
で、RIBEを利用しているので、溝３０とメサス
トライプ２１の幅はそれぞれ7μm、5μmとレジス
トで規定した通りの値になつている。（第１図ｂ） 次に、前述の湿式エツチング液 フツ酸：フツ化アンモニウム液＝１：５にウエ
ハーを約60秒浸し、溝部３０に露出しているｐ型
AlxGa1-xAs第２クラツド層６を0.2μmだけエツ
チングする。しかし溝の底面では一度ｐ型Alz
Ga1-zAsエツチング停止層５が露出すると、それ
以上エツチングは進行しなくなるため、ウエハー
全面で溝底面にはエツチング停止層５の表面があ
らわれている状態となる（第１図ｃ）。このとき
RIBE工程で受けたウエハー損傷はエツチングさ
れてしまい、かつ湿式エツチングでは新たな損傷
は与えない。また湿式エツチング液でのエツチン
グは溝側面である特定の結晶面が露出しやすい傾
向にあるが、この場合は0.2μm程度しかエツチン
グする必要がないため、顕著な特定結晶面の露出
は観察されなかつた。
この状態での溝３１の幅は約7.1μm、メサスト
ライプ２１の幅は5.0μm、高さは0.8μmと設計通
りの値が与えられている。
ライプ２１の幅は5.0μm、高さは0.8μmと設計通
りの値が与えられている。
次に、プラズマ化学析出（Ｐ−CVD）法を用
いてウエハー表面に0.3μm厚のSi3N4膜１０を付
着させる。そして、電極を取り出すためのコンタ
クトホールをメサストライプ２１の上面にだけ形
成する。この形成法としては通常のホトリソグラ
フイ技術とエツチング技術を用いた。レーザ素子
とするため、基板側をエツチングし、ウエハー厚
みを約100μmにし、基板側にAuGe／Niの全面電
極９を形成し、ウエハー表面にはコンタクトを取
り易いようにMo／Au電極１１を全面に蒸着し
た。
いてウエハー表面に0.3μm厚のSi3N4膜１０を付
着させる。そして、電極を取り出すためのコンタ
クトホールをメサストライプ２１の上面にだけ形
成する。この形成法としては通常のホトリソグラ
フイ技術とエツチング技術を用いた。レーザ素子
とするため、基板側をエツチングし、ウエハー厚
みを約100μmにし、基板側にAuGe／Niの全面電
極９を形成し、ウエハー表面にはコンタクトを取
り易いようにMo／Au電極１１を全面に蒸着し
た。
最後に110面で250μm長の共振器となるように、
へき開し、レーザ素子とした。
へき開し、レーザ素子とした。
なお、エツチング停止層５のAl混晶比ｚを活
性層３のAl混晶比ｙよりも大きく設定している
ので、活性層３よりもエツチング停止層５のエネ
ルギ・ギヤツプが大きくなつて、エツチング停止
層５が発振レーザ光を吸収することはない。した
がつて、エツチング停止層５をそのまま全面に残
しておいても支障がない。
性層３のAl混晶比ｙよりも大きく設定している
ので、活性層３よりもエツチング停止層５のエネ
ルギ・ギヤツプが大きくなつて、エツチング停止
層５が発振レーザ光を吸収することはない。した
がつて、エツチング停止層５をそのまま全面に残
しておいても支障がない。
このようにして作製された素子の特性は
しきい値電流 Ith＝35mA±2mA
微分量子効率 ηd＝60％±２％
になつており、非常に均一性のよい素子特性が得
られている。
られている。
本実施例以外に、以下のような素子の場合にも
本発明は適用可能であり、同様の効果が期待でき
る。
本発明は適用可能であり、同様の効果が期待でき
る。
実施例の導電型の全て逆転した素子
材料の異なる素子
エツチング液や層の構成比の異なる素子
より多くの溝やメサを有する素子
乾式エツチング工程としてRIBE法以外の方
法、例えばリアクテイブ・イオン・エツチング
（RIE）、アルゴンスパツタリングなどの方法を
適用して作製した素子 などである。
法、例えばリアクテイブ・イオン・エツチング
（RIE）、アルゴンスパツタリングなどの方法を
適用して作製した素子 などである。
＜発明の効果＞
本発明を適用することにより、半導体レーザ装
置のメサや溝の高さや深さ、幅を設計通りにかつ
再現性、均一性良く形成することができ、特性、
歩留り良い素子ウエハーを作製することができ
る。
置のメサや溝の高さや深さ、幅を設計通りにかつ
再現性、均一性良く形成することができ、特性、
歩留り良い素子ウエハーを作製することができ
る。
第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄは本発明の一実施例の素
子の作製工程を示す図、第２図ａは湿式エツチン
グの従来例の断面図、第２図ｂは乾式エツチング
の従来例の断面図、第２図ｃはエツチング停止層
を持つた湿式エツチングの従来例の断面図、第２
図ｄは理想的なエツチングの例の断面図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型AlxGa1-xAs
クラツド層、３……AlyGa1-yAs活性層、４……
ｐ型AlxGa1-xAsクラツド層、５……ｐ型Alz
Ga1-zAsエツチング停止層、６……ｐ型AlxGa1-x
As第２クラツド層、７……ｐ型GaAsコンタクト
層。
子の作製工程を示す図、第２図ａは湿式エツチン
グの従来例の断面図、第２図ｂは乾式エツチング
の従来例の断面図、第２図ｃはエツチング停止層
を持つた湿式エツチングの従来例の断面図、第２
図ｄは理想的なエツチングの例の断面図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型AlxGa1-xAs
クラツド層、３……AlyGa1-yAs活性層、４……
ｐ型AlxGa1-xAsクラツド層、５……ｐ型Alz
Ga1-zAsエツチング停止層、６……ｐ型AlxGa1-x
As第２クラツド層、７……ｐ型GaAsコンタクト
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上に活性層となるAlyGa1-yAs第
１層と、その第１層の両側に位置して第１層より
禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい互いに導電型
の異なる基板側のAlxGa1-xAs第２層およびその
逆側の層厚が0.1μmから0.35μmの範囲にあるAlx
Ga1-xAs第３層と、上記第３層上に位置して第３
層と同一導電型で層厚が0.1μm以下のAlzGa1-zAs
第４層と、上記第４層上に位置して第３層と同一
導電型で、かつ第４層よりフツ化水素を含むエツ
チング液に対するエツチング速度が極度に大きい
AlxGa1-xAs第５層とを夫々含む各半導体層を、 ｙ＜ｚ＜0.4＜ｘ なる条件で平坦に成長させる工程と、 その後、乾式のエツチング法を用いて上記第５
層の途中までエツチングすることにより、少なく
とも１本のストライプ状のメサまたは溝を形成す
る工程と、 その後、フツ化水素とフツ化アンモニウムとを
所定の比率で含み、上記第４層には反応速度が遅
く、第５層には反応速度が速い湿式のエツチング
液で第４層表面が現れるまでエツチングする工程
とを有することを特徴とする半導体レーザ装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18379686A JPS6338279A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18379686A JPS6338279A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6338279A JPS6338279A (ja) | 1988-02-18 |
| JPH0530315B2 true JPH0530315B2 (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=16142070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18379686A Granted JPS6338279A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6338279A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0649620U (ja) * | 1992-04-28 | 1994-07-08 | 平尾鉄建株式会社 | 貫通孔を有する鉄筋コンクリート構造物の補強部材 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02209782A (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-21 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | リッジ導波路の製造方法 |
| EP0619602A3 (en) * | 1993-04-07 | 1995-01-25 | Sony Corp | Semiconductor device and manufacturing method. |
| JPH11251686A (ja) * | 1998-03-05 | 1999-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 変調器付半導体レーザ及びその製造方法 |
| DE60119470T2 (de) * | 2000-10-12 | 2007-04-19 | Fuji Photo Film Co., Ltd., Minami-Ashigara | Halbleiterlaser mit Gebiet ohne Stromzuführung in der Nähe einer Resonatorendfläche und zugehöriges Herstellungsverfahren |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60229389A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-14 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS6113682A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | Nec Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
-
1986
- 1986-08-04 JP JP18379686A patent/JPS6338279A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60229389A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-14 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS6113682A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | Nec Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0649620U (ja) * | 1992-04-28 | 1994-07-08 | 平尾鉄建株式会社 | 貫通孔を有する鉄筋コンクリート構造物の補強部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6338279A (ja) | 1988-02-18 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |