JPH08125283A - 半導体光素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体光素子及びその製造方法Info
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- JPH08125283A JPH08125283A JP28607294A JP28607294A JPH08125283A JP H08125283 A JPH08125283 A JP H08125283A JP 28607294 A JP28607294 A JP 28607294A JP 28607294 A JP28607294 A JP 28607294A JP H08125283 A JPH08125283 A JP H08125283A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長500nm以上のレ−ザを含むあらゆるレ−
ザに対応可能な構造の半導体光素子を提供すること及び
従来の時間制御によるエッチング法に比して良好なエッ
チング深さ精度が得られる半導体光素子の製造方法を提
供すること。 【構成】 n-GaAs基板1上に、n-Al0.33Ga0.67As第１ク
ラッド層2、InGaAs／GaAs歪量子井戸活性層3、p-Al0.33
Ga0.67As第２クラッド層4、p-Al0.1Ga0.9Asエッチング
終点検出層5、p-Al0.33Ga0.67As第３クラッド層6、p-Ga
As第１キャップ層7が順次積層されており、上記層5、層
6及び層7の一部がエッチングにより除去されてリッジ構
造導波路が形成されており、上記層5の厚が少なくとも
λ／(4ｎ・cosθ)以上である半導体光素子。 【効果】 エッチング終点検出にHe-Neレ−ザ(波長：63
3nm)を用いても、その終点検出が充分に可能である。
ザに対応可能な構造の半導体光素子を提供すること及び
従来の時間制御によるエッチング法に比して良好なエッ
チング深さ精度が得られる半導体光素子の製造方法を提
供すること。 【構成】 n-GaAs基板1上に、n-Al0.33Ga0.67As第１ク
ラッド層2、InGaAs／GaAs歪量子井戸活性層3、p-Al0.33
Ga0.67As第２クラッド層4、p-Al0.1Ga0.9Asエッチング
終点検出層5、p-Al0.33Ga0.67As第３クラッド層6、p-Ga
As第１キャップ層7が順次積層されており、上記層5、層
6及び層7の一部がエッチングにより除去されてリッジ構
造導波路が形成されており、上記層5の厚が少なくとも
λ／(4ｎ・cosθ)以上である半導体光素子。 【効果】 エッチング終点検出にHe-Neレ−ザ(波長：63
3nm)を用いても、その終点検出が充分に可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体光素子及びその
製造方法に関し、特に、エッチング深さの加工精度を改
善せしめる半導体光素子及びエッチング深さ精度を改善
せしめる半導体光素子の製造方法に関する。
製造方法に関し、特に、エッチング深さの加工精度を改
善せしめる半導体光素子及びエッチング深さ精度を改善
せしめる半導体光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光エレクトロニクスの進歩とともに、半
導体光素子の研究開発が近年盛んに進められている。半
導体光素子には、メサ埋め込み構造やリッジ構造等の導
波構造が必要である。
導体光素子の研究開発が近年盛んに進められている。半
導体光素子には、メサ埋め込み構造やリッジ構造等の導
波構造が必要である。
【０００３】このような導波構造の従来例としては、リ
ッジ構造導波路が竹内等によって“エレクトロニクス・
レタ−ズ”第22巻1243頁(「ELCTRONICS LETTERS」vol.2
2 p.1243)に報告されている。ここでは、反応性イオン
ビ−ムエッチング法(RIBE法)によって±５％のエッチン
グ深さ精度でリッジ構造導波路のリブ高さを制御して光
導波路を製作している。
ッジ構造導波路が竹内等によって“エレクトロニクス・
レタ−ズ”第22巻1243頁(「ELCTRONICS LETTERS」vol.2
2 p.1243)に報告されている。ここでは、反応性イオン
ビ−ムエッチング法(RIBE法)によって±５％のエッチン
グ深さ精度でリッジ構造導波路のリブ高さを制御して光
導波路を製作している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リッジ構造
の導波構造においては、エッチング深さは光導波路の光
の閉じ込めの強さを左右する。従って、エッチング深さ
は精度良く制御する必要がある。例えば、リッジ構造光
導波路を用いて方向性結合器型半導体光スイッチを実現
しようとすると、−15dB以下のクロスト−ク特性を得る
ためには±２％以内のエッチング深さ精度によって制御
する必要がある。
の導波構造においては、エッチング深さは光導波路の光
の閉じ込めの強さを左右する。従って、エッチング深さ
は精度良く制御する必要がある。例えば、リッジ構造光
導波路を用いて方向性結合器型半導体光スイッチを実現
しようとすると、−15dB以下のクロスト−ク特性を得る
ためには±２％以内のエッチング深さ精度によって制御
する必要がある。
【０００５】しかしながら、従来のRIBE法では、エッチ
ング深さの制御性は高々±５％の精度であり、この従来
法によってリッジ構造方向性結合器型光スイッチを製作
することは容易でなかった。
ング深さの制御性は高々±５％の精度であり、この従来
法によってリッジ構造方向性結合器型光スイッチを製作
することは容易でなかった。
【０００６】エッチング深さの制御性を改善する報告例
として、反応性イオンエッチング法(RIE法)によるエッ
チング工程中にエッチング終点を検出することにより、
エッチング深さ精度を±600オングストロ−ム以内に制
御した報告例が、M・Jost等によって“フォトニクス・
テクノロジ−・レタ−ズ”第2巻697頁(「Photonics Tec
hnology Letters」vol.2 p.697)に報告されている。
として、反応性イオンエッチング法(RIE法)によるエッ
チング工程中にエッチング終点を検出することにより、
エッチング深さ精度を±600オングストロ−ム以内に制
御した報告例が、M・Jost等によって“フォトニクス・
テクノロジ−・レタ−ズ”第2巻697頁(「Photonics Tec
hnology Letters」vol.2 p.697)に報告されている。
【０００７】これは、予めエッチングを停止すべき層位
置に“終点検出層”を挿入した層構造を採用し、He−Cd
レ−ザ(波長442nm)を被エッチング試料表面に入射し、
その反射光干渉パタ−ンをモニタ−しながらエッチング
を行い、反射光干渉パタ−ンの変化から終点検出層を検
出し、エッチング終点を判断してエッチングを終了する
方法である。この方法では、終点検出層としてAlGaAs層
を50オングストロ−ム挿入した層構造としている。
置に“終点検出層”を挿入した層構造を採用し、He−Cd
レ−ザ(波長442nm)を被エッチング試料表面に入射し、
その反射光干渉パタ−ンをモニタ−しながらエッチング
を行い、反射光干渉パタ−ンの変化から終点検出層を検
出し、エッチング終点を判断してエッチングを終了する
方法である。この方法では、終点検出層としてAlGaAs層
を50オングストロ−ム挿入した層構造としている。
【０００８】終点検出層はクラッド層と屈折率差がある
ため、モニタ−している反射光には干渉パタ−ンがはっ
きりあらわれ、特に、終点検出層エッチング中の干渉パ
タ−ンは、クラッド層エッチング中の干渉パタ−ンとは
全く異なることからエッチング終点が判断できる。この
ようにして、エッチング終点はHe−Cdレ−ザを用いて反
射光の干渉パタ−ンの変化から検出できるが、この従来
例ではHe−Neレ−ザ(波長633nm)を用いると干渉パタ−
ンの変化が検出できないという欠点があった。
ため、モニタ−している反射光には干渉パタ−ンがはっ
きりあらわれ、特に、終点検出層エッチング中の干渉パ
タ−ンは、クラッド層エッチング中の干渉パタ−ンとは
全く異なることからエッチング終点が判断できる。この
ようにして、エッチング終点はHe−Cdレ−ザを用いて反
射光の干渉パタ−ンの変化から検出できるが、この従来
例ではHe−Neレ−ザ(波長633nm)を用いると干渉パタ−
ンの変化が検出できないという欠点があった。
【０００９】従って、従来例では、波長の短いHe−Cdレ
−ザを用いるため、被エッチング層での光吸収が大き
く、半導体材料によっては干渉光がモニタ−できないこ
とがあるという問題があった。また、終点検出に、He−
Neレ−ザに比較して高価なHe−Cdレ−ザを用いる必要が
あるため、終点検出システムが安価に構築できないとい
う問題がある。更に、He−Cdレ−ザは、波長が442nmと
短く、可視光域ぎりぎりのため眼には見えにくい。従っ
て、光軸調整が難しい上に、気付かずにレ−ザ−光を眼
に入れてしまう危険性もあった。
−ザを用いるため、被エッチング層での光吸収が大き
く、半導体材料によっては干渉光がモニタ−できないこ
とがあるという問題があった。また、終点検出に、He−
Neレ−ザに比較して高価なHe−Cdレ−ザを用いる必要が
あるため、終点検出システムが安価に構築できないとい
う問題がある。更に、He−Cdレ−ザは、波長が442nmと
短く、可視光域ぎりぎりのため眼には見えにくい。従っ
て、光軸調整が難しい上に、気付かずにレ−ザ−光を眼
に入れてしまう危険性もあった。
【００１０】このように、エッチング終点検出に用いる
レ−ザとしては、半導体層中での光吸収が小さく、安価
に終点検出システムが構築でき、かつ、光軸調整が容易
である“波長500nm以上のレ−ザ”を用いて行うことが
望まれており、この“波長500nm以上のレ−ザ”を用い
て終点検出が可能となる層構造及びエッチング方法の開
発が強く要望されている。
レ−ザとしては、半導体層中での光吸収が小さく、安価
に終点検出システムが構築でき、かつ、光軸調整が容易
である“波長500nm以上のレ−ザ”を用いて行うことが
望まれており、この“波長500nm以上のレ−ザ”を用い
て終点検出が可能となる層構造及びエッチング方法の開
発が強く要望されている。
【００１１】本発明は、上記要望に沿う半導体光素子及
びその製造方法を提供することを技術課題とするもので
あり、エッチング終点検出用のレ−ザとして、波長500n
m以上のレ−ザを含むあらゆるレ−ザに対応可能な半導
体光素子を提供することを目的とし、また、従来の時間
制御によるエッチング方法に比べて良好なエッチング深
さ精度が得られる半導体光素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
びその製造方法を提供することを技術課題とするもので
あり、エッチング終点検出用のレ−ザとして、波長500n
m以上のレ−ザを含むあらゆるレ−ザに対応可能な半導
体光素子を提供することを目的とし、また、従来の時間
制御によるエッチング方法に比べて良好なエッチング深
さ精度が得られる半導体光素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記技術課題を解決し、
上記目的を達成するため、本発明による半導体光素子
は、 ・半導体基板上に少なくとも、半導体第１クラッド層、
半導体ガイド層、半導体第２クラッド層、前記半導体第
２クラッド層と屈折率の異なる半導体エッチング終点検
出層、前記エッチング終点検出層と屈折率の異なる半導
体第３クラッド層が順次積層されており、 ・前記半導体第３クラッド層及び前記エッチング終点検
出層の一部がエッチングにより除去されてリッジ構造導
波路が形成されており、 ・前記半導体エッチング終点検出層厚が少なくともλ／
(4ｎ・cosθ)以上(但し、λ：エッチング終点検出に用
いるレ−ザ波長、ｎ：エッチング終点検出層の屈折率、
θ：エッチング終点検出に用いるレ−ザ光のエッチング
終点検出層での屈折角)である、ことを特徴とし、 ・前記終点検出層が500ｎｍ／(4ｎ・cosθ)以上であ
る、ことを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明による半導体光素子
は、 ・半導体基板上に少なくとも、半導体第１クラッド層、
半導体ガイド層、半導体第２クラッド層、前記半導体第
２クラッド層と屈折率の異なる半導体エッチング終点検
出層、前記エッチング終点検出層と屈折率の異なる半導
体第３クラッド層が順次積層されており、 ・前記半導体第３クラッド層及び前記エッチング終点検
出層の一部がエッチングにより除去されてリッジ構造導
波路が形成されており、 ・前記半導体エッチング終点検出層厚が少なくともλ／
(4ｎ・cosθ)以上(但し、λ：エッチング終点検出に用
いるレ−ザ波長、ｎ：エッチング終点検出層の屈折率、
θ：エッチング終点検出に用いるレ−ザ光のエッチング
終点検出層での屈折角)である、ことを特徴とし、 ・前記終点検出層が500ｎｍ／(4ｎ・cosθ)以上であ
る、ことを特徴とする。
【００１３】また、本発明による半導体光素子の製造方
法は、(1) 半導体基板上に少なくとも、半導体第１クラ
ッド層、半導体ガイド層、半導体第２クラッド層、前記
半導体第２クラッド層と屈折率の異なる半導体エッチン
グ終点検出層、前記半導体エッチング終点検出層と屈折
率の異なる半導体第３クラッド層を順次積層する工程、
(2) フォトリソグラフィ工程によりエッチングの際のマ
スクを形成する工程、(3) 前記マスクに覆われた部分以
外をエッチングにより除去する工程、とを含み、 ・前記(3)のエッチングによりマスクに覆われた部分以
外を除去する工程が、レ−ザ光を入射し、その反射光を
モニタ−しながらエッチングを行う工程であり、かつ、
前記半導体エッチング終点検出層エッチング中にモニタ
−している反射光干渉パタ−ンと、前記終点検出層と屈
折率の異なる前記半導体層エッチング中にモニタ−して
いる反射光干渉パタ−ンとの差から終点を検出してエッ
チングを終了する工程である、ことを特徴とし、 ・前記レ−ザ−光の波長λがλ＞500ｎｍである、こと
を特徴とする。
法は、(1) 半導体基板上に少なくとも、半導体第１クラ
ッド層、半導体ガイド層、半導体第２クラッド層、前記
半導体第２クラッド層と屈折率の異なる半導体エッチン
グ終点検出層、前記半導体エッチング終点検出層と屈折
率の異なる半導体第３クラッド層を順次積層する工程、
(2) フォトリソグラフィ工程によりエッチングの際のマ
スクを形成する工程、(3) 前記マスクに覆われた部分以
外をエッチングにより除去する工程、とを含み、 ・前記(3)のエッチングによりマスクに覆われた部分以
外を除去する工程が、レ−ザ光を入射し、その反射光を
モニタ−しながらエッチングを行う工程であり、かつ、
前記半導体エッチング終点検出層エッチング中にモニタ
−している反射光干渉パタ−ンと、前記終点検出層と屈
折率の異なる前記半導体層エッチング中にモニタ−して
いる反射光干渉パタ−ンとの差から終点を検出してエッ
チングを終了する工程である、ことを特徴とし、 ・前記レ−ザ−光の波長λがλ＞500ｎｍである、こと
を特徴とする。
【００１４】
【作用】一般にエッチングにより加工を行う場合、ウエ
ットエッチング法、ドライエッチング法共に時間による
エッチング深さの制御を行っている。これに対して、本
発明では、エッチングを行いながらそのエッチング終点
をモニタ−する方法であるので、時間によってエッチン
グ深さを制御する必要がなく、精度良く、かつ容易にエ
ッチング終点を検出することが可能である。しかも、本
発明による層構造では、波長500nm以上のレ−ザを終点
検出用として用いることが可能である。
ットエッチング法、ドライエッチング法共に時間による
エッチング深さの制御を行っている。これに対して、本
発明では、エッチングを行いながらそのエッチング終点
をモニタ−する方法であるので、時間によってエッチン
グ深さを制御する必要がなく、精度良く、かつ容易にエ
ッチング終点を検出することが可能である。しかも、本
発明による層構造では、波長500nm以上のレ−ザを終点
検出用として用いることが可能である。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図１は、本発明に係る半導体光素子の１実施例であ
る0.98μｍ帯InGaAs／AlGaAs歪量子井戸レ−ザの構造を
示す断面図であって、これは、ｎ−GaAs基板１上に、ｎ
−Al0.33Ga0.67As第１クラッド層２、InGaAs／GaAs歪量
子井戸活性層３、ｐ−Al0.33Ga0.67As第２クラッド層
４、ｐ−Al0.1Ga0.9Asエッチング終点検出層５、ｐ−Al
0.33Ga0.67As第３クラッド層６、ｐ−GaAs第１キャップ
層７が順次積層されている。
る。図１は、本発明に係る半導体光素子の１実施例であ
る0.98μｍ帯InGaAs／AlGaAs歪量子井戸レ−ザの構造を
示す断面図であって、これは、ｎ−GaAs基板１上に、ｎ
−Al0.33Ga0.67As第１クラッド層２、InGaAs／GaAs歪量
子井戸活性層３、ｐ−Al0.33Ga0.67As第２クラッド層
４、ｐ−Al0.1Ga0.9Asエッチング終点検出層５、ｐ−Al
0.33Ga0.67As第３クラッド層６、ｐ−GaAs第１キャップ
層７が順次積層されている。
【００１６】そして、上記ｐ−Al0.1Ga0.9Asエッチング
終点検出層５、ｐ−Al0.33Ga0.67As第３クラッド層６及
びｐ−GaAs第１キャップ層７の一部を除去してメサが形
成され、メサ両脇がｎ−Al0.65Ga0.35As第１電流ブロッ
ク層８及びｎ−GaAs第２電流ブロック層９で埋め込ま
れ、全面にｐ−GaAs第２キャップ層10が積層された構造
となっている。
終点検出層５、ｐ−Al0.33Ga0.67As第３クラッド層６及
びｐ−GaAs第１キャップ層７の一部を除去してメサが形
成され、メサ両脇がｎ−Al0.65Ga0.35As第１電流ブロッ
ク層８及びｎ−GaAs第２電流ブロック層９で埋め込ま
れ、全面にｐ−GaAs第２キャップ層10が積層された構造
となっている。
【００１７】InGaAs／GaAs歪量子井戸活性層３は、図１
に示すように、Al0.2Ga0.8As下部SCH層15と、GaAsバリ
ア層16と、In0.24Ga0.76Asウエル層17と、Al0.2Ga0.8As
上部SCH層18とから構成されるDQW(double quantum−wel
l)−SCH層構造となっている。本実施例の導波構造は、
リッジ構造となっている。なお、図１において、11はTi
／Pt／Auからなるｐ電極であり、12はAuGeNi／AuNiから
なるｎ電極である。
に示すように、Al0.2Ga0.8As下部SCH層15と、GaAsバリ
ア層16と、In0.24Ga0.76Asウエル層17と、Al0.2Ga0.8As
上部SCH層18とから構成されるDQW(double quantum−wel
l)−SCH層構造となっている。本実施例の導波構造は、
リッジ構造となっている。なお、図１において、11はTi
／Pt／Auからなるｐ電極であり、12はAuGeNi／AuNiから
なるｎ電極である。
【００１８】次に、上記図１に示した0.98μｍ帯InGaAs
／AlGaAs歪量子井戸レ−ザの製造方法について、図２及
び図３を参照して説明する。なお、図２は工程Ａ〜Ｃか
らなる製造工程順断面図であり、図３は、図２に続く工
程Ｄ〜Ｅからなる製造工程順断面図である。
／AlGaAs歪量子井戸レ−ザの製造方法について、図２及
び図３を参照して説明する。なお、図２は工程Ａ〜Ｃか
らなる製造工程順断面図であり、図３は、図２に続く工
程Ｄ〜Ｅからなる製造工程順断面図である。
【００１９】まず図２の工程Ａ(DH成長後の断面図)に示
すように、GaAs基板１上に、有機金属気相成長法(MOVPE
法)を用いて、ｎ−Al0.33Ga0.67As第１クラッド層２、I
nGaAs／GaAs歪量子井戸活性層３、ｐ−Al0.33Ga0.67As
第２クラッド層４、ｐ−Al0.1Ga0.9Asエッチング終点検
出層５、ｐ−Al0.33Ga0.67As第３クラッド層６、ｐ−Ga
As第１キャップ層７を順次積層する。
すように、GaAs基板１上に、有機金属気相成長法(MOVPE
法)を用いて、ｎ−Al0.33Ga0.67As第１クラッド層２、I
nGaAs／GaAs歪量子井戸活性層３、ｐ−Al0.33Ga0.67As
第２クラッド層４、ｐ−Al0.1Ga0.9Asエッチング終点検
出層５、ｐ−Al0.33Ga0.67As第３クラッド層６、ｐ−Ga
As第１キャップ層７を順次積層する。
【００２０】上記各層の厚さは、ｎ−Al0.33Ga0.67As第
１クラッド層２が2μｍ、InGaAs／GaAs歪量子井戸活性
層３がAl0.2Ga0.8As SCH層：400オングストロ−ム、GaA
sバリア層：50オングストロ−ム、In0.24Ga0.76Asウェ
ル層：60オングストロ−ムからなるDQW−SCH構造、ｐ−
Al0.33Ga0.67As第２クラッド層４が2μｍ、ｐ−Al0.1Ga
0.9Asエッチング終点検出層５が900オングストロ−ム、
ｐ−Al0.33Ga0.67As第３クラッド層６が1μｍ、ｐ−GaA
s第１キャップ層７が5000オングストロ−ムである。
１クラッド層２が2μｍ、InGaAs／GaAs歪量子井戸活性
層３がAl0.2Ga0.8As SCH層：400オングストロ−ム、GaA
sバリア層：50オングストロ−ム、In0.24Ga0.76Asウェ
ル層：60オングストロ−ムからなるDQW−SCH構造、ｐ−
Al0.33Ga0.67As第２クラッド層４が2μｍ、ｐ−Al0.1Ga
0.9Asエッチング終点検出層５が900オングストロ−ム、
ｐ−Al0.33Ga0.67As第３クラッド層６が1μｍ、ｐ−GaA
s第１キャップ層７が5000オングストロ−ムである。
【００２１】次に、図２の工程Ｂ(エッチングマスク形
成後の断面図)に示すように、SiO2膜21(膜厚：1200オン
グストロ−ム)を熱CVD法によって堆積した後、フォトリ
ソグラフィ工程によりストライプ形状にSiO2膜21を加工
する。SiO2膜21の加工は、バッファ−ド弗酸によるウエ
ットエッチングを用いる。なお、図２工程Ｂ中の22は、
フォトレジストである。
成後の断面図)に示すように、SiO2膜21(膜厚：1200オン
グストロ−ム)を熱CVD法によって堆積した後、フォトリ
ソグラフィ工程によりストライプ形状にSiO2膜21を加工
する。SiO2膜21の加工は、バッファ−ド弗酸によるウエ
ットエッチングを用いる。なお、図２工程Ｂ中の22は、
フォトレジストである。
【００２２】続いて、図２の工程Ｃ(エッチング後の断
面図)に示すように、RIBE法によりエッチング(〜1.5μ
ｍ)を行い、メサを形成する。このRIBE法によるエッチ
ング工程時には、終点検出モニタ−を用いてエッチング
終点を検出する。
面図)に示すように、RIBE法によりエッチング(〜1.5μ
ｍ)を行い、メサを形成する。このRIBE法によるエッチ
ング工程時には、終点検出モニタ−を用いてエッチング
終点を検出する。
【００２３】ここで、RIBE装置及び終点検出モニタ−シ
ステムについて、図４を参照して説明する。RIBE装置
は、図４に示すように、イオン源45とエッチングチャン
バ−46から構成されている。
ステムについて、図４を参照して説明する。RIBE装置
は、図４に示すように、イオン源45とエッチングチャン
バ−46から構成されている。
【００２４】このエッチングチャンバ−46中に被エッチ
ング試料47を置き、イオン源45からイオンが被エッチン
グ試料47表面に垂直に入射され、エッチングが行われ
る。この時、被エッチング試料47の表面に斜めからHe−
Neレ−ザ41(波長：633ｎｍ)を入射し、その反射光をSi
フォトディテクタ−(Si-PD)42でモニタ−する。モニタ
−結果は、その場で時間掃引記録機(X-Tレコ−ダ)43に
記録される。
ング試料47を置き、イオン源45からイオンが被エッチン
グ試料47表面に垂直に入射され、エッチングが行われ
る。この時、被エッチング試料47の表面に斜めからHe−
Neレ−ザ41(波長：633ｎｍ)を入射し、その反射光をSi
フォトディテクタ−(Si-PD)42でモニタ−する。モニタ
−結果は、その場で時間掃引記録機(X-Tレコ−ダ)43に
記録される。
【００２５】図５にこの終点検出モニタ−により観測さ
れた結果を示す。横軸はエッチング深さ(μｍ)、縦軸は
反射光強度(ａ.ｕ.)を示す。被エッチング試料47は、屈
折率の異なる複数の薄膜から構成されているので、多層
膜反射の原理から反射光強度には干渉パタ−ンが現われ
る。ｐ−Al0.1Ga0.9Asエッチング終点検出層５のエッチ
ング中には、その干渉パタ−ンの強度変化が特に顕著に
現れる(図５参照)。こうして、エッチング終点が判断で
きる。
れた結果を示す。横軸はエッチング深さ(μｍ)、縦軸は
反射光強度(ａ.ｕ.)を示す。被エッチング試料47は、屈
折率の異なる複数の薄膜から構成されているので、多層
膜反射の原理から反射光強度には干渉パタ−ンが現われ
る。ｐ−Al0.1Ga0.9Asエッチング終点検出層５のエッチ
ング中には、その干渉パタ−ンの強度変化が特に顕著に
現れる(図５参照)。こうして、エッチング終点が判断で
きる。
【００２６】RIBEエッチング工程(図２工程Ｃ)の後フォ
トレジスト22を除去し、次に、図３の工程Ｄ(電流ブロ
ック層埋め込み後の断面図)に示すように、ｎ−Al0.65G
a0.35As第１電流ブロック層８及びｎ−GaAs第２電流ブ
ロック層９によって埋め込み成長を行う。この時、SiO2
膜21は選択的成長用のマスクとなる。続いて、バッファ
−ド弗酸を用いて上記SiO2膜21を除去し、図３の工程Ｅ
(キャップ層成長後の断面図)に示すように、全面にｐ−
GaAs第２キャップ層10を成長させてレ−ザ−構造を得
る。
トレジスト22を除去し、次に、図３の工程Ｄ(電流ブロ
ック層埋め込み後の断面図)に示すように、ｎ−Al0.65G
a0.35As第１電流ブロック層８及びｎ−GaAs第２電流ブ
ロック層９によって埋め込み成長を行う。この時、SiO2
膜21は選択的成長用のマスクとなる。続いて、バッファ
−ド弗酸を用いて上記SiO2膜21を除去し、図３の工程Ｅ
(キャップ層成長後の断面図)に示すように、全面にｐ−
GaAs第２キャップ層10を成長させてレ−ザ−構造を得
る。
【００２７】最後に、Ti／Pt／Auからなるｐ電極11をス
パッタリング法により成膜し、一方、裏面を研磨し、Au
GeNi／AuNiからなるｎ電極12を真空加熱蒸着法により蒸
着して、前記図１に示した半導体光素子の製作を終え
る。
パッタリング法により成膜し、一方、裏面を研磨し、Au
GeNi／AuNiからなるｎ電極12を真空加熱蒸着法により蒸
着して、前記図１に示した半導体光素子の製作を終え
る。
【００２８】上記半導体光素子の構造及びその製造方法
では、He−Cdレ−ザ(波長：422ｎｍ)に比べて波長の長
いレ−ザを用いても、リッジ型導波構造を規定するエッ
チング深さを精度良く制御することができるものであ
る。以下、その原理について説明する。
では、He−Cdレ−ザ(波長：422ｎｍ)に比べて波長の長
いレ−ザを用いても、リッジ型導波構造を規定するエッ
チング深さを精度良く制御することができるものであ
る。以下、その原理について説明する。
【００２９】本発明の実施例である前記した0.98μｍ帯
InGaAs／AlGaAs歪量子井戸レ−ザでは、メサ形成時のRI
BE法によるエッチング工程(前記図２工程Ｃ参照)におい
て、前記したとおり、エッチング終点を検出せしめるｐ
−Al0.1Ga0.9Asエッチング終点検出層５が900オングス
トロ−ム挿入された層構造となっている。
InGaAs／AlGaAs歪量子井戸レ−ザでは、メサ形成時のRI
BE法によるエッチング工程(前記図２工程Ｃ参照)におい
て、前記したとおり、エッチング終点を検出せしめるｐ
−Al0.1Ga0.9Asエッチング終点検出層５が900オングス
トロ−ム挿入された層構造となっている。
【００３０】ところで、一般に多層薄膜に波長λの光を
入射すると、その反射光は多層膜干渉を起こすことが知
られている。従って、薄膜層の厚さが変化することに対
応して、その反射光強度は変化する。表面薄膜層の厚さ
をＺとすると、反射光強度の変化の周期は、Ｚの厚さが
ΔＺ変わるごとに同じパタ−ンを繰り返す。
入射すると、その反射光は多層膜干渉を起こすことが知
られている。従って、薄膜層の厚さが変化することに対
応して、その反射光強度は変化する。表面薄膜層の厚さ
をＺとすると、反射光強度の変化の周期は、Ｚの厚さが
ΔＺ変わるごとに同じパタ−ンを繰り返す。
【００３１】この時、一般に次式(1)として表わすこと
ができる。 ΔＺ＝λ／(2ｎ・cosθ) ……… 式(1) (但し、λ：入射レ−ザ光の波長、ｎ：エッチング終点
検出層の屈折率、θ：エッチング終点検出に用いるレ−
ザ光のエッチング終点検出層での屈折角)
ができる。 ΔＺ＝λ／(2ｎ・cosθ) ……… 式(1) (但し、λ：入射レ−ザ光の波長、ｎ：エッチング終点
検出層の屈折率、θ：エッチング終点検出に用いるレ−
ザ光のエッチング終点検出層での屈折角)
【００３２】従って、エッチング終点検出に用いるレ−
ザ光波長が如何なる場合でも、終点検出層厚ｄが次式
(2)を満たせば、モニタ−光の干渉パタ−ンに終点検出
層エッチング時の干渉パタ−ンが検出可能となる。 ｄ＞ΔＺ／２ ……… 式(2)
ザ光波長が如何なる場合でも、終点検出層厚ｄが次式
(2)を満たせば、モニタ−光の干渉パタ−ンに終点検出
層エッチング時の干渉パタ−ンが検出可能となる。 ｄ＞ΔＺ／２ ……… 式(2)
【００３３】本実施例では、上記式(2)を満たすよう
に、ΔＺ＝900オングストロ−ム、λ＝633ｎｍ、θ＝60
°、ｎ〜4.1としている。従って、終点検出に用いるレ
−ザ光を波長633ｎｍのHe−Neレ−ザとしても、十分に
終点検出可能となる。
に、ΔＺ＝900オングストロ−ム、λ＝633ｎｍ、θ＝60
°、ｎ〜4.1としている。従って、終点検出に用いるレ
−ザ光を波長633ｎｍのHe−Neレ−ザとしても、十分に
終点検出可能となる。
【００３４】なお、終点検出精度は『±ΔＺ／４ ……
式(3)』以内とあらわされる。本実施例では、ΔＺ〜70
ｎｍであり、エッチング深さ精度は±17ｎｍ程度と良好
なエッチング精度が得られる。これは、本発明ではエッ
チング深さは1.5μｍ程度であり、エッチング深さ精度
が±１％程度であることを意味する。
式(3)』以内とあらわされる。本実施例では、ΔＺ〜70
ｎｍであり、エッチング深さ精度は±17ｎｍ程度と良好
なエッチング精度が得られる。これは、本発明ではエッ
チング深さは1.5μｍ程度であり、エッチング深さ精度
が±１％程度であることを意味する。
【００３５】従って、従来の時間制御によるRIBE法エッ
チング深さ精度は±５％程度であるところから、本発明
による製造方法では、従来の時間制御によるエッチング
に比して良好なエッチング深さ精度が得られることが理
解できる。なお、本実施例ではエッチング方法としてRI
BE法を用いたが、本発明は、これに限る訳ではなく、例
えばウエットエッチング法などRIBE法以外の他のエッチ
ング法でも本発明は十分適用可能であり、これらも本発
明に包含される。
チング深さ精度は±５％程度であるところから、本発明
による製造方法では、従来の時間制御によるエッチング
に比して良好なエッチング深さ精度が得られることが理
解できる。なお、本実施例ではエッチング方法としてRI
BE法を用いたが、本発明は、これに限る訳ではなく、例
えばウエットエッチング法などRIBE法以外の他のエッチ
ング法でも本発明は十分適用可能であり、これらも本発
明に包含される。
【００３６】
【発明の効果】以上詳記したとおり、本発明に係る半導
体光素子の構造は、エッチング終点検出用のレ−ザ−と
して全てのレ−ザに対応可能な構造である。特に500ｎ
ｍ以上と十分に可視光域の波長であるHe−Neレ−ザを用
いても、エッチング終点が検出可能であり、容易に光軸
調整ができる。また、比較的安価な633ｎｍHe−Neレ−
ザを終点検出用として用いることができるため、安価に
終点検出モニタ−システムを構築することができ、さら
に、可視光を用いており、光軸が直接目で判るために安
全であるなど顕著な効果が生じる。
体光素子の構造は、エッチング終点検出用のレ−ザ−と
して全てのレ−ザに対応可能な構造である。特に500ｎ
ｍ以上と十分に可視光域の波長であるHe−Neレ−ザを用
いても、エッチング終点が検出可能であり、容易に光軸
調整ができる。また、比較的安価な633ｎｍHe−Neレ−
ザを終点検出用として用いることができるため、安価に
終点検出モニタ−システムを構築することができ、さら
に、可視光を用いており、光軸が直接目で判るために安
全であるなど顕著な効果が生じる。
【００３７】本発明に係る半導体光素子の製造方法によ
れば、従来の時間制御によるエッチング方法に比べて良
好なエッチング深さ精度が得られるという顕著な効果が
生じる。
れば、従来の時間制御によるエッチング方法に比べて良
好なエッチング深さ精度が得られるという顕著な効果が
生じる。
【図１】本発明に係る半導体光素子の１実施例を説明す
る図であって、0.98μｍ帯InGaAs／AlGaAs歪量子井戸レ
−ザの断面図。
る図であって、0.98μｍ帯InGaAs／AlGaAs歪量子井戸レ
−ザの断面図。
【図２】本発明に係る半導体光素子の製造方法の１実施
例を説明する図であって、工程Ａ〜Ｃからなる製造工程
順断面図。
例を説明する図であって、工程Ａ〜Ｃからなる製造工程
順断面図。
【図３】図２に続く工程Ｄ〜Ｅからなる製造工程順断面
図。
図。
【図４】RIBE装置及び終点検出モニタ−システムを説明
する図。
する図。
【図５】エッチング終点検出モニタ−で検出された反射
光の干渉パタ−ンを示す図。
光の干渉パタ−ンを示す図。
１ GaAs基板 ２ ｎ−Al0.33Ga0.67As第１クラッド層 ３ InGaAs／GaAs歪量子井戸活性層 ４ ｐ−Al0.33Ga0.67As第２クラッド層 ５ ｐ−Al0.1Ga0.9Asエッチング終点検出層 ６ ｐ−Al0.33Ga0.67As第３クラッド層 ７ ｐ−GaAs第１キャップ層 ８ ｎ−Al0.65Ga0.35As第１電流ブロック層 ９ ｎ−GaAs第２電流ブロック層 １０ ｐ−GaAs第２キャップ層 １１ Ti／Pt／Auからなるｐ電極 １２ AuGeNi／AuNiからなるｎ電極 １５ Al0.2Ga0.8As下部SCH層 １６ GaAsバリア層 １７ In0.24Ga0.76Asウエル層 １８ Al0.2Ga0.8As上部SCH層 ２１ SiO2膜 ２２ フォトレジスト ４１ He−Neレ−ザ ４２ Siフォトディテクタ−（Si-PD） ４３ 時間掃引記録機（X-Tレコ−ダ） ４５ イオン源 ４６ エッチングチャンバ− ４７ 被エッチング試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に少なくとも、半導体第１
クラッド層、半導体ガイド層、半導体第２クラッド層、
前記半導体第２クラッド層と屈折率の異なる半導体エッ
チング終点検出層、前記エッチング終点検出層と屈折率
の異なる半導体第３クラッド層が順次積層されており、
前記半導体第３クラッド層及び前記エッチング終点検出
層の一部がエッチングにより除去されてリッジ構造導波
路が形成されており、前記半導体エッチング終点検出層
厚が少なくともλ／(4ｎ・cosθ)以上（但し、λ：エッ
チング終点検出に用いるレ−ザ波長、ｎ：エッチング終
点検出層の屈折率、θ：エッチング終点検出に用いるレ
−ザ光のエッチング終点検出層での屈折角）であること
を特徴とする半導体光素子。 - 【請求項２】 請求項１記載した終点検出層が、500ｎ
ｍ／(4ｎ・cosθ)以上であることを特徴とする請求項１
に記載の半導体光素子。 - 【請求項３】 (1) 半導体基板上に少なくとも、半導体
第１クラッド層、半導体ガイド層、半導体第２クラッド
層、前記半導体第２クラッド層と屈折率の異なる半導体
エッチング終点検出層、前記半導体エッチング終点検出
層と屈折率の異なる半導体第３クラッド層を順次積層す
る工程、(2) フォトリソグラフィ工程によりエッチング
の際のマスクを形成する工程、(3) 前記マスクに覆われ
た部分以外をエッチングにより除去する工程、とを含
み、前記(3)のエッチングによりマスクに覆われた部分
以外を除去する工程が、レ−ザ光を入射し、その反射光
をモニタ−しながらエッチングを行う工程であり、か
つ、前記半導体エッチング終点検出層エッチング中にモ
ニタ−している反射光干渉パタ−ンと、前記終点検出層
と屈折率の異なる前記半導体層エッチング中にモニタ−
している反射光干渉パタ−ンとの差から終点を検出して
エッチングを終了する工程であることを特徴とする半導
体光素子の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載したレ−ザ光の波長λが
λ＞500ｎｍであることを特徴とする請求項３記載の半
導体光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28607294A JP2605640B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 半導体光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28607294A JP2605640B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 半導体光素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08125283A true JPH08125283A (ja) | 1996-05-17 |
| JP2605640B2 JP2605640B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=17699594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28607294A Expired - Lifetime JP2605640B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 半導体光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2605640B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003338662A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-11-28 | Sharp Corp | 発光素子の製造方法およびその方法により製造される発光素子 |
| JP2006114551A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Sharp Corp | 半導体素子構造およびエッチング方法 |
| JP2006339253A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Toshiba Corp | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| JP2007250736A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Nec Corp | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| US7479459B2 (en) | 2004-10-08 | 2009-01-20 | Elpida Memory, Inc. | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus |
| JP2011154920A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Hitachi High-Technologies Corp | イオンミリング装置，試料加工方法，加工装置、および試料駆動機構 |
| JP2013210497A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Toppan Printing Co Ltd | フォトマスクの欠陥修正方法、欠陥修正装置およびフォトマスク |
| US9502863B2 (en) | 2014-08-26 | 2016-11-22 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Surface-emitting semiconductor laser, surface-emitting semiconductor laser device, optical transmission device, and information processing device |
| JP2018088455A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子を作製する方法 |
-
1994
- 1994-10-26 JP JP28607294A patent/JP2605640B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003338662A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-11-28 | Sharp Corp | 発光素子の製造方法およびその方法により製造される発光素子 |
| US7479459B2 (en) | 2004-10-08 | 2009-01-20 | Elpida Memory, Inc. | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus |
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| JP2007250736A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Nec Corp | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JP2011154920A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Hitachi High-Technologies Corp | イオンミリング装置，試料加工方法，加工装置、および試料駆動機構 |
| JP2013210497A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Toppan Printing Co Ltd | フォトマスクの欠陥修正方法、欠陥修正装置およびフォトマスク |
| US9502863B2 (en) | 2014-08-26 | 2016-11-22 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Surface-emitting semiconductor laser, surface-emitting semiconductor laser device, optical transmission device, and information processing device |
| JP2018088455A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子を作製する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2605640B2 (ja) | 1997-04-30 |
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