JPS6338279A - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置の製造方法Info
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- JPS6338279A JPS6338279A JP18379686A JP18379686A JPS6338279A JP S6338279 A JPS6338279 A JP S6338279A JP 18379686 A JP18379686 A JP 18379686A JP 18379686 A JP18379686 A JP 18379686A JP S6338279 A JPS6338279 A JP S6338279A
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Landscapes
- Weting (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は半導体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。
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、電流ストライブ構造を何する半導体レーザの製造
工程の１つとして潜やメサを形成オろ工程は非常に重要
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（ストライブ化）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どいつてし過言
ではない。そのため溝（メサ）の幅及び深さく高さ）を
設計通りに作製することが必要である。しかｌ２、湿式
」−ソチフグ法を用いた場合には、アンダー・カットや
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、リアクティブ・イオン・ヒ
ーム・エツチング（ＲＩＢＥ）など）を用いた場合には
、アンダー・カッ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か残ることや
、塩素などのＪｌ（仮への吸着なと新たな問題ら発生し
てくる。また湿式エツチングの改善された方法として、
素子内にユ、ソヂ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
動的に溝の深さくメサの高さ）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而では
改善されておらず、アンダー・カットはまぬがれ得す、
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。
工程の１つとして潜やメサを形成オろ工程は非常に重要
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（ストライブ化）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どいつてし過言
ではない。そのため溝（メサ）の幅及び深さく高さ）を
設計通りに作製することが必要である。しかｌ２、湿式
」−ソチフグ法を用いた場合には、アンダー・カットや
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、リアクティブ・イオン・ヒ
ーム・エツチング（ＲＩＢＥ）など）を用いた場合には
、アンダー・カッ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か残ることや
、塩素などのＪｌ（仮への吸着なと新たな問題ら発生し
てくる。また湿式エツチングの改善された方法として、
素子内にユ、ソヂ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
動的に溝の深さくメサの高さ）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而では
改善されておらず、アンダー・カットはまぬがれ得す、
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→ノ゛
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ェハーに適用し
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（」ウェ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ェハーに適用し
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（」ウェ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１目的としている。
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１目的としている。
〈発明の構成〉
上記目的を達成４−るため、本発明の半導体装置の製造
方法は、乾式エツチングと、湿式エツチングと、エツチ
ング族に対して反応速度が遅いエツチング停止層を用い
たことを括本的な特徴としている。より詳しくは、半導
体基板１−に活性層となる第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、屈折率か小さ
い７Ｌいに導電型の異なる基板側の第２層およびその逆
側の層厚が０．１μｍから０．３５μｍの範囲にある第
３層と、−に記第３層上に位置して第３層と同一導電型
で第１層より屈折率の小さく、禁制帯幅の大きい層厚が
Ｏ１μｍ以下の第４層と、上記第４層上に位置して第３
層と同一導電型で第１層より禁制帯幅が大きく屈折率が
小さく、かつ第４層より適当なエツチング族に対するエ
ツチング速度が極度に大きい第５層とを夫々含む各半導
体層を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、上記第４層に対して反
応速度が遅く、第５層に対して反応速度が速い適当な湿
式のエツチング族で第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。
方法は、乾式エツチングと、湿式エツチングと、エツチ
ング族に対して反応速度が遅いエツチング停止層を用い
たことを括本的な特徴としている。より詳しくは、半導
体基板１−に活性層となる第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、屈折率か小さ
い７Ｌいに導電型の異なる基板側の第２層およびその逆
側の層厚が０．１μｍから０．３５μｍの範囲にある第
３層と、−に記第３層上に位置して第３層と同一導電型
で第１層より屈折率の小さく、禁制帯幅の大きい層厚が
Ｏ１μｍ以下の第４層と、上記第４層上に位置して第３
層と同一導電型で第１層より禁制帯幅が大きく屈折率が
小さく、かつ第４層より適当なエツチング族に対するエ
ツチング速度が極度に大きい第５層とを夫々含む各半導
体層を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、上記第４層に対して反
応速度が遅く、第５層に対して反応速度が速い適当な湿
式のエツチング族で第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装置の作製工程を第１図に示す
。まず、ｎ型（００１）面ＧａＡｓ基板（１）」二に第
２層であるｎ型ＡσｘＧａ、−ＸＡＳクラッド層（２）
を１．０７ｚｍ、第１層であろｎ又はｐ型Ａ０ｙＧａｌ
−ｙＡｓ活性層（３）を０．０８７１ｍ、第３層である
ｐ型Ａ Ｑ ｘ Ｇ ａ ＋ ＸΔＳクラッド層（４
）を０．２ｐｍ、第４層であるｐ型ＡＱｚＧａ＋−ｚＡ
ｓエッヂング停止層（５）を０．０４μｍ１第５層であ
るｐ型Ａ１２ｘＧａ＋−ＸＡＳ第２クラッド層（６）を
０．６７１Ｈ。
。まず、ｎ型（００１）面ＧａＡｓ基板（１）」二に第
２層であるｎ型ＡσｘＧａ、−ＸＡＳクラッド層（２）
を１．０７ｚｍ、第１層であろｎ又はｐ型Ａ０ｙＧａｌ
−ｙＡｓ活性層（３）を０．０８７１ｍ、第３層である
ｐ型Ａ Ｑ ｘ Ｇ ａ ＋ ＸΔＳクラッド層（４
）を０．２ｐｍ、第４層であるｐ型ＡＱｚＧａ＋−ｚＡ
ｓエッヂング停止層（５）を０．０４μｍ１第５層であ
るｐ型Ａ１２ｘＧａ＋−ＸＡＳ第２クラッド層（６）を
０．６７１Ｈ。
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ャル成長させる。この場合の成長方
法としては液相エピタキシャル（ＬＰＩシ）法の他、分
子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法、６機金属気相エピタ
キシャル（ＯＭ−ＶＰＥ）法、ハロゲンを用いた気相エ
ピタキシャル（ＶＰＥ）法などの適用が考えられる。た
だし、 ｙ＜ｚ＜Ｘ
ＩＮ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＝ｏ、ｌ４ ｚ＝０．３７ とした。これは工程途中で採用する湿式エッチンダ液が フッ酸：フッ化アンモニウム液＝Ｉ：５であり、このエ
ツチング液ではＡρ混晶比か０．４以−にの層は比較的
速くエツチングされるのに対し、０４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。
連続的にエピタキシャル成長させる。この場合の成長方
法としては液相エピタキシャル（ＬＰＩシ）法の他、分
子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法、６機金属気相エピタ
キシャル（ＯＭ−ＶＰＥ）法、ハロゲンを用いた気相エ
ピタキシャル（ＶＰＥ）法などの適用が考えられる。た
だし、 ｙ＜ｚ＜Ｘ
ＩＮ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＝ｏ、ｌ４ ｚ＝０．３７ とした。これは工程途中で採用する湿式エッチンダ液が フッ酸：フッ化アンモニウム液＝Ｉ：５であり、このエ
ツチング液ではＡρ混晶比か０．４以−にの層は比較的
速くエツチングされるのに対し、０４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、この成長ウェハーの表面に幅２
．５μｍのストライブ状の金−亜鉛電極（８）をフォト
レジストを用いたリフトオフ法を利用して形成する。
．５μｍのストライブ状の金−亜鉛電極（８）をフォト
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
平行となっている。
平行となっている。
続いて、このストライプ電極（８）の両側に幅７μｍの
平行な２本のストライブ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。
平行な２本のストライブ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５７１ｍ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
ストライブ状の′７Ｆｆ（３０）をエツチングする。こ
のとき、深さはウェハー内面で０．７μｍ±Ｏ，ｌ７１
ｍ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ＡσＸＧａ、ＸＡＳ第２
クラッド層（６）の途中又はｐ型ＡＱｚＧａ、−ｚＡｓ
エッヂング停止層（５）の上面で＋ｈ−Ｊニー。
スクとしてＲＩＢＥを用いて、幅７μｍの平行な２本の
ストライブ状の′７Ｆｆ（３０）をエツチングする。こ
のとき、深さはウェハー内面で０．７μｍ±Ｏ，ｌ７１
ｍ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ＡσＸＧａ、ＸＡＳ第２
クラッド層（６）の途中又はｐ型ＡＱｚＧａ、−ｚＡｓ
エッヂング停止層（５）の上面で＋ｈ−Ｊニー。
ているわけである。ここで、ＲＩ Ｂ Ｅを利用してい
るので、１ｖｆ（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
値になっている。（第１図（ｂ））次に、前述の湿式エ
ツチング液 フッ酸：フッ化アンモニウム液＝Ｉ：５にウェハーを約
６０秒浸し、ｄη部（３０）に露出しているｐ型Ａｔ！
ｘＧａ＋−ｘＡｓ第２クラッド層（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ΔＱｚ
Ｇａ＋−ｚＡｓエツチング停止層（５）が露出すると、
それ以上」°、ラッチング」進行しなくなるため、ウェ
ハー全面で溝底面にｉＪ、 Ｊ、ツチング停止層（５）
の表面があられれている状態となる（第１図（Ｃ））。
るので、１ｖｆ（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
値になっている。（第１図（ｂ））次に、前述の湿式エ
ツチング液 フッ酸：フッ化アンモニウム液＝Ｉ：５にウェハーを約
６０秒浸し、ｄη部（３０）に露出しているｐ型Ａｔ！
ｘＧａ＋−ｘＡｓ第２クラッド層（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ΔＱｚ
Ｇａ＋−ｚＡｓエツチング停止層（５）が露出すると、
それ以上」°、ラッチング」進行しなくなるため、ウェ
ハー全面で溝底面にｉＪ、 Ｊ、ツチング停止層（５）
の表面があられれている状態となる（第１図（Ｃ））。
このときＲＩ ｒ（Ｅ工程で受：」たウェハー損傷はエ
ツチングされてしまい、か−）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ＩＩ４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 、２７ｚ ｍ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
察されなかっノこ。
ツチングされてしまい、か−）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ＩＩ４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 、２７ｚ ｍ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
察されなかっノこ。
この状態での溝（３Ｉ）の幅は約７．１μｍ１メザスト
ライプ（２１）の幅は５．０μｍ１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５．０μｍ１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）法を用いてウェ
ハー表面に０．３μｍ厚の５ｉｓＮｔ膜（ｌＯ）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ィ技術とエツチ
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、ウェハー厚みを約１１００７ｚにし、基板
側に八〇Ｇｅ／Ｎｉの全面電極（９）を形成し、ウェハ
ー表面にはコンタクトを取り易いようにＭｏ／Ａｕ電極
（ＩＩ）を全面に蒸着した。
ハー表面に０．３μｍ厚の５ｉｓＮｔ膜（ｌＯ）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ィ技術とエツチ
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、ウェハー厚みを約１１００７ｚにし、基板
側に八〇Ｇｅ／Ｎｉの全面電極（９）を形成し、ウェハ
ー表面にはコンタクトを取り易いようにＭｏ／Ａｕ電極
（ＩＩ）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。
に、へき開し、レーザ素子とした。
このようにして作製された素子の特性は＝８−
しきい値電流 １ ｔｈ ＝ ３５ ｍΔ±２ｍＡ微分
量子効率 ηｄ−６０％」−２％ になっており、非常に均一性のよい素子特性が得られて
いる。
量子効率 ηｄ−６０％」−２％ になっており、非常に均一性のよい素子特性が得られて
いる。
本実施例以外に、以下のような素子の場合にｂ本発明は
適用可能であり、同作の効果が期待できる。
適用可能であり、同作の効果が期待できる。
１）実施例の導電型の全て逆転した素子ｉｉ）材料の異
なる素子 ｉｉｉ ）エツチング族や層の構成比の異なる素子ｉｖ
）より多くの溝やメサを有する素子Ｖ）乾式エツチング
工程としてＲＩ １３ Ｅ法具外の方法、例えばりアク
ティブ・イオン・エツチング（ＲＩＥ）、アルゴンスパ
ッ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。
なる素子 ｉｉｉ ）エツチング族や層の構成比の異なる素子ｉｖ
）より多くの溝やメサを有する素子Ｖ）乾式エツチング
工程としてＲＩ １３ Ｅ法具外の方法、例えばりアク
ティブ・イオン・エツチング（ＲＩＥ）、アルゴンスパ
ッ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、歩留り良い素子ウェハ
ーを作製することができる。
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、歩留り良い素子ウェハ
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っ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晧板、２−ｎ型ＡＱｘＧａ、 −ｘＡ
ｓクラッド層、３−ＡＱｙＧａ＋−ｙＡｓ活性層、４＝
＝ｐ型ΔＱＸＧａ＋ ｘＡｓクラッド層、！５・ｐ型
Ａ（ｚＧａ＋−ＺΔＳエツチング停止層、６１．ｐ型Δ
ＣｘＧａ、−ＸΔＳ第２クラッド層、７・・ｐ″′型Ｇ
ａＡｓコンタクト層。
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っ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晧板、２−ｎ型ＡＱｘＧａ、 −ｘＡ
ｓクラッド層、３−ＡＱｙＧａ＋−ｙＡｓ活性層、４＝
＝ｐ型ΔＱＸＧａ＋ ｘＡｓクラッド層、！５・ｐ型
Ａ（ｚＧａ＋−ＺΔＳエツチング停止層、６１．ｐ型Δ
ＣｘＧａ、−ＸΔＳ第２クラッド層、７・・ｐ″′型Ｇ
ａＡｓコンタクト層。
Claims (1)
- （１）半導体基板上に活性層となる第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
電型で第１層より屈折率の小さく、禁制帯幅の大きい層
厚が０．１μｍ以下の第４層と、上記第４層上に位置し
て第３層と同一導電型で第１層より禁制帯幅が大きく屈
折率が小さく、かつ第４層より適当なエッチング液に対
するエッチング速度が極度に大きい第５層とを夫々含む
各半導体層を平坦に成長させる工程と、 その後、乾式のエッチング法を用いて上記第５層の途中
までエッ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、上記第４層には反応速度が遅く、第５層には反
応速度が速い適当な湿式のエッチング液で第４層表面が
現れるまでエッチングする工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
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 true JPS6338279A (ja) | 1988-02-18 |
| JPH0530315B2 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 (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 |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS60229389A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-14 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
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-
1986
- 1986-08-04 JP JP18379686A patent/JPS6338279A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0530315B2 (ja) | 1993-05-07 |
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