JP2006134962A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドライエッチング後に行われるウェットエッチングを安定化させるために有効なリッジ形状部を有する半導体レーザ装置などの半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor laser device having a ridge-shaped portion effective for stabilizing wet etching performed after dry etching.
従来、リッジ形状部を有する半導体レーザ装置などの半導体装置において、リッジ形状部を形成する際には、半導体層上にリッジ形状部となる部分を覆うマスクを形成し、ウェットエッチングまたはドライエッチングによりエッチング処理を行う方法が一般的に用いられている。 Conventionally, in forming a ridge-shaped portion in a semiconductor device such as a semiconductor laser device having a ridge-shaped portion, a mask that covers the portion that becomes the ridge-shaped portion is formed on the semiconductor layer, and etching is performed by wet etching or dry etching. A method of processing is generally used.
ドライエッチングでは、エッチングを異方的に制御することができるため、垂直に近いリッジ形状を得ることができる。したがって、ドライエッチングによって形成されるリッジ形状パターンは、マスクパターンとほぼ同じものである。 In dry etching, since etching can be controlled anisotropically, a ridge shape close to vertical can be obtained. Therefore, the ridge shape pattern formed by dry etching is almost the same as the mask pattern.
しかしながら、半導体層に対して厳密に所定の深さでエッチングを止める必要がある場合に、ドライエッチングでは、リッジ形状部を構成する半導体層との間で、その下地層として、選択比が十分大きいエッチングストップ層として用いることができるような適切な半導体層を形成することが容易ではなく、深さ方向の制御が充分ではない場合がある。 However, when it is necessary to stop etching at a predetermined depth with respect to the semiconductor layer, the dry etching has a sufficiently large selection ratio as an underlying layer with the semiconductor layer constituting the ridge-shaped portion. It may not be easy to form an appropriate semiconductor layer that can be used as an etching stop layer, and control in the depth direction may not be sufficient.
一方、ウェットエッチングでは、リッジ形状部を構成する半導体層とその下地の半導体層との間で大きな選択比が得られるようなエッチングストップ層を形成することにより、深さ方向の制御を厳密に行うことができる。 On the other hand, in the wet etching, the depth direction is strictly controlled by forming an etching stop layer that can obtain a large selection ratio between the semiconductor layer constituting the ridge-shaped portion and the underlying semiconductor layer. be able to.
しかしながら、ウェットエッチングでは、エッチングが等方的であり、エッチング中にサイドエッチングが発生する。したがって、ウェットエッチングによって形成されるリッジ形状パターンは、マスクパターンと異なるものとなり、サイドエッチング量を制御するためにプロセス管理を行う必要がある。 However, in wet etching, etching is isotropic and side etching occurs during etching. Therefore, the ridge shape pattern formed by wet etching is different from the mask pattern, and process management is required to control the side etching amount.
そこで、リッジ形状部を有する半導体レーザ装置などの半導体装置において、リッジ形状部の幅と高さとを厳密に制御する必要がある場合、例えば特許文献1に記載されているように、ドライエッチングおよびウェットエッチングのそれぞれの短所を補って長所を活かすために、ドライエッチングとウェットエッチングとを組み合せる方法が用いられている。具体的には、以下のような方法である。
Therefore, in a semiconductor device such as a semiconductor laser device having a ridge-shaped portion, when it is necessary to strictly control the width and height of the ridge-shaped portion, for example, as described in
まず、必要なリッジ形状部の高さが得られるように、ウェットエッチングに有効なエッチングストップ層を結晶成長により形成しておく。 First, an etching stop layer effective for wet etching is formed by crystal growth so that the required height of the ridge-shaped portion can be obtained.
次に、ドライエッチングにより、必要なリッジ形状部の深さに僅かに足りない程度、すなわち、エッチングストップ層の直前までドライエッチングを行って、マスクパターンと同形状のリッジ形状部を形成する。 Next, dry etching is performed to the extent that the required depth of the ridge shape portion is slightly insufficient, that is, immediately before the etching stop layer, to form a ridge shape portion having the same shape as the mask pattern.
その後、ウェットエッチングにより、エッチングストップ層までエッチングを行う。 Thereafter, etching is performed up to the etching stop layer by wet etching.
以上の方法によれば、ウェットエッチングをエッチングストップ層を利用して停止させることにより、リッジ形状部の高さを厳密に制御することができる。 According to the above method, the height of the ridge-shaped portion can be strictly controlled by stopping the wet etching using the etching stop layer.
また、必要なリッジ形状部の深さに僅かに足りない程度までドライエッチングを行い、ウェットエッチングを必要最小限にとどめることにより、ウェットエッチングによるサイドエッチングを最小限にとどめることができて、エッチングによって得られるパターンとマスクパターンとの差を小さくして、リッジ形状部の幅を厳密に制御することができる。 Also, by performing dry etching to a level that is slightly less than the required ridge shape depth and minimizing wet etching to the minimum necessary, side etching by wet etching can be minimized. By reducing the difference between the pattern obtained and the mask pattern, it is possible to strictly control the width of the ridge-shaped portion.
また、特許文献2にも、ドライエッチングとウェットエッチングとを組み合せる方法が記載されている。
しかしながら、ドライエッチングでは、例えば特許文献2に記載されているように、ドライエッチング中にリッジ形状部の側壁などに反応生成物が堆積する。その反応生成物が原因となって、ウェットエッチングのサイドエッチングが不安定となり、サイドエッチングが進むところと進まないところが発生し、リッジ形状が安定化しないということが問題となっている。
However, in dry etching, as described in, for example,
図3に、従来技術の事例として、ドライエッチング後にウェットエッチングを行った場合のリッジ形状部の断面を示す。この図3の事例では、エッチングストッパ層11上に、半導体層のGaAs層12およびAlGaAs層13からなるリッジ形状部14が形成され、その上にはSiO2からなるマスク15が形成されている。
FIG. 3 shows a cross section of a ridge-shaped portion when wet etching is performed after dry etching as an example of the prior art. In the example of FIG. 3, a ridge-
図3(a)に示すように、ドライエッチング後はリッジ形状部14の側面が垂直方向に形成されるが、ウェットエッチング後は、エッチング液の種類、エッチング液の温度およびエッチング時間を全て同じ条件で処理したとしても、リッジ形状部14の側壁などに堆積された反応生成物によって、図3(b)〜図3(d)に示すように様々なリッジ形状となることがある。このように、図3のリッジ上部の幅Eおよびリッジ下部の幅Fで定義されるリッジ幅を略一致させることができない。
As shown in FIG. 3A, the side surface of the ridge-
ドライエッチング中にリッジ形状部の側壁などに堆積される反応生成物を除去するために、ドライエッチング後処理として、ウェットエッチングによって反応生成物をエッチング除去しようとした場合、この反応生成物は半導体層の材料とドライエッチングのガス材との混合物であるため、反応生成物だけを除去することは困難である。したがって、ドライエッチング後処理として行われるウェットエッチングによって半導体層も同時にエッチングされ、リッジ形状およびエッチング深さが変化してしまう。この結果、ドライエッチング後処理に引き続いて行われるウェットエッチングのエッチング量を制御するためのプロセス管理だけでなく、ドライエッチング後処理として行われるウェットエッチングのエッチング量を制御するためのプロセス管理も必要となり、リッジ形状部の形状ばらつきが生じやすくなって、ウェットエッチングを安定化して行うことができない。 In order to remove reaction products deposited on the side walls of the ridge-shaped portion during dry etching, when the reaction products are removed by wet etching as a post-dry etching process, the reaction products are removed from the semiconductor layer. Therefore, it is difficult to remove only the reaction product. Accordingly, the semiconductor layer is simultaneously etched by wet etching performed as a post-dry etching process, and the ridge shape and the etching depth are changed. As a result, in addition to the process management for controlling the etching amount of the wet etching performed after the dry etching post-treatment, the process management for controlling the etching amount of the wet etching performed as the post-dry etching treatment is also required. As a result, the shape of the ridge-shaped portion tends to vary, and wet etching cannot be stabilized.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、リッジ形状部などを有する半導体装置を製造する際に、ドライエッチングに続くウェットエッチングを安定して制御できて、リッジ形状およびリッジ高さを容易かつ正確に制御できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and when manufacturing a semiconductor device having a ridge-shaped portion or the like, the wet etching following the dry etching can be stably controlled, and the ridge shape and the ridge height can be easily achieved. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be accurately controlled.
本発明の半導体装置の製造方法は、基板または基板部上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、該半導体層上に、リッジまたは/および溝形状部を形成するためのマスクを形成するマスク形成工程と、該マスクを用いたドライエッチングとそれに続くウェットエッチングにより該リッジまたは/および溝形状部を形成するリッジまたは/および溝形状部形成工程とを有する半導体装置の製造方法において、該リッジまたは/および溝形状部形成工程は、該ドライエッチングとそれに続くウェットエッチングとの間に、該ドライエッチングにより被エッチング部の表面に形成された反応生成物を酸化させる反応生成物酸化工程と、酸化させた反応生成物を除去する反応生成物除去工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention includes a semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer on a substrate or a substrate portion, and a mask for forming a mask for forming a ridge or / and a groove-shaped portion on the semiconductor layer. In a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a forming step; and a ridge or / and groove shape portion forming step for forming the ridge or / and groove shape portion by dry etching using the mask and subsequent wet etching. / And the groove shape portion forming step includes a reaction product oxidation step of oxidizing a reaction product formed on the surface of the etched portion by the dry etching between the dry etching and the subsequent wet etching, and an oxidation step. A reaction product removing step for removing the reaction product, thereby achieving the above object.
また、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における反応生成物酸化工程は、酸素およびオゾンの少なくとも一方を含む雰囲気中で紫外線を照射して行う。 Preferably, the reaction product oxidation step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is performed by irradiating with ultraviolet rays in an atmosphere containing at least one of oxygen and ozone.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における反応生成物酸化工程は、基板温度を室温以上300℃以下の範囲内に設定する。 Further preferably, in the reaction product oxidation step in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the substrate temperature is set within a range of room temperature to 300 ° C.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における反応生成物酸化工程は、基板温度を150℃以上250℃以下の範囲内に設定する。 Further preferably, in the reaction product oxidation step in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the substrate temperature is set within a range of 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における反応生成物酸化工程は酸素ガスを含むプラズマ中で行う。 Further preferably, the reaction product oxidation step in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention is performed in a plasma containing oxygen gas.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における反応生成物除去工程は、前記半導体層がエッチングされないエッチング液を用いて行う。 Further preferably, the reaction product removal step in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention is performed using an etching solution that does not etch the semiconductor layer.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、半導体層の下地層として前記基板または基板部上にエッチングストップ層を形成する工程を更に有し、前記リッジまたは/および溝形状部形成工程は、前記ウェットエッチング時に、該エッチングストップ層を利用してエッチングを停止させる。 Further preferably, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the method further includes a step of forming an etching stop layer on the substrate or the substrate portion as a base layer of the semiconductor layer, and the ridge or / and groove shape portion forming step. Uses the etching stop layer to stop etching during the wet etching.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるリッジまたは/および溝形状部形成工程は、前記ドライエッチング時に、前記半導体層のエッチング残し厚を50nm以上200nm以下にする。 Further preferably, in the step of forming a ridge or / and groove shape portion in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an etching residual thickness of the semiconductor layer is set to 50 nm or more and 200 nm or less during the dry etching.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるリッジまたは/および溝形状部形成工程は、前記ドライエッチング時に、前記半導体層のエッチング残し厚を50nm以上100nm以下にする。 Further preferably, in the step of forming a ridge or / and groove shape portion in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the remaining etching thickness of the semiconductor layer is set to 50 nm or more and 100 nm or less during the dry etching.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における基板部は、前記基板上に第1クラッド層、活性層および第2クラッド層がこの順に形成されている。 Still preferably, in a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the substrate portion, a first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer are formed in this order on the substrate.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における基板がGaAsまたはInPからなる。 Further preferably, the substrate in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is made of GaAs or InP.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における半導体層がGaAs、AlGaAs、InP、GaInP、AlGaInPおよびInGaAsPの少なくとも1種類を含む。 Further preferably, the semiconductor layer in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes at least one of GaAs, AlGaAs, InP, GaInP, AlGaInP, and InGaAsP.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるリッジまたは/および溝形状部形成工程は前記ドライエッチング時に塩素系ガスを用いる。 Further preferably, the ridge or / and groove shape portion forming step in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention uses a chlorine-based gas during the dry etching.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるリッジまたは/および溝形状部形成工程は前記ウェットエッチング時にフッ酸を用いる。 Further preferably, the ridge or / and groove shape forming step in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention uses hydrofluoric acid during the wet etching.
上記構成により、以下に、本発明の作用を説明する。 The operation of the present invention will be described below with the above configuration.
本発明にあっては、ドライエッチングとこれに続くウェットエッチングによりリッジまたは/および溝形状部を形成する際に、ドライエッチングにより被エッチング部の表面(リッジまたは/および溝形状部の側面)に形成された反応生成物を酸化させて除去する。 In the present invention, when a ridge or / and groove shape portion is formed by dry etching and subsequent wet etching, it is formed on the surface of the etched portion (side surface of the ridge or / and groove shape portion) by dry etching. The reaction product formed is oxidized and removed.
半導体層の材料とドライエッチングのガス材との混合物である反応生成物だけを除去することは困難であるが、反応生成物を酸化することにより、半導体層がエッチングされないエッチング液を用いて反応生成物だけを除去することができる。これにより、続いて行われるウェットエッチングが反応生成物により影響されることなく、寸法安定性を向上させて、リッジまたは/および溝形状、リッジまたは/および溝幅および深さの制御性を向上させることができる。 Although it is difficult to remove only the reaction product, which is a mixture of the semiconductor layer material and dry etching gas material, the reaction product is oxidized using an etchant that does not etch the semiconductor layer. Only things can be removed. Thereby, the subsequent wet etching is not affected by the reaction product, thereby improving the dimensional stability and improving the controllability of the ridge or / and groove shape, ridge or / and groove width and depth. be able to.
反応生成物の酸化は、酸素およびオゾンの少なくとも一方を含む雰囲気中で紫外線を照射することにより行うことができる。このときの基板温度が高すぎるとリッジ形状部などを構成する半導体層も酸化されて酸化膜を除去しにくくなり、基板温度が低すぎると酸化処理に時間がかかる。よって、基板温度は室温以上300℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは150℃以上250℃以下である。 The oxidation of the reaction product can be performed by irradiating with ultraviolet rays in an atmosphere containing at least one of oxygen and ozone. If the substrate temperature at this time is too high, the semiconductor layer constituting the ridge-shaped portion or the like is also oxidized, making it difficult to remove the oxide film. If the substrate temperature is too low, the oxidation process takes time. Therefore, the substrate temperature is preferably room temperature or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
また、反応生成物の酸化は、酸素ガスを含むプラズマ中で行うこともできる。 The oxidation of the reaction product can also be performed in a plasma containing oxygen gas.
反応生成物の除去には、バッファードフッ酸など、リッジ形状部を構成する半導体層がエッチングされないエッチング液を用いることができる。 For removal of the reaction product, an etching solution such as buffered hydrofluoric acid that does not etch the semiconductor layer forming the ridge-shaped portion can be used.
ウェットエッチングは、エッチングストップ層を利用して停止させることにより、リッジ形状部の高さや溝形状部の深さを厳密に制御することができる。 The wet etching can be strictly controlled by stopping the height of the ridge-shaped portion and the depth of the groove-shaped portion by using an etching stop layer.
ドライエッチングの残し厚が厚すぎるとウェットエッチングのエッチング量が多くなってリッジまたは/および溝形状部の幅を制御することが困難になり、薄すぎると半導体層の厚さの面内分布やエッチングの面内分布によってエッチングストップ層を超えてエッチングされることが懸念される。よって、エッチング残し厚さは、例えばリッジ形状部の両側に隣接する平坦部の厚みが50nm以上200nm以下であることが好ましく、さらに好ましくは50nm以上100nm以下である。 If the remaining dry etching thickness is too large, the amount of wet etching will increase and it will be difficult to control the width of the ridge or / and the groove shape, and if it is too thin, the in-plane distribution and etching of the semiconductor layer thickness will be difficult. It is feared that etching is performed beyond the etching stop layer due to the in-plane distribution. Therefore, the remaining etching thickness is preferably such that the thickness of the flat portion adjacent to both sides of the ridge-shaped portion is not less than 50 nm and not more than 200 nm, and more preferably not less than 50 nm and not more than 100 nm.
以上のように、本発明によれば、ドライエッチングの反応生成物を酸化・除去することにより、それに続くウェットエッチングの安定性を向上させて、リッジや溝形状、リッジや溝幅およびリッジ高さや溝深さの制御性を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, by oxidizing and removing the reaction product of dry etching, the stability of subsequent wet etching is improved, and the ridge, groove shape, ridge, groove width, ridge height, The controllability of the groove depth can be improved.
また、ウェットエッチングは、エッチングストップ層を利用して停止させることにより、リッジ形状部の高さや溝形状部の深さを厳密に制御することができる。 In addition, the wet etching is stopped using an etching stop layer, whereby the height of the ridge shape portion and the depth of the groove shape portion can be strictly controlled.
さらに、ウェットエッチングを必要最小限にとどめることにより、ウェットエッチングによりサイドエッチングを最小限にとどめてリッジや溝幅を厳密に制御することができる。 Furthermore, by minimizing the wet etching, the ridge and the groove width can be strictly controlled by minimizing the side etching by the wet etching.
以下に、本発明の半導体装置の製造方法の実施形態を半導体レーザ装置の製造方法に適用した場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、GaAs基板上にAlGaInP系多層構造を設けた赤色半導体レーザ装置を一例に挙げて説明するが、本発明はこれに限らず、半導体層として、例えばGaAs、AlGaAs、InP、GaInP、AlGaInPおよびInGaAsPなどを含んでいてもよい。また、基板についてもGaAs基板に限らず、例えばInP基板を用いてもよい。さらに、ここでは、本発明をリッジ形状部を有する半導体レーザ装置に適応させた場合について説明するが、これに限らず、例えばリッジ形状部および溝形状部の少なくともいずれか(リッジまたは/および溝形状部)を有する半導体レーザ装置などの半導体装置にも本発明は適用可能である。 Hereinafter, a case where an embodiment of a manufacturing method of a semiconductor device of the present invention is applied to a manufacturing method of a semiconductor laser device will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, a red semiconductor laser device in which an AlGaInP-based multilayer structure is provided on a GaAs substrate will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and semiconductor layers such as GaAs, AlGaAs, and InP can be used. , GaInP, AlGaInP, InGaAsP, and the like may be included. Further, the substrate is not limited to the GaAs substrate, and for example, an InP substrate may be used. Furthermore, here, a case where the present invention is applied to a semiconductor laser device having a ridge-shaped portion will be described. However, the present invention is not limited to this. For example, at least one of a ridge-shaped portion and a groove-shaped portion (ridge or / and groove-shaped) The present invention can also be applied to a semiconductor device such as a semiconductor laser device having a portion.
図1は、本発明の半導体レーザ装置の一実施形態における構成例を示す要部断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing a configuration example in an embodiment of a semiconductor laser device of the present invention.
図1に示すように、半導体レーザ装置10は、GaAs基板1上に、基板部として、AlGaInP第1クラッド層2(下クラッド層)、GaInP/AlGaInP多重量子井戸活性層3(活性層)、AlGaInP第2クラッド層4(上クラッド層)およびGaInPエッチングストップ層5がこの順に順次設けられ、更にその上にAlGaInP第3クラッド層6b(半導体層)およびGaAsキャップ層7a(コンタクト層)からなるリッジ形状部(リッジストライプ形状部)が設けられている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor laser device 10 includes an AlGaInP first clad layer 2 (lower clad layer), a GaInP / AlGaInP multiple quantum well active layer 3 (active layer), and an AlGaInP as a substrate portion on a
このリッジ形状部の形成時には、本実施形態の特徴構成のドライエッチング後処理として、ドライエッチングにより被エッチング部の表面(特にリッジ形状部の側面)に形成された反応生成物を酸化させ、その反応生成物の酸化物を除去している。これによって、ウェットエッチングの安定性を向上させて、リッジ形状、リッジ幅および高さの制御性を向上させている。 At the time of forming this ridge-shaped portion, as a post-dry etching treatment of the characteristic configuration of this embodiment, a reaction product formed on the surface of the etched portion (particularly the side surface of the ridge-shaped portion) is oxidized by dry etching, The product oxide is removed. Thereby, the stability of wet etching is improved, and the controllability of the ridge shape, ridge width and height is improved.
さらに、半導体レーザ装置10は、このリッジ形状部の少なくとも第3クラッド層6bの側面およびエッチングストップ層5上を覆うように絶縁層21が設けられ、さらに、コンタクト層であるキャップ層7aの上面とGaAs基板1の下面にそれぞれ各電極22,23をそれぞれ設けている。これらの絶縁層21および電極22を埋め込むように厚膜の電極層24を設けている。この場合、電極22と電極層24は電気的に接続されている。
Further, the semiconductor laser device 10 is provided with an insulating
以下に、このようにして構成された本実施形態の半導体レーザ装置の製造方法について、図2を用いて説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor laser device of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
図2は、図1の半導体レーザ装置の各製造工程を示す要部断面図であって、(a)はエッチングマスクであるSiO2マスクをパターニングした状態を示す要部断面図、(b)はドライエッチング直後の状態を示す要部断面図、(c)は本実施形態の特徴構成のドライエッチング後処理を行った状態を示す要部断面図、(d)はウェットエッチング後の状態を示す要部断面図である。 2A and 2B are main part cross-sectional views showing respective manufacturing steps of the semiconductor laser device of FIG. 1, wherein FIG. 2A is a main part cross-sectional view showing a state in which a SiO 2 mask as an etching mask is patterned, and FIG. The main part sectional view showing the state immediately after the dry etching, (c) is the main part sectional view showing the state after the dry etching treatment of the characteristic configuration of this embodiment, and (d) is the main part showing the state after the wet etching. FIG.
まず、図2(a)に示すように、GaAs基板1上に、例えばMOCVD結晶成長装置またはMBE結晶成長装置などの結晶成長装置によって、少なくともAlGaInPからなる第1クラッド層2、AlGaInPとGaInPの多重量子井戸構造からなる活性層3、AlGaInPからなる第2クラッド層4、GaInPからなるエッチングストップ層5、AlGaInPからなる第3クラッド層6およびGaAsからなるキャップ層7をこの順位に順次成長させる。この上に、リッジ形状部を形成するためのエッチングマスクとして、ストライプ状パターンのSiO2マスク8を形成する。
First, as shown in FIG. 2 (a), a
次に、図2(b)に示すように、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、第3クラッド層6を約100nm残す深さまでエッチングする。このときのドライエッチングの残し厚(エッチングストップ層5からドライエッチング後の第3クラッド層6の表面までの厚さ)Aは、50nm以上200nm以下とすることが望ましい。ドライエッチングの残し厚が厚くなると、それに引き続くウェットエッチングによるエッチング量を多くする必要が生じ、サイドエッチングの量が大きくなるため、リッジ幅を制御することが困難になる。逆に、ドライエッチングの残し厚を薄くし過ぎると、半導体層の厚さの面内分布およびエッチングの面内分布により、エッチングストップ層5を超えてエッチングされることが懸念される。したがって、ドライエッチングの残し厚は、より望ましくは50nm以上100nm以下である。
Next, as shown in FIG. 2B, the third cladding layer 6 is etched to a depth that leaves about 100 nm by dry etching using a chlorine-based gas. The remaining dry etching thickness (thickness from the
このとき、ドライエッチングにより形成された第3クラッド層6aとキャップ層7aからなるリッジ形状部の形状をほぼ垂直に切り立つように寸法制御することができるため、リッジ幅はSiO2マスク8の幅に等しくなり、ドライエッチングによる寸法ばらつきは生じない。
At this time, the ridge width can be controlled to the width of the SiO 2 mask 8 because the shape of the ridge-shaped portion composed of the third
その後、ドライエッチング後処理として、基板温度200℃で、酸素とオゾンをパージしながら紫外線を照射し、ドライエッチング中に特にリッジ形状部(第3クラッド層6aとキャップ層7a)の側壁およびその両隣の平坦部(被エッチング部;平坦部にも付くが圧倒的に側壁に付く)に付着した反応生成物9を酸化させる。このときの基板温度は室温以上300℃以下の範囲内で有効であるが、基板温度が300℃を超える場合には上記リッジ形状部(第3クラッド層6aとキャップ層7a)の側壁などに堆積された反応生成物9だけではなく、第3クラッド層6aおよびキャップ層7aも全体的に酸化されてしまい、酸化膜を除去することが困難になる。また、基板温度100℃以下で処理する場合には、十分に反応生成物9を酸化させるために必要な処理時間が長時間になる。そのため、処理時の基板温度は150以上250℃であることがより望ましい。
Thereafter, as a post-dry etching process, ultraviolet rays are irradiated while purging oxygen and ozone at a substrate temperature of 200 ° C., and particularly during the dry etching, the side walls of the ridge-shaped portion (the
さらに、図2(c)に示すように、酸化された反応生成物9およびSiO2マスク8をバッファードフッ酸によって除去する。
Further, as shown in FIG. 2C, the oxidized
このとき、バッファードフッ酸には第3クラッド層6はほとんどエッチングされない。したがって、このドライエッチング後処理において、リッジ幅およびエッチング深さはドライエッチング後と等しくなり、ドライエッチング後からリッジ形状は変化しない。 At this time, the third cladding layer 6 is hardly etched by the buffered hydrofluoric acid. Therefore, in this post-dry etching process, the ridge width and the etching depth are equal to those after dry etching, and the ridge shape does not change after dry etching.
続いて、図2(d)に示すように、第3クラッド層6aをフッ酸によりエッチングストップ層5までウェットエッチングする。
Subsequently, as shown in FIG. 2D, the
このとき、ドライエッチング後処理の効果として、リッジ形状部(第3クラッド層6aとキャップ層7a)の側壁などに付着された反応生成物9が除去され、反応生成物9の下地の結晶が露出されるため、ウェットエッチングのエッチングレートが安定する。また、GaInPからなるエッチングストップ層5はエッチング液であるフッ酸にほとんどエッチングされないため、エッチングの深さは結晶成長時の層厚で決定され、エッチングによるばらつきは生じない。また、リッジ形状部(第3クラッド層6bとキャップ層7a)の幅BおよびCに関しても、エッチングのほとんどがドライエッチングにより行われ、ウェットエッチングによるサイドエッチング量を少なくすることができるため、ドライエッチング後のリッジ幅BおよびCは、SiO2マスク8の幅からの変化が小さく、精度よくリッジ幅を制御することができる。
At this time, as a result of the post-dry etching treatment, the
以上のように、本実施形態によれば、ドライエッチングの反応生成物9を酸化して除去することにより、それに続くウェットエッチングの安定性を向上させて、リッジ形状およびリッジ幅の制御性を向上させることができる。また、ウェットエッチングを必要最小限にとどめることにより、ウェットエッチングによりサイドエッチングを最小限にとどめてリッジ幅を厳密に制御することができる。よって、レーザ光の水平放射角のばらつきが少ない半導体レーザ装置を得ることができる。また、ウェットエッチングは、エッチングストップ層5を利用して停止させることにより、リッジ高さを厳密に制御することができる。
As described above, according to the present embodiment, the dry
なお、上記実施形態において、ドライエッチング後処理の反応生成物9の酸化処理を、酸素およびオゾンの少なくとも一方を含む雰囲気中で紫外線を照射して行ったが、これに限らず、ドライエッチング後処理の反応生成物9の酸化処理を、酸素ガスを含むプラズマ中で行っても、同様の効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, the oxidation treatment of the
また、上記実施形態では、基板上に第1クラッド層、活性層および第2クラッド層がこの順に形成された基板部上に半導体層を形成し、マスクを用いたドライエッチングとそれに続くウェットエッチングにより半導体層にリッジストライプ形状部を形成するようにしたが、これに限らず、単に基板上に半導体層を形成し、マスクを用いたドライエッチングとそれに続くウェットエッチングによりその半導体層にリッジストライプ形状部を形成する場合にも本発明を適用させることができる。 Moreover, in the said embodiment, a semiconductor layer is formed on the board | substrate part in which the 1st clad layer, the active layer, and the 2nd clad layer were formed in this order on the board | substrate, The dry etching using a mask and subsequent wet etching are used. Although the ridge stripe shape portion is formed in the semiconductor layer, the ridge stripe shape portion is not limited to this, but the semiconductor layer is simply formed on the substrate, and dry etching using a mask and subsequent wet etching are performed on the semiconductor layer. The present invention can also be applied to the case of forming.
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.
本発明は、例えば半導体レーザ装置などのリッジまたは/および溝形状部を有する半導体装置およびその製造方法の分野において、リッジまたは/および溝幅とリッジ高さまたは溝深さを厳密に制御するためにドライエッチングとそれに引く続くウェットエッチングによりリッジまたは/および溝形状部を形成する際に、ドライエッチングとウェットエッチングとの間で、ドライエッチングの反応生成物を酸化させて除去するドライエッチング後処理工程を行うことにより、それに続くウェットエッチングの安定性を向上させて、リッジまたは/および溝形状およびリッジまたは/および溝幅の制御性を向上させることができる。また、ウェットエッチングは、エッチングストップ層を利用して停止させることにより、リッジ高さまたは溝深さを厳密に制御することができる。さらに、ウェットエッチングを必要最小限にとどめることにより、ウェットエッチングによりサイドエッチングを最小限にとどめてリッジまたは/および溝幅を厳密に制御することができる。したがって、リッジまたは/および溝形状、リッジまたは/および溝幅およびリッジ高さまたは溝深さが容易かつ正確に制御された半導体レーザ装置などの半導体装置を安定して作製することができる。 In the field of a semiconductor device having a ridge or / and groove shape portion such as a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same, the present invention is to strictly control the ridge or / and groove width and ridge height or groove depth. A post-dry etching post-treatment step that oxidizes and removes a reaction product of dry etching between dry etching and wet etching when forming a ridge or / and groove shape portion by dry etching and subsequent wet etching. By doing so, the stability of the subsequent wet etching can be improved, and the controllability of the ridge or / and groove shape and ridge or / and groove width can be improved. In addition, the ridge height or the groove depth can be strictly controlled by stopping the wet etching using an etching stop layer. Furthermore, by minimizing the wet etching, the ridge or / and the groove width can be strictly controlled by minimizing the side etching by the wet etching. Therefore, a semiconductor device such as a semiconductor laser device in which the ridge or / and groove shape, ridge or / and groove width and ridge height or groove depth are easily and accurately controlled can be stably manufactured.
1 GaAs基板
2 AlGaInP第1クラッド層
3 GaInP /AlGaInP多重量子井戸活性層
4 AlGaInP第2クラッド層
5 GaInPエッチングストップ層
6,6b AlGaInP第3クラッド層
7,7a GaAsキャップ層
8 SiO2マスク
9 反応生成物
10 半導体レーザ装置
A ドライエッチ残し厚
B リッジ上部の幅
C リッジ下部の幅
1
Claims (14)
該リッジまたは/および溝形状部形成工程は、
該ドライエッチングとそれに続くウェットエッチングとの間に、
該ドライエッチングにより被エッチング部の表面に形成された反応生成物を酸化させる反応生成物酸化工程と、
酸化させた反応生成物を除去する反応生成物除去工程とを有する半導体装置の製造方法。 A semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer on the substrate or the substrate portion, a mask forming step of forming a mask for forming a ridge or / and a groove-shaped portion on the semiconductor layer, and a dry process using the mask In a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a ridge or / and a groove-shaped portion by etching and subsequent wet etching to form the ridge or / and the groove-shaped portion.
The ridge or / and groove shape portion forming step includes
Between the dry etching and the subsequent wet etching,
A reaction product oxidation step of oxidizing the reaction product formed on the surface of the etched portion by the dry etching;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a reaction product removing step of removing an oxidized reaction product.
前記リッジまたは/および溝形状部形成工程は、前記ウェットエッチング時に、該エッチングストップ層を利用してエッチングを停止させる請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 A step of forming an etching stop layer on the substrate or the substrate portion as a base layer of the semiconductor layer;
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the ridge or / and groove shape portion forming step, the etching is stopped using the etching stop layer during the wet etching.
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JP2008098349A (en) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Sharp Corp | Manufacturing method of compound semiconductor laser |
JP2008135629A (en) * | 2006-11-29 | 2008-06-12 | Opnext Japan Inc | Semiconductor laser element and semiconductor laser device |
JP2011211240A (en) * | 2011-07-25 | 2011-10-20 | Opnext Japan Inc | Method of manufacturing optical semiconductor element |
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2004
- 2004-11-02 JP JP2004319888A patent/JP2006134962A/en not_active Withdrawn
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JP2008135629A (en) * | 2006-11-29 | 2008-06-12 | Opnext Japan Inc | Semiconductor laser element and semiconductor laser device |
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