JP2601200B2 - Etching method and method of manufacturing semiconductor laser using this etching method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体層のエッチング
方法及びそれを用いた半導体レーザの製造方法に関す
る。The present invention relates to a method for etching a semiconductor layer and a method for manufacturing a semiconductor laser using the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系赤色発光装
置の発光波長は、６μｍ帯にある。このことから、Ａｌ
ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系赤色発光装置は、バーコードリ
ーダ、レーザビームプリンタ、光ディスク、ディスプレ
イ等の光源として盛んに開発が進められている。従来こ
の種の発光装置は、電子情報通信学会ＯＱＥ９１−２４
に示されるような構成が一般的であった。以下に従来の
赤色半導体レーザの製造方法の第一の従来例について説
明する。2. Description of the Related Art The emission wavelength of an AlGaInP / GaAs red light emitting device is in the 6 μm band. From this, Al
GaInP / GaAs red light-emitting devices are being actively developed as light sources for bar code readers, laser beam printers, optical disks, displays, and the like. Conventionally, this type of light emitting device has been developed by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers OQE91-24.
The configuration shown in FIG. Hereinafter, a first conventional example of a conventional method for manufacturing a red semiconductor laser will be described.

【０００３】図８を参照しながら、従来の赤色半導体レ
ーザの製造工程を説明する。まず、有機金属気相成長法
を用いて、ＧａＡｓからなるｎ型半導体基板８０１上に
ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層８０２、ＧａＩ
ｎＰバルクまたは量子井戸からなる活性層８０３、Ａｌ
ＧａＩｎＰからなる第一のｐ型クラッド層８０４、Ｇａ
ＩｎＰ単一量子井戸からなるエッチング停止層８０５、
ＡｌＧａＩｎＰからなる第二のｐ型クラッド層８０６を
順次エピタキシャル成長する。ＧａＩｎＰからなる抵抗
低減層やＧａＡｓからなるキャップ層などの形成が追加
されることが多いが、ここでは説明を省略する。[0003] A manufacturing process of a conventional red semiconductor laser will be described with reference to FIG. First, an n-type cladding layer 802 made of AlGaInP is formed on an n-type semiconductor substrate 801 made of GaAs by using metalorganic vapor phase epitaxy.
Active layer 803 made of nP bulk or quantum well, Al
A first p-type cladding layer 804 made of GaInP;
An etching stop layer 805 made of InP single quantum well,
A second p-type cladding layer 806 made of AlGaInP is sequentially epitaxially grown. The formation of a resistance reduction layer made of GaInP or a cap layer made of GaAs is often added, but the description is omitted here.

【０００４】次に、酸化ケイ素膜を第二のｐ型クラッド
層８０６上に堆積した後、酸化ケイ素膜をストライプ状
にパターン化することによりマスク８０７を形成する
（図８（ａ））。次に、硫酸系のエッチング液を用いて
前記第二のｐ型クラッド層８０６をエッチングすること
により、リッジ８０８を形成する（図８（ｂ））。この
とき、前記エッチング停止層８０５は前記第二のｐ型ク
ラッド層８０６よりも、硫酸系エッチング液に対するエ
ッチングレートが約１０分の１と遅いことを利用する。
その後、前記マスク８０７を利用しｎ型埋め込み層８０
９を選択成長する（図８（ｃ））。前記マスク８０７を
除去した後、ｐ型埋め込み層８１０を成長する。最後
に、Ａｕ―Ｇｅ／Ｎｉからなる第一の電極８１１、Ｃｒ
／Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕからなる第二の電極８１２を形成す
る（図８（ｄ））。Next, after depositing a silicon oxide film on the second p-type cladding layer 806, a mask 807 is formed by patterning the silicon oxide film in a stripe pattern (FIG. 8A). Next, a ridge 808 is formed by etching the second p-type cladding layer 806 using a sulfuric acid-based etchant (FIG. 8B). At this time, the fact that the etching rate of the etching stop layer 805 with respect to the sulfuric acid-based etchant is lower than that of the second p-type cladding layer 806 by about 1/10 is used.
Then, using the mask 807, the n-type buried layer 80 is formed.
9 is selectively grown (FIG. 8C). After removing the mask 807, a p-type buried layer 810 is grown. Finally, the first electrode 811 made of Au—Ge / Ni, Cr
A second electrode 812 made of / Au / Pt / Au is formed (FIG. 8D).

【０００５】以上の工程の結果得られる構成では、実効
屈折率が前記活性層８０３のうち前記リッジ８０８が形
成されていない部分の下部の方が、前記リッジ８０８が
形成された部分の下部よりも低くなるため、横モードが
閉じ込められる。In the structure obtained as a result of the above steps, the effective refractive index of the active layer 803 at the lower portion of the active layer 803 where the ridge 808 is not formed is lower than at the lower portion of the active layer 803 where the ridge 808 is formed. Because of the lowering, the transverse mode is confined.

【０００６】続いて第二の従来例について説明する。Ａ
ｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系を用いてさらに短波長化を行
う場合、この系特有のオーダリングが問題となってく
る。オーダリングが生じるとエネルギーギャップが小さ
くなり短波長化が困難となる。ところが、表面が（１０
０）面ではなく、（１００）面から数度だけ［０１１］
方向に傾斜した基板を用いると、オーダリングを防ぐこ
とが可能となる。通常の（１００）基板の上面（主
面）、すなわち、（１００）面は、［０１１］方向に平
行な直線を含む面である。なお、［０−１−１］方向
は、［０１１］方向の反対方向であるので、［０−１−
１］方向に平行な直線も（１００）面に含まれる。本明
細書において、「（１００）面から［０１１］方向に傾
斜した基板」とは、基板の上面の法線が、［１００］方
向に向いておらず、該法線が［１００］方向から［０１
１］方向叉は［０−１−１］方向へ所定の角度だけ回転
している基板のことをいう。また、上記法線と［１０
０］方向とのなす角度を「オフ角度」と呼ぶこととし、
オフ角度が０度でない基板を「傾斜基板」とする。Next, a second conventional example will be described. A
When the wavelength is further shortened using the 1GaInP / GaAs system, the ordering peculiar to this system becomes a problem. When ordering occurs, the energy gap becomes small, and it becomes difficult to shorten the wavelength. However, the surface is (10
[011] Only a few degrees from the (100) plane, not the (0) plane
When a substrate inclined in the direction is used, ordering can be prevented. The upper surface (main surface) of a normal (100) substrate, that is, the (100) plane is a plane including a straight line parallel to the [011] direction. Since the [0-1-1] direction is the opposite direction to the [011] direction, the [0-1-1] direction is different.
A straight line parallel to the [1] direction is also included in the (100) plane. In this specification, "a substrate inclined in the [011] direction from the (100) plane" means that the normal of the upper surface of the substrate is not oriented in the [100] direction, and the normal is shifted from the [100] direction. [01
1] The direction or the substrate that is rotated by a predetermined angle in the [0-1-1] direction. In addition, the above normal and [10
0] direction is called an “off angle”,
A substrate whose off angle is not 0 degree is referred to as an “inclined substrate”.

【０００７】このような基板を用いると発光波長を短く
し、さらに、より高いキャリア濃度を実現することがで
きる。その結果、波長６４０ｎｍの赤色半導体レーザを
作製することができる。用いる基板が異なる点を除け
ば、第二の従来例の各製造工程は、第一の従来例の各製
造工程と同様である。When such a substrate is used, the emission wavelength can be shortened, and a higher carrier concentration can be realized. As a result, a red semiconductor laser having a wavelength of 640 nm can be manufactured. Except for using a different substrate, each manufacturing process of the second conventional example is the same as each manufacturing process of the first conventional example.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図９（ａ）及び（ｂ）
は、従来の方法で製造した赤色半導体レーザのリッジ部
の詳細図である。図９（ａ）は通常のｎ型（１００）基
板９０１を用いた場合、図９（ｂ）はｎ型傾斜基板９０
９を用いた場合を示している。図９（ａ）及び（ｂ）
は、それぞれ、ｎ型半導体基板９０１叉は９０９上に、
ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層９０３、活性層
９０４、ＡｌＧａＩｎＰからなる第一のｐ型クラッド層
９０５、ＧａＩｎＰ単一量子井戸からなるエッチング停
止層９０６、ＡｌＧａＩｎＰからなる第二のｐ型クラッ
ド層９０７を形成した後、マスク９０８叉は９０６を用
いて第二のｐ型クラッド層９０７をエッチングした状態
を示している。Problems to be Solved by the Invention FIGS. 9A and 9B
FIG. 4 is a detailed view of a ridge portion of a red semiconductor laser manufactured by a conventional method. FIG. 9A shows a case where a normal n-type (100) substrate 901 is used, and FIG.
9 is used. FIG. 9 (a) and (b)
On the n-type semiconductor substrate 901 or 909, respectively.
An n-type cladding layer 903 of AlGaInP, an active layer 904, a first p-type cladding layer 905 of AlGaInP, an etching stop layer 906 of GaInP single quantum well, and a second p-type cladding layer 907 of AlGaInP are formed. After that, the second p-type cladding layer 907 is etched using the mask 908 or 906.

【０００９】図９（ａ）に示されるように、リッジ９０
２の形成時に硫酸系エッチング液を用いると、リッジ９
０２の底部が広がり、その結果しきい値電流が増加し、
横モードが不安定になる。特に、傾斜基板を使用する
と、図９（ｂ）に示されるように、リッジ９１０の底部
の図中右側の側面の傾斜が緩やかとなり、リッジ９１０
の底部は図中右側に顕著に広がる。その結果、リッジ９
１０に非対称性が生じ、横モードの不安定性はさらに増
大する。なお、基板表面の法線が［０−１−１］方向に
回転している場合は、リッジ９１０の底部は［０−１−
１］方向に広がるが、基板表面の法線が［０１１］方向
に回転している場合は、［０１１］方向に広がる。[0009] As shown in FIG.
When a sulfuric acid-based etching solution is used during the formation of
02 expands, resulting in an increase in threshold current,
Lateral mode becomes unstable. In particular, when an inclined substrate is used, as shown in FIG. 9B, the inclination of the right side surface of the bottom of the ridge 910 in the figure becomes gentle, and the ridge 910
The bottom part of FIG. As a result, ridge 9
Asymmetry occurs in 10 and the instability of the transverse mode is further increased. When the normal of the substrate surface is rotating in the [0-1-1] direction, the bottom of the ridge 910 is positioned in the [0-1-1] direction.
1], but spread in the [011] direction when the normal to the substrate surface is rotating in the [011] direction.

【００１０】従来技術の持つ他の問題点は、前記エッチ
ング停止層９０６が薄いためエッチング停止時間が短い
という問題、さらにエッチング終了の判断が困難という
問題である。前記エッチング停止層９０６には、選択性
を確保するため前記第二のｐクラッド層９０７とは十分
に組成の異なったＧａＩｎＰを用いている。この場合発
光を吸収しないよう活性層よりも薄い量子井戸層である
ことが要求される。従って材料の選択比が十分であって
も実際のエッチング停止時間は非常に短くなる。また、
エッチング停止層が露出したときの干渉色の変化が非常
に少ないので、エッチング終了の判断が困難である。Other problems of the prior art are that the etching stop time is short because the etching stop layer 906 is thin, and that it is difficult to determine the end of etching. For the etching stop layer 906, GaInP having a composition sufficiently different from that of the second p-cladding layer 907 is used to secure selectivity. In this case, the quantum well layer is required to be thinner than the active layer so as not to absorb light emission. Therefore, even if the material selection ratio is sufficient, the actual etching stop time becomes very short. Also,
Since the change in interference color when the etching stop layer is exposed is very small, it is difficult to determine the end of etching.

【００１１】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするとところは、リッジ底部
の広がりが低減されるエッチング方法および半導体レー
ザの製造方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an etching method and a method for manufacturing a semiconductor laser in which the width of the ridge bottom is reduced.

【００１２】本発明の他の目的は、傾斜基板が使用され
た場合において、リッジ底部の対称性が維持されるエッ
チング方法および半導体レーザの製造方法を提供するこ
とである。Another object of the present invention is to provide an etching method and a method for manufacturing a semiconductor laser in which the symmetry of the ridge bottom is maintained when an inclined substrate is used.

【００１３】本発明の更に他の目的は、エッチング停止
時間が十分長く、エッチング停止の判断が容易であるよ
うなエッチング方法および半導体レーザの製造方法を提
供することである。Still another object of the present invention is to provide an etching method and a method for manufacturing a semiconductor laser in which the etching stop time is sufficiently long and the determination of the etching stop is easy.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のエッチング方法
は、第１の半導体層と該第１の半導体層の上面に接触す
る第２の半導体層と含む多層構造を、半導体基板上にエ
ピタキシャル成長させる工程と、該多層構造上にマスク
を形成する工程と、拡散律速型の第１のエッチング液を
用いて、該第２の半導体層の一部を選択的にエッチング
する第１エッチング工程と、該第１の半導体層よりも該
第２の半導体層を優先的にエッチングする第２のエッチ
ング液を用いて、該第２の半導体層を該第１の半導体層
の該上面に至るまでエッチングする第２エッチング工程
と、を包含しており、そのことにより上記目的が達成さ
れる。According to the etching method of the present invention, a multilayer structure including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer in contact with the upper surface of the first semiconductor layer is epitaxially grown on a semiconductor substrate. A step of forming a mask on the multilayer structure; a first etching step of selectively etching a part of the second semiconductor layer using a diffusion-controlled first etchant; Using a second etchant that etches the second semiconductor layer preferentially over the first semiconductor layer, etching the second semiconductor layer down to the top surface of the first semiconductor layer; 2 etching steps, thereby achieving the above object.

【００１５】前記半導体基板として、表面が（１００）
面から傾斜した傾斜基板を用いてもよい。The semiconductor substrate has a surface of (100)
An inclined substrate inclined from a plane may be used.

【００１６】本発明の半導体レーザの製造方法は、第１
導電型クラッド層、活性層、第１の第２導電型クラッド
層、エッチング停止層、及び第２の第２導電型クラッド
層をこの順序で半導体基板上にエピタキシャル成長する
工程と、該第２の第２導電型クラッド層上にマスクを形
成する工程と、拡散律速型の第１のエッチング液を用い
て、該第２の第２導電型クラッド層の一部を選択的にエ
ッチングする第１エッチング工程と、該エッチング停止
層よりも該第２の第２導電型クラッド層を優先的にエッ
チングする第２のエッチング液を用いて、該第２の第２
導電型クラッド層を該エッチング停止層の上面に至るま
でエッチングする第２エッチング工程と、とを包含して
おり、そのことにより上記目的が達成される。The method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention comprises:
Epitaxially growing a conductive type clad layer, an active layer, a first second conductive type clad layer, an etching stop layer, and a second second conductive type clad layer on a semiconductor substrate in this order; A step of forming a mask on the two-conductivity-type clad layer and a first etching step of selectively etching a part of the second second-conductivity-type clad layer using a diffusion-controlled first etchant And a second etchant that preferentially etches the second second conductivity type cladding layer over the etching stop layer.
A second etching step of etching the conductive cladding layer to the upper surface of the etching stop layer, thereby achieving the above object.

【００１７】前記半導体基板として、表面が（１００）
面から［０１１］方向に傾斜した傾斜基板を用いてもよ
い。The semiconductor substrate has a surface of (100)
An inclined substrate inclined in the [011] direction from the surface may be used.

【００１８】ある実施態様では、［０１１］方向に垂直
な方向に沿ったストライプ状の第１のマスクを前記第２
の第２導電型クラッド層上に形成する工程と、該第１の
マスク上に該第１のマスクの２本の長辺のうち［０１
１］方向側叉は［０−１−１］方向側の一辺を覆う第２
のマスクを、該第２の第２導電型クラッド層上に形成す
る工程と、を更に備えており、前記第１エッチング工程
は、該第１及び第２のマスクを用いて該第２の第２導電
型クラッド層の一部を選択的にエッチングする工程であ
り、前記第２エッチング工程は、該第２のマスクを除去
した後、該第１のマスクを用いて、該第２の第２導電型
クラッド層を該エッチング停止層の表面に至るまでエッ
チングする工程である。In one embodiment, the first mask in the form of a stripe extending in a direction perpendicular to the [011] direction is used as the second mask.
Forming a second conductive type clad layer on the first mask, and forming [0101] of two long sides of the first mask on the first mask.
1] direction side or second side covering one side on the [0-1-1] direction side
Forming a mask on the second second-conductivity-type cladding layer, wherein the first etching step includes the second and third masks using the first and second masks. A step of selectively etching a part of the two-conductivity-type cladding layer, wherein the second etching step comprises removing the second mask and then using the first mask to remove the second second mask. This is a step of etching the conductive-type cladding layer to reach the surface of the etching stop layer.

【００１９】ある実施態様では、前記第１エッチング工
程及び第２エッチング工程の少なくとも何れかの工程に
おいて、前記半導体基板の表面に平行な方向に前記第１
エッチング液または第２エッチング液の流れをつくる工
程を包含する。In one embodiment, in at least one of the first etching step and the second etching step, the first etching step is performed in a direction parallel to a surface of the semiconductor substrate.
Forming a flow of the etching solution or the second etching solution.

【００２０】ある実施態様では、前記第１エッチング工
程及び第２エッチング工程の少なくとも何れかの工程に
おいて、前記半導体基板に対して斜め方向から光を照射
し、前記マスクによって影となる部分を形成する工程を
包含する。In one embodiment, in at least one of the first etching step and the second etching step, the semiconductor substrate is irradiated with light in an oblique direction, and a shadow portion is formed by the mask. Process.

【００２１】ある実施態様では、前記エッチング停止層
として多重量子井戸層を成長する工程と、該エッチング
停止層の干渉色の変化をに基づいて、エッチング終了時
点を決める工程と、を包含する。In one embodiment, the method includes a step of growing a multiple quantum well layer as the etching stop layer and a step of determining an etching end point based on a change in interference color of the etching stop layer.

【００２２】[0022]

【作用】本発明によるエッチング方法では、拡散律速型
の第１のエッチング液を用いて、第１の半導体層の上面
に接触する第２の半導体層の一部を選択的にエッチング
する。第１エッチング液が拡散律速型であることによ
り、第２の半導体層のエッチングされた部分には、相対
的に深くエッチングされた窪みが形成される。この窪み
は、第２の半導体層のエッチングされない部分に隣接し
た領域に形成される。第２の半導体層のエッチングされ
ない部分に隣接した領域には、第１エッチング液のエッ
チャントが相対的に多く供給される。これは、第２の半
導体層のエッチングされない部分において、第１エッチ
ング液のエッチャントが消費されないためである。表面
反応律速型のエッチング液を用いた場合、上記窪みは形
成されない。In the etching method according to the present invention, a part of the second semiconductor layer which is in contact with the upper surface of the first semiconductor layer is selectively etched using a diffusion-controlled first etching solution. Since the first etchant is of a diffusion-controlled type, a relatively deeply etched dent is formed in the etched portion of the second semiconductor layer. The depression is formed in a region adjacent to a portion of the second semiconductor layer that is not etched. A relatively large amount of the etchant of the first etchant is supplied to a region adjacent to the portion of the second semiconductor layer that is not etched. This is because the etchant of the first etchant is not consumed in the unetched portion of the second semiconductor layer. When a surface-reaction-controlled etchant is used, the depression is not formed.

【００２３】第２の半導体層のエッチングされない部分
に隣接した領域に窪みを形成した後、第２の半導体層に
対する第２のエッチングを行う。この第２のエッチング
は、第１の半導体層よりも第２の半導体層を優先的にエ
ッチングする第２のエッチング液を用いて行う。第１の
半導体層よりも第２の半導体層を優先的にエッチングす
るとは、第１の半導体層に対する第２の半導体層のエッ
チング選択比が大きいことを意味する。第２のエッチン
グの結果、第２の半導体層から底部の広がりが抑制され
た部分が形成され、第１の半導体層上に残される。After forming a depression in a region of the second semiconductor layer adjacent to the unetched portion, a second etching is performed on the second semiconductor layer. This second etching is performed using a second etchant that etches the second semiconductor layer preferentially over the first semiconductor layer. To preferentially etch the second semiconductor layer over the first semiconductor layer means that the etching selectivity of the second semiconductor layer to the first semiconductor layer is large. As a result of the second etching, a portion in which the spread of the bottom is suppressed from the second semiconductor layer is formed, and is left on the first semiconductor layer.

【００２４】本発明による半導体レーザの製造方法は、
第１導電型クラッド層、活性層、第１の第２導電型クラ
ッド層、エッチング停止層、及び第２の第２導電型クラ
ッド層をこの順序で半導体基板上にエピタキシャル成長
した後、第２の第２導電型クラッド層上にマスクを形成
する。その後、上記エッチング方法を実行する。その結
果、エッチング停止層上に、マスクで形状の規定された
第２の第２導電型クラッド層が得られる。上述した作用
と同様の作用により、第２の第２導電型クラッド層の底
部の横方向への広がりは抑制される。上記エッチングに
よりパターニングされた第２の第２導電型クラッド層
と、エッチングされていない第１の第２導電型クラッド
層とによって、リッジ部を有する第２導電型クラッド層
が構成される。リッジ部の底部が横方向に広がらないた
め、リッジ部の底部が横方向に広がらることから生じる
従来技術の問題が解決される。リッジ部の底部が横方向
に広がらないため、傾斜基板を用いた場合でもリッジの
対称性がほとんど壊れない。The method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention comprises:
After epitaxially growing the first conductive type clad layer, the active layer, the first second conductive type clad layer, the etching stop layer, and the second second conductive type clad layer on the semiconductor substrate in this order, A mask is formed on the two-conductivity-type cladding layer. After that, the above etching method is performed. As a result, a second second-conductivity-type cladding layer whose shape is defined by the mask is obtained on the etching stop layer. By the same operation as the above-described operation, the lateral spread of the bottom of the second second conductivity type cladding layer is suppressed. The second conductive type clad layer having a ridge portion is constituted by the second second conductive type clad layer patterned by the above-described etching and the unetched first second conductive type clad layer. Since the bottom of the ridge does not extend laterally, the prior art problems resulting from the lateral extension of the ridge bottom are resolved. Since the bottom of the ridge does not spread in the horizontal direction, the symmetry of the ridge is hardly broken even when an inclined substrate is used.

【００２５】［０１１］方向に垂直な方向に沿ったスト
ライプ状の第１のマスクを第２の第２導電型クラッド層
上に形成すれば、［０１１］方向に垂直な方向に沿った
リッジを有する第２導電型クラッド層が得られる。第１
のマスクの２本の長辺のうち［０１１］方向側に位置す
る一辺を覆う第２のマスクを第２の第２導電型クラッド
層上に形成した後、第１及び第２のマスクを用いて該第
２の第２導電型クラッド層の一部を選択的にエッチング
すれば、第２のマスクからみて［０−１−１］方向側に
選択的に窪みを形成することができる。こうして、リッ
ジの傾斜がより緩やかな方の側壁のエッチング量を他方
の側のエッチング量よりも多くすることができ、リッジ
の非対称性を抑えることができる。If a first mask in the form of stripes extending in the direction perpendicular to the [011] direction is formed on the second second conductivity type cladding layer, ridges extending in the direction perpendicular to the [011] direction can be formed. Is obtained. First
After a second mask covering one side located on the [011] direction side of the two long sides of the second mask is formed on the second second conductivity type cladding layer, the first and second masks are used. By selectively etching a part of the second second conductivity type cladding layer, a depression can be selectively formed on the [0-1-1] direction side as viewed from the second mask. In this manner, the etching amount of the side wall having a gentler ridge inclination can be made larger than the etching amount of the other side, and the asymmetry of the ridge can be suppressed.

【００２６】リッジを横切るエッチング液の流れをつく
ると、流れに対して下流のリッジ側壁部分ではリッジ自
身によって生じる渦によってエッチング液が留まり、上
流では常に新しいエッチング液が供給される。これによ
り傾斜基板を用いた場合のリッジの対称性が向上する。When a flow of the etching solution is created across the ridge, the etching solution stays on the side wall portion of the ridge downstream of the flow due to the vortex generated by the ridge itself, and a new etching solution is always supplied upstream. Thereby, the ridge symmetry when the inclined substrate is used is improved.

【００２７】材料およびエッチング液に依存するある特
定の波長の光を照射することによりエッチング速度を低
下させることができる。こうして、基板上の特定の部分
のみのエッチング量を減少させれば、傾斜基板を用いた
場合のリッジの対称性が向上する。By irradiating light of a specific wavelength depending on the material and the etching solution, the etching rate can be reduced. Thus, if the etching amount of only a specific portion on the substrate is reduced, the ridge symmetry in the case where the inclined substrate is used is improved.

【００２８】エッチング停止層に多重量子井戸構造を導
入すれば、エッチングによる表面近傍での組成および屈
折率の変化による干渉色の変化に基づいて、エッチング
停止の判断を容易にすることができる。多重量子井戸構
造によれば、エッチング停止層の合計の膜厚を厚くする
ことができる。If a multiple quantum well structure is introduced into the etching stop layer, it is possible to easily determine whether to stop the etching based on a change in interference color due to a change in the composition and refractive index near the surface due to the etching. According to the multiple quantum well structure, the total thickness of the etching stop layer can be increased.

【００２９】[0029]

【実施例】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明による、赤
色半導体レーザのリッジ形成時の製造工程を示す断面図
である。はじめにｎ型ＧａＡｓ半導体基板１０１上にｎ
型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（１μｍ）からなる
ｎ型クラッド層１０６、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（100オンク゛ストロ
ーム）／（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）Ｉｎ0.5Ｐ（40オンク゛ストローム）の
多重量子井戸からなる活性層１０７、ｐ型（Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4）Ｉｎ0.5Ｐ（0.25μｍ）からなる第１のｐ型クラ
ッド層１０８、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（60オンク゛ストローム）
からなるエッチング停止層１０５、ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）Ｉｎ0.5Ｐ（0.9μｍ）からなる第２のｐ型クラッ
ド層１０４を順次エピタキシャル成長する。1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views showing a manufacturing process for forming a ridge of a red semiconductor laser according to the present invention. First, n-type GaAs semiconductor substrate 101 has n
N-type cladding layer 106 of type (Al0.6Ga0.4) 0.5In0.5P (1 μm), multiple quantum of Ga0.5In0.5P (100 Å) / (Al0.6Ga0.4) In0.5P (40 Å) Active layer 107 composed of a well, p-type (Al0.6G
a0.4) First p-type cladding layer 108 made of In0.5P (0.25 μm), p-type Ga0.5In0.5P (60 Å)
Stop layer 105 made of p-type (Al0.6Ga
0.4) A second p-type cladding layer 104 made of In0.5P (0.9 μm) is sequentially epitaxially grown.

【００３０】続いてストライプ状のマスク１０２を形成
する。これは例えば酸化ケイ素膜からなるが窒化ケイ素
膜でもかまわない。次に、エッチングを行うことにより
前記マスク１０２を用いてリッジ９０３を形成する。こ
の際、第１段階としてエッチング反応が生じるときに拡
散現象がその反応を律速する拡散律速性の第１のエッチ
ング液を用いて、第２のｐ型クラッド層１０４の途中ま
でエッチングする。第１のエッチング液として、酢酸と
塩酸と過酸化水素を３６対３対１の割合で混合した液を
用いた。第１のエッチング液としては、他に、ブロム
（Ｂｒ）とメタノール（ＣＨ₃ＯＨ）とを１：１００の
割合で混合した液を用いても良い。ここでは前記第２の
ｐ型クラッド層４の厚さ0.9μｍに対して約0.5μｍエッ
チングした。次に第２段階として、ＡｌＧａＩｎＰとＧ
ａＩｎＰとに対して選択性を持つ硫酸からなる第２のエ
ッチング液を用いてエッチングを行う。このエッチング
はエッチング停止層１０５に達した時点で終了する。Subsequently, a stripe-shaped mask 102 is formed. This is made of, for example, a silicon oxide film, but may be a silicon nitride film. Next, a ridge 903 is formed using the mask 102 by performing etching. At this time, the first p-type cladding layer 104 is etched halfway using a diffusion-limited first etching solution in which a diffusion phenomenon controls the reaction when an etching reaction occurs as a first step. As the first etching solution, a solution obtained by mixing acetic acid, hydrochloric acid, and hydrogen peroxide at a ratio of 36: 3: 1 was used. Alternatively, as the first etching liquid, a liquid obtained by mixing bromide (Br) and methanol (CH ₃ OH) at a ratio of 1: 100 may be used. Here, the second p-type cladding layer 4 was etched by about 0.5 μm with respect to the thickness of 0.9 μm. Next, as a second step, AlGaInP and G
Etching is performed using a second etchant made of sulfuric acid having selectivity to aInP. This etching ends when the etching reaches the etching stop layer 105.

【００３１】上記の方法によって得られたリッジの形状
と第１のエッチング液によるエッチング量との関係を図
２に示す。図２において、縦軸はリッジ２０１の側壁の
傾斜の度合を示しており、ｈは挿入図に示されるように
リッジ２０１の高さを表している。また、ｃはリッジ２
０１底部での広がり幅を表している。なお、このリッジ
形状はエッチング停止層までエッチングされた図１
（ｂ）の状態を示している。横軸は上記第１のエッチン
グ液を用いた第１段階のエッチング量を示しており、例
えばＧａＡｓ半導体基板（オフ角度０゜）の場合、第１
段階のエッチング量が０μｍ、すなわち全てのエッチン
グを第２のエッチング液を用いて行った場合、ｃ／ｈが
1.0となる。それに対して第１段階のエッチング量を0.5
μｍとした場合、ｃ／ｈが約0.7となる。これは丁度
（１１１）面が側壁の表面に現れていることを示してい
る。一方、表面が（１００）面から［０１１］方向に傾
斜した半導体傾斜基板（オフ角度１０゜）を用いた場
合、リッジ９０２の［０−１−１］方向の側面の傾斜の
度合は図に示されるとおりであり、第１段階のエッチン
グを行わない場合ｃ／ｈは2.0と大きな値をとる。それ
に対して第１段階のエッチングを0.5μｍ行うと、ｃ／
ｈは1.0となり対称性はかなり改善された。これらの効
果は、拡散律速性のエッチング液を用いたことによるリ
ッジ２０１底部での窪みが広がりを抑制するために得ら
れるものである。その結果改善された特性について以下
に説明する。FIG. 2 shows the relationship between the shape of the ridge obtained by the above method and the amount of etching by the first etching solution. 2, the vertical axis indicates the degree of inclination of the side wall of the ridge 201, and h indicates the height of the ridge 201 as shown in the inset. C is ridge 2
01 represents the spread width at the bottom. In addition, this ridge shape is shown in FIG.
The state of (b) is shown. The horizontal axis indicates the amount of etching in the first stage using the first etching solution. For example, in the case of a GaAs semiconductor substrate (off angle 0 °), the first axis
When the etching amount at the stage is 0 μm, that is, when all etching is performed using the second etching solution, c / h is
1.0. On the other hand, the first stage etching amount is 0.5
In the case of μm, c / h is about 0.7. This indicates that the (111) plane has just appeared on the surface of the side wall. On the other hand, when a semiconductor inclined substrate (off angle of 10 °) whose surface is inclined from the (100) plane in the [011] direction is used, the degree of inclination of the side surface of the ridge 902 in the [0-1-1] direction is shown in FIG. As shown, when the first stage etching is not performed, c / h takes a large value of 2.0. On the other hand, when the first stage etching is performed at 0.5 μm, c /
h was 1.0, and the symmetry was considerably improved. These effects are obtained because the depression at the bottom of the ridge 201 due to the use of the diffusion-controlled etchant is suppressed from spreading. The characteristics improved as a result will be described below.

【００３２】図３はＧａＡｓ半導体傾斜基板を用いた場
合の従来例と実施例の赤色半導体レーザの電流対光出力
特性図である。このようにしきい値電流が低減した。従
来、横モードの不安定性によって生じていたキンクが、
横モードが安定したことで瞬時光学損傷（ＣＯＤ）が発
生するまで検出されなかった。なお、伝導型については
極性が反転してもよいことは言うまでもない。FIG. 3 is a graph showing current vs. light output characteristics of the red semiconductor lasers of the conventional example and the embodiment when a GaAs semiconductor inclined substrate is used. Thus, the threshold current was reduced. Conventionally, the kink caused by the instability of the transverse mode,
Since the transverse mode was stabilized, no detection was made until instantaneous optical damage (COD) occurred. Needless to say, the polarity of the conduction type may be reversed.

【００３３】本発明の実施例と従来例について、他の特
性を評価した。評価した特性は、ファーフィールドパタ
ーン（ＦＦＰ）の温度依存性、フォトルミネッセンス
（ＰＬ）強度の基板オフ角度依存性、及び、半導体レー
ザの素子寿命である。Other characteristics of the embodiment of the present invention and the conventional example were evaluated. The characteristics evaluated include the temperature dependence of the far field pattern (FFP), the substrate off angle dependence of the photoluminescence (PL) intensity, and the element lifetime of the semiconductor laser.

【００３４】以下、図面を参照しながら、評価結果を説
明する。図１０（ａ）は、従来例のＦＦＰを示し、図１
０（ｂ）は、本実施例のＦＦＰを示している。図中にお
いて、実線は活性層に垂直な方向に沿った光強度分布を
示し、破線は活性層に平行な方向に沿った光強度分布を
示している。ＦＦＰの測定は、２０から５０℃の範囲で
行った。図では、従来例のＦＦＰが比較的太い曲線で示
されている。これは、曲線が太くなるのは、測定温度に
よってＦＦＰが変化したことを表している。Hereinafter, the evaluation results will be described with reference to the drawings. FIG. 10A shows a conventional FFP, and FIG.
0 (b) indicates the FFP of the present embodiment. In the figure, a solid line indicates a light intensity distribution along a direction perpendicular to the active layer, and a broken line indicates a light intensity distribution along a direction parallel to the active layer. The measurement of FFP was performed in the range of 20 to 50 ° C. In the figure, the conventional FFP is indicated by a relatively thick curve. This means that the thicker curve indicates that the FFP has changed depending on the measured temperature.

【００３５】図１１は、ＦＦＰの半値全幅ＦＷＨＭ（Fu
ll Width at Half Maximum）の温度依存性を示してい
る。図からわかるように、本発明によるエッチング方法
を用いて作成した半導体レーザのＦＦＰは、従来例に比
較して、温度依存性が小さい。従来例が温度に依存して
大きく変化するＦＦＰを持つ理由は、温度が高くなるほ
ど、非対称なストライプ状リッジ内を横方向に広がって
電流が流れるためである。本発明のエッチング法によれ
ば、ストライプ状リッジ部の形状が整えられるため、リ
ッジ内の電流の広がりによる問題が生じにくくなる。FIG. 11 shows the full width at half maximum of the FFP FWHM (FuHM).
ll at Width at Half Maximum). As can be seen from the figure, the FFP of the semiconductor laser produced by using the etching method according to the present invention has a smaller temperature dependency than the conventional example. The reason why the conventional example has the FFP that changes greatly depending on the temperature is that the higher the temperature is, the more the current flows in the asymmetric stripe-shaped ridge in the lateral direction. According to the etching method of the present invention, since the shape of the stripe-shaped ridge portion is adjusted, the problem due to the spread of the current in the ridge hardly occurs.

【００３６】図１２は、活性層が量子井戸構造を有する
半導体レーザについて、フォトルミネッセンス（ＰＬ）
強度が基板オフ角度に依存性してどのように変化するか
を示している。図６において、記号「○」、「△」、
「□」及び「▽」は、それぞれ、活性層に含まれる井戸
層の厚さが、１ｎｍ、２．５ｎｍ、５ｎｍ、及び１０ｎ
ｍの場合のデータを示している。図１２からわかるよう
に、基板オフ角度が大きいほど、ＰＬ強度は強い。これ
は、基板オフ角度が大きくなるほど、活性層のバンドキ
ャップが大きくなることを意味している。短波長半導体
レーザを実現するためには、基板オフ角度が８度以上で
あることが好ましい。従来のエッチング方法によれば、
オフ角度が８度以上の基板を用いれば、対称性の高いス
トライプ状リッジが得られないため、発振波長の短くす
ることが困難であった。FIG. 12 shows a photoluminescence (PL) of a semiconductor laser whose active layer has a quantum well structure.
It shows how the intensity changes depending on the substrate off angle. In FIG. 6, the symbols “記号”, “△”,
“□” and “▽” indicate that the thickness of the well layer included in the active layer is 1 nm, 2.5 nm, 5 nm, and 10 n, respectively.
The data in the case of m is shown. As can be seen from FIG. 12, the PL intensity increases as the substrate off-angle increases. This means that as the substrate off-angle increases, the band cap of the active layer increases. In order to realize a short-wavelength semiconductor laser, the substrate off angle is preferably 8 degrees or more. According to the conventional etching method,
If a substrate having an off angle of 8 degrees or more is used, a stripe-shaped ridge with high symmetry cannot be obtained, and it has been difficult to shorten the oscillation wavelength.

【００３７】図１３は、素子寿命を示すグラフである。
図１３は、３ｍＷの光出力を得るために必要な駆動電流
（ｍＷ）が動作時間に応じてどのように変化したかを示
している（動作温度５０℃）。図からわかるように、駆
動電流は、実験した動作時間の全範囲で安定していた。FIG. 13 is a graph showing the life of the device.
FIG. 13 shows how the drive current (mW) required to obtain an optical output of 3 mW changes according to the operation time (operation temperature 50 ° C.). As can be seen, the drive current was stable over the entire operating time range tested.

【００３８】上記実施例では、リッジの裾が広がらない
方の側壁もエッチングされすぎるということが挙げられ
る。その結果、傾斜基板を用いた場合対称性の改善には
限界が生じる。対称性をさらに向上させるためにいくつ
かの新しい方法を検討した。その一つは、２つのマスク
を用いてリッジの両側でエッチングの量を変化させる方
法である。傾斜が緩やかな方の側壁に対して予めエッチ
ングを行い、急な方の側壁よりも多くのエッチングがな
されるようにする。In the above-mentioned embodiment, it is pointed out that the side wall where the skirt of the ridge does not spread is also etched too much. As a result, there is a limit in improving the symmetry when the inclined substrate is used. Several new methods were considered to further improve the symmetry. One is to change the amount of etching on both sides of the ridge using two masks. Etching is performed in advance on the side wall with a gentle inclination so that more etching is performed on the side wall with a steep side.

【００３９】図４（ａ）から（ｄ）に製造工程の断面図
を示す。ｎ型ＧａＡｓ半導体基板４０１上にｎ型クラッ
ド層４０５、活性層４０６、第１のｐ型クラッド層４０
７、エッチング停止層４０８、第２のｐ型クラッド層４
０９をエピタキシャル成長した後、［０−１１］方向に
沿ったストライプ状の酸化ケイ素膜からなる第１のマス
ク４０２を形成する。FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views of the manufacturing process. An n-type cladding layer 405, an active layer 406, and a first p-type cladding layer 40 are formed on an n-type GaAs semiconductor substrate 401.
7, etching stop layer 408, second p-type cladding layer 4
After epitaxially growing 09, a first mask 402 made of a striped silicon oxide film along the [0-11] direction is formed.

【００４０】続いて、第１のマスク４０２の［０１１］
方向側（図中左側）の辺を被覆するレジストからなる第
２のマスク４０３を形成する（図４（ａ））。ここで前
記第１段階のエッチングを行い、［０−１−１］方向側
（図中右側）のリッジ側壁のみをエッチングしておく
（図４（ｂ））。なお、傾斜方向によっては、第１段階
のエッチングにより［０１１］方向側のリッジ側壁のみ
をエッチングしておく。その後、第２のマスク４０３を
除去し（図４（ｃ））、最後に前記第２段階のエッチン
グを行う（図４（ｄ））。上記のように、基板が傾斜し
ているために本質的に非対称となるリッジの、傾斜の緩
やかな方（図中右側）の側壁のみをあらかじめエッチン
グしておくことによって、対称性を向上させることがで
きる。Subsequently, [011] of the first mask 402
A second mask 403 made of a resist covering the side on the direction side (the left side in the figure) is formed (FIG. 4A). Here, the first stage etching is performed to etch only the ridge side wall on the [0-1-1] direction side (right side in the figure) (FIG. 4B). Note that, depending on the inclination direction, only the ridge side wall in the [011] direction is etched by the first stage etching. After that, the second mask 403 is removed (FIG. 4C), and finally the second-stage etching is performed (FIG. 4D). As described above, the symmetry is improved by etching in advance only the side wall of the ridge which is essentially asymmetric due to the inclination of the substrate, on the side of the gentle inclination (the right side in the figure). Can be.

【００４１】対称性をさらに向上させる２つめの方法と
して、エッチング液の流れを利用する方法を検討した。
拡散律速性のエッチング液の場合、被エッチング部分へ
の未反応なエッチング種の供給量がエッチング速度に大
きな影響を与える。エッチング液に流れをつくり、傾斜
の急な側壁部分のエッチング速度を減少する事により対
称性を向上させることができる。図５（ａ）はその実施
方法の概略図、図５（ｂ）はエッチング時の断面図を示
している。これはエッチング時に基板表面に平行な流れ
をつくりエッチング形状を制御するエッチング方法であ
る。ビーカー５０１にエッチング液を満たしスターラー
５０２によってエッチング液の流れ５０３をつくる。ス
トライプ状のマスクが形成された基板５０４を図のよう
な基板支持具５０５に固定し、ビーカー５０１の側面に
沿うように設定する。このときストライプの方向がエッ
チング液の流れ５０３に対して垂直となるようにする。
図５（ｂ）に示されるように、基板５０６表面でのエッ
チング液の流れ５０７はマスク５０８およびエッチング
によって形成されるリッジ５０９に対して図のような流
線を形成する。その結果、リッジ５０９の直後で渦１０
が生じる。この部分では未反応な新しいエッチング液の
供給が少なくなりエッチング速度が減少する。この現象
を利用して、傾斜が急になる側面に渦５１１が生じるよ
うに設定すると、その部分のエッチング速度が減少し対
称性を向上させることが可能となる。As a second method for further improving the symmetry, a method utilizing the flow of an etching solution was examined.
In the case of a diffusion-controlled etching solution, the supply amount of the unreacted etching species to the portion to be etched greatly affects the etching rate. Symmetry can be improved by creating a flow in the etchant and reducing the etching rate on the steep side wall. FIG. 5A is a schematic view of the method, and FIG. 5B is a sectional view at the time of etching. This is an etching method for forming a flow parallel to the substrate surface during etching to control the etching shape. The beaker 501 is filled with the etching solution, and the stirrer 502 creates a flow 503 of the etching solution. The substrate 504 on which the striped mask is formed is fixed to a substrate support 505 as shown in the figure, and is set along the side surface of the beaker 501. At this time, the direction of the stripe is set to be perpendicular to the flow 503 of the etching solution.
As shown in FIG. 5B, the flow 507 of the etching solution on the surface of the substrate 506 forms a streamline as shown in the figure with respect to the mask 508 and the ridge 509 formed by etching. As a result, immediately after the ridge 509, the vortex 10
Occurs. In this portion, the supply of unreacted fresh etching liquid is reduced, and the etching rate is reduced. If this phenomenon is used to set the vortex 511 to occur on the side surface where the inclination is steep, the etching rate at that portion is reduced, and the symmetry can be improved.

【００４２】対称性を向上させる３つめの方法として、
光を照射することによるエッチング速度の減少を利用す
る方法がある。図６はその方法を示す断面図である。我
々はＡｌＧａＩｎＰ結晶を硫酸でエッチングする場合、
波長が６００ｎｍ程度の光を照射すると、照射された部
分のエッチング速度が約１／２程度に減少することを確
認している。この現象を利用して形状を制御するエッチ
ングを行うことができる。ストライプ状のマスク６０１
を基板６０２上に形成し、エッチング液に前記基板６０
２を浸す。そして図５５のように基板６０２に対して斜
めの方向から光６０３を照射する。このような構成を用
いると、エッチングが進行するにつれて一方のリッジ６
０４の側面にのみ光６０３に対して影となる部分６０５
が形成される。この影となる部分６０５は他の基板表面
よりもエッチング速度が速くなる。その結果、リッジ６
０４の形状を制御することが可能となる。例えば本発明
の第１の実施例に示したような傾斜基板を用いた場合、
傾斜が緩やかとなる側面に影が生じるように配置すると
その部分のエッチングが他の部分に比較して速く行わ
れ、リッジの対称性が向上する。As a third method for improving the symmetry,
There is a method that utilizes a decrease in etching rate due to light irradiation. FIG. 6 is a sectional view showing the method. When we etch AlGaInP crystals with sulfuric acid,
It has been confirmed that when light having a wavelength of about 600 nm is irradiated, the etching rate of the irradiated part is reduced to about 1/2. Etching for controlling the shape can be performed using this phenomenon. Striped mask 601
Is formed on a substrate 602, and the substrate 60
2 soak. Then, as shown in FIG. 55, the substrate 602 is irradiated with light 603 from an oblique direction. With such a configuration, as the etching progresses, one ridge 6
A portion 605 that is shadowed by light 603 only on the side surface
Is formed. This shadowed portion 605 has a higher etching rate than other substrate surfaces. As a result, ridge 6
04 can be controlled. For example, when an inclined substrate as shown in the first embodiment of the present invention is used,
When the shadow is formed on the side surface where the inclination is gentle, the etching of the portion is performed faster than the other portions, and the symmetry of the ridge is improved.

【００４３】以上の方法で傾斜基板上に形成されるリッ
ジの対称性を向上させることができた。しかしながら上
記３つの方法はすべてリッジの両側でエッチング速度を
変化させるため、エッチング停止層に達する時間が異な
ってくる。その結果、エッチング停止層でのエッチング
停止時間が短いとエッチング停止層を突き抜けて下部の
層をエッチングしてしまう可能性が生じる。この点を解
決するために、多重量子井戸層の導入を検討した。The symmetry of the ridge formed on the inclined substrate can be improved by the above method. However, all three methods change the etching rate on both sides of the ridge, so that the time to reach the etching stop layer is different. As a result, if the etching stop time in the etching stop layer is short, there is a possibility that the lower layer is etched through the etching stop layer. In order to solve this point, the introduction of a multiple quantum well layer was studied.

【００４４】図７は本発明の第２の実施例のエッチング
停止層の構造を示すものである。図７（ａ）は従来のエ
ッチング停止層およびその上下の層構造を示しており、
エッチング停止層であるＧａＩｎＰ単一量子井戸層７０
１がＡｌＧａＩｎＰクラッド層７０２、７０３に挟まれ
た構造となっている。ここでは組成の違いによるエッチ
ング速度の違いを利用して選択エッチングを行うために
ＧａＩｎＰが用いられている。しかしながら、この材料
はバルクであると活性層からの発光を吸収してしまうた
めに、量子井戸とし量子効果によってエネルギーギャッ
プを増大して吸収を抑えなければならない。その結果、
膜厚が数十オングストロームとなり、エッチング停止時
間が短くなってしまう。また、表面の干渉色の変化が乏
しいためにエッチング停止層までエッチングが達したと
いう判断が困難である。FIG. 7 shows the structure of the etching stop layer according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A shows a conventional etching stop layer and the layer structure above and below it.
GaInP single quantum well layer 70 serving as an etching stop layer
1 is sandwiched between AlGaInP clad layers 702 and 703. Here, GaInP is used to perform selective etching utilizing a difference in etching rate due to a difference in composition. However, since this material absorbs light emitted from the active layer when it is bulk, it must be a quantum well to increase the energy gap by quantum effect and suppress the absorption. as a result,
The film thickness becomes several tens angstroms, and the etching stop time becomes short. In addition, it is difficult to determine that the etching has reached the etching stop layer because the change in interference color on the surface is poor.

【００４５】本発明の実施例では、図７（ｂ）に示すよ
うに、エッチング停止層をＧａＩｎＰ多重量子井戸層７
０４とする。ＧａＩｎＰ多重量子井戸層７０４はＡｌＧ
ａＩｎＰバリア層（40オンク゛ストローム）４層とＧａＩｎＰ井
戸層（60オンク゛ストローム）５層から構成されている。その結
果、活性層からの発光を吸収することなくエッチング停
止時間を長くすることができる。先に述べたように、こ
れは傾斜基板のエッチングに対して非常に有効である。
また、多重量子井戸層構造であるのでエッチングが屈折
率の異なる層に達する度に干渉色が変化し、単一量子井
戸層の場合よりも急激な変化が生じる。その結果、エッ
チング終了の判断が容易となる。In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7B, the etching stop layer is formed as a GaInP multiple quantum well layer 7.
04. The GaInP multiple quantum well layer 704 is made of AlG
It is composed of four aInP barrier layers (40 Å) and five GaInP well layers (60 Å). As a result, the etching stop time can be extended without absorbing the light emitted from the active layer. As mentioned earlier, this is very effective for etching inclined substrates.
In addition, because of the multiple quantum well layer structure, the interference color changes each time etching reaches a layer having a different refractive index, and a sharper change occurs than in the case of a single quantum well layer. As a result, it is easy to determine the end of the etching.

【００４６】[0046]

【発明の効果】本発明のエッチング方法によれば、拡散
律速型エッチング液を用いる第１のエッチングと、選択
エッチングが可能なエッチング液を用いる第２のエッチ
ングとを組み合わせることにより、リッジ底部の広がり
を抑えることができる。半導体傾斜基板を用いた場合は
その効果が大きく、リッジ底部の断面対称性が維持され
る。本エッチング方法を用いて半導体レーザのストライ
プ状リッジを形成すれば、しきい値電流の低減および横
モードの安定化が達成される。According to the etching method of the present invention, the first etching using the diffusion-controlled etching solution is combined with the second etching using an etching solution capable of selective etching, so that the bottom of the ridge is expanded. Can be suppressed. When a semiconductor inclined substrate is used, the effect is large, and the cross-sectional symmetry of the ridge bottom is maintained. If a stripe-shaped ridge of a semiconductor laser is formed by using the present etching method, a reduction in the threshold current and a stabilization of the transverse mode can be achieved.

【００４７】また、２つのマスクを用いた２段階のエッ
チング工程を用いることにより、傾斜基板上に、更に対
称性の良いリッジを形成することができる。ストライプ
状に形成されたマスクに対して垂直にエッチング液の流
れをつくれば、リッジ下流に於いて渦を形成し、リッジ
の形状を制御することができる。基板に対して斜めの方
向から光を照射することによりエッチング速度を制御
し、リッジの形状を制御することが可能となる。エッチ
ング停止層に多重量子井戸層を導入することにより、エ
ッチング停止時間を長くすることができる。さらに、干
渉色の変化によりエッチング終了の判断を容易にするこ
とができる。Further, by using a two-stage etching process using two masks, it is possible to form a more symmetric ridge on the inclined substrate. If the flow of the etchant is made perpendicular to the stripe-shaped mask, a vortex is formed downstream of the ridge, and the shape of the ridge can be controlled. By irradiating the substrate with light from an oblique direction, the etching rate can be controlled and the shape of the ridge can be controlled. By introducing a multiple quantum well layer into the etching stop layer, the etching stop time can be lengthened. Further, it is possible to easily determine the end of the etching based on the change in the interference color.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施例における製造工程を示す断面図FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の実施例におけるエッチング深さと形状
の特性図FIG. 2 is a characteristic diagram of an etching depth and a shape in an embodiment of the present invention.

【図３】本発明の実施例における発光装置の電流対光出
力特性図FIG. 3 is a diagram showing current versus light output characteristics of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

【図４】本発明の実施例における２つのマスクを用いた
製造工程を示す断面図FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process using two masks according to the embodiment of the present invention.

【図５】（ａ）は、本発明の実施例における流れを用い
たエッチング装置の概略図（ｂ）はリッジ形成のための
エッチングを説明する断面図5A is a schematic view of an etching apparatus using a flow in an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating etching for forming a ridge.

【図６】本発明の実施例における光を用いた製造方法を
示す断面図FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method using light according to the embodiment of the present invention.

【図７】本発明の実施例におけるエッチング停止層の構
造図FIG. 7 is a structural diagram of an etching stop layer according to an embodiment of the present invention.

【図８】従来の製造工程を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing a conventional manufacturing process.

【図９】従来の発光装置の形状を示す断面図FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a shape of a conventional light emitting device.

【図１０】（ａ）は、従来例のＦＦＰにおける活性層に
垂直な方向に沿った光強度分布図 （ｂ）は、本実施例のＦＦＰにおける活性層に垂直な方
向に沿った光強度分布図FIG. 10 (a) is a light intensity distribution diagram along a direction perpendicular to the active layer in the conventional FFP, and FIG. 10 (b) is a light intensity distribution along a direction perpendicular to the active layer in the FFP of the present embodiment. Figure

【図１１】ＦＦＰの半値全幅ＦＷＨＭ（Full Width at
Half Maximum）の温度依存性を示す図FIG. 11 shows the full width at half maximum (FWHM) of FFP.
Diagram showing temperature dependence of Half Maximum)

【図１２】活性層が量子井戸構造を有する半導体レーザ
について、フォトルミネッセンス（ＰＬ）強度が基板オ
フ角度に依存性してどのように変化するかを示した図FIG. 12 is a diagram showing how the photoluminescence (PL) intensity changes depending on the substrate off angle for a semiconductor laser having an active layer having a quantum well structure.

【図１３】３ｍＷの光出力を得るために必要な駆動電流
（ｍＷ）が動作時間に応じてどのように変化したかを示
す図FIG. 13 is a diagram showing how a drive current (mW) required to obtain an optical output of 3 mW changes according to an operation time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０１ ｎ型半導体基板１０１ １０２ マスク１０２ １０３ リッジ１０３ １０４ 第二のｐ型クラッド層 １０５ エッチング停止層 ２０１ リッジ ４０１ ｎ型半導体基板 ４０２ 第一のマスク ４０３ 第二のマスク ４０４ リッジ ５０１ ビーカー ５０２ スターラー ５０３ エッチング液の流れ ５０４ 基板 ５０５ 基板支持具 ５０６ 基板 ５０７ エッチング液の流れ ５０８ マスク ５０９ リッジ ５１０ 渦 ６０１ マスク ６０２ 基板 ６０３ 光 ６０４ リッジ ６０５ 影となる部分 ７０１ ＧａＩｎＰ単一量子井戸層 ７０２ ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ７０３ ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ７０４ ＧａＩｎＰ多重量子井戸層 ８０１ ｎ型半導体基板 ８０２ ｎ型クラッド層 ８０３ 活性層 ８０４ 第一のｐ型クラッド層 ８０５ エッチング停止層 ８０６ 第二のｐ型クラッド層 ８０７ マスク ８０８ リッジ ８０９ ｎ型埋め込み層 ８１０ ｐ型埋め込み層 ８１１ 第一の電極 ８１２ 第二の電極 ９０１ ｎ型半導体基板 ９０９ ｎ型半導体傾斜基板 ９１０ 非対称なリッジ 101 n-type semiconductor substrate 101 102 mask 102 103 ridge 103 104 second p-type cladding layer 105 etching stop layer 201 ridge 401 n-type semiconductor substrate 402 first mask 403 second mask 404 ridge 501 beaker 502 stirrer 503 etching solution Flow 504 Substrate 505 Substrate support 506 Substrate 507 Etch flow 508 Mask 509 Ridge 510 Vortex 601 Mask 602 Substrate 603 Light 604 Ridge 605 Shadow portion 701 GaInP single quantum well layer 702 AlGaInP cladding layer 703 AlGaIn GaInP multiple quantum well layer 801 n-type semiconductor substrate 802 n-type cladding layer 803 active layer 804 first p-type cladding layer 805 etching stop layer 80 The second p-type cladding layer 807 mask 808 ridge 809 n-type buried layer 810 p-type buried layer 811 first electrode 812 second electrode 901 n-type semiconductor substrate 909 n-type semiconductor inclined substrate 910 asymmetric ridges

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】第１の半導体層と該第１の半導体層の上面
に接触する第２の半導体層と含む多層構造を、半導体基
板上にエピタキシャル成長させる工程と、 該多層構造上にマスクを形成する工程と、 拡散律速型の第１のエッチング液を用いて、該第２の半
導体層の一部を選択的にエッチングする第１エッチング
工程と、 該第１の半導体層よりも該第２の半導体層を優先的にエ
ッチングする第２のエッチング液を用いて、該第２の半
導体層を該第１の半導体層の該上面に至るまでエッチン
グする第２エッチング工程と、 を包含するエッチング方法。1. A step of epitaxially growing a multilayer structure including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer in contact with an upper surface of the first semiconductor layer on a semiconductor substrate, and forming a mask on the multilayer structure. A first etching step of selectively etching a part of the second semiconductor layer using a diffusion-controlled first etching solution; and a second etching step of the second semiconductor layer rather than the first semiconductor layer. A second etching step of etching the second semiconductor layer down to the upper surface of the first semiconductor layer using a second etchant that preferentially etches the semiconductor layer. 【請求項２】前記半導体基板として、表面が（１００）
面から傾斜した傾斜基板を用いる請求項１記載のエッチ
ング方法。2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the surface is (100).
2. The etching method according to claim 1, wherein an inclined substrate inclined from a plane is used. 【請求項３】第１導電型クラッド層、活性層、第１の第
２導電型クラッド層、エッチング停止層、及び第２の第
２導電型クラッド層をこの順序で半導体基板上にエピタ
キシャル成長する工程と、 該第２の第２導電型クラッド層上にマスクを形成する工
程と、 拡散律速型の第１のエッチング液を用いて、該第２の第
２導電型クラッド層の一部を選択的にエッチングする第
１エッチング工程と、 該エッチング停止層よりも該第２の第２導電型クラッド
層を優先的にエッチングする第２のエッチング液を用い
て、該第２の第２導電型クラッド層を該エッチング停止
層の上面に至るまでエッチングする第２エッチング工程
と、 とを包含する半導体レーザの製造方法。3. A step of epitaxially growing a first conductive type clad layer, an active layer, a first second conductive type clad layer, an etching stop layer, and a second second conductive type clad layer on a semiconductor substrate in this order. Forming a mask on the second second-conductivity-type clad layer; and selectively using a diffusion-controlled first etchant to selectively cover a portion of the second second-conductivity-type clad layer. A first etching step of etching the second second conductivity type cladding layer using a second etching solution that preferentially etches the second second conductivity type cladding layer over the etching stop layer. A second etching step of etching until reaching the upper surface of the etching stop layer. 【請求項４】前記半導体基板として、表面が（１００）
面から［０１１］方向に傾斜した傾斜基板を用いる請求
項３記載の半導体レーザの製造方法。4. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the surface of the semiconductor substrate is (100).
4. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 3, wherein a tilted substrate tilted in the [011] direction from the surface is used. 【請求項５】［０１１］方向に垂直な方向に沿ったスト
ライプ状の第１のマスクを前記第２の第２導電型クラッ
ド層上に形成する工程と、 該第１のマスクの２本の長辺のうち［０１１］方向側叉
は［０−１−１］方向側の一辺を覆う第２のマスクを、
該第２の第２導電型クラッド層上に形成する工程と、を
更に備えており、 前記第１エッチング工程は、該第１及び第２のマスクを
用いて該第２の第２導電型クラッド層の一部を選択的に
エッチングする工程であり、 前記第２エッチング工程は、該第２のマスクを除去した
後、該第１のマスクを用いて、該第２の第２導電型クラ
ッド層を該エッチング停止層の表面に至るまでエッチン
グする工程である請求項４記載の半導体レーザの製造方
法。5. A step of forming a striped first mask on the second second conductivity type clad layer along a direction perpendicular to the [011] direction, and two steps of the first mask. A second mask that covers one side of the [011] direction or the [0-1-1] direction of the long sides,
Forming the second conductive type clad layer on the second second conductive type clad layer, the first etching step using the first and second masks to form the second second conductive type clad layer. The second etching step includes removing the second mask, and then using the first mask to form the second second conductivity type cladding layer. 5. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 4, wherein the step of etching is performed until the surface of the etching stop layer is reached. 【請求項６】前記第１エッチング工程及び第２エッチン
グ工程の少なくとも何れかの工程において、前記半導体
基板の表面に平行な方向に前記第１エッチング液または
第２エッチング液の流れをつくる工程を包含する請求項
１記載のエッチング方法。6. The method according to claim 1, wherein at least one of the first etching step and the second etching step includes a step of forming a flow of the first etching liquid or the second etching liquid in a direction parallel to a surface of the semiconductor substrate. The etching method according to claim 1, wherein the etching is performed. 【請求項７】前記第１エッチング工程及び第２エッチン
グ工程の少なくとも何れかの工程において、前記半導体
基板に対して斜め方向から光を照射し、前記マスクによ
って影となる部分を形成する工程を包含する請求項１記
載のエッチング方法。7. The method of claim 1, wherein at least one of the first etching step and the second etching step includes a step of irradiating the semiconductor substrate with light in an oblique direction and forming a shadowed portion by the mask. The etching method according to claim 1, wherein the etching is performed. 【請求項８】前記エッチング停止層として多重量子井戸
層を成長する工程と、 該エッチング停止層の干渉色の変化をに基づいて、エッ
チング終了時点を決める工程と、 を包含する請求項１記載の半導体レーザの製造方法。8. The method according to claim 1, further comprising the steps of: growing a multiple quantum well layer as said etching stop layer; and determining an etching end point based on a change in interference color of said etching stop layer. A method for manufacturing a semiconductor laser.