JPH09252165A

JPH09252165A - 化合物半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH09252165A
Application number: JP8060693A
Authority: JP
Inventors: Takuya Fujii; 卓也藤井; Mitsuru Egawa; 満江川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】選択成長マスクを用いた有機金属気相成長法に
よる選択成長工程を有する化合物半導体装置の製造方法
に関し、選択成長後の工程の結晶層の表面の段差を抑制
すること。【解決手段】化合物半導体結晶基板１表面に間隔をおい
て複数の選択成長マスク２を形成する工程と、前記選択
成長マスク２に覆われない領域の前記化合物半導体結晶
基板１の表面をエッチングによって掘り下げて結晶成長
面１ａを形成する工程と、前記選択成長マスク２に覆わ
れない前記結晶成長面１ａ上に、有機金属成長法により
選択的に化合物半導体結晶を成長して化合物半導体層４
〜８を形成する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体装置
の製造方法に関し、より詳しくは、選択成長マスクを用
いた有機金属気相成長法による選択成長によって、同一
の化合物半導体結晶基板上に異なる半導体デバイス、例
えば化合物半導体発光素子と化合物半導体導波路を同時
に作製する工程を有する化合物半導体装置の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の光通信技術の進展と処理情報量の
拡大により、各家庭への光ファイバの敷設が検討されて
いる。そこでは、従来通信の幹線系で用いられてきたレ
ーザに比べて遙に低価格の半導体レーザが要求されてい
る。特に、レーザ出射光の光ファイバへの結合部分に多
大のコストが要され、そこでレーザとレーザから出射さ
れたレーザビームのビームスポット形状を変換する光導
波路を１回の結晶成長で集積化した装置が開発されてき
た。

【０００３】選択成長マスクを施した結晶基板上に有機
金属気相成長法によって結晶成長を行った場合、マスク
端近傍の成長速度がマスクレスの場合の成長速度に比べ
て増加することが知られており、この効果を用いて上記
の集積化装置が作製される。選択成長は、例えば特開平
7-283490号公報に記載されているような半導体レーザと
半導体導波路を集積化したビーム変換導波路付化合物半
導体発光装置などに適用される。

【０００４】次に、その選択成長について説明する。図
９に示す選択成長マスク101 を施した結晶基坂102 上
に、有機金属気相成長法によって結晶を成長すると、２
つの選択成長マスク101 のｙ方向の間の狭いストライプ
領域103 のｘ方向に沿って結晶面内に膜厚分布が発生す
る。その選択成長マスク101 の大きさや配置について、
例えば、SiO₂よりなる選択マスク101 の幅Ｗ₁を240 μ
ｍ、ストライプ領域103 の幅Ｗ₂を60μｍ、ストライプ
領域103 の長さＬを600 μｍ、２つの選択成長マスク10
1 のｘ方向の間の開放領域104 の長さＬ₁を1200μｍと
した場合に、 InPよりなる結晶基板102 の（００１）面
上にＩnPを成長したところ、ストライプ領域103 のｘ方
向の成長速度分布について図１０に示すような結果が得
られた。なお、ｘ方向とｙ方向は互いに直交する方向で
ある。

【０００５】図１０における縦軸は、選択成長マスク10
1 が存在しない結晶基板101 上にInP を成長したときの
成長速度を１として規格化した成長速度を示し、また、
横軸はストライプ領域103 の中央を原点としたときの位
置である。その原点から 300μｍの位置を示す縦の破線
は選択成長マスク101 の端縁を示している。この場合、
その破線よりも左側がレーザ部であり、右側が導波路部
である。

【０００６】InP の代わりに例えばInGaAsを結晶成長し
た場合にも図１０とほぼ同様の結果が得られる。このよ
うな選択成長マスク101 を使用して量子井戸を有する半
導体レーザの発光層を形成すると、その量子井戸はレー
ザ部で厚く、導波路部で薄くなる。その結果、レーザ部
から出射した光は吸収損失を受けることなく、そのビー
ム形状は光閉じ込めが徐々に小さくなる導波路部で広が
り、導波路部端の劈開面からビームサイズが大きくビー
ム広がり角の小さな光が出射する。導波路部のビーム変
換特性を向上するには、開放領域104 の成長速度とスト
ライプ領域103 の成長速度の比、すなわち、選択比を大
きくすることが重要である。

【０００７】さて、導波路部と発光部の形成工程は、例
えば図１１、図１２に示すようになる。まず、図１１
(a) に示すように、結晶基板102 の上に矩形状の選択成
長マスク101 を複数形成し、その選択成長マスクに覆わ
れない領域に結晶を成長して、第１のクラッド層111
と、量子井戸を含む活性層112 と、第２のクラッド層11
3 の一部とを形成する。

【０００８】次に、図１１(b) に示すように選択成長マ
スクを除去した後に、図１１(c) に示すように、第１の
クラッド層111 、量子井戸を含む活性層112 及び第２の
クラッド層113 までを幅１μｍ程度のメサ形状にするた
めに、第２のクラッド層113の上に幅１μｍ程度のスト
ライプ状のマスク114 を形成する。さらに、図１１(d)
に示すように、マスク114 に覆われない領域をエッチン
グすると、第１のクラッド層111 、量子井戸を含む活性
層112 及び第２のクラッド層113 はメサ状にエッチング
される。

【０００９】続いて、図１２(a) に示すように、マスク
114 に覆われない領域に電流狭窄層115 を埋め込み成長
した後に、マスクを除去し、さらに図１２(b) に示すよ
うに第２のクラッド層116 を全体に形成した後に、コン
タクト層117 を形成する。以上のような結晶成長の工程
を終えた後に、結晶基板102 の下に第１の電極118 、コ
ンタクト層117 の上に第２の電極119 を形成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した工程
によれば、図１１(d) に示す工程において、選択成長マ
スク101 に覆われていた領域の結晶基板102 がエッチン
グされ、その領域に深い溝が形成されるので、選択成長
マスクで覆っていた領域と覆われていなかった領域の境
界に段差が発生する。

【００１１】そのような状態で電流狭窄層の埋め込み成
長を行うと、電流狭窄層を成長する下地結晶表面の大き
な段差のために電流狭窄層に異常成長が発生しやすく、
その結果、素子の歩留まりが劣化するという問題があっ
た。このように、従来技術による選択成長では成長後の
表面平坦性に問題があり、その後の行程に困難を発生さ
せた。この問題は、ビーム変換導波路次化合物半導体発
光装置に限らず、同一の化合物半導体結晶基根上に異な
る半導体装置を同時に作製する場合の共通の問題であ
る。

【００１２】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、選択成長後の工程の結晶層の表面の段差
を抑制することができる化合物半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（手段）上記した課題は、図１、２に例示するように、
化合物半導体結晶基板１表面に間隔をおいて複数の選択
成長マスク２（３１，３２）を形成する工程と、前記選
択成長マスク２に覆われない領域の前記化合物半導体結
晶基板１の表面をエッチングによって掘り下げて結晶成
長面１ａを形成する工程と、前記選択成長マスク２に覆
われない前記結晶成長面１ａ上に、有機金属気相成長法
により選択的に化合物半導体結晶を成長して化合物半導
体層４〜８を形成する工程とを有することを特徴とする
化合物半導体装置の製造方法によって解決する。

【００１４】上記化合物半導体装置の製造方法におい
て、前記化合物半導体層４〜８は、最大の成長速度を有
す領域では前記選択成長マスク２の下の前記化合物半導
体結晶基板１の上面と実質的に同一の高さを有すること
を特徴とする。上記化合物半導体装置の製造方法におい
て、前記化合物半導体層４〜８を形成した後に、前記選
択成長マスク２を除去する工程と、前記選択成長マスク
２の間の領域を通るストライプ状マスク９を前記化合物
半導体層８の上に形成する工程と、前記ストライプ状マ
スク９を使用して前記化合物半導体層４〜８をエッチン
グして凸状に整形する工程と、前記ストライプ状マスク
９の存在しない領域に埋め込み層１１，１２を結晶成長
することにより、前記選択的に成長された前記化合物半
導体層４〜８のうちの成長速度が最も速い領域に半導体
レーザ構造を作製する工程とを有することを特徴とす
る。

【００１５】上記化合物半導体装置の製造方法におい
て、前記半導体レーザ構造よりも膜厚の薄い前記化合物
半導体層４〜８を導波路の形状にする工程を有すること
を特徴とする。上記化合物半導体装置の製造方法におい
て、前記ストライプ状マスク９を除去した後に、３回目
の結晶を成長する工程を有することを特徴とする。

【００１６】上記化合物半導体装置の製造方法におい
て、〔０−１１〕方向に沿ったマスクの外縁又は内縁
を、〔０−１１〕方向とそれ以外の複数の方向あるいは
〔０−１１〕以外の複数の方向の縁成分で構成する前記
選択成長マスク３１、３２を使用することを特徴とす
る。上記化合物半導体装置の製造方法において、前記内
縁又は前記外縁は、波形に形成されていることを特徴と
する。

【００１７】（作用）次に、本発明の作用について説明
する。本発明によれば、化合物半導体結晶基板表面の一
部領域に選択成長マスクを施し、選択成長マスクを施さ
ない残りの領域に選択的に有機金属気相成長法によって
結晶成長を行い、選択成長マスク近傍で結晶成長速度や
結晶組成がマスク端から遠方の値から変化する効果を用
いて、同一の化合物半導体結晶基板上に異なる半導体装
置を同時に作製する場合に、第１回目の結晶成長に先立
って、結晶成長を行う領域を深さｄエッチングによって
掘り下げ、第１回目の成長で、最大の成長速度を有する
部位の成長膜厚が実質的にｄと同じになるように結晶成
長を行う、あるいは、第１回目の結晶成長に先立って結
晶成長を行う領域を、最大の成長速度を有する部位の成
長膜厚ｄと実質的に同じ深さエッチングによって掘り下
げるようにしたので、選択成長マスクを除去した後の結
晶表面形状の平坦性が向上する。

【００１８】ビーム変換導波路付化合物半導体発光装置
を作製する場合においては、その後に、選択成長マスク
をエッチング除去し、再度、基板表面上にストライプマ
スクバターンを施し、そのストライプ状マスクを使用し
て選択成長半導体層をメサエッチングし、これに続く埋
め込み成長によって、第１回目の結晶成長で成長速度が
速い領域に半導体レーザを作製する。結晶成長が速い領
域から遅い領域にかけては導波路が形成される。

【００１９】このような、第１回目の結晶成長の前に選
択成長マスクに覆われない領域の半導体基板を掘り下げ
る際に、〔０−１１〕方向に沿った選択成長マスクの縁
が〔０−１１〕方向のみの一直線から構成されると、そ
の掘り下げた部分が浅い場合にはそのマスク縁の近傍で
は結晶成長面に埋め込み成長が困難な（１１１）Ａ面が
現れやすく、また掘り下げた部分が深い場合にはそのマ
スク縁の近傍では結晶が成長しない領域が生じやすくな
る。しかし、掘り下げた部分が深い場合でも、〔０−１
１〕方向と直角な〔０１１〕方向に沿った選択成長マス
クの縁の近傍では、その縁が〔０１１〕方向のみの一直
線から構成されていても未成長領域は生じない。

【００２０】従って、〔０−１１〕方向に沿った選択成
長マスクの外縁又は内縁を、〔０−１１〕方向とそれ以
外の複数の方向あるいは〔０−１１〕以外の複数の方向
の縁成分で構成するような形状、例えば正弦波形、鋸歯
形のような波形にして深く掘ると、〔０−１１〕方向に
沿った選択成長マスクの近傍には、（１１１）Ａ面が現
れたり結晶未成長領域が発生することがなくなり、歩留
りが向上する。

【００２１】

【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施形態
を図面に基づいて説明する。（第１実施形態）図１〜図４は、本発明の第１実施形態
の化合物半導体発光装置と化合物半導体導波路を集積化
したビーム変換導波路付化合物半導体発光装置の製造工
程を示している。図１、図２は、図４(a) のＩ−Ｉ線断
面図、図３は、図４(a) のII−II線断面図である。

【００２２】まず、図１(a) に示すように、InP よりな
るｎ型の半導体基板１の上に、例えばSiO₂よりなる膜を
化学的体積法（ＣＶＤ）により２００nm程度の厚さに形
成した後に、その膜をフォトリソグラフィーによりパタ
ーニングして平面矩形状の選択成長マスク２を２０〜６
０μｍの間隔をおいて一方向に複数形成する。その選択
成長マスク２の間はストライプ領域３となっている。な
お、ストライプ領域３での膜厚分布を均一にするために
選択成長マスク２の中央部には図４(a) に示すような開
口部２ａを設けてもよい。

【００２３】この後に、１回目の結晶成長工程に移る
が、その前に図１(b) 、図３(a) 、図４(a) に示すよう
に、選択成長マスク２に覆われない領域の半導体基板１
をエッチングにより掘り下げる。この場合のエッチング
深さは、選択成長マスク２の間のストライプ領域３に形
成される結晶の厚さと実質的に同一の値とする。そのエ
ッチング深さは約０．１μm の精度で制御可能であり、
エッチング深さの制御精度として十分である。

【００２４】次に、図１(c) 、図３(b) 及び図４(b) に
示すように、選択成長マスク２に覆われない領域の半導
体基板１の上に有機金属気相成長法によって各種の結晶
を成長する。即ち、半導体基板１上に、ｎ型のInP より
なるバッファー層４、InGaAsP よりなる第１の光閉じ込
め層５と、多重量子井戸構造の活性層６と、 InGaAsPよ
りなる第２の光閉じ込め層７及びｐ型のInP よりなるク
ラッド層８を順に形成する。多重量子井戸構造の活性層
６は、複数のInGaAsP(量子井戸）をそれぞれ量子井戸と
組成の異なるInGaAsP(エネルギバリア）によって挟んで
構成されている。

【００２５】ストライプ領域３においては、バッファー
層４を０．３μｍ、第１の光閉じ込め層５を０．１μ
ｍ、活性層６を０．０５μｍ、第２の光閉じ込め層７を
０．１μｍ、クラッド層８を０．３μｍの厚さにそれぞ
れ形成するが、それらの層の膜厚の分布は、図１０に示
すとほぼ同様になる。なお、この段階で成長されるクラ
ッド層８は、後の工程でさらに厚く成長される。

【００２６】エッチングによって掘り下げる深さを０．
９μｍ程度とすると、この１回目成長によって得られた
ストライプ領域３でのクラッド層８の表面は、選択成長
マスク２に覆われて掘られなかった半導体基板１の面と
実質的に同じ高さになる。この１回目及びその後の結晶
成長は有機金属気相成長法によって行う。成長原料につ
いては、例えばIn原料としてトリメチルインジウム、Ga
原料としてトリエチルガリウム、P 原料としてフオスフ
ィン、As原料としてアルシンを用い、ｎ型ドーパントと
なるSiの原料としてシラン、ｐ型ドーパントとなるZnの
原料としてジメチルジンクを用いる。原料ガス用のキャ
リアガスには水素を用いる。

【００２７】また、成長温度を６２０℃、結晶成長速度
を１μm/時間、ＩnPに対するV/III比を１００、InGaAsP
に対するV/III 比を２００、ＩnGaAs に対するV/III
比を２０にすることなどが典型的な成長条件である。な
お、結晶成長は、選択成長マスク２が施された半導体基
板１の表面を硫酸などで洗浄したあとに行うのが望まし
い。

【００２８】このような選択結晶成長においては、スト
ライプ領域３の結晶成長速度は成長圧力に強く依存して
圧力が低いほど遅く、圧力が高いほど速いので、圧力が
高いほど図１０の膜厚分布の差（選択成長比）が大きく
なる。従って、光の進行に大きく影響する第１及び第２
の光閉じ込め層５、７と活性層６の成長の際には、大き
な選択成長比をもたせるために１８０Torrの成長雰囲気
に設定し、また、バッファー層４とクラッド層８の成長
の際には膜の平坦性を良くするために例えば１０Torrで
結晶成長する。これにより、第１及び第２の光閉じ込め
層５、７と活性層６の選択成長比は約２となり、バッフ
ァー層４とクラッド層８の選択成長比は約６になる。

【００２９】以上のような１回目の結晶成長を終えた後
に、図１(d) に示すように、選択マスク２をフッ酸など
によりエッチングして除去する。続いて、図２(a) ，図
３(c) に示すように、ストライプ領域３の真中を通って
直線状に伸びるストライプ状のマスク９をクラッド層８
の上に形成する。そのマスク９はSiO₂よりなり、その幅
は１μｍ程度とする。

【００３０】続いて、図２(b) に示すように、マスク９
に覆われない領域のクラッド層８からバッファ層４ある
いは基板１の上部の一部までを連続的にエッチングし、
これにより図２(b) に示すようなメサ状の凸部１０が形
成される。その後に、図２(c) に示すように、有機金属
気相成長法により２回目の結晶成長を行い、電流狭窄の
ためにｐ型のInP よりなる埋め込み層１１とｎ型のInP
よりなる埋め込み層１２を凸部１０の両脇に成長する。
この場合、選択成長マスク２が存在した領域での半導体
基板１にはその周辺の基板面よりも大幅に低い凹部が存
在しないので、凸部１０の周囲の膜の凹凸差は、従来に
比べて小さくなっており、埋め込み層１１，１２部分で
の結晶の異常成長は見られなかった。

【００３１】その後に、ストラィプ状のマスク９をフッ
酸により除去する。その後に、有機金属気相成長法によ
り３回目の結晶成長を行い、図２(d) に示すように、ｐ
型ＩnPよりなるクラッド層８の膜厚を増やすとともにそ
のクラッド層８を全体に成長する。続いて、クラッド層
８の上にInGaAsP コンタクト層１３を成長する。

【００３２】この後に、半導体基板１の下側に第１の電
極１４を形成し、さらに、コンタクト層１３の上に第２
の電極１５を形成する。以上のように、１回目の結晶成
長に先立って、結晶成長を行う領域を深さｄまでエッチ
ングによって掘り下げた後に、1 回目の結晶成長で、最
大の成長速度を有する部位、即ちストライプ領域３の成
長膜厚が実質的にｄと同じになるように結晶成長を行
う。換言すれば、１回目の結晶成長に先立って結晶成長
を行う領域を、最大の成長速度を有する部位の成長膜厚
ｄと実質的に同じ深さｄとなるようにエッチングにより
掘り下げることによって、選択成長マスク除去後の結晶
表面形状の平坦性を向上している。なお、結晶成長を行
う領域というのは、選択成長マスク２が存在しない領域
である。

【００３３】その結果、選択マスクのエッチング除去後
の表面形状は少なくとも最大の成長速度を有する部位
（ストライプ領域３）近傍での凹凸差が小さくなって従
来よりも平坦化される。結晶成長速度の遅い領域では、
選択成長マスク２の下の元の半導体基板１の面から見て
凹形状になるが、この段差に沿った方向は後の工程で作
製されるストライプ状のマスク９の延在方向と直交して
おり、工程上の問題は小さい。

【００３４】以上のような平坦性の向上の結果、続く行
程は通常のマスクレス成長に対するものとほぼ同様にな
り、埋め込み成長における異常成長は発生しにくく、歩
留まりが向上する。（第２実施形態）第１実施形態では、lnP よりなる半導
体基板１の（１００）面上で、〔０１１〕方向に長さ６
００μｍの２つの矩形状の選択成長マスク２を〔０−１
１〕方向に２０〜６０μｍの間隔をおいて配置してい
る。また、レーザ領域に用いるストライプ領域３の膜厚
分布を均一にするために選択成長マスク２の中に矩形状
の開口部２ａを開けている。

【００３５】そして、結晶成長を行う前に、選択成長マ
スク２の覆われない領域を予めエッチングしてある程度
の深さｄで掘り下げるようにしている。その後の工程
は、おおまかに（１）選択成長、（２）メサストライプ
の凸部１０の形成、（３）電流狭窄のための埋め込み層
１１，１２の成長、（４）コンタクト層１３の成長、
（５）電極１４，１５の形成となる。

【００３６】そのような主な工程における〔０１１〕方
向の断面形状（図４(b) のIII-III断面）について以下
に説明する。例えば、（１）の工程で０．２〜０．３μ
ｍ程度で浅く掘り下げられた半導体基板１を用いると、
図５(a) に示すように、選択成長マスク２の〔０−１
１〕方向に沿った縁部や開口部２ａの〔０−１１〕方向
に沿った縁部では、成長したバッファ層４からクラッド
層８に（１１１）Ａ面のファセットが現れる。

【００３７】そして、ドライエッチングによりメサスト
ライプの凸部１０を形成すると、図５(b) に示すよう
に、選択成長マスク２が存在していた領域では（１０
０）面が現れ、その縁部では（１１１）Ａ面が残留し、
僅かな段差構造が生じる。その状態で、電流狭窄用の埋
め込み層１１、１２を成長すると、その段差部分には埋
め込み層１１、１２はほとんど成長せず、図５(c) に示
すような（１１１）Ａ面からなるＶ字状の溝２１が生じ
てしまう。

【００３８】一方、（１）の工程で1 μm 程度に深く掘
り下げられた半導体基板１を用いると、選択成長マスク
２の〔０−１１〕方向に沿った縁部や開口部２ａの〔０
−１１〕方向に沿った縁部では（１１１）Ａ面のファセ
ットが現れなくなるかわりに、それらの縁部の近傍には
結晶が成長せずに図６(a) に示すような穴状の未成長領
域２２が新たに発生してしまう。この未成長領域２２の
穴にはストライプ状のマスク９を形成する際にマスクや
レジストの材料が入り込んで残留するために、（２）の
工程でバッファ層４からクラッド層８をドライエッチす
ると、図６(b)に示すように、未成長領域２２の残量物
２３はエッチングきれずに残ってしまう。

【００３９】そこで、上記したようなファセットや未成
長領域２２の発生を防止するために図７、図８に示すよ
うな選択成長マスクを採用するのが好ましい。図７(a)
、図８(a) に示す選択成長マスク３１、３２は、〔０
−１１〕方向に沿った選択成長マスクの外縁又は内縁
を、〔０−１１〕方向とそれ以外の複数の方向あるいは
〔０−１１〕以外の複数の方向の縁成分で構成するよう
な形状を有している。

【００４０】図７(a) の選択成長マスク３１は、図７
(b) に示すように、〔０−１１〕に沿ったエッジの形状
を正弦波状にしたものである。図７(b) に示すように、
その選択成長マスク３１の縁部３１ｅの〔０−１１〕方
向に存在する正弦波は、振幅Ｗ ₁₁が５μｍ、波長Ｌ₁₁が
１０μｍである。また、図８(a) の選択成長マスク３２
は、図８(b) に示すように、〔０−１１〕に沿ったエッ
ジの形状を鋸波状にしたものである。図８(b) に示すよ
うに、その選択成長マスク３２の縁部３２ｅの〔０−１
１〕方向に存在する鋸波は、振幅Ｗ₁₂が１０μｍ、１つ
の鋸歯の長さＬ₁₂が２０μｍである。選択成長マスク
３１，３２の材質はSiO₂で、選択成長マスクの大きさは
６００μｍ×３００μｍであり、その中に設けた開口部
３１ａ，３２ａの大きさは４００μｍ×１００μｍ、ま
た選択成長マスク３１，３２に挟まれるストライプ領域
３の幅は２０μｍである。また、正弦波又は鋸波の形状
は開口部３１ａ、３２ａの内縁にも形成されている。

【００４１】そして、それらの選択成長マスク３１，３
２が形成されたInP よりなる半導体基板１の（１００）
面をドライエッチにより１μｍ掘り下げ、その掘り下げ
た面の上に、第１実施形態に沿って、ｎ型ＩnPバッファ
層（クラッド層）４、ｎ型の第１の光閉じ込め層５、ア
ンドーブの多重量子井戸構造の活性層６、アンドープの
第２の光閉じ込め層７、ｐ型ＩnPクラッド層８を順に積
層した。なお、第１の光閉じ込め層５と第２の光閉じ込
め層７は、それぞれ１．１μｍ組成のln_xGa_1- _xAs_yP
_1-y（ｘ＝０．８５、ｙ＝０．３３）からなり、多重量
子井戸構造の活性層６は１．１μｍ組成のＩnGaAsPと
１．３μｍ組成のln_x'Ga_1-x'As_y'P_1-y'（ｘ’＝０．７
２、ｙ’＝０．６１）を交互に複数層積層した構造から
なる。

【００４２】なお、レーザ領域での各層の膜厚は、ｎ型
InP クラッド層４が０．２μｍ、ｐ型InP クラッド層５
が０．５μm 、第１及び第２の光閉じ込め層５、７が共
に０．１μｍ、活性層が０．１μｍである。その他の成
長条件は、第１実施形態と同様にした。このように選択
成長マスク３１，３２を使用して結晶を成長したとこ
ろ、選択成長マスク３１，３２の縁部３１ｅ，３２ｅの
近傍では図７(b) 、図８(b) の破線矢印の方向に結晶が
成長するので、その縁部には特定の結晶面が現れること
がなくなり、〔０１１〕方向に伸びるその縁部の近傍に
は図５(a) に示すような（１１１）Ａのファセットが形
成されず、しかも図６(a) に示すような未成長領域２２
が生じることはなかった。

【００４３】従って、埋め込み層１１，１２を成長する
際において、それらの領域は特に問題なく良好に結晶が
成長することがわかった。なお、選択成長マスクの〔０
−１１〕方向に沿った外縁又は内縁は、矩形波、半波正
弦波のように僅かに〔０−１１〕方向成分を含んだ形状
であってもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、化合
物半導体結晶基板表面の一部領域に選択成長マスクを施
し、選択成長マスクを施さない残りの領域に選択的に有
機金属気相成長法によって結晶成長を行い、選択成長マ
スク近傍で結晶成長速度や結晶組成がマスク端から遠方
の値から変化する効果を用いて、同一の化合物半導体結
晶基板上に異なる半導体装置を同時に作製する場合に、
第１回目の結晶成長に先立って、結晶成長を行う領域を
深さｄエッチングによって掘り下げ、第１回目の成長
で、最大の成長速度を有する部位の成長膜厚が実質的に
ｄと同じになるように結晶成長を行う、あるいは、第１
回目の結晶成長に先立って結晶成長を行う領域を、最大
の成長速度を有する部位の成長膜厚ｄと実質的に同じ深
さエッチングによって掘り下げるようにしたので、選択
成長マスクを除去した後の結晶表面形状の平坦性を向上
できる。

【００４５】また、〔０−１１〕方向に沿った選択成長
マスクの外縁又は内縁を、〔０−１１〕方向とそれ以外
の複数の方向あるいは〔０−１１〕以外の複数の方向の
縁成分で構成するような形状、例えば正弦波形、鋸歯形
のような波形にしたので、〔０−１１〕方向に沿った選
択成長マスクの外縁又は内縁の近傍には、（１１１）Ａ
面が現れたり結晶未成長領域が発生することがなくな
り、歩留まりを向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の化合物半導体装置の製
造工程を示す断面図（その１）である。

【図２】本発明の第１実施形態の化合物半導体装置の製
造工程を示す断面図（その２）である。

【図３】本発明の第１実施形態の化合物半導体装置の製
造工程を示す断面図（その３）である。

【図４】本発明の第１実施形態の化合物半導体装置の製
造工程を示す斜視図である。

【図５】選択成長マスクの〔０−１１〕方向に沿ったエ
ッジ近傍の成長結晶に（１１１）Ａ面が発生する場合を
説明する断面図である。

【図６】選択成長マスクの〔０−１１〕方向に沿ったエ
ッジ近傍の成長結晶に結晶未成長領域が発生する場合を
説明する断面図である。

【図７】本発明の第２実施形態の化合物半導体装置の製
造工程の第１回目結晶成長に使用する第１の選択成長マ
スクを示す平面図である。

【図８】本発明の第２実施形態の化合物半導体装置の製
造工程の第１回目結晶成長に使用する第２の選択成長マ
スクを示す平面図である。

【図９】一般的な選択成長を行う直前の半導体基板を示
す平面図である。

【図１０】一般的な選択成長による成長速度分布を示す
特性図である。

【図１１】一般的な選択成長を使用して形成される半導
体レーザの製造工程を示す断面図（その１）である。

【図１２】一般的な選択成長を使用して形成される半導
体レーザの製造工程を示す断面図（その２）である。

【符号の説明】

１半導体基板１ａ結晶成長面２選択成長マスク３ストライプ領域４バッファ層（クラッド層）５第１の光閉じ込め層６活性層７第２の光閉じ込め層８クラッド層３１、３２選択成長マスク３１ｅ、３２ｅ縁部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化合物半導体結晶基板表面に間隔をおいて
複数の選択成長マスクを形成する工程と、前記選択成長マスクに覆われない領域の前記化合物半導
体結晶基板の表面をエッチングによって掘り下げて結晶
成長面を形成する工程と、前記選択成長マスクに覆われない前記結晶成長面上に、
有機金属気相成長法により選択的に化合物半導体結晶を
成長して化合物半導体層を形成する工程とを有すること
を特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記化合物半導体層は、最大の成長速度を
有す領域では前記選択成長マスクの下の前記化合物半導
体結晶基板の上面と実質的に同一の高さを有することを
特徴とする請求項１記載の化合物半導体装置の製造方
法。
【請求項３】前記化合物半導体層を形成した後に、前記
選択成長マスクを除去する工程と、前記選択成長マスクの間の領域を通るストライプ状マス
クを前記化合物半導体層の上に形成する工程と、前記ストライプ状マスクを使用して前記化合物半導体層
をエッチングして凸状に整形する工程と、前記ストライプ状マスクの存在しない領域に埋め込み層
を結晶成長することにより、前記選択的に成長された前
記化合物半導体層のうちの成長速度が最も速い領域に半
導体レーザ構造を作製する工程とを有することを特徴と
する請求項１記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記半導体レーザ構造よりも膜厚の薄い前
記化合物半導体層を導波路の形状にする工程を有するこ
とを特徴とする請求項３記載の化合物半導体装置の製造
方法。
【請求項５】前記ストライプ状マスクを除去した後に、
３回目の結晶を成長する工程を有することを特徴とする
請求項３記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項６】〔０−１１〕方向に沿ったマスクの外縁又
は内縁を、〔０−１１〕方向とそれ以外の複数の方向あ
るいは〔０−１１〕以外の複数の方向の縁成分で構成す
る前記選択成長マスクを使用することを特徴とする請求
項１記載の化合物半導体装置の製造方法
【請求項７】前記内縁又は前記外縁は、波形に形成され
ていることを特徴とする請求項６記載の化合物半導体装
置の製造方法。