JPH10190152A - ３−５族化合物半導体レーザーの製造方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体レーザーの製造方法Info
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- JPH10190152A JPH10190152A JP7371797A JP7371797A JPH10190152A JP H10190152 A JPH10190152 A JP H10190152A JP 7371797 A JP7371797 A JP 7371797A JP 7371797 A JP7371797 A JP 7371797A JP H10190152 A JPH10190152 A JP H10190152A
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- etching
- wet etching
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- compound semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体レーザーに必須の互いに平行な端面から
なる光共振器構造を再現性よく、大面積にわたって、短
時間に簡単に製造できる３-５族化合物半導体レーザー
の製造方法を提供する。 【解決手段】一般式ＩｎxＧａyＡｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）で表
される３−５族化合物半導体薄膜の積層構造からなる半
導体レーザーの製造方法において、ウエットエッチング
によって形成される膜表面に直角な面を、半導体レーザ
ーの共振器として利用することを特徴とする３−５族化
合物半導体レーザーの製造方法。
なる光共振器構造を再現性よく、大面積にわたって、短
時間に簡単に製造できる３-５族化合物半導体レーザー
の製造方法を提供する。 【解決手段】一般式ＩｎxＧａyＡｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）で表
される３−５族化合物半導体薄膜の積層構造からなる半
導体レーザーの製造方法において、ウエットエッチング
によって形成される膜表面に直角な面を、半導体レーザ
ーの共振器として利用することを特徴とする３−５族化
合物半導体レーザーの製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系３−５族
化合物半導体を用いた半導体レーザーの製造方法に関す
る。
化合物半導体を用いた半導体レーザーの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、窒化物系３−５族化合物半導体か
らなる半導体レーザーの製造は、レーザーに必須の光共
振器を構成する互いに平行な端面を作製することが困難
であるため、非常に難しかった。これは、高品質な窒化
物系３−５族化合物半導体結晶を成長するために通常用
いられるサファイア基板に劈開性が乏しいことが原因
で、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系半導体で通常用いられる劈開
面を利用して互いに平行な端面を作製する方法が使えな
いことによる。劈開面を利用できるようにするため、劈
開性の強いＳｉＣ、スピネル等の基板を利用する方法が
知られているが、この方法は大面積で欠陥の少ない基板
が利用できないため、サファイア基板上のものほど高品
質な窒化物系３−５族化合物半導体結晶が得にくいとい
う問題があった。
らなる半導体レーザーの製造は、レーザーに必須の光共
振器を構成する互いに平行な端面を作製することが困難
であるため、非常に難しかった。これは、高品質な窒化
物系３−５族化合物半導体結晶を成長するために通常用
いられるサファイア基板に劈開性が乏しいことが原因
で、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系半導体で通常用いられる劈開
面を利用して互いに平行な端面を作製する方法が使えな
いことによる。劈開面を利用できるようにするため、劈
開性の強いＳｉＣ、スピネル等の基板を利用する方法が
知られているが、この方法は大面積で欠陥の少ない基板
が利用できないため、サファイア基板上のものほど高品
質な窒化物系３−５族化合物半導体結晶が得にくいとい
う問題があった。
【０００３】このため、サファイア基板を用いる場合に
は、劈開によらない方法が一般に用いられている。代表
的な方法は、ドライエッチングによって、互いに平行な
端面を形成する方法である。しかしながら、この方法に
よればプロセス中で半導体結晶がダメージを受けやす
く、電極の電流注入特性の低下や、発光効率の低下が発
生するという問題があった。また、この方法で互いに平
行な端面を形成するためには、異方性の優れたエッチン
グ条件が必要となるが、一般に異方性の優れたエッチン
グを大面積にわたって均一に行うことは難しく、素子歩
留まりが低いという問題があった。劈開によらない他の
方法は、研磨によって互いに平行な端面を形成する方法
である。しかしながら、この方法は、熟練を要するう
え、機械的な損傷が入りやすく、時間がかかるという問
題があるので工業的生産には用いられていない。
は、劈開によらない方法が一般に用いられている。代表
的な方法は、ドライエッチングによって、互いに平行な
端面を形成する方法である。しかしながら、この方法に
よればプロセス中で半導体結晶がダメージを受けやす
く、電極の電流注入特性の低下や、発光効率の低下が発
生するという問題があった。また、この方法で互いに平
行な端面を形成するためには、異方性の優れたエッチン
グ条件が必要となるが、一般に異方性の優れたエッチン
グを大面積にわたって均一に行うことは難しく、素子歩
留まりが低いという問題があった。劈開によらない他の
方法は、研磨によって互いに平行な端面を形成する方法
である。しかしながら、この方法は、熟練を要するう
え、機械的な損傷が入りやすく、時間がかかるという問
題があるので工業的生産には用いられていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体レーザーに必須の互いに平行な端面からなる光共振器
構造を再現性よく、大面積にわたって、短時間に簡単に
製造できる３-５族化合物半導体レーザーの製造方法を
提供することにある。
体レーザーに必須の互いに平行な端面からなる光共振器
構造を再現性よく、大面積にわたって、短時間に簡単に
製造できる３-５族化合物半導体レーザーの製造方法を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な事情をみて鋭意検討した結果、特定の湿式エッチング
剤を用いれば、窒化物系３−５族化合物半導体結晶をエ
ッチングすることが可能であり、しかもエッチングによ
ってできる結晶表面に直角な壁面が、半導体レーザーの
光共振器の互いに平行な端面に利用できることを見出
し、本発明に至った。
な事情をみて鋭意検討した結果、特定の湿式エッチング
剤を用いれば、窒化物系３−５族化合物半導体結晶をエ
ッチングすることが可能であり、しかもエッチングによ
ってできる結晶表面に直角な壁面が、半導体レーザーの
光共振器の互いに平行な端面に利用できることを見出
し、本発明に至った。
【０００６】すなわち、本発明は、一般式ＩｎxＧａyＡ
ｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦
１，０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体薄膜
の積層構造からなる半導体レーザーの製造方法におい
て、ウエットエッチングによって形成される膜表面に直
角な面を、半導体レーザーの共振器として利用すること
を特徴とする３−５族化合物半導体レーザーの製造方法
に係るものである。
ｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦
１，０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導体薄膜
の積層構造からなる半導体レーザーの製造方法におい
て、ウエットエッチングによって形成される膜表面に直
角な面を、半導体レーザーの共振器として利用すること
を特徴とする３−５族化合物半導体レーザーの製造方法
に係るものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に本発明を詳細に説明する。本
発明における３−５族化合物半導体とは、一般式Ｉｎx
ＧａyＡｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される化合物半導体であ
る。
発明における３−５族化合物半導体とは、一般式Ｉｎx
ＧａyＡｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される化合物半導体であ
る。
【０００８】本発明は、窒化物系３−５族化合物半導体
の内部の層を露出させるために行なう湿式エッチングに
用いるエッチング剤として、以下に述べる２種類の物質
群の中のいずれかを用いることを特徴とする。
の内部の層を露出させるために行なう湿式エッチングに
用いるエッチング剤として、以下に述べる２種類の物質
群の中のいずれかを用いることを特徴とする。
【０００９】第１の物質群は、ＰＯ4、ＰＯ3、ＰＯ2、
Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6もしくはＰ4Ｏ13を分子式中に含む化合
物の溶融塩である。第２の物質群はＳＯ4、ＳＯ3、Ｓ2
Ｏ4、Ｓ 2Ｏ3、Ｓ2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくはＳＯ8を分子式中
に含む化合物の溶融塩である。第１の物質群の中の化合
物と第２の物質群の中の化合物との混合物の溶融塩を用
いてもよい。第１の物質群の例として、リン酸２水素ア
ンモニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、リン酸水素２アンモニ
ウム（ＮＨ4）2ＨＰＯ4）、リン酸アンモニウム３水和
物（（ＮＨ4）3ＰＯ4・３Ｈ2Ｏ）、メタリン酸（（ＨＰ
Ｏ3）n）、亜リン酸（Ｈ3ＰＯ3）、次亜リン酸（Ｈ3Ｐ
Ｏ2）、２リン酸（Ｈ4Ｐ2Ｏ7）、次リン酸（Ｈ4Ｐ
2Ｏ 6）、ポクリン酸（Ｈ6Ｐ4Ｏ13）などを好ましく用い
ることができる。なかでもリン酸２水素アンモニウム
（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、メタリン酸（ＨＰＯ3）nが好まし
い。
Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6もしくはＰ4Ｏ13を分子式中に含む化合
物の溶融塩である。第２の物質群はＳＯ4、ＳＯ3、Ｓ2
Ｏ4、Ｓ 2Ｏ3、Ｓ2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8もしくはＳＯ8を分子式中
に含む化合物の溶融塩である。第１の物質群の中の化合
物と第２の物質群の中の化合物との混合物の溶融塩を用
いてもよい。第１の物質群の例として、リン酸２水素ア
ンモニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、リン酸水素２アンモニ
ウム（ＮＨ4）2ＨＰＯ4）、リン酸アンモニウム３水和
物（（ＮＨ4）3ＰＯ4・３Ｈ2Ｏ）、メタリン酸（（ＨＰ
Ｏ3）n）、亜リン酸（Ｈ3ＰＯ3）、次亜リン酸（Ｈ3Ｐ
Ｏ2）、２リン酸（Ｈ4Ｐ2Ｏ7）、次リン酸（Ｈ4Ｐ
2Ｏ 6）、ポクリン酸（Ｈ6Ｐ4Ｏ13）などを好ましく用い
ることができる。なかでもリン酸２水素アンモニウム
（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、メタリン酸（ＨＰＯ3）nが好まし
い。
【００１０】また、２の物質群の例として、硫酸水素ア
ンモニウム（ＮＨ4ＨＳＯ4）、硫酸アンモニウム（（Ｎ
Ｈ4）2ＳＯ4）、亜硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2Ｓ
Ｏ3）、亜硫酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＳＯ3）、ア
ミド硫酸アンモニウム（（ＮＨ4ＳＯ3ＮＨ2）などを好
ましく用いることができる。なかでも硫酸水素アンモニ
ウム（ＮＨ4ＨＳＯ4）、硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2
ＳＯ4）が好ましい。
ンモニウム（ＮＨ4ＨＳＯ4）、硫酸アンモニウム（（Ｎ
Ｈ4）2ＳＯ4）、亜硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2Ｓ
Ｏ3）、亜硫酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＳＯ3）、ア
ミド硫酸アンモニウム（（ＮＨ4ＳＯ3ＮＨ2）などを好
ましく用いることができる。なかでも硫酸水素アンモニ
ウム（ＮＨ4ＨＳＯ4）、硫酸アンモニウム（（ＮＨ4）2
ＳＯ4）が好ましい。
【００１１】以上のエッチング剤を用いると、ＧａＮだ
けでなくＧａＮ以外の窒化物系３−５族化合物半導体の
表面をエッチングすることができる。このエッチング剤
の特徴は、窒化物系３−５族化合物半導体に特有の高密
度の転位等の結晶欠陥を介してエッチングが進行してゆ
くことである。このためエッチングの初期にはエッチピ
ットが形成され、これがエッチングの進行に伴い、横方
向に拡大してゆく。拡大したエッチピット同士がつなが
り結晶表面がなくなると、実質的に表面全体を掘りエッ
チングしたのと同じ状態になる。
けでなくＧａＮ以外の窒化物系３−５族化合物半導体の
表面をエッチングすることができる。このエッチング剤
の特徴は、窒化物系３−５族化合物半導体に特有の高密
度の転位等の結晶欠陥を介してエッチングが進行してゆ
くことである。このためエッチングの初期にはエッチピ
ットが形成され、これがエッチングの進行に伴い、横方
向に拡大してゆく。拡大したエッチピット同士がつなが
り結晶表面がなくなると、実質的に表面全体を掘りエッ
チングしたのと同じ状態になる。
【００１２】エッチピット形状は、結晶の対称性を反映
したものになる。六方晶系の対称性を有する窒化物系３
−５族化合物半導体は、通常、［０００１］方向に成長
するのでエッチピットは、六角形の形状になる。六角形
のエッチピットの立体形状は、用いるエッチング剤の組
成によって六角錐型の孔または六角柱型の孔にすること
ができるが、中でも六角柱型の孔を利用するのが好まし
い。
したものになる。六方晶系の対称性を有する窒化物系３
−５族化合物半導体は、通常、［０００１］方向に成長
するのでエッチピットは、六角形の形状になる。六角形
のエッチピットの立体形状は、用いるエッチング剤の組
成によって六角錐型の孔または六角柱型の孔にすること
ができるが、中でも六角柱型の孔を利用するのが好まし
い。
【００１３】六角柱型のエッチピットでは、孔の径をエ
ッチング条件によりある程度制御できる。孔の径は、
０.０１μｍ〜１０μｍ程度の範囲で調整できる。六角
柱型のエッチピットは、半導体結晶薄膜を貫通せず、半
導体薄膜内部で停止し、基板に平行な底面ができる場合
が多い。このため六角柱型のエッチピットを横方向に成
長させ互いにつながるようにすると、実質的なエッチン
グが可能となり、広い面積にわたって内部の層を露出で
きる。一般に、六角柱型のエッチピットの深さは、エッ
チピットによってまちまちであるため、エッチピットの
つながった部分に段差が生じ、エッチング面には凹凸が
残った状態となる。しかし、このようにしてできた内部
の層の露出部には、ドライエッチング等で生じるダメー
ジがなく、通常の方法で良好な注入特性をもつ電極を形
成することができる。したがって、エッチング面の凹凸
は、素子作製上問題にはならない。
ッチング条件によりある程度制御できる。孔の径は、
０.０１μｍ〜１０μｍ程度の範囲で調整できる。六角
柱型のエッチピットは、半導体結晶薄膜を貫通せず、半
導体薄膜内部で停止し、基板に平行な底面ができる場合
が多い。このため六角柱型のエッチピットを横方向に成
長させ互いにつながるようにすると、実質的なエッチン
グが可能となり、広い面積にわたって内部の層を露出で
きる。一般に、六角柱型のエッチピットの深さは、エッ
チピットによってまちまちであるため、エッチピットの
つながった部分に段差が生じ、エッチング面には凹凸が
残った状態となる。しかし、このようにしてできた内部
の層の露出部には、ドライエッチング等で生じるダメー
ジがなく、通常の方法で良好な注入特性をもつ電極を形
成することができる。したがって、エッチング面の凹凸
は、素子作製上問題にはならない。
【００１４】六角柱型のエッチピットの側面は、成長表
面に直角になる。また、六角形は、結晶の対称性を反映
するため、エッチピットの側面は、６０゜ずつ角度がず
れた面からできている。従って、空間的に離れた場所に
できたエッチピットが互いに平行で、表面に直角な二つ
の側面を持つことになる。これを半導体レーザーの共振
面に利用することが可能である。
面に直角になる。また、六角形は、結晶の対称性を反映
するため、エッチピットの側面は、６０゜ずつ角度がず
れた面からできている。従って、空間的に離れた場所に
できたエッチピットが互いに平行で、表面に直角な二つ
の側面を持つことになる。これを半導体レーザーの共振
面に利用することが可能である。
【００１５】本発明のウェットエッチングによる半導体
レーザーの作製プロセスにおいては、共振器の方向は、
結晶学的に特定の方向を利用することになる。すなわ
ち、六方晶系の［１１−２０］、［−２１１０］、［１
−２１０］の方向である。これは、通常、窒化物系３−
５族化合物半導体結晶では、｛０００１｝面が成長表面
になるために、六角柱型エッチピットの側面を共振器に
利用する場合には、上記方向に共振器をつくる場合にの
み、共振器方向と表面の両方に直角でかつ互いに平行な
端面が形成できるためである。
レーザーの作製プロセスにおいては、共振器の方向は、
結晶学的に特定の方向を利用することになる。すなわ
ち、六方晶系の［１１−２０］、［−２１１０］、［１
−２１０］の方向である。これは、通常、窒化物系３−
５族化合物半導体結晶では、｛０００１｝面が成長表面
になるために、六角柱型エッチピットの側面を共振器に
利用する場合には、上記方向に共振器をつくる場合にの
み、共振器方向と表面の両方に直角でかつ互いに平行な
端面が形成できるためである。
【００１６】六角柱型エッチピットは、第１の物質群を
用いた場合の方が、第２の物質群を用いる場合よりもで
きやすい。第２の物質群は、エッチング速度を早める働
きがあるため、第１の物質群と混合して用いることが好
ましい。
用いた場合の方が、第２の物質群を用いる場合よりもで
きやすい。第２の物質群は、エッチング速度を早める働
きがあるため、第１の物質群と混合して用いることが好
ましい。
【００１７】六角柱型のエッチピットを形成させるため
の好ましい条件は、第１の物質群のリン（Ｐ）と第２の
物質群のイオウ（Ｓ）の合計モル数に対するリンのモル
分率が２０％以上１００％以下の範囲である。さらに好
ましくは５０％以上１００％以下の範囲である。リン
（Ｐ）とイオウ（Ｓ）の合計モル数に対するリン（Ｐ）
のモル分率が２０％未満の場合には、六角錐型のエッチ
ピットが形成されやすいので好ましくない。
の好ましい条件は、第１の物質群のリン（Ｐ）と第２の
物質群のイオウ（Ｓ）の合計モル数に対するリンのモル
分率が２０％以上１００％以下の範囲である。さらに好
ましくは５０％以上１００％以下の範囲である。リン
（Ｐ）とイオウ（Ｓ）の合計モル数に対するリン（Ｐ）
のモル分率が２０％未満の場合には、六角錐型のエッチ
ピットが形成されやすいので好ましくない。
【００１８】ウェットエッチングの好ましい温度は、１
８０℃以上４００℃以下であり、さらに好ましくは２０
０℃以上３５０℃以下である。エッチング温度が１８０
℃より低いと、エッチング剤が溶融せずエッチングでき
ない場合があるので好ましくない。また、エッチング温
度が４００℃より高いと、エッチングが進行しすぎて結
晶が消失する場合があるため好ましくない。
８０℃以上４００℃以下であり、さらに好ましくは２０
０℃以上３５０℃以下である。エッチング温度が１８０
℃より低いと、エッチング剤が溶融せずエッチングでき
ない場合があるので好ましくない。また、エッチング温
度が４００℃より高いと、エッチングが進行しすぎて結
晶が消失する場合があるため好ましくない。
【００１９】ウェットエッチングの好ましい時間は、エ
ッチング温度に依存するが、１０秒以上３時間以下であ
る。１０秒未満では、エッチングの制御が難しいので好
ましくない。また、３時間より長いとプロセス時間が長
くなるので実用的でなく好ましくない。
ッチング温度に依存するが、１０秒以上３時間以下であ
る。１０秒未満では、エッチングの制御が難しいので好
ましくない。また、３時間より長いとプロセス時間が長
くなるので実用的でなく好ましくない。
【００２０】半導体レーザーを作製するためには、ウエ
ーハーの必要な場所だけエッチングできるように、マス
クが必要となる。好ましいマスク材料としては、エッチ
ング剤によって溶解されない金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）
等の貴金属単体、またはこれらを主として含む金属積層
膜もしくは合金、またはＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4などを好適に
用いることができる。これらの中で、金（Ａｕ）、白金
（Ｐｔ）等の貴金属を主として含む金属積層膜または合
金は、窒化物系３−５族化合物半導体のｐ電極に利用で
きるものが含まれる。
ーハーの必要な場所だけエッチングできるように、マス
クが必要となる。好ましいマスク材料としては、エッチ
ング剤によって溶解されない金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）
等の貴金属単体、またはこれらを主として含む金属積層
膜もしくは合金、またはＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4などを好適に
用いることができる。これらの中で、金（Ａｕ）、白金
（Ｐｔ）等の貴金属を主として含む金属積層膜または合
金は、窒化物系３−５族化合物半導体のｐ電極に利用で
きるものが含まれる。
【００２１】本発明では、窒化物系３−５族化合物半導
体に形成されたｐ電極パターンをそのままエッチングの
際のマスクとして利用することができる。ｐ電極パター
ンをマスクとして利用することにより、半導体レーザー
の作製プロセスの一部を簡素化することができる。マス
クとして利用できるｐ電極材料の例としては、仕事関数
が比較的大きな金属と貴金属との積層構造、または合金
が挙げられる。具体的にはＮｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｐｄの少
なくとも１つと、ＡｕもしくはＰｔとの積層構造または
合金が挙げられる。また、別の例としては、ＧａＮ結晶
中でアクセプタ準位を形成する金属と貴金属との積層構
造または合金が挙げられる。具体的には、Ｍｇ、Ｃａ、
ＺｎまたはＣｄの少なくとも１つの金属と貴金属との積
層構造または合金が挙げられる。
体に形成されたｐ電極パターンをそのままエッチングの
際のマスクとして利用することができる。ｐ電極パター
ンをマスクとして利用することにより、半導体レーザー
の作製プロセスの一部を簡素化することができる。マス
クとして利用できるｐ電極材料の例としては、仕事関数
が比較的大きな金属と貴金属との積層構造、または合金
が挙げられる。具体的にはＮｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｐｄの少
なくとも１つと、ＡｕもしくはＰｔとの積層構造または
合金が挙げられる。また、別の例としては、ＧａＮ結晶
中でアクセプタ準位を形成する金属と貴金属との積層構
造または合金が挙げられる。具体的には、Ｍｇ、Ｃａ、
ＺｎまたはＣｄの少なくとも１つの金属と貴金属との積
層構造または合金が挙げられる。
【００２２】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ ＭＯＶＰＥ法による気相成長により図１に示す半導体レ
ーザーを作製した。基板１として、サファイア（０００
１）面を鏡面研磨したものを有機洗浄して用いた。成長
は、低温成長バッファ層を用いる２段階成長法によっ
た。まずトリメチルガリウム（（ＣＨ4）3Ｇａ、以下Ｔ
ＭＧと略記する場合がある。）とアンモニアを原料と
し、キャリアガスとして水素を用いて、５５０℃でＧａ
Ｎバッファ層２を５００Å成膜した。次に１１００℃に
昇温した後、ＴＭＧ、アンモニアおよびドーパントとし
てシラン（ＳｉＨ4）を用いてｎ型ＧａＮ層３を３μｍ
成長した。引き続いて、ＴＭＧ、トリメチルアルミニウ
ム（（ＣＨ4）3Ａｌ、以下ＴＭＡと略記する場合があ
る）、アンモニアおよびドーパントとしてシラン（Ｓｉ
Ｈ4）を用いてｎ型Ａｌ0 .2Ｇａ0.8Ｎクラッド層４を２
０００Å成長した。さらに引き続いてＴＭＧ、アンモニ
アおよびドーパントとしてシラン（ＳｉＨ4）を用いて
ｎ型ＧａＮ光導波層５を５００Å成長した。
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ ＭＯＶＰＥ法による気相成長により図１に示す半導体レ
ーザーを作製した。基板１として、サファイア（０００
１）面を鏡面研磨したものを有機洗浄して用いた。成長
は、低温成長バッファ層を用いる２段階成長法によっ
た。まずトリメチルガリウム（（ＣＨ4）3Ｇａ、以下Ｔ
ＭＧと略記する場合がある。）とアンモニアを原料と
し、キャリアガスとして水素を用いて、５５０℃でＧａ
Ｎバッファ層２を５００Å成膜した。次に１１００℃に
昇温した後、ＴＭＧ、アンモニアおよびドーパントとし
てシラン（ＳｉＨ4）を用いてｎ型ＧａＮ層３を３μｍ
成長した。引き続いて、ＴＭＧ、トリメチルアルミニウ
ム（（ＣＨ4）3Ａｌ、以下ＴＭＡと略記する場合があ
る）、アンモニアおよびドーパントとしてシラン（Ｓｉ
Ｈ4）を用いてｎ型Ａｌ0 .2Ｇａ0.8Ｎクラッド層４を２
０００Å成長した。さらに引き続いてＴＭＧ、アンモニ
アおよびドーパントとしてシラン（ＳｉＨ4）を用いて
ｎ型ＧａＮ光導波層５を５００Å成長した。
【００２３】次に７８５℃に降温し、キャリアガスを窒
素とし、トリエチルガリウム（（Ｃ 2Ｈ5）3Ｇａ、以下
ＴＥＧと略記する場合がある。）、トリメチルインジウ
ム（（ＣＨ4）3Ｉｎ、以下ＴＭＩと略記する場合があ
る。）、アンモニアを用いてバリア層である厚さ５０Å
のＧａＮ層と量子井戸発光層である厚さ５０ÅのＩｎ0.
1Ｇａ0.9Ｎ層とを対として５対の積層構造からなる活性
層６をＧａＮ層から先に成長した。引き続いてＴＥＧ、
トリエチルアルミニウム（（Ｃ2Ｈ5）3Ａｌ、以下ＴＥ
Ａと略記する場合がある。）、アンモニアを用いてＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ層７を５０Å成長した。次に、再び１１０
０℃に昇温した後、ＴＭＧ、アンモニア、ｐ型ドーパン
ト原料としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム
（（Ｃ5Ｈ5）2Ｍｇ、以下Ｃｐ2Ｍｇと記することがあ
る）を用いて、ｐ型ＧａＮ光導波層８を５００Å成長し
た。引き続いてＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、ｐ型ドー
パント原料としてＣｐ2Ｍｇを用いてｐ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎクラッド層９を２０００Å成長した。さらに引き
続いてＴＭＧ、アンモニアおよびｐ型ドーパント原料と
してＣｐ2Ｍｇを用いてｐ型ＧａＮ層１０を５０００Å
成長した。成長終了後、基板を取り出し、窒素中８００
℃で熱処理を行ない、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層９、およびｐ型ＧａＮ層１０を
低抵抗のｐ型層とした。
素とし、トリエチルガリウム（（Ｃ 2Ｈ5）3Ｇａ、以下
ＴＥＧと略記する場合がある。）、トリメチルインジウ
ム（（ＣＨ4）3Ｉｎ、以下ＴＭＩと略記する場合があ
る。）、アンモニアを用いてバリア層である厚さ５０Å
のＧａＮ層と量子井戸発光層である厚さ５０ÅのＩｎ0.
1Ｇａ0.9Ｎ層とを対として５対の積層構造からなる活性
層６をＧａＮ層から先に成長した。引き続いてＴＥＧ、
トリエチルアルミニウム（（Ｃ2Ｈ5）3Ａｌ、以下ＴＥ
Ａと略記する場合がある。）、アンモニアを用いてＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ層７を５０Å成長した。次に、再び１１０
０℃に昇温した後、ＴＭＧ、アンモニア、ｐ型ドーパン
ト原料としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム
（（Ｃ5Ｈ5）2Ｍｇ、以下Ｃｐ2Ｍｇと記することがあ
る）を用いて、ｐ型ＧａＮ光導波層８を５００Å成長し
た。引き続いてＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、ｐ型ドー
パント原料としてＣｐ2Ｍｇを用いてｐ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎクラッド層９を２０００Å成長した。さらに引き
続いてＴＭＧ、アンモニアおよびｐ型ドーパント原料と
してＣｐ2Ｍｇを用いてｐ型ＧａＮ層１０を５０００Å
成長した。成長終了後、基板を取り出し、窒素中８００
℃で熱処理を行ない、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層９、およびｐ型ＧａＮ層１０を
低抵抗のｐ型層とした。
【００２４】以上の方法で成長した窒化物系３−５族化
合物半導体の表面に、真空蒸着法によりＭｇ、Ａｕをこ
の順に２００Å、２０００Å成膜し金属積層膜を形成し
た後、フォトリソグラフィーと王水エッチングにより幅
１００μｍ、長さ５００μｍの短冊形状にＭｇ−Ａｕ積
層膜を残し、他の部分はｐ型ＧａＮ層１０が露出するよ
うにパターンを形成した。なお、この短冊形状の長辺方
向は、窒化物系３−５族化合物半導体の［１１−２０］
方向になるようにした。次に、上記試料を、白金ルツボ
の中２６０℃で溶融したリン酸２水素アンモニウム（Ｎ
Ｈ4Ｈ2ＰＯ4）の中に１５分間浸漬し、Ｍｇ−Ａｕ金属
積層膜の形成されていない部分をウェットエッチングし
て、ｎ−ＧａＮ層３まで掘り下げてメサ部１１を形成し
た。こうしてできたメサ部の両端面は表面に直角で平坦
であることを走査型電子顕微鏡によって確認した。
合物半導体の表面に、真空蒸着法によりＭｇ、Ａｕをこ
の順に２００Å、２０００Å成膜し金属積層膜を形成し
た後、フォトリソグラフィーと王水エッチングにより幅
１００μｍ、長さ５００μｍの短冊形状にＭｇ−Ａｕ積
層膜を残し、他の部分はｐ型ＧａＮ層１０が露出するよ
うにパターンを形成した。なお、この短冊形状の長辺方
向は、窒化物系３−５族化合物半導体の［１１−２０］
方向になるようにした。次に、上記試料を、白金ルツボ
の中２６０℃で溶融したリン酸２水素アンモニウム（Ｎ
Ｈ4Ｈ2ＰＯ4）の中に１５分間浸漬し、Ｍｇ−Ａｕ金属
積層膜の形成されていない部分をウェットエッチングし
て、ｎ−ＧａＮ層３まで掘り下げてメサ部１１を形成し
た。こうしてできたメサ部の両端面は表面に直角で平坦
であることを走査型電子顕微鏡によって確認した。
【００２５】次に、フォトリソグラフィーと王水を用い
たエッチングによって、メサ上のＭｇ−Ａｕ積層膜を幅
５μｍとなるようにパターニングして、半導体レーザー
のｐ電極１３を形成した。次に、ウェットエッチングに
よって露出したｎ−ＧａＮ層３の上に、フォトリソグラ
フィー技術を用いてＡｌをパターニングしてｎ電極１２
を形成し、同時にメサの両端面に反射膜を形成した。こ
うして作製した半導体レーザー構造の斜視図を図２に示
す。レーザーストライプの端面は平坦であるが、長辺側
面はエッチピットの六角形の外形のため鋸刃状になって
いる。次に、基板を研磨して１００μｍの厚さにした
後、スクライバーを用いて基板を分割して、半導体レー
ザーチップを切り出し、冷却用マウントに固定して試験
試料とした。以上の方法で作製した半導体レーザー試験
試料に、順方向にパルス電流を流したところ、閾値電流
密度１．５ｋＡ／ｃｍ2で４１０ｎｍのレーザー発振を
確認した。
たエッチングによって、メサ上のＭｇ−Ａｕ積層膜を幅
５μｍとなるようにパターニングして、半導体レーザー
のｐ電極１３を形成した。次に、ウェットエッチングに
よって露出したｎ−ＧａＮ層３の上に、フォトリソグラ
フィー技術を用いてＡｌをパターニングしてｎ電極１２
を形成し、同時にメサの両端面に反射膜を形成した。こ
うして作製した半導体レーザー構造の斜視図を図２に示
す。レーザーストライプの端面は平坦であるが、長辺側
面はエッチピットの六角形の外形のため鋸刃状になって
いる。次に、基板を研磨して１００μｍの厚さにした
後、スクライバーを用いて基板を分割して、半導体レー
ザーチップを切り出し、冷却用マウントに固定して試験
試料とした。以上の方法で作製した半導体レーザー試験
試料に、順方向にパルス電流を流したところ、閾値電流
密度１．５ｋＡ／ｃｍ2で４１０ｎｍのレーザー発振を
確認した。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、ウェットエッチングを
用いることにより、大面積にわたって均一に、短時間
に、再現性よく、簡単に、３−５族化合物半導体レーザ
ーの共振面を作製できるので、きわめて有用であり、工
業的価値が大きい。
用いることにより、大面積にわたって均一に、短時間
に、再現性よく、簡単に、３−５族化合物半導体レーザ
ーの共振面を作製できるので、きわめて有用であり、工
業的価値が大きい。
【図１】本発明の方法で作製した半導体レーザーの断面
図
図
【図２】本発明の方法で作製した半導体レーザーの斜視
図
図
【符号の説明】 １．．．基板 ２．．．バッファ層 ３．．．ｎ−ＧａＮ層 ４．．．ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層 ５．．．ｎ−ＧａＮ光導波層 ６．．．活性層 ７．．．ＡｌＧａＮ層 ８．．．ｐ−ＧａＮ光導波層 ９．．．ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層 １０．．．ｐ−ＧａＮ層 １１．．．メサ部 １２．．．ｎ電極 １３．．．ｐ電極
Claims (3)
- 【請求項１】一般式ＩｎxＧａyＡｌzＮ（式中、ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１，０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）で表
される３−５族化合物半導体薄膜の積層構造からなる半
導体レーザーの製造方法において、ウエットエッチング
によって形成される膜表面に直角な面を、半導体レーザ
ーの共振器として利用することを特徴とする３−５族化
合物半導体レーザーの製造方法。 - 【請求項２】ウェットエッチングに用いるエッチング剤
が、（１）ＰＯ4、ＰＯ3、ＰＯ2、Ｐ2Ｏ7、Ｐ2Ｏ6もし
くはＰ4Ｏ13を分子式中に含む化合物の溶融塩、または
（２）ＳＯ4、ＳＯ3、Ｓ2Ｏ4、Ｓ2Ｏ3、Ｓ2Ｏ7、Ｓ2Ｏ8
もしくはＳＯ 8を分子式中に含む化合物の溶融塩、また
は（１）の化合物群中の化合物と（２）の化合物群中の
化合物との混合物の溶融塩であることを特徴とする請求
項１記載の３−５族化合物半導体レーザーの製造方法。 - 【請求項３】ウェットエッチングに用いるマスクが、半
導体レーザーのｐ電極であることを特徴とする請求項１
または２記載の３−５族化合物半導体レーザーの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7371797A JPH10190152A (ja) | 1996-11-11 | 1997-03-26 | ３−５族化合物半導体レーザーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29884096 | 1996-11-11 | ||
| JP8-298840 | 1996-11-11 | ||
| JP7371797A JPH10190152A (ja) | 1996-11-11 | 1997-03-26 | ３−５族化合物半導体レーザーの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10190152A true JPH10190152A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=26414865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7371797A Pending JPH10190152A (ja) | 1996-11-11 | 1997-03-26 | ３−５族化合物半導体レーザーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10190152A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7652299B2 (en) | 2005-02-14 | 2010-01-26 | Showa Denko K.K. | Nitride semiconductor light-emitting device and method for fabrication thereof |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP7371797A patent/JPH10190152A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7652299B2 (en) | 2005-02-14 | 2010-01-26 | Showa Denko K.K. | Nitride semiconductor light-emitting device and method for fabrication thereof |
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