(57)【要約】 【課題】  リッジ側壁とリッジ直下のエッチングストップ層との交差部であるリッジ裾部が、角状に形成され、高出力領域においてもキンクを発生しにくい半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】  ｎ型半導体基板２、ｎ型クラッド層４、活性層５、ｐ型第１クラッド層６、ｐ型エッチングストップ層７、アルミニウムを含むｐ型第２クラッド層２１を有する積層体３０を、チャンバ内の電極上に載置し、該電極に引き込み電圧を印加しながらドライエッチングしてリッジ２４を形成する。このとき、エッチングガスとして酸素ガスを含むガスを用いる。【選択図】      図２Ａ
2006135266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１導電型の半導体基板、第１導電型のクラッド層、活性層、第２導電型の第１クラッド層、エッチングストップ層、第２導電型の第２クラッド層を有する積層体を、チャンバ内に設けられる電極上に載置し、チャンバ内にエッチングガスを導入し、積層体が載置される電極に引き込み電圧を印加してドライエッチングすることによってリッジを形成する半導体レーザ素子の製造方法であって、
第２導電型の第２クラッド層が、アルミニウムを含み、
チャンバ内に導入されるエッチングガスが、酸素ガスを含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
酸素ガスは、
エッチングガス中に体積％で３〜１０％含まれることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
エッチングガスが、塩素系ガスを含むことを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
塩素系ガスが、四塩化ケイ素であることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】
エッチングガスが、希ガスを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
希ガスが、アルゴンガスであることを特徴とする請求項５記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
チャンバ内のエッチングガスのガス圧力が、
０．１Ｐａ〜２．０Ｐａであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
電極に印加される引き込み電圧が、
２００Ｖ〜３００Ｖであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれか１つに記載の製造方法によって製造されることを特徴とする半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子の製造方法および該方法により製造される半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の光情報記録再生装置においては、年々記録速度の向上が図られており、このために一層高出力発振が可能な半導体レーザが必要とされている。光情報記録再生装置の半導体レーザとしては、コンパクトディスク（略称ＣＤ）に使用される波長７８０ｎｍ帯のレーザ発振が可能なＡｌＧａＡｓ系組成、またはデジタルバーサタイルディスク（略称ＤＶＤ）に使用される波長６５０ｎｍ帯のレーザ発振が可能なＡｌＧａＩｎＰ系組成のリッジ導波路型半導体レーザ素子が広範に使用されている。
【０００３】
図３は、従来の一般的なリッジ型半導体レーザ素子１の断面構造を示す図である。半導体レーザ素子１には、ｎ型半導体基板２の上に、ｎ型バッファー層３、ｎ型クラッド層４、活性層５、ｐ型第１クラッド層６、ｐ型エッチングストップ層７が形成され、さらにｐ型エッチングストップ層７の上に、ｎ型半導体基板２の表面に対し平行かつ予め定める方向に延びてストライプ状に形成されるｐ型第２クラッド層８、ｐ型中間層９、ｐ型キャップ層１０が形成される。この半導体レーザ素子１にストライプ状に突出して形成されるｐ型第２クラッド層８、ｐ型中間層９およびｐ型キャップ層１０を総じてリッジ１１と呼ぶ。
【０００４】
リッジ１１の側面およびｐ型エッチストップ層７の表面には、誘電体膜１２が形成され、ｐ型キャップ層１０の上には、オーミック電極１３が形成される。さらに誘電体膜１２およびオーミック電極１３を覆うようにして厚膜電極１４が形成される。またｎ型半導体基板２の裏面には、ｎ側電極１５が形成される。
【０００５】
図３に示すような半導体レーザ素子１は、たとえばＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子である場合、以下のようにして製造される。図４は、図３に示す半導体レーザ素子１の製造方法の概要を示す図である。
【０００６】
図４（ａ）は、ｎ型半導体基板２上に、たとえばＭＯＣＶＤ（Molecular Organic
Chemical Vapor Deposition）法などによって、ｎ型バッファー層３、ｎ型クラッド層４、活性層５、ｐ型第１クラッド層６、ｐ型エッチングストップ層７、ｐ型第２クラッド層８、ｐ型中間層９、ｐ型キャップ層１０を順次積層して結晶成長させた積層体を示す。通常、ｎ型バッファー層３およびｐ型キャップ層１０はＧａＡｓで形成され、ｎ型クラッド層４、ｐ型第１クラッド層６、ｐ型第２クラッド層８はＡｌＧａＩｎＰで形成される。またｐ型エッチングストップ層７およびｐ型中間層９は、ＩｎＧａＰなどで形成される。
【０００７】
図４（ａ）では、積層体の最外層であるｐ型キャップ層１０の上に、マスク用誘電体膜１６が形成された状態を示す。マスク用誘電体膜１６は、ｐ型キャップ層１０の上に、たとえばＰ−ＣＶＤ（Plasma-Chemical Vapor Deposition）法などによって形成される。このマスク用誘電体膜１６の厚みは、後にリッジ１１形成のために行うドライエッチプロセスに耐えうるものでなければならない。
【０００８】
ｐ型キャップ層１０の上に一様に形成されたマスク用誘電体膜１６に、公知のフォトリソグラフィプロセスまたはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などのエッチングを行うことによって、リッジ１１を形成しようとする部分のみに、ストライプ状（図４では紙面に対して垂直方向に延びるストライプ状）にマスク用誘電体膜１６を残す。マスク用誘電体膜１６は、たとえば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）または窒化ケイ素（ＳｉＮ）によって形成され、そのストライプ幅は、予めレーザの放射特性および以後のリッジ形成プロセスから逆算される幅に設定される。
【０００９】
図４（ｂ）では、マスク用誘電体１６をマスクとして、ドライエッチングによりｐ型第２クラッド層８の途中までエッチングした状態を示す。ドライエッチングには、チャンバと呼ばれる真空槽内を低圧力にして高密度のプラズマを発生させることができる装置が用いられる。このような装置として、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）法によるもの、またＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）法によるものが広範に用いられている。エッチングガスとしては、メタン系ガスまたはハロゲン系ガスが主たるエッチャントとして用いられ、上記のガスに不活性ガス等を加えることもある。
【００１０】
図４（ｃ）では、ウェットエッチングによって、ｐ型キャップ層１０、ｐ型中間層９の幅を調整し、またｐ型第２クラッド層８をｐ型エッチングストップ層７が露出するまでエッチングを行なった状態を示す。
【００１１】
ｐ型キャップ層１０のウェットエッチングは、硫酸および過酸化水素水の混合溶液などを用いて行なわれる。ｐ型キャップ層１０のウェットエッチングにおいては、エッチング時間を調整することによって、ｐ型キャップ層１０のｐ型中間層９に接する部分の幅が、最終的に形成するｐ型第２クラッド層８のｐ型中間層９に接する部分の幅に等しくなるようにする。
【００１２】
ｐ型第２クラッド層８のウェットエッチングは、フッ化水素酸等を用い、ｐ型エッチングストップ層７を露出させると同時に、ｐ型中間層９と接する部分の幅およびｐ型エッチングストップ層７と接する部分の幅を調整し、所望の特性が得られるようにする。ｐ型中間層９のウェットエッチングは、塩酸、燐酸および過酸化水素水の混合溶液等を用いて、エッチング時間を調整し、上記リッジ首幅に幅を合わせこむように行われる。
【００１３】
以上のようにして作成された半導体レーザウエハのｐ側表面にオーミック電極１３を形成し、その後金（Ａｕ）の厚膜電極１４を形成する。またｎ型半導体基板２の裏面側についてもオーミック電極を形成してｎ側電極１５とする。
【００１４】
このようにして製造される半導体レーザ素子１では、ＳｉＯ２などからなる誘電体膜をマスクとし、ＩＣＰドライエッチング装置などによってリッジ１１を形成する垂直加工を行なった際、リッジ１１の裾部、すなわちリッジ１１の側壁部分と加工によって露出したｐ型エッチングストップ層７との交差部１７が、曲率を有する曲線形状になる。
【００１５】
この交差部１７の曲線形状は、フッ化水素酸によるｐ型エッチングストップ層７を露出させる工程を完了した段階でも完全に解消されない。この交差部１７すなわちリッジ裾部１７の曲線形状は、半導体レーザ素子としてレーザを発振させる際、高出力領域でキンクを発生させる原因となるので、曲率をなくし、直線同士が交差したような角を有する形状に近づけることが望まれている。
【００１６】
このような問題に対処する先行技術に、炭化水素ガスを含む混合ガスのプラズマをエッチャントとして、予めマスクパターンを形成した被加工物に段差を形成するドライエッチング方法において、混合ガスに少なくとも一つの窒素原子を有する化合物のガスを混合させるものがある（特許文献１参照）。
【００１７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術には、以下のような問題がある。特許文献１の技術においては、エッチングガスに窒素原子を含むガスを添加し、リッジ部側壁に窒化物を生成、付着させることによって垂直加工性を得るので、エッチングガス中の窒素（Ｎ）が、リッジ部側壁を構成する被エッチング材料、たとえば赤色高出力レーザであればインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）と結合して窒化物を生成することが考えられる。
【００１８】
これらの窒化物は、ウェットエッチングで除去することが困難である。したがって、窒素原子を含むガスを添加したエッチングガスを用いてドライエッチングを行った後に、フッ化水素酸などによるウェットエッチングによるリッジ形成を行おうとすると、ドライエッチング時に生成されたこれらの窒化物の生成付着量が均一でないことに起因して、エッチング開始直後のエッチング進行速度にばらつきや表面荒れを発生させる要因となり、最終的なリッジ形状の面内ばらつきを誘発するという問題がある。
【００１９】
【特許文献１】特開平１０−２５６２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、リッジ側壁とリッジ直下のエッチングストップ層との交差部であるリッジ裾部が、角状に形成され、高出力領域においてもキンクを発生しにくい半導体レーザ素子の製造方法および該方法により製造される半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、少なくとも第１導電型の半導体基板、第１導電型のクラッド層、活性層、第２導電型の第１クラッド層、エッチングストップ層、第２導電型の第２クラッド層を有する積層体を、チャンバ内に設けられる電極上に載置し、チャンバ内にエッチングガスを導入し、積層体が載置される電極に引き込み電圧を印加してドライエッチングすることによってリッジを形成する半導体レーザ素子の製造方法であって、
第２導電型の第２クラッド層が、アルミニウムを含み、
チャンバ内に導入されるエッチングガスが、酸素ガスを含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法である。
【００２２】
また本発明は、酸素ガスが、エッチングガス中に体積％で３〜１０％含まれることを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、エッチングガスが、塩素系ガスを含むことを特徴とする
また本発明は、塩素系ガスが、四塩化ケイ素であることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、エッチングガスが、希ガスを含むことを特徴とする。
また本発明は、希ガスが、アルゴンガスであることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、チャンバ内のエッチングガスのガス圧力が、０．１Ｐａ〜２．０Ｐａであることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、電極に印加される引き込み電圧が、２００Ｖ〜３００Ｖであることを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記いずれかの製造方法によって製造されることを特徴とする半導体レーザ素子である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、リッジ型半導体レーザ素子におけるリッジを形成するに際し、酸素を含むエッチングガスを用いて、ドライエッチングを行う。ドライエッチングを行う際に使用するエッチングガスに好適な含有範囲となるように酸素を添加した場合、エッチングがアルミニウム（Ａｌ）を含むｐ型第２クラッド層にさしかかると、酸素と露出したｐ型第２クラッド層の側壁部分に含まれるＡｌ原子とが結合し、該側壁部分にＡｌ酸化物の薄膜が形成され、該薄膜が、エッチャントガスであるプラズマ中で活性化状態に励起されたハロゲンに対する耐性を持つようになり、保護膜として作用する。
【００２９】
このことによって、ｐ型第２クラッド層の側壁でもあるリッジの側壁部が直線的になり、リッジ裾部（被エッチング加工部底面とリッジ側壁部との交差部）を角度のついた形状に改善することができる。したがって、フッ化水素酸によるウェットエッチングにてエッチングストップ層の露出を行った後の状態である最終的なリッジプロファイルも、角度のついたプロファイルにすることができる。
【００３０】
また本発明によれば、エッチングガスには塩素系ガス、好ましくは四塩化ケイ素が含まれるので、プラズマ中で非常に反応性の高い塩素ラジカルが生成し、この塩素ラジカルが被エッチング材料表面に吸着、反応して塩化物を生成し遊離することでエッチングを進めることができる。
【００３１】
また本発明によれば、エッチングガスには希ガス、好ましくはアルゴンガスが含まれるので、ドライエッチングのエッチング速度を向上することができる。
【００３２】
また本発明によれば、チャンバ内のエッチングガスのガス圧力が、０．１Ｐａ〜２．０Ｐａに設定されるので、放電を安定化するとともにエッチングの垂直異方性を高くすることができる。
【００３３】
また本発明によれば、電極に印加される引き込み電圧が、２００Ｖ〜３００Ｖに設定されるので、積層体に損傷を与えることなく、エッチングの垂直異方性を高くすることができる。
【００３４】
また本発明によれば、前記のいずれかの方法で製造されることによって、高出力領域においてもキンクを発生しにくい半導体レーザ素子が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は、本発明の実施態様である半導体レーザ素子の製造方法によって得られる半導体レーザ素子２０の構成を簡略化して示す断面図である。本発明の製造方法によって得られる半導体レーザ素子２０は、前述の図３に示す半導体レーザ素子１と構成が類似するので、同一の層には同一の参照符号を付す。
【００３６】
半導体レーザ素子２０は、ｎ型半導体基板２、ｎ型バッファー層３、ｎ型クラッド層４、活性層５、ｐ型第１クラッド層６、ｐ型エッチングストップ層７、ｐ型第２クラッド層２１、ｐ型中間層９、ｐ型キャップ層１０、ｐ型エッチングストップ層７の表面とｐ型第２クラッド層２１とｐ型中間層９とｐ型キャップ層１０との側壁部分を覆う絶縁膜２２、ｐ型キャップ層１０を覆うように形成されるｐ側オーミック電極１３、絶縁膜２２とｐ側オーミック電極１３とを覆うように形成される厚膜電極１４、ｎ型半導体基板２の他方の面に形成されるｎ側電極１５を含んで構成される。ｐ型オーミック電極１３と厚膜電極１４とは、ｐ側電極２３を構成する。また、ｐ型第２クラッド層２１、ｐ型中間層９、およびｐ型キャップ層１０がリッジ２４を構成する。
【００３７】
ここで、半導体レーザ素子２０におけるｐ型第２クラッド層２１は、Ａｌを含有する化合物半導体であることを必須とし、たとえばＡｌＧａＩｎＰである。
【００３８】
以下半導体レーザ素子２０の製造方法について説明する。図２Ａおよび図２Ｂは、本実施態様の半導体レーザ素子の製造方法における各工程の状態を模式的に示す概略断面図である。
【００３９】
図２Ａ（ａ）では、ｎ型半導体基板２の表面に、ＭＯＣＶＤ装置などによって、以下に示す層を積層して形成される積層体３０を示す。ｎ型半導体基板２の厚み方向における一方の表面全体にｎ型バッファー層３を積層し、次いでｎ型バッファー層３の上方に、ｎ型クラッド層４、活性層５、ｐ型第１クラッド層６、ｐ型エッチングストップ層７、ｐ型第２クラッド層２１、ｐ型中間層９、ｐ型キャップ層１０を順次積層する。
【００４０】
積層体３０は、ｎ型半導体基板２、ｎ型バッファー層３およびｐ型キャップ層１０が、たとえばＧａＡｓにより形成され、ｐ型中間層９、ｐ型エッチングストップ層７が、たとえばＩｎＧａＰにより形成され、ｎ型クラッド層４、ｐ型第１クラッド層６が、たとえばＡｌＧａＩｎＰにより形成される。積層体３０を構成するｐ型第２クラッド層２１に関しては、Ａｌを必ず含む化合物半導体によって形成され、Ａｌを含む化合物半導体がたとえばＡｌＧａＩｎＰである。
【００４１】
ｎ型半導体基板２、ｎ型バッファー層３、ｎ型クラッド層４には、ｎ型の伝導性を示すように、ケイ素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）などの不純物を含有させる。また、ｐ型第１クラッド層６、ｐ型エッチングストップ層７、ｐ型第２クラッド層２１、ｐ型中間層９、ｐ型キャップ層１０には、ｐ型の伝導性を示すように、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などの不純物を含有させる。
【００４２】
活性層５は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰなどで形成される。活性層５は、ノンドープで、量子井戸構造であることが望ましい。量子井戸構造の活性層５は、障壁層と、障壁層よりもバンドギャップの小さい井戸層とを含んで形成される。
【００４３】
図２Ａ（ｂ）は、ｐ型キャップ層１０の上にエッチングマスク３１を形成した状態を示す。積層体３０の最上層として形成したｐ型キャップ層１０の表面に、Ｐ−ＣＶＤ法などによって、エッチングマスク３１を形成する。エッチングマスク３１は、たとえばＳｉＯ２またはＳｉＮで形成され、その厚みが、後に行なうリッジを形成するためのドライエッチングに対して充分な耐性を持つように、たとえば０．２μｍに形成される。
【００４４】
エッチングマスク３１の上に、スピンコート法などによってレジストを塗布し、マスク用レジスト３２を形成する。マスク用レジスト３２の厚みは、後に行なうエッチングマスク３１からなるストライプを形成するためのドライエッチングに対して充分な耐性を持つように、たとえば１．０μｍに形成される。
【００４５】
形成されたマスク用レジスト３２に対し、所望のエッチングマスク３１のストライプ形状が得られるように露光を行う。次いで、露光されたマスク用レジスト３２を現像する。現像後のマスク用レジスト３２をマスクとし、ＲＩＥ法などによって、マスク用レジスト３２の開口部において露出するエッチングマスク３１をエッチングしてストライプ形状にする。このエッチングマスク３１をストライプ状に形成するエッチングガスには、たとえばトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）などのフッ素系ガスが用いられる。エッチングマスク３１の下層にあるｐ型キャップ層１０を構成するＧａＡｓは、ＣＨＦ３ガスに対してはエッチングレートが充分に低いので、エッチングマスク３１のみをＲＩＥによりエッチングすることができる。マスク用レジスト３２は、エッチングマスク３１を形成するためのドライエッチングが終了した後、アッシング等の公知技術によって除去される。
【００４６】
図２Ａ（ｃ）は、ストライプ状のエッチングマスク３１が形成された積層体３０をドライエッチングしてリッジ２４を形成した状態を示す。リッジ２４の形成は、以下のようにして行われる。
【００４７】
ドライエッチング装置のチャンバ内に設けられる電極上に、上記ストライプ状のエッチングマスク３１が形成された積層体３０を載置する。次いでチャンバ内に、酸素ガスを含むエッチングガスを導入する。このエッチングガスには、酸素ガスに加えて塩素系ガスと、希ガスとを含むことが好ましい。
【００４８】
エッチングガスに含まれる酸素ガスは、体積％で３〜１０％であることが好ましい。この酸素ガスの作用については後述する。
【００４９】
塩素系ガスとしては、塩素（Ｃｌ２）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）などを用いることができ、特にＳｉＣｌ４が好ましい。エッチングガスに含まれる塩素系ガスの比率は、特に限定されるものではないけれども、体積％で３〜１０％であることが好ましい。
【００５０】
希ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）などを用いることができ、特にＡｒが好ましい。エッチングガスに含まれる希ガスの比率は、特に限定されるものではないけれども、体積％で３０〜７０％であることが好ましい。塩素系ガスに加えて希ガスを含ませることによって、希ガスは、キャリアガスとして作用するとともに、エッチングの増速効果を非常に大きくし、また同時に加工の垂直異方性を高めることができる。
【００５１】
チャンバ内に導入されるエッチングガスのガス圧力は、特に制限されることはないけれども、安定な放電領域でありながら、加工の垂直異方性を高く取ることのできる圧力が望ましく、好ましくは０．１Ｐａ以上、２．０Ｐａ以下である。
【００５２】
次に、酸素ガスと、塩素系ガスと、希ガスとを含むエッチングガスを用いて、積層体３０のｐ型キャップ層１０、ｐ型中間層９、ｐ型第２クラッド層２１をドライエッチングする。ドライエッチングの方法としては、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）または電子磁気共鳴（ＥＣＲ）などの高密度プラズマを用いる手法が好適に用いられる。
【００５３】
積層体３０は、ストライプ状のエッチングマスク３１の開口部分に位置するｐ型キャップ層１０、ｐ型中間層９およびｐ型第２クラッド層２１のみが、ｐ型キャップ層１０からｎ型半導体基板２へ向う方向に決まった位置までエッチングされる。
【００５４】
このときのエッチング終点である決まった位置は、ドライエッチング装置による処理のばらつきなどをも考慮したうえで、積層体３０のｐ型エッチングストップ層７をエッチングしないように定められる。上記ドライエッチング工程において、ｐ型エッチングストップ層７をエッチングしないように定められるｐ型第２クラッド層２１のエッチング残厚さＴｐ（ｐ型エッチングストップ層７の表面からの厚さ）が、たとえば５００〜１０００Åに設定される。
【００５５】
エッチングの終点は、以下のようにして決定される。積層体３０の被エッチング面に対して、エッチングマスク３１側からレーザ光を照射し、積層体３０の表面で反射されるレーザ光の反射率の変化を検出する。レーザ光の反射率の強弱を観測することによってエッチングの進捗を決定することができるので、前述したｐ型第２クラッド層２１のエッチング残厚さＴｐにエッチングが到達したときにエッチングを終了させることができる。
【００５６】
前述のように、エッチングガスには酸素ガスが含まれるので、ｐ型キャップ層１０、ｐ型中間層９を順次エッチングし、次にＡｌを含むｐ型第２クラッド層２１をエッチングする際、酸素ガスとｐ型第２クラッド層２１中に含まれるＡｌ原子とが結合し、被エッチング面にＡｌ酸化物の絶縁膜が生成される。
【００５７】
ただしエッチング底面においては、Ａｌ酸化物からなる絶縁膜が生成される一方で、積層体３０が載置される電極に印加される引き込み電圧によってプラズマ中のイオン化された粒子が照射されるので、絶縁膜がたえず除去されてエッチングが進行する。一方、エッチング側壁面においては、ｐ型第２クラッド層２１をエッチングしている間、前述したプラズマ中のイオンが照射される現象が少ないので、側壁面に生成される絶縁膜が除去されることなく堆積し、エッチングに対する保護膜として機能する。
【００５８】
本実施態様のようにエッチングガスに塩素系ガスを含む場合、プラズマ中で励起されて生成される塩素ラジカルが、積層体３０の表面に到達すると、エッチング底面においては絶縁膜が除去されるので被エッチング面の表面に吸着し塩化物を生成して脱離することによってエッチングが進行する。これに対してｐ型第２クラッド層２１のエッチング側壁面では、塩素ラジカルに対して絶縁膜が保護膜として機能するので、垂直異方性に優れたドライエッチングが実現される。
【００５９】
このことによって、後に行うウェットエッチング処理後のリッジプロファイルについても、本発明によるドライエッチング後のプロファイルが継承され、リッジ裾部を角度のついた形状に改善することができる。
【００６０】
エッチングガスに含まれる酸素ガスの比率が、３％未満であると、被エッチング面にＡｌ酸化物の絶縁膜を生成する作用が充分でなく、１０％を超えると、被エッチング面のうちエッチング底面部分においても多量のＡｌ酸化物を生成し、イオン粒子の照射によっても該Ａｌ酸化物を除去し得なくなるので、エッチング底面部分のエッチングが進行しなくなる。したがって、エッチングガス中の酸素ガスの比率を、３〜１０％とした。
【００６１】
またドライエッチング時に積層体３０が載置される電極に印加する引き込み電圧は、電極に高周波を供給する電源の出力により調整されるのが通例であり、２００Ｖ以上、３００Ｖ以下であることが好ましい。引き込み電圧が２００Ｖ未満であると、被エッチング底面部に対するイオン粒子の照射エネルギが不足し、絶縁膜を充分に除去することができず垂直異方性を高めることができない。引き込み電圧が３００Ｖを超えると、イオン粒子の照射エネルギが大きく、積層体３０自体を損傷する恐れがある。したがって、引き込み電圧を、２００Ｖ〜３００Ｖとした。
【００６２】
図２Ｂ（ｄ）は、上記ドライエッチング工程の後、ｐ型キャップ層１０およびｐ型第２クラッド層２１を、それぞれの幅を調整するためにウェットエッチングした状態を示す。まずｐ型キャップ層１０を、硫酸と過酸化水素水との混合溶液、またはアンモニアと過酸化水素水との混合溶液でエッチングし、その幅を調整する。このとき、ドライエッチング工程でエッチングマスク３１として使用した絶縁膜を剥離せずにエッチングすることによって、ｐ型キャップ層１０を、その上部からエッチングすることなく幅方向のみをエッチングして幅調整することができる。このときｐ型キャップ層１０がｐ型中間層９に接している部分の幅を、後述するフッ化水素酸によってウェットエッチングされた後のｐ型第２クラッド層２１がｐ型中間層９に接する部分の幅と同一になるよう調整する。
【００６３】
次に、ｐ型第２クラッド層２１をフッ化水素酸によってウェットエッチングする。ｐ型エッチングストップ層７はフッ化水素酸に対して耐性を有するので、ｐ型第２クラッド層２１のドライエッチングにおけるエッチング残厚さＴｐ分が、フッ化水素酸によってウェットエッチングされ、ｐ型エッチングストップ層７に達した段階でエッチングを止めることができる。リッジ２４の裾部分の幅は、このフッ化水素酸によるウェットエッチング時間の調整によって所望の寸法に合わせることができる。またこのときｐ型第２クラッド層２１の上部は、サイドエッチングされるので、フッ化水素酸に耐性のあるｐ型中間層９の幅よりも狭くなる。
【００６４】
さらに庇状に突出したｐ型中間層９を、エッチングによってその突出部のみを除去する。図２Ｂ（ｅ）は、ｐ型中間層９をエッチングするにあたり、ポジ型レジスト３３を形成した状態を示す図である。まずｐ型第２クラッド層２１の幅寸法を調整した状態の積層体３０にスピンコート法でポジ型レジスト３３を塗布する。この段階ではリッジ２４全体に覆い被さるようにポジ型レジスト３３が塗布されているけれども、積層体３０に塗布されたポジ型レジスト３３を露光、現像することによって、特にレジスト膜厚が薄いｐ型中間層９およびｐ型キャップ層１０の上方のポジ型レジスト３３のみを除去することができ、図２Ｂ（ｅ）に示す状態を得ることができる。その後、積層体３０を塩素系または臭素系エッチャントに浸漬することによって、ｐ型中間層９の突出部を除去することができる。
【００６５】
図２Ｂ（ｆ）は、絶縁膜２２および絶縁膜除去用レジスト３４を形成した状態を示す。絶縁膜２２は、たとえばＳｉＯ２によって形成される。絶縁膜２２形成方法としては、たとえばＰ−ＣＶＤ法などが挙げられる。
【００６６】
次に、ｐ型キャップ層１０の上面部を覆う絶縁膜２２のみを除去するために、この部分のみを露出させ、他の部分を被覆するように絶縁膜除去用レジスト３４を形成する。絶縁膜除去用レジスト３４が形成された積層体３０を、バッファードフッ酸などを用い、絶縁膜２２の露出部のみをエッチングする。ここで、バッファードフッ酸とはフッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合溶液のことである。
【００６７】
次に、リッジ２４を形成した側の面にｐ側電極を形成する。まずリッジ２４上部のｐ型キャップ層１０にｐ型オーミック電極１３を形成する。ｐ型オーミック電極１３は、たとえばＡｕＺｎを蒸着などの手法によって形成した後、絶縁膜除去用レジスト３４を剥離し、熱処理によってオーミック特性を得る。この後、Ａｕなどの導電性材料により厚膜電極１４を形成する。この場合厚膜電極１４は、めっき膜によって形成されることが望ましい。厚膜電極形成後、公知技術を用いて、ｎ型半導体基板２のリッジ２４が形成されていない側の面に、厚み加工を施して積層体３０の薄膜化を行う。この後、Ａｕなどの導電性材料をスパッタ法などによって成膜し、熱処理を施すことによってｎ側電極１５を形成する。
【００６８】
上述のように、リッジ２４を形成するためのドライエッチングを行う際、好適範囲の酸素ガスを含むエッチングガスを用いることによって、エッチングがＡｌを含むｐ型第２クラッド層２１にさしかかると、酸素と露出した第２クラッド層２１の側壁部分に含まれるＡｌ原子とが結合し、該側壁部分にＡｌ酸化物の薄膜が形成され、エッチャントガスであるプラズマ中で活性化状態に励起された塩素ラジカルに対する耐性を持つようになる。このことによって、エッチングで形成されるリッジ２４の側壁部が直線的になり、リッジ裾部分（被エッチング加工部底面と側壁部との交差部)に形成されるプロファイルを、より角度のついたプロファイルに改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施態様である半導体レーザ素子の製造方法によって得られる半導体レーザ素子２０の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２Ａ】本実施態様の半導体レーザ素子の製造方法における各工程の状態を模式的に示す概略断面図である。
【図２Ｂ】本実施態様の半導体レーザ素子の製造方法における各工程の状態を模式的に示す概略断面図である。
【図３】従来の一般的なリッジ型半導体レーザ素子１の断面構造を示す図である。
【図４】図３に示す半導体レーザ素子１の製造方法の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，２０  半導体レーザ素子
２  ｎ型半導体基板
３  ｎ型バッファー層
４  ｎ型クラッド層
５  活性層
６  ｐ型第１クラッド層
７  ｐ型エッチングストップ層
８，２１  ｐ型第２クラッド層
９  ｐ型中間層
１０  ｐ型キャップ層
１１，２４  リッジ
１２  誘電体膜
１３  オーミック電極
１４  厚膜電極
１５  ｎ側電極
１６  マスク用誘電体膜
２２  絶縁膜
２３  ｐ側電極
３０  積層体
３１  エッチングマスク
３２  マスク用レジスト
３３  ポジ型レジスト
３４  絶縁膜除去用レジスト
【図１】
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【図２Ａ】
2006135266.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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