(57)【要約】【課題】発光端面上の誘電体膜の膜厚がバラつくことを抑制できる半導体レーザの構造およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体レーザの製造方法は、半導体基板上に活性層を含む半導体層が積層している、半導体ウェハ１００を形成する工程と、半導体ウェハ１００に、活性層より深い凹部１０６を複数形成する工程と、少なくとも凹部１０６内の第１の端面と第１の端面に対向する第２の端面とを覆うように、第１の誘電体膜（ＡＲコート膜１０８）を形成する工程と、第１の端面上のＡＲコート膜１０８を覆うように、分離膜（Ａｕ膜）を形成する工程と、Ａｕ膜上および第２の端面上のＡＲコート膜１０８上に、第２の誘電体膜（ＨＲコート膜）を形成する工程と、Ａｕ膜上のＨＲコート膜を除去するとともに、Ａｕ膜を除去する工程と、を含み、Ａｕ膜は、ＡＲコート膜１０８およびＨＲコート膜に対してエッチング選択比が１０以上である。【選択図】図１
2011192728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に活性層を含む半導体層が積層している、半導体ウェハを形成する工程と、
前記半導体ウェハに、前記活性層より深い凹部を複数形成する工程と、
少なくとも前記凹部内の第１の端面と前記第１の端面に対向する第２の端面とを覆うように、第１の誘電体膜を形成する工程と、
前記第１の端面上の前記第１の誘電体膜を覆うように、分離膜を形成する工程と、
前記分離膜上および前記第２の端面上の前記第１の誘電体膜上に、第２の誘電体膜を形成する工程と、
前記分離膜上の前記第２の誘電体膜を除去するとともに、前記分離膜を除去する工程と、を含み、
前記分離膜は、前記第１の誘電体膜および前記第２の誘電体膜に対してエッチング選択比が１０以上である、半導体レーザの製造方法。
【請求項２】
前記分離膜が、Ａｕを含む膜である、請求項１に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
前記凹部を形成する工程において、前記第１の端面と前記第２の端面とが、前記半導体層の積層方向に対して平行となるように形成される、請求項１または２に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項４】
前記凹部を形成する工程は、前記半導体ウェハ上にシリコン酸化膜からなるパターンを形成する工程と、
前記パターンをマスクとして、前記半導体ウェハに前記凹部を形成する工程と、を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
前記分離膜を除去する工程は、ウエットエッチングで行う、請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
前記凹部に沿って、前記半導体ウェハを分割する工程を、さらに含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
前記第１の誘電体膜および前記第２の誘電体膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＡｌＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、アモルファスシリコンからなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
前記第２の誘電体膜は、前記第１の誘電体膜より反射率が高い、請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザの製造方法としては、半導体基板上にクラッド層、活性層、クラッド層を積層してなる半導体ウェハを用意し、この半導体ウェハに溝を形成し、発光端面となる溝側壁に反射膜を形成した後、溝に沿って半導体ウェハを分割して、半導体レーザバーを得る方法が採用されている。この種の技術として、特許文献１、２に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、ドライエッチにより溝を形成し、全面に誘電体膜を形成した上に片方の溝全体をマスクで保護した状態でメタル膜を成膜し、マスクを除去する。これにより、溝の両側壁に誘電体膜を形成し、片方の溝の両側壁にメタル膜を形成する。そして、半導体ウェハを分割して、一方の端面が誘電体膜であり、もう一方の端面がメタル膜である非対称のコーティング膜を形成する技術が開示されている。この誘電体膜の形成には、蒸着法が用いられている。
【０００４】
特許文献２には、エピ基板上にレジストを塗布し、さらにＮｉメタル膜を成膜した上に、フォトリソグラフィー（ＰＲ）法でパターニングして、メタルマスクによるドライエッチ用パターンを形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−３０２５８６号公報
【特許文献２】特開昭６１−９９３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記技術においては、ウェハ内の１つの溝において、発光端面となる２つの溝側壁上に、異なる誘電体膜を作り分ける場合には、一方の誘電体膜を分離膜で覆った状態で、他方の誘電体膜を形成する必要がある。この後、分離膜を除去する際に、誘電体膜上に分離膜が残存することにより、発光端面上の誘電体膜の膜厚が、バラつくことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば
半導体基板上に活性層を含む半導体層が積層している、半導体ウェハを形成する工程と、
前記半導体ウェハに、前記活性層より深い凹部を複数形成する工程と、
少なくとも前記凹部内の第１の端面と前記第１の端面に対向する第２の端面とを覆うように、第１の誘電体膜を形成する工程と、
前記第１の端面上の前記第１の誘電体膜を覆うように、分離膜を形成する工程と、
前記分離膜上および前記第２の端面上の前記第１の誘電体膜上に、第２の誘電体膜を形成する工程と、
前記分離膜上の前記第２の誘電体膜を除去するとともに、前記分離膜を除去する工程と、を含み、
前記分離膜は、前記第１の誘電体膜および前記第２の誘電体膜に対してエッチング選択比が１０以上である、半導体レーザの製造方法が提供される。
【０００８】
本発明によれば、ウェハ内の１つの溝における２つの端面上に異なる誘電体膜を作り分けるために、第１の誘電体膜を分離膜で覆った状態で、他方、第２の誘電体膜を形成している。この分離膜は、第１の誘電体膜および第２の誘電体膜に対してエッチング選択比が高い。このため、分離膜を除去する際、第１の誘電体膜上に分離膜が残存することを低減することができる。したがって、第１の端面上の第１の誘電体膜の膜厚がバラつくことを抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光端面上の誘電体膜の膜厚がバラつくことを抑制できる半導体レーザの構造およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体レーザの製造手順を示す工程断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における半導体レーザの製造手順を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における半導体レーザの製造手順を示す工程断面図である。
【図４】第１の実施の形態の半導体レーザにおける反射膜の膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における半導体レーザの製造手順を示す工程断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における半導体レーザの製造手順を示す工程断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における半導体レーザの製造手順を示す工程断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における半導体レーザの製造手順を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態の半導体レーザの製造方法について説明する。
図１〜図３は、本実施の形態における半導体レーザの製造手順を示す工程断面図である。
本実施の形態の半導体レーザの製造方法は、半導体基板上に活性層を含む半導体層が積層している、半導体ウェハ１００を形成する工程と、半導体ウェハ１００に、活性層より深い凹部１０６を複数形成する工程と、少なくとも凹部１０６内の第１の端面と第１の端面に対向する第２の端面とを覆うように、第１の誘電体膜（ＡＲコート膜１０８）を形成する工程と、第１の端面上のＡＲコート膜１０８を覆うように、分離膜（Ａｕ膜１１２）を形成する工程と、Ａｕ膜１１２上および第２の端面上のＡＲコート膜１０８上に、第２の誘電体膜（ＨＲコート膜１１４）を形成する工程と、Ａｕ膜１１２上のＨＲコート膜１１４を除去するとともに、Ａｕ膜１１２を除去する工程と、を含み、Ａｕ膜１１２は、ＡＲコート膜１０８およびＨＲコート膜１１４に対してエッチング選択比が１０以上である。
【００１３】
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板（半導体基板、厚さ４５０μｍ）に、ｎ−ＧａＡｓバッファー層（厚さ０．３μｍ）、ｎ−ＧａＩｎＡｓＰクラッド層（厚さ１．１μｍ）、ｕｎ−ＧａＩｎＡｓＰガイド層（厚さ０．０５μｍ）、ＭＱＷ活性層（ウェル数４、ｕｎ−ＧａＩｎＰウェル層：７．３ｎｍ、ｕｎ−ＡｌＩｎＧａＰバリヤ層：４ｎｍ）、ｕｎ−ＧａＩｎＡｓＰガイド層（厚さ０．０５μｍ）、ｐ−ＧａＩｎＡｓＰクラッド層（厚さ１．１μｍ）、およびｐ−ＧａＡＳキャップ層（厚さ４．３μｍ）をＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）でエピタキシャル成長させる。これにより、半導体基板上に活性層を含む半導体層が積層している半導体ウェハ１００（エピ成長済みウェハ）を形成する。
【００１４】
続いて、半導体ウェハ１００上にＳｉＯ２膜１０２を形成する。ＳｉＯ２膜１０２の形成には、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いることができる。引き続き、ＳｉＯ２膜１０２上にレジストを塗布、露光および現像する。このようなＰＲ法により、フォトレジスト（レジスト１０４）のパターンを形成する。（図１（ａ））。このパターンにおいては、半導体レーザの共振器長を周期とする開口が設けられている。
【００１５】
続いて、レジスト１０４をマスクとして、ＳｉＯ２膜１０２を選択的に除去する（図１（ｂ））。例えば、ウェットエッチングによりを、ＳｉＯ２膜１０２を除去する。これにより、レジスト１０４のパターンをＳｉＯ２膜１０２に転写する。この後、レジスト１０４を除去する。
【００１６】
続いて、ＳｉＯ２膜１０２をマスクとして、選択的な除去を行うことにより、半導体ウェハ１００に活性層より深い凹部１０６（ドライエッチ溝部）を形成する（図１（ｃ））。選択的な除去には、例えば、ＩＣＰ法等によるドライエッチングを行うことができる。これにより、凹部１０６の両側の内側壁を、それぞれ半導体レーザの発光端面とすることができる。
【００１７】
ここで、凹部１０６の溝深さは、例えば１５μｍとし、一方、溝幅は、３０μｍとすることができる（このとき、凹部１０６の溝深さは、凹部１０６の底部から半導体ウェハ１００の表層までの距離とする）。
また、凹部１０６の断面形状は、矩形とすることができる。凹部１０６の側壁は、活性層を含む半導体層の積層方向と平行になるように形成される。言い換えると、凹部１０６の両側の側壁（第１の端面および第２の端面）は、半導体ウェハ１００に対して鉛直方向と平行になるように形成される。
【００１８】
一方、上面視において、凹部１０６は、半導体レーザの共振器方向と平行な方向に、ストライプ状に設けられている。すなわち、第１の端面および第２の端面は、それぞれ共振器方向と平行である。また、凹部１０６は、半導体レーザの共振器長を周期として、離間して設けられている。この共振器長としては、例えば、３００μｍとすることができる。共振器方向と直交方向における凹部１０６間の距離は、特に限定されないが、半導体レーザの横幅に相当する。この横幅方向の距離としては、たとえば、２５０μｍとすることができる。
【００１９】
続いて、少なくとも凹部１０６の内部を覆うように、誘電体膜からなるＡＲコート膜１０８（低反射膜）を形成する。本実施の形態では、半導体ウェハ１００の全面にＡＲコート膜１０８が形成されている（図１（ｄ））。
ＡＲコート膜１０８の形成方法としては、ウェハ（半導体ウェハ１００）表面の鉛直方向からＡｒガスを添加したスパッタ法を用いることができる。このとき、ウェハは、ドライエッチ溝（凹部１０６）が見える状態で、ステージ上に水平に置き、スパッタターゲットとウェハの距離が一定になるようにセットする。発光端面に付着する膜厚は、ウェハ表面に付着する膜厚の０．４５倍となる。このため、スパッタで形成する膜厚は、発光端面に形成する膜厚の２．２２倍となるように設定する。
【００２０】
ここで、本実施の形態のスパッタ法について詳述する。
本実施の形態に係るにおいては、スパッタ法において、膜の回り込みを利用することにより、垂直壁面の発光端面に誘電体膜を形成する。これにより、誘電体膜の膜厚を均一化することができ、この誘電体膜の反射率の制御を高精度に行うことができる。
【００２１】
通常、スパッタ法では、スパッタターゲットと、スパッタされるウェハとの距離に応じて膜厚が変化すること、すなわち距離が短いほど膜厚は厚くなり、距離が遠いほど膜厚が薄くなることが知られている。仮に、ウェハを斜めに傾けた状態でスパッタ法を用いると、スパッタターゲットとウェハの距離がウェハ内の位置で異なるため、膜厚はスパッタターゲットに近いウェハ表面ほど厚く、遠いウェハ表面ほど薄くなる。また、ウェハサイズが大きくなると、この傾向は顕著となり、ウェハ面内での各ＬＤ端面の膜厚分布が数倍異なる。このため、半導体レーザの低反射率コート膜や高反射率コート膜に使用することは困難となる場合がある。
【００２２】
これに対して、本実施の形態に係るスパッタ法においては、ウェハ（半導体ウェハ１００）を水平にセットし、スパッタターゲットとウェハの距離を一定にすることで、ウェハ面内の膜厚分布を一定にすることができる。
【００２３】
しかしながら、凹部１０６（溝）の内部の垂直壁面の発光端面上の誘電体膜の膜厚については、各チップ内において、均一化が図れないことがある。
【００２４】
これに対して、本実施の形態においては、さらにスパッタ時に、Ａｒガスを５〜１５ｖｏｌ％添加し、スパッタ時の圧力とバイアスパワー等の条件を適切に設定することができる。これにより、スパッタされたターゲット材料が、プラズマ化したＡｒ原子や不活性なＡｒ原子との衝突や反射を繰り返すことにより、ランダムな方向に飛翔し、ウェハのドライエッチ溝の垂直壁面に付着する量を制御することができる。このようにして、スパッタで回り込む膜の厚さをコントロールすることにより、誘電体膜で構成される低反射率コート膜や高反射率コート膜それぞれの反射率を、高精度に制御することが可能となる。
ここで、Ａｒガスを添加するとは、５０ｍｍ範囲の平坦ウェハ上の膜厚の均一性が±２％となるときのＡｒガス流量に対して、さらに、Ａｒガスを５〜１５ｖｏｌ％添加することを意味する。
また、添加Ａｒガスが５ｖｏｌ％未満では、スパッタされたターゲット材料が、Ａｒ原子との衝突、反射頻度が低く、充分な膜厚均一化の効果が得えられない場合がある。一方、添加Ａｒガスが１５ｖｏｌ％を超えると、成膜速度が低下し、実用的でない場合がある。また、添加ガスとしては、Ａｒガスに代え、Ｎ２等の不活性ガスを使用することができる。
【００２５】
ＡＲコート膜１０８としては、誘電体膜であれば特に限定されないが、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５等の酸化物、ＡｌＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４等の窒化物を用いることができる。ＡＲコート膜１０８は、単層でも、多層構造でもよい。本実施の形態では、ＡＲコート膜１０８として、ＳｉＯ２を用いることができる。
【００２６】
ＡＲコート膜１０８の膜厚は、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。また、ＡＲコート膜１０８は、レーザ光に対する端面反射率が、１〜３０％とすることができる。例えば、ＡＲコート膜１０８の膜厚が１１２ｎｍの場合、ＡＲコート膜１０８の反射率は、７％とすることができる。
【００２７】
続いて、ＡＲコート膜１０８の全面にレジストを塗布する。引き続き、ＰＲ法を用いて、レジストのパターニングを行う。そして、両側の端面のうち、片側の端面上のＡＲコート膜１０８のみを覆うようにレジスト１１０のパターンを形成する（図２（ａ））。すなわち、第２の端面上のＡＲコート膜１０８を覆い、かつ第１の端面上のＡＲコート膜１０８を露出させるように、レジスト１１０を形成する。これにより、ＡＲコート膜１０８の高反射率側（第２の端面側）のみを、レジスト１１０で保護する。
【００２８】
続いて、ＡＲコート膜１０８の低反射率側（第１の端面上）を覆うように、ＡＲコート膜１０８に対するエッチング選択比が高いＡｕを含む膜（Ａｕ膜１１２）を形成する（図２（ｂ））。Ａｕを含む膜を形成するには、例えば、スパッタ法またはウェハ自公転タイプの蒸着法を行うことができる。このとき、ウェハ表面および溝（凹部１０６）の底部分におけるコーナ部分で段切れが発生しないようにする。また、基板の加熱を行わずに、常温でメタル（Ａｕ膜１１２）を蒸着することができる。これにより、レジスト１１０の焼きつきとＡｕ膜１１２の酸化膜（ＡＲコート膜１０８）への食いつきを防止することができる。
【００２９】
また、ＡＲコート膜１０８の保護に用いるＡｕを含む膜としては、その保護性・剥離性の観点から、Ａｕからなる金属膜または、Ａｕを含む合金膜であれば使用可能である。また、Ａｕ膜１１２の膜厚としては、例えば、１００ｎｍ程度とすることができる。
【００３０】
続いて、リフトオフ法等により、高反射率側の端面を保護しているレジスト１１０を有機溶剤で除去しつつ、同時に、レジスト１１０上のＡｕ膜１１２を除去する。（図２（ｃ））。これにより、高反射率側のＡＲコート膜１０８を露出させる。
【００３１】
続いて、ＡＲコート膜１０８と同様のスパッタ法を用いて、少なくとも高反射率側の端面上で露出しているＡＲコート膜１０８上に、ＨＲコート膜１１４（高反射膜）を形成する。本実施の形態では、ウェハ表面の鉛直方向からＡｒガスを添加したスパッタ法を用いて、ウェハ全面にＨＲコート膜１１４を形成する（図２（ｄ））。このとき、ウェハはドライエッチ溝が見える状態でステージ上に水平に置き、スパッタターゲットとウェハの距離が一定になるようにセットする。発光端面に付着する膜厚は、ウェハ表面に付着する膜厚の０．４５倍となるため、スパッタで形成する膜厚は、発光端面に形成する膜厚の２．２２倍となるように設定する。
【００３２】
ＨＲコート膜１１４としては、誘電体膜であれば特に限定されないが、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５等の酸化物、ＡｌＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４等の窒化物、アモルファスシリコンを用いることができる。ＨＲコート膜１１４は、単層でも、多層構造でもよい。本実施の形態では、ＨＲコート膜１１４として、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２からなる２層構造を用いることができる。
【００３３】
ＨＲコート膜１１４の膜厚は、例えば、２００ｎｍ〜１０００ｎｍとすることができる。また、ＨＲコート膜１１４は、レーザ光に対する端面反射率が、７０〜９９％とすることができる。例えば、ＨＲコート膜１１４が、Ａｌ２Ｏ３（９７ｎｍ）、ＴｉＯ２（６７ｎｍ）、Ａｌ２Ｏ３（９７ｎｍ）、ＴｉＯ２（６７ｎｍ）、Ａｌ２Ｏ３（１９４ｎｍ）の５層構造を有する場合、ＨＲコート膜１１４の反射率は、８０％とすることができる。
【００３４】
また、ＡＲコート膜１０８とＨＲコート膜１１４との組み合わせは、屈折率や膜厚より決定できる。例えば、表１と表２に記載の組み合わせを用いることができる。表１は、ＡＲコート膜１０８（低反射膜）の膜種の組み合わせを示す。表２は、ＨＲコート膜１１４（高反射膜）の膜種の組み合わせを示す。また、１層目は、膜厚方向に対して、２層目より表層側に存在することを示す。
【００３５】
【表１】
2011192728.tif 000003
【００３６】
【表２】
2011192728.tif 000004
【００３７】
続いて、ＰＲ法によりパターニングを行なうことで、凹部１０６（ドライエッチ溝部分）内をレジスト１１６で埋め込む（図３（ａ））。
【００３８】
続いて、バッファード弗酸等のウェットエッチングにより、Ａｕ膜１１２上のＨＲコート膜１１４（高反射率コーティング膜）を除去する。引き続き、Ｋ＋ＫＩ等のウェットエッチングにより、ＡＲコート膜１０８（低反射率コーティング膜）上のＡｕ膜１１２を除去する。この後、レジスト１１６を剥離除去する（図３（ｂ））。このとき、（ｉ）常温で形成されたＡｕ膜１１２は、ＳｉＯ２等誘電体膜との食いつきがなく、また、Ａｕ膜１１２の特性としては、（ｉｉ）誘電体膜に対する密着性が低く、（ｉｉｉ）さらにエッチャントによる選択性に優れている。このため、誘電体膜へのＡｕ膜の残留は発生しないし、Ａｕ膜への誘電体膜の残留も発生しない。
ここで、Ａｕ膜１１２は、ＡＲコート膜１０８およびＨＲコート膜１１４に対してエッチング選択比が異なる。このＡｕ膜１１２のエッチング選択比としては、１０以上５００以下、このましくは、１００以上３００以下とすることができる。
【００３９】
このようにして、ウェハ状態で、１つの溝内において、垂直壁面の発光端面にそれぞれ低反射率膜コート膜と高反射率コート膜とを作り分けた、半導体レーザダイオードが形成される。このとき、低反射率膜コート膜（ＡＲコート膜１０８）は、半導体ウェハ１００の全面に形成されている。高反射率コート膜（ＨＲコート膜１１４）は、発光端面の高反射側にのみ形成されている。このＨＲコート膜１１４の断面形状は、例えばクランク形状となる。
【００４０】
この後、半導体ウェハ１００の表面および裏面に電極（図示せず）を形成する。そして、図３（ｂ）に示すような、分割位置１１８で半導体ウェハ１００を分割する。すなわち、凹部１０６（ドライエッチ溝）の中央部分とその垂直方向に分割して、個々のペレットを得ることができる。分割するには、例えば、スクライバーによるキズ入れ、ハーフカットダイシング後のブレーキングまたはフルカットダイシングを行うことができる。
以上のようにして、本実施の形態の半導体レーザを得ることができる。
【００４１】
次に、本実施の形態の半導体レーザについて説明する。
図４は、本実施の形態の半導体レーザにおける反射膜の膜厚と反射率との関係を示す。
本実施の形態の半導体レーザは、半導体基板と、半導体基板上に積層されている、活性層を含む半導体層と、半導体層の積層方向に対して平行な半導体層の第１の端面および第２の端面の上に設けられた、第１の誘電体膜（ＡＲコート膜１０８）と、第２の端面上のＡＲコート膜１０８上に設けられた、ＨＲコート膜１１４と、を備え、活性層から±２．５μｍ以内の領域における、第１の端面上のＡＲコート膜１０８の膜厚の変動係数ＣＶが、５％以下である。
【００４２】
上述の製造方法で得られた半導体レーザにおいては、活性層から±２．５μｍ以内の領域（活性層から表面側と溝底側）における、各素子のコーティング膜厚の変動係数ＣＶ（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｖａｒｉａｎｃｅ）は、５％以下とすることができる。
図４に示すように、例えばＳｉＯ２単層（低反射率コート膜）の場合の膜厚と反射率の関係は、ＣＯＳ曲線で示される。ＣＯＳ曲線を見ると、例えば、低反射率コート膜の反射率が１０％の場合に必要な膜厚は８０ｎｍ（８００Å）となる。
ここで、ＣＶ値が５％の場合、ばらつきＳは４ｎｍ（４０Å）となる。製品保証９９．７％を実現するのに必要な膜厚のばらつき範囲は、８０±３Ｓ＝６８〜９２（ｎｍ）となる。このときの最大反射率は１４％、最小反射率は７％となる。そして、最大反射率／最小反射率は、２．０となり、要求を満足することができる。このように、半導体レーザの低反射率コート膜は、最大反射率／最小反射率が２以下となり、十分に製品保証ができる。一方、ＣＶ値が５％を超えると、最大反射率と最小反射率の比は２より大きくなるため、十分な製品保証が出来なくなる。
【００４３】
ここで、反射率は、膜をつける半導体ＬＤの発振波長および等価屈折率と、スパッタで成膜する膜の厚さと屈折率から、計算により求めることができる。例えば、ＳｉＯ２の膜厚がｄ１（ｎｍ）の時の反射率Ｒは、以下の計算式で求められる。
反射率：Ｒ＝（Ａ×ＣＯＳ（Ｘ）＋Ｂ）×１００（％）
Ｘ＝（ｄ１／ｄ０）×（π／２）
ｄ０＝λｐ／（２×ＮＳ）
ＳｉＯ２の屈折率：ＮＳ＝１．４８
ＬＤの波長：λｐ＝６５０ｎｍ
定数：Ａ＝０．１３、Ｂ＝０．１９
【００４４】
また、本実施の形態の半導体レーザの製造方法は、ウェハを水平にし、さらにＡｒガスを添加してコーティングするため、発光端面のコーティング膜厚のばらつきを小さくすることができる。
たとえば、ウェハを斜めにした一例においては、活性層位置から表面側と溝底側の±２．５μｍ以内の膜厚は、変動係数ＣＶ値が１３．４％となる。一方、実施の形態のように、ウェハを水平にし、さらにＡｒガスを添加した場合は、変動係数ＣＶ値が４．４％に改善することができる。
【００４５】
ウェハを斜めにセットする場合、ウェハサイズが大きくなると、スパッタターゲットをウェハの距離がウェハ面内で大きく異なるため、膜厚分布はウェハ内で大きくなる。
これに対して、本実施の形態のように、ウェハを水平にセットする場合は、ターゲットとの距離は一定であるため、大口径ウェハにも適用が可能である。
【００４６】
本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態では、半導体ウェハ１００上に溝（凹部１０６）を形成し、この溝内の両側壁のうち、低反射側の側壁（第１の端面）にはＡＲコート膜１０８を形成し、一方高反射側の側壁（第２の端面）にはＨＲコート膜１１４を形成する。この後、半導体ウェハ１００を分割することにより、両側壁は、それぞれ半導体レーザの発光端面となる。そこで、本実施の形態では、１つの凹部１０６内において、発光端面となる２つの端面上に異なる誘電体膜を作り分けるために、第１の誘電体膜（ＡＲコート膜１０８）をＡｕ膜１１２で覆った状態で、もう一方の第２の誘電体膜（ＨＲコート膜１１４）を形成している。このＡｕ膜１１２は、ＡＲコート膜１０８およびＨＲコート膜１１４に対するエッチング選択比が高いが低い。これにより、Ａｕ膜１１２を除去する際、ＡＲコート膜１０８上にＡｕ膜１１２が残存することを低減することができる。また、誘電体膜の膜減りを防止することができる。したがって、第１の端面上のＡＲコート膜１０８の膜厚がバラつくことを抑制できる。
【００４７】
また、本実施の形態では、半導体ウェハ１００に対して垂直にドライエッチ面を形成する条件を採用している。これにより、凹部１０６の両側の側壁（第１の端面および第２の端面）は、半導体ウェハ１００に対して鉛直方向と平行になるように形成される。このため、ウェハ面に対して垂直な両端面上に、メタルや有機物などの汚染物質が付着することを低減できる。端面上を清浄に保つことで、この端面上に形成されるＡＲコート膜１０８やＨＲコート膜１１４の膜厚のバラツキを抑制できる。
【００４８】
また、本実施の形態では、凹部１０６を形成するためにドライエッチを実施するとき、マスクとしてシリコン酸化膜を用いている。これにより、マスクとして、レジストなどの有機物やメタルを使用しないで済む。したがって、凹部１０６形成時において、両端面上に、汚染物質が付着することを低減できる。これにより、汚染物質がＡＲコート膜１０８などの誘電体膜と端面との間に残存することにより、誘電体膜の膜厚がバラツクことを抑制できる。
【００４９】
また、本実施の形態に係るスパッタ法においては、ウェハ（半導体ウェハ１００）を水平にセットし、かつ不活性ガスを通常よりも多く添加している。これにより、ウェハ面に対して垂直な端面上に形成される誘電体膜の膜厚を精度よく制御することができる。
【００５０】
このようにして、ウェハ状態のままで半導体レーザの発光端面への不純物の汚染を防止するとともに、簡易な方法かつ大口径ウェハの発光端面の垂直面への成膜する非対称コーティングの膜厚を均一にすることにより、反射率を容易に制御することができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、凹部１０６の両側壁をＡＲコート膜１０８で覆った状態で、同じ凹部１０６内の側壁にＨＲコート膜１１４を作り分ける工程を行う。これにより、非対称コート膜形成時に、両端面を汚染物質から保護できる。したがって、信頼性に優れた半導体レーザが得られる。
【００５２】
また、本実施の形態では、凹部１０６の側壁にＨＲコート膜１１４が形成される位置が、半導体レーザーバーごとに、揃っている。このため、方向を合わせる工程が不要となり、ペレットの生産性が向上する。
【００５３】
また、ウェハ状態のままで非対称コーティングされた半導体レーザ用ウェハを形成することができるため、大幅な工数低減と作業時間の短縮が図れる。
【００５４】
次に、従来技術と対比しつつ本実施の形態の効果についてさらに説明する。
【００５５】
特許文献１では、蒸着法によるメタルまたは誘電体多層膜の形成を行っている。この場合、鉛直方向からの蒸着では蒸着分子が直線的に飛翔してウェハに堆積して成膜するため、ウェハ表面に垂直に形成された壁面へ膜の膜厚制御が困難である。このため、メタルの場合は発光端面の膜厚分布を無視してメタル厚を厚くすることにより高反射率面を容易に形成できるが、端面反射率は９９％程度に固定されてしまい、通常の半導体レーザのように高反射率側からの光出力によるモニタリングが困難である。また誘電体多層膜の場合は、各膜厚を制御することができないため、端面反射率の制御は困難である。
【００５６】
これに対して、本実施の形態では、誘電体膜の形成には、スパッタ法を用いている。これにより、誘電体膜の膜厚を精度よく制御することができる。
【００５７】
特許文献２では、ドライエッチを実施するときおよび端面コート膜を形成する時に、Ｎｉメタルおよびメタル下のレジストの成分を巻き込んでドライエッチおよび端面コートを実施する。このため、ウェハに垂直に形成される発光端面にＮｉメタルおよびレジストの有機物付着が発生する。これにより、端面保護膜形成において有機物による膜膨れが発生し、発光端面の反射率が設計と異なるがある。
【００５８】
これに対して、本実施の形態では、凹部１０６を形成するためにドライエッチを実施するとき、マスクとしてシリコン酸化膜を用いており、マスクとして、レジストなどの有機物やメタルを使用しないで済む。したがって、凹部１０６形成時において、両端面上に、汚染物質が付着することを低減できる。また、発光端面の汚染を防止できるので、半導体レーザを長時間動作させたときに、劣化が起こりにくくなる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の半導体レーザの製造方法について説明する。
図５〜図８は、本実施の形態における半導体レーザの製造手順を示す工程断面図である。
【００６０】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態では別々に形成していた反射膜とコンタクト電極とを、同時に形成する方法の一例を示す。また、本実施の形態では、Ａｕを含む膜としては、ＡｕＧｅ等のＡｕと他金属との合金膜を用いる。
【００６１】
まず、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系材料によるクラッド層、活性層、クラッド層等のエピタキシャル成長で順次成長済みウェハ（半導体ウェハ１００）を形成する。図５（ａ）に示すように、この半導体ウェハ１００の表面にＳｉＯ２膜１０２を形成する。図５（ｂ）に示すように、ＰＲ法により半導体レーザの共振器長を周期とするドライエッチ溝部分を開口するための、レジスト１０４のパターンＰＲを形成する。図５（ｃ）に示すように、ドライエッチングを行い、凹部１０６（ドライエッチ溝部分）を形成する。そして、図５（ｄ）に示すように、半導体ウェハ１００の全面にＡＲコート膜１０８を形成する。
【００６２】
図６（ａ）に示すように、凹部１０６の内部および凹部１０６近傍のウェハ表面に形成されるように、レジスト１１０に対してＰＲ法を用いてパターニングを行う。図６（ｂ）に示すように、レジスト１１０をマスクとして、ＢＨＦ等でＡＲコート膜１０８をエッチングする。これにより、コンタクト電極用の窓空け部を形成する。
【００６３】
続いて、レジスト１１０を除去して再度ＰＲを行う。これにより、図６（ｃ）に示すように、ＡＲコート膜１０８の高反射率側のみをレジスト１１０で保護する。
【００６４】
図７（ａ）に示すように、スパッタ法またはウェハ自公転タイプの蒸着法により、ＡｕＧｅ１２２等の合金薄膜（〜１００ｎｍ）を成膜する。このとき、ウェハ表面および凹部１０６の底部におけるコーナ部分で段切れが発生しないようにする。また、基板の加熱を行わず常温でメタルを蒸着することにより、レジストの焼きつきとメタルの酸化膜への食いつきを防止できる。
【００６５】
図７（ｂ）に示すように、リフトオフ法等により、ＡＲコート膜１０８の高反射率側を保護しているレジスト１１０を有機溶剤で除去すると同時に、ＡｕＧｅ膜１２２を除去する。これにより、コンタクト電極形成と同時に高反射率側を保護しているＡｕＧｅ膜１２２を除去できる。
【００６６】
図７（ｃ）に示すように、ウェハ表面の鉛直方向からＡｒガスを添加したスパッタ法を用いて、ウェハの全面に、ＨＲコート膜１１４を形成する。このとき、ウェハはドライエッチ溝（凹部１０６）が見える状態でステージ上に水平に置き、スパッタターゲットとウェハの距離が一定になるようにセットする。発光端面に付着する膜厚は、ウェハ表面に付着する膜厚の０．４５倍となるため、スパッタで形成する膜厚は、発光端面に形成する膜厚の２．２２倍となるように設定する。
【００６７】
図８（ａ）に示すように、凹部１０６の高反射率側をレジスト１１６で覆うように、ＰＲ法でパターニングを行なう。
【００６８】
図８（ｂ）に示すように、バッファード弗酸等のウェットエッチングにより、ＡｕＧｅ膜１２２上のＨＲコート膜１１４を除去する。
【００６９】
続いて、レジスト１１６を除去した後に、さらにＰＲ法によりコンタクト電極部分を保護するように、ＰＲ法によりマスク１２０（フォトレジスト）を形成する。引き続き、図８（ｃ）に示すように、Ｋ＋ＫＩ等のウェットエッチングにより、ＡＲコート膜１０８上のＡｕＧｅ膜１２２を除去する。この後、マスク１２０を剥離除去する。このとき、ＳｉＯ２等誘電体膜と常温で形成されたＡｕＧｅ膜１２２は食いつきがなく、誘電体膜に対して密着性が低く、またエッチャントによる選択性が優れている。このため、誘電体膜へのＡｕＧｅ膜１２２の残留は発生しないし、ＡｕＧｅ膜１２２への誘電体膜の残留は発生しない。
【００７０】
このようにして、ウェハ状態で、１つの溝内において、垂直壁面の発光端面にそれぞれ低反射率膜コート膜と高反射率コート膜とを作り分けた、半導体レーザダイオードが形成される。
後の工程で、表面、裏面に電極を形成する。そして、図８（ｃ）に示すような、分割位置１１８で半導体ウェハ１００を分割する。すなわち、ドライエッチ溝の中央部分とその垂直方向に分割して、個々のペレットを得る。
【００７１】
第２の実施の形態においては、分離膜をＡｕを含む合金膜とした場合でも、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００７２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１００  半導体ウェハ
１０２  ＳｉＯ２
１０４  レジスト
１０６  凹部
１０８  ＡＲコート膜
１１０  レジスト
１１２  Ａｕ膜
１１４  ＨＲコート膜
１１６  レジスト
１１８  分割位置
１２０  マスク
１２２  ＡｕＧｅ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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