(57)【要約】【課題】ドライエッチングにおいてマイクロマスクの発生を抑制できる半導体光素子の製造方法を提供する。【解決手段】プロセスチャンバ１０ａの内側におけるＨ２Ｏ分子比率を基準範囲に調整するステップＳ１と、調整後のプロセスチャンバ１０ａの内側においてウェハＷａ，Ｗｂを配置し、ウェハＷａ，Ｗｂから量子カスケードレーザ１ａ，１ｂの基板生産物を形成するステップＳ２とを備え、プロセスチャンバ１０ａの内側の表面にはアルマイト処理が施されており、ステップＳ１は、前記プロセスチャンバに真空引きを行うステップＳ１ａとプロセスチャンバ１０ａの内側の表面をドライクリーニングするステップＳ１ｂとプロセスチャンバ１０ａの内側にハロゲン系のガスを用いてプラズマを発生させるステップＳ１ｃとを備る。【選択図】図４
2015135897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光素子の製造方法であって、
前記半導体光素子の形成に用いるプロセスチャンバの内側におけるＨ２Ｏ分子比率を基準範囲に調整する調整工程と、
前記調整工程による調整後の前記プロセスチャンバの内側において第１の半導体基板を配置し、前記第１の半導体基板から前記半導体光素子の基板生産物を形成する形成工程と、
を備え、
前記プロセスチャンバの内側の表面には、アルマイト処理が施されており、
前記調整工程は、
前記プロセスチャンバに真空引きを行う第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記プロセスチャンバの内側の表面をドライクリーニングする第２の工程と、
前記第２の工程の後の前記プロセスチャンバの内側に、ハロゲン系のガスを用いてプラズマを発生させる第３の工程と、
を備える、
半導体光素子の製造方法。
【請求項２】
前記調整工程は、前記第３の工程の後に、前記プロセスチャンバの内側に第２の半導体基板を配置した状態でプラズマを発生させる第４の工程を更に備える、
請求項１に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項３】
前記半導体光素子は、量子カスケードレーザであり、
前記量子カスケードレーザは、メサ部と発光層とを備え、
前記発光層は、前記メサ部に設けられ、Ａｌを含有し、
前記形成工程は、ドライエッチングによって前記メサ部を形成する工程を含み、
前記ドライエッチングは、ハロゲン系のエッチングガスを用いて行われる、
請求項１又は請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項４】
前記調整工程において用いられる前記基準範囲は、１０％以上２０％以下である、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第２の工程は、ＣＦ４とＯ２との混合ガスを用いて、前記プロセスチャンバの内側の表面をドライクリーニングする、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の半導体光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、量子カスケードレーザの技術を開示している。この量子カスケードレーザは、比較的に大きい非線型屈折率を有し、サブバンド間遷移の利用に基づいている。この量子カスケードレーザは、中赤外光のピコ秒パルスを生成する。この量子カスケードレーザのカーレンズモード同期は、サブバンド内のレーザー遷移に起因する屈折率の非線型性によって実現される。ＱＣ自己収束機構を損失変調に変換するために必要とされるキャビティ内絞りは、以下のような性質を有するＱＣレーザー導波路によって実現される：（１）半導体材料から比較的薄い誘電体層によって隔てられた光学的損失の大きい層、（２）比較的長いレーザー導波路。特許文献１の一つの実施例においては、モード結合に用いられる光学的損失の大きい層は金属で形成されており電極の一方を構成するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１―３２０１３６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Y.  Kawase,  M.  Kitano,  F.  Mizutani,  M.  Saeki,  Y.  Shirai,  and  Tadahiro  Ohmi:  Journal  of  The  Electrochemical  Society,  154(9)  C530-C539  (2007),  Figure  2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ダブルチャネル構造もしくは埋め込みヘテロ構造をもつ量子カスケードレーザでは、しきい値電流の低減を目的とした電流狭窄のため、幅５〜１０［μｍ］、深さ５〜１０［μｍ］の垂直な側面をもつストライプ状のメサ部の形成が必要となる。従来のダブルチャネル構造をもつ量子カスケードレーザのメサは、ウエットエッチングによって形成されている。この場合、順メサ部もしくは逆メサ部であってもコア層の広がりが大きく、電流が狭窄されず、コア層にかかる電流密度を高くできず、しきい値電流の低減が困難となる。このような困難を解消するために、ドライエッチングによってメサ部を形成することができる。しかし、アスペクト比の高いストライプ状のメサ部を形成する場合、エッチング中において複数のマイクロマスクによる複数のピラーの発生が懸念される。
【０００６】
具体的に説明する。従来のダブルチャネル構造もしくは埋め込みヘテロ構造の量子カスケードレーザの作製において、ストライプ状のメサ部をウエットエッチングで形成すると、メサ部の裾は順メサ部や逆メサ部を問わずに、３０度程度の傾斜を持つ。従って、メサ部の深さが５〜１０［μｍ］の場合には、メサ部の端部に対してメサ部の基端部の幅が２０［μｍ］程度の拡がる。逆に、メサ部の基端部の拡がりのため、メサ部の深さが５〜１０［μｍ］の場合にはメサ部の端部の幅を２０μｍ以下にすることができない。量子カスケードレーザでは、しきい値電流を低減させるため、コア層の幅を５〜１０［μｍ］とすることによって、注入電流を絞り込む。しかし、従来の量子カスケードレーザは、上記のようにメサ部の基端部に広がりがあるので、十分な電流狭窄ができない構造を有している。そこで、垂直なストライプ状のメサ部を形成するために、ウェットエッチングに代わってドライエッチングが用いられる。このドライエッチングでは、エッチング装置にＩＣＰ―ＲＩＥが用いられ、エッチングガスにハロゲン系ガスが用いられる。ハロゲン系ガスは腐食性の強いガスなので、ＩＣＰ―ＲＩＥのプロセスチャンバの内側の表面、すなわち、プロセスチャンバの内壁、防着板、ウエハ搬送用トレーなどを構成するアルミ合金材料の表面、などには、耐腐食性の表面処理としてアルマイト（酸化アルミニウム）加工を施すことができる。しかし、アルマイトは腐食には強いが、水（Ｈ２Ｏ）比較的にを含みやすい特性を有する。このため、アルマイトに吸着したＨ２Ｏがエッチング中にウエハに付着してマイクロマスクとなり、エッチングが進む過程で、マイクロマスクによるピラーが発生する。ピラーは、エッチング面の底面荒れや異物となってウエハ上に残留するので、デバイスの歩留まりに影響する。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記の事項を鑑みてなされたものであり、ドライエッチングにおいてマイクロマスクの発生を抑制できる半導体光素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面は、半導体光素子の製造方法であって、前記半導体光素子の形成に用いるプロセスチャンバの内側におけるＨ２Ｏ分子比率を基準範囲に調整する調整工程と、前記調整工程による調整後の前記プロセスチャンバの内側において第１の半導体基板を配置し、前記第１の半導体基板から前記半導体光素子の基板生産物を形成する形成工程と、を備え、前記プロセスチャンバの内側の表面には、アルマイト処理が施されており、前記調整工程は、前記プロセスチャンバに真空引きを行う第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記プロセスチャンバの内側の表面をドライクリーニングする第２の工程と、前記第２の工程の後の前記プロセスチャンバの内側に、ハロゲン系のガスを用いてプラズマを発生させる第３の工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ドライエッチングにおいてマイクロマスクの発生を抑制できる半導体光素子の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る製造方法によって製造される半導体光素子の内部の構成を説明するための図である。
【図２】図２は、実施形態に係る製造方法によって製造される半導体光素子の発光層の構造を説明するための図である。
【図３】図３は、半導体光素子の製造に用いるＩＣＰ−ＲＩＥ装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】図４は、半導体光素子の製造方法の主要な工程を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態に係る製造方法の奏する効果を説明するために用いる図である。
【図６】図６は、半導体光素子がダブルチャネル構造の量子カスケードレーザである場合において、量子カスケードレーザの基板生産物を形成する工程の主要部を説明するための図である。
【図７】図７は、半導体光素子がダブルチャネル構造の量子カスケードレーザである場合において、量子カスケードレーザの基板生産物を形成する工程の主要部を説明するための図である。
【図８】図８は、半導体光素子が埋め込みヘテロ構造の量子カスケードレーザである場合において、量子カスケードレーザの基板生産物を形成する工程の主要部を説明するための図である。
【図９】図９は、半導体光素子が埋め込みヘテロ構造の量子カスケードレーザである場合において、量子カスケードレーザの基板生産物を形成する工程の主要部を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。第１の実施態様に係る半導体光素子の製造方法は、前記半導体光素子の形成に用いるプロセスチャンバの内側におけるＨ２Ｏ分子比率を基準範囲に調整する調整工程と、前記調整工程による調整後の前記プロセスチャンバの内側において第１の半導体基板を配置し、前記第１の半導体基板から前記半導体光素子の基板生産物を形成する形成工程と、を備え、前記プロセスチャンバの内側の表面には、アルマイト処理が施されており、前記調整工程は、前記プロセスチャンバに真空引きを行う第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記プロセスチャンバの内側の表面をドライクリーニングする第２の工程と、前記第２の工程の後の前記プロセスチャンバの内側に、ハロゲン系のガスを用いてプラズマを発生させる第３の工程と、を備える。
【００１２】
アルマイト皮膜は、例えばハロゲン系のエッチングガスによる腐食に対して比較的に強い耐性を有する。非特許文献１に示すように、アルマイト皮膜は、多孔質構造を備えるので、Ｈ２Ｏを比較的に多く取り込む性質を備える。また、ハロゲン系のエッチングガスから生成される反応物を、プロセスチャンバの内側の表面から除去するには水拭きが効果的なので、水拭きによってプロセスチャンバの内側の表面が清掃される場合がある。この水拭きが行われる場合には、プロセスチャンバの内側のアルマイト皮膜の表面に比較的に多くの水が残留すると共に、比較的に多くのＨ２Ｏがアルマイト皮膜に取り込まれる場合がある。アルマイト皮膜の表面及び内部に存在するＨ２Ｏがエッチング中にウエハに水滴として付着すると、この水滴がウェハの表面においてマイクロマスクとなるので、ウェハのエッチングが進行するにつれてウェハの表面に複数のピラーが発生することとなる。第１の実施態様によれば、プロセスチャンバの内側の表面には例えばハロゲン系のエッチングガスによる腐食を防止するためにアルマイト処理が施されており、このプロセスチャンバに対し真空引きを行う第１の工程と、プロセスチャンバに対しドライクリーニングを行う第２の工程と、プロセスチャンバの内側においてプラズマを発生させる第３の工程とを備える調整工程が半導体光素子の基板生産物を形成する形成工程の前に行われるので、形成工程においてウェハのエッチングに伴うピラーの発生が抑制される。具体的には、第１の工程の真空引きによって、プロセスチャンバの内側の気体に含まれているＨ２Ｏの一部がプロセスチャンバの外に排気され、第２の工程のドライクリーニングによって、プロセスチャンバのアルマイト皮膜の内部のＨ２Ｏの一部がアルマイト皮膜の外にたたき出され、第３の工程のプラズマによって第２の工程でアルマイト皮膜の外にたたき出されたＨ２Ｏがハロゲン系原子のラジカルと反応してプロセスチャンバの外に排気される。このようにして、プロセスチャンバの内側から外側にＨ２Ｏが十分に排除されるので、水滴がマイクロマスクとなって、形成工程においてエッチングされたウェハの表面に複数のピラーが形成されることを抑制できる。従って、半導体光素子の製造歩留まりが向上する。
【００１３】
第２の実施態様に係る製造方法では、前記調整工程は、前記第３の工程の後に、前記プロセスチャンバの内側に第２の半導体基板を配置した状態でプラズマを発生させる第４の工程を更に備える。第２の半導体基板がプラズマと反応することによって第２の半導体基板から反応生成物が発生する。この反応生成物がアルマイト皮膜を覆うことによって、アルマイト皮膜からのＨ２Ｏの放出が低減される。
【００１４】
第３の実施態様に係る製造方法では、前記半導体光素子は、量子カスケードレーザであり、前記量子カスケードレーザは、メサ部と発光層とを備え、前記発光層は、前記メサ部に設けられ、Ａｌを含有し、前記形成工程は、ドライエッチングによって前記メサ部を形成する工程を含み、前記ドライエッチングは、ハロゲン系のエッチングガスを用いて行われる。第３の実施態様のようにＡｌを含有する発光層を含むメサ部の形成は、ハロゲン系のエッチングガスによって効果的に行える。従って、プロセスチャンバの内側の表面のアルマイト皮膜がハロゲン系のエッチングガスによる腐食の防止に対し有効に機能する。また、カスケードレーザの発光層の厚みが比較的に大きく、この発光層を含むメサ部の厚みも比較的に大きいものとなり、よって、メサ部の形成には比較的に深いエッチングが必要となるので、ピラーが形成される場合にはピラーは比較的に大きなものとなる。従って、第３の実施態様に係るカスケードレーザの製造において第１又は第２の実施態様の構成は、ピラーの形成を抑制するので、効果的である。
【００１５】
第４の実施態様に係る製造方法では、前記調整工程において用いられる前記基準範囲は、１０％以上２０％以下である。第４の実施態様によれば、プロセスチャンバの内側におけるＨ２Ｏ分子比率が基準範囲１０％以上２０％以下に調整されるので、形成工程で形成されるメサ部の垂直性が向上される。
【００１６】
第５の実施態様に係る製造方法では、前記第２の工程は、ＣＦ４とＯ２との混合ガスを用いて、前記プロセスチャンバの内側の表面をドライクリーニングする。ＣＦ４とＯ２との混合ガスによって生成されるプラズマによるイオンの衝突によって、アルマイト皮膜の内部のＨ２Ｏがアルマイト皮膜の外にたたき出されるので、アルマイト皮膜の内部のＨ２Ｏの量を低減できる。
【００１７】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。以下、実施形態に係る半導体光素子の製造方法を説明する。図１は、実施形態に係る製造方法によって製造される半導体光素子の内部の構成を説明するための図である。図２は、実施形態に係る製造方法によって製造される半導体光素子の発光層の構造を説明するための図である。図３は、半導体光素子の製造に用いるＩＣＰ−ＲＩＥ装置１０（ＩＣＰ−ＲＩＥ：Inductive  Coupled  Plasma-Reactive  Ion  Etching）の構成を模式的に示す図である。図４は、半導体光素子の製造方法の主要な工程を説明するためのフローチャートである。図５は、実施形態に係る製造方法の奏する効果を説明するために用いる図である。図６及び図７は、半導体光素子がダブルチャネル構造の量子カスケードレーザ１ａである場合において、量子カスケードレーザ１ａの基板生産物１１ａを形成する工程の主要部を説明するための図である。図８及び図９は、半導体光素子が埋め込みヘテロ構造の量子カスケードレーザ１ｂである場合において、量子カスケードレーザ１ｂの基板生産物１１ｂを形成する工程の主要部を説明するための図である。
【００１８】
まず、図１及び図２を参照して、図４のフローチャートに示す製造方法によって製造される半導体光素子の構成の概略を説明する。図１の（Ａ）部に示す量子カスケードレーザ１ａと図１の（Ｂ）部に示す量子カスケードレーザ１ｂとは、何れも、図４のフローチャートに示す製造方法によって製造される半導体光素子の具体例である。量子カスケードレーザ１ａは、ダブルチャネル構造の量子カスケードレーザであり、量子カスケードレーザ１ｂは、ヘテロ構造の量子カスケードレーザである。
【００１９】
図１の（Ａ）部は、量子カスケードレーザ１ａのストライプ状のメサ部１ａ２の延びる方向に対し直交する面から見た量子カスケードレーザ１ａの内部構造を説明するための図である。図１の（Ｂ）部は、量子カスケードレーザ１ｂのストライプ状のメサ部１ｂ２の延びる方向に対し直交する面から見た量子カスケードレーザ１ｂの内部構造を説明するための図である。
【００２０】
まず、量子カスケードレーザ１ａの構成を説明する。量子カスケードレーザ１ａは、基板１ａ１、メサ部１ａ２、パッシベーション膜１ａ３、電極１ａ４、電極１ａ５を備える。基板１ａ１の厚みは、例えば１００［ｎｍ］程度である。基板１ａ１の材料は、例えばＩｎＰである。基板１ａ１は、主面Ｓｆａ１と裏面Ｓｆａ３とを備える。主面Ｓｆａ１と裏面Ｓｆａ３とは、互いに対向する。主面Ｓｆａ１は、（１００）面である。
【００２１】
メサ部１ａ２は、基板１ａ１の主面Ｓｆａ１に設けられている。メサ部１ａ２は、主面Ｓｆａ１に平行に、基板１ａ１の（０−１−１）面に垂直な方向に沿ってストライプ状に延びている。メサ部１ａ２は、二つの側面Ｓｆａ２と端面Ｓｆａ４とを備える。メサ部１ａ２の幅Ｈａ１は、例えば３〜１０［μｍ］程度であることができ、メサ部１ａ２の高さＨａ２は、例えば、５〜１０［μｍ］程度であることができる。幅Ｈａ１は、メサ部１ａ２の一方の側面Ｓｆａ２から他方の側面Ｓｆａ２までの距離である。高さＨａ２は、基板１ａ１の主面Ｓｆａ１から、メサ部１ａ２の端面Ｓｆａ４を含む面までの距離である。基板１ａ１の主面Ｓｆａ１は、メサ部１ａ２の基端側にある。メサ部１ａ２の端面Ｓｆａ４は、メサ部１ａ２の先端側にある。メサ部１ａ２は、多重量子井戸層１ａ２ａ、クラッド層１ａ２ｂ、コンタクト層１ａ２ｃを備える。
【００２２】
多重量子井戸層１ａ２ａは基板１ａ１の上に設けられ、クラッド層１ａ２ｂは多重量子井戸層１ａ２ａの上に設けられ、コンタクト層１ａ２ｃはクラッド層１ａ２ｂの上に設けられている。多重量子井戸層１ａ２ａは、例えば２．２８２［μｍ］程度の厚みを備える発光層であることができる。多重量子井戸層１ａ２ａは、数百の層の超格子構造を備える。多重量子井戸層１ａ２ａは、Ａｌを含有する。多重量子井戸層１ａ２ａの超格子構造は、例えば、ＩｎＧａＡｓ層とＩｎＡｌＡｓ層とが交互に積層された構成であることができる。多重量子井戸層１ａ２ａは、例えば、図２に示す層構造が３５周期繰り返された構成であることができる。
【００２３】
クラッド層１ａ２ｂは、例えば３［μｍ］程度の厚みを備えることができる。クラッド層１ａ２ｂの材料は、ｎ型の例えばＩｎＰであることができる。クラッド層１ａ２ｂは、例えばＳｉがドーピングされた構成であることができる。コンタクト層１ａ２ｃは、例えば１００［ｎｍ］程度の厚みを備えることができる。コンタクト層１ａ２ｃの材料は、例えばｎ型のＩｎＧａＡｓであることができる。クラッド層１ａ２ｂは、例えばＳｉがドーピングされた構成であることができる。
【００２４】
パッシベーション膜１ａ３は、基板１ａ１の主面Ｓｆａ１とメサ部１ａ２の側面Ｓｆａ２とを覆う。パッシベーション膜１ａ３は、メサ部１ａ２の端面Ｓｆａ４の一部を覆う。パッシベーション膜１ａ３の材料は、例えばＳｉＯＮ及びＳｉＮの何れかであることができる。パッシベーション膜１ａ３は、例えば３００［ｎｍ］程度の厚みを備えることができる。電極１ａ４は、パッシベーション膜１ａ３の上に設けられており、端面Ｓｆａ４を介してコンタクト層１ａ２ｃに接触している。電極１ａ４は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造を備えることができる。電極１ａ５は、基板１ａ１の裏面Ｓｆａ３に設けられている。電極１ａ５は、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造を備えることができる。
【００２５】
次に、量子カスケードレーザ１ｂの構成を説明する。量子カスケードレーザ１ｂは、基板１ｂ１、メサ部１ｂ２、パッシベーション膜１ｂ３、電極１ｂ４、電極１ｂ５、埋込層１ｂ６を備える。基板１ｂ１の厚みは、例えば１００［μｍ］程度である。基板１ｂ１の材料は、例えばＩｎＰである。基板１ｂ１は、主面Ｓｆｂ１と裏面Ｓｆｂ３とを備える。主面Ｓｆｂ１と裏面Ｓｆｂ３とは、互いに対向する。主面Ｓｆｂ１は、（１００）面である。
【００２６】
メサ部１ｂ２は、基板１ｂ１の主面Ｓｆｂ１に設けられている。メサ部１ｂ２は、主面Ｓｆｂ１に平行に、基板１ｂ１の（０−１−１）面に垂直な方向に沿ってストライプ状に延びている。メサ部１ｂ２は、二つの側面Ｓｆｂ２と端面Ｓｆｂ４とを備える。メサ部１ｂ２の幅は、量子カスケードレーザ１ａのメサ部１ａ２の幅Ｈａ１と同様である。メサ部１ｂ２の高さは、量子カスケードレーザ１ａのメサ部１ａ２の高さＨａ２と同様である。メサ部１ｂ２の場合の幅Ｈａ１は、メサ部１ｂ２の一方の側面Ｓｆｂ２から他方の側面Ｓｆｂ２までの距離である。メサ部１ｂ２の場合の高さＨａ２は、基板１ｂ１の主面Ｓｆｂ１から、メサ部１ｂ２の端面Ｓｆｂ４を含む面までの距離である。基板１ｂ１の主面Ｓｆｂ１は、メサ部１ｂ２の基端側にある。メサ部１ｂ２の端面Ｓｆｂ４は、メサ部１ｂ２の先端側にある。メサ部１ｂ２は、多重量子井戸層１ｂ２ａ、クラッド層１ｂ２ｂ、コンタクト層１ｂ２ｃを備える。
【００２７】
多重量子井戸層１ｂ２ａは基板１ｂ１の上に設けられ、クラッド層１ｂ２ｂは多重量子井戸層１ｂ２ａの上に設けられ、コンタクト層１ｂ２ｃはクラッド層１ｂ２ｂの上に設けられている。多重量子井戸層１ｂ２ａは、例えば２．２８２［μｍ］程度の厚みを備える発光層であることができる。多重量子井戸層１ｂ２ａは、数百層の超格子構造を備える。多重量子井戸層１ｂ２ａは、Ａｌを含有する。多重量子井戸層１ｂ２ａの超格子構造は、例えば、ＩｎＧａＡｓ層とＩｎＡｌＡｓ層とが交互に積層された構成であることができる。多重量子井戸層１ｂ２ａは、例えば、図２に示す層構造が３５周期繰り返された構成であることができる。
【００２８】
クラッド層１ｂ２ｂは、例えば３［μｍ］程度の厚みを備えることができる。クラッド層１ｂ２ｂの材料は、ｎ型の例えばＩｎＰであることができる。クラッド層１ｂ２ｂは、例えばＳｉがドーピングされた構成であることができる。コンタクト層１ｂ２ｃは、例えば１００［ｎｍ］程度の厚みを備えることができる。コンタクト層１ｂ２ｃの材料は、例えばｎ型のＩｎＧａＡｓであることができる。コンタクト層１ｂ２ｃは、例えばＳｉがドーピングされた構成であることができる。
【００２９】
パッシベーション膜１ｂ３は、埋込層１ｂ６の表面とメサ部１ｂ２の端面Ｓｆｂ４の一部とを覆う。パッシベーション膜１ｂ３の材料は、例えばＳｉＯＮであることができる。パッシベーション膜１ｂ３は、例えば３００［ｎｍ］程度の厚みを備えることができる。電極１ｂ４は、パッシベーション膜１ｂ３の上に設けられており、端面Ｓｆｂ４を介してコンタクト層１ｂ２ｃに接触している。電極１ｂ４は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造を備えることができる。電極１ｂ５は、基板１ｂ１の裏面Ｓｆｂ３に設けられている。電極１ｂ５は、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造を備えることができる。埋込層１ｂ６は、メサ部１ｂ２の両側に設けられている。埋込層１ｂ６は、メサ部１ｂ２を挟むように設けられている。埋込層１ｂ６の材料は、例えば絶縁性のＦｅ‐ＩｎＰであることができる。
【００３０】
次に、図３を参照して、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置１０の構成の主要部を説明する。ＩＣＰ−ＲＩＥ装置１０は、実施形態に係る製造方法のドライエッチング処理を行う場合に用いる。ＩＣＰ−ＲＩＥ装置１０は、プロセスチャンバ１０ａ、電源１０ｂ、基板加熱機構１０ｃ、ウェハトレイ１０ｄ、流入孔１０ｅ、開口１０ｆ、排出孔１０ｇ、質量分析計１０ｈ、アルマイト皮膜１０ｉを備える。プロセスチャンバ１０ａは、基板加熱機構１０ｃ及びウェハトレイ１０ｄを内包する。電源１０ｂは、プロセスチャンバ１０ａの上面に設けられ、ウェハトレイ１０ｄは、プロセスチャンバ１０ａの底面に設けられている。プロセスチャンバ１０ａの上面と底面とは互いに対向している。電源１０ｂは、１００〜３００［Ｗ］のＩＣＰ（Inductively  Coupled  Plasma）と、１００〜１０００［Ｗ］のバイアスとを備える。基板加熱機構１０ｃは、プロセスチャンバ１０ａの底面に設けられている。基板加熱機構１０ｃは、ウェハトレイ１０ｄの上に載置されるウェハを摂氏８０〜１２０度に加熱することができる。ウェハトレイ１０ｄは、ウェハトレイ１０ｄは、基板加熱機構１０ｃの上に設けられている。
【００３１】
ウェハトレイ１０ｄは、基板加熱機構１０ｃに接しており、熱伝導性に優れ、基板加熱機構１０ｃの熱をウェハトレイ１０ｄの上に載置されるウェハに好適に伝えることができる。流入孔１０ｅは、プロセスチャンバ１０ａに設けられており、プロセスチャンバ１０ａの外側とプロセスチャンバ１０ａの内側とを連結する。流入孔１０ｅは、ハロゲン系ガスＧ１が流入孔１０ｅを介してプロセスチャンバ１０ａの内側に流入される。開口１０ｆは、プロセスチャンバ１０ａに設けられ、プロセスチャンバ１０ａの内側と質量分析計１０ｈとを連結する。質量分析計１０ｈは、プロセスチャンバ１０ａの内側にある気体を、開口１０ｆを介して取り込み、気体の質量分析を行うことによって、プロセスチャンバ１０ａの内側にある気体の成分・量（分子比率）を計測する。排出孔１０ｇは、プロセスチャンバ１０ａに設けられ、プロセスチャンバ１０ａの内側とプロセスチャンバ１０ａの外側とを連結する。プロセスチャンバ１０ａの内側の気体は、排出孔１０ｇを介してプロセスチャンバ１０ａの外側に排気ガスＧ２として排気される。アルマイト皮膜１０ｉは、酸化アルミニウムの膜であり、プロセスチャンバ１０ａの内側の表面を覆う。プロセスチャンバ１０ａの内側の表面には、このようにアルマイト処理が施されている。
【００３２】
次に、図４を参照して、図１及び図２に示す半導体光素子（量子カスケードレーザ１ａ及び量子カスケードレーザ１ｂであり、以下、単に半導体光素子という場合がある。）の製造方法を説明する。実施形態に係る製造方法では、まず、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置１０のプロセスチャンバ１０ａの内側におけるＨ２Ｏ分子比率を、基準範囲に調整する（ステップＳ１：調整工程）。ステップＳ１は、以下のステップＳ１ａ〜Ｓ１ｄを備える。まず、プロセスチャンバ１０ａに真空引きを行い（ステップＳ１ａ）（真空の程度は、例えば１×１０−４〜１×１０−３［Ｐａ］である。）、ステップＳ１ａの後に、プロセスチャンバ１０ａの内側の表面をドライクリーニングする（ステップＳ１ｂ）。ステップＳ１ｂでは、例えばＣＦ４とＯ２との混合ガスを用いて、プロセスチャンバ１０ａの内側の表面をドライクリーニングする。プロセスチャンバ１０ａには汚染物としてＳｉや有機物が付着しており、このような汚染物をプロセスチャンバ１０ａから除去のため、ドライクリーニングを行う。ドライクリーニングに用いる混合ガスがＳｉに及ぼす作用は、次のとおりである：Ｓｉ＋Ｏ２→ＳｉＯ２、ＳｉＯ２＋ＣＦ４→ＳｉＦ４＋ＣＯ２。また、ドライクリーニングに用いる混合ガスが有機物に及ぼす作用は、次のとおりである：Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２。すなわち、プロセスチャンバ１０ａに付着している汚染物のＳｉや有機物が、ＣＦ４ガスやＯ２ガスと反応することによって、除去される。この場合、混合ガスは、汚染物に対し上記の作用を及ぼすと共に、Ｏ（酸素）イオン、Ｃ（炭素）イオン、Ｆ（フッ素）イオンが、アルマイト被膜に対して高いエネルギーを持って衝突する。この衝突によって、アルマイト内部のＨ２Ｏが叩き出され、プロセスチャンバ１０ａの内側にＨ２Ｏが残留することとなる。
【００３３】
ステップＳ１ｂの後、プロセスチャンバ１０ａの内側に、ＳｉＣｌ４等のハロゲン系のプロセスガスを用いてプラズマを発生させる（ステップＳ１ｃ）。ステップＳ１ｃでは、例えば、５０［ｓｃｃｍ］程度の流量、摂氏１００度程度の温度、５分程度の処理時間、３［Ｐａ］程度の圧力、１５０［Ｗ］程度のＢＩＡＳ、２５０［Ｗ］程度のＩＣＰという条件下で、ハロゲン系のプロセスガスとしてＳｉＣｌ４を用いてプラズマを発生させる。ステップＳ１ｃの後、プロセスチャンバ１０ａの内側に調整工程用のウェハ（第２の半導体基板）を配置した状態で、ステップＳ１ｃと同様のプロセスガスを用いてステップＳ１ｃと同様の条件のもとでプラズマを発生させる（ステップＳ１ｄ）。調整工程用のウェハは、例えばＳｉＮを３００〜５００［ｎｍ］成膜したＳｉ板であり、アルマイト処理したアルミトレイ上に配置される。以上のステップＳ１ａ〜Ｓ１ｄによって、プロセスチャンバ１０ａの内側のＨ２Ｏの分子比率が１０％以上２０％以下の基準範囲内となる。なお、ステップＳ１ａ〜Ｓ２ｃまでの工程のみよって、プロセスチャンバ１０ａの内側のＨ２Ｏ分子比率が上記の基準範囲内となれば、ステップＳ１ｄを省略できる。なお、プロセスチャンバ１０ａの内側のＨ２Ｏ分子比率は、質量分析計を用いて計測される。
【００３４】
プロセスチャンバ１０ａの内側のＨ２Ｏの分子比率が１０％以上２０％以下の程度の基準範囲内の場合、ステップＳ２のドライエッチング（メサ部の形成）の結果、図５の（Ａ）部に示すように、量子カスケードレーザ１ａの主面Ｓｆａ１に対する量子カスケードレーザ１ａのメサ部１ａ２の側面Ｓｆａ２の傾斜角度θａは略９０度であり、この傾斜角度θａは、量子カスケードレーザ１ｂの主面Ｓｆｂ１に対する量子カスケードレーザ１ｂのメサ部１ｂ２の側面Ｓｆｂ２の傾斜角度と同様である。プロセスチャンバ１０ａの内側のＨ２Ｏの分子比率が２０％より大きく４０％以下の程度の場合には、マスクＭ１を用いたステップＳ２のドライエッチング（メサ部の形成）の結果、図５の（Ｂ）部に示すにように、メサ部１ａ２やメサ部１ｂ２とは異なり、基板１ｃ１の主面Ｓｆｃ１に近づくに従って幅が広くなるような形状のメサ部１ｃ２が形成される。特に、プロセスチャンバ１０ａの内側のＨ２Ｏの分子比率が２０％より大きく３０％以下の程度の場合に、傾斜角度θａに対応する傾斜角度θｃは、６０〜７５度の程度となり、プロセスチャンバ１０ａの内側のＨ２Ｏの分子比率が３０％より大きく４０％以下の程度の場合に、傾斜角度θｃは、４５〜６０度の程度となる。また、プロセスチャンバ１０ａの内側のＨ２Ｏの分子比率が４０％を上回ると、マスクＭ１を用いたステップＳ２のドライエッチング（メサ部の形成）の結果、図５の（Ｃ）部に示すように、メサ部１ｄ２の形成時において、ドライエッチングの対象となるウェハ表面に付着した水滴がマイクロマスクＭ２として機能するので、ドライエッチングの進行に伴って複数のピラーＰ１が基板１ｄ１の主面Ｓｆｄ１に形成される。
【００３５】
基板１ｃ１及び基板１ｄ１は、プロセスチャンバ１０ａの内側のＨ２Ｏ分子比率が上記の基準範囲に無い場合に形成される構成であって、何れも、基板１ａ１又は基板１ｂ１に対応している。そして、主面Ｓｆｃ１及び主面Ｓｆｄ１は、何れも、主面Ｓｆａ１又は主面Ｓｆｂ１に対応する構成であり、側面Ｓｆｃ２は、側面Ｓｆａ２又は側面Ｓｆｂ２に対応している。また、メサ部１ｃ２の幅、高さのそれぞれは、メサ部１ａ２（メサ部１ｂ２）の幅Ｈａ１、高さＨａ２のそれぞれと同様である。メサ部１ｄ２の幅、高さのそれぞれも、メサ部１ａ２（メサ部１ｂ２）の幅Ｈａ１、高さＨａ２のそれぞれと同様である。
【００３６】
ステップＳ１の後、ステップＳ１による調整後のプロセスチャンバ１０ａの内側に半導体光素子の製造途中のウェハ（第１の半導体基板）を配置し、このウェハから半導体光素子の基板生産物を形成する（ステップＳ２：形成工程）。ステップＳ２の形成工程は、図３に示すＩＣＰ−ＲＩＥ装置１０を用いてメサ部（メサ部１ａ２、メサ部１ｂ２）をドライエッチングによって形成する工程を含む。ステップＳ２の形成工程によって形成される基板生産物は、メサ部（メサ部１ａ２、メサ部１ｂ２）を有している。ステップＳ２の形成工程によって形成された基板生産物からは、へき開によって、量子カスケードレーザ１ａ，１ｂ等の半導体光素子のチップが分離される。ステップＳ２のドライエッチングは、ＳｉＣｌ４等のハロゲン系のエッチングガスを用いて行われる。
【００３７】
まず、図６及び図７を参照して、量子カスケードレーザ１ａを製造する場合について説明する。図６の（Ａ）部に示すように、ウェハＷａを形成する。ウェハＷａは、基板Ｗａ１、多重量子井戸層Ｗａ２ａ、クラッド層Ｗａ２ｂ、コンタクト層Ｗａ２ｃを備える。基板Ｗａ１の上に、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法もしくは、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いたエピタキシャル成長によって、多重量子井戸層Ｗａ２ａ、クラッド層Ｗａ２ｂ、コンタクト層Ｗａ２ｃを順次設けることによって、ウェハＷａを形成する。基板Ｗａ１の材料は、例えばＩｎＰであることができる。多重量子井戸層Ｗａ２ａは、量子カスケードレーザ１ａの多重量子井戸層１ａ２ａに対応している。多重量子井戸層Ｗａ２ａは、例えば２．２８２［μｍ］程度の厚みを備えることができる。多重量子井戸層Ｗａ２ａは、例えばＩｎＧａＡｓ層とＩｎＡｌＡｓ層との超格子構造を備えることができる。多重量子井戸層Ｗａ２ａは、発光部と注入部とを含む数百の層の積層構造を備えることができる。クラッド層Ｗａ２ｂは、量子カスケードレーザ１ａのクラッド層１ａ２ｂに対応している。クラッド層Ｗａ２ｂは、例えば３［μｍ］程度の厚みを備えることができる。クラッド層Ｗａ２ｂの材料は、例えばＳｉがドーピングされたｎ型のＩｎＰであることができる。コンタクト層Ｗａ２ｃは、量子カスケードレーザ１ａのコンタクト層１ａ２ｃに対応している。コンタクト層Ｗａ２ｃは、例えば１００［ｎｍ］程度の厚みを備えることができる。コンタクト層Ｗａ２ｃの材料は、例えばＳｉがドーピングされたｎ型のＩｎＧａＡｓであることができる。
【００３８】
次に、図６の（Ｂ）部に示すように、ウェハＷａをドライエッチングすることによって、メサ部１ａ２を形成する。まず、ドライエッチングに用いるマスクＭ１を形成する。マスクＭ１は、ウェハＷａの（０−１−１）面に垂直な方向に延びるストライプ状のマスクである。マスクＭ１の材料は、例えばＳｉＮであることができる。マスクＭ１は、メサ部１ａ２の延びる方向に延びる。マスクＭ１の形成は次のようにして行う。ウェハＷａの表面にプラズマＣＶＤを用いて例えば５００［ｎｍ］程度の厚みに例えばＳｉＮ膜を成膜し、このＳｉＮ膜の表面に、ストライプ状のレジストパターンを、フォトリソグラフィを用いて形成し、このレジストパターンをＳｉＮ膜に転写することによって、マスクＭ１を形成する。次に、図３に示すＩＣＰ−ＲＩＥ装置１０を用いて、例えば、１０〜１００［ｓｃｃｍ］程度の流量、摂氏１００度程度の温度、５分程度の処理時間、１〜３［Ｐａ］程度の圧力、１００〜２００［Ｗ］程度のＢＩＡＳ、１００〜３００［Ｗ］程度のＩＣＰという条件下で、ハロゲン系のプロセスガスとしてＳｉＣｌ４を用いてプラズマを発生させてウェハＷａをドライエッチングし、メサ部１ａ２を形成する。このドライエッチングによって、基板Ｗａ１は基板Ｗａ１１となり、多重量子井戸層Ｗａ２ａは多重量子井戸層１ａ２ａとなり、クラッド層Ｗａ２ｂはクラッド層１ａ２ｂとなり、コンタクト層Ｗａ２ｃはコンタクト層１ａ２ｃとなる。多重量子井戸層１ａ２ａ、クラッド層１ａ２ｂ、コンタクト層１ａ２ｃはメサ部１ａ２に含まれる。マスクＭ１はウェハＷａの（０−１−１）面に垂直な方向に延びているが、異方性を持つドライエッチングによって、メサ部１ａ２は、逆メサの形状とならず、更にメサ部１ａ２の基端部において裾が広がった形状とならずに、基板Ｗａ１１の表面上から垂直に延びる形状となる。
【００３９】
次に、図６の（Ｃ）部に示すように、マスクＭ１をフッ酸溶液によって除去し、プラズマＣＶＤを用いて例えば３００［ｎｍ］の厚みのパッシベーション膜Ｗａ３１を成膜する。パッシベーション膜Ｗａ３１は、基板Ｗａ１１の表面（量子カスケードレーザ１ａの主面Ｓｆａ１に対応）と、メサ部１ａ２の側面Ｓｆａ２とを覆う。パッシベーション膜Ｗａ３１の材料は、例えばＳｉＮ及びＳｉＯＮの何れかであることができる。
【００４０】
次に、図７の（Ａ）部に示すように、フォトリソグラフィとフッ酸溶液のエッチングとを用いて、メサ部１ａ２の端部において、パッシベーション膜Ｗａ３１に開口を設け、メサ部１ａ２の端面Ｓｆａ４の表面を露出する。この開口によって、パッシベーション膜Ｗａ３１はパッシベーション膜Ｗａ３２（量子カスケードレーザ１ａのパッシベーション膜１ａ３に対応）となる。そして、蒸着によって、例えば５００［ｎｍ］程度の厚みで電極１ａ４を成膜する。電極１ａ４は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造を備えることができる。電極１ａ４のパターン形成は、フォトリソグラフィとリフトオフ法とを用いる。
【００４１】
次に、図７の（Ｂ）部に示すように、基板Ｗａ１１の裏面を研磨し、例えば１００［μｍ］程度の厚みの基板Ｗａ１２（量子カスケードレーザ１ａの基板１ａ１に対応）を形成する。次に、基板Ｗａ１２の裏面（量子カスケードレーザ１ａの裏面Ｓｆａ３に対応）に例えば１［μｍ］程度の電極Ｗａ５（量子カスケードレーザ１ａの電極１ａ５に対応）を蒸着によって成膜する。電極Ｗａ５は、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造を備えることができる。この後、上記の図６及び図７に示す工程によって形成されたウェハ（基板生産物）をへき開することによって、量子カスケードレーザ１ａのチップを形成する。この劈開によって、基板Ｗａ１２は量子カスケードレーザ１ａの基板１ａ１となり、パッシベーション膜Ｗａ３２は量子カスケードレーザ１ａのパッシベーション膜１ａ３となり、電極Ｗａ５は量子カスケードレーザ１ａの電極１ａ５となる。
【００４２】
次に、図８及び図９を参照して、量子カスケードレーザ１ｂを製造する場合について説明する。図８の（Ａ）部に示すように、ウェハＷｂを形成する。ウェハＷｂは、基板Ｗｂ１、多重量子井戸層Ｗｂ２ａ、クラッド層Ｗｂ２ｂ、コンタクト層Ｗｂ２ｃを備える。基板Ｗｂ１の上に、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法もしくは、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いたエピタキシャル成長によって、多重量子井戸層Ｗｂ２ａ、クラッド層Ｗｂ２ｂ、コンタクト層Ｗｂ２ｃを順次設けることによって、ウェハＷｂを形成する。基板Ｗｂ１の材料は、例えばＩｎＰであることができる。多重量子井戸層Ｗｂ２ａは、量子カスケードレーザ１ｂの多重量子井戸層１ｂ２ａに対応している。多重量子井戸層Ｗｂ２ａは、例えば２．２８２［μｍ］程度の厚みを備えることができる。多重量子井戸層Ｗｂ２ａは、例えばＩｎＧａＡｓ層とＩｎＡｌＡｓ層との超格子構造を備えることができる。多重量子井戸層Ｗｂ２ａは、発光部と注入部とを含む数百の層の積層構造を備えることができる。クラッド層Ｗｂ２ｂは、量子カスケードレーザ１ｂのクラッド層１ｂ２ｂに対応している。クラッド層Ｗｂ２ｂは、例えば３［μｍ］程度の厚みを備えることができる。クラッド層Ｗｂ２ｂの材料は、例えばＳｉがドーピングされたｎ型のＩｎＰであることができる。コンタクト層Ｗｂ２ｃは、量子カスケードレーザ１ｂのコンタクト層１ｂ２ｃに対応している。コンタクト層Ｗｂ２ｃは、例えば１００[ｎｍ］程度の厚みを備えることができる。コンタクト層Ｗｂ２ｃの材料は、例えばＳｉがドーピングされたｎ型のＩｎＧａＡｓであることができる。
【００４３】
次に、図８の（Ｂ）部に示すように、ウェハＷｂをドライエッチングすることによって、メサ部１ｂ２を形成する。まず、ドライエッチングに用いるマスクＭ１を形成する。マスクＭ１は、ウェハＷｂの（０−１−１）面に垂直な方向に延びるストライプ状のマスクである。マスクＭ１の材料は、例えばＳｉＮであることができる。マスクＭ１は、メサ部１ｂ２の延びる方向に延びる。マスクＭ１の形成は次のようにして行う。ウェハＷｂの表面にプラズマＣＶＤを用いて例えば５００［ｎｍ］程度の厚みに例えばＳｉＮ膜を成膜し、このＳｉＮ膜の表面に、ストライプ状のレジストパターンを、フォトリソグラフィを用いて形成し、このレジストパターンをＳｉＮ膜に転写することによって、マスクＭ１を形成する。次に、図３に示すＩＣＰ−ＲＩＥ装置１０を用いて、例えば、１０〜１００［ｓｃｃｍ］程度の流量、摂氏１００度程度の温度、５分程度の処理時間、１〜３［Ｐａ］程度の圧力、１００〜２００［Ｗ］程度のＢＩＡＳ、１００〜３００［Ｗ］程度のＩＣＰという条件下で、ハロゲン系のプロセスガスとしてＳｉＣｌ４を用いてプラズマを発生させてウェハＷａをドライエッチングし、メサ部１ｂ２を形成する。このドライエッチングによって、基板Ｗｂ１は基板Ｗｂ１１となり、多重量子井戸層Ｗｂ２ａは多重量子井戸層１ｂ２ａとなり、クラッド層Ｗｂ２ｂはクラッド層１ｂ２ｂとなり、コンタクト層Ｗｂ２ｃはコンタクト層１ｂ２ｃとなる。多重量子井戸層１ｂ２ａ、クラッド層１ｂ２ｂ、コンタクト層１ｂ２ｃはメサ部１ｂ２に含まれる。マスクＭ１はウェハＷｂの（０−１−１）面に垂直な方向に延びているが、異方性を持つドライエッチングによって、メサ部１ｂ２は、逆メサの形状とならず、更にメサ部１ｂ２の基端部において裾が広がった形状とならずに、基板Ｗｂ１１の表面上から垂直に延びる形状となる。
【００４４】
次に、図８の（Ｃ）部に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、埋込層Ｗｂ６（量子カスケードレーザ１ｂの埋込層１ｂ６に対応）を、メサ部１ｂ２の両側に（メサ部１ｂ２を挟むように）埋め込む。埋込層Ｗｂ６の材料は、例えば絶縁性のＦｅ‐ＩｎＰであることができる。この後、マスクＭ１をフッ酸溶液によって除去する。
【００４５】
次に、図９の（Ａ）部に示すように、プラズマＣＶＤを用いて例えば３００［ｎｍ］の厚みのパッシベーション膜Ｗｂ３１を成膜する。パッシベーション膜Ｗｂ３１は、埋込層Ｗｂ６の表面と、メサ部１ｂ２の端面Ｓｆｂ４とを覆う。パッシベーション膜Ｗｂ３１の材料は、例えばＳｉＮ及びＳｉＯＮの何れかであることができる。
【００４６】
次に、図９の（Ｂ）部に示すように、フォトリソグラフィとフッ酸溶液のエッチングとを用いて、メサ部１ｂ２の端部において、パッシベーション膜Ｗｂ３１に開口を設け、メサ部１ｂ２の端面Ｓｆｂ４の表面を露出する。この開口によって、パッシベーション膜Ｗｂ３１はパッシベーション膜Ｗｂ３２（量子カスケードレーザ１ｂのパッシベーション膜１ｂ３に対応）となる。そして、蒸着によって、例えば５００［ｎｍ］程度の厚みで電極１ｂ４を成膜する。電極１ｂ４は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造を備えることができる。電極１ｂ４のパターン形成は、フォトリソグラフィとリフトオフ法とを用いる。
【００４７】
次に、図９の（Ｃ）部に示すように、基板Ｗｂ１１の裏面を研磨し、例えば１００［μｍ］程度の厚みの基板Ｗｂ１２（量子カスケードレーザ１ｂの基板１ｂ１に対応）を形成する。次に、基板Ｗｂ１２の裏面（量子カスケードレーザ１ｂの裏面Ｓｆｂ３に対応）に例えば１［μｍ］程度の電極Ｗｂ５（量子カスケードレーザ１ｂの電極１ｂ５に対応）を蒸着によって成膜する。電極Ｗｂ５は、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造を備えることができる。この後、上記の図８及び図９に示す工程によって形成されたウェハ（基板生産物）をへき開することによって、量子カスケードレーザ１ｂのチップを形成する。この劈開によって、基板Ｗｂ１２は量子カスケードレーザ１ｂの基板１ｂ１となり、パッシベーション膜Ｗｂ３２は量子カスケードレーザ１ｂのパッシベーション膜１ｂ３となり、埋込層Ｗｂ６は量子カスケードレーザ１ｂの埋込層１ｂ６となり、電極Ｗｂ５は量子カスケードレーザ１ｂの電極１ｂ５となる。
【００４８】
以上説明した実施形態によれば、プロセスチャンバ１０ａの内側の表面には例えばＳｉＣｌ４等のハロゲン系のエッチングガスによる腐食を防止するためにアルマイト処理が施されており、このプロセスチャンバ１０ａに対し真空引きを行うステップＳ１ａと、プロセスチャンバ１０ａに対しドライクリーニングを行うステップＳ１ｂと、プロセスチャンバ１０ａの内側においてプラズマを発生させるステップＳ１ｃとを備えるステップＳ１（調整工程）が量子カスケードレーザ１ａ，１ｂ等の半導体光素子の基板生産物を形成するステップＳ２（形成工程）の前に行われるので、形成工程において半導体光素子に係るウェハのエッチングに伴うピラーＰ１の発生が抑制される。
【００４９】
具体的には、ステップＳ１ａの真空引きによって、プロセスチャンバ１０ａの内側の気体に含まれているＨ２Ｏの一部がプロセスチャンバ１０ａの外に排出孔１０ｇを介して排気され、ステップＳ２ｂのドライクリーニングによって、プロセスチャンバ１０ａのアルマイト皮膜１０ｉの内部のＨ２Ｏの一部がアルマイト皮膜１０ｉの外にたたき出され、プロセスチャンバ１０ａの内側にＨ２Ｏが残留する。ステップＳ１ｃのプラズマによってステップＳ１ｂでアルマイト皮膜１０ｉの外にたたき出されたＨ２ＯがＳｉＣｌ４等のハロゲン系原子のラジカルと反応してプロセスチャンバ１０ａの外に排出孔１０ｇを介して排気される。このようにして、プロセスチャンバ１０ａの内側から外側にＨ２Ｏが排出孔１０ｇを介して十分に排除されるので、水滴がマイクロマスクＭ２となって、ステップＳ２におけるエッチング後のウェハ（ウェハＷａ，Ｗｂ）の表面に複数のピラーＰ１が形成されることを抑制できる。従って、量子カスケードレーザ１ａ，１ｂの製造歩留まりが向上する。
【００５０】
ステップＳ１ｄでは、調整工程用のウェハがプラズマと反応することによって、この調整工程用のウェハから反応生成物が発生する。この反応生成物がアルマイト皮膜１０ｉを覆うことによってアルマイト皮膜１０ｉからのＨ２Ｏの放出が低減される。
【００５１】
Ａｌを含有する多重量子井戸層１ａ２ａ，１ｂ２ａそれぞれを含むメサ部１ａ２，１ｂ２の形成は、ＳｉＣｌ４等のハロゲン系のエッチングガスによって効果的に行える。従って、プロセスチャンバ１０ａの内側の表面のアルマイト皮膜１０ｉがハロゲン系のエッチングガスによる腐食の防止に対し有効に機能する。また、量子カスケードレーザ１ａの多重量子井戸層１ａ２ａの厚みや、量子カスケードレーザ１ｂの多重量子井戸層１ｂ２ａの厚みが比較的に大きく、多重量子井戸層１ａ２ａ，１ｂ２ａそれぞれを含むメサ部１ａ２，１ｂ２の厚みも比較的に大きいものとなり、よって、メサ部１ａ２，１ｂ２の形成には比較的に深いエッチングが必要となるので、ピラーＰ１が形成される場合にはピラーＰ１は比較的に大きなものとなる。従って、図４に示すステップＳ１の工程の実施は、ピラーＰ１の形成を抑制するので、効果的である。
【００５２】
ステップＳ１によって、プロセスチャンバ１０ａの内側におけるＨ２Ｏ分子比率が基準範囲１０％以上２０％以下に調整されるので、ステップＳ２において形成されるメサ部１ａ２，１ｂ２の垂直性が向上される。
【００５３】
ステップＳ１ｂにおいて、ＣＦ４とＯ２との混合ガスによって生成されるプラズマによるイオンの衝突によって、アルマイト皮膜１０ｉの内部のＨ２Ｏがアルマイト皮膜１０ｉの外にたたき出されるので、アルマイト皮膜１０ｉの内部のＨ２Ｏの量を低減できる。
【００５４】
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
ドライエッチングにおいてマイクロマスクの発生を防ぎ、更に、高い垂直性を有するメサ部を形成できる半導体光素子の製造方法に係る技術に利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…ＩＣＰ−ＲＩＥ装置、１０ａ…プロセスチャンバ、１０ｂ…電源、１０ｃ…基板加熱機構、１０ｄ…ウェハトレイ、１０ｅ…流入孔、１０ｆ…開口、１０ｇ…排出孔、１０ｈ…質量分析計、１０ｉ…アルマイト皮膜、１１ａ，１１ｂ…基板生産物、１ａ，１ｂ…量子カスケードレーザ、１ａ１，１ｂ１，１ｃ１，１ｄ１，Ｗａ１，Ｗａ１１，Ｗａ１２，Ｗｂ１，Ｗｂ１１，Ｗｂ１２…基板、１ａ２，１ｂ２，１ｃ２，１ｄ２…メサ部、１ａ２ａ，１ｂ２ａ，Ｗａ２ａ，Ｗｂ２ａ…多重量子井戸層、１ａ２ｂ，１ｂ２ｂ，Ｗａ２ｂ，Ｗｂ２ｂ…クラッド層、１ａ２ｃ，１ｂ２ｃ，Ｗａ２ｃ，Ｗｂ２ｃ…コンタクト層、１ａ３，１ｂ３，Ｗａ３１，Ｗａ３２，Ｗｂ３１，Ｗｂ３２…パッシベーション膜、１ａ４，１ａ５，１ｂ４，１ｂ５，Ｗａ５，Ｗｂ５…電極、１ｂ６，Ｗｂ６…埋込層、Ｇ１…ハロゲン系ガス、Ｇ２…排気ガス、Ｈａ１…幅、Ｈａ２…高さ、Ｍ１…マスク、Ｍ２…マイクロマスク、Ｐ１…ピラー、Ｓｆａ１，Ｓｆｂ１，Ｓｆｃ１，Ｓｆｄ１…主面、Ｓｆａ２，Ｓｆｂ２，Ｓｆｃ２…側面、Ｓｆａ３，Ｓｆｂ３…裏面、Ｓｆａ４，Ｓｆｂ４…端面、Ｗａ，Ｗｂ…ウェハ。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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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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【図９】
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