(57)【要約】【課題】エピタキシャル成長によって生じる突起を除去可能な化合物半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体基板上に結晶をエピタキシャル成長させる工程と、エピタキシャル成長によって半導体基板上に生じた突起をマスク材で被覆する工程と、マスク材をエッチングして突起の先端部分を露出させる工程と、露出させた突起を除去する工程と、マスク材を除去する工程と、を有する化合物半導体装置の製造方法が提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に結晶をエピタキシャル成長させる工程と、
前記エピタキシャル成長によって前記半導体基板上に生じた突起をマスク材で被覆する工程と、
前記マスク材をエッチングして突起の先端部分を露出させる工程と、
露出させた前記突起を除去する工程と、
前記マスク材を除去する工程と、を有する化合物半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記マスク材の一部をエッチングすることで、前記突起の先端部分を露出させる請求項１に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記突起の先端部分を露出させる工程において、
エッチング後のマスク材の厚さは、前記露出させた突起を除去する工程より後に行われる他のマスク材を被覆する工程における被覆厚さよりも薄い、請求項２に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記マスク材としてフォトレジストを使用し、アッシングによって前記マスク材の一部をエッチングする請求項２又は３に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
コンタクト露光によって露光する工程をさらに有する、請求項１から４の何れか一項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体装置は半導体基板上にエピタキシャル成長させた結晶をフォトリソ工程によって微細加工し、ばらつきのない特性を得ることが必要である。
【０００３】
しかし、化合物半導体装置のエピタキシャル成長に用いられる有機金属化学気相堆積（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）では、装置内部の炉壁に付着した生成物による装置内発塵等の影響がある。これらの発塵等により、エピタキシャル成長させた結晶上および結晶内に異物が発生する。
【０００４】
特に面発光型レーザにおいては、多重量子井戸（Multiple Quantum Well：ＭＱＷ）活性層の上下に数十層の多層膜反射鏡（Distributed Bragg Reflector：ＤＢＲ）層が対向して結晶成長される。そのため、総結晶厚が厚く、異物の発生数が多くなる傾向がある。
【０００５】
これらの異物を除去する方法として、例えば、超音波洗浄、水を高速で吹き付けるジェットスプレー洗浄、ブラシによるスクラブ洗浄などが従来から利用されている。また、半導体層の表面を硝酸処理することにより異物を除去する方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）。これらのような処理を行うと、エピタキシャル成長させた結晶上の異物の除去が可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したエピタキシャル成長によって半導体基板上に生じる突起を除去する工程を有する従来の化合物半導体装置の製造方法においては、結晶上に付着している表面異物からなる突起を除去することができる。しかしながら、結晶内に入り込んだ膜中異物が原因の突起を除去することができない。
【０００７】
化合物半導体装置を製造する工程においては、微細加工のためフォトリソ工程を利用する。レジストを露光するためにコンタクト露光を行う工程を有する製造方法においては、この突起が露光マスクに押されることにより、ウェハに局所的に力が加わりウェハにクラックが発生したり、ウェハに割れが発生したりするという問題があった。
【０００８】
そこで、エピタキシャル成長によって生じた結晶内に入り込んだ膜中異物が原因の突起を除去可能な化合物半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの案では、半導体基板上に結晶をエピタキシャル成長させる工程と、エピタキシャル成長によって半導体基板上に生じた突起をマスク材で被覆する工程と、マスク材をエッチングして突起の先端部分を露出させる工程と、露出させた突起を除去する工程と、マスク材を除去する工程と、を有する化合物半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
一態様によれば、エピタキシャル成長によって生じた結晶内に入り込んだ膜中異物が原因の突起を除去可能な化合物半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】面発光型レーザの素子構造を示す断面図である。
【図２】面発光型レーザの製造方法を示す断面工程図である。
【図３】エピタキシャル成長によって生じる突起を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態における突起の除去方法を示す断面図である。
【図５】エピタキシャル成長によって生じる突起の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態における複数の突起の除去方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１に、本発明の実施形態に係る面発光型レーザの断面構造を示す。
【００１４】
面発光型レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、下部ＤＢＲ層３、下部スペーサ層４、ＭＱＷ活性層５、上部スペーサ層６、電流狭窄層７、上部ＤＢＲ層８、及びコンタクト層９を有している。
【００１５】
下部スペーサ層４、ＭＱＷ活性層５、上部スペーサ層６、電流狭窄層７、上部ＤＢＲ層８及びコンタクト層９は、エッチングによりメサ構造を形成している。また、メサ構造の側面には保護膜１１０が形成され、コンタクト層９はｐ側電極１１１に接続され、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には、ｎ側電極２が接続されている。
【００１６】
このような構造の面発光型レーザにおいて、ｐ側電極１１１とｎ側電極２との間に電圧が印加されると、電圧印加によりＭＱＷ活性層５で発生した光は、下部ＤＢＲ層３と上部ＤＢＲ層８とで反射を繰り返すことで増幅される。そして、所定のエネルギーレベルに達すると、基板面に垂直上方向２１に放出される。
【００１７】
次に、図２に基づき、面発光型レーザの製造方法について説明する。
【００１８】
初めに、図２（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、下部ＤＢＲ層３、下部スペーサ層４、ＭＱＷ活性層５、上部スペーサ層６、電流狭窄層７、上部ＤＢＲ層８及びコンタクト層９を順次エピタキシャル成長により形成する。エピタキシャル成長には、例えば、ＭＯＣＶＤや分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy：ＭＢＥ）を用いる。
【００１９】
下部ＤＢＲ層３は、ｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとｎ型ＡｌＡｓとを交互に数十周期積層することにより形成する。
【００２０】
下部スペーサ層４は、アンドープＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓにより形成する。
【００２１】
ＭＱＷ活性層５は、Ａｌ0.1Ｇａ0.9ＡｓとＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとを交互に積層することにより、多重量子井戸構造を形成する。
【００２２】
上部スペーサ層６は、アンドープＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓにより形成する。
【００２３】
電流狭窄層７は、ｐ型ＡｌＡｓにより形成し、後に周囲を選択酸化することで選択酸化領域と電流狭窄領域とを有する電流狭窄構造を形成する。
【００２４】
上部ＤＢＲ層８は、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7ＡｓとＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓとを交互に数十周期積層することにより形成する。
【００２５】
コンタクト層９はｐ型ＧａＡｓにより形成する。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、例えば、ＣＶＤなどの方法によりコンタクト層９上にＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜等の保護膜マスクを形成する。
【００２７】
続いてフォトレジストを塗布し、メサ構造が形成される領域に上にレジストパターンが形成されるように、露光装置により露光した後、現像する。このときの露光方法として、例えば、コンタクト露光等がある。
【００２８】
次に、レジストパターンの形成されていない領域のＳｉＯ２膜またはＳｉＮ膜をドライエッチング、ウェットエッチング、あるいはその組み合わせの方法により除去し、ＳｉＯ２膜またはＳｉＮ膜からなるメサマスク１１２を形成する。
【００２９】
ドライエッチングは、例えば、Ｃｌ２，ＢＣｌ３，ＳｉＣｌ４のガスをエッチングガスとして使用する反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）などの方法がある。また、ウェットエッチングは、例えば、エッチング液にバッファードフッ酸を用いた方法などがある。
【００３０】
次に、別の異なるガスをエッチングガスとして、ＲＩＥ等により、メサマスクの形成されていない領域における下部スペーサ層４、ＭＱＷ活性層５、上部スペーサ層６、電流狭窄層７、上部ＤＢＲ層８、コンタクト層９を除去する。更に、ＳｉＯ２膜またはＳｉＮ膜からなるメサマスク１１２を除去することによりメサ構造を形成する。
【００３１】
次に、図２（ｃ）に示すように、エッチングにより側面が露出した電流狭窄層７を水蒸気中で熱処理し、選択酸化することで、選択酸化領域と電流狭窄領域とを有する電流狭窄構造を形成する。
【００３２】
次に、素子分離するための素子分離溝を形成する。更に、図２（ｄ）に示すように、ＳｉＯ２膜，ＳｉＮ膜等の保護膜１１０を、例えば、ＣＶＤ法によって形成する。
【００３３】
次に、図２（ｅ）に示すように、電極取り出し部を除いた領域をフォトレジスト等でパターニングし、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜等の保護膜１１０を、例えば、バッファードフッ酸等を用いたエッチングにより除去する。
【００３４】
その後、ｐ側電極１１１およびｎ側電極２を形成し、図１に示す構造を有する面発光型レーザを製造することができる。
【００３５】
ところで、上述した図２（ａ）に示すＭＯＣＶＤ、ＭＢＥによるエピタキシャル成長によって、図３に示すような、結晶上に、例えば、高さが数μｍ以下の表面異物２０１が形成されることがある。また、半導体基板上の結晶内に入り込んだ膜中異物２０２が原因で、コンタクト層９等が膜中異物２０２上に形成されることで、例えば、高さが数μｍ以下の突起２０３が形成されることがある。
【００３６】
このような異物が形成された場合、表面異物２０１はエピタキシャル成長させた半導体層の表面を、例えば、超音波洗浄、水を高速で吹き付けるジェットスプレー洗浄、ブラシによるスクラブ洗浄、硝酸処理等の方法で処理することによって除去することができる。
【００３７】
しかし、半導体基板上の結晶内に入り込んだ膜中異物２０２は、上述した洗浄や硝酸処理等の方法では除去することができない。
【００３８】
そこで、半導体基板上の結晶内に入り込んだ膜中異物２０２が原因の突起２０３を除去する方法を、図４に基づき詳細に説明する。
【００３９】
図４（ａ）は、エピタキシャル成長によって生じた結晶内に入り込んだ膜中異物２０２が原因の突起２０３を示す。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、エピタキシャル成長によって生じた膜中異物２０２が原因の突起２０３をスピンコート、スリットコート等の方法により、フォトレジストなどのマスク材１１で被覆する。
【００４１】
次に、図４（ｃ）に示すように、突起２０３の先端部分が露出するように、マスク材をエッチングする。
【００４２】
このときマスク材の一部をエッチングすることで突起の先端部分を露出させるのが好ましい。更には、エッチング後のマスク材の厚さｔは、露出させた突起を除去する工程より後に行われる他のマスク材を被覆する工程、例えば、メサ構造を形成する工程など、におけるマスク材の被覆厚さよりも薄いほうが好ましい。また、マスク材としてフォトレジストを使用し、アッシングによってマスク材の一部をエッチングするほうが好ましい。
【００４３】
次に、図４（ｄ）に示すように、ドライエッチング、ウェットエッチング等の方法によって突起２０３を除去する。このとき、コンタクト層９の平らな面よりも突出している突起２０３の部分をすべて除去することが好ましい。なお、突起２０３のすべての部分を除去することなく、その一部が残っていても良い。一部が残る場合は、突起２０３の先端部分の高さｈがエッチング後のマスク材の厚さｔ以下（ｈ≦ｔ）となるようにエッチングすることが好ましい。
【００４４】
その後、図４（ｅ）に示すように、レジストなどのマスク材を有機洗浄等の方法で除去する。
【００４５】
このように、半導体基板上に結晶をエピタキシャル成長させ、エピタキシャル成長によって半導体基板上に生じた突起をレジストなどのマスク材で被覆し、マスク材をアッシング等の方法により、エッチングすることで、突起の先端部分を露出させる。露出させた突起をエッチングなどの除去方法によって除去し、マスク材を有機洗浄等の方法によって除去することにより、突起を除去可能な化合物半導体装置の製造方法を提供できる。
【００４６】
以上、突起２０３が一つの場合について説明したが、本発明の実施の形態によれば、図５に示すように突起２０３が複数の場合においても同様の除去が可能である。
【００４７】
以下、図６に基づき、複数の突起２０３の除去方法を説明する。
【００４８】
図６（ａ）は、エピタキシャル成長によって生じた結晶内に入り込んだ膜中異物２０２が原因の複数の突起２０３を示す。
【００４９】
図６（ｂ）に示すように、エピタキシャル成長によって生じた膜中異物２０２が原因の複数の突起２０３をスピンコート、スリットコート等の方法により、フォトレジストなどのマスク材１１で被覆する。
【００５０】
次に、図６（ｃ）に示すように、突起２０３の先端部分が露出するように、マスク材をエッチングする。このとき、先端部分を露出させる突起は、存在するすべての突起でなくてもよい。
【００５１】
また、マスク材の一部をエッチングすることで突起の先端部分を露出させるのが好ましい。更にはエッチング後のマスク材の厚さｔは、露出させた突起を除去する工程より後に行われる他のマスク材を被覆する工程、例えば、メサ構造を形成する工程など、におけるマスク材の被覆厚さよりも薄いほうが好ましい。また、マスク材としてフォトレジストを使用し、アッシングによってマスク材の一部をエッチングするほうが好ましい。
【００５２】
次に、図６（ｄ）に示すように、ドライエッチング、ウェットエッチング等の方法によって突起２０３を除去する。このとき、コンタクト層９の平らな面よりも突出している突起２０３の部分をすべて除去することが好ましい。なお、突起２０３のすべての部分を除去することなく、その一部が残っていても良い。一部が残る場合は、突起２０３のうち最も突出している先端部分の高さｈがエッチング後のマスク材の厚さｔ以下（ｈ≦ｔ）となるようにエッチングすることが好ましい。
【００５３】
その後、図６（ｅ）に示すように、レジストなどのマスク材を有機洗浄等の方法で除去する。
【００５４】
このように、半導体基板上に結晶をエピタキシャル成長させ、エピタキシャル成長によって半導体基板上に生じた複数の突起をレジストなどのマスク材で被覆し、マスク材をアッシング等の方法により、エッチングすることで、突起の先端部分を露出させる。露出させた突起をエッチングなどの除去方法によって除去し、マスク材を有機洗浄等の方法によって除去することにより、突起を除去可能な化合物半導体装置の製造方法を提供できる。
【００５５】
本発明の化合物半導体装置の製造方法においては、エピタキシャル成長によって半導体基板上に生じた突起を除去できるので、突起が露光マスクに押され、ウェハに局所的な力が加わることによるウェハのクラックや割れを抑制することができる。
【００５６】
更には、突起により生じる露光マスクとウェハの間に間隙を消失させ、膜中異物周辺におけるパターニング精度の悪化による加工形状のばらつき、その結果としての特性のばらつきという問題を解消することができる。
【００５７】
以上、化合物半導体装置の製造方法を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ側電極
３  下部ＤＢＲ層
４  下部スペーサ層
５  ＭＱＷ活性層
６  上部スペーサ層
７  電流狭窄層
８  上部ＤＢＲ層
９  コンタクト層
１１  マスク材
１１１  ｐ側電極
２０１  表面異物
２０２  膜中異物
２０３  突起
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】特開平９−５１１４３号公報
【図１】
2015037119.tif 000003
【図２】
2015037119.tif 000004
【図３】
2015037119.tif 000005
【図４】
2015037119.tif 000006
【図５】
2015037119.tif 000007
【図６】
2015037119.tif 000008