(57)【要約】【課題】複数の半導体層を有する積層体にメサ形状を簡易に形成でき、そのメサ上を覆うように設けられる電極の断線を防止でき、しかも形状制御性に優れるエッチング方法等を提供する。【解決手段】半導体基板９０ａ上に設けられたＭＱＷ−ＳＣＨ層２４を含むストライプ状メサの両側が各ＩｎＰ層３２ａ，３４ａで埋め込まれ、更にその上にＩｎＰ層２８ａ及びＧａＩｎＡｓ層３０ａが被着されて成る基体１ａを準備する。次に、ＧａＩｎＡｓ層３０ａ上に絶縁体マスクＭ１をストライプ状に形成してＧａＩｎＡｓ層３０ａをドライエッチングした後、引き続き、各ＩｎＰ層２８ａ，３２ａ，３４ａのドライエッチングを行う。このとき、ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングでは、バイアス電圧を各ＩｎＰ層の及び各ＩｎＰ層２８ａ，３２ａ，３４ａのときよりも小さくし、且つ前者のＩＣＰ出力を後者に比して大きくする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体層及び該第１の半導体層と異なる第２の半導体層を備える基体をエッチングしてメサ形状を形成する方法であって、
前記基体が収容されたチャンバ内にエッチングガスを供給するガス供給工程と、
前記基体にバイアス電圧を印加し、且つ、前記チャンバ内に高周波電力を印加することにより高周波誘導プラズマを形成して前記エッチングガスに由来する活性種を前記基体上に供給するエッチング工程と、
前記エッチング工程を実施する時に、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層のそれぞれのエッチングで用いる前記バイアス電圧、前記高周波電力、該高周波の周波数、前記エッチングガスの流量、及び該エッチングガスが混合ガスの場合における各ガスの混合比のうち少なくとも一つを、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の物理的及び／又は化学的な特性に基づいて互いに独立に変化せしめる制御工程と、
を備えるエッチング方法。
【請求項２】
前記制御工程においては、前記特性として、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層のそれぞれの化学組成を用いる、
請求項１記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記制御工程においては、前記特性として、前記エッチングガスを用いたときの前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層におけるそれぞれのエッチレートを用いる、
請求項１又は２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記制御工程においては、下記式（１）及び式（２）；
Ｂａ＜Ｂｂ  …（１）、
Ｂａ：前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層のうち前記エッチングガスを用いたときのエッチレートが比較的小さい半導体層のエッチングで用いる前記バイアス電圧、
Ｂｂ：前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層のうち前記エッチングガスを用いたときのエッチレートが比較的大きい半導体層のエッチングに用いる前記バイアス電圧、
Ｒａ＞Ｒｂ  …（２）、
Ｒａ：前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層のうち前記エッチングガスを用いたときのエッチレートが比較的小さい半導体層のエッチングで用いる前記高周波電力、
Ｂｂ：前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層のうち前記エッチングガスを用いたときのエッチレートが比較的大きい半導体層のエッチングに用いる前記高周波電力、
のうち少なくともいずれか一つを満たすように、前記バイアス電圧及び前記高周波電力のうち少なくとも一方を互いに独立に変化せしめる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層が互いに異なる種類のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成るものである、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記第１の半導体層が主として、少なくともＧａ元素を含む第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成るものであり、前記第２の半導体層が主として、Ｇａ元素を含まず且つＩｎ元素を含む第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成るものである、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記第１の半導体層が主としてＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、又はＧａＩｎＰから成るものであり、
前記第２の半導体層が主としてＩｎＰから成るものである、
請求項６記載のエッチング方法。
【請求項８】
前記エッチングガスとして、ＣＨ４ガス、Ｈ２ガス、及びＣｌ２ガスを含む混合ガスを用い、
前記制御工程では、下記式（３）；
Ｘ１＞Ｘ２  …（３）、
Ｘ１：主として前記第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成る第１の半導体層のエッチングで用いる前記混合ガス中の前記Ｃｌ２ガスの混合比、
Ｘ２：主として前記第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成る第２の半導体層のエッチングで用いる前記混合ガス中の前記Ｃｌ２ガスの混合比、
で表される関係を満たすように、前記ガス供給工程における前記ＣＨ４ガス、前記Ｈ２ガス、及び前記Ｃｌ２ガスの前記チャンバへの供給流量を調整する、
請求項６又は７に記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチング方法及び装置、並びに半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速光通信を提供する光通信システムにおいては、通信速度の更なる高速化が熱望されており、かかるシステムを構成する半導体レーザ素子といった半導体光素子の高機能化が求められている。このような半導体光素子は、一般に、半導体基板上に形成された活性層を含む光導波路メサの両側に電流狭窄部としての埋込層が設けられ、その上にクラッド層及びコンタクト層が被着された構成を有している。埋込層の側壁は、発光領域を制限し且つ素子の静電容量を十分に低減するため、裾広がりのテーパ状に加工される。つまり、個々の半導体光素子が全体としてメサ形状を有しており、複数の素子が配置される場合、素子間にトレンチが設けられた構成とされる。
【０００３】
従来、複数の半導体層の積層体におけるメサ形成は、通常、一度のエッチング処理によって行われていた。具体的には、例えば、（１）複数のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体多層膜の最上層上面にマスクを設け、Ｂｒ系エッチャント等で最下層までウェットエッチングしてメサ形成を行う方法が挙げられる（例えば、特許文献１の従来技術参照）。或いは、多段階エッチング処理を用いる方法として、（２）多層膜を上層から下層に向かって段階的にエッチングし、その際エッチングマスクを徐々に幅広のものに変えながらマスク形成とウェットエッチングを繰り返す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、（３）一度のドライエッチング処理による方法も考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８４５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記（１）の一度のウェットエッチングによる方法は、特許文献１の従来の技術の説明にも指摘されているように、最上層の材質によっては、そのエチレートが下層よりも小さく、メサ側面が下層よりも脇側に突出したいわゆる‘庇’が形成されてしまう。こうなると、凸部上壁から底面にかけてメサ側壁を覆うように被着される保護膜や電極層の断切れが生じてしまい素子として成立しない。また、ウェットエッチングを用いた場合、多層膜の特に深さ方向に対しての寸法及び形状制御性がドライエッチングに比して劣る傾向にある。
【０００６】
一方、上記（２）の方法は、‘庇’の形成による保護膜や電極層が切断されることを防止すべく提案されたものであるが、メサを形成するためにマスク形成とウェットエッチングを層数分繰り返す必要がある。よって、工程数が増えてしまい製造容易性の観点から必ずしも好ましくない。さらに、上記（３）の方法は、一度のエッチングによるメサ形成を行うので工程数が少なくなると共に、ドライエッチングによるので深さ方向の寸法及び形状制御性にも優れている。しかし、この方法では、上記（１）の方法と同様に、‘庇’が形成され易い傾向にある。これについて、より具体的に説明する。
【０００７】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、一度のドライエッチングによってメサ形状を有する半導体装置（素子）を製造する従来方法の手順の一例を示す工程図である。基体２ａは、ｎ型ＩｎＰから成る半導体基板２９０ａ上に形成されたｎ型ＩｎＰの下部クラッド層２２２とｐ型ＩｎＰの第１上部クラッド層２２６との間に設けられた活性層２２４を含むストライプ状メサの両側が、ｐ型ＩｎＰ層２３２ａ及びｎ型ＩｎＰ層２３４ａで埋め込まれ、更にその上にｐ型ＩｎＰ層２２８ａ及びｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層２３０ａが被着されたものである。
【０００８】
まず、この基体２ａ上に所定幅の絶縁体マスクＭ１を成膜しパターニングする（図５（Ａ）参照）。次に、ＣＨ４／Ｈ２混合ガスやＣＨ４／Ｈ２／Ｃｌ２混合ガスをエッチャントとして用い、高周波誘導プラズマ反応性イオン（ドライ）エッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）等により等方性成分が強められる一定の圧力及びプラズマ条件でドライエッチングを行う。これによりメサ形状が作られ、上層から順にコンタクト層２３０、第２上部クラッド層２２８、埋込層２３４，２３２が形成される（基体２ｂの状態；図５（ｂ）参照）。
【０００９】
このとき、ＧａＩｎＡｓのエッチレートがＩｎＰに比して小さいため、ｐ型ＩｎＰ層２２８ａのサイドエッチング量がｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層２３０ａよりも少ない傾向にある。よって、第２上部クラッド層２２８における絶縁体マスクＭ１の周縁下方部に庇Ｈが生じ易い。この状態から引き続き、絶縁体マスクＭ１を除去し、絶縁膜を成膜した後、コンタクト層２３０の上面における絶縁膜の一部をエッチングして絶縁体層２６０を形成する（基体２ｃの状態；図５（Ｃ）参照）。
【００１０】
それから、当該構造を覆うように、その上に更に金属膜を堆積させて電極層１５０を形成させ、半導体レーザ２ｄを得る。ところが、コンタクト層２３０の側壁が両側に突出して庇Ｈが形成されている（言わばメサが内側に凹んだ形状を成している）ので、その庇Ｈが障害となってメサ側壁上には金属が堆積し難くなる。その結果、電極層１５０が断切れして配線に断線が生じてしまい、素子として機能しなくなるおそれがある（図５（Ｄ）参照）。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、複数の半導体層を有する積層体にメサ形状を簡易に形成することができ、そのメサを覆うよう設けられる保護膜や電極の断線を防止でき、しかも寸法及び形状制御性に優れるエッチング方法、及びその装置、並びに、かかるメサ構造を有する半導体装置の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によるエッチング方法は、第１の半導体層及び該第１の半導体層と異なる第２の半導体層を備える基体をエッチングしてメサ形状を形成する方法であって、基体が収容されたチャンバ内にエッチングガスを供給するガス供給工程と、基体にバイアス電圧を印加し、且つ、チャンバ内に高周波電力を印加することにより高周波誘導プラズマ（以下、「ＩＣＰ」という。）を形成してエッチングガスに由来する活性種を基体上に供給するエッチング工程と、エッチング工程を実施する時に、第１の半導体層及び第２の半導体層のそれぞれのエッチングで用いるバイアス電圧、ＩＣＰ形成用の高周波電力、そのＩＣＰ形成用の高周波の周波数、エッチングガスの流量、及びエッチングガスが混合ガスの場合における各ガスの混合比のうち少なくとも一つを、第１の半導体層及び第２の半導体層の物理的及び／又は化学的な特性に基づいて互いに独立に変化せしめる制御工程とを備える。
【００１３】
このエッチング方法では、少なくとも第１及び第２の半導体層を有する基体に対し、エッチング工程による一度のドライエッチングによってメサが形成される。そのエッチング工程においては、第１の半導体層及び第２の半導体層のそれぞれの特性に基づいて、各々の層に対するエッチングパラメータ（バイアス電圧、高周波電力、エッチングガスの流量、及びエッチングガスが混合ガスの場合における各ガスの混合比のうち少なくとも一つ）を適宜変更する。
【００１４】
言い換えれば、第１の半導体層と第２の半導体層のエッチング時にそれぞれ異なったプロセス条件を適用する。例えば、第１の半導体層が第２の半導体層よりも基体に対して上層側にある場合、前者のサイドエッチ量が後者に比して大きくなるような条件を任意に選択して用いることができる。こうすることにより、第１の半導体層に従来問題であった‘庇’の形成が抑止される。また、ＩＣＰによるプラズマエッチングを用いるので、他の放電形式によるプラズマ形成に比して活性種密度（濃度）ひいては反応性が高められる。よって、サイドエッチング効率が高められ、しかもプラズマ条件を変化させてサイドエッチング量の微妙な制御を行い易い。
【００１５】
具体的には、制御工程において、上記「特性」として、第１の半導体層及び第２の半導体層のそれぞれの化学組成（構成元素、又は各元素の組成比）を用いると好ましい。
【００１６】
ドライエッチングでは、通常、エッチャントガスに由来する活性種（特にイオン性活性種）とエッチング対象の構成成分とが反応し（ＲＩＥ）、生じた揮発性物質が系外へ除去されてエッチングが進行すると考えられる。第１の半導体層及び第２の半導体層の化学組成、例えば構成元素（成分元素）が異なると、活性種と各元素の反応生成物毎に揮発性の程度が異なるため、エッチレートに差異が生じる傾向にある。メサ形成において上述した‘庇’が形成される要因としては、特にサイドエッチレートの差異が重要な因子となる。また、構成元素の種類が同じでも、各元素の組成比の違い（ストイキオメトリ）によって、同様にエッチレートの相違が生じ得る。よって、このような両層の化学組成に基づいて、上記各エッチングパラメータを適宜選択することが有効である。
【００１７】
なお、化学組成以外にも、各層の結晶構造、硬度、膜内組成分布、電気的又は電磁的な特性、成膜されたときの条件、成膜後に改質工程等の後処理が施されているような場合にはその後処理条件等、第１の半導体層又は第２の半導体層の膜質や膜特性に影響を与え得る因子に基づくものも本発明における「物理的又は化学的な特性」に含まれる。
【００１８】
更に直接的には、制御工程において、上記「特性」として、そのエッチングガスを用いたときの第１の半導体層及び第２の半導体層におけるそれぞれのエッチレートを用いると有用である。上述の如くエッチレートはプラズマ中の活性種と構成成分との反応性に支配されるため、エッチングガスの種類に応じてエッチレートひいてはサイドエッチング量が異なる。したがって、実プロセスに先立って、用いるエッチングガス毎に第１の半導体層及び第２の半導体層のエッチレートを予め求めておくと有用である。
【００１９】
さらに、制御工程においては、下記式（１）及び式（２）；
Ｂａ＜Ｂｂ  …（１）
Ｒａ＞Ｒｂ  …（２）
のうち少なくともいずれか一方を、好ましくは両方を満たすように、バイアス電圧及び高周波電力のうち少なくとも一方を互いに独立に変化せしめると好適である。
【００２０】
ここで、式中、Ｂａは第１の半導体層及び第２の半導体層のうちそのエッチングガスを用いたときのエッチレートが比較的小さい方のエッチングで用いるバイアス電圧を示し、Ｂｂは第１の半導体層及び第２の半導体層のうちそのエッチングガスを用いたときのエッチレートが比較的大きい方のエッチングに用いるバイアス電圧を示す。また、Ｒａは第１の半導体層及び第２の半導体層のうちそのエッチングガスを用いたときのエッチレートが比較的小さい方のエッチングで用いる高周波電力を示し、Ｂｂは第１の半導体層及び第２の半導体層のうちそのエッチングガスを用いたときのエッチレートが比較的大きい方のエッチングに用いる高周波電力を示す。
【００２１】
基体に印加されたバイアス電圧を増減させると、基体上の第１の半導体層及び第２の半導体層側に引き込まれるイオン活性種のエネルギーすなわち異方成分としての垂直（層面に対して鉛直方向、層の深さ方向）エッチングに寄与するイオン衝撃エネルギーが増減する。また、チャンバに印加する高周波電力つまりＩＣＰ出力を増減させると、等方性エッチングに寄与するプラズマシース中の活性種密度が増減する。
【００２２】
よって、第１の半導体層のエッチレートが第２の半導体層のエッチレートより小さい場合を例にとると、式（１）を満たすように第１の半導体層に対するバイアス電圧を第２の半導体層に対するものより小さくした場合、第１の半導体層のエッチングにおける垂直成分の割合が低減されるので、等方成分の比率が相対的に増大し、同時間内の第１の半導体層のサイドエッチング量が増大する。
【００２３】
一方、式（２）を満たすように第１の半導体層に対してチャンバに印加する高周波電力を第２の半導体層に対するものより大きくすると、活性種の絶対量が増大し、等方成分の割合が相対的に増強される。よって、同時間内のサイドエッチ量が増大する。さらに、式（１）及び式（２）の双方を満たすようにすれば、これらの相乗効果によって第１の半導体層におけるサイドエッチ量が更に増大する。
【００２４】
より具体的には、第１の半導体層及び第２の半導体層が互いに異なる種類のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成るものである場合に特に有用である。
【００２５】
またさらに、第１の半導体層が主として、少なくともＧａ元素を含む第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成るものであり、第２の半導体層が主として、Ｇａ元素を含まず且つＩｎ元素を含む第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成るものである場合に一層有用である。その第１の半導体層がその第２の半導体層よりも先にエッチングされる層（通常は上層）であると‘庇’の生成が問題となるので、その場合に本発明は殊に有用である。
【００２６】
ここで、第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、Ｇａが主要成分であってもなくてもよい。また、第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、Ｇａを実質的に含まないものであるが、不可避成分としてＧａが僅少量含まれているものも含む。
【００２７】
ＩＩＩ−Ｖ族半導体のドライエッチングで多用されるＣＨ４／Ｈ２混合ガスやＣＨ４／Ｈ２／Ｃｌ２混合ガスを例にとると、Ｉｎは、塩素活性種に比してＣＨ４由来の活性種（以下、「ＣＨ４活性種」という。）との反応性が高い一方で、ＧａはＣＨ４活性種との反応性が有意に低い傾向にある。よって、このようなエッチングガスを用いた場合、必須構成元素としてＧａを含む第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエッチレートは、Ｇａを含まず且つ必須構成元素としてＩｎを含む第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に比して有意に小さくなる。したがって、かかる場合に本発明は極めて有効である。
【００２８】
より具体的には、第１の半導体層が主としてＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、又はＧａＩｎＰから成るものであり、第２の半導体層が主としてＩｎＰから成るものである。
【００２９】
この場合、エッチングガスとして、ＣＨ４ガス、Ｈ２ガス、及びＣｌ２ガスを含む混合ガスを用い、制御工程では、下記式（３）；
Ｘ１＞Ｘ２  …（３）、
で表される関係を満たすように、ガス供給工程におけるＣＨ４ガス、Ｈ２ガス、及びＣｌ２ガスのチャンバへの供給流量を調整すると一層好ましい。ここで、式中、Ｘ１は少なくともＧａ元素を含む第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から主として成る第１の半導体層のエッチングで用いる混合ガス中のＣｌ２ガスの混合比を示し、Ｘ２はＧａ元素を含まず且つＩｎ元素を含む第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から主として成る第２の半導体層のエッチングで用いる混合ガス中のＣｌ２ガスの混合比を示す。
【００３０】
より好ましくは、Ｘ１を１００容積％（質量流量％）とし、Ｘ２を１００容積％未満、特に好ましくは実質的に０容積％とする。換言すれば、主として第１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成る第１の半導体層のエッチングには実質的にＣｌ２ガスのみ用いてＣＨ４ガス及びＨ２ガスを使用しない一方で、主として第２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成る第２の半導体層のエッチングには、ＣＨ４／Ｈ２／Ｃｌ２混合ガス、又はＣＨ４／Ｈ２混合ガスを使用する。
【００３１】
先述の如く、Ｉｎは、塩素活性種に比してＣＨ４活性種との反応性が高いのに対し、ＧａはＣＨ４活性種との反応性が比較的低い傾向にある。また、これとは逆に、Ｉｎは、ＣＨ４活性種に比して塩素活性種との反応性が低いのに対し、Ｇａは塩素活性種との反応性が比較的高い傾向にある。これは、ＧａＣｌ３に比べてＩｎＣｌ３の飽和蒸気圧が低いので、Ｉｎと塩素活性主とが反応して生成されるＩｎＣｌ３が基板から脱離し難いのに対し、Ｇａと塩素活性種が反応して生成されるＧａＣｌ３は基板から脱離し易いためである。よって、式（３）を満たすようにＣＨ４／Ｈ２／Ｃｌ２混合ガス中の各ガスの混合比（質量流量比）を調整すれば、第１の半導体層のサイドエッチ量が増大する。
【００３２】
また、このような本発明によるエッチング方法を有効に実施するための装置としては、第１の半導体層及び該第１の半導体層と異なる第２の半導体層を備える基体がエッチングされてメサ形状が形成される装置であって、基体が収容されるチャンバと、チャンバに接続されており、そのチャンバ内にエッチングガスを供給するガス供給部と、チャンバに接続されており、その基体にバイアス電圧を印加するバイアス用電源部と、チャンバに設けられた高周波誘導コイルと、高周波誘導コイルに接続された高周波電源部と、バイアス電源部、高周波電源部、及びガス供給部のうち少なくともいずれか一つに接続されており、第１の半導体層及び第２の半導体層のそれぞれのエッチングで用いるバイアス電圧、ＩＣＰ形成用の高周波電力、そのＩＣＰ形成用の高周波の周波数、エッチングガスの流量、及びそのエッチングガスが混合ガスの場合における各ガスの混合比のうち少なくとも一つが、第１の半導体層及び第２の半導体層の物理的及び／又は化学的な特性に基づいて互いに独立に変化するように調整する制御部とを備えるものが挙げられる。
【００３３】
好ましくは、チャンバ内から発せられる光を検知し且つ制御部に接続された光検出部を備えており、制御部は、第１の半導体層のエッチングを開始する時点若しくは終了する時点、又は、第２の半導体層のエッチングを開始する時点若しくは終了する時点を光検出部からの検出信号（分光スペクトルにおける特定波長光の強度等）に基づいて判定するものである。
【００３４】
例えば、第１の半導体層のエッチングから第２の半導体層のエッチングに移行する際には、両層の構成成分とエッチャントとの反応生成物が異なるため、チャンバ内のプラズマ発光を分光測定することにより、その移行時点が確実に判定される。よって、その判定結果に基づいてエッチング条件を変更することにより、両半導体層に対して所望のエッチングを確実に実施できる。
【００３５】
また、半導体装置の製造方法としては、複数の半導体層を備えておりメサ形状を有する半導体装置（素子）を製造するための方法であって、通信及び／又は変調速度の高速化を促進すべく素子容量の低減を図るためにメサ形状が形成され得る半導体装置（素子）の製造に広く適用でき、基体の一側に第１の半導体層を形成する第１半導体層形成工程と、基体の一側に第１の半導体層と異なる第２の半導体層を形成する第２半導体層形成工程と、本発明によるエッチング方法により、基体上の第１の半導体層及び第２の半導体層をドライエッチングするエッチング工程とを備える方法が好適である。
【００３６】
なお、基体上に形成される半導体装置は、単一又は単一種の半導体素子（例えばフォトダイオード、半導体レーザ素子、光増幅器、受光素子、マッハツェンダ型変調器、光導波器、合波器、分波器、等）に限られず、複数又は複数種の半導体素子がモノシリックに形成されて成るものでもよい。
【００３７】
また、半導体装置の製造装置としては、複数の半導体層を備えておりメサ形状を有する半導体装置を製造するための装置であって、基体の一側に第１の半導体層が形成される第１半導体層形成部と、基体の一側に第１の半導体層と異なる第２の半導体層が形成される第２半導体層形成部と、本発明によるエッチング装置とを備えるものが好ましい。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の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同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は図示の値に限定されず、また説明のものと必ずしも一致しない。さらに、上下左右等の位置関係については、特に明示しない限り、図面における位置関係に基づくものとする。
【００３９】
図１は、本発明に用いられるエッチング装置の好適な一実施形態を模式的に示す構成図である。エッチング装置１０は、その内部にＩＣＰを発生させるためのチャンバ１３を備えるものである。このチャンバ１３の内部には、半導体基板１２（基体）が載置されるサセプタ１１が設けられている。また、チャンバ１３は、ガス導入口Ｋｉｎ、ガス排出口Ｋｏｕｔ、及び高周波導入窓１４を有している。
【００４０】
ガス導入口Ｋｉｎは、ＣＨ４ガス、Ｈ２ガス、及びＣｌ２ガスから成るエッチングガスをチャンバ１３内に導入するための開口部である。このガス導入口Ｋｉｎには、各ガスの供給源及びそれらの個々に接続された質量流量コントローラー（ＭＦＣ）を有するガス導入系Ｇ（ガス供給部）が接続されている。また、ガス排出口Ｋｏｕｔは、チャンバ１３内のガスを排気するための開口部である。このガス排出口Ｋｏｕｔには、ターボポンプ及び排気コンダクタンスを調整する排気量調整バルブを含む図示しない排気系が接続されている。
【００４１】
さらに、サセプタ１１は図示しないヒータを内蔵すると共に冷却材循環パイプ１１０が接続されている。これらにより、サセプタ１１が所望の一定温度に加熱保持されたり、所望の一定温度以下に冷却維持されたりするようになっている。またさらに、サセプタ１１には、サセプタ１１にバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源１７（バイアス用電源）がインピーダンス整合器（マッチングネットワーク）１６を介して接続されている。また、チャンバ１３の上壁を成す高周波導入窓１４は、誘電体で形成されており、チャンバ１３外に設置された誘導コイル１５（高周波誘導コイル）により発生した高周波電磁場をチャンバ１３内へと通過させるためのものである。この誘導コイル１５には、誘導コイル１５に高周波電力を印加するための高周波電源１９（高周波電源部）がインピーダンス整合器１８を介して接続されている。高周波電源１７，１９はそれぞれ所定の同電位に接地されている。
【００４２】
さらにまた、ガス導入系Ｇの各ＭＦＣ、及び高周波電源１７，１９には、制御系１００（制御部）が接続されている。制御系１００は、各ＭＦＣの流量調整弁の開度、及び高周波電源１７，１９の出力を独立に制御するためのものであり、それぞれの運転レシピ（条件）が予め入力又は記憶されており、又は入力手段（図示せず）によって適宜入力される。
【００４３】
図２は、本発明に用いられるエッチング装置の好適な他の実施形態を模式的に示す構成図である。エッチング装置２０は、チャンバ１３に、その内部を臨むことが可能な光透過窓Ｗが設けられており、その光透過窓Ｗに対向して配置され且つ分光機能を有する光検出器１２０（光検出部）を有し、さらに、制御系１００の代わりに、ガス導入系Ｇの各ＭＦＣ、高周波電源１７，１９、及び光検出器１２０に接続された制御系１０１（制御部）を備えること以外は、図１に示すエッチング装置１０と同様に構成されたものである。制御系１０１には、後述するように、光検出器１２０からの分光出力信号が入力され、その信号に基づいて各ＭＦＣ、高周波電源１７，１９の運転状態が制御されるようになっている。
【００４４】
このように構成されたエッチング装置１０，２０を用いた本発明によるエッチング方法について説明する。なお、エッチング装置１０を使用した場合の手順を主として説明し、エッチング装置２０を使用したときの異なる手順については適宜言及する。
【００４５】
図３は、本発明のエッチング方法を適用して製造される半導体装置の一例を示す模式断面図である。半導体装置１は、一つのｎ型半導体基板９０上に複数の半導体レーザ１ｅがトレンチＴで分離されて集積配置されたものである。各半導体レーザ１ｅは、ｎ型ＩｎＰから成る半導体基板９０の一側上に順次被着されたｎ型ＩｎＰから成る下部クラッド層２２、多重量子井戸−分離閉じ込め構造（ＭＱＷ−ＳＣＨ）を有する層２４、及びｐ型ＩｎＰから成る第１上部クラッド層２６を備えている。これらの各層２２，２４，２６はいずれもメサ型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層であり、これらからＩＩＩ−Ｖ族半導体多層膜から成るストライプ状メサ構造が構成されている。また、下部クラッド層２２、上部クラッド層２６、及び後述する上部クラッド層２８は、ＭＱＷ−ＳＣＨ層２４で発生した光をその層内に閉じ込めるためのものであり、いずれもＭＱＷ−ＳＣＨ層２４よりも低い屈折率を有している。
【００４６】
ＭＱＷ−ＳＣＨ層２４は、下部クラッド層２２から第１上部クラッド層２６へ向かって、例えば、第１ＳＣＨ層、第２ＳＣＨ層、活性層、第３ＳＣＨ層及び第４ＳＣＨ層が順次積層された多層半導体であり、各層は、いずれも例えば４元化合物半導体のＩｎＧａＡｓＰで構成されている。詳細構造の図示を省略するが、第１ＳＣＨ層と第４ＳＣＨ層は同一のバンドギャップを有し、対になって分離閉じ込めヘテロ構造を形成している。また、第２ＳＣＨ層と第３ＳＣＨ層も第１ＳＣＨ層及び第４ＳＣＨ層と異なる同一のバンドギャップを有し、対になって分離閉じ込めヘテロ構造を形成している。さらに、第２ＳＣＨ層及び第３ＳＣＨ層に挟まれた活性層は、複数のバリア層及び複数の井戸層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を成している。
【００４７】
このように構成されたＭＱＷ−ＳＣＨ層２４は、バンドギャップ波長分布と同様の屈折率分布を有している。なお、各層のバンドギャップ波長分布と屈折率分布は、ＩｎＧａＡｓＰの組成を適宜調整することにより実現される。また、ＭＱＷ−ＳＣＨ層２４における活性層は、好ましくはアンドープ半導体であり、こうすることにより相対的にキャリア濃度が低い半導体層（例えばｉ層）とされる。ただし、隣接層に比してキャリア濃度が絶対的に低いｎ型又はｐ型半導体層であっても構わない。
【００４８】
半導体レーザ１ｅは、用途に応じて所望の発振スペクトルが得られる縦構造（共振器構造）、例えば、ファブリ−ペロ構造、ＤＦＢ構造、ＤＢＲ構造等が適宜採用される。ＤＦＢ構造及びＤＢＲ構造の場合には、ＭＱＷ−ＳＣＨ層２４と第１上部クラッド層２６との界面、より具体的には、ＭＱＷ−ＳＣＨ層２４の最上層たる第４ＳＣＨ層と第１上部クラッド層２６との界面に、例えば断面が正弦波形状を成す例えば均一回折格子（図示せず）が設けられる。この回折格子は、例えば第４ＳＣＨ層の上面に形成されており、レーザ共振器を構成する。なお、回折格子は上述した第１ＳＣＨ層と下部クラッド層２２との界面に設けられていてもよい。ファブリ−ペロ構造の場合には、回折格子に代えて結晶へき界面を利用した反射鏡面が採用される。
【００４９】
また、下部クラッド層２２、ＭＱＷ−ＳＣＨ層２４、及び第１上部クラッド層２６の両側面は、ｐ型ＩｎＰから成る埋込層３２及びその上に積層されたｎ型ＩｎＰから成る埋込層３４で覆われている。更にその上には、ｐ型ＩｎＰから成る第２上部クラッド層２８が被着されている。なお、第２上部クラッド層２８と埋込層３４との間にｎ型の電流ブロック層が介在していてもよい。
【００５０】
さらに、第２上部クラッド層２８上の所定領域には、ｐ＋型ＩｎＧａＡｓから成るコンタクト層３０が形成されている。また、コンタクト層３０の上面からｎ型半導体基板９０面にかけて、コンタクト層３０上の一部に開口部を有する絶縁体層６０が被着されており、更にその上に上部電極としてのｐ型オーミック電極層５０が設けられている。さらに、ｎ型半導体基板９０の下面には、下部電極としてのｎ型オーミック電極層５２が設けられている。なお、第２上部クラッド層２８は第１上部クラッド層２６よりも高いｐ型導電性を有していてもよく、また、ｎ型半導体基板９０は、下部クラッド層２２よりも高いｎ型導電性を有していてもよい。ここで、半導体レーザ１ｅを構成する各層の具体的な寸法の一例を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2004260113.tif 000003
【００５２】
図４（Ａ）〜（Ｅ）は、半導体レーザ１ｅを製造している状態の一例を示す工程図である。ここでは、まず、基体１ａを準備する。基体１ａは、ｎ型半導体基板９０ａ（基体）上に形成された前述の下部クラッド層２２と第１上部クラッド層２６との間に設けられたＭＱＷ−ＳＣＨ層２４を含むストライプ状メサ構造の両側が、ｐ型ＩｎＰ層３２ａ及びｎ型ＩｎＰ層３４ａで埋め込まれ、更にその上にｐ型ＩｎＰ層２８ａ（第２の半導体層）及びｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａ（第１の半導体層）が被着されたものである。
【００５３】
この状態の基体１ａを形成する手順は、以下の通りである。最初に、下部クラッド層２２、ＭＱＷ−ＳＣＨ層２４、及び第１上部クラッド層２６で構成されるストライプ状メサ構造を形成すべく、ｎ型半導体基板９０ａの主面上に各層２２，２４，２６を構成する半導体多層膜を、例えば有機金属気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ）等により順次エピタキシャル成長させる。なお、回折格子を設けるときには、例えば、ＭＱＷ−ＳＣＨ層２４の最上層である第４ＳＣＨ層と第１上部クラッド層２６との界面に形成する。
【００５４】
次に、第１上部クラッド層２６上にダミー層としてのキャップ層を設け、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＮ膜等の絶縁膜を形成した後、その上に一定幅のフォトレジストを形成し、所定のパターニングを施す。このレジスト膜をマスクとし、例えばドライエッチングにより一定幅を有するストライプ状の絶縁体マスクを形成する。この絶縁体マスクの延在する方向は、半導体多層膜のオリエンテーションフラットに垂直な方向とされる。
【００５５】
次いで、ダミー層であるキャップ層や半導体多層膜の組成等に応じたエッチング剤を適宜選択し、例えばＧａＩｎＡｓ系又はＩｎＰ系のキャップ層の場合には、リン酸系エッチング液によるウェットエッチを用いて、絶縁体マスクが形成されていないキャップ層の露出部をエッチングして、ストライプを形成させる。さらに、リン酸系エッチング液を洗浄した後、例えば臭素及びエタノールの混合液から成るエッチング液を用い、ｎ型半導体基板９０ａの一部が露出する程度まで、ウェットエッチを施す。これにより、キャップ層及び半導体多層膜の一定の結晶面が露呈するような異方性成分を含むメサエッチングが行われて裾広がりの断面形状を有する各層２２，２４，２６から成るストライプ状メサが形成される。
【００５６】
それから、絶縁体マスクを残した状態で、ｐ型ＩｎＰ層３２ａ及びｎ型ＩｎＰ層３４ａ（それぞれ第２の半導体層）を堆積させる（第２半導体層形成工程）。これらの層の成膜は、例えばＭＯ−ＣＶＤチャンバ（第２半導体層形成部）等を用いたエピタキシャル成長により実施することができる。このとき、絶縁体マスク上には半導体結晶が成長せず、ストライプ状メサの側方が埋め込まれて平坦化される。その後、絶縁体マスク及びその下のエッチングされなかったキャップ層を順次選択除去する。さらに、平坦化されたメサ上の領域にｐ型ＩｎＰ層２８ａ（第２の半導体層）を、例えばＭＯ−ＣＶＤチャンバ（第２半導体層形成部）等を用いてエピタキシャル成長によって形成させる（第２半導体層形成工程）。
【００５７】
それから、更にその上にｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａ（第１の半導体層）を、例えばＭＯ−ＣＶＤチャンバ（第１半導体層形成部）等を用いてエピタキシャル成長によって形成させる（第１半導体層形成工程）。形成する。それから、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａ上にＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＮ膜等の絶縁膜を形成した後、更にその上に一定幅のフォトレジストを形成し、所定のパターニングを施す。このレジスト膜をマスクとして用い、例えばドライエッチングにより一定幅を有するストライプ状の絶縁体マスクＭ１を形成し、基体１ａを得る（図４（Ａ）参照）。
【００５８】
この基体１ａをチャンバ１３内のサセプタ上に移載し、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａ、ｐ型ＩｎＰ層２８ａ、ｎ型ＩｎＰ層３４ａ、及びｐ型ＩｎＰ層３２ａをＩＣＰ−ＲＩＥによるドライエッチングに供してトレンチＴを形成する。ここでは、基体１ａが図２に示す半導体基板１２に相当する。また、ＣＨ４ガス、Ｈ２ガス、及びＣｌ２ガス供給源を有するガス導入系Ｇを使用する。
【００５９】
まず、排気系を運転してチャンバ内を所定の圧力に減圧する。圧力が安定した後、制御系１００，１０１から、ガス導入系ＧのＣＨ４ガス供給源、Ｈ２ガス供給源、及びＣｌ２ガス供給源にそれぞれ接続された各ＭＦＣに、所定の弁開度信号を送出する。これにより、チャンバ１３内に、一定の混合比でＣＨ４／Ｈ２／Ｃｌ２混合ガスを供給すると共に、排気系の運転を継続しチャンバ１３内圧力を一定に保持する（ガス供給工程）。
【００６０】
その後、制御系１００，１０１の制御信号により高周波電源１７，１９を運転し、誘導コイル１５及びサセプタ１１に高周波電力を印加する。これにより、チャンバ１３内のサセプタ１１上方の空間にはＩＣＰが形成されてＣＨ４活性種及び塩素活性種が生じる。それと同時に、サセプタ１１に印加された交流バイアス電圧によってイオン活性種が基体１ａ上に入射し、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａ（第１の半導体層）のドライエッチングが行われる（エッチング工程）。
【００６１】
ここで、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチング及び後述するｐ型ＩｎＰ層２８ａのエッチングにおいては、各種エッチングパラメータのうち高周波電源１７，１９の出力が下記式（１）及び／又は式（２）で表される関係を満たすように、制御系１００によってプロセス条件を調整する。
Ｂａ＜Ｂｂ  …（１）
ここでのＢａは、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングにおいて、高周波電源１７からサセプタ１１へ印加する高周波電力の最大バイアス電圧を示し、Ｂｂは、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａの下層であるｐ型ＩｎＰ層２８ａのエッチング（後述）において、高周波電源１７からサセプタ１１へ印加する高周波電力の最大バイアス電圧を示す。
【００６２】
Ｒａ＞Ｒｂ  …（２）
ここでのＲａは、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングにおいて、高周波電源１９から誘導コイル１５へ印加する高周波電力（すなわちＩＣＰ出力）を示し、Ｒｂは、ｐ型ＩｎＰ層２８ａのエッチングにおいて、高周波電源１９から誘導コイル１５へ印加する高周波電力を示す。
【００６３】
具体的には、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングは、他のエッチングパラメータを含めて以下のプロセス条件で実施することが好ましい。なお、カッコ内の数値は代表的な値を示す。
ＣＨ４ガス流量：９〜１３ｓｃｃｍ（１０ｓｃｃｍ）、
Ｃｌ２ガス流量：９〜１１ｓｃｃｍ（１０ｓｃｃｍ）、
Ｈ２ガス流量：４．５〜５．５ｓｃｃｍ（５ｓｃｃｍ）、
チャンバ１３内圧力：２〜３Ｐａ（３Ｐａ）、
基体１ａ温度：５０〜８０℃（６０℃）
高周波電源１７（バイアス）出力：１０〜３０Ｗ（１０Ｗ）、
最大バイアス電圧（シース基準予測値）：８０〜１２０Ｖ（８０Ｖ）、
高周波電源１９出力（ＩＣＰ出力）：２０００〜４０００Ｗ（２０００Ｗ）＠１３．６５ＭＨｚ
【００６４】
本発明者の知見によれば、上記カッコ内に示す条件を用いると、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａの深さ方向（層面に垂直な方向）のエッチレートは０．１μｍ／ｍｉｎであることが確認された。なお、同条件でのｐ型ＩｎＰ層２８ａの深さ方向のエッチレートは０．３μｍ／ｍｉｎであり、ｎ型ＩｎＰ層３４ａ、及びｐ型ＩｎＰ層３２ａについてもｐ型ＩｎＰ層２８ａと同等であることが確認された。
【００６５】
このようなｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングでは、サセプタ１１へ印加されるバイアス電圧Ｂａが、ｐ型ＩｎＰ層２８ａのエッチングにおける同バイアス電圧Ｂｂより小さくされるので、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａに対する垂直エッチングに寄与するイオン衝撃エネルギーが緩和される。また、ＩＣＰ出力ＲａがＩＰＣ出力Ｒｂより大きくされるので、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａの等方性エッチングに寄与する活性種密度が増大する。よって、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａの垂直エッチング量が減少すると共にサイドエッチングされ易くなる。したがって、側面が裾広がりのメサ形状を成すコンタクト層３０が形成され、基体１ｂが得られる（図４（Ｂ）参照）。
【００６６】
ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチング時間（プロセスタイム）は、その層厚及びエッチング条件に応じて予め求めておき、その情報を制御系１００に予め記憶させておくか、プロセス毎に制御系１００に適宜の入力手法により入力しておくことができる。前者の場合、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａの層厚、エッチング条件、及びエッチレートの関係を表すテーブル又は関数式を用いてもよい。
【００６７】
また、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングの進行状況を実時間でモニターしながら、その終了時点を判断することもできる。このためには、図２に示すエッチング装置２０が有効である。この場合、光検出器１２０によってチャンバ１３内のプラズマ発光分光スペクトルを測定する。具体的には、Ｉｎの発光ピーク（波長４５１ｎｍ、４１０ｎｍ等）又はＧａの発光ピーク（波長４１７ｎｍ、４０３ｎｍ等）をモニターすることが好ましい。ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングの終了間際つまりｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａとその下層であるｐ型ＩｎＰ層２８ａとの境界部に達した時点でピーク強度が顕著に低下する。その一方で、Ｉｎの発光は増大し始める。
【００６８】
予め設定したプロセスタイムが経過した後、或いは、Ｇａ及び／又はＩｎの発光ピーク強度の変化からｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングが完了したと判定された後、チャンバ１３内で引き続き、ｐ型ＩｎＰ層２８ａ、ｎ型ＩｎＰ層３４ａ、及びｐ型ＩｎＰ層３２ａ（それぞれ第２の半導体層）のエッチングを順次実施する。ここでは、上記式（１）及び式（２）で表される関係を満たすように制御系１００，１０１でエッチングパラメータを調整する。
【００６９】
具体的には、各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａのエッチングは、他のエッチングパラメータを含めて以下のプロセス条件で実施することが好ましい。なお、カッコ内の数値は代表的な値を示す。
ＣＨ４ガス流量：５〜７ｓｃｃｍ（６ｓｃｃｍ）、
Ｃｌ２ガス流量：５〜７ｓｃｃｍ（６ｓｃｃｍ）、
Ｈ２ガス流量：２．５〜３．５ｓｃｃｍ（３ｓｃｃｍ）、
チャンバ１３内圧力：１〜１．５Ｐａ（１．５Ｐａ）、
基体１ｂ温度：５０〜８０℃（６０℃）
高周波電源１７（バイアス）出力：５０〜１００Ｗ（５０Ｗ）、
最大バイアス電圧（シース基準予測値）：１６０〜２６０Ｖ（１６０Ｖ）、
高周波電源１９出力（ＩＣＰ出力）：１０００〜１５００Ｗ（１０００Ｗ）＠１３．６５ＭＨｚ
【００７０】
本発明者の知見によれば、上記カッコ内に示す条件を用いると、ｐ型ＩｎＰ層２８ａの深さ方向（層面に垂直な方向）のエッチレートは０．４μｍ／ｍｉｎであり、ｎ型ＩｎＰ層３４ａ、及びｐ型ＩｎＰ層３２ａについてもｐ型ＩｎＰ層２８ａと同等であることが確認された。なお、同条件でのｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａの深さ方向のエッチレートは０．１２μｍ／ｍｉｎであることが確認された。
【００７１】
このような各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａのエッチングでは、サセプタ１１へ印加されるバイアス電圧Ｂｂが、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングにおける同バイアス電圧Ｂａより大きくされるので、各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａに対する垂直エッチングに寄与するイオン衝撃エネルギーが過度に緩和されることがない。
【００７２】
また、ＩＣＰ出力ＲｂがＩＰＣ出力Ｒａより小さくされるので、各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａの等方性エッチングに寄与する活性種密度が過度に増大することがない。よって、各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａのエッチングでは、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングほどにサイドエッチング量が増えることがなく、且つ垂直エッチング成分が比較的増強される。したがって、若干裾広がりではあるがコンタクト層３０の側面ほどテーパ角度が緩やかではないメサ形状を成す第２上部クラッド層２８、埋込層３４、及び埋込層３２が形成され、基体１ｃを得る（エッチング工程；図４（Ｃ）参照）。
【００７３】
ｎ型半導体基板９０ａの上層の一部がエッチングされてｎ型半導体基板９０が形成された時点でエッチングを終了し、絶縁体マスクＭ１を選択除去した後、基体１ｃ上にＳｉＮ膜を一様に形成する。次いで、そのＳｉＮ膜上にフォトレジストを形成し、コンタクト層３０上部に一定幅のストライプ状開口部が形成されるように所定のパターニングを施す。次に、このレジスト膜をマスクとして例えばドライエッチングを行い、コンタクト層３０上に一定幅のストライプ状開口部を有する絶縁体層６０を形成して基体１ｄを得る（図４（Ｄ）参照）。それから、基体１ｄ上に金属膜を堆積させてｐ型オーミック電極層５０を形成し、半導体レーザ１ｅを得る（図４（Ｅ）参照）。
【００７４】
このとき、コンタクト層３０の側壁が突出しておらず、‘庇’の無いメサ形状が形成されているので、庇Ｈが障害となってメサ側壁上に金属が堆積し難くなるといった不都合を解消できる。したがって、絶縁体層６０及びｐ型オーミック電極層５０がメサ側壁全面を十分に覆うようにコンフォーマルに形成され、その結果、ｐ型オーミック電極層５０の断切れによる断線を抑止できる。
【００７５】
また、このような本発明のエッチング方法によれば、同一のチャンバ１３内でのドライエッチング処理で、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａ、ｐ型ＩｎＰ層２８ａ、ｎ型ＩｎＰ層３４ａ、及びｐ型ＩｎＰ層３２ａといった複数の半導体層を有する積層体にメサ形状を簡易に形成することができる。さらに、ドライエッチングのみでエッチング工程を行うので、ウェットエッチングとドライエッチングとを組み合わせる場合と比べても工程を格段に簡略化できる。さらに、ドライエッチングのみでエッチング工程を実施するので、深さ方向の形状制御性に優れた加工が可能となる。
【００７６】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、本発明は、半導体レーザ１ｅのみならず、他の半導体装置、例えばフォトダイオード、光増幅器、受光素子、マッハツェンダ型変調器、光導波器、合波器、分波器といった他の素子又はそれらの素子の複合装置の製造に有効である。
【００７７】
また、下記式（３）；
Ｘ１＞Ｘ２  …（３）、
で表される関係を満たすように、ガス導入系Ｇの各ＭＦＣの開度を調節してＣＨ４ガス、Ｈ２ガス、及びＣｌ２ガスのチャンバへの各供給流量を調整すると好ましい。ここで、式中、Ｘ１はｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層のエッチングにおけるエッチングガス（混合ガス）中のＣｌ２ガスの混合比を示し、Ｘ２はｐ型ＩｎＰ層２８ａ、ｎ型ＩｎＰ層３４ａ、及びｐ型ＩｎＰ層３２ａのエッチングにおけるエッチングガス中のＣｌ２ガスの混合比を示す。
【００７８】
塩素活性種のｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａに対する反応性は、各ＩｎＰ層２８ａ，ＩｎＰ層３４ａ，及びＩｎＰ層３２ａに対する反応性よりも高い。よって、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチレートがｐ型ＩｎＰ層２８ａよりも大きくされ、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのサイドエッチを行い易くなる。これに対し、各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａでは、エッチングガスにＣＨ４ガスを混合しないとエッチレートが不都合な程に低下してしまう。また、Ｃｌ２ガスのみを用いて各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａのエッチングを行うと、エッチング面の‘あれ’が生じ易い傾向にある。
【００７９】
より好ましくは、Ｘ１を１００容積％（質量流量％）、及びＸ２を１００容積％未満、特に好ましくは実質的に０容積％とする。つまり、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチングには実質的にＣｌ２ガスのみ用いてＣＨ４ガス及びＨ２ガスを使用しない一方で、各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａのエッチングには、ＣＨ４／Ｈ２／Ｃｌ２混合ガス、又はＣＨ４／Ｈ２混合ガスを使用すると好適である。
【００８０】
この際、制御系１００，１０１から、ガス導入系ＧのＣＨ４ガス源及びＨ２ガス源に接続されたＭＦＣに対し質量流量ゼロ信号を送出してこれらガスの供給を停止する。この場合、エッチングガスはＣｌ２ガス単独となり、チャンバ１３内に主に塩素活性種のみが生じる。塩素活性種のｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａに対する反応性は、ｐ型ＩｎＰ層２８ａ、ｎ型ＩｎＰ層３４ａ、及びｐ型ＩｎＰ層３２ａに対する反応性よりも高い。よって、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのエッチレートがｐ型ＩｎＰ層２８ａよりも大きく、ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層３０ａのサイドエッチを行い易い。これに対し、各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａでは、エッチングガスにＣＨ４ガスを混合しないとエッチレートが不都合な程に低下してしまう。また、Ｃｌ２ガスのみを用いて各ＩｎＰ層２８ａ，３４ａ，３２ａのエッチングを行うと、エッチング面の‘あれ’が生じ易い傾向にある。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエッチング方法及びエッチング装置、並びに半導体装置の製造方法及びその製造装置によれば、複数の半導体層を有する積層体にメサ形状を簡易に形成することができ、そのメサ上に設けられる保護膜や電極の断線を防止でき、しかも形状制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられるエッチング装置の好適な一実施形態を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明に用いられるエッチング装置の好適な他の実施形態を模式的に示す構成図である。
【図３】本発明のエッチング方法を適用して製造される半導体装置の一例を示す模式断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、半導体レーザ１ｅを製造している状態の一例を示す工程図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、一度のドライエッチングによりメサ形状を有する半導体装置を製造する従来方法の手順の一例を示す工程図である。
【符号の説明】
１ｅ…半導体レーザ（半導体装置）、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…基体、１０，２０…エッチング装置、１１…サセプタ、１２…半導体基板（基体）、１３…チャンバ、１４…高周波導入窓、１５…誘導コイル（高周波誘導コイル）、１６，１８…インピーダンス整合器、１７…高周波電源（バイアス用電源）、１９…高周波電源（高周波電源部）、２２…下部クラッド層、２４…ＭＱＷ−ＳＣＨ層、２６…第１上部クラッド層、２８…第２上部クラッド層、２８ａ…ｐ型ＩｎＰ層２８ａ（第２の半導体層）、３０…コンタクト層、３０ａ…ｐ＋型ＧａＩｎＡｓ層（第１の半導体層）、３２，３４…埋込層、３２ａ…ｐ型ＩｎＰ層（第２の半導体層）、３４ａ…ｎ型ＩｎＰ層（第２の半導体層）、５０…ｐ型オーミック電極層、５２ｎ型オーミック電極層、６０…絶縁体層、１００，１０１…制御系（制御部）、１２０…光検出器（光検出部）、Ｇ…ガス導入系（ガス供給部）、Ｈ…庇、Ｋｉｎ…ガス導入口、Ｋｏｕｔ…ガス排出口、Ｍ１…絶縁体マスク、Ｔ…トレンチ、Ｗ…光透過窓。
【図１】
2004260113.tif 000004
【図２】
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【図３】
2004260113.tif 000006
【図４】
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【図５】
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