(57)【要約】【課題】レーザ特性が安定した半導体レーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１上に、活性層３を挟んだクラッド層２、４、エッチングストッパー層５、ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層６及びＧａＡｓブロック層７を形成して、ＧａＡｓブロック層７からエッチングストッパー層５に達するまでエッチングを行ってストライプ溝９を形成して半導体レーザ素子を作製する際、ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層６及びＧａＡｓブロック層７のエッチングは、ＧａＡｓブロック層７からＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層６の途中まで、硫酸：過酸化水素水：水＝Ｘ：１：１（１００＜Ｘ＜５０００）からなる硫酸系エッチング液を用いて行った後、更に硫酸原液を用いて前記エッチングストッパー層に達するまで行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第１クラッド層、第２導電型エッチングストッパー層、第１導電型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層（０＜Ｙ≦１）、第１導電型ＧａＡｓブロック層を順次積層する工程と、
前記第１導電型ＧａＡｓブロック層上に開口部を有する絶縁層マスクを形成する工程と、
次に、前記絶縁層マスクから開口した前記第１導電型ＧａＡｓブロック層上から前記第２導電型エッチングストッパー層までエッチングしてストライプ溝を形成する工程と、
次に、前記絶縁層マスクを除去後、前記ストライプ溝から露出した前記第２導電型エッチングストッパー層上、前記第１導電型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層及び前記第１導電型ＧａＡｓブロック層の溝側傾斜面並びに前記第１導電型ＧａＡｓブロック層の表面上に第２導電型クラッド層、第２導電型コンタクト層、第２導電型キャップ層を順次積層する工程と、からなる半導体レーザ素子の製造方法において、
前記エッチングは、前記第１導電型ＧａＡｓブロック層から前記第１導電型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層の途中まで、硫酸：過酸化水素水：水＝Ｘ：１：１（１００＜Ｘ＜５０００）からなる硫酸系エッチング液を用いて行った後、更に硫酸原液を用いて、前記第２導電型エッチングストッパー層に達するまで行うことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子の製造方法に係り、特にＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子の製造方法は、ｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパー層、ｎ型ＡｌＩｎＰブロック層、ｎ型ＧａＡｓブロック層、開口部を有したＳｉＯ２層を順次積層した後、この開口部から露出したｎ型ＧａＡｓブロック層からｎ型ＡｌＩｎＰブロック層の途中までを燐酸系エッチングでエッチングを行い、次に、ＳｉＯ２層を除去後、ｎ型ＧａＡｓブロック層をマスクとして、硫酸系エッチング液でｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパー層に達するまでエッチングしてストライプ溝を形成し、次に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰキャップ層、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層を順次形成する。更に、ｐ型オーミック電極をｐ型ＧａＡｓコンタクト層に、ｎ型オーミック電極を積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板に形成する。
【０００３】
【特許文献】
特開２０００−３４９３９５号公報（第３−６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ストライプ溝を形成する際、燐酸系エッチング液を用いてエッチングするので、開口部から露出したｎ型ＧａＡｓブロック層の傾斜面に対して振幅０．２μｍ程度の凹凸が生じ、ストライプ溝幅に±１０％程度のバラツキを生じていた。
このため、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰキャップ層、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層の結晶質が劣化しやすくなり、半導体レーザ素子のファーフィールドパターンが不安定になるといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて成されたものであり、ストライプ溝を形成した際にエッチングで生じるｎ型ＧａＡｓブロック層の凹凸を減少させ、レーザ特性が安定した半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体基板上に第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第１クラッド層、第２導電型エッチングストッパー層、第１導電型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層（０＜Ｙ≦１）、第１導電型ＧａＡｓブロック層を順次積層する工程と、前記第１導電型ＧａＡｓブロック層上に開口部を有する絶縁層マスクを形成する工程と、次に、前記絶縁層マスクから開口した前記第１導電型ＧａＡｓブロック層上から前記第２導電型エッチングストッパー層までエッチングしてストライプ溝を形成する工程と、次に、前記絶縁層マスクを除去後、前記ストライプ溝から露出した前記第２導電型エッチングストッパー層上、前記第１導電型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層及び前記第１導電型ＧａＡｓブロック層の溝側傾斜面並びに前記第１導電型ＧａＡｓブロック層の表面上に第２導電型クラッド層、第２導電型コンタクト層、第２導電型キャップ層を順次積層する工程と、からなる半導体レーザ素子の製造方法において、前記エッチングは、前記第１導電型ＧａＡｓブロック層から前記第１導電型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層の途中まで、硫酸：過酸化水素水：水＝Ｘ：１：１（１００＜Ｘ＜５０００）からなる硫酸系エッチング液を用いて行った後、更に硫酸原液を用いて、前記第２導電型エッチングストッパー層に達するまで行うことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態における半導体レーザ素子の製造方法について図１を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態における半導体レーザ素子の製造方法を示し、（Ａ）は、（１回目積層工程）、（Ｂ）は、（開口部形成工程）、（Ｃ）は、（ストライプ溝形成工程）、（Ｄ）は、（２回目積層工程）、（Ｅ）は、（半導体レーザ素子完成工程）を示す断面図である。
【０００８】
（１回目積層工程）
まず、図１（Ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に厚さ１μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（Ｓｉドープ）２、アンドープＡｌＧａＩｎＰガイド層、アンドープＧａＩｎＰ量子井戸層及びアンドープＡｌＧａＩｎＰバリア層からなる活性層３と、厚さ０．３μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（Ｚｎドープ）４、厚さ５ｎｍのｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパー層５、厚さ０．８μｍのｎ型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層（Ｓｉドープ）（０＜Ｙ≦１）６、厚さ０．３μｍのｎ型ＧａＡｓブロック層７を順次積層する。
【０００９】
（開口部形成工程）
次に、図１（Ｂ）に示すように、スパッタ法により、ｎ型ＧａＡｓブロック相７上にＳｉＯ２を形成した後、図示しないフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法により、幅３．５μｍの開口部を有するＳｉＯ２マスク８を形成する。
【００１０】
（ストライプ溝形成工程）
この後、図１（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２マスク８をエッチング時のマスクとして、ｎ型ＧａＡｓブロック層７からｎ型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層６の途中まで、硫酸：過酸化水素水：水＝Ｘ：１：１（１００＜Ｘ＜５０００）からなる硫酸系エッチング液を用いて、温度２５℃で３．５分間のエッチングを行った後、フッ酸系エッチング液でＳｉＯ２マスク８を除去し、更に硫酸原液を用いて、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパー層５に達するまでエッチングを行ってストライプ溝９を形成する。なお、硫酸系エッチング液は、２０〜５０℃でも同様な効果が得られる。
【００１１】
ここで、硫酸：過酸化水素水：水＝Ｘ：１：１（１００＜Ｘ＜５０００）からなる硫酸系エッチング液のＸの範囲について説明する。
１００＜Ｘとしたのは、以下の理由による。
従来のように燐酸系エッチングを用いてＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰ（０＜Ｙ≦１）のエッチングを行うと、この表面にＡｌ化合物からなる不動態膜が形成されるため、垂直方向のエッチングが停止し、横方向へのエッチングが進む。このため、ストライプ溝９の幅の制御が困難になってしまう。この不動態膜を形成しないようにしてエッチングするために、Ｘは、１００以上の上記硫酸エッチング液を用いることが必要とされるからである。
また、５０００＞Ｘとしたのは、以下の理由による。
Ｘを大きくしすぎると、硫酸に対しての過酸化水素水や水の混合割合が微小になって秤量精度を欠き、組成を不安定にしてしまうからである。
【００１２】
（２回目積層工程）
次に、図１（Ｄ）に示すように、再びＭＯＣＶＤ法により、厚さ１．１μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＩｎＰキャップ層１１、厚さ３μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２を順次積層する。
【００１３】
（半導体レーザ素子完成工程）
次に、図１（Ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ法や蒸着法により、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２上にｐ型オーミック電極１３、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板１にｎ型オーミック電極１４を形成して半導体レーザ素子を完成させる。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、ｎ型ＧａＡｓブロック層７からｎ型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層（０＜Ｙ≦１）６の途中まで、硫酸：過酸化水素水：水＝Ｘ：１：１（１００＜Ｘ＜５０００）からなる硫酸系エッチング液を用いて、温度２５℃〜５０℃で２〜５分間のエッチングを行った後、更に硫酸原液を用いて、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパー層５に達するまでエッチングを行ってストライプ溝９を形成するので、ｎ型ＧａＡｓブロック層７の溝側傾斜面が平坦になるため、ファーフィールドパターン等のレーザ特性が安定した半導体レーザ素子を得ることができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体基板上に第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第１クラッド層、第２導電型エッチングストッパー層、第１導電型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層（０＜Ｙ≦１）、第１導電型ＧａＡｓブロック層を順次積層する工程と、前記第１導電型ＧａＡｓブロック層上に開口部を有する絶縁層マスクを形成する工程と、次に、前記絶縁層マスクから開口した前記第１導電型ＧａＡｓブロック層上から前記第２導電型エッチングストッパー層までエッチングしてストライプ溝を形成する工程と、次に、前記絶縁層マスクを除去後、前記ストライプ溝から露出した前記第２導電型エッチングストッパー層上、前記第１導電型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層及び前記第１導電型ＧａＡｓブロック層の溝側傾斜面並びに前記第１導電型ＧａＡｓブロック層の表面上に第２導電型クラッド層、第２導電型コンタクト層、第２導電型キャップ層を順次積層する工程と、からなる半導体レーザ素子の製造方法において、前記エッチングは、前記第１導電型ＧａＡｓブロック層から前記第１導電型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層の途中まで、硫酸：過酸化水素水：水＝Ｘ：１：１（１００＜Ｘ＜５０００）からなる硫酸系エッチング液を用いて行った後、更に硫酸原液を用いて、前記第２導電型エッチングストッパー層に達するまで行うので、ストライプ溝を形成した際にエッチングで生じるｎ型ＧａＡｓブロック層の凹凸を減少させ、レーザ特性が安定した半導体レーザ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態における半導体レーザ素子の製造方法を示し、（Ａ）は、（１回目積層工程）、（Ｂ）は、（開口部形成工程）、（Ｃ）は、（ストライプ溝形成工程）、（Ｄ）は、（２回目積層工程）、（Ｅ）は、（半導体レーザ素子完成工程）を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ｎ型ＧａＡｓ基板、２…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、３…活性層、４…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５…ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパー層、６…ｎ型ＡｌＹＧａ（１−Ｙ）ＩｎＰブロック層、７…ｎ型ＧａＡｓブロック層、８…ＳｉＯ２マスク、９…ストライプ溝、１０…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１１…ｐ型ＧａＩｎＰキャップ層、１２…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１３…ｐ型オーミック電極、１４…ｎ型オーミック電極
【図１】
2004153059.tif 000003