(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面がＧaＡsである半導体基板を、少なくともフッ酸を含む溶液に浸漬する工程と、
上記半導体基板を浸漬する工程の後、上記半導体基板表面を水洗して親水化する工程と、
上記半導体基板表面を水洗する工程の後、上記半導体基板表面の親水性を保ちつつ上記半導体基板表面上の水を除去する工程と、
上記半導体基板表面上の水を除去する工程の後、親水性が保たれた上記半導体基板表面にフォトレジストを塗布することによって、上記親水化する工程前の上記半導体基板表面に形成されるよりも上記半導体基板表面との密着性が低くなったレジストマスクを形成する工程と、
上記半導体基板表面との密着性が低くなった上記レジストマスクを利用して、少なくともＧaＡsをエッチングすることが可能なエッチング液を用いてエッチングを行うことにより、逆メサ方向に延伸する側面が順テーパー形状である段差構造を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記フォトレジストが、ノボラック系フォトレジストであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記水洗する工程が、流水による洗浄であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法において、
上記流水により洗浄する工程が５分以上かつ１５分以内であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記水を除去する工程が、水を吹き飛ばす方法を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記少なくともフッ酸を含む溶液に浸漬する工程の前に、上記半導体基板を有機溶剤により洗浄する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記段差構造の上段面から側面を介して下段面に跨るように、上記段差構造の上段面と側面および下段面を被覆する薄膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法を用いて作製された半導体レーザ装置であって、
第１導電型の半導体からなる上記半導体基板上に、上記半導体基板側から順に、第１導電型の半導体からなる下クラッド層、活性層、第２導電型の半導体からなる上クラッド層を少なくとも有し、
少なくとも上記上クラッド層の一部で形成され、上記段差構造を形成する上段面と側面を有するリッジ形状のストライプ部を備え、
上記リッジ形状のストライプ部は、最上部に第２導電型のＧaＡsからなるコンタクト層を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体レーザ装置において、
少なくとも２つの上記リッジ形状のストライプ部を有し、
上記少なくとも２つのリッジ形状のストライプ部が交差していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の半導体レーザ装置において、
上記段差構造の上段面から側面を介して下段面に跨るように形成され、上記段差構造の上段面と側面および下段面を被覆する薄膜を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体レーザ装置において、
上記段差構造の下段面は、上記リッジ形状のストライプ部の側方の半導体層の露出面であり、
上記薄膜は、上記ストライプ部の上記コンタクト層から上記ストライプ部の側面を介して上記ストライプ部の側方の半導体層に跨るように形成され、上記ストライプ部の上記コンタクト層と上記ストライプ部の側面および上記ストライプ部の側方の半導体層を被覆する電極であり、
上記電極と上記ストライプ部の側方の半導体層とのショットキー接合により、上記ストライプ部に対する電流狭窄を行うことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の半導体レーザ装置を含むことを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項１３】
請求項８に記載の半導体レーザ装置を含むことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の製造方法、半導体レーザ装置、光伝送モジュールおよび光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子井戸構造やトランジスタなどを有する半導体装置においては、半導体材料に電流を注入し、また、外部との電気的なコンタクトをとるために電極が配されている。通常、半導体微細構造に電流を注入させるためには、微細構造上の電極を引き出し、より広い電極領域を設けて、そこに金属ワイヤなどを接続する工夫がなされている。例えば、電流注入領域以外を絶縁性樹脂または誘電体で埋め込み、あるいは電流注入領域とは異なる導電型の半導体層で埋め込み、電流注入領域上からその埋め込み領域上へと電極を引き出し、金属ワイヤなどをボンディングしやすい広い電極領域を確保している。また、その電流注入領域の多くは、半導体層をメサ形状に加工して形成されているため、上記埋め込み領域は、メサによる段差を解消し、電極を引き出しやすくする役目も果たしている。
【０００３】
従来の半導体装置としては、例えば、発光層からレーザ光を出射する半導体レーザ装置がある。この半導体レーザ装置(図示せず)は、一般的に、いわゆる埋め込みリッジ型構造を有している。より詳しく説明すると、上記半導体レーザ装置では、活性層は下クラッド層と上クラッド層とで挟まれている。そして、上記上クラッド層上には、活性層のストライプ状の領域に電流を注入するためにリッジストライプ部が形成され、さらに、このリッジストライプ部の両側方には電流狭窄層が形成されている。
【０００４】
この埋め込みリッジ型構造の半導体レーザ装置は、次のように作製される。
【０００５】
まず、１回目の半導体結晶成長を行って、下クラッド層、活性層および上クラッド層などを基板上に積層した後、基板上の半導体層の一部をエッチングすることにより、リッジ形状のストライプ部を形成する。
【０００６】
そして、２回目の半導体結晶成長を行って、ストライプ部の両側方に電流狭窄層を積層する。
【０００７】
さらに、３回目の半導体結晶成長を行って、ストライプ部および電流狭窄層上にコンタクト層を積層することにより、電極が形成されるコンタクト層の領域を広く確保する。
【０００８】
このように、上記埋め込みリッジ型構造の半導体レーザ装置は、全部で半導体結晶成長工程を３回行う必要があり、低コスト化は非常に困難であるという問題がある。
【０００９】
この問題を解決するいわゆるエアリッジ構造の半導体レーザ装置が特許文献１(特開２０００−１１４６６０号公報)に記載されている。図１４に示すように、このエアリッジ構造の半導体レーザ装置は、絶縁体膜などを用いて電流を狭窄することのできる構造であるので、半導体結晶成長工程が１回のみで済むという利点がある。
【００１０】
このエアリッジ構造を有する半導体レーザ装置は、次のようにして作製される。
【００１１】
まず、ｎ−ＧaＡs基板５０１上に、ｎ−ＡlＧaＡs下クラッド層５０２、ｉ−ＡlＧaＡs下部光閉じ込め層５０３、ＩnＧaＡs量子井戸層とＧaＡsＰ障壁層からなる量子井戸活性層５０４、ｉ−ＡlＧaＡs上部光閉じ込め層５０５、ｐ−ＡlＧaＡs上クラッド層５０６を形成するためのＡlＧaＡs層、ｐ−ＧaＡsコンタクト層５０７を形成するためのＧaＡs層を有機金属化学気相成長(ＭＯＣＶＤ)法により順次積層する。
【００１２】
そして、通常のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により、ｐ−ＧaＡsコンタクト層５０７を形成するためのＧaＡs層と、ｐ−ＡlＧaＡs上クラッド層５０６を形成するためのＡlＧaＡs層との一部をエッチングして、リッジ形状のストライプ部５１１を形成する。
【００１３】
次に、全面をＳiＮXで被覆し、コンタクト層５０７上のＳiＮXのみを除去して、ＳiＮXからなる絶縁保護膜５０８を形成し、コンタクト層５０７の上面を表出させた後、コンタクト層５０７および絶縁保護膜５０８上にｐ側電極５０９を形成する。
【００１４】
次に、上記ｎ−ＧaＡs基板５０１の裏面(各半導体層が積層される面とは反対側の面)にｎ側電極５１０を付ける。
【００１５】
そして、ウェハ全体を共振器長幅のバー状にへき開し、表出した２つのへき開面に低反射膜・高反射膜(図示せず)をそれぞれ成膜して、さらにチップ状に分割して半導体レーザ装置が完成する。
【００１６】
この半導体レーザ装置によれば、ストライプ部５１１の幅が数μｍ程度と微細であるから、通常の電流注入に用いる金属ワイヤを直接ストライプ部５１１の上面のみにボンディングすることは不可能である。そのため、上記絶縁保護膜５０８からコンタクト層５０７の上面を表出し、コンタクト層５０７および絶縁保護膜５０８上にｐ側電極５０９を形成することで、上記ｐ側電極５０９をストライプ部５１１から絶縁保護膜５０８上に引き出した箇所で金属ワイヤ(図示せず)をボンディングして、ストライプ部５１１への電流注入を可能にしている。
【００１７】
上記フォトリソグラフィ工程では、レジストと半導体層表面との密着性を上げるために、フォトレジスト塗布前には半導体層表面を脱水ベークしたり、ＨＭＤＳ(ヘキサメチルジシラザン)による疎水化処理を行ったりしている。ノボラック系フォトレジスト(ポジ型レジストとして主に用いられている)は、ネガ型レジストとして主に用いられているゴム系フォトレジストよりも解像度が高いので、微細加工に適しているが、一方で、半導体材料との密着力が弱いために、精細なパターンマスクが要求される場合は、このような脱水ベークや疎水化処理が塗布前に行われている。
【００１８】
また、他の従来の半導体装置としては、図１５に示すように、特許文献２(特開２００３−１００７６７号公報)に記載されたＧaＡs系ヘテロ接合バイポーラトランジスタがある。
【００１９】
このＧaＡs系ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、次のようにして作製される。
【００２０】
まず、半絶縁性のＧaＡs基板６０１上に、ｎ+−ＧaＡsサブコレクタ層６０２、ｎ−ＧaＡsコレクタ層６０３を形成するためのＧaＡs層、ｐ+−ＧaＡsベース層６０４を形成するためのＧaＡs層、ｎ−ＡlＧaＡsエミッタ層６０５を形成するためのＡlＧaＡs層、ｎ+−ＧaＡs第１エミッタコンタクト層６０６を形成するためのＧaＡs層およびｎ+−ＩnＧaＡs第２エミッタコンタクト層６０７を形成するためのＩnＧaＡs層をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル順次成長させる。
【００２１】
次に、公知のフォトリソグラフィ工程とエッチング工程とを行って、ｐ+−ＧaＡsベース層６０４およびｎ+−ＧaＡsサブコレクタ層６０２の表面を露出させる。
【００２２】
次に、ＷＮxからなるエミッタオーミック接触電極６１３をｎ+−ＩnＧaＡs第２エミッタコンタクト層６０７上に、Ｐt／Ｔi／Ｐt／Ａuからなるベースオーミック接触電極６１２をｐ+−ＧaＡsベース層６０４上に、ＡuＧe／Ｎｉ／Ａuからなるコレクタオーミック接触電極６１１をｎ+−ＧaＡsサブコレクタ層６０２上にそれぞれスパッタおよび蒸着法で形成する。引き続き、アロイ工程を行って、ｐ+−ＧaＡsベース層６０４およびｎ−ＧaＡsコレクタ層６０３のオーミック接続を得る。
【００２３】
次に、上記ベースオーミック接触電極６１２上に、Ｔi／Ｐt／Ａuからなる中間金属膜６１５を形成すると共に、エミッタオーミック接触電極６１３上に、Ｔi／Ｐt／Ａuからなる中間金属膜６１６を形成する。
【００２４】
次に、上記ｎ+−ＧaＡsサブコレクタ層６０２、ｎ−ＧaＡsコレクタ層６０３、ｐ+−ＧaＡsベース層６０４、ｎ−ＡlＧaＡsエミッタ層６０５、ｎ+−ＧaＡs第１エミッタコンタクト層６０６およびｎ+−ＩnＧaＡs第２エミッタコンタクト層６０７で形成された段差を埋めるために、熱硬化性樹脂６２０を形成する。この熱硬化性樹脂６２０の材料としては感光性のポリイミドを使用する。
【００２５】
上記熱硬化性樹脂６２０の形成方法を具体的に説明すると、溶媒で希釈したポリイミド前駆体をＧaＡs基板６０１上にスピンコート法で塗布し、そのポリイミド前駆体に露光・現像を行って、所望のパターンのポリイミド前駆体を形成する。そして、上記ポリイミド前駆体を熱処理でポリイミド化させて、熱硬化性樹脂６２０を得る。この熱硬化性樹脂６２０は、できるだけ、コレクタオーミック接触電極６１１を形成した領域とは重ならないように設計している。
【００２６】
次に、上記コレクタオーミック接触電極６１１上に、Ｔi／Ｐt／Ａuからなる中間金属膜６２１を形成し、引き続いて、各オーミック接続電極に対する配線金属電極６１８,６１９を形成してヘテロ接合バイポーラトランジスタが完成する。
【００２７】
このヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、エミッタオーミック接触電極６１３上の中間金属膜６１６から引き出す配線金属電極６１８と、ベースオーミック接触電極６１２上の中間金属膜６１５から引き出す配線金属電極６１９とは、メサ形状の半導体部の上部から引き出されるため、半導体層の段差を埋めるべく形成された熱硬化性樹脂６２０上に、段切れを起こさないように形成されている。
【００２８】
一般的に、このようなヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいては、ベース・エミッタ接合面積を小さくし、かつ、ベース抵抗を低減するために、メサ形状の半導体部は上方から見て矩形をしており、かつ、その矩形の長手方向に平行なメサ側面は、図１５に示すように逆テーパー形状を有している。さらに、このバイポーラトランジスタを低コスト化するには、トランジスタのチップ面積を小さくする必要があり、メサ形状の半導体部の上部から電極を引き出す際に、上記メサ側面をまたぐように引き出さなければならない。このことからも、上記熱硬化性樹脂による埋め込みが重要である。
【００２９】
しかしながら、図１４の半導体レーザ装置では、数μｍという極めて細いストライプをエッチング形成するため、エッチング工程中にレジストマスクが剥離しないように、レジストマスクと半導体層との間に強い密着力が得られる条件でレジストマスクを形成する必要がある。しかしながら、そのことによってレジスト直下の半導体層に対する横方向のエッチングが進みにくくなり、たとえ順テーパー形状が得られやすい順メサ方向に延伸するリッジ形状のストライプを形成しようとしても、リッジ形状のストライプの上面近傍の側面が基板に対して垂直もしくは垂直に近い形状となったり、また庇状になったりしてしまう。したがって、その後に成膜された絶縁保護膜やｐ側電極に段切れが生じやすく、作製が困難であり、歩留りが低くなるという問題がある。また、段切れが起きやすい箇所だけをエッチングするようなエッチング液を用いて、別途エッチングを行うこともできるが、この場合でも、工程数が増えてしまうことでコストの増加や歩留りの低下という問題も生じてしまう。
【００３０】
また、図１５のＧaＡs系ヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、メサ形状の半導体部の上部から電極を段切れさせることなく引き出すために、逆テーパーのメサ形状をした半導体層の側方に樹脂などの絶縁物質を形成する工程が必要となるため、作製工程が増加し、歩留りの低下やコストの増加などの問題がある。
【特許文献１】特開２０００−１１４６６０号公報(段落００１３〜段落００１７、図１参照)
【特許文献２】特開２００３−１００７６７号公報(段落００２４、図４(ａ)参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
そこで、この発明の課題は、歩留りを向上させて、製造コストを低減することができる半導体装置の製造方法、その製造方法を用いた半導体レーザ装置を提供することにある。
【００３２】
また、この発明のもう１つの課題は、上記半導体レーザ装置を用いた光伝送モジュール、および、上記半導体レーザ装置を用いた光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記課題を解決するため、この発明の半導体装置の製造方法は、
表面がＧaＡsである半導体基板を、少なくともフッ酸を含む溶液に浸漬する工程と、
上記半導体基板を浸漬する工程の後、上記半導体基板表面を水洗して親水化する工程と、
上記半導体基板表面を水洗する工程の後、上記半導体基板表面の親水性を保ちつつ上記半導体基板表面上の水を除去する工程と、
上記半導体基板表面上の水を除去する工程の後、親水性が保たれた上記半導体基板表面にフォトレジストを塗布することによって、上記親水化する工程前の上記半導体基板表面に形成されるよりも上記半導体基板表面との密着性が低くなったレジストマスクを形成する工程と、
上記半導体基板表面との密着性が低くなった上記レジストマスクを利用して、少なくともＧaＡsをエッチングすることが可能なエッチング液を用いてエッチングを行うことにより、逆メサ方向に延伸する側面が順テーパー形状である段差構造を形成する工程と
を含むことを特徴としている。
【００３４】
上記構成の半導体装置の製造方法によれば、表面のＧaＡsに少なくともフッ酸を含む溶液による処理を施し、ＧaＡs表面の酸化物を除去すると、フッ酸によりその後のＧaＡs表面が疎水性を有するようになる。次に水洗することで、少なくともフッ酸を含む溶液を洗い流すと共に、疎水性を有するＧaＡs表面を親水化する。さらにそのＧaＡs表面上の水を除去することで、ＧaＡs表面に親水性が残るようにし、その上にフォトレジストを塗布することで、ＧaＡs表面との過度な密着が生じることがなくレジスト形成を行うことができる。その後、パターンマスクを用いてフォトレジストに露光を行い、続いて現像することによりパターン化されたレジストマスクを作製する。このレジストマスクを用いてエッチングを行うと、ＧaＡsとレジストとが適度に密着しているために、レジストに接しているＧaＡsの横方向へのエッチングは進みやすくなる。すると、エッチングにより作製された段差構造は、途中で庇を形成していたり、基板に対して垂直に立ち上がっている斜面を有したりすることなく、段差構造の上段面から基板に向かって順テーパー形状でかつ逆メサ方向に延伸する側面を有することとなる。したがって、順メサ方向・逆メサ方向のどちらの方向にも、すなわち結晶面方位によらず、順テーパー形状の側面を有する段差構造を作製することができる。
【００３５】
順テーパー形状の側面を有する上記段差構造は、通常その側面が順メサ方向に延伸するように設計・製作されるが、本構成の半導体装置の製造方法によれば、順メサ方向と直交する逆メサ方向に延伸するような側面を有する段差構造においても、順テーパー形状の側面を有するように作製することができ、半導体装置の設計の自由度が増し、より簡便に所望の形状を有する半導体装置を作製することができる。
【００３６】
ここで、上記エッチング液で表面のＧaＡsにエッチピットを作製した場合、上記エッチピットの側面のうち、順テーパー形状の側面に沿った方向を「順メサ方向」とし、逆テーパー形状の側面に沿った方向を「逆メサ方向」としている。
【００３７】
また、ここで、表面がＧaＡsである半導体基板とは、何らかの半導体基板上に、一つないし複数の半導体層が積層され、その積層された半導体層のうちの最上層がＧaＡsからなる半導体基板全体を指し、また、ＧaＡsのみの基板も指す。
【００３８】
さらに、上記段差構造の形成工程は、途中でエッチング液を変えることなく、１種類のエッチング液を用いた１回のエッチング工程で形成することができる。したがって、上記半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００３９】
一実施形態の半導体装置の製造方法では、上記フォトレジストが、ノボラック系フォトレジストであることを特徴としている。
【００４０】
上記実施形態の半導体装置の製造方法によれば、ポジ型レジストであるノボラック系フォトレジストをレジストとして用いることで、レジスト直下のＧaＡsの横方向へのエッチング速度を速められるような、ＧaＡs表面とレジストとの密着性を実現することができる。そのため、エッチングによって生じる側面が基板に対して切り立つような形状になることを防げるので、上記段差構造をより確実に順テーパー形状に作製することが可能となる。したがって、上記エッチングの面内分布を向上させ、上記段差構造が歩留りよく得られるので、半導体装置の歩留りをさらに向上させて、半導体装置の製造コストを低減できる。
【００４１】
一実施形態の半導体装置の製造方法では、上記水洗する工程が、流水による洗浄であることを特徴としている。
【００４２】
上記実施形態の半導体装置の製造方法によれば、流水による洗浄であるため、ＧaＡs表面上の少なくともフッ酸を含む溶液を常に新鮮な水で洗い流せる。そのためＧaＡs表面において、面内で均一性よく親水性を残すことができることから、レジスト直下のＧaＡsの横方向へのエッチング速度を速められるような、ＧaＡs表面とレジストとの密着性を面内で均一性よく実現することができる。したがって、上記エッチングの面内分布を向上させ、上記段差構造が歩留りよく得られるので、半導体装置の歩留りをさらに向上させて、半導体装置の製造コストを低減できる。
【００４３】
一実施形態の半導体装置の製造方法では、上記流水により洗浄する工程が５分以上かつ１５分以内であることを特徴としている。
【００４４】
上記実施形態の半導体装置の製造方法によれば、上記洗浄の時間が５分に満たない場合は、ＧaＡs表面の疎水性が残ることがある。したがって、レジストとの密着力を弱めることが十分にできず、エッチングの際にレジスト直下のＧaＡsの横方向へのエッチング速度を速めきれない。その結果、その後に形成する薄膜が段切れを起こさないような順テーパー形状を形成することが難しくなる。また、上記洗浄によるＧaＡs表面の親水化に要する時間は、１５分であれば十分であり、それを越えて洗浄を続けても、レジスト直下のＧaＡsの横方向へのエッチング速度がほとんど変化しない。つまり、流水洗浄時間が１５分を超えて長ければ長いほど、工程の時間や水量が無駄に消費されてしまい、工業的に好ましくない。よって、上記洗浄の時間が５分以上かつ１５分以内であれば、ＧaＡs表面とレジストとの密着力が過度に増強されず、レジスト直下のＧaＡsの横方向へのエッチング速度を速められ、エッチングによって生じる側面が、基板に対して切り立つような形状になることを防げるので、上記段差構造をより確実に順テーパー形状に作製できる。その結果、半導体装置の歩留りをさらに向上させて、半導体装置の製造コストをさらに低減できる。また、使用する水量や工程の時間を節約できる効果がある。
【００４５】
一実施形態の半導体装置の製造方法では、上記水を除去する工程が、水を吹き飛ばす方法を用いることを特徴としている。
【００４６】
上記実施形態の半導体装置の製造方法によれば、水を除去するために加熱乾燥などを行うと、従来のようにＧaＡs表面とレジストとの間の密着力が強力になってしまうので、低下させた密着力を維持することが困難となる。水を除去する工程として、例えば窒素ガスやドライエアなどを用いて吹き飛ばすことによって、レジストの密着力をより高めることなく水分除去ができ、エッチングによって生じる側面が、基板に対して切り立つような形状になることを防げるので、上記段差構造をより確実に順テーパー形状に作製できる。その結果、半導体装置の歩留りをより向上させて、半導体装置の製造コストをより低減できる。
【００４７】
一実施形態の半導体装置の製造方法では、上記少なくともフッ酸を含む溶液に浸漬する工程の前に、上記半導体基板を有機溶剤により洗浄する工程を含むことを特徴としている。
【００４８】
上記実施形態の半導体装置の製造方法によれば、有機溶剤による洗浄を行うことによって、有機物による汚染を取り除き、ＧaＡs表面上の酸化物を十分に表面に露出させることができる。その結果、少なくともフッ酸を含む溶液によるＧaＡs表面上の酸化物除去処理を効率よく行うことが可能となる。全面もしくは部分的に有機物による汚染がＧaＡs表面上にある場合、少なくともフッ酸を含む溶液による酸化物除去処理を行っても、有機物によってその処理が阻害され、ＧaＡs表面上の酸化物を十分に除去することができない。有機物表面は疎水性であるが、その下の酸化物は親水性であり、また酸化物除去が行われている場所は流水洗浄が行われているため、フォトレジストとの密着力の面内分布が大きくなり、結果としてレジストマスク形状のばらつきやエッチング速度のばらつきが生じ、半導体装置の歩留りが低下してしまう。よって、上記少なくともフッ酸を含む溶液に浸漬する工程の前に、有機溶剤による洗浄工程を含むことで、ＧaＡs表面とレジストとの密着力の面内分布を小さく抑えることができ、その結果、半導体装置の歩留りを向上させて、半導体装置の製造コストをさらに低減できる。
【００４９】
一実施形態の半導体装置の製造方法では、上記段差構造の上段面から側面を介して下段面に跨るように、上記段差構造の上段面と側面および下段面を被覆する薄膜を形成する工程を含むことを特徴としている。なお、ここで薄膜は、段差構造の上段面と側面および下段面を含む前面に形成してもよいし、その一部であってもよい。
【００５０】
上記実施形態の半導体装置の製造方法によれば、上記段差構造の上段面から側面を介して下段面に跨るように、段差構造の上段面と側面および下段面を被覆する薄膜を形成しても、段差構造の側面が切り立つことなく順テーパー形状に作製されているため、薄膜にいわゆる段切れが生じるのを防ぐことができる。したがって、上記段差構造の上段面から下段面にかけて、段切れが生ずることなく連続して薄膜を形成することができるので、半導体装置の歩留りを向上させて、半導体装置の製造コストをさらに低減できる。
【００５１】
ここで、薄膜とは、上記段差構造の高さよりも十分に薄い膜を意味する。また、十分とは、例えば上記段差構造の高さの３分の１程度を指す。
【００５２】
また、上記のいずれか１つの半導体装置の製造方法を用いて作製された半導体装置であるによれば、上記段差構造は、上記半導体装置の製造方法を用いて作製されているため、途中で庇が形成されたり、基板に対して垂直に立ち上がっている斜面を有したりすることなく、段差構造の上段面から基板に向かって順テーパー形状を有することとなる。したがって、順メサ方向・逆メサ方向のどちらの方向においても、すなわち、結晶面方位によらず、側面が順テーパー形状の段差構造を有する半導体装置が得られる。
【００５３】
この発明の半導体レーザ装置は、
上記のいずれか１つの半導体装置の製造方法を用いて作製された半導体レーザ装置であって、
第１導電型の半導体からなる上記半導体基板上に、上記半導体基板側から順に、第１導電型の半導体からなる下クラッド層、活性層、第２導電型の半導体からなる上クラッド層を少なくとも有し、
少なくとも上記上クラッド層の一部で形成され、上記段差構造を形成する上段面と側面を有するリッジ形状のストライプ部を備え、
上記リッジ形状のストライプ部は、最上部に第２導電型のＧaＡsからなるコンタクト層を有することを特徴としている。
【００５４】
ここで、第１導電型とは、ｐ型またはｎ型を意味する。また、第２導電型とは、第１導電型がｐ型の場合はｎ型、第１導電型がｎ型の場合はｐ型を意味する。
【００５５】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記リッジ形状のストライプ部の側面は逆メサ方向に延伸していても、上記側面は上記基板に向かって順テーパー形状を有しているので、順メサ方向・逆メサ方向のどちらの方向においても、順テーパー形状の側面を有するリッジ形状のストライプ部を備えた半導体レーザ装置を得ることができる。
【００５６】
また、上記リッジ形状のストライプ部は、１種類のエッチング液を用いた１回のエッチング工程で形成することができる。したがって、製造コストをさらに低減させた半導体レーザ装置が得られる。
【００５７】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
少なくとも２つの上記リッジ形状のストライプ部を有し、
上記少なくとも２つのリッジ形状のストライプ部が交差していることを特徴とする。
【００５８】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、少なくとも２つのリッジ形状のストライプ部が交差(例えば十字に交差)していることによって、各メサストライプ部上に形成される電極は、順テーパー形状のメサストライプにおいて段切れなく引き出せるので、各メサストライプに対して確実に通電することが可能となる。また、各々のメサストライプの形状を同等にすることで、安定した特性が得られる。
【００５９】
一実施形態の半導体レーザ装置では、上記段差構造の上段面から側面を介して下段面に跨るように形成され、上記段差構造の上段面と側面および下段面を被覆する薄膜を備えることを特徴としている。
【００６０】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、特に上記リッジ形状のストライプ部が逆メサ方向に延伸している場合であっても、上記リッジ形状のストライプ部の最上部から、上記リッジ形状のストライプ部の側面にかけて、段切れの生ずることのない上記薄膜を形成できるため、歩留りを向上させた低コストな半導体レーザ装置を得ることができる。
【００６１】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記段差構造の下段面は、上記リッジ形状のストライプ部の側方の半導体層の露出面であり、
上記薄膜は、上記ストライプ部の上記コンタクト層から上記ストライプ部の側面を介して上記上記ストライプ部の側方の半導体層に跨るように形成され、上記ストライプ部の上記コンタクト層と上記ストライプ部の側面および上記ストライプ部の側方の半導体層を被覆する電極であり、
上記電極と上記ストライプ部の側方の半導体層とのショットキー接合により、上記ストライプ部に対する電流狭窄を行うことを特徴としている。
【００６２】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記電極と上記ストライプ部の側方の半導体層とのショットキー接合により、ストライプ部に対する電流狭窄を行うので、電極とストライプ部の側方の半導体層との間に、窒化珪素(ＳiＮX (Ｘ：正数))や酸化珪素(ＳiＯ2)などといった絶縁層を形成しなくてもよい。したがって、製造コストをより低減させた半導体レーザ装置が得られる。
【００６３】
また、上記電流狭窄を行うための構造は、１回の結晶成長で形成することができる。したがって、上記半導体装置は、３回の結晶成長を必要とする埋め込みリッジ型のものよりも製造コストを下げた半導体レーザ装置が得られる。
【００６４】
この発明の光伝送モジュールは、上記実施形態の半導体レーザ装置を含むことを特徴としている。
【００６５】
上記構成の光伝送モジュールによれば、上記実施形態の半導体レーザ装置を用いていることにより、モジュール単価を大幅に低く抑えることができる効果が得られる。
【００６６】
この発明の光ディスク装置は、上記実施形態の半導体レーザ装置を含むことを特徴としている。
【００６７】
上記構成の光ディスク装置によれば、上記実施形態の半導体レーザ装置を用いていることにより、装置単価を大幅に低く抑えることができる効果が得られる。
【発明の効果】
【００６８】
以上より明らかなように、この発明の半導体装置の製造方法によれば、エッチングにより作製された段差構造は、途中で庇を形成していたり、基板に対して垂直に立ち上がっている斜面を有したりすることなく、段差構造の上段面から基板に向かって順テーパー形状を有することとなる。したがって、順メサ方向・逆メサ方向のどちらの方向にも、すなわち結晶面方位によらず、順テーパー形状の側面を有する段差構造を作製することができる。通常、順テーパー形状を有し、薄膜の段切れが生じないような上記段差構造は、その側面が順メサ方向に延伸するように設計・製作されるが、この発明の半導体装置の製造方法によれば、順メサ方向と直交する逆メサ方向に延伸するような側面を有する段差構造においても、順テーパー形状の側面を有するように作製することができる効果がある。したがって、半導体装置の設計の自由度が増し、より簡便に半導体装置を作製することができる。また上記段差構造の形成工程は、途中でエッチング液を変えることなく、１種類のエッチング液を用いた１回のエッチング工程で形成することができる。したがって、上記段差構造を備えた半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００６９】
この発明の半導体装置によれば、上記半導体装置の製造方法を用いて段差構造が作製されているため、途中で庇を形成していたり、基板に対して垂直に立ち上がっている斜面を有したりすることなく、段差構造の上段面から基板に向かって順テーパー形状の側面を有することとなる。したがって、順メサ方向・逆メサ方向のどちらの方向においても、すなわち、結晶面方位によらず、順テーパー形状の段差構造を有する半導体装置が得られる。
【００７０】
この発明の半導体レーザ装置は、リッジ形状のストライプ部の頂部に位置するコンタクト層から、上記リッジ形状のストライプ部の側面にかけて、逆メサ方向に延伸するストライプであっても、段切れの生ずることのない薄膜を形成できるため、歩留りを向上させた低コストな半導体レーザ装置を得ることができる。また、上記リッジ形状のストライプ部は、１種類のエッチング液を用いた１回のエッチング工程で形成することができる。したがって、製造コストをさらに低減させた半導体レーザ装置が得られる。
【００７１】
この発明の光伝送モジュールは、上記半導体レーザ装置を備えることにより、モジュール単価を大幅に低く抑えることができる。
【００７２】
この発明の光ディスク装置は、上記半導体レーザ装置を備えることにより、装置単価を大幅に低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下、この発明の半導体装置の製造方法、半導体レーザ装置、光伝送モジュールおよび光ディスク装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００７４】
(第１実施形態)
図１に、この発明の第１実施形態の半導体装置の一例としての半導体レーザ装置の概略断面図を示す。この半導体レーザ装置の概略断面は、ストライプ方向に対して垂直な断面である。なお、この第１実施形態では、第１導電型はｎ型であり、以下「ｎ−」と示し、第２導電型はｐ型であり、以下「ｐ−」と示す。
【００７５】
この半導体レーザ装置は、図１に示すように、ｎ−ＧaＡs基板１０１上に、ｎ−ＧaＡsバッファ層１０２、ｎ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第１下クラッド層１０３、ｎ−Ａl0.422Ｇa0.578Ａs第２下クラッド層１０４、Ａl0.25Ｇa0.75Ａs下ガイド層１０５、多重歪量子井戸活性層１０６、Ａl0.4Ｇa0.6Ａs上ガイド層１０７、ｐ−Ａl0.558Ｇa0.442Ａs第１上クラッド層下部層１０８、ｐ−Ａl0.558Ｇa0.442Ａs第１上クラッド層上部層１０９およびｐ−Ｉn0.34Ｇa0.66Ａs0.3Ｐ0.7エッチングストップ層１１０を備えている。
【００７６】
上記エッチングストップ層１１０上に、リッジ形状のメサストライプ部１２１を形成している。このメサストライプ部１２１は、ｐ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第２上クラッド層１１１、ｐ−ＧaＡs第１コンタクト層１１３およびｐ++−ＧaＡs第２コンタクト層１１４で構成されている。また、上記メサストライプ部１２１のストライプ方向は逆メサ方向であるが、この第１実施形態においては、上記ストライプ方向に垂直な断面形状は順テーパー形状である。また、図１において、１２１aはメサストライプ部形成領域であり、１２１bはメサストライプ側方部領域である。
【００７７】
上記ストライプ部１２１およびエッチングストップ層１１０上にｐ側電極１１５を形成している。
【００７８】
上記ｎ−ＧaＡs基板１０１下にｎ側電極１１６を形成している。
【００７９】
また、上記ｎ−ＧaＡs基板１０１は半導体基板の一例であり、ｎ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第１下クラッド層１０３が下クラッド層の一例であり、多重歪量子井戸活性層１０６が活性層の一例であり、ｐ−Ｉn0.34Ｇa0.66Ａs0.3Ｐ0.7エッチングストップ層１１０がメサストライプ部の側方部の半導体層の一例であり、ｐ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第２上クラッド層１１１が第１上クラッド層の一例であり、ｐ++−ＧaＡs第２コンタクト層１１４がコンタクト層の一例であり、ｐ側電極１１５が薄膜の一例である。
【００８０】
次に、図２〜図４を参照しながら、この発明の半導体装置の製造方法の一例としての上記半導体レーザ装置の製造方法を説明する。
【００８１】
まず、図２に示すように、ｎ−ＧaＡs基板１０１の(１００)面上に、ｎ−ＧaＡsバッファ層１０２(層厚０.５μｍ)、ｎ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第１下クラッド層１０３(層厚２μｍ)、ｎ−Ａl0.422Ｇa0.578Ａs第２下クラッド層１０４(層厚０.１μｍ)、Ａl0.25Ｇa0.75Ａs下ガイド層１０５(層厚３ｎｍ)、多重歪量子井戸活性層１０６、Ａl0.4Ｇa0.6Ａs上ガイド層１０７(層厚０.１μｍ)、ｐ−Ａl0.558Ｇa0.442Ａs第１上クラッド層下部層１０８(層厚０.２μｍ、ドーピング濃度１.３５×１０18ｃｍ-3)、ｐ−Ａl0.558Ｇa0.442Ａs第１上クラッド層上部層１０９(層厚０.１μｍ、ドーピング濃度１.０×１０17ｃｍ-3)、ｐ−Ｉn0.34Ｇa0.66Ａs0.3Ｐ0.7エッチングストップ層１１０(層厚１５ｎｍ、ドーピング濃度１.０×１０17ｃｍ-3)、ｐ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第２上クラッド層１１１(層厚１.２８μｍ)、ｐ−ＧaＡs第１コンタクト層１１３(層厚０.２μｍ、ドーピング濃度３.３×１０18ｃｍ-3)およびｐ++−ＧaＡs第２コンタクト層１１４(層厚：０.３μｍ、ドーピング濃度１.０×１０20ｃｍ-3)を、有機金属化学気相成長(ＭＯＣＶＤ)法にて順次結晶成長させる。
【００８２】
また、上記多重歪量子井戸活性層１０６は、Ｉn0.1001Ｇa0.8999Ａs圧縮歪量子井戸層(歪＋０.７％)とＩn0.238Ｇa0.762Ａs0.5462Ｐ0.4537障壁層とを交互に配置して形成されている。上記圧縮歪量子井戸層は２層あり、２層とも層厚が４.６ｎｍとなっている。一方、上記障壁層は３層あり、ｎ−ＧaＡs基板１０１側から層厚が２１.５ｎｍ、７.９ｎｍ、２１.５ｎｍとなっている。
【００８３】
ここで、上記歪量とは、ＧaＡs基板の格子定数をａGaAs、井戸層の格子定数をａ1とすると、(ａ1−ａGaAs)／ａGaAsで表される。そして、(ａ1−ａGaAs)／ａGaAsの値が正であれば、井戸層が圧縮歪を有し、その値が負であれば、井戸層が引張歪を有する。
【００８４】
次に、上記メサストライプ部１２１(図１に示す)を形成する部分上に、ストライプ方向が(０１１)方向になるように、レジストマスク１１８(マスク幅５μｍ)をフォトリソグラフィ工程により作製する。前処理を含めたフォトリソグラフィ工程の内容を以下に詳細に述べる。
【００８５】
まず、各半導体層を積層し終えた上記基板(以後ウェハと称する)をアセトンに浸漬し、超音波洗浄器にて洗浄し、次にエタノールに浸漬し、同様に超音波洗浄器にて洗浄する。このように有機物除去処理を行ったウェハを次に流水で洗浄し、有機溶液を洗い流した後、窒素ブローにて水分を吹き飛ばす。
【００８６】
次に、ＨＦ溶液に上記ウェハを浸漬(１分)し、最表面の上記第２コンタクト層１１４表面に形成されている自然酸化膜の除去処理を行い、その後流水にて洗浄(１０分)する。そして、窒素ブローにて水分を吹き飛ばす。
【００８７】
続いて、スピンコーターにより上記ウェハにノボラック系フォトレジストを塗布し、プリベーク・パターン露光・ＰＥＢ(ポスト・エクスポージャ・ベーク)・現像・洗浄・窒素ブロー・ポストベークを経て、上記レジストマスク部１１８を作製する。ノボラック系フォトレジストとして、この第１実施形態では、住友化学製ＰＦＩ−３７Ａ(ノボラック樹脂を１８〜２４％含有)を使用した。
【００８８】
次に、上記レジストマスク部１１８を用いて、第２上クラッド層１１１、第１コンタクト層１１３および第２コンタクト層１１４の一部をエッチングすることにより、メサストライプ部１２１を形成する。このメサストライプ部１２１を形成するためのエッチングは、硫酸と過酸化水素水とが混合されたエッチング液(体積混合比は硫酸：過酸化水素水：水＝１：８：５０、液温は１０℃)で行う。
【００８９】
上記レジストマスク１１８以外の部分をエッチングして、メサストライプ部１２１を形成するエッチングは、図３に示すように、まずエッチングストップ層１１０の直上まで行われる。Ｉn0.34Ｇa0.66Ａs0.3Ｐ0.7エッチングストップ層１１０は、ＰのＶ族組成比が０.７であるため、硫酸と過酸化水素水との混合水溶液によるエッチング速度がおよそ０.４ｎｍ／ｓｅｃと非常に遅く、上記エッチングストップ層１１０が露出した領域は、これ以上基板方向に向けたエッチングはほとんど進まない。
【００９０】
したがって、その後のメサストライプ部１２１に対する横方向からのエッチングが進むこととなる。すなわち、上記エッチングストップ層１１０により、メサストライプ部１２１の幅制御およびエッチング面の平坦化を可能にしている。全エッチング時間は２１０秒であり、図４に示すような形状になる。上記エッチング液によるトータルのエッチングの深さは１.７８μｍとなり、ｐ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第２上クラッド層１１１の最下部の幅は約３.３μｍとなり、ｐ++−ＧaＡs第２コンタクト層１１４の最上部の幅は約０.８μｍとなる。
【００９１】
このように、上記メサストライプ部１２１を形成した後には、図４に示すように、レジストマスク１１８を除去し、全面上にＴi(層厚：５０ｎｍ)／Ｐt(層厚：５０ｎｍ)／Ａu(層厚：３００ｎｍ)からなるｐ側電極１１５(薄膜の一例に相当する)を形成する。これにより、上記ｐ側電極１１０は、メサストライプ部１２１の上面および側面と、露出しているｐ−Ｉn0.34Ｇa0.66Ａs0.3Ｐ0.7エッチングストップ層１１０の表面とを覆う。
【００９２】
次に、上記ｎ−ＧaＡs基板１０１の裏面(結晶成長をさせていない面)をエッチングして全体の厚さを１００μｍ程度にし、ｎ−ＧaＡs基板１０１の裏面全面にＡuＧe(層厚：１００ｎｍ)／Ｎｉ(層厚：１５ｎｍ)／Ａu(層厚：３００ｎｍ)からなるｎ側電極１１６を形成し、３９０℃にて１分間の熱処理を施す。
【００９３】
最後に、上記メサストライプ部１２１が延びる方向に対して垂直な面でへき開し、得られたへき開面にコーティング膜(図示せず)を施すと、図１に示すチップ状態の半導体レーザ装置が得られる。
【００９４】
なお、電流注入のために要する金属ワイヤ(図示せず)は、メサストライプ部１２１の側方にあるｐ側電極１１５上にボンディングされる。
【００９５】
以上のように形成された第１実施形態の半導体レーザ装置は、発振波長が８９０ｎｍであり、図５の電流−光出力特性に示すように、パルス電流にて、閾値２０ｍＡ、外部量子効率０.９(ｍＷ／ｍＡ)の特性を示した。この特性は、有機金属気相成長法による結晶成長を３回行って作製した従来の半導体レーザ装置と同等である。
【００９６】
なお、ここでいう「外部量子効率０.９(ｍＷ／ｍＡ)」とは、半導体レーザ装置が、しきい値を超えた電流が注入されてレーザ発振状態となったとき、しきい値を超えた分の電流(たとえば注入された電流が５０ｍＡでかつしきい値電流値が２０ｍＡであれば、３０ｍＡ)に対して、レーザの光出力値がどれだけ得られているかを示した値である。
【００９７】
したがって、上記第１実施形態の半導体レーザ装置は、結晶成長を１回行うだけで作製できるので、上記従来の半導体レーザ装置よりも製造コストを下げることができて、しかも、上記従来の半導体レーザ装置と同等の特性を示すことができる。
【００９８】
さらに、上記第１実施形態の半導体レーザ装置は、半導体層を加工するエッチング工程も、エッチング液を変えることなく１回の工程のみで実現可能であるため、製造工程やコストを減少させるだけでなく、歩留りを大幅に向上させることができた。
【００９９】
また、上記電極(総層厚：４００ｎｍ)はエッチングで形成された上記メサストライプ部の高さ(１.７８μｍ)よりも十分に薄く、このような薄膜でも、上記第１実施形態の半導体レーザ装置は、図１４の従来のエアリッジ構造の半導体レーザ装置に比べ、電極の段切れを減少させることができ、さらに歩留りを上昇させることができた。
【０１００】
図６に、上記第１実施形態の半導体レーザ装置に対する第１比較例としての半導体レーザ装置の要部の概略断面図を示す。なお、図６では、エッチングストップ層１１０から上方の部分のみを図示しており、メサストライプ部の各半導体層をｐ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第２上クラッド層１１１１、ｐ−ＧaＡs第１コンタクト層１１１３およびｐ++−ＧaＡs第２コンタクト層１１１４とし、薄膜としてｐ側電極１１１５としている。
【０１０１】
上記第１比較例の半導体レーザ装置の製造方法では、上記第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法を変更し、フォトレジスト塗布前のＨＦ溶液による処理を行わずに、有機洗浄・流水洗浄・窒素ブローの後に、ウェハに対して加熱乾燥による脱水ベーク(窒素雰囲気オーブン内・２００℃・２０分)を行っている。
【０１０２】
上記第１比較例の半導体レーザ装置では、メサストライプ部を形成するエッチングのときに、ｐ++−ＧaＡs第２コンタクト層１１１４とレジストマスク(図示せず)との密着力が強く、ｐ++−ＧaＡs第２コンタクト層１１１４の上面部近傍に対する横方向へのエッチング速度が遅く、ｐ++−ＧaＡs第２コンタクト層１１１４の上面部近傍の側面が切り立ってしまうため、ｐ側電極１１１５を形成すると、ｐ側電極１１１５がその切り立った側面で段切れを起こしてしまう。
【０１０３】
そのために、第２コンタクト層の表面を親水性に保つ上記第１実施形態の工程を適用することで、第２コンタクト層とレジストマスクとの間の密着性を適度な状態に維持できるようになる。その結果、第１,第２コンタクト層の横方向へのエッチング速度を速めることで、エッチングによる上記側面が切り立つことがなくなり、このような段切れを回避することができる。
【０１０４】
また、ＡlＧaＡsからなる第２上クラッド層１１１１の形状を変化させずに、ＧaＡsからなる第１コンタクト層１１１３,第２コンタクト層１１１４のみをさらにエッチングすれば、上記段切れの問題も回避できるが、ＡlＧaＡsをエッチングせず、かつ、ＧaＡsをエッチングするような選択性を持つエッチング液(例えば、アンモニアと過酸化水素水の混合水溶液)を用いて再びエッチングをしなければならない。これは、異なるエッチング液にて２回のエッチングを行うことによる歩留りの低下を引き起こし、さらに、製造工程や製造コストの増大を招く。
【０１０５】
上記第１実施形態では、ＧaＡsからなる第２コンタクト層にＨＦ溶液による処理を施している。このようにして基板表面の酸化物を除去すると、ＨＦによりその後の第２コンタクト層表面が疎水性を有するようになる。次に、上記表面を流水により洗浄することで、ＨＦ溶液を洗い流すと共に、疎水性を有する表面を親水化する。さらに、ブローによって水を吹き飛ばして、表面の親水性が残るようにして水分除去を行う。
【０１０６】
その水分除去を行った基板表面上にノボラック系フォトレジストを塗布すると、第２コンタクト層表面との密着力を強めずにレジスト形成を行うことができる。その後のフォトリソグラフィ工程によりパターン化されたレジストを用いてエッチングを行うと、レジストに接している第２コンタクト層の横方向へのエッチングは進みやすくなる。すると、エッチングにより作製されたメサストライプ部は、途中で庇を形成していたり、基板に対して垂直に立ち上がっている斜面を有したりすることなく、メサストライプ部の上段面から基板に向かって順テーパー形状の側面を有することとなる。したがって、メサストライプ部の上段面から下段面にかけて、メサストライプ部側面上も含めた領域を被覆するｐ側電極を形成しても、ｐ側電極にいわゆる段切れが生じるのを防ぐことができる。すなわち、メサストライプ部の上段面から下段面にかけて、段切れが生ずることなく連続してｐ側電極を形成することができるので、半導体レーザ装置の歩留りを向上させて、半導体レーザ装置の製造コストをさらに低減することができる。
【０１０７】
図７は、ＨＦ溶液処理後の流水洗浄時間に対するエッチング速度の比(レジストマスク直下のＧaＡsの横方向へのエッチング速度と、レジストマスク外のＧaＡsの深さ方向へのエッチング速度との比)を示している。図７に示すように、レジストマスク直下以外のＧaＡsの横方向へのエッチング速度と、レジストマスク外のＧaＡsの深さ方向へのエッチング速度との比は、およそ０.５であるが、ＨＦ溶液処理をせずに脱水ベークをしている比較例の場合、その比はおよそ０.３であり、横方向へのエッチング速度が遅いために、エッチングにより形成される側面が庇形状になってしまう。
【０１０８】
しかし、上記流水洗浄時間を５分以上かつ１５分以内とすることで、その比が０.５から０.６程度となり、エッチングにより形成される側面が基板に向かって順テーパー形状を有するようになる。上記洗浄の時間が５分に満たない場合は、ＧaＡs表面の疎水性が残ることがあり、レジストとの密着力を弱めることが十分にできない。したがって、エッチングの際にレジスト直下のＧaＡsの横方向に向けて等方的にエッチングが進まず、その後に形成する薄膜が段切れを起こさないような順テーパー形状を形成することが難しくなる。また、上記洗浄によるＧaＡs表面の親水化に要する時間は、１５分であれば十分であり、それを越えて洗浄を続けても、レジスト直下のＧaＡsの横方向へのエッチング速度がほとんど変化しない。つまり、流水洗浄時間が１５分を超えて長ければ長いほど、工程の時間や水量が無駄に消費されてしまい、工業的に好ましくない。よって、上記洗浄の時間が５分以上かつ１５分以内であれば、ＧaＡs表面とレジストとの密着力が過度に増強されず、レジスト直下のＧaＡsの横方向へのエッチング速度を速めることができる。それにより、エッチングによって生じる側面が基板に対して切り立つような形状になることを防げるので、上記段差構造をより確実に順テーパー形状に作製することが可能となる。したがって、段切れが生ずることなく連続して薄膜を形成できる順テーパー形状を有する段差構造を制御性よく作製でき、その結果、半導体レーザ装置の歩留りを向上させて、半導体レーザ装置の製造コストを低減できる。また、使用する水量や工程の時間を節約できる効果がある。
【０１０９】
また、上記第１実施形態では、洗浄に用いる流水の流量は約１ｌ／ｍｉｎであった。流量が少なすぎると、ＧaＡs表面の親水化の面内均一性が不十分になる可能性があり、また流量が多すぎると、前述のとおり工業的に好ましくない。上記流量は、０.３ｌ／ｍｉｎから２ｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【０１１０】
ここで、上記親水性について説明する。親水性を評価する一般的な方法の一つに接触角測定法がある。これは、測定対象の基板表面上に水滴を垂らし、その基板表面と液滴表面とのなす角度を測定し、その角度が小さいほど基板表面は親水性であり、逆に大きいほど撥水性である、という測定方法である。
【０１１１】
本出願人は、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法に基づいた表面処理を行ったＧaＡs基板と、脱水ベークの加熱乾燥を施したＧaＡs基板について、純水の接触角を測定して比較を行った。その結果、上記第１実施形態と同様の処理を行ったＧaＡs基板表面での接触角が１０°以上かつ２５°以下であったのに対して、脱水ベークを施したＧaＡs基板では３０°以上かつ４０°以下であった。この結果から、基板表面と純水の液滴表面との接触角が、１０°以上かつ２５°以下である場合に、上記半導体装置の製造方法にて所望のエッチング形状を形成するのに、好ましい親水性を有することとなる。
【０１１２】
上記第１実施形態では、水洗する工程が流水洗浄であったが、例えば貯水槽に基板を浸漬・攪拌を行う、もしくはその貯水槽にバブリングを行うことで基板を洗浄してもよい。しかし、流水洗浄であれば、ＧaＡs表面上のＨＦ溶液を常に新鮮な水で洗い流せる。そのためＧaＡs表面において、面内で均一性よく親水性を残すことができることから、水洗する工程は流水洗浄であることが好ましい。
【０１１３】
上記第１実施形態では、水を除去する工程が窒素ブローであったが、その他乾燥した気体を用いたブローでもよい。さらに、工業的な観点から、スピンドライやエアーナイフといった、水を吹き飛ばす処理を効率的に行える装置を用いてもよい。その場合でも、この第１実施形態のように加熱をしない脱水処理が好ましい。すなわち、ベークを用いた加熱乾燥などの脱水処理ではなく、上記のような処理を行える装置を用いることが好ましい。
【０１１４】
水を除去する工程において窒素ブローにより水を吹き飛ばすことによって、レジストの密着力をより高めることなく水分除去ができ、エッチングによって生じる側面が、基板に対して切り立つような形状になることを防げるので、段差構造をより確実に順テーパー形状に作製することができる。その結果、半導体レーザ装置の歩留りをより向上させて、半導体レーザ装置の製造コストをより低減することができる。
【０１１５】
また、ＨＦ溶液にウェハを浸漬する前に、エタノール(有機溶剤)による洗浄を行うことによって、有機物による汚染を取り除き、ＧaＡs表面上の酸化物を十分に表面に露出させることができる。その結果、少なくともフッ酸を含む溶液によるＧaＡs表面上の酸化物除去処理を効率よく行うことが可能となる。全面もしくは部分的に有機物による汚染がＧaＡs表面上にある場合、少なくともフッ酸を含む溶液による酸化物除去処理を行っても、有機物によってその処理が阻害され、ＧaＡs表面上の酸化物を十分に除去することができない。有機物表面は疎水性であるが、その下の酸化物は親水性であり、また酸化物除去が行われている場所は流水洗浄が行われているため、フォトレジストとの密着力の面内分布が大きくなり、結果としてレジストマスク形状のばらつきやエッチング速度のばらつきが生じ、半導体レーザ装置の歩留りが低下してしまう。よって、上記少なくともフッ酸を含む溶液に浸漬する工程の前に、有機溶剤による洗浄工程を含むことで、ＧaＡs表面とレジストとの密着力の面内分布を小さく抑えることができ、その結果、半導体レーザ装置の歩留りを向上させて、半導体レーザ装置の製造コストをさらに低減することができる。
【０１１６】
上記第１実施形態では、メサストライプ部を形成するためのエッチング工程は１回だけで済むので、製造工程や製造コストを大幅に減少させることができる。これは、第２コンタクト層とレジストとの密着性を適度な状態に維持できるようになることで、第１,第２コンタクト層の横方向へのエッチング速度を速められる結果、エッチングによるメサストライプ部の側面が切り立つことがなくなり、１種類のエッチング液を用いた１回のエッチング工程であっても、段切れのない電極形成を可能とする順テーパー形状の側面を有するメサストライプ部を実現できるためである。
【０１１７】
上記第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法におけるエッチング液では、ＰのＶ族組成比が０.６以上になると、極端にエッチング速度が小さくなり、エッチングが進まない。この特性を利用して、上記第１実施形態のように、上記エッチングストップ層のＰのＶ族組成比を０.６以上にすることにより、エッチングストップ層下の半導体層がエッチングされるのを確実に防ぐことができ、またメサストライプ部の幅を制御よく作製することができる。
【０１１８】
また、上記第１実施形態では、エッチングストップ層の層厚が１５ｎｍであるので、エッチングストップ層下の半導体層がエッチングされるのをより確実に防ぐことができる。
【０１１９】
上記第１実施形態では、エッチングストップ層におけるＰのＶ族組成比は０.７であったが、０.６以上あればよい。
【０１２０】
また、上記第１実施形態では、エッチングストップ層の層厚は１５ｎｍであったが、１０ｎｍ以上であればよい。
【０１２１】
また、上記第１実施形態では、ＩnＧaＡsＰからなるエッチングストップ層を用いていたが、ＩnＧaＰ、ＧaＡsＰ、ＡlＧaＩnＰ、ＡlＧaＩnＡsＰおよびＡlＧaＡsＰのうちのいずれか１つからなるエッチングストップ層を用いてもよい。このエッチングストップ層も、ＰのＶ族組成比を０.６以上、かつ、層厚を１０ｎｍにするのが好ましい。
【０１２２】
上記第１実施形態では、薄膜として挙げられている上記ｐ電極は、その総層厚が４００ｎｍであり、エッチングにより形成されるメサストライプ部の上部とエッチングストップ層(エッチング減速層)との段差は１.７８μｍであり、その段差に比べてｐ電極の総層厚は十分に薄い。薄膜の層厚としては、段差の高さの１／３以上程度であれば、段差による薄膜の段切れは起きにくくなるが、薄ければ薄いほど、薄膜形成のために使用される原料の消費量を抑えることができ、装置の低コスト化を実現できる。
【０１２３】
上記第１実施形態では、エッチングストップ層を用いてリッジ形状のメサストライプ部を作製していたが、例えばエッチング時間を制御して、上記第２上クラッド層の途中でエッチングを終了することでメサストライプ部を形成してもよい。その場合、メサストライプ部の側方部には、エッチングされた第２上クラッド層が露出し、その上に薄膜であるｐ電極が配され、その界面のショットキー接合を同様に用いることで、メサストライプ部に対して電流狭窄を行うことができる。この場合、エッチングストップ層を用いないために、半導体レーザ装置の構造の簡便化や半導体材料の消費量の低減などを図ることができる。
【０１２４】
上記第１実施形態では、リッジ形状のメサストライプ部を作製するためにエッチング液によるウェットエッチングのみが用いられているが、ウェットエッチングを行うに先立って、まずドライエッチングを行って、メサストライプ部の側面を基板に対して略垂直にエッチングを行ってもよい。このときのウェットエッチングでは、ドライエッチングで形成されたメサストライプ部に対して、サイドエッチングが行われるが、上記と同様に第２コンタクト層とレジストマスクの界面の密着性が過度に増強されていないことから、メサストライプ部の側面を、略垂直な切り立った形状ではなく、やや順テーパー形状に加工することが容易となる。したがって、ウェットエッチングのみでエッチングするよりも、コンタクト層の幅を保ちつつメサストライプ部の最下部の幅をより狭く作製することができる。これにより、光学設計に自由度を持たせた半導体レーザ装置を作製することが可能となる。
【０１２５】
上記第１実施形態では、エッチングストップ層とｐ側電極とによるショットキー接合を用いて電流狭窄を行っていたが、絶縁膜(例えば酸化シリコン(ＳiＯ2)や窒化シリコン(ＳiＮx))で形成したエアリッジ構造を用いて電流狭窄を行ってもよい。つまり、上記絶縁膜でメサストライプ部の側面とエッチングストップ層の表面とを覆って、その絶縁膜から露出させた第２コンタクト層の上面にｐ側電極を接触させてもよい。要するに、図１４の絶縁保護膜５０８およびｐ側電極５０９で構成される構造を用いてもよい。この絶縁保護膜５０８およびｐ側電極５０９で構成される構造を第１実施形態の半導体レーザ装置に用いても、薄膜である絶縁膜および電極の段切れ防止による歩留り向上の効果を十分大きくすることができる。
【０１２６】
また、上述のようにショットキー接合を用いて電流狭窄を行う場合、ｐ側電極を形成した後、熱処理を行うことによって、ｐ側電極の最下層を化合物層にすれば、電流狭窄領域におけるショットキー接合性とコンタクト層におけるオーミック接合性とがより強化され、メサストライプ部にのみ低抵抗で電流を注入することができる。
【０１２７】
このようにショットキー接合性とオーミック接合性がより強化されるので、電流ブロック層の埋め込み再成長工程や電極コンタクト層の結晶再成長工程を行うことなしに、低閾値電流発振、高出力動作および長期信頼性が得られる。
【０１２８】
また、上記電流ブロック層の埋め込み再成長工程や電極コンタクト層の結晶再成長工程を行わないので、製造工程が簡略化する。したがって、製造コストを低減することができる。
【０１２９】
また、上記第１実施形態では、メサストライプ部およびエッチングストップ層上にｐ側電極を形成しているので、放熱特性を向上させることができる。したがって、上記第１実施形態の半導体レーザ装置の信頼性を高めることができる。
【０１３０】
また、より確実に段切れのない電極を作製するには、電極の最下層を密着性のよい材料を用いるか、もしくは電極を厚くすることが好ましい。しかしながら、電極を厚くすることは電極の材料の消費量が多くなってコストの増加を招く。そこで、電極の最下層の材料には、この第１実施形態のようにＴiを用いるか、もしくはＰtを用いることが好ましく、これらの材料は十分な密着性を有しているので、より薄い膜の電極を形成することができ、電極の材料の消費量を低減して低コストな半導体レーザ装置が得られる。
【０１３１】
また、上記第１実施形態では、ｐ側電極に対して行う熱処理の温度が３９０℃であり、ｐ側電極の最下層がＴiからなっているので、Ｔiと半導体層との間に合金化反応を起こすことができる。
【０１３２】
上記第１実施形態のように、Ｔiを半導体層に蒸着した後、４００℃程度の加熱処理を行うと、製造プロセス中に半導体層の表面に形成された酸化物層が除去され、ドーピング濃度が１×１０17ｃｍ-3以下の低濃度半導体層に対しては、安定なショットキー接合を得ることができる。上記低濃度半導体層がＩnＧaＡsＰ層やＡlＧaＡs層である場合は、特に熱的,電気的に安定なショットキー接合を得ることができる。これは、電極の最下層がごく薄いＴi合金化物層になるためと考えられ、熱処理を実施しないとこのような安定なショットキー接合を得にくい。
【０１３３】
また、ドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3以上の高濃度半導体層(ＧaＡs層やＩnＧaＡs層)に対してＴiを接触させた後、適切な加熱処理を行った場合、製造プロセス中に半導体層の表面に形成された酸化物層を除去できると共に、ＴiＡs層が形成されることで低コンタクト抵抗を実現させることができる。ここで、上記加熱処理の温度は３５０℃以上かつ４３０℃以下である。上記加熱処理の温度が３５０℃未満である場合、合金化による高濃度側化合物層の生成の反応が十分に進まない。また、上記加熱処理の温度が４３０℃を超える場合、オーミック接合において、徐々にコンタクト抵抗が悪化してくる。これは、ＴixＧa1-x層の生成およびＴiより上層の金属材料のミキシングによるものと考えられる。
【０１３４】
上記第１実施形態では、ｐ側電極に対して行う熱処理の温度は３９０℃であったが、３５０℃以上かつ４３０℃以下であればよい。上記熱処理の温度が３５０℃未満である場合、ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3以上の高濃度半導体層に対して高濃度側化合物層を十分に形成することができず、また、ドーピング濃度１×１０17ｃｍ-3以下の低濃度半導体層に対しても低濃度側化合物層を十分に形成することができない。また、上記熱処理の温度が４３０℃を超える場合、前述のごとくコンタクト抵抗が悪化するので、半導体レーザ装置の特性が悪化してしまう。
【０１３５】
上記第１実施形態では、ｐ側電極の最下層をＴiにしていたが、ｐ側電極の最下層をＰtにしてもよい。上記ｐ側電極の最下層をＰtにした場合も、ｐ側電極に対して行う熱処理の温度は３５０℃以上かつ４５０℃以下にする。上記熱処理の温度が３５０℃未満である場合、ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3以上の高濃度半導体層に対して高濃度側化合物層を十分に形成することができず、また、ドーピング濃度１×１０17ｃｍ-3以下の低濃度半導体層に対しても低濃度側化合物層を十分に形成することができない。また、上記熱処理の温度が４５０℃を超える場合、Ｐtが半導体層中に拡散しすぎるので、半導体レーザ装置の特性が悪化してしまう。
【０１３６】
また、上記第１実施形態では、ドーピング濃度１.３５×１０18ｃｍ-3の第１上クラッド層下部層、ドーピング濃度１.０×１０17ｃｍ-3の第１上クラッド層上部層およびドーピング濃度１.０×１０17ｃｍ-3のエッチングストップ層を、メサストライプ部と活性層との間に形成していることにより、ショットキー接合特性を考慮した制限を受けることなく、ｐ型の半導体層により要求される光学特性の仕様に応じて、ｐ型半導体層の層厚・組成等を自在に変更することができるため、光学設計の自由度が増すと共に、素子抵抗の上昇を抑えることができ、一層の低消費電力化を図ることができる。
【０１３７】
また、上記第１実施形態では、エッチング液の体積混合比が硫酸：過酸化水素水：水＝１：８：５０であるので、好適にエッチングを行うことができる。上記硫酸の体積比が大きい場合、エッチング速度が大きく、エッチング制御が困難になる。また、上記過酸化水素水の体積比が大きい場合、ＧaＡsおよびＡlＧaＡsのエッチングに対する非選択性が少なくなる。また塩酸と過酸化水素水の混合水溶液でも同様の効果が得られるものの、硫酸を用いている上記エッチング液のほうがエッチングの制御性に優れているので、好ましい。
【０１３８】
上記第１実施形態では、上記メサストライプ部１２１はそのストライプ方向が逆メサ方向となるように作製されているが、順メサ方向に作製してもよい。その場合、エッチングによって作製されるストライプ部の側面は、元々順テーパー形状を有する順メサ面を露出しやすいため、上記第１実施形態のストライプ部の側面よりもなだらかな斜面となりやすい。したがってストライプ部の最下部の幅を上記第１実施形態の場合と同程度に作製すると、ストライプ部の最上部の幅は上記第１実施形態の場合よりも狭くなるが、より順テーパー形状を有しているために、薄膜の段切れがより起きにくいストライプ部を作製することができる。
【０１３９】
上記第１実施形態の変形例として、図８に示すような半導体レーザ装置が挙げられる(図８は各層構造などを省略し、外観の概略として示している)。この第１実施形態の変形例は、レジストマスクを逆メサ方向のストライプだけでなく、逆メサ方向のストライプと順メサ方向のストライプを十字に交差するようにパターン形成し、そのパターンを用いてエッチング等を第１実施形態と同様に行い、直交する２方向に共振器を有するように、へき開・コーティング等を行って作製された半導体レーザ装置である。
【０１４０】
本変形例のように順メサ方向のメサストライプと逆メサ方向のメサストライプの両方を有しており、その場合でも一種類のエッチング液による一回のエッチングで作製が可能であり、製造コストを低減し、歩留りを向上させた半導体レーザ装置が得られる。
【０１４１】
本変形例において、レジストマスクを従来の作製方法によって作製したときの第２比較例としての半導体レーザ装置の外観図を図９に示す。このように、十字に交差するメサストライプのうち、一方は順テーパー形状に作製できたとしても、もう一方は逆メサ形状となり、その断面図はおおよそ図６のようになる。各メサストライプ部の上面部のコンタクト層上の電極は、交差部においてつながっており、また電極の引き出しに関しては、順テーパー形状のメサストライプにおいて段切れなく引き出せているので、両メサストライプに対して通電させることは可能である。ところが、各半導体層構造はどちらのメサストライプにとっても同様であるにも関わらず、各々のメサストライプの形状が異なることから、各メサストライプ方向に共振するレーザ光閉じ込めの状態が大きく異なり、各々のメサストライプ部直下から発振するレーザ光の諸特性が異なってしまう。その結果、半導体レーザ装置としての光−電流特性が不安定になるので、両メサストライプの形状が同様に順テーパーである図８のような半導体レーザ装置が好ましい。
【０１４２】
上記第１実施形態では、上記メサストライプ部１２１のように、メサ両側面において順テーパー形状を有していたが、片面だけにこのような段差を有する構造における側面や、溝構造に対する溝両側の側面に対しても、同様にそれらの側面が順テーパー形状を有していれば同様の効果が得られる。
【０１４３】
上記第１実施形態では、半導体レーザ装置の発振波長は８９０ｎｍであり、８９０ｎｍ帯であったが、他の波長帯、例えば７８０ｎｍ帯や６５０ｎｍ帯、１.３μｍ帯や１.５５μｍ帯などでもよい。
【０１４４】
なお、この発明の半導体装置の製造方法およびそれを用いた製造された半導体装置は、半導体レーザ装置に限らず、トランジスタ等の他の段差構造を有する半導体装置にこの発明を適用してもよい。
【０１４５】
(第２実施形態)
図１０に、この発明の第２実施形態の光伝送モジュール２００の概略断面図を示す。また、図１１に光伝送モジュール２００の光源部分の概略斜視図を示す。詳しくは後述するが、通信を行う双方の側(例えば、端末とサーバ)にそれぞれ同じ光伝送モジュール２００を備えることにより、双方の光伝送モジュール２００間で光信号を送受信する光伝送システムが構成される。
【０１４６】
上記光伝送モジュール２００は、図１０に示すように、第１実施形態で説明した発振波長８９０ｎｍのＩnＧaＡs系半導体レーザ装置(以下、レーザチップという)２０１を光源の一例として備えていると共に、Ｓi(シリコン)のｐｉｎフォトダイオードである受光素子２０２を備えている。
【０１４７】
上記レーザチップ２０１を回路基板２０６に実装している。この回路基板２０６の表面に、半導体レーザ駆動用の正負両電極(図示せず)のパターンと、レーザチップ２０１を搭載するための凹部２０６ａとを形成している。この凹部２０６ａの深さは３００μｍに設定されている。上記凹部２０６ａの底面に、レーザチップ２０１が取り付けられたレーザマウント(マウント材)２１０をはんだにより固定している。上記凹部２０６ａは、レーザチップ２０１によるレーザ光の放射を妨げない程度の深さにしている。また、上記凹部２０６ａの底面は、上記レーザ光の放射角に悪影響を与えないように粗さが調整されている。
【０１４８】
上記受光素子２０２は、回路基板２０６に実装され、ワイヤ２０７ｂにより電気信号が取り出される。
【０１４９】
また、上記回路基板２０６に、レーザ駆動用／受信信号処理用のＩＣ(集積回路)２０８を実装している。
【０１５０】
また、上記凹部２０６ａには、光を拡散するフィラーを混入した液状のシリコン樹脂２０９が適量滴下されている。これにより、上記シリコン樹脂２０９は表面張力のために凹部２０６ａ内に留まり、レーザマウント２１０を覆って凹部２０６ａに固定する。この第２実施形態では、回路基板２０６の表面に凹部２０６ａを形成し、その凹部２０６ａの底面にレーザマウント２１０を固定しているが、上述のように、シリコン樹脂２０９は表面張力のためにレーザチップ表面およびその近傍に留まるので、凹部２０６ａは必ずしも形成する必要はない。
【０１５１】
上記シリコン樹脂２０９は、８０℃で約５分間加熱して、ゼリー状になるまで硬化させている。また、上記シリコン樹脂２０９は透明なエポキシ樹脂モールド２０３により被覆されている。このエポキシ樹脂モールド２０３には、レーザ光の放射角制御のためのレンズ部２０４と、信号光を集光するためのレンズ部２０５とがそれぞれ一体的にモールドレンズとして形成される。上記レンズ部２０４はレーザチップ２０１の上方に位置する一方、レンズ部２０５は受光素子２０２の上方に位置している。
【０１５２】
上述したように、この光伝送システムでは、相手側が同じ光伝送モジュールをもう１台保持して、光信号の送受信を行うことを前提としている。したがって、上記レーザチップ２０１から情報を持って出た光信号は、相手側の光伝送モジュールの受光素子によって受信される。また、相手側の光伝送モジュールのレーザチップから情報を持って出た光信号は、受光素子２０２によって受信される。
【０１５３】
以下、上記レーザマウント２１０について、図１１を用いて説明する。
【０１５４】
上記レーザマウント２１０はＬ字型のヒートシンク２１１を有している。このヒートシンク２１１にレーザチップ２０１がＩn糊剤を用いてダイボンドされている。上記レーザチップ２０１の下面２０１ｂには高反射膜がコーティングされている一方、レーザチップ２０１の上面２０１ａには低反射膜がコーティングされている。これらの反射膜は、レーザチップ端面の保護も兼ねている。
【０１５５】
上記ヒートシンク２１１の基部２１１ｂに正電極２１２を固定している。この正電極２１２と基部２１１ｂとの間には絶縁物を介挿して、正電極２１２がヒートシンク２１１と導通しないようにしている。また、上記正電極２１２と、レーザチップ２０１の表面のショットキー接合部上に設けられた電極領域２０１ｃとは、金ワイヤ２０７ｃによって接続されている。
【０１５６】
上記レーザマウント２１０を、回路基板２０６上のレーザ駆動用負電極部(図示せず)にはんだにより固定している。また、上記正電極２１２の平坦部２１３は、回路基板２０６上のレーザ駆動用正電極部(図示せず)にワイヤ２０７ａを介して電気的に接続されている。このような配線の形成により、レーザビーム２１４を発振により得ることができる光伝送モジュール２００が完成する。
【０１５７】
上記光伝送モジュール２００は、前述の低コストで製造できる１回成長タイプのレーザチップ２０１を使用しているため、モジュール単価を従来に比べて大幅に低く抑えることができる。
【０１５８】
また、上記第２実施形態の光伝送モジュールの変形例を図１２に示す。この第２実施形態の変形例は、凹部２０６ａ、レンズ部２０４、ワイヤ２０７ｃ、シリコン樹脂２０９は同一であるが、凹部２０６ａの底部に上記第１実施形態の半導体レーザ装置の変形例の半導体レーザ装置２５０(図８に記載)が直接実装されている点が異なる。
【０１５９】
図１２に示す変形例によれば、直接凹部２０６ａの底部に半導体レーザ装置２５０が実装されているため、ヒートシンクなどの部材がいらず、低コストに光伝送モジュールを作製できるが、上記半導体レーザ装置２５０からの発振光は直接上記レンズ部２０４には向かわないため、上記凹部２０６ａの側面で反射させ、上記レンズ部２０４に向かわせるような工夫が必要となる。
【０１６０】
上記第１実施形態の半導体レーザ装置を用いると、発光点は１箇所であり、実装のばらつきによって上記レンズ部２０４での発光領域に位置ずれが生じ、光伝送モジュールの歩留りが低下することがある。しかし、上記第１実施形態の半導体レーザ装置の変形例を用いると、半導体レーザ装置２５０からの発光点が、直行するそれぞれのストライプの端からの４点となるため、位置ずれに対して相互に補償作用が働き、実装ばらつきに対する許容量を大きくすることができる。すなわち、図８のようにレーザ光２５１を４箇所から得られることから、実装時の位置ずれに対して許容量が多くなるので、上記第１実施形態の半導体レーザ装置を用いた場合よりも歩留りを向上させた光伝送モジュールを作製することができる。
【０１６１】
(第３実施形態)
図１３はこの発明の第３実施形態の光ディスク装置の概略構成図である。
【０１６２】
上記光ディスク装置は、光ディスク３０１にデータを書き込んだり、光ディスク３０１に書き込まれたデータを再生したりするための発光素子を備えている。この発光素子は、上記第１実施形態の半導体レーザ装置において、量子井戸活性層などの層に変更を加え、７８０ｎｍで発振するようにした半導体レーザ装置３０２である。この半導体レーザ装置３０２の順メサ形状のリッジストライプ部を形成する工程などは上記第１実施形態と同様である。
【０１６３】
以下、この光ディスク装置についてさらに詳しく説明する。
【０１６４】
上記光ディスク装置では、光ディスク３０１へのデータの書き込み時、半導体レーザ装置３０２から光ディスク３０１へ向けて信号光(レーザ光)が出射される。この信号光は、コリメートレンズ３０３により平行光とされ、ビームスプリッタ３０４を透過しλ／４偏光板３０５で偏光状態が調節された後、レーザ光照射用対物レンズ３０６で光ディスク３０１の表面に集光される。
【０１６５】
上記光ディスク装置では、光ディスク３０１に記録されたデータを読み出す時、データ信号がのっていないレーザ光が書き込み時と同じ経路をたどって光ディスク３０１の表面に照射される。この光ディスク３０１の表面で反射されたレーザ光は、レーザ光照射用対物レンズ３０６、λ／４偏光板３０５を経た後、ビームスプリッタ３０４により光軸の方向が９０°変えられて、再生光用対物レンズ３０７で信号検出用受光素子３０８の表面に集光される。この信号検出用受光素子３０８は、レーザ光が示すデータ信号を電気信号に変換して信号光再生回路３０９に出力する。上記電気信号は信号光再生回路３０９で元の信号に再生される。
【０１６６】
以上のような動作を行える光ディスク装置は、従来の半導体レーザ装置よりも製造工程や製造コストを低減した半導体レーザ装置３０２を発光素子として備えているため、製造コストが低くなる。
【０１６７】
上記第３実施形態では、この発明の半導体レーザ装置を記録再生型の光ディスク装置に適用していたが、この発明の半導体レーザ装置を、同じ波長７８０ｎｍ帯を用いる光ディスク記録装置、光ディスク再生装置や、他の波長帯(例えば６５０ｎｍ帯)の光ディスク装置などにも適用してもよい。
【０１６８】
なお、この発明の半導体レーザ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、例えば半導体レーザ装置の井戸層・障壁層の層厚や層数など、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の概略断面図である。
【図２】図２は上記半導体レーザ装置の製造方法の工程図である。
【図３】図３は図２に続く上記半導体レーザ装置の製造方法の工程図である。
【図４】図４は図３に続く上記半導体レーザ装置の製造方法の工程図である。
【図５】図５は上記半導体レーザ装置の電流−光出力特性のグラフである。
【図６】図６は第１比較例の半導体レーザ装置の要部の概略断面図である。
【図７】図７はＨＦ溶液処理後の流水洗浄時間に対するエッチング速度の比(レジストマスク直下のＧaＡsの横方向へのエッチング速度と、レジストマスク外のＧaＡsの深さ方向へのエッチング速度との比)の変化を示すグラフである。
【図８】図８は上記第１実施形態の半導体レーザ装置の変形例の概略斜視図である。
【図９】図９は第２比較例の半導体レーザ装置の概略斜視図である。
【図１０】図１０は、この発明の第２実施形態の光伝送モジュールの概略断面図である。
【図１１】図１１は上記光伝送モジュールの光源部分の概略斜視図である。
【図１２】図１２は上記光伝送モジュールの光源部分の変形例の概略斜視図である。
【図１３】図１３はこの発明の第３実施形態の光ディスク装置の概略構成図である。
【図１４】図１４は従来の半導体レーザ装置の概略断面図である。
【図１５】図１５は従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタの概略断面図である。
【符号の説明】
【０１７０】
１０１…ｎ−ＧaＡs基板
１０２…ｎ−ＧaＡsバッファ層
１０３…ｎ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第１下クラッド層
１０４…ｎ−Ａl0.422Ｇa0.578Ａs第２下クラッド層
１０５…Ａl0.25Ｇa0.75Ａs下ガイド層
１０６…多重歪量子井戸活性層
１０７…Ａl0.4Ｇa0.6Ａs上ガイド層
１０８…ｐ−Ａl0.558Ｇa0.442Ａs第１上クラッド層下部層
１０９…ｐ−Ａl0.558Ｇa0.442Ａs第１上クラッド層上部層
１１０…ｐ−Ｉn0.34Ｇa0.66Ａs0.3Ｐ0.7エッチングストップ層
１１１…ｐ−Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第２上クラッド層
１１３…ｐ−ＧaＡs第１コンタクト層
１１４…ｐ++−ＧaＡs第２コンタクト層
１１５…ｐ側電極
１１６…ｎ側電極
１１８…レジストマスク
１２１…メサストライプ部
２００…光伝送モジュール
２０１…レーザチップ
２０１ａ…レーザチップの上面
２０１ｂ…レーザチップの下面
２０１ｃ…電極領域
２０２…受光素子
２０３…エポキシ樹脂モールド
２０４…レンズ部
２０５…レンズ部
２０６…回路基板
２０６ａ…凹部
２０７ａ…ワイヤ
２０７ｂ…ワイヤ
２０７ｃ…金ワイヤ
２０８…レーザ駆動用／受信信号処理用のＩＣ
２０９…シリコン樹脂
２１０…レーザマウント
２１１…ヒートシンク
２１１ｂ…基部
２１２…正電極
２１３…平坦部
２１４…レーザビーム
２５０…半導体レーザ装置
２５１…レーザ光
２６０…半導体レーザ装置
３０１…光ディスク
３０２…半導体レーザ装置
３０３…コリメートレンズ
３０４…ビームスプリッタ
３０５…λ／４偏光板
３０６…レーザ光照射用対物レンズ
３０７…再生光用対物レンズ
３０８…信号検出用受光素子
３０９…信号光再生回路
【図１】
0004641251.tif 000002
【図２】
0004641251.tif 000003
【図３】
0004641251.tif 000004
【図４】
0004641251.tif 000005
【図５】
0004641251.tif 000006
【図６】
0004641251.tif 000007
【図７】
0004641251.tif 000008
【図８】
0004641251.tif 000009
【図９】
0004641251.tif 000010
【図１０】
0004641251.tif 000011
【図１１】
0004641251.tif 000012
【図１２】
0004641251.tif 000013
【図１３】
0004641251.tif 000014
【図１４】
0004641251.tif 000015
【図１５】
0004641251.tif 000016