(57)【要約】【課題】リッジ構造を有する半導体レーザのクラッド層を薄くすることなく、エッチングストップ層のみを正確にエッチングすることができる半導体レーザの製法およびその製法により得られる構造の半導体レーザを提供する。【解決手段】エッチングストップ層５にＡｌを殆ど含まない半導体層を用い、エッチングストップ層の下層となる上部第１クラッド層４にＡｌを含む半導体層を用い、リッジ部１１を形成するエッチングをした後、露出したエッチングストップ層５を、塩素と酸素の反応ガスを供給しながら異方性ドライエッチングによりエッチングする。その結果、エッチングストップ層５は速やかにエッチングされ、Ａｌを含む上部第１クラッド層４はエッチングされないでそのまま残存し、その表面に酸化アルミニウム膜１２が形成されて、酸化膜の表面がリッジ部１１の上部第１クラッド層４の上面とほぼ同じか、むしろ若干高くなっている。【選択図】        図１
2005012041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、該半導体基板上に積層される第１導電形クラッド層、活性層、およびＡｌを含む第２導電形の第１クラッド層を含む第１半導体積層部と、前記第２導電形の第１クラッド層上にリッジ構造に形成されるＡｌを含まないエッチングストップ層および第２導電形の第２クラッド層を含むリッジ部と、前記第２導電形の第１クラッド層表面における前記リッジ部以外の部分に、前記リッジ部における前記第２導電形の第１クラッド層の表面と、上面がほぼ同じか高くなるように形成される酸化アルミニウム膜と、該酸化アルミニウム膜上で前記リッジ部の側部に形成される第１導電形の電流ブロック層と、該電流ブロック層上および前記リッジ部上に形成される第２導電形のコンタクト層とを具備する半導体レーザ。
【請求項２】
（ａ）半導体基板上に、第１導電形クラッド層、活性層、Ａｌを含む第２導電形の第１クラッド層、該第１クラッド層上に直接設けられるＡｌを含まない第２導電形エッチングストップ層、および第２導電形の第２クラッド層を含む半導体積層部を形成し、
（ｂ）該半導体積層部の表面にマスク層を形成し、
（ｃ）該マスク層から露出する前記半導体積層部を前記エッチングストップ層が露出するまでエッチングすることによりリッジ部を形成し、
（ｄ）前記マスク層を残したまま塩素と酸素を供給しながら異方性ドライエッチングにより、露出している前記エッチングストップ層をエッチングし、
（ｅ）前記エッチングストップ層のエッチングの際に酸化膜が形成された前記第２導電形の第１クラッド層表面に第１導電形の電流ブロック層を積層し、
（ｆ）前記マスク層を除去し、露出した前記半導体積層部および前記電流ブロック層上に第２導電形のコンタクト層を成長する
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
Ａｌを含む半導体層上にＡｌを含まない半導体層が積層され、該Ａｌを含まない半導体層を部分的に選択エッチングするエッチング方法であって、塩素と酸素とを供給しながら、異方性ドライエッチングをすることにより、前記Ａｌを含む半導体層の表面に酸化膜を形成し、前記Ａｌを含まない半導体層との選択比を大きくして前記Ａｌを含まない半導体層を選択的にエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
前記Ａｌを含む層のＡｌ比率が２２ａｔ％以上で、前記酸素の塩素に対する流量の割合が１０％以上である請求項２または３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク；ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ、データ書き込み可能なＣＤ−Ｒ／ＲＷなどのピックアップ用光源に用いるのにとくに適した半導体レーザとその製造方法およびエッチング方法に関する。さらに詳しくは、電流注入領域をリッジ構造で形成した半導体レーザで、電流の漏れを少なくし、しきい値電流の優れた半導体レーザおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リッジ構造の半導体レーザは、ストライプ状の電流注入領域を画定する半導体積層部の途中にエッチング工程を挟むことなく、上部クラッド層の全体まで連続してエピタキシャル成長することができるため、ＳＡＳ構造などと比べてキャリア濃度の制御をしやすく高性能な半導体レーザを得る場合や、電流ブロック層と活性層との距離を近くする半導体レーザなどに利用されている。
【０００３】
従来のリッジ構造の半導体レーザは、たとえば図４に示される構造に形成されている。すなわち、たとえばｎ形ＧａＡｓからなる半導体基板２１の上に、たとえばｎ形ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなる下部クラッド層２２、ノンドープまたはｎ形もしくはｐ形のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなる活性層２３、ｐ形ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなる上部第１クラッド層２４が順次積層され、さらにその上に、たとえばｐ形のＩｎＧａＰからなるエッチングストップ層２５、ｐ形ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなる上部第２クラッド層２６およびＩｎＧａＰからなる保護層２７が積層されて、ウェットエッチングによりエッチングされてリッジ部２８が形成されている。その後、その両側に選択成長により、たとえばｎ形ＧａＡｓからなる電流ブロック層２９が形成され、その上にたとえばｐ形ＧａＡｓからなるコンタクト層３０が設けられ、その上面に図示しないｐ側電極が、基板裏面に図示しないｎ側電極がそれぞれ設けられることにより形成されている。
【０００４】
前述のエッチングストップ層２５は、上部第２クラッド層２６をエッチングしてリッジ部２８を形成する際に、上部第２クラッド層２６は上部第１クラッド層２４と殆ど同じ組成であるため、第２クラッド層２６のエッチングだけで止められないため、組成の異なるエッチングストップ層２５を介在させることにより、第２クラッド層２６のみをエッチングできるようにするためである。
【０００５】
しかし、エッチングストップ層２５は薄いといえども、３０ｎｍ程度はあり、また、ｐ形で形成されているため、せっかく電流ブロック層２９により狭窄した電流がエッチングストップ層２５を介して広がってしまい、無駄な電流が増えてしきい値電流が増大するという問題がある。また、電流ブロック層２９は周囲のクラッド層とは異なる導電形に形成され、電流を阻止するように形成されているが、製造工程によっては、充分に電流を阻止する層に形成されない場合があり、電流阻止の実効を上げるため、エッチングストップ層を除去して上部第１クラッド層２４を露出させ、その第１クラッド層２４の成分のＡｌを自然酸化させることにより、電流ブロック層２９と上部第１クラッド層２４との間に絶縁膜を形成することも提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−９３９５号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、リッジ構造を形成するため、上部第２クラッド層の下側にエッチングストップ層を介在させて上部第１クラッド層にオーバーエッチングしない工夫がなされているが、エッチングストップ層も除去したいという場合がある。この場合、リッジ部をそれ以上エッチングすることはできないため、リッジ部の表面に上部第２クラッド層をエッチングする際のマスクを残したまま、塩素ガスを用いて異方性ドライエッチングによりエッチングストップ層をエッチングする方法が用いられている。しかし、エッチングストップ層を異方性ドライエッチングによりエッチングする際に、エッチングストップ層のみでエッチングを止めるという制御は非常に難しく、結局上部第１クラッド層の表面をオーバーエッチングしてしまい、上部第１クラッド層の厚さを厳密に制御することができず、光の閉込め特性など発振の制御を厳密に行うことができないという問題がある。
【０００８】
すなわち、前述のように、エッチングストップ層を完全に除去して上部第１クラッド層を露出させ、自然酸化により酸化膜を形成する場合には、エッチングストップ層を完全に除去して上部第１クラッド層を露出させなければならず、上部第１クラッド層も少なからずエッチングされてしまい、上部第１クラッド層の厚さは、エピタキシャル成長した厚さより薄くなり、酸化膜の表面もリッジ部の上部第１クラッド層表面より下面になっている。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、リッジ構造を有する半導体レーザのクラッド層を薄くすることなく、エッチングストップ層のみを正確にエッチングすることができる半導体レーザの製法およびその製法により得られる構造の半導体レーザを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的は、Ａｌを含む半導体層と、Ａｌを含まない半導体層とが積層される場合に、Ａｌを含まない半導体層のみを正確に選択エッチングすることができるエッチング方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体レーザは、半導体基板と、該半導体基板上に積層される第１導電形クラッド層、活性層、およびＡｌを含む第２導電形の第１クラッド層を含む第１半導体積層部と、前記第２導電形の第１クラッド層上にリッジ構造に形成されるＡｌを含まないエッチングストップ層および第２導電形の第２クラッド層を含むリッジ部と、前記第２導電形の第１クラッド層表面における前記リッジ部以外の部分に、前記リッジ部における前記第２導電形の第１クラッド層の表面と、上面がほぼ同じか高くなるように形成される酸化アルミニウム膜と、該酸化アルミニウム膜上で前記リッジ部の側部に形成される第１導電形の電流ブロック層と、該電流ブロック層上および前記リッジ部上に形成される第２導電形のコンタクト層とを具備している。
【００１２】
ここに「Ａｌを含む層」と「Ａｌを含まない層」とは、Ａｌを含む層とＡｌを含まない層との間で、塩素と酸素とを供給しながらドライエッチングをした場合に、充分に選択エッチングをすることができる関係にあることを意味し、相対的に両者間にＡｌの差があればよく、たとえばＡｌの原子（ａｔ）％で、２２ａｔ％程度以上あれば「含む層」としてよく、１５ａｔ％程度以下であれば、０でなくても「含まない層」に入ることを意味する。
【００１３】
すなわち、本発明の構造によれば、エッチングストップ層がエッチングされる際に、第２導電形第１クラッド層が露出すると直ちに酸化膜が形成され、第２導電形第１クラッド層は殆どエッチングされないため、リッジ部に残存するエピタキシャル成長時の第２導電形第１クラッド層の厚さと殆ど変らず、むしろ酸化膜の形成により成長時のクラッド層表面よりも若干高くなり、第２導電形第１クラッド層の厚さが正確に維持される。
【００１４】
本発明による半導体レーザの製造方法は、（ａ）半導体基板上に、第１導電形クラッド層、活性層、Ａｌを含む第２導電形の第１クラッド層、該第１クラッド層上に直接設けられるＡｌを含まない第２導電形エッチングストップ層、および第２導電形の第２クラッド層を含む半導体積層部を形成し、（ｂ）該半導体積層部の表面にマスク層を形成し、（ｃ）該マスク層から露出する前記半導体積層部を前記エッチングストップ層が露出するまでエッチングすることによりリッジ部を形成し、（ｄ）前記マスク層を残したまま塩素と酸素を供給しながら異方性ドライエッチングにより、露出している前記エッチングストップ層をエッチングし、（ｅ）前記エッチングストップ層のエッチングの際に酸化膜が形成された前記第２導電形の第１クラッド層表面に第１導電形の電流ブロック層を積層し、（ｆ）前記マスク層を除去し、露出した前記半導体積層部および前記電流ブロック層上に第２導電形のコンタクト層を成長することを特徴とする。
【００１５】
この方法によれば、第２導電形第１クラッド層としてＡｌを含む層を用い、エッチングストップ層としてＡｌを殆ど含まない層を用い、エッチングストップ層をエッチング除去する際に反応ガスとして塩素の他に酸素を混ぜて異方性ドライエッチングをしている。その結果、エッチングストップ層をエッチングする際には、殆どＡｌを含まない層であるため、通常の半導体層として用いる材料では酸化物を形成することなく、酸素の混入により反応を助長してエッチングされていく。しかし、エッチングストップ層がエッチングにより除去されて第２導電形第１クラッド層が露出すると、Ａｌが含まれているため、そのＡｌが反応ガスに混ぜられた酸素と反応して酸化膜を形成し、第２導電形第１クラッド層の表面を覆う。このＡｌの酸化膜は、塩素を反応ガスとするドライエッチングには耐性が強く、その酸化膜により保護された第２導電形第１クラッド層は殆どエッチングされることがない。その結果、エッチングストップ層のみを完全に除去して、第２導電形第１クラッド層を殆どエッチングすることなく残すことができる。
【００１６】
なお、第２導電形第１クラッド層の表面には、Ａｌの酸化膜が生成され、その上に第１導電形電流ブロック層をエピタキシャル成長するのには好ましくないが、実際には、酸化膜は、ごく表面に形成されるだけで、非常に薄い層であるため、その上に第１導電形電流ブロック層を形成するのに殆ど支障を来さない。また、電流ブロック層は、電流を阻止するための層であるため、その半導体層の結晶性が悪くても問題はなく、多結晶化しても構わないため、第２導電形第１クラッド層表面にＡｌの酸化膜が形成されても、何ら支障はない。
【００１７】
本発明によるエッチング方法は、Ａｌを含む半導体層上にＡｌを含まない半導体層が積層され、該Ａｌを含まない半導体層を部分的に選択エッチングするエッチング方法であって、塩素と酸素とを供給しながら、異方性ドライエッチングをすることにより、前記Ａｌを含む半導体層の表面に酸化膜を形成し、前記Ａｌを含まない半導体層との選択比を大きくして前記Ａｌを含まない半導体層を選択的にエッチングすることを特徴とする。
【００１８】
前記Ａｌを含む層のＡｌ比率が２２ａｔ％以上で、前記酸素の塩素に対する流量の割合が１０％以上であれば、確実にＡｌを含む層のエッチングを殆ど阻止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体レーザとその製法およびエッチング方法について説明をする。本発明による半導体レーザの製法は、図１にその製造工程図が示されるように、リッジ構造を形成するためのエッチングを止めるエッチングストップ層５にＡｌを殆ど含まない半導体層を用い、そのエッチングストップ層の下層となる第２導電形の（上部）第１クラッド層４にＡｌを含む半導体層を用い、リッジ部１１を形成するエッチングをしてエッチングストップ層５を露出させた後（図１（ｃ））、塩素と酸素の反応ガスを供給しながら異方性ドライエッチングによりエッチングストップ層５をエッチングする（図１（ｄ））ことに特徴がある。その結果、Ａｌを殆ど含まないエッチングストップ層５は速やかにエッチングされ、Ａｌを含む上部第１クラッド層４はエッチングされないでそのまま残存し、その表面に酸化アルミニウム膜１２が形成されて、酸化膜の表面がリッジ部１１の上部第１クラッド層４の上面とほぼ同じか、むしろ若干高くなっている。
【００２０】
すなわち、本発明者は、リッジ構造の半導体レーザで、エッチングストップ層をエッチングする際にオーバーエッチングして、上部第１クラッド層４を薄くすることなく、エッチングストップ層５のみを確実に除去するため、鋭意検討を重ねた結果、上部第１クラッド層４は、通常ＩｎＧａＡｌＰ系やＡｌＧａＡｓ系のＡｌを含む層で形成されており、エッチングストップ層５は、ウェットエッチングのエッチングレートを変えるため、Ａｌが殆ど０か小さい層で形成されており、反応ガスの塩素に酸素を混入させてドライエッチングをすることにより、Ａｌを含む層は、酸素の供給量を増やすと急激にそのエッチングレートが低下し、Ａｌを含まない層は、むしろエッチングレートが大きくなり、選択比を非常に大きくできることを見出した。
【００２１】
すなわち、Ｉｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐ層とＩｎ０．４９（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５１Ｐ層とのエッチングレートおよびそのときの選択比を、塩素Ｃｌ２の供給量を３０ｓｃｃｍ一定として、酸素Ｏ２の供給量を変化させて調べた結果が図３に示されるように、酸素の供給量を多くするほど両者の選択比が大きくなり、たとえば酸素の供給量を５ｓｃｃｍ程度（Ｏ２／Ｃｌ２＝５／３０＝１／６）にすれば、９以上の選択比にすることができることを見出した。すなわち、３０ｎｍ程度のエッチングストップ層５をエッチングする際に上部第１クラッド層４がエッチングされる量は、その約１／１０程度の厚さで、実際にはエッチングストップ層がエッチングされて露出しないと上部第１クラッド層４はエッチングされないため、上部第１クラッド層４は殆どエッチングされないと見なすことができる。これは、塩素と共に供給した酸素が、上部第１クラッド層４中のＡｌと反応してＡｌの酸化膜が形成され、上部第１クラッド層４の表面を保護するからと考えられる。すなわち、上部第１クラッド層４の表面は殆どエッチングされず、その表面にＡｌの酸化膜１２が形成されるため、その酸化膜１２の表面はリッジ部１１の上部第１クラッド層４の表面とほぼ同じか、むしろそれよりも高くなっている。
【００２２】
図３から明らかなように、Ａｌを含まない層のエッチングレートＢは添加する酸素の供給量が３ｓｃｃｍ以上では殆ど飽和してきており、Ａｌを含む層のエッチングレートＣは３ｓｃｃｍから顕著に低下し、５ｓｃｃｍの流量で非常に小さくなり、酸素の供給量が３ｓｃｃｍ以上（Ｏ２／Ｃｌ２＝１／１０以上）になれば、選択比Ａを３以上にすることができ、酸素が塩素の１／６以上になると選択比Ａは９．５以上となり、さらに好ましい。塩素の供給量は、その装置でプラズマを生成できる量に設定され、その塩素の供給量に対して、前述の１０％以上、さらに好ましくは１６％以上の酸素を供給することにより、Ａｌを含む層を殆どエッチングしないで、Ａｌを含まない層を選択的にエッチングすることができる。
【００２３】
なお、図３に示されるデータは、Ａｌを含む層がＩｎ０．４９（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５１Ｐで、Ａｌの比率が３５．７（５１％×７０％）ａｔ％であるが、Ａｌの比率が小さくなると、同じ酸素の供給量でも選択比が低下し、Ａｌの比率が大きくなれば選択比が大きくなる傾向にある。しかし、Ａｌの比率を２２ａｔ％にしても、図３とほぼ同様のデータが得られ、Ａｌの比率が２２ａｔ％以上あれば、前述の酸素の供給割合を１０％以上にすることにより、選択比を３以上にすることができ、クラッド層を殆どオーバーエッチングすることなく、エッチングストップ層５のみをエッチング除去することができる。
【００２４】
つぎに、図１を参照しながら本発明の半導体レーザの製法について、詳細に説明をする。なお、具体例では、６５０ｎｍ波長発光用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を積層する例で説明するが、７８０ｎｍ波長用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体や他の半導体でも同様である。ＩｎＧａＡｌＰ系やＡｌＧａＡｓ系の半導体層を積層するための半導体基板１としては、ＧａＡｓ基板が一般的に用いられるが、他の化合物半導体でも構わない。また、半導体基板１の導電形は、半導体レーザを組み込むセットとの関係で、基板側に望まれる導電形のｎ形またはｐ形のいずれかが用いられ、この基板１の導電形にしたがって、積層される半導体層の導電形も定まる。以下の具体例では、半導体基板１がｎ形の例で説明する。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示されるように、半導体基板１上に、第１導電形（たとえばｎ形）クラッド層２、活性層３およびＡｌを含む第２導電形（たとえばｐ形）の第１クラッド層４を含む第１半導体積層部８を形成し、さらに引き続きその第１クラッド層４上に直接設けられるＡｌを含まないｐ形エッチングストップ層５、およびｐ形の第２クラッド層を含む第２半導体積層部９を形成し、半導体積層部１０を形成する。
【００２６】
具体的には、ｎ形ＧａＡｓ基板１を、たとえばＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置内に入れ、反応ガスのトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ホスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）および半導体層の導電形に応じて、ｎ形ドーパントガスとしてのモノシラン（ＳｉＨ４）またはｐ形ドーパントとしてジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）の必要な材料をキャリアガスの水素（Ｈ２）と共に導入し、５００〜７００℃程度でＩｎ０．４９（Ｇａ１−ｚ１Ａｌｚ１）０．５１Ｐ（０．４５≦ｚ１≦０．８、たとえばｚ１＝０．７）からなるｎ形クラッド層２を１．４〜１．８μｍ程度、Ｉｎ０．４９（Ｇａ１−ｕ１Ａｌｕ１）０．５１Ｐ（０≦ｕ１≦０．２５、たとえばｕ１＝０）／Ｉｎ０．４９（Ｇａ１−ｕ２Ａｌｕ２）０．５１Ｐ（０．３≦ｕ２≦０．７、たとえばｕ２＝０．４）による多重量子井戸（ＭＱＷ）構造からなる活性層３を全体で０．０５〜０．０９μｍ程度、Ｉｎ０．４９（Ｇａ１−ｚ２Ａｌｚ２）０．５１Ｐ（０．５≦ｚ２≦０．８、たとえばｚ２＝０．７）からなるｐ形第１クラッド層４を０．２５〜０．３５μｍ程度それぞれ成長し、第１半導体積層部８を形成する。
【００２７】
この例では、活性層をマルチ量子井戸（ＭＱＷ）構造にしたが、シングル量子井戸（ＳＱＷ）構造でもよく、バルク構造でもよい。また、活性層とクラッド層との間に光ガイド層を設ける構造など、他の半導体層がいずれかの層間に介在されてもよい。
【００２８】
さらに、引き続きｐ形第１クラッド層４上にｐ形またはアンドープの、たとえばＩｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐからなるエッチングストップ層５を０．０１〜０．０５μｍ程度、ｐ形Ｉｎ０．４９（Ｇａ１−ｚ３Ａｌｚ３）０．５１Ｐ（０．５≦ｚ３≦０．８、たとえばｚ３＝０．７）からなるｐ形第２クラッド層６を１．３〜１．６μｍ程度、ｐ形Ｉｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐからなる保護層７を０．０１〜０．０５μｍ程度、順次成長して第２半導体積層部９を形成する。第１半導体積層部８および第２半導体積層部９を合せて半導体積層部１０という。なお、エッチングストップ層５は、Ｉｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐに限定されるものではなく、たとえばＩｎ０．４９（Ｇａ０．８Ａｌ０．２）０．５１Ｐなどを使用することもでき、前述のように、ドライエッチングする際のｐ形第１クラッド層４との選択比を充分に確保できれば、少々のＡｌが含まれていても構わない。また、保護層７は、後の工程でコンタクト層を成長する際に、半導体積層部１０の表面に酸化膜などが形成されて、汚れるのを防止するもので、ＧａＡｓなどの他の半導体層でもよく、また、表面の汚れさえ防止することができれば、なくてもよい。
【００２９】
つぎに、図１（ｂ）に示されるように、半導体積層部１０の表面にマスク層１７を形成する。具体的には、たとえばＣＶＤ法などにより、ＳｉＯ２またはＳｉＮｘなどの絶縁膜を０．２μｍ程度成膜し、その表面にレジスト膜を塗布してフォトリソグラフィ技術により、たとえばストライプ状のリッジ部の形状に合せてパターニングし、そのレジスト膜１８をマスクとして絶縁膜をエッチングすることにより、マスク層１７を形成する。その後、レジスト膜１８は除去する。
【００３０】
つぎに、図１（ｃ）に示されるように、マスク層１７から露出する半導体積層部１０をエッチングストップ層５が露出するまでエッチングすることによりリッジ部１１を形成する。具体的には、たとえばドライエッチングなどにより、保護層７をエッチングし、引き続きＨＣｌのようなエッチング液に半導体積層部１０の上面を浸漬することにより、マスク層１７および保護層７はエッチングされないため、マスク層１７から露出する半導体積層部１０のｐ形第２クラッド層６がエッチングされ、エッチングストップ層５が露出すると、エッチングストップ層５は、このエッチング液に耐性があるため、エッチングは止まり、図に示されるようにリッジ部１１が帯状（紙面と垂直方向）に形成される。
【００３１】
つぎに、図１（ｄ）に示されるように、マスク層１７を残したまま塩素に酸素を混ぜて供給しながら異方性ドライエッチングにより、露出しているエッチングストップ層５をエッチングする。具体的には、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置で、塩素ガスＣｌ２を３０ｓｃｃｍ、酸素ガスＯ２を５ｓｃｃｍの流量（Ｏ２をＣｌ２の１／６程度の割合）で供給し、５００Ｗの高周波出力を印加することにより、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌなどを塩素と反応させながら、イオンの衝撃と共にエッチングすることができる。前述のように、この反応ガス中に酸素が含まれているため、ＩｎＧａＰからなるエッチングストップ層５は、即座にエッチングされるが、エッチングストップ層５がエッチングされてｐ形第１クラッド層４が露出すると、そのｐ形第１クラッド層４に含まれているＡｌが反応ガスとして供給されている酸素と化合して酸化膜１２をｐ形第１クラッド層４の表面に形成する。この酸化アルミニウム膜１２は、前述のドライエッチングに対して非常に耐性があるため、殆どエッチングされない。
【００３２】
すなわち、ｐ形第１クラッド層４は、露出すると直ちに酸化アルミニウム膜１２を形成し、表面が保護されるため、殆どエッチングされず、エッチングストップ層５のみが完全にエッチングされる。その結果、図１（ｄ）に示されるように、ｐ形第１クラッド層４の表面は、リッジ部１１の部分とエッチングされた部分とで殆ど差がなく、むしろ酸化膜１２の形成により、酸化膜の形成された表面は、若干リッジ部１１よりも高くなる。なお、図では、酸化膜１２を誇張して書いてあるが、実際には非常に薄く、高くなる部分は極く僅かである。また、酸素の供給量は、前述のように、塩素の供給量に対して１０％以上混入されていれば、選択エッチングをすることが可能である。
【００３３】
つぎに、図１（ｅ）に示されるように、エッチングストップ層のエッチングの際に酸化した第２導電形の第１クラッド層４の表面に第１導電形の電流ブロック層を積層する。具体的には、マスク層１７が付いたままの半導体基板１を再度ＭＯＣＶＤ装置に入れ、ｎ形ＧａＡｓを成膜することにより、マスク層１７上には成膜されず、第２半導体積層部１０の除去された部分、すなわちリッジ部１１の側部で酸化膜１２が形成されたｐ形第１クラッド層４の上にｎ形の電流ブロック層１３が形成される。この際、酸化膜１２があるが、その酸化膜１２は非常に薄いため、ＧａＡｓ層１３は異常なく成長する。酸化膜１２のために多少結晶性が低下して、多結晶化しても電流ブロック層１３は電流を阻止する層であるため、特性上の影響は何ら生じない。むしろ、酸化膜１２が形成されることにより、酸化膜１２の絶縁性により電流の阻止を助長することができる。
【００３４】
その後、図１（ｆ）に示されるように、マスク層１７を除去し、露出した半導体積層部１０および電流ブロック層１３上に第２導電形のコンタクト層１４を成長する。具体的には、一旦ＭＯＣＶＤ装置より基板を取り出し、たとえばＢＨＦなどのエッチング液によりマスク層１７をエッチング除去し、再度ＭＯＣＶＤ装置に入れてｐ形ＧａＡｓを成長し、１〜３μｍ程度のｐ形コンタクト層１４を形成する。
【００３５】
その後、基板１をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、スパッタリングなどによりコンタクト層１４の表面にＴｉ／Ａｕなどからなるｐ側電極１５を、半導体基板１の裏面にＡｕ／Ｇｅ／ＮｉまたはＴｉ／Ａｕなどからなるｎ側電極１６を形成し、ストライプ状リッジ部１１と垂直方向に劈開してバー状体にし、ついで平行方向にダイシングしてウェハからチップ化することにより、図２に示されるレーザチップが得られる。なお、図１はウェハ状態の製造工程であるが、１チップ分のみが図示されている。
【００３６】
以上の例では、６５０ｎｍ波長用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体層を積層する例であったが、７８０ｎｍ波長用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層を積層する場合は、下部および上部のクラッド層２、４、６として、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．４≦ｘ≦０．７、たとえばｘ＝０．６）を用い、活性層３として、Ａｌｙ１Ｇａ１−ｙ１Ａｓ（０≦ｙ１≦０．２、たとえばｙ１＝０）とＡｌｙ２Ｇａ１−ｙ２Ａｓ（０＜ｙ２≦０．２、ｙ１≠ｙ２、たとえばｙ２＝０．１２）とによるＭＱＷ構造を、エッチングストップ層５として、前述と同様のＩｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐを用い、他の半導体層は、前述と同様の半導体層を同様に積層することにより、同様にエッチングストップ層５がエッチングされると同時にｐ形第１クラッド層４の表面にＡｌの酸化膜１２が形成され、ｐ形第１クラッド層４をオーバーエッチングすることは殆どない。
【００３７】
本発明の半導体レーザの製法によれば、エッチングストップ層に殆どＡｌを含まない半導体層を用い、エッチングストップ層の直下の層であるｐ形第１クラッド層４にＡｌを含む層を用い、エッチングストップ層を異方性ドライエッチングにより除去する際に塩素ガスに酸素を添加して行っているため、エッチングストップ層をエッチングする際には、酸素はむしろエッチングの助長剤として作用するが、エッチングストップ層がエッチングされてＡｌを含むｐ形第１クラッド層が露出すると、直ちにそのＡｌと酸素とが化合し、酸化膜を形成する。この酸化膜は、塩素によるドライエッチングでは殆どエッチングされず、結局ｐ形第１クラッド層を保護することになり、ｐ形第１クラッド層は殆どエッチングされない。その結果、ｐ形第１クラッド層は殆どエッチングされず、その膜厚が減少することは殆どなく、むしろ酸化膜の形成によりその表面までの層は厚くなる傾向にある。そのため、活性層と電流ブロック層との距離は非常に厳密に制御され、所望の特性の半導体レーザが得られる。
【００３８】
なお、酸化膜１２の表面に電流ブロック層１３を成膜することになるが、前述のように、この酸化膜１２は非常に薄いため、ｐ形第１クラッド層４の結晶性を引き継いで成長することができる。たとえ完全に結晶性を引き継ぐことができず、多結晶化しても、電流ブロック層１３は、電流を阻止する層であるため、完全な単結晶による電流特性を必要とはせず、半導体レーザとして何ら支障はない。むしろ電流を阻止するのが目的であるため、絶縁膜１２が形成されることにより、絶縁特性を向上させることができて好ましい。
【００３９】
本発明による半導体レーザは、以上の製法により得られ、図２に示される構造から明らかなように、半導体基板１上に第１導電形クラッド層２、活性層３、およびＡｌを含む第２導電形の第１クラッド層４を含む第１半導体積層部８と、第２導電形の第１クラッド層４上にリッジ構造に形成されるＡｌを含まないエッチングストップ層５および第２導電形の第２クラッド層６を含むリッジ部１１とが設けられている。そして、第２導電形の第１クラッド層４表面におけるリッジ部１１以外の部分に、リッジ部１１における第２導電形の第１クラッド層４の表面と、上面がほぼ同じか高くなるように酸化アルミニウム膜１２が形成され、その酸化アルミニウム膜１２上で１１リッジ部の側部に第１導電形の電流ブロック層１３が形成されている。この電流ブロック層１３上およびリッジ部１１上に第２導電形のコンタクト層１４が形成されている。
【００４０】
この構造によれば、第２導電形第１クラッド層表面にＡｌの酸化膜が形成されているため、前述のように、第２導電形の第１クラッド層のオーバーエッチングを阻止することができると共に、その酸化膜も含めた第１クラッド層の厚さは、成長時の厚さであるリッジ部における厚さと同じか若干厚く形成されており、オーバーエッチングにより薄くなることを防止することができる。その結果、活性層と電流ブロッキング層との距離を非常に厳密に制御することができ、所望の特性の半導体レーザを確実に得ることができ、非常に品質の安定性が向上する。
【００４１】
さらに、本発明のエッチング方法は、図１（ｄ）に示されるように、Ａｌを含む半導体層４上にＡｌを含まない半導体層５が積層され、そのＡｌを含まない半導体層を部分的に選択エッチングする場合に、塩素と酸素とを供給しながら、異方性ドライエッチングをすることにより、Ａｌを含む半導体層の表面に酸化膜１２を形成し、Ａｌを含まない半導体層５とＡｌを含む半導体層４との選択比を大きくしてＡｌを含まない半導体層５を選択的にエッチングするものである。この場合、Ａｌを含む層のＡｌの比率は、２２ａｔ％以上含まれ、塩素に対する酸素の割合は１０％以上、さらに好ましくは１６％以上にすることが好ましい。
【００４２】
この方法により、前述のように、積層された２層間で一方の半導体層を殆どエッチングすることなく、非常に高い選択比で他方の半導体層を選択的にエッチングすることができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体レーザのエッチングストップ層を除去する場合などに、下層の半導体層をオーバエッチングすることなく、上層のみを非常に精度よくエッチングすることができ、半導体レーザなどの特性を非常に高度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体レーザの製法の一実施形態を示す工程説明図である。
【図２】図１の方法により得られる半導体レーザチップの断面説明図である。
【図３】Ｉｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐ層とＩｎ０．４９（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５１Ｐとを、塩素および酸素を供給しながらエッチングした場合の、酸素の供給量を変化させたときのそれぞれのエッチングレートおよび選択比を示す図である。
【図４】従来のリッジ構造の半導体レーザを示す断面説明図である。
【符号の説明】
１    半導体基板
２    ｎ形クラッド層
３    活性層
４    ｐ形第１クラッド層
５    エッチングストップ層
６    ｐ形第２クラッド層
８    第１半導体積層部
９    第２半導体積層部
１０    半導体積層部
１１    リッジ部
１２    酸化アルミニウム膜
１３    ｎ形電流ブロック層
１４    ｐ形コンタクト層
【図１】
2005012041.tif 000003
【図２】
2005012041.tif 000004
【図３】
2005012041.tif 000005
【図４】
2005012041.tif 000006