(57)【要約】【課題】半導体装置の製造過程において、エッチングによる構成層のダメージを、非破壊に、且つ、少ない工数を以って統計的に評価することができる半導体装置の損傷評価方法および製造方法と、半導体装置の損傷評価装置を提供する。【解決手段】半導体装置の損傷評価方法は、半導体基板の一方の主面に対し、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層が順に積層され、第２導電型クラッド層の表面における一部領域にリッジが形成され、リッジの側面および第２導電型クラッド層の表面を覆う状態に電流狭窄層が形成されてなる半導体装置あるいはその製造過程における中間物をその測定対象とする評価方法である。そして、第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間のｐｎ接合に対し電圧を印加し、ｐｎ接合に対し電圧を印加した状態で、第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間のｐｎ接合におけるリーク電流を検出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一方の主面に対し、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層が順に積層され、前記第２導電型クラッド層の表面における一部領域にリッジが形成され、前記リッジの側面および前記第２導電型クラッド層の表面を覆うように電流狭窄層が形成されてなる半導体装置を測定対象とする半導体装置の損傷評価方法であって、
前記第２導電型クラッド層と前記電流狭窄層との間のｐｎ接合に対し電圧を印加した状態において、前記第２導電型クラッド層と前記電流狭窄層との間のｐｎ接合におけるリーク電流を検出する
ことを特徴とする半導体装置の損傷評価方法。  
【請求項２】
前記電圧の印加に先行して、
前記リッジに対し接合される第１電極を形成し、且つ、前記第２導電型クラッド層の上を覆う前記電流狭窄層に対し接合される第２電極を形成し、
前記第１電極および前記第２電極を用い、前記電圧の印加および前記リーク電流の検出を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の損傷評価方法。
【請求項３】
前記第１の電極の形成は、  前記第１電極を、コンタクト層を介して前記リッジを覆うように形成し、
前記第１電極と前記コンタクト層との間をオーミック接合とする
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の損傷評価方法。
【請求項４】
前記第２の電極の形成に際しては、前記第２電極を、前記電流狭窄層に対しオーミック接合を有し形成する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装置の損傷評価方法。
【請求項５】
前記電圧の印加に際しては、前記ｐｎ接合に対し逆バイアス電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の半導体装置の損傷評価方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに係る損傷評価方法を用いた評価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】
半導体基板の一方の主面に対し、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層が順に積層され、前記第２導電型クラッド層の表面における一部領域にリッジが形成され、前記リッジの側面および前記第２導電型クラッド層の表面を覆うように電流狭窄層が形成されてなる半導体装置を測定対象とする損傷評価装置であって、
前記第２導電型クラッド層と前記電流狭窄層との間のｐｎ接合に対し電圧を印加する電圧印加手段と、
前記ｐｎ接合に対し電圧を印加した状態で、前記第２導電型クラッド層と前記電流狭窄層との間のｐｎ接合におけるリーク電流を検出する電流測定手段とを有する
ことを特徴とする損傷評価装置。
【請求項８】
前記リッジに対して接合される第１電極と、前記第２導電型クラッド層の上を覆う前記電流狭窄層に対し接合される第２電極とを有し、
前記電圧印加手段および前記電流測定手段は、前記第１電極および前記第２電極をその入出力端として用いる
ことを特徴とする請求項７に記載の損傷評価装置。
【請求項９】
前記第１電極は、前記リッジに対し、コンタクト層を介する状態で形成されており、
前記第１電極と前記コンタクト層とは、オーミック接合を有する
ことを特徴とする請求項８に記載の損傷評価装置。
【請求項１０】
前記第２電極は、前記電流狭窄層に対しオーミック接合を有し形成されている
ことを特徴とする請求項８または９に記載の損傷評価装置。
【請求項１１】
前記電圧印加手段は、前記ｐｎ接合に対し逆バイアス電圧を印加する構成を有する
ことを特徴とする請求項７から１０の何れかに記載の損傷評価装置。
【請求項１２】
前記半導体基板は、ｎ型ＧａＡｓを主に構成され、
前記電流狭窄層は、ｎ型半導体物質を主に構成されてなる
ことを特徴とする請求項７から１１の何れかに記載の損傷評価装置。
【請求項１３】
前記第２導電型クラッド層の上を覆う状態に形成された前記電流狭窄層上の領域には、前記第１電極および前記第２電極の双方と分離された第３電極が形成されており、
前記第２電極と前記第３電極とは、その面積が相違する
ことを特徴とする請求項８から１２の何れかに記載の損傷評価装置。
【請求項１４】
前記電圧印加手段および前記電流測定手段の双方に対し接続されてなる制御部を有し、
前記制御部は、前記電圧印加手段により前記第２導電型クラッド層と前記電流狭窄層との間に対し印加される電圧値と、前記電流測定手段により前記第２導電型クラッド層と前記電流狭窄層との間に流れる電流値とを取り込み、両値を以って損傷評価を実行する
ことを特徴とする請求項７から１３の何れかに記載の損傷評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の損傷評価方法および製造方法と、半導体装置の損傷評価装置に関し、特に、リッジの形成に係る工程による構成層のダメージを評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
録画再生型ＤＶＤや高倍速ＣＤ−Ｒ／ＲＷなどの光ディスクシステムにおける光源として、高出力動作が可能な半導体レーザ装置の実現が強く要求されている。
２００３年における市場要望では、１６０［ｍＷ］までの電力を出力することが可能な赤色半導体レーザ装置が求められていたが、２００４年では２４０［ｍＷ］の電力を出力することが可能な赤色半導体レーザ装置が市場に登場しており、２００６年以降には４００［ｍＷ］以上の電力を出力することが可能な赤色半導体レーザ装置が市場から求められると考えられる。
【０００３】
このような赤色半導体レーザ装置の高出力化を実現するには、キンクレベルを向上させることが必要であり、そのためには、半導体レーザ装置の共振器内におけるキャリア分布および光分布の偏りを低減することが重要である。
上記のため、近年では、対称性及び垂直性に優れた形状を有するリッジパターンを備えた半導体レーザ装置の実現が求められている。リッジ形状をより対称性、垂直性に優れた形状とすることにより、半導体レーザ装置の共振器内におけるキャリア分布及び光分布の偏りを低減することができる。
【０００４】
このような要望に対応するため、リッジパターンの形成方法に、従来のウエットエッチング法に代わって、異方性エッチングが可能なドライエッチング法が採用されつつある。ドライエッチング法を用いたリッジ形成について、図１１を用い説明する。
図１１（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属気相成長法）を用い、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板５０１の一方の面上に、ｎ型クラッド層５０２、活性層５０３、第１ｐ型クラッド層５０４、第２ｐ型クラッド準備層５０５、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト準備層５０６を順次結晶成長させる。
【０００５】
次に、図１１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法、ドライエッチング法およびウエットエッチング法を用いて、コンタクト準備層５０６および第２ｐ型クラッド準備層５０５を加工する。これにより、第１ｐ型クラッド層５０４上に、リッジ形状の第２ｐ型クラッド層５５１およびその頂面上を覆うコンタクト層５６１が形成される。なお、図１１（ｂ）に示す工程に係る工程では、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチャーによるドライエッチング法が用いられる。
【０００６】
その後、第２ｐ型クラッド層５５１の表面をウエットエッチングにより処理する。赤色レーザ装置の製造に用いられる半導体基板５０１には、１０度オフＧａＡｓ基板が用いられ、このため、ウエットエッチング法によっては、エッチングに異方性が生じ、リッジ形状は左右非対称形状となる（例えば、非特許文献１、特許文献１を参照）。
この後、図示を省略しているが、ＭＯＶＰＥ法を用い、第２ｐ型クラッド層５５１およびコンタクト層５６１の側面および第１ｐ型クラッド層５０４の面上に対し、ｎ−ＡｌＩｎＰよりなる電流狭窄層を選択成長させる。続いて、蒸着法、メッキ法を用い、オモテ面電極、裏面電極を形成する。
【０００７】
ところで、図１１（ａ）の状態から図１１（ｂ）の状態とするのにドライエッチング法を用いた場合には、図１１（ｂ）に示すように、第１ｐ型クラッド層５０４の露出面の一定の領域がダメージを受けてしまう。これは、次のような理由によるものであると考えられる。即ち、ドライエッチング法による加工においては、反応室に導入したガスがプラズマ化され、プラズマ中のイオン、中性粒子が被エッチング材料表面に輸送され、前記イオン、中性粒子が被エッチング材料と反応して生成されるエッチング生成物が、被エッチング材料表面から脱離することにより進行する。このとき、イオンとして入射する粒子のイオンスパッタによる被エッチング材料へのイオン衝撃、プラズマからの放射光により、被エッチング材料中の格子欠陥、結晶欠陥、入射粒子の被エッチング材料層への打ち込みなどの基板上の構成層にダメージが生じ、リッジ領域部以外の第１p型クラッド層５０４の露出面の一定領域にダメージを受けることになる。
【０００８】
上記第１ｐ型クラッド層５０４のダメージを受けた領域５０４ａは、半導体レーザ装置の特性に影響を及ぼす。例えば、電流-光特性が低下し、温度特性が低下する。
ここで、ドライエッチング法を用いた場合における第１ｐ型クラッド層５０４へのダメージ評価方法としては、Ｓｉ基板を用いるＭＯＳＬＳＩプロセスで用いられるプラズマ中から半導体基板に入射した電荷のチャージアップによるゲート酸化膜破壊を評価する手法を用いることが考えられる。ところが、赤色レーザ装置の製造では、ゲート酸化膜が用いられないため、上記ＭＯＳＬＳＩプロセスで用いられる評価方法を用いることはできない。
【０００９】
このため、半導体レーザ装置の製造においては、第１ｐ型クラッド層５０４のダメージを評価する方法とし、従来からＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）による観察、ＸＰＳ(Ｘ線電子分光法）、ＣＬ（カソードルミネセンス）法などの物理分析手法が用いられ、クラッド層表面の結晶欠陥、格子欠陥を評価するという方法が用いられてきた。また、その他のダメージ評価方法として、表面からのドープ層の深さを変化させたウエハを用いて、製造工程前後の電子濃度の変化を評価し、ドライエッチング法による工程を経ることで受けるダメージの評価を行うという方法も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００３−６９１５４号公報
【特許文献２】特開平０７−８６３６０号公報
【非特許文献１】Hiroyama et.al.,”High-power 200mW 660nm AlGaInP Laser Diodes with  Low Operating Current”,Japanese Journal of Applied Physics,vol.43,No.4B,pp.1945-1955(2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の損傷評価方法を用いる場合には、次のような問題点があった。
上述のような物理分析手法を用いるダメージ評価手法では、分析対象物を破壊して分析することが必要であり、プロセス中の半導体レーザ装置を非破壊で観察することはできなかった。また、一つの試料の分析に多くの多大な時間を要し、測定対象の面内全体を評価できないという問題点を有しており、短時間内に多くの箇所を測定し、統計的にダメージを評価することはできなかった。
【００１１】
また、上述のドープ層の深さを変化させたウエハを用いる評価方法においても、製造する対象物とは別個にダメージ測定用のウエハを用意し、これを用いて評価することが必要となり、一般の半導体レーザ装置の製造工程と別なプロセスを経ることになる。このために、この評価方法では、半導体レーザ装置の製造プロセス中に受けたダメージを、直接測定することはできなかった。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決しようとなされたものであって、半導体装置の製造過程において、エッチングによる構成層のダメージを、非破壊に、且つ、少ない工数を以って統計的に評価することができる半導体装置の損傷評価方法および製造方法と、半導体装置の損傷評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、次のような構成を採用することとした。
本発明に係る半導体装置の損傷評価方法は、半導体基板の一方の主面に対し、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層が順に積層され、第２導電型クラッド層の表面における一部領域にリッジが形成され、リッジの側面および第２導電型クラッド層の表面を覆う状態に電流狭窄層が形成されてなる構造物をその測定対象とする評価方法であって、第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間のｐｎ接合に対し電圧を印加し、ｐｎ接合に対し前記電圧を印加した状態で、第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間のｐｎ接合におけるリーク電流を検出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記本発明に係る半導体装置の損傷評価方法を用いた評価工程を含んでいることを特徴とする。
また、本発明に係る損傷評価装置は、半導体基板の一方の主面に対し、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層が順に積層され、第２導電型クラッド層の表面における一部領域にリッジが形成され、リッジの側面および第２導電型クラッド層の表面を覆う状態に電流狭窄層が形成されてなる構造物をその測定対象とする装置であって、第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間のｐｎ接合に対し電圧を印加する電圧印加手段と、ｐｎ接合に対し電圧を印加した状態で、第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間のｐｎ接合におけるリーク電流を検出する電流測定手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る損傷評価方法および損傷評価装置では、リッジ構造体に対して接合される第１電極と、第２導電型クラッド層の上を覆う状態に形成された電流狭窄層上の領域に対し接合される第２電極とを有する構成としておき、電圧印加手段および電流測定手段が、第１電極および第２電極をその入出力端として用いるという構成を採用することができる。
【００１６】
また、本発明に係る損傷評価方法および損傷評価装置では、第１電極を、リッジ構造体に対し、コンタクト層を介する状態で形成しておき、第１電極とコンタクト層とを、オーミック接合を有する関係としておくという構成を採用することができる。
また、本発明に係る半導体装置の損傷評価方法および損傷評価装置では、第２電極を、電流狭窄層に対しオーミック接合を有し形成しておくという構成を採用することができる。
【００１７】
また、本発明に係る半導体装置の損傷評価方法および損傷評価装置では、電圧印加手段が、ｐｎ接合に対し逆バイアス電圧を印加する構成を有するという構成を採用することができる。
また、本発明に係る半導体装置の損傷評価方法および損傷評価装置では、半導体基板を、ｎ型ＧａＡｓを主とする材料から構成し、電流狭窄層を、ｎ型半導体物質を主とする材料から構成しておくことができる。なお、上記における「主とする材料」とは、通常の半導体装置の製造において許容されるレベルでの不純物の混入を含むものである。
【００１８】
また、本発明に係る半導体装置の損傷評価方法および損傷評価装置では、第２導電型クラッド層の上を覆う状態に形成された電流狭窄層上の領域に、第１電極および第２電極の双方と分離された第３電極を形成しておき、第２電極と前記第３電極との関係を、各々の面積が相違するようにしておくことができる。なお、本発明に係る半導体装置の損傷評価方法および損傷評価装置では、、第２導電型クラッド層の上を覆う状態に形成された電流狭窄層上の領域に、上記第２電極および第３電極以外にの電極を形成しておくという構成を採用することもできる。
【００１９】
また、本発明に係る半導体装置の損傷評価方法および損傷評価装置では、電圧印加手段および電流測定手段の双方に対し接続されてなる制御部を設けておき、この制御部に対し、電圧印加手段により第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間に対し印加される電圧値と、電流測定手段により第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間に流れる電流値とを取り込み、両値を以って損傷評価を実行する、という機能を担わせることができる。
【００２０】
なお、上記において、「半導体装置」とは、完成品だけを指すものではなく、製造過程における中間物をも含む広義の「半導体装置」である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る半導体装置の損傷評価方法および損傷評価装置では、半導体装置の製造過程において、エッチングによる構成層のダメージを、非破壊に、且つ、少ない工数を以って統計的に評価することができる。また、上記半導体装置の損傷評価方法を評価工程として含む半導体装置の製造方法では、高効率に損傷評価を実行することができ、後工程に対し損傷の程度が許容されるワーク（構成物）だけを選択することができる。このため、本発明に係る半導体装置の損傷評価方法を用いれば、共振器内におけるキャリア分布および光分布の偏りが小さい半導体レーザ装置を製造することができる。よって、本発明に係る製造方法では、高出力動作が可能な半導体レーザ装置を、高い歩留まりを以って製造することができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で用いる各実施の形態は、本発明の構成およびそこから奏される作用・効果を分かり易く説明するためのあくまでも一例であって、本発明は、効果を奏するための本質的部分以外について、これらに何ら限定を受けるものではない。
（実施の形態１）
１．半導体レーザ装置の製造方法
実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法について、図１、図２および図３を用い説明する。図１および図２は、本実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造に係る一部プロセスを示す模式工程図である。
【００２３】
まず、図１（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法を用い、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型クラッド層２、活性層３、第１ｐ型クラッド層４、第２ｐ型クラッド準備層５、p-ＧａＡｓからなるコンタクト準備層６を順次結晶成長させる。ここで、ｎ型クラッド層２、第１ｐ型クラッド層４、第２ｐ型クラッド準備層５の各々は、ＡｌＧａＩｎＰから構成され、活性層３は、ＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰとから構成されている。
【００２４】
次に、図１(ｂ)に示すように、リソグラフィ法、ドライエッチング法およびウエットエッチング法を用いて、コンタクト準備層６および第２ｐ型クラッド準備層５をリッジ形状に加工し、コンタクト層６１および第２ｐ型クラッド層５１を形成する。このリッジ形成工程の用いるドライエッチング法としては、ＩＣＰエッチャーを用いる。例えば、エッチング条件として、次のような条件を用いることができる。
【００２５】
基板温度；１５０［℃］
ＳｉＣｌ４流量：Ａｒ流量＝１０：５０
圧力；１［Ｐａ］
ＩＣＰパワー；３００［Ｗ］
Ｂｉａｓパワー；１００［Ｗ］
上記ドライエッチング法を用いた加工により、第１ｐ型クラッド層４の露出面の一定領域は、当該ドライエッチングによるダメージを受けることになる。これは、上述の通りである。
【００２６】
その後、第２ｐ型クラッド層５１の表面をウエットエッチング法を用い処理する。この際のウエットエッチング処理には、ＨＣｌ:酒石酸＝１：５溶液を用いる。なお、上記ドライエッチング法を用いた加工による第１ｐ型クラッド層４のダメージは、その表面から数十［ｎｍ］の深さを持つため、ウエットエッチ処理時において、第１ｐ型クラッド層４のダメージを受けた領域を完全に除去することはできない。
【００２７】
次に、図１（ｃ)に示すように、ＭＯＶＰＥ法を用い、リッジ状に形成された第２ｐ型クラッド層５１の側面、およびコンタクト層６１の側面、さらには第１ｐ型クラッド層４の表面に対し、ｎ型のＡｌＩｎＰからなる電流狭窄層７を選択成長させる。
次に、図２（ａ)に示すように、蒸着法、メッキ法を用い、電流狭窄層７の表面およびコンタクト層６１の上面に対し、オモテ面電極８を形成する。その後、オモテ面電極８から間隔をあけた電流狭窄層７上に、評価用電極２０１も形成する。ここで、半導体基板１を上面から見るとき、共振器長方向にオモテ面電極８と平行となるように評価用電極２０１を配する。即ち、図３に示すように、半導体基板１を上面から見るときには、評価用電極２０１がオモテ面電極８に対し平行となる関係で配されている。
【００２８】
オモテ面電極８の形成には、ｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層６とオーミック接合する材料を選択して用いることが望ましい。このような材料としては、例えば、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔなどをあげることができる。また、評価用電極２０１の形成には、ｎ型のＡｌＩｎＰからなる電流狭窄層７とオーミック接合する材料を選択してから用いることが望ましい。
【００２９】
次に、図２（ｂ）示すように、蒸着法、メッキ法を用い半導体基板１の他方の主面に裏面電極９を形成する。
赤色半導体レーザ装置は、この後、続けて公知の製造プロセスを経て製造されるのであるが、本実施の形態に係る赤色半導体レーザ装置の製造においては、図２（ｂ）の状態の製造中間体１０を用いて、上記ドライエッチング加工の際に第１ｐ型クラッド層４の露出面の一定領域に受けたダメージの評価を実施する。
【００３０】
なお、本実施の形態では、ドライエッチング装置としてＩＣＰを用い、上述のようなエッチング条件を用いたが、良好なエッチング形状を得られる装置、ドライエッチ条件を適宜用いることができる。また、本実施の形態では、リッジ形成時のウエットエッチング溶液として、ＨＣｌ:酒石酸＝５：１溶液を用いたが、適宜良好な溶液を用いることができる。
【００３１】
２．損傷評価装置の構成
次に、本実施の形態に係る損傷評価装置の構成について、図４を用い説明する。図４は、上記赤色半導体レーザ装置の製造過程における製造中間体１０を測定対象として、ドライエッチング加工における第１ｐ型クラッド層４のダメージを評価する損傷評価装置２００の構成を模式的に示すブロック図である。
【００３２】
図４に示すように、上述のように製造された製造中間体１０のオモテ面電極８および評価用電極２０１の各々に対し、電圧印加用のラインを接続する。そして、これらのライン間に介挿する状態であって、且つ、互いに直列の関係を以って電圧印加部２０２と電流測定部２０３とが設けられている。
また、本実施の形態に係る損傷評価装置２００には、所定の値の電圧をオモテ面電極８と評価用電極２０１との間に印加するように電圧印加部２０２に対し指示信号を送出し、また、電流測定部２０３からのラインの電流測定値についてのフィードバックを受ける制御部２０４が設けられている。制御部２０４は、上述のように、電圧印加部２０２に対し指示を送出した印加電圧値と、それに対し電流測定部２０３からフィードバックされてきた電流値とをセットにして送出し、その関係を演算させる演算部２０５が接続されている。また、制御部２０４には、この他に、上記演算結果を比較検討するための基準データが格納される基準データ格納部２０６と、その基準データを予め入力したり、評価対象となる半導体レーザ装置のサイズ・種類などを選択したりするのに供される入力部２０７と、比較検討により得られた評価結果を出力する出力部２０８などが設けられている。
【００３３】
３．損傷評価方法
次に、上記構成を有する損傷評価装置２００を用いた製造中間体１０における第１ｐ型クラッド層４の損傷度合いの評価方法について、図４および図５を用い説明する。
先ず、損傷評価装置２００の制御部２０４は、電圧印加部２０２に対し、所定の値ｖ１（例えば、０．１［Ｖ］）の電圧をオモテ面電極８と評価用電極２０１との間に印加する指示信号を送出する。そして、制御部２０４は、この印加電圧に対応して、電圧印加部２０２とオモテ面電極８との間の介挿された電流測定部２０３からの測定電流値ｉ１のフィードバックを受け取る。制御部２０４は、印加電圧値と測定電流値とをセットとしたデータを演算部２０５へと送出する。
【００３４】
ここで、電圧印加部２０２によるオモテ面電極８と評価用電極２０１との間への電圧印加は、第１ｐ型クラッド層４と電流狭窄層７との間のｐｎ接合に対し逆バイアス電圧を印加することとし、これにより電流測定部２０３によりｐｎ接合でのリーク電流を測定するものである。よって、電圧印加部２０２が印加する電圧は、オモテ面電極８の側が負の電位、評価用電極２０１の側が正の電位となるものとする。
【００３５】
続いて、制御部２０４は、電圧印加部２０２に対し、電圧値ｖ２（＝ｖ１＋△ｖ）の電圧印加に関する指示信号を送出し、電流測定部２０３よりフィードバックされる測定電流値ｉ２をセットにして、演算部２０５へと送出する。なお、上記における”△ｖ”は、例えば、０．１［Ｖ］程度とすることができる。
制御部２０４は、上記の動作を繰り返し実行し、演算部２０５に対し、印加電圧値ｖｘと測定電流値ｉｘとの複数のデータを格納させて行く。オモテ面電極８と評価用電極２０１との間に印加される電圧値の範囲としては、例えば、０．１［Ｖ］〜５［Ｖ］程度の範囲とすることができる。
【００３６】
第１ｐ型クラッド総４にダメージを受けた場合と、受けていない場合との各々についての印加電圧値ｖｘと測定電流値ｉｘとの関係の一例を、図５に示す。図５は、上述のように、ｐｎ接合間に印加の逆バイアス電圧値ｖｘと、当該電圧印加時におけるｐｎ接合間で測定されるリーク電流値ｉｘとの関係を示した特性（Ｉ−Ｖ特性）図である。なお、図５では、第１ｐ型クラッド層４にダメージを受けていないサンプル（ａ）と、小さなダメージを受けているサンプル（ｂ）と、大きなダメージを受けているサンプル（ｃ）とを予め準備しておき、これらを用いて得た結果を示す。ここで、サンプル（ａ）については、リッジ形成に係るエッチング加工（図１（ｂ））に際して、ウェットエッチング法だけを用いエッチングを実行して得たサンプルである。
【００３７】
図５に示すように、サンプル（ａ）では、ダメージが生じていないため、通常のｐｎ接合への逆バイアス印加と同様、あるしきい値まではリーク電流は流れず、あるしきい値を超えるとｐｎ接合の降伏現象によって、大電流が流れる。それに対して、サンプル（ｂ）およびサンプル（ｃ）では、第１ｐ型クラッド層４の露出面の一定領域に、ドライエッチング加工によるダメージを受けた部分が存在する。このため、図５に示すように、サンプル（ｂ）およびサンプル（ｃ）では、電圧値ｖｘが小さな範囲でも大きな電流が流れる。そして、電流値ｉｘの立ち上がりにおける傾きは、大きなダメージを受けているサンプル（ｃ）の方が、小さなダメージを受けているサンプル（ｂ）に比べて小さいことが分かる。第１ｐ型クラッド層４におけるダメージとｐｎ接合でのリーク電流値ｉｘとの間には、次のような関係を有し、その結果、図５のサンプル（ａ）、サンプル（ｂ）およびサンプル（ｃ）相互における相違が生ずることになる。
【００３８】
半導体装置の製造でのドライエッチング加工による第１ｐ型クラッド層４へのダメージは、第１ｐ型クラッド層４の表面に結晶欠陥、格子欠陥等を引き起こす。このため、第１ｐ型クラッド層４におけるダメージを受けた領域では、様々なエネルギー準位をもつ界面準位が存在するようになる。これより、第１ｐ型クラッド層４と電流狭窄層７との間は、正常なｐｎ接合が形成されないこととなり、オモテ面電極８と評価用電極２０１との間に逆バイアス電圧ｖｘを印加した際には、初期の印加電圧において、ドライエッチングのダメージがない場合と比較して、１桁以上高いリーク電流ｉｘが流れることになる。
【００３９】
また、ドライエッチング加工の条件によって、ダメージを受けた領域の深さに差がある場合は、図５におけるサンプル（ｂ）およびサンプル（ｃ）のように、リーク電流値ｉｘの差分となって現れる。即ち、第１ｐ型クラッド層４の厚み方向の深い領域までダメージを受けたサンプル（ｃ）では、流れるリーク電流の量が多くなり、それに比較して、第１ｐ型クラッド層４における厚み方向の比較的浅い領域までしかダメージ層を受けていないサンプル（ｂ）では、流れるリーク電流の量が少なくなる。
【００４０】
本実施の形態に係る損傷評価装置２００では、図５に示すような特性図あるいはこれに相当するデータを演算部２０５に演算させ、この演算結果を得た制御部２０４は、該当の半導体レーザ装置に対応して、基準データ格納部２０６に予め格納された基準データと比較し、演算結果に係る製造中間体１０のダメージを評価する。そして、制御部２０４は、出力部２０８に対し、その評価結果を出力させる。ここで、制御部２０４が実行する上記評価においては、例えば、基準データ格納部２０６に格納されている基準データよりも図５の”特性ライン”が高い場合には、ダメージが大きく、後工程には流すべきではない、などのように評価する。
【００４１】
以上のように、コンタクト層６１および第２ｐ型クラッド層５１の各側壁に形成された電流狭窄層７を覆うようにオモテ面電極８を形成し、第１ｐ型クラッド層４上に被覆形成された電流狭窄層７上に評価用電極２０１を形成した上で、図４に示す損傷評価装置２００を適用することで、第１ｐ型クラッド層４のダメージの程度を評価することができる。このようにして、本実施の形態に係る損傷評価方法では、半導体レーザ装置の製造プロセス中におけるリッジ形成時のドライエッチング加工に伴う上記ダメージを、上記ｐｎ接合間のリーク電流を測定することで、電気的に定量評価することができる。そして、本方法によれば、製造過程における製造中間体１０を実際に評価対象とし、また、非破壊的に上記ダメージを評価することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、リッジ形成時における第１ｐ型クラッド層４のダメージを、ｐｎ接合間におけるリーク電流の値を用い評価するものであるが、必ずしも図５のような特性図として評価する必要はなく、ある特定の印加電圧値のときに得られるリーク電流値だけで評価するものであってもよい。
４．第１ｐ型クラッド層４のダメージの程度と測定されたリーク電流との関係
上述では、第１ｐ型クラッド層４のダメージと電流測定部２０３が検出するリーク電流ｉｘとの関係について、模式的に図５を用い説明したが、実際には、一般的に、クラッド層の加工に用いているドライエッチングでは、ダメージ深さ（格子欠陥や結晶性の劣化、不純物打ち込み）は、１０〜１００［ｎｍ］といわれており、これによって発生する逆バイアス印加時のリーク電流は、１［Ｖ］印加時で、約数百［μＡ／ｃｍ２］、２［Ｖ］印加時で数［ｍＡ／ｃｍ２］である。また、ダメージ層が深くなることにより、リーク電流ｉｘも増加する。
【００４３】
また、本実施の形態における損傷評価方法では、オモテ面電極８と評価用電極２０１との間に電圧を印加し、第１ｐ型クラッド層４と電流狭窄層７との間のｐｎ接合でのリーク電流ｉｘを以って、第１ｐ型クラッド層４における電流狭窄層７側露出面の一定領域のダメージを評価しているが、電圧印加部２０２とオモテ面電極８および評価用電極２０１とを要素とする回路中を流れる電流値を上記リーク電流値ｉｘとしている。
【００４４】
上記擬制することに関しては、本測定における２［Ｖ］印加時のリーク電流のオーダーが数［ｍＡ］以上であり、トンネル電流値よりも一桁以上高くなるという点からも妥当であると考えられる。
本発明に係る半導体装置の損傷評価方法および製造方法と、半導体装置の損傷評価装置では、対象となる構造物に対し、第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間に電圧を印加し、この電圧を印加した状態において、第２導電型クラッド層と電流狭窄層との間のｐｎ接合でのリーク電流を検出する。ここで、製造過程のドライエッチング加工などに伴う第２導電型クラッド層のダメージが存在しない場合には、印加電圧がある範囲までの間はリーク電流がほとんど流れることはない。これに対して、ドライエッチング加工などにより第２導電型クラッド層の露出面の一定領域にダメージが存在する場合には、少しの電圧を印加しただけでも上記ｐｎ接合にリーク電流が流れることになる。また、リーク電流の大きさは、第２導電型クラッド層が受けたダメージの大きさに応じて大きくなる。よって、本発明に係る半導体装置の損傷評価方法および損傷評価装置では、上記検出されたリーク電流の値を以って第２導電型クラッド層が受けたダメージを評価することができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図６および図７を用い説明する。図６は、本実施の形態に係る損傷評価方法で用いる製造中間体１１を示す上面図である。また、図７は、リーク電流の電極面積依存性を示す特性図である。
【００４５】
図６に示すように、本実施の形態に係る損傷評価方法では、リッジに対し並設される評価用電極２１１が形成されてなる製造中間体１１を測定対象物として用いる。そして、図６に示すように、本実施の形態に係る損傷評価方法で用いる製造中間体１１は、上記実施の形態１に係る損傷評価方法で用いる製造中間体１０に比べて、評価用電極２１１の面積を１０倍以上小大きく設定している。また、本実施の形態に係る損傷評価方法で用いる製造中間体１１では、評価用電極２１１の構成材料をオモテ面電極８と同一とし、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉの積層構造とする。
【００４６】
ここで、上記実施の形態１に係る損傷評価方法で用いる製造中間体１０では、オモテ面電極８がｐ型ＧａＡｓよりなるコンタクト層６１とオーミック接合をもち、評価用電極２０１がｎ型ＡｌＩｎＰからなる電流狭窄層７とオーミック接合をもつ構成を採用した。
上記において、金属の仕事関数をφｍ、ｐ型半導体のフェルミ準位をφｐ、ｎ型半導体のフェルミ準位をφｎとするとき、金属とｐ型半導体との間でオーミック接合をとるには、次の関係が必要となる。
［数１］
φｐ＜φｍ
また、金属とｎ型半導体との間でオーミック接合をとるには、次の関係が必要となる。
［数２］
φｎ＞φｍ
このような関係を前提とするとき、ｐ型ＧａＡｓよりなるコンタクト層６１とオーミック接合を形成するようなオモテ面電極８の構成材料としては、Ａｕ（仕事関数が４．７［ｅＶ］)、Ｔｉ（仕事関数が３．９６［ｅＶ］)などの多くの選択肢がある。一方、ｎ型半導体層ＡｌＩｎＰとオーミック接合を形成するように小さな仕事関数を持つ金属材料は非常に限られてくる。
【００４７】
そこで、本実施の形態に係る損傷評価方法で用いる製造中間体１１では、評価用電極２１１の面積を拡大することにより、評価用電極２１１とｎ型半導体層との間に生じるトンネル電流を利用し、金属とｎ型半導体との間で上記［数２］の関係を満足しなくても、擬似的なオーミック接合をもつことができるようにした。
次に、評価用電極２１１に流れる電流の電極面積依存性について、図７を用い説明する。
【００４８】
図７に示すように、本来ショットキー接合であったものでも、電極面積を大きくすることにより評価用電極２１１とｎ型半導体層との間に生じるトンネル電流を大きくしてやることにより擬似的なオーミック接合となり、電流が流れ始める。即ち、評価用電極２１１の面積を適宜拡大することにより、評価用電極２１１とｎ型ＡｌＩｎＰからなる電流狭窄層７との間の接合を擬似オーミック接合とすることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、オモテ面電極８と評価用電極２１１との双方の電極材料を同一の金属材料としたが、評価用電極２１１を構成する金属材料とｎ型半導体ＡｌＩｎＰからなる電流狭窄層７との間を容易に擬似オーミック化するために、適宜、金属材料を変更してもよい。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る損傷評価方法で用いる製造中間体１２の構成について、図８を用い説明する。図８は、半導体レーザ装置の製造過程における製造中間体１２の構成を示す上面図である。
【００５０】
図８に示すように、本実施の形態に係る損傷評価方法で用いる製造中間体１２では、リッジに対して並設された３つの評価用電極２２１、２２２、２２３が形成されている。これら３つの評価用電極２２１、２２２、２２３は、上記実施の形態１、２に係る損傷評価方法で用いた製造中間体１０、１１の評価用電極２０１、２１１に相当する役割を担うものであって、ｎ型電極である。
【００５１】
評価用電極２２１、２２２、２２３は、それぞれ面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を有し形成されており、ともにリッジに対して並設された関係となっている。そして、面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、次の関係を満足する。
［数３］
Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３
ｐｎ接合間のリーク電流ｉｘは、ｐｎ接合間に存在する欠陥数に比例すると仮定できる。これらの欠陥は、ドライエッチング加工によって生じたものとすると、リーク電流ｉｘはドライエッチング加工による欠陥密度Ｄと面積Ｓとの積に比例すると考えられる。
【００５２】
そこで、２種のドライエッチング条件（Ａ）、（Ｂ）をそれぞれ適用してリッジを形成し、上記面積Ｓが異なる複数の評価用電極２２１、２２２、２２３をもつ半導体基板の損傷評価装置を作成する。そして、オモテ面電極８とこれら評価用電極２２１、２２２、２２３との各間に所定の値の電圧を印加し、リーク電流Ｉの電極面積Ｓ依存性を評価する。この結果について、図９を用い説明する。なお、ドライエッチング条件（Ａ）、（Ｂ）は、例えば、次のような条件である。
・ドライエッチング条件（Ａ）
基板温度；１５０［℃］
ＳｉＣｌ４流量：Ａｒ流量＝１０：５０
圧力；１．０［Ｐａ］
ＩＣＰパワー；３００［Ｗ］
Ｂｉａｓパワー；１００［Ｗ］
・ドライエッチング条件（Ｂ）
基板温度；１５０［℃］
ＳｉＣｌ４流量：Ａｒ流量＝１０：５０
圧力；０．５［Ｐａ］
ＩＣＰパワー；３００［Ｗ］
Ｂｉａｓパワー；２００［Ｗ］
上記ドライエッチ条件では、条件（Ｂ）の方がＢｉａｓパワーが大きく、基板に入射するイオンエネルギーは大きくなる。このため、条件（Ｂ）では、基板に与えるダメージが大きくなっていると推測される。
【００５３】
図９に示すように、ドライエッチング条件（Ａ）に係るサンプルでは、ドライエッチング条件（Ｂ）に係るサンプルに比べて、電極面積Ｓに対するリーク電流Ｉの傾きが小さく、また、全領域において、リーク電流Ｉの値が小さい。このことから、ドライエッチング条件によって、第１ｐ型クラッド層４に与えられた欠陥密度が異なると、両者のリーク電流Ｉもそれに比例して異なってくることが分かる。
【００５４】
しかしながら、評価用電極２２１、２２２、２２３の面積Ｓが狭いと、観測されるリーク電流Ｉの差は小さく、両者のドライエッチング条件の良否を判定するのは困難である。そこで、評価用電極２２２、２２３の面積Ｓを評価用電極２２１の面積Ｓ１よりも広い面積Ｓ２、面積Ｓ３とすることにより、両者のリーク電流Ｉの差を大きくして明確にすることができる。これにより、ドライエッチング条件の良否をより明確に判定することが可能となる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態に係る損傷評価方法で用いる製造中間体１２のように、評価用電極２２１、２２２、２２３を有することで、複数のドライエッチング条件でのダメージの比較評価を容易にすることが可能となる。
なお、製造中間体１２における評価用電極２２１、２２２、２２３の互いの面積比率としては、例えば、次のような関係を採用することができる。
［数４］
Ｓ１：Ｓ２：Ｓ３＝１：５：２０
（実施の形態４）
実施の形態４に係る損傷評価方法について、図１０を参照しながら説明する。
【００５６】
上述のように、半導体レーザ装置の高出力化のためには、 キンクレベルを向上させることが必要であり、そのためには、半導体レーザ装置の共振器内におけるキャリア分布および光分布の偏りを低減することが重要である このため、リッジ形成時における第１ｐ型クラッド層４のドライエッチング加工によるダメージに対しては、微細な程度のものまでも評価することが必要となってくる。ところが、上記実施の形態１〜３に係る損傷評価方法では、ドライエッチング加工に伴い発生するダメージが非常に微細なものである場合、十分な評価を行うことはできない。
【００５７】
そこで、本実施の形態に係る損傷評価方法では、半導体レーザ装置の製造時におけるエージング工程を利用し、ドライエッチ加工の際に生じた欠陥（ダメージ）を加速度的に増大させ、ドライエッチング条件を評価しようとするものである。
一般に、半導体レーザ装置の製造時のエージング工程では、クラッド層中に形成された欠陥が起点となって、結晶中の欠陥が増大していくことが知られている。本実施の形態に係る損傷評価方法は、このようなエージングによる欠陥の増大を引き起こす現象を利用したものであり、具体的には以下の通りである。
【００５８】
先ず、半導体レーザ装置の製造中間体１０、１１、１２のオモテ面電極８と、裏面電極９との間に所定の値の電圧を印加する。印加電圧は、例えば、３．０［Ｖ］程度である。製造中間体１０、１１、１２では、このように電圧の印加を受けて、一定時間レーザを発振し、エージングがなされる。このときのエージング条件は、例えば、次の通りである。
・エージング条件
温度；７５［℃］
出力；５［ｍＷ］
時間；３０［分］
次に、上述のようにレーザ発振によるエージングが実行された製造中間体１０、１１、１２に対し、オモテ面電極８と評価用電極２０１、２１１、２２１、２２２、２２３などとの間に逆バイアス電圧を印加する。そして、逆バイアス電圧を印加した状態の製造中間体１０、１１、１２に対し、第１ｐ型クラッド層４とｎ型ＡｌＩｎＰからなる電流狭窄層７との間のｐｎ接合に流れるリーク電流を測定する。このとき、エージング時間ｔとリーク電流Ｉとの関係は、図１０に示す関係を有する。
【００５９】
図１０に示すように、エージング前にはリーク電流Ｉが観察されなかった製造中間体１０、１１、１２に関しても、エージング時間ｔの増加に伴い、リーク電流Ｉが増加していくのがわかる。このエージング時間の増加に伴うリーク電流Ｉの増加は、ドライエッチング時の欠陥が起点になったもの、第１ｐ型クラッド層４の結晶成長時の欠陥が起点になったものなどが考えられる。
【００６０】
そこで、図１０に示すように、複数のドライエッチング条件の間でのエージング後のリーク電流Ｉの違いを比較すると、ドライエッチング条件の違いによる第１ｐ型クラッド層４への欠陥形成を加速して評価することができる。
以上のように、本実施の形態に係る損傷評価方法では、半導体製造中間体１０、１１、１２に対してレーザ発振によるエージングを実行させ、このエージング実行後における第１ｐ型クラッド層４と電流狭窄層７との間のｐｎ接合間のリーク電流Ｉを測定し、この測定結果をもとに損傷評価を実施することができる。このような評価手法を用いることで、程度の軽い損傷を有する場合にあっても、正確にその評価を行うことが可能である。
（その他の事項）
上記における各実施の形態は、本発明を実施するために最良と考えられる一形態であって、本発明は、その本質的特徴とする部分を除き、何らこれらに限定を受けるものではない。例えば、上記各実施の形態に係る損傷評価方法がその評価対象とする製造中間体１０、１１、１２については、上記以外の構成を有するものであってもよい。
【００６１】
また、各製造中間体１０、１１、１２においては、電圧印加および電流検出のために、オモテ面電極８を一方の入出力端とし、形成した評価用電極２０１、２１１、２２１、２２２、２２３を他方の入出力端とする構成を採用したが、両出力端に対して評価用電極を形成することとしてもよい。なお、この場合においても、オーミック接合を有するようにすることが望ましい。
【００６２】
また、上記実施の形態において、一例として開示した各数値や材料名などに関しては、一例を示すものであって、これら以外のものを採用することもできる。各加工等に係る条件等に関しても同様に種々の条件を適宜採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、録画再生型ＤＶＤや高倍速ＣＤ−Ｒ／ＲＷなどの光ディスクシステムにおける光源としての高出力動作が可能な半導体レーザ装置を実現するのに有効な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施の形態１に係る赤色半導体レーザ装置の製造に係る一部プロセスを示す模式工程図である。
【図２】実施の形態1に係る赤色半導体レーザ装置の製造に係る一部プロセスを示す模式工程図である。
【図３】赤色半導体レーザ装置の製造過程における製造中間体１０の構成を示す上面図である。
【図４】製造中間体１０に対し接続される損傷評価装置２００を示す模式ブロック図である。
【図５】損傷評価装置２００により算出されるＶ−Ｉ特性図である。
【図６】実施の形態２に係る損傷評価方法で用いられる製造中間体１１の構成を示す上面図である。
【図７】実施の形態２において、損傷評価での電極２１１の面積と測定される電流値との関係を示す特性図である。
【図８】実施の形態３に係る損傷評価方法で用いられる製造中間体１２の構成を示す上面図である。
【図９】実施の形態３において、損傷評価での電極２２１、２２２、２２３の面積と測定される電流値との関係を示す特性図である。
【図１０】実施の形態４に係る損傷評価方法において、製造過程でのエージング時間と測定されるリーク電流値との関係を示す特性図である。
【図１１】従来技術に係る赤色半導体レーザ装置の製造方法を部分的に示す模式工程図である。
【符号の説明】
【００６５】
１．半導体基板
２．ｎ型クラッド層
３．活性層
４．第１ｐ型クラッド層
５．第２ｐ型クラッド準備層
６．コンタクト準備層
７．電流狭窄層
８．オモテ面電極
９．裏面電極
１０、１１、１２．製造中間体
５１．第２ｐ型クラッド層
６１．コンタクト層
２００．損傷評価装置
２０１、２１１、２２１、２２２、２２３．評価用電極
２０２．電圧印加部
２０３．電流測定部
２０４．制御部
２０５．演算部
２０６．基準データ格納部
２０７．入力部
２０８．出力部
【図１】
2007227863.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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