(57)【要約】【課題】ハンドリング時やプロセス時に化合物半導体基板のエッジ部の欠けや割れ等が発生し難い半導体光デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】この半導体光デバイスの製造方法では、まず、面取りが施されたエッジ部２ｅを有する化合物半導体基板２の主面Ｓ１上に活性層を含む化合物半導体層４を形成する。次に、エッジ部２ｅの表面Ｓ３上に、表面Ｓ３及び化合物半導体層４のエッジ部５の表面Ｓ５を覆うように保護層１４を形成した後、化合物半導体層４をウェットエッチングする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面取りが施されたエッジ部を有する化合物半導体基板の主面上に活性層を含む化合物半導体層を形成する工程と、
前記エッジ部の表面上に、前記化合物半導体基板の前記エッジ部の表面及び前記化合物半導体層のエッジ部の表面を覆うように保護層を形成する工程と、
前記保護層を形成した後に、前記化合物半導体層をウェットエッチングする工程と、
を含む、半導体光デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記保護層は、前記化合物半導体基板の前記主面の中心から＜０−１１＞方向及び＜０１−１＞方向の少なくとも一方に位置するように形成される、請求項１に記載の半導体光デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記保護層は、樹脂を含む溶液を前記化合物半導体基板の前記エッジ部の表面上に塗布することにより形成される、請求項１又は２に記載の半導体光デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂は、イソプロピルアルコール及びアセトンの少なくとも一方に溶解する、請求項３に記載の半導体光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体シリコン基板をハンドリングする際にエッジ部の欠けや割れを防止するために、エッジ部に面取りを施すことが行われている（特許文献１参照）。また、半導体基板の裏面を研削する際にエッジ部の欠けやチッピングを防止するために、エッジ部に曲面の面取りを施すことも行われている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−６１２０１号公報
【特許文献２】特開平１１−２０７５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、半導体光デバイスを製造するためには、通常、活性層を含む化合物半導体層が表面上にエピタキシャル成長された化合物半導体基板が用いられる。この化合物半導体層をウェットエッチングすることにより、メサ部が形成される。この場合、化合物半導体層の結晶方位に応じた異方性エッチングが行われる。一方、化合物半導体基板のエッジ部は、エッチング時に露出しているためウェットエッチングされてしまう。これにより、エッジ部には図７に示される段差が形成される。なお、図７は、段差が形成されたエッジ部の断面ＳＥＭ画像を示す図である。
【０００４】
上述の段差は、化合物半導体基板のエッジ部に面取りを施していた場合でも形成されてしまう。特に、半導体光デバイスのメサ部を形成するためのウェットエッチングではエッチング深さが深い（例えば２〜３μｍ）ため、この段差が非常に大きくなる。このような段差がエッジ部に形成されると、ハンドリング時やプロセス時に段差を起点として化合物半導体基板のエッジ部の欠けや割れ等が発生し易くなる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、ハンドリング時やプロセス時に化合物半導体基板のエッジ部の欠けや割れ等が発生し難い半導体光デバイスの製造方法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】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の半導体光デバイスの製造方法は、面取りが施されたエッジ部を有する化合物半導体基板の主面上に活性層を含む化合物半導体層を形成する工程と、前記エッジ部の表面上に、前記化合物半導体基板の前記エッジ部の表面及び前記化合物半導体層のエッジ部の表面を覆うように保護層を形成する工程と、前記保護層を形成した後に、前記化合物半導体層をウェットエッチングする工程とを含む。
【０００７】
本発明の半導体光デバイスの製造方法では、化合物半導体層をウェットエッチングする際に化合物半導体基板のエッジ部の表面が保護層によって覆われている。このため、エッジ部がエッチングされないので、当該エッジ部に段差が形成されない。したがって、この半導体光デバイスの製造方法によれば、ハンドリング時やプロセス時に化合物半導体基板のエッジ部に欠けや割れ等が発生し難い。また、エッジ部の表面には面取りが施されているので、保護層を形成する際に保護層をエッジ部の表面に密着させ易い。
【０００８】
また、前記保護層は、前記化合物半導体基板の前記主面の中心から＜０−１１＞方向及び＜０１−１＞方向の少なくとも一方に位置するように形成されることが好ましい。
【０００９】
通常、化合物半導体基板の（０−１１）面及び（０１−１）面におけるエッチング速度は大きいので、段差が形成され易い。よって、上述の位置に保護層を形成すると、化合物半導体基板のエッジ部における欠けや割れ等の発生を効果的に抑制することができる。
【００１０】
また、前記保護層は、樹脂を含む溶液を前記化合物半導体基板の前記エッジ部の表面上に塗布することにより形成されることが好ましい。この場合、エッジ部の表面を覆う保護層を容易に形成することができる。
【００１１】
また、前記樹脂は、イソプロピルアルコール及びアセトンの少なくとも一方に溶解することが好ましい。この場合、イソプロピルアルコール及びアセトンの少なくとも一方を用いて保護層を除去することができる。これにより、保護層を除去する際にエッジ部の表面上に樹脂が残存し難くなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハンドリング時やプロセス時に化合物半導体基板のエッジ部の欠けや割れ等が発生し難い半導体光デバイスの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、主面上に化合物半導体層が形成された化合物半導体基板を模式的に示す平面図である。図２の(ａ)は、図１に示されるIIａ−IIａ線に沿った断面図である。図２、図４及び図５は、実施形態に係る半導体光デバイスの製造方法の各工程を模式的に示す工程断面図である。図３は、段差が形成されていないエッジ部の断面ＳＥＭ画像を示す図である。実施形態に係る半導体光デバイスの製造方法では、例えば下記工程を実施する。
【００１５】
（化合物半導体基板準備工程）
まず、図１及び図２の(ａ)に示される化合物半導体基板２を準備する。図１及び図２の(ａ)に示される化合物半導体基板２は、中央部２ａと、中央部２ａを取り囲むエッジ部２ｅとを備える。化合物半導体基板２は、例えば２インチウェハである。化合物半導体基板２の厚さは、例えば３００〜４００μｍである。化合物半導体基板２は、ｎ型のIII−Ｖ族化合物半導体基板であることが好ましい。III−Ｖ族化合物半導体基板としては、例えば、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板等が挙げられる。化合物半導体基板２の主面Ｓ１は、例えば（１００）面である。その場合、主面Ｓ１とは反対側の裏面Ｓ２は（−１００）面となる。
【００１６】
エッジ部２ｅには、必要に応じてオリエンテーションフラットＯＦ及びインデックスフラットＩＦが形成されている。オリエンテーションフラットＯＦは、例えば＜０１−１＞方向に沿って延在しており、インデックスフラットＩＦは、例えば＜０１１＞方向に沿って延在している。
【００１７】
エッジ部２ｅは、図２の(ａ)に示されるように、面取りが施された表面Ｓ３を有している。エッジ部２ｅには、例えば半径０．２〜０．３ｍｍのＲ面取りが施されている。
【００１８】
（化合物半導体層形成工程）
次に、図１及び図２の(ａ)に示されるように、化合物半導体基板２の主面Ｓ１上に、活性層を含む化合物半導体層４を形成する。化合物半導体層４は、例えば複数の化合物半導体層を主面Ｓ１上にエピタキシャル成長させることによって得られる。化合物半導体層４は、例えばＧａＡｓ、ＩｎＰ等のIII−Ｖ族化合物半導体から構成される。
【００１９】
（絶縁マスク形成工程）
次に、図２の(ｂ)に示されるように、化合物半導体層４上に絶縁マスク６を必要に応じて形成する。絶縁マスク６は、例えば＜０１１＞方向に延在するストライプパターンを有する。この場合、絶縁マスク６の幅は例えば２〜３μｍであり、ピッチは例えば５００μｍ程度である。
【００２０】
（保護層形成工程）
次に、図２の(ｃ)に示されるように、エッジ部２ｅの表面Ｓ３上に、表面Ｓ３及び化合物半導体層４のエッジ部５の表面５Ｓを覆うように保護層１４を形成する。エッジ部２ｅは、化合物半導体基板２の外周部分であり、表面Ｓ３は露出面である。エッジ部５は、化合物半導体層４の外周部分であり、表面５Ｓは露出面である。保護層１４は、化合物半導体基板２の主面Ｓ１の中心Ｏから＜０−１１＞方向及び＜０１−１＞方向の少なくとも一方に位置するように形成されることが好ましく、エッジ部２ｅ全周に亘って形成されることがより好ましい。さらに、保護層１４は、主面Ｓ１から裏面Ｓ２に亘って形成され、エッジ部２ｅの表面Ｓ３を覆うことが特に好ましい。保護層１４の厚さｄは、１〜３μｍであることが好ましい。
【００２１】
保護層１４は、例えばフォトレジスト等の樹脂を含む溶液１４ａをエッジ部２ｅの表面Ｓ３上に塗布することにより形成されることが好ましい。これにより、溶液１４ａを主面Ｓ１から裏面Ｓ２まで回り込ませることができるので、エッジ部２ｅの表面Ｓ３を覆う保護層１４を容易に形成することができる。塗布装置としては、スピンコーティング装置を用いることが好ましい。これにより、エッジ部２ｅにも溶液１４ａを容易に塗布することができる。溶液１４ａを塗布した後、熱処理を行うことが好ましい。これにより、溶液１４ａ中の溶媒が蒸発し、エッジ部２ｅの表面Ｓ３と保護層１４との密着性が向上する。熱処理は、例えば、ベーク炉内において１６０℃で６０分程度行われる。
【００２２】
スピンコーティング装置を用いる場合、化合物半導体基板２をステージ８上に載置し、ステージ８を支持する回転軸１０を回転させることにより、中心Ｏを軸として化合物半導体基板２を回転させることが好ましい。さらに、化合物半導体基板２を回転させながら、ノズル１２から溶液１４ａをエッジ部２ｅの表面Ｓ３上に滴下することが好ましい。これにより、パターンを形成するための中央部２ａが汚染され難くなる。スピンコーティング装置の回転数は、例えば１０００〜５０００ｒｐｍであることが好ましい。溶液１４ａを滴下させる位置は、例えばエッジ部２ｅの端から１〜３ｍｍであることが好ましい。
【００２３】
樹脂としては、例えばノボラック系のフォトレジスト、セラック系のワックス等が挙げられる。樹脂の粘度は、３０ｃＰ（３０ｍＰａ・ｓ）以下であることが好ましい。この場合、溶液１４ａを主面Ｓ１から裏面Ｓ２まで回り込ませることが容易になる。樹脂は、イソプロピルアルコール及びアセトンの少なくとも一方に溶解するものであることが好ましい。この場合、イソプロピルアルコール及びアセトンの少なくとも一方を用いて保護層１４を除去することができる。これにより、保護層１４を除去する際にエッジ部２ｅの表面Ｓ３上に樹脂が残存し難くなる。
【００２４】
（エッチング工程）
次に、図２の(ｄ)に示されるように、化合物半導体層４をウェットエッチングすることにより、絶縁マスク６のパターン形状に対応するメサ部２２を有する化合物半導体層４ａを形成する。エッチング液としては、例えばＨＢｒ等が挙げられる。その後、保護層１４を必要に応じて剥離除去する。エッチングの際にはエッジ部２ｅが保護層１４によって保護されているので、図３に示されるようにエッジ部２ｅに段差が形成されない。また、エッジ部５も保護層１４によって保護されているのでエッチングされない。
【００２５】
（埋め込み層形成工程）
上記エッチング工程において形成された化合物半導体層４ａは、例えば、中央部２ａ上に設けられたｎ型の化合物半導体層１６と、化合物半導体層１６上に設けられたメサ部２２とを有する。メサ部２２は、化合物半導体層１６上に設けられた活性層１８と、活性層１８上に設けられたｐ型の化合物半導体層２０とを有することが好ましい。化合物半導体層１６及び化合物半導体層２０は、それぞれクラッド層として機能する。メサ部２２の高さは、例えば２〜３μｍである。
【００２６】
埋め込み層形成工程では、図４の(ａ)に示されるように、メサ部２２を埋め込む埋め込み層２４を形成する。その後、絶縁マスク６を剥離除去する。埋め込み層２４は、例えば、化合物半導体層１６上に順に設けられたｐ型の化合物半導体層、ｎ型の化合物半導体層、及びｐ型の化合物半導体層からなる。
【００２７】
（コンタクト層形成工程）
次に、図４の(ｂ)に示されるように、ｐ型の化合物半導体層２６及びコンタクト層２８をこの順でメサ部２２及び埋め込み層２４上に形成することが好ましい。
【００２８】
（トレンチ形成工程）
次に、図４の(ｃ)に示されるように、必要に応じて、コンタクト層２８、化合物半導体層２６及び埋め込み層２４をエッチングすることにより、隣り合うメサ部２２間にトレンチＴをそれぞれ形成する。
【００２９】
（絶縁膜形成工程）
次に、図５の(ａ)に示されるように、メサ部２２の頂面に開口３０ａが形成された絶縁膜３０を形成することが好ましい。
【００３０】
（電極形成工程）
次に、図５の(ｂ)に示されるように、開口３０ａを埋め込むように電極３２を形成し、化合物半導体基板２の裏面Ｓ２上に電極３４を形成することが好ましい。このようにして半導体光デバイス１００を形成する。半導体光デバイス１００としては、例えば、半導体レーザ、光変調器、光導波路等が挙げられる。その後、必要に応じて半導体光デバイス１００をダイシングすることにより分離して、複数の半導体光素子を形成する。
【００３１】
本実施形態の半導体光デバイスの製造方法では、エッチング工程においてエッジ部２ｅの表面Ｓ３が保護層１４によって覆われているので、エッジ部２ｅがエッチングされない。よって、エッジ部２ｅに欠けや割れ等の起点となる段差が形成されない。したがって、この半導体光デバイスの製造方法によれば、ハンドリング時やプロセス時に化合物半導体基板２のエッジ部２ｅに欠けや割れ等が発生し難い。また、エッジ部２ｅの表面Ｓ３には面取りが施されているので、保護層１４をエッジ部２ｅの表面Ｓ３に密着させ易い。本実施形態の半導体光デバイスの製造方法では、上記欠けや割れ等が発生し難いので、半導体光デバイスの製造歩留まりを向上することができる。
【００３２】
また、保護層１４が、化合物半導体基板２の主面Ｓ１の中心Ｏから＜０−１１＞方向及び＜０１−１＞方向の少なくとも一方に位置するように形成されると、化合物半導体基板２のエッジ部２ｅにおける欠けや割れ等の発生を効果的に抑制することができる。これは、通常、化合物半導体基板の（０−１１）面及び（０１−１）面におけるエッチング速度が大きく、段差が形成され易いからである。また、エッジ部２ｅ全周に亘って保護層１４を形成すると、エッジ部２ｅの欠けや割れ等の発生を更に抑制することができる。
【００３３】
図６は、変形例に係る化合物半導体基板を模式的に示す断面図である。図６に示される化合物半導体基板３６は、化合物半導体基板２のエッジ部２ｅをエッジ部３６ｂに置換したものである。エッジ部３６ｂの表面Ｓ４は、Ｒ面取りに代えてＣ面取りされている。主面Ｓ１又は裏面Ｓ２と表面Ｓ４とのなす角θ（鋭角）は、１０〜２０°であることが好ましい。本実施形態に係る半導体光デバイスの製造方法において、化合物半導体基板２に代えて化合物半導体基板３６を用いても、エッジ部３６ｂの欠けや割れ等の発生を抑制することができる。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】主面上に化合物半導体層が形成された化合物半導体基板を模式的に示す平面図である。
【図２】実施形態に係る半導体光デバイスの製造方法の各工程を模式的に示す工程断面図である。
【図３】段差が形成されていないエッジ部の断面ＳＥＭ画像を示す図である。
【図４】実施形態に係る半導体光デバイスの製造方法の各工程を模式的に示す工程断面図である。
【図５】実施形態に係る半導体光デバイスの製造方法の各工程を模式的に示す工程断面図である。
【図６】変形例に係る化合物半導体基板を模式的に示す断面図である。
【図７】段差が形成されたエッジ部の断面ＳＥＭ画像を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
２…化合物半導体基板、２ｅ…化合物半導体基板のエッジ部、４…化合物半導体層、５…化合物半導体層のエッジ部、１４…保護層、１４ａ…溶液、１８…活性層、１００…半導体光デバイス、Ｏ…化合物半導体基板の主面の中心、Ｓ１…化合物半導体基板の主面、Ｓ３…化合物半導体基板のエッジ部の表面、Ｓ５…化合物半導体層のエッジ部の表面。
【図１】
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【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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