(57)【要約】      （修正有）【課題】ビューポートへのボロン堆積物が終点検出に与える影響を低減可能な、面発光半導体レーザを作製する方法を提供する。【解決手段】この作製方法は、基板、第１分布ブラッグ反射器のための第１半導体積層、活性層のための半導体領域、及び第２分布ブラッグ反射器のための第２半導体積層を含むエピタキシャル基板ＥＰを準備する工程と、半導体ポストを規定するマスクをエピタキシャル基板ＥＰに形成する工程と、ビューポート４１及び終点検知器４２を備えるエッチング装置ＥＴＣＨを準備する工程と、塩化ボロン及び塩素を含むガスをエッチング装置ＥＴＣＨに供給して、エピタキシャル基板ＥＰのプラズマエッチングを行う工程と、終点検知器４２における終点検知に応答して、プラズマエッチングを停止する工程を備える。エッチングにおけるプロセス圧力は、１パスカル以下である。【選択図】図３
2017168625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光半導体レーザを作製する方法であって、
基板、第１分布ブラッグ反射器のための第１半導体積層、活性層のための半導体領域、及び第２分布ブラッグ反射器のための第２半導体積層を含むエピタキシャル基板を準備する工程と、
半導体ポストを規定するマスクを前記エピタキシャル基板に形成する工程と、
前記マスクを形成した後に、エッチング装置に前記エピタキシャル基板を置く工程と、
ボロン塩化物及び塩素を含むガスを前記エッチング装置に供給して、前記エピタキシャル基板のプラズマエッチングを行う工程と、
前記エッチング装置の終点検知器における終点検知に応答して、前記プラズマエッチングを停止する工程と、
を備え、
前記第１半導体積層、前記半導体領域、及び前記第２半導体積層は、前記基板上に順に配列され、
前記終点検知器は、前記エッチング装置のビューポートを介して処理の終点を検知する光学装置を含み、
前記エッチングにおけるプロセス圧力は、１パスカル以下である、面発光半導体レーザを作製する方法。
【請求項２】
前記終点検知器は、干渉型を有し、前記光学装置は、光源及び分光計を備える、請求項１に記載された面発光半導体レーザを作製する方法。
【請求項３】
前記第１半導体積層は、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子を含み、
前記基板はＧａＡｓ表面を備える、請求項１又は請求項２に記載された面発光半導体レーザを作製する方法。
【請求項４】
前記エッチング装置は、下部電極を含み前記エピタキシャル基板を搭載するためのステージと、前記エピタキシャル基板のチャンバの外側に設けられた誘導結合コイルと、前記下部電極に結合される第１高周波電源と、前記誘導結合コイルに結合される第２高周波電源と、を備え、
前記第２高周波電源の供給パワーは、５０ワット以上である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された面発光半導体レーザを作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光半導体レーザを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、面発光型半導体レーザおよびその製造方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０３４６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
面発光半導体レーザの作製は、垂直共振のための半導体ポストを備える。半導体ポストは、上部分布ブラッグ反射器、活性層及び下部分布ブラッグ反射器を含む。この面発光半導体レーザの作製において、面発光半導体レーザのための半導体ポストは、上部分布ブラッグ反射器、活性層及び下部分布ブラッグ反射器のための半導体層を含む積層体を三塩化ホウ素を用いるエッチングにより形成される。
【０００５】
このエッチングに係る発明者の知見によれば、エッチングの終点に近づく頃におけるビューポート透過光の強度は、エッチングの開始時点におけるビューポート透過光の強度に比べて弱くなる。この強度変化は、発明者の実験によれば、ビューポートへの付着物の増加に起因する。具体的には、このエッチング法は、常に三塩化ホウ素からホウ素の化合物を生成し、ホウ素生成物は、エッチング中にエッチング装置のチャンバ内壁及びビューポートにホウ素生成物が付着し続ける。エッチング中にビューポートに付着したホウ素生成物は、エッチング装置内の観察対象物からの光の一部を遮る。エッチング装置のプラズマ密度を高めて、堆積物の影響により検知不能になる前に短いエッチング時間で半導体ポストを形成することができる。しかし、エッチング時間の長さに依らず、透過光の強度の低下は、終点検出の精度を低下させる。また、ホウ素生成物の堆積量におけるエッチングのラン毎のばらつきは、終点検出の精度を低下させる。いずれの場合においても、ボロン堆積物が、面発光半導体レーザの安定した製造を妨げている。
【０００６】
本発明の一側面は、このような背景を鑑みて為されたものであって、ビューポートへのホウ素生成物が終点検出に与える影響を低減可能な、面発光半導体レーザを作製する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】
【０００７】
本発明の一側面に係る面発光半導体レーザを作製する方法は、基板、第１分布ブラッグ反射器のための第１半導体積層、活性層のための半導体領域、及び第２分布ブラッグ反射器のための第２半導体積層を含むエピタキシャル基板を準備する工程と、半導体ポストを規定するマスクを前記エピタキシャル基板に形成する工程と、前記マスクを形成した後に、エッチング装置に前記エピタキシャル基板を置く工程と、ボロン塩化物及び塩素を含むガスを前記エッチング装置に供給して、前記エピタキシャル基板のプラズマエッチングを行う工程と、前記エッチング装置の終点検知器における終点検知に応答して、前記プラズマエッチングを停止する工程と、を備え、前記第１半導体積層、前記半導体領域、及び前記第２半導体積層は、前記基板上に順に配列され、前記終点検知器は、前記エッチング装置のビューポートを介して処理の終点を検知する光学装置を含み、前記エッチングにおけるプロセス圧力は、１パスカル以下である。
【０００８】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明の一側面によれば、ビューポートへのホウ素生成物が終点検出に与える影響を低減可能な、面発光半導体レーザを作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図２】図２は、本実施形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図３】図３は、本実施形態において使用可能なエッチング装置の一例を模式的に示す図面である。
【図４】図４は、本実施形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図５】図５は、実施例におけるエッチングを模式的に示す図面である。
【図６】図６は、本実施形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図７】図７は、本実施形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図８】図８は、本実施形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図９】図９は、本実施形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
引き続きいくつかの具体例を説明する。
【００１２】
一形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法は、（ａ）基板、第１分布ブラッグ反射器のための第１半導体積層、活性層のための半導体領域、及び第２分布ブラッグ反射器のための第２半導体積層を含むエピタキシャル基板を準備する工程と、（ｂ）半導体ポストを規定するマスクを前記エピタキシャル基板に形成する工程と、（ｃ）前記マスクを形成した後に、エッチング装置に前記エピタキシャル基板を置く工程と、（ｄ）ボロン塩化物及び塩素を含むガスを前記エッチング装置に供給して、前記エピタキシャル基板のプラズマエッチングを行う工程と、（ｅ）前記エッチング装置の終点検知器における終点検知に応答して、前記プラズマエッチングを停止する工程と、を備え、前記第１半導体積層、前記半導体領域、及び前記第２半導体積層は、前記基板上に順に配列され、前記終点検知器は、前記エッチング装置のビューポートを介して処理の終点を検知する光学装置を含み、前記エッチングにおけるプロセス圧力は、１パスカル以下である。
【００１３】
面発光半導体レーザを作製する方法によれば、エッチング装置は、ボロン塩化物及び塩素のプラズマを生成する。エッチング装置のプラズマ中の塩素は、半導体構成元素の塩化物を生成するように消費されて、半導体がエッチングされる。プラズマ中のボロンの一部は、エッチング装置のチャンバ内壁及びビューポートに付着する。エッチングにおける１パスカル以下のプロセス圧力は、プラズマ中の塩素が、エッチング装置のチャンバにおいてビューポートに到達できる程度の平均自由行程をチャンバ内の気相に提供できる。プラズマ中の塩素は、付着したボロンから塩化物を生成可能であって、付着したボロンを低減するためにも消費される。エッチング中に、半導体のエッチングとビューポートのクリーニングが可能になる。
【００１４】
一形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法では、前記終点検知器は、干渉型を有し、前記光学装置は、光源及び分光計を備える。
【００１５】
面発光半導体レーザを作製する方法によれば、分布ブラッグ反射器のための半導体積層のエッチング残膜を干渉光の強度により見積もることができ、これによってエッチングの終点検出が可能である。
【００１６】
一形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法では、前記第１半導体積層は、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子を含み、前記基板はＧａＡｓ表面を備える。
【００１７】
面発光半導体レーザを作製する方法によれば、終点検知器は、基板のＧａＡｓ表面からの反射光と、エッチングされる第１半導体積層のＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多層膜からの反射光とをビューポートを介して受けて、これらの反射光を利用して終点検出を行う。
【００１８】
一形態に係る面発光半導体レーザを作製する方法では、前記エッチング装置は、下部電極を含み前記エピタキシャル基板を搭載するためのステージと、前記エピタキシャル基板のチャンバの外側に設けられた誘導結合コイルと、前記下部電極に結合される第１高周波電源と、前記誘導結合コイルに結合される第２高周波電源と、を備え、前記第２高周波電源の供給パワーは、５０ワット以上である。
【００１９】
面発光半導体レーザを作製する方法によれば、第２高周波電源からパワーが誘導結合コイルに適用されて、プラズマ中のイオンが、第１高周波電源から下部電極へ適用されるバイアスパワーに打ち勝ってビューポートに到達できる。
【００２０】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、面発光半導体レーザといった半導体光素子を作製する方法に係る実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２１】
図１〜図８を参照しながら、面発光半導体レーザを作製する方法に係る一実施例を説明する。図１、図２、図４、図６〜図８は、作製されるべき面発光半導体レーザの一素子区画を示す。この実施形態では、例えば垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を作製する。
【００２２】
工程Ｓ１０１では、図１に示されるように、面発光半導体レーザのためのエピタキシャル基板ＥＰを準備する。エピタキシャル基板ＥＰは、積層体１１及び基板１３を備え、積層体１１は基板１３の主面１３ａ上に設けられ、積層体１１は、主面１１ａを有する。積層体１１は、第１分布ブラッグ反射器のための第１半導体積層１５、活性層のための半導体領域１７、及び第２分布ブラッグ反射器のための第２半導体積層１９を含む。第１半導体積層１５、半導体領域１７及び第２半導体積層１９は、基板１３の主面１３ａの法線軸Ｎｘの方向に配列されている。半導体領域１７は、発光のための量子井戸構造ＭＱＷを含むことができ、また、例えば、電流狭窄構造のためのＡｌ系のＩＩＩ−Ｖ半導体層２１を含むことができる。必要な場合には、エピタキシャル基板ＥＰの積層体１１は、バッファ層２３及び／又は上部コンタクト層２５を含むことができる。具体的には、バッファ層２３のための半導体層は第１半導体積層１５と基板１３との間に設けられ、上部コンタクト層２５のための半導体層は第２半導体積層１９上に設けられる。この実施例では、エピタキシャル基板ＥＰを準備するために、エピタキシャル基板ＥＰを作製する。エピタキシャル成長のための基板１３を準備する。基板１３は、半導体製のウエハを含むことができ、具体的には、ＧａＡｓウエハである。第１半導体積層１５は、第１半導体層１５ａ及び第２半導体層１５ｂを含み、第１半導体層１５ａ及び第２半導体層１５ｂは分布ブラッグ反射器を構成するように法線軸Ｎｘの方向に配列されている。第２半導体積層１９は、第３半導体層１９ａ及び第４半導体層１９ｂを含み、第３半導体層１９ａ及び第４半導体層１９ｂは、分布ブラッグ反射器を構成するように法線軸Ｎｘの方向に配列されている。積層体１１内の半導体層の成長は、例えば分子線エピタキシー法及び／又は有機金属気相成長法を用いて行われることができる。
【００２３】
エピタキシャル基板ＥＰの一例。
第１半導体積層１５：ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子。
第１半導体層１５ａ：ＧａＡｓ。
第２半導体層１５ｂ：ＡｌＧａＡｓ。
半導体領域１７。
量子井戸構造ＭＱＷ：（ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、もしくはＡｌＧａＩｎＡｓ  ／ＡｌＧａＡｓ、またはＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ）。
Ａｌ系のＩＩＩ−Ｖ半導体層２１：ＡｌＧａＡｓ。
第２半導体積層１９：ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超格子。
第３半導体層１９ａ：ＧａＡｓ。
第４半導体層１９ｂ：ＡｌＧａＡｓ。
上部コンタクト層２５：ＧａＡｓ。
バッファ層２３：ＧａＡｓ。
【００２４】
工程Ｓ１０２では、図２に示されるように、エピタキシャル基板ＥＰの主面上にマスク３１を形成する。マスク３１は、光共振器のための半導体ポストを規定する。マスク３１の作製のために、エピタキシャル基板ＥＰの積層体１１の主面１１ａ上に、無機絶縁膜（例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物といったシリコン系無機絶縁膜）を成長する。この無機絶縁膜にフォトリソグラフィ及びエッチングを適用して、半導体ポストのためのパターンを有するマスク３１を形成する。
【００２５】
工程Ｓ１０３では、エッチング装置を準備する。図３は、本実施形態において使用可能なエッチング装置の一例を模式的に示す図面である。図３のエッチング装置ＥＴＣＨは、誘導結合プラズマ反応性エッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）装置を備える。このエッチング装置ＥＴＣＨは、ビューポート４１（４１ａ、４１ｂ）、終点検知器４２（４２ａ、４２ｂ）、チャンバ４３、下部電極４４、誘導結合コイル４５、第１高周波電源４６、第２高周波電源４７及び圧力計４９を備える。圧力計４９は、例えばバラトロン真空計である。チャンバ４３は、排気路４３ａを介して排気ポンプに接続されており、また、プロセスガス及び原料ガスといったガスＧＡＳを供給するためのガス導入系４３ｂに接続されている。チャンバ４３は、誘電体ドームを備え、誘導結合コイル４５が、チャンバ４３の誘電体ドームの外側に設けられる。下部電極４４は、チャンバ４３内に設けられ、またエピタキシャル基板ＥＰを搭載する。第１高周波電源４６が、第１整合器４８を介して下部電極４４に結合される。第２高周波電源４７は、第２整合器４９を介して誘導結合コイル４５に結合される。本実施例では、ビューポート４１ａが誘電体ドームの天井に設けられ、これ故に、ビューポート４１ａは下部電極４４（又は下部電極４４上のエピタキシャル基板ＥＰ）に対面することができる。終点検知器４２ａはビューポート４１ａを介して誘電体ドーム内の光（対象物からの光）を受ける。必要な場合には、下部電極４４は、エッチングの処理に置かれる基板の温度調整のための冷却器４３ｃに接続される。
【００２６】
終点検知器４２は、エッチング装置ＥＴＣＨのビューポート４１を介して処理の終点を検知する光学装置５１を含む。例えば、終点検知器４２ａは干渉型を有し、終点検知器４２ａの光学装置５１は、光源５１ａ及び分光計５１ｂを備える。このような干渉式エンドポイントモニタによれば、分布ブラッグ反射器のための半導体積層の残膜量をエッチング中に干渉光の強度により見積もることができ、これによってエッチングの終点検出が可能である。
【００２７】
また、工程Ｓ１０３では、マスク３１を形成した後に、図４に示されるように、エピタキシャル基板ＥＰをエッチング装置ＥＴＣＨの下部電極４４上に置く。エッチング装置ＥＴＣＨのチャンバ４３は排気可能であって、排気ポンプを用いた真空排気によりチャンバ４３に所望の真空度を得る。真空排気が完了した後に、プロセスガス及びエッチャントを含むガスをチャンバ４３に供給する。プロセスガスは、希釈ガス（Ｈｅ及び／又はＡｒ）を含み、希釈ガスは塩素を構成元素として含まない。
【００２８】
図３に示されるように、ビューポート４１ａ上には、干渉式エンドポイントモニタといった終点検知器４２ａが据え付けられる。このビューポート４１ａはウエハチャックの上部に位置する。具体的には、干渉式エンドポイントモニタは、ハロゲンランプといった光源５１ａ（好ましくは白色光源）、対象物からの反射光を受ける分光計５１ｂ、ＣＣＤカメラといった撮像装置５１ｃを備える。エンドポイント検出は、以下のように行われる。まず、ＣＣＤカメラを使って、ウエハ上に既に準備されたモニタエリア（例えば、モニターパターン）を探す。モニタエリアは、半導体が露出した所望のサイズ（例えば５００μｍ角以上の面積のエリア）を有する。光源５１ａをモニタエリアに向けて白色光を照射する。
【００２９】
終点検知器４２ａのセットアップが完了した後に、エッチングを開始する。具体的には、塩化ボロン及び塩素を含むガスをエッチング装置ＥＴＣＨに供給して、エピタキシャル基板ＥＰのプラズマエッチングを行う。このエッチャントは、マスク３１により規定されるパターンに従って、デバイスエリア及びモニタエリアの両方をエッチングする。モニタエリアもまた、積層体１１を備える。垂直共振型レーザの作製では多層膜構造体をエッチングする。エッチングの前半では、第２半導体積層１９及び半導体領域１７を加工する一方で、エッチングの後半では、第１半導体積層１５を加工する。一例では、第１半導体積層１５はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多層膜を含むと共に基板１３はＧａＡｓ表面を備える。この作製方法及びモニタ方法によれば、終点検知器４２ａは、基板のＧａＡｓ表面からの反射光と、エッチングされる第１半導体積層のＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多層膜からの反射光とをビューポート４１ａを介して受けて、これらの反射光の干渉光を利用して終点検出を行う。終点検知器４２ａにおける終点検知に応答して、プラズマエッチングを停止する。
【００３０】
（実施例）
図５の（ａ）部に示されるように、エッチング中のモニタエリアからの反射光（Ｒ１、Ｒ２）による干渉光ＩＴＦを分光計にて観測する。反射光Ｒ１は、エッチングにより生成されている面からの反射光を示し、反射光Ｒ２は、ＧａＡｓ基板の主面からの反射光を示す。干渉光ＩＴＦの強度は、図５の（ｂ）部に示されるように、エッチングによる積層体１１の厚さの変化に関連して変化する。この変化をリアルタイムに測定すると共に変化の度合いをエッチングレートに換算して、エンドポイントの検出を判断する。或いは、エッチング開始から終点までの干渉波形における周期ＰＲＤのピークの数は、第１半導体積層１５内の半導体層の数に関連している。干渉波形におけるピーク数を計数して、エンドポイントの検出を判断するようにしてもよい。
【００３１】
エッチング中のＢＣｌ３は、ＧａＡｓと以下のように反応する。
２ＢＣｌ３＋ＧａＡｓ→ＧａＣｌ３（気相）＋ＡｓＣｌ３（気相）＋３Ｂ。
また、ＢＣｌ３は、ＡｌＧａＡｓと以下のように反応する。
３ＢＣｌ３＋ＡｌＧａＡｓ→ＧａＣｌ３（気相）＋ＡｌＣｌ３（気相）＋ＡｓＣｌ３（気相）＋３Ｂ。
【００３２】
いずれの反応においても、プラズマ生成中においてホウ素生成物（ホウ素原子、ホウ素イオン）が生じる。アルミニウム及びヒ素の塩化物は、チャンバ内の気相に含まれて、排気路を介して外部に排気される。生成されたホウ素の一部は排気されずに、チャンバ４３内に残留する。
【００３３】
終点検知は、ビューポート４１ａを介して受けるモニタ光（チャンバ内の対象物からの光）を用いる。ＢＣｌ３の分解によって生成されたホウ素の化合物は、ビューポート４１ａ及びチャンバ４３の内面に付着していく。ビューポート４１ａの汚れは、エッチング対象物からの光強度を低下させて、ノイズの増加及び感度の低下に結びつく。
【００３４】
発明者の知見によれば、エッチング中のプロセス圧力は１．０パスカル以下の範囲に保つことがよい。この圧力の上限によれば、エッチング中の生成物がチャンバ４３の壁面及びビューポート４１ａにあまり堆積しない。１．０パスカル（Ｐａ）以下のプロセス圧力は、チャンバ内の粒子（原子、分子、イオン）の平均自由行程を大きくする。具体的には、塩素イオンの平均自由工程が長くなって、プラズマの塩素イオンが、ビューポート４１ａ及びチャンバ４３の内壁面に到達でき、クリーニングに寄与する。また、安定したプラズマ放電を得るために、エッチング中のプロセス圧力は０．５パスカル以上であることが望ましい。また、基板温度は２５度（摂氏）以下が望ましい。
【００３５】
ＢＣｌ３の流量は、ホウ素の化合物が過剰に生成しないように１０ｓｃｃｍ（標準状態（１ａｔｍ、摂氏ゼロ度）で、６×１０−４ｍ３／ｈ（ＳＩ系に換算））以下であることが好ましい。また、プロセスガス、例えばＡｒ及び／又はＨｅを用いて、エッチャントを９倍以上に希釈することが良い。塩素ガスＣｌ２をチャンバに供給して、堆積されたボロンからボロン塩化物（例えばＢＣｌ３）を生成して、ボロン塩化物は、チャンバ４３から確実に排気される。
２Ｂ＋３Ｃｌ２→２ＢＣｌ３（気相）。
三塩化ホウ素、塩素及びプロセスガスの流量比は、例えばＢＣｌ３：Ｃｌ２：Ａｒ＝２：０．５〜１：７であることが良い。上記の流量比において、０．５より低い塩素流量は、ビューポートのクリーニングを充分に提供できない。Ｃｌ２流量の増加は、ＧａＡｓのエッチング面の荒れに繋がる。
【００３６】
エッチングガスの流量比として、例えばＢＣｌ３／Ｃｌ２／Ａｒ＝８ｓｃｃｍ／２ｓｃｃｍ／９０ｓｃｃｍを用いることができ、また、例えばＢＣｌ３／Ｃｌ２／Ａｒ＝５ｓｃｃｍ／５ｓｃｃｍ／９０ｓｃｃｍを用いることができる。
【００３７】
エッチング中にチャンバに供給されるエッチャント内の塩素のモル量（ＭＣ）と三塩化ホウ素（ＭＢ）との供給モル比（ＭＣ／ＭＢ）は１以上であることができ、塩素のモル量（ＭＣ）と三塩化ホウ素（ＭＢ）との供給モル比（ＭＣ／ＭＢ）は４以下であることができる。
【００３８】
本実施形態におけるプロセス圧力を用いるエッチング条件は、結果として、高いプロセス圧力を用いるエッチング条件に比べて、小さいエッチング速度になる。しかし、エッチング終了時点におけるビューポートの汚れは低減されている。
【００３９】
高いプロセス圧力を用いるエッチング条件を用いるエッチングでは、干渉光の振幅は、図５の（ｃ）部に示されるように、エッチング開始から終点までの期間において変化する。この変化は、ビューポートの汚れに起因する。ビューポートの汚れの結果は、エッチングの一ランの前半と比べて後半におけるモニタ光の信号強度が目に見えて小さいことを示す。低いプロセス圧力のエッチング条件を用いるエッチングでは、ビューポートの汚れは低減される。
【００４０】
このエッチング方法によれば、メサエッチングの品質は実質的にそのままにして、ビューポート４１ａの汚れを低減できる。
【００４１】
第２高周波電源４７の供給パワー（ＩＣＰパワー）は、５０ワット以上であることが好ましい。この作製方法によれば、第２高周波電源４７から大きなパワーが誘導結合コイル４５に適用されて、プラズマ中のイオンが、第１高周波電源４６から下部電極４４へ適用されるバイアスパワーに打ち勝ってビューポート４１ａに到達できる。
【００４２】
ボロンは水溶性であって、プロセスチャンバを大気に開放して水拭きすれば除去される。このようなクリーニングをエッチング毎に行うことは、以下の理由により製造上の負担である。ビューポートを水拭きに作業時間かかること、水拭きによりプロセスチャンバに残留する水を除去するための時間がかかること。
【００４３】
実施例の説明を終えて、製造方法における主要な工程の説明に戻る。エッチングにより、エピタキシャル基板ＥＰから基板生産物ＳＰが作製される。この基板生産物をエッチング装置ＥＴＣＨから取り出した後に、図６に示されるように、工程Ｓ１０４においてマスク３１を除去する。基板生産物ＳＰは、基板１３及び半導体構造物５３を備え、半導体構造物５３は半導体ポスト５５を備える。半導体ポスト５５は、第１分布ブラッグ反射器、活性層、及び第２分布ブラッグ反射器を含み、この積層構造は、エピタキシャル基板ＥＰにおけるエピ構造に由来する。第１分布ブラッグ反射器、活性層、及び第２分布ブラッグ反射器は、法線軸Ｎｘの方向に配列される。半導体ポスト５５は、法線軸Ｎｘの方向に延在する側面５５ａと、法線軸Ａｘの方向に交差する平面に沿って延在する上面５５ｂとを備える。
【００４４】
この作製方法によれば、エッチング装置ＥＴＣＨは、塩化ボロン及び塩素のプラズマを生成する。エッチング装置ＥＴＣＨのプラズマ中の塩素は、半導体構成元素の塩化物を生成するように消費されて、半導体がエッチングされる。プラズマ中のボロンの一部は、エッチング装置ＥＴＣＨのチャンバ４３の内壁及びビューポート４１ａに付着する。エッチングにおける１パスカル以下のプロセス圧力は、プラズマ中の塩素が、エッチング装置ＥＴＣＨのチャンバ４３においてビューポート４１ａに到達できる程度の平均自由行程をチャンバ４３内の気相に提供できる。プラズマ中の塩素は、付着したボロンから塩化物を生成可能であって、付着したボロンを低減するために消費される。低いプロセス圧力は、エッチング中に、半導体のエッチングとビューポート４１ａのクリーニングを可能にする。低いプロセス圧力は、高いプロセス圧力に比べてプラズマ密度を下げるので、所望の半導体ポストの形成に必要なエッチング時間が長くなる。しかし、長めのエッチング時間の後においても、ビューポート４１ａの堆積物は、許容可能な範囲にある。
【００４５】
工程Ｓ１０５では、図７に示されるように、基板生産物ＳＰを酸化雰囲気において、電流狭窄構造を形成する。基板生産物ＳＰでは、半導体ポスト５５は、活性層と第２ＤＢＲ層との間に設けられた高Ａｌ組成のＡｌＧａＡｓ層（積層体１１におけるＩＩＩ−Ｖ半導体層２１に由来する層）を含む。酸化雰囲気に置かれた基板生産物ＳＰでは、このＡｌＧａＡｓ層（エッチングされたＩＩＩ−Ｖ半導体層２１）が半導体ポスト５５の側面５５ａから酸化されて、薄い層状の酸化アルミニウム層５７ａが形成され、薄い層状のＡｌＧａＡｓウインドウ層５７ｂが残され、酸化アルミニウム層５７ａはＡｌＧａＡｓウインドウ層５７ｂを囲む。酸化雰囲気は、例えば高温の水蒸気を含む。
【００４６】
工程Ｓ１０６では、電流狭窄構造を形成した後に、図８に示されるように、パッシベーション膜５９を全面に成長する。パッシベーション膜５９は、例えばプラズマＣＶＤ法により成長されることができ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ又はＳｉＯ２といったシリコン系無機絶縁膜を備える。パッシベーション膜５９は、当該面発光半導体レーザが出射する光の波長に対して、パッシベーション膜５９が高反射膜になるように調整された膜厚を有するようにしてもよい。
【００４７】
工程Ｓ１０７では、パッシベーション膜５９を成長した後に、図９に示されるように、電極形成のための開口をエッチング及びフォトリソグラフィによりパッシベーション膜５９に形成する。本実施例では、パッシベーション膜５９は、バッファ層上に設けられた第１開口５９ａと、半導体ポスト５５の上面５５ｂに設けられた第２開口５９ｂとを備える。
【００４８】
工程Ｓ１０８では、パッシベーション膜５９を成長した後に、図１０に示されるように、第１開口５９ａ及び第２開口５９ｂにそれぞれ第１電極６０ａ及び第２電極６０ｂを形成する。第１電極６０ａ及び第２電極６０ｂの各々は、ＴＩ／Ｐｔ／Ａｕ積層構造を備えることができる。
【００４９】
これらの工程により、面発光半導体レーザが作製される。半導体チップの形状に完成された面発光半導体レーザは、図１０に示された外観を示す。
【００５０】
面発光半導体レーザを作製する方法におけるエッチングは、数マイクロメートル（例えば４マイクロメートル以上）、本実施例では５マイクロメートルの半導体ポストを形成するために用いられる。このためのエッチングは、例えば１５分を必要とする。このような長いエッチング時間は、エッチング中にビューポートの汚れの蓄積を引き起こし、この汚れは、エッチングの終点近くにおいて、終点検出の信号の取得を妨害する。この不具合を避けるために、１Ｐａより高い５Ｐａ程度の高いプロセス圧力を用いてプラズマ中のイオン密度を高めて、エッチングレートを大きくする。これによって、所望のエッチングを数分、例えば５分程度に短くできる。ビューポートの汚れが顕著になる前に、半導体ポストを形成するエッチングが終わる。しかし、エッチング完了後に、ビューポートには汚れが観察される。汚れは、エッチャントとして用いられる三塩化ホウ素の分解により生成される遊離ホウ素に起因するホウ素堆積物である。
【００５１】
発明者は、ボロン堆積物をエッチング中に除去するために、ボロン堆積物をエッチング中に塩化ボロンに変える試みを行った。堆積物から塩化ボロンを生成することは、プロセス圧力を大きくしてプラズマ密度を上げるよりはむしろ、プロセス圧力を下げることにより促進される。発明者の検討によれば、低いプロセス圧力は、チャンバ内の粒子の平均自由行程を長くすることに寄与している。このようなエッチング条件は、ボロン塩化物を用いるドライエッチングを必要とする半導体光素子の製造に適用されて、上記の技術的寄与を提供する。
【００５２】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ホウ素生成物が終点検出においてビューポートへ与える影響を低減可能な、面発光半導体レーザを作製する方法が提供される。
【符号の説明】
【００５４】
ＥＰ…エピタキシャル基板、ＳＰ…基板生産物、１１…積層体、１３…基板、１５…第１半導体積層、１５ａ…第１半導体層、１５ｂ…第２半導体層、１７…半導体領域、ＭＱＷ…量子井戸構造、１９…第２半導体積層、１９ａ…第３半導体層、１９ｂ…第４半導体層、２３…バッファ層、２５…上部コンタクト層、３１…マスク、４１…ビューポート、４１ａ…ビューポート、４２…終点検知器、４２ａ…終点検知器、５５…半導体ポスト。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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