JPH06164061A

JPH06164061A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH06164061A
Application number: JP31872392A
Authority: JP
Inventors: Yukitoshi Marutani; 幸利丸谷; Daisuke Imanishi; 大介今西; Hironobu Narui; 啓修成井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1992-11-27
Publication date: 1994-06-10

Abstract

(57)【要約】【目的】エッチング制御が容易で、且つ低閾値で高出
力の半導体レーザが高歩留りで得られるようにする。【構成】半導体基体１の｛１００｝結晶面より成る主
面１Ｓ上に、矢印Ａで示す〈０１−１〉結晶軸方向に延
長し、底部１０Ｂがほぼ平坦面とされた逆メサ状の段差
１０を設けた後、その底部１０Ｂ上に半導体層４０をそ
の端面を段差１０の側面１０Ｓに衝合させて気相成長す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ、半導体ト
ランジスタ等の半導体装置の製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】低閾値化及び高出力化をはかるレーザと
して、発光領域の両側に電流狭窄層が設けられて成るＳ
ＡＳ（Self Aligned Structure）型の半導体レーザが提
案されている。このＳＡＳ型の半導体レーザは、図１０
に示すように、ｎ型ＧａＡｓ等より成る半導体基体１上
に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ等より成るクラッド層６、真性の
ＧａＡｓ等より成る活性層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ等より
成るクラッド層８、更にｐ型の低Ａｌ濃度のＡｌＧａＡ
ｓ等より成る光ガイド層１２、ｐ型ＡｌＧａＡｓ等より
成るクラッド層１３、ｐ型ＧａＡｓ等より成るキャップ
層１４をＭＯＣＶＤ（有機金属による化学気相成長法）
等によりエピタキシャル成長する。そして発光領域を形
成すべき部分の両側において活性層７上のｐ型のクラッ
ド層８に達する深さの例えば図１０の紙面に直交するス
トライプ状の溝をエッチング形成し、その後キャップ層
１４上にレジスト等の成長阻止層を選択的に形成した
後、２回目の結晶成長を行ってクラッド層２５を形成
し、更に成長阻止層を除去して３回目の結晶成長により
キャップ層２６を全面的に形成して構成する。

【０００３】この場合上述したように３回の結晶成長を
必要とするために製造工程が煩雑で生産性に劣り、また
ストライプ状のエッチング制御を所定の深さに精度良く
行うことが難しいという問題がある。

【０００４】また、例えば図１１に示すように、クラッ
ド層８上に電流ブロック層９を形成してこの電流ブロッ
ク層９にクラッド層８に達する深さのストライプ状の溝
２０を選択的にエッチング形成し、光ガイド層１２及び
クラッド層１３を順次エピタキシャル成長し、溝２０の
両側の電流ブロック層９により電流狭窄を行ういわゆる
ＳＡＮ（Self Aligned Narrow-stripe）型の半導体レー
ザが提案されている。

【０００５】この場合、溝２０の内側面にも半導体層が
エピタキシャル成長することから、光ガイド層１２は２
回目の成長で平坦面として形成することができず、高出
力化をはかり難い。

【０００６】一方、高出力化をはかるために、活性層の
端面劣化を抑制するいわゆる窓構造を採る各種半導体レ
ーザが提案されている。

【０００７】従来の窓構造を有する半導体レーザとして
は、例えば図１２Ａにその一例の略線的拡大断面図を示
すように、ＧａＡｓ等の半導体基体１上に、ＡｌＧａＡ
ｓ等のクラッド層６、ＧａＡｓ等の活性層７、ＡｌＧａ
Ａｓ等のクラッド層８、更にＧａＡｓ等のキャップ層１
４をＭＯＣＶＤ等により結晶成長した後、窓部２２を構
成する領域に例えば不純物を選択的に注入し、この後劈
開により光出射用の端面２１を形成し、活性層７の光出
射端部が、この活性層７のバンドギャップより大なるバ
ンドギャップを有する窓部２２を構成する半導体層に接
するように形成する。

【０００８】また例えば図１２Ｂに示す例においては、
端面２１の近傍に電流阻止層２３を形成し、窓部２２に
おいて電流が非注入とされる構成とする。図１２Ｂにお
いて、図１２Ａに対応する部分には同一符号を付して重
複説明を省略する。

【０００９】更にまた図１２Ｃに示す例においては、活
性層７の半導体基体１側の下層に光ガイド層２４を設け
る構成とし、端面２１の近傍の活性層７をエッチング除
去して、その後結晶成長によりクラッド層８、キャップ
層１４を形成する。活性層７の上部に光ガイド層を設け
る構成としてもよい。図１２Ｃにおいて、図１２Ａに対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

【００１０】一般に、レーザダイオードＬＤのビーム形
状は、このＬＤと組み合わされる光学系とのカップリン
グ効率を大きく左右する。従って高出力化を目的として
窓構造を導入する場合、ビーム形状を変えず光損失のな
い窓構造が理想的である。上述の図１２Ａにおいて示す
例ではビーム形状が変化してしまい、図１２Ｂに示す例
では電流非注入領域即ち窓部２２の活性層が光吸収層と
して働くため光損失が多くなってしまう。従って図１２
Ｃに示す例が最も光ビーム形状を変化させることなく効
率良く出射光が得られることとなる。

【００１１】しかしながら、このような構成を前述の図
１１に示すＳＡＮ型の半導体レーザに適用しようとする
場合、図１１中ＡＡ線上の断面図を図１３に示すよう
に、活性層７の光出射側の端面２１の近傍をエッチング
除去して窓部２２を構成すると、溝２０内の光ガイド層
１２は活性層７のパターンに追随して窓部２２において
段差が生じてしまい、光出射効率が低下してしまう恐れ
がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、２回の結晶
成長でコンタクト抵抗の低い高出力のレーザを得られる
ようにすると共に、エッチング制御が容易で、且つ低閾
値で高出力の半導体レーザが高歩留りで得られる製造方
法を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明方法は、その一例
の工程図を図１Ａ〜Ｃに示すように、半導体基体１の
｛１００｝結晶面より成る主面１Ｓ上に、矢印Ａで示す
〈０１−１〉結晶軸方向に延長し、底部１０Ｂがほぼ平
坦面とされた逆メサ状の段差１０を設けた後、その底部
１０Ｂ上に半導体層４０をその端面を段差１０の側面１
０Ｓに衝合させて気相成長する。

【００１４】また本発明は、上述の製造方法において、
段差１０を、有機酸と過酸化水素水とを主成分とする水
溶液により形成した後、その段差１０内に半導体層４０
を気相成長する。

【００１５】また更に本発明は、その一例の工程図を図
２Ａ〜Ｃに示すように、半導体基体１上に、少なくとも
活性層７、クラッド層８、電流ブロック層９を形成し、
この電流ブロック層９に、クラッド層８に達する深さの
逆メサ状の溝２０を形成し、溝２０内に少なくともガイ
ド層１１をその端面が溝２０の内側面２０Ｓに衝合する
ように気相成長する。

【００１６】更に本発明は、その一例の工程図を図３Ａ
及びＢに示すように、底部２０Ｂがほぼ平坦面とされた
逆メサ状の溝２０が形成された半導体基体１上に、少な
くとも溝２０内に活性層７、クラッド層８をその端面が
溝２０の内側面２０Ｓに衝合するように形成する。

【００１７】また本発明は、図１Ａ〜Ｃに示すように、
予め層構造４１が形成された半導体基体１上に、底部１
０Ｂがほぼ平坦面とされた逆メサ状の段差１０を形成
し、少なくとも段差１０の底部１０Ｂの平坦面に、層構
造４１に対応する層構造として段差１０の側面１０Ｓに
端面を衝合させて半導体層４０を気相成長する。

【００１８】

【作用】上述したように本発明においては｛１００｝結
晶面を主面とする半導体基体１上に、〈０１−１〉結晶
軸方向に延長する段差１０又は溝２０を形成し、その上
に半導体層４０をエピタキシャル成長して半導体装置を
製造することによって、段差１０又は溝２０の底部１０
Ｂに成長する半導体層４０の端面を、段差１０又は溝２
０の側面に衝合させて成長させ、半導体層を主面と平行
な平坦面として形成することができる。

【００１９】また上述の段差１０及び溝２０は、有機酸
と過酸化水素水とを主成分とする水溶液によるいわゆる
ウェットエッチングにより逆メサ状に形成することがで
きた。

【００２０】従って溝２０内に平坦な層としてガイド層
または活性層を形成することによって、活性層の横方向
の閉じ込めがなされたＳＡＮ型等の半導体レーザを２回
の結晶成長で形成することができる。

【００２１】更に、これを利用して窓構造を形成するこ
とができる。即ち予め層構造４１が形成された半導体基
体１上に、逆メサ状の段差１０を形成した後、層構造４
１に対応する層構造として半導体層４０を気相成長する
ことによって、ガイド層が光出射端面に向かって段差を
生じることなく平坦状に形成され、出射効率の低下を招
くことなく低閾値で高出力の半導体レーザを得ることが
できる。

【００２２】

【実施例】以下本発明製法の各例を図面を参照して詳細
に説明する。各例共にＡｌＧａＡｓ系化合物より成る半
導体レーザを製造する場合を示す。

【００２３】実施例１この例においては、段差形状を利用して窓構造を有する
半導体レーザを得る場合を示す。

【００２４】先ず図１Ａに示すように、ＧａＡｓ等より
成る半導体基体１の｛１００｝結晶面の例えば（１０
０）結晶面より成る主面１Ｓ上に、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧ
ａＡｓの薄膜等より成るエッチング阻止層３５を全面的
にＭＯＣＶＤ等によりエピタキシャル成長し、この上に
Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ等より成るクラッド層６、ＧａＡ
ｓ等より成る活性層７、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ等より成
るクラッド層８、Ａｌ_0. ₃Ｇａ_0.7Ａｓ等より成る光ガ
イド層１２、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ等より成るクラッド
層１３、ＧａＡｓ等より成るキャップ層（コンタクト
層）１４を順次ＭＯＣＶＤ等によりエピタキシャル成長
し、例えば後述するＳＡＮ型構成として矢印Ｂで示す
〔０−１−１〕方向を共振器長とするレーザを構成す
る。

【００２５】そして矢印Ａで示す〈０１−１〉結晶軸方
向の例えば〔０１−１〕結晶軸方向に延長する段差１０
を形成する。この場合、矢印Ａで示す方向に延長するレ
ジスト３０を例えばフォトレジストの塗布、パターン露
光、現像により形成した後、このレジスト３０をエッチ
ングマスクとしてウェットエッチング等により上述のエ
ッチング阻止層３５に達する深さの逆メサ状の段差１０
を形成する。エッチング液としては有機酸と過酸化水素
水とを主成分とする水溶液、例えば過酸化水素水と酒石
酸と水から成るエッチング液を用いる。

【００２６】このとき、段差１０の底部１０Ｂはエッチ
ング阻止層５の即ち（１００）結晶面より成り、またそ
の側面１０Ｓは、主として基体１の主面１Ｓに対しほぼ
５５°を成す｛１１１｝Ｂ結晶面の例えば（−１１１）
結晶面より自然発生的に構成される。尚、矢印Ａで示す
方向が〈０１−１〉結晶軸の〔０−１１〕結晶軸方向に
選定する場合はこの側面１０Ｓは主として（−１−１−
１）結晶面より構成される。

【００２７】そして、図１Ｂに示すように、この上に全
面的にＭＯＣＶＤ等により段差１０を構成する層構造４
１、即ちクラッド層６、活性層７、クラッド層８、光ガ
イド層１２及びクラッド層１３より成る層構造４１に対
応する層構造として、半導体層４０をエピタキシャル成
長する。この場合、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ等より成るク
ラッド層１５、Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ等より成る窓部光
ガイド層１６、Ａｌ_0. ₅Ｇａ_0.5Ａｓ等より成るクラッ
ド層１７、Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ等より成る窓部光ガイ
ド層１８、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ等より成るクラッド層
１９を順次形成する。

【００２８】このとき、メチル系の例えばトリメチルガ
リウム、トリメチルアルミニウム等の材料を用いる場
合、段差１０の｛１１１｝Ｂ結晶面より成る側面１０Ｓ
上においては殆どエピタキシャル成長が生じることがな
く、段差１０の上部と下部とにおいて各層は分断して成
長する。そして段差１０の底部１０Ｂ上においては、各
層１５〜１９は基体１の主面１Ｓに追随する（１００）
面より成る平坦面として成長し、またその端面は段差１
０の側面１０Ｓに衝合して成長し、基体１の主面と平行
な平坦面として形成される。

【００２９】即ち活性層７と窓部ガイド層１６、また光
ガイド層１２と窓部ガイド層１８とは各層の厚さを対応
させることにより、互いに段差を生じることなくそれぞ
れ平坦面状に形成することができる。尚、ＭＯＣＶＤ等
の結晶成長においては厚さの制御は極めて精度良く行う
ことができる。またこのとき、段差１０の上部において
は、各層１５〜１９はそれぞれ｛１１０｝結晶面より成
る垂直面及び｛１１１｝Ａ結晶面を構成しながら成長す
る。

【００３０】そしてこの後図１Ｃに示すように、段差１
０の上部のキャップ層１４上の各層を選択的にフォトリ
ソグラフィ等の適用により除去し、キャップ層１４の上
面と基体１の裏面とに電極３１、３２を選択的にスパッ
タリング等により被着形成して、窓部において劈開を行
って光出射用の端面２１を形成し、窓部構造を有する半
導体レーザを得ることができる。

【００３１】尚、この場合層構造４１として、前述の図
１１において説明したＳＡＮ型構成の半導体レーザを構
成することによって、より低閾値で高出力の半導体レー
ザが実現可能となる。即ち、図１１において紙面と直交
する共振器長方向を、図１において段差１０の延長方向
と直交する矢印Ｂで示す〔０−１−１〕結晶軸方向とし
て各層を構成する。そして図１１においてＡＡ線上の断
面図を図１Ｃに示す構成とすることによって、窓構造を
ＳＡＮレーザに適用することができる。

【００３２】このとき窓部の光ガイド層１６、１８は劈
開端面２１に垂直に形成され、従来の窓構造を設けない
ＳＡＮ構造のレーザと同様に、ビームの出射方向を劈開
端面に対し垂直な方向とすることができる。また、窓部
の光ガイド層１８と活性層７の上部のガイド層１２との
有効屈折率を同一とすることによってビームの広がり角
を従来の窓構造のない場合と同程度とすることができ
る。これにより、従来と同様の光学系を使用することが
できる。

【００３３】実施例２次に、図２Ａ〜Ｃを参照して本発明の他の例を詳細に説
明する。この場合図２Ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ等
より成る半導体基体１の例えば（１００）結晶面より成
る主面１Ｓ上に、例えばＭＯＣＶＤによってｎ型ＧａＡ
ｓ等より成るバッファ層２、ｎ型のＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａ
ｓ等より成るバッファ層３、ｎ型のＡｌ _0.45Ｇａ_0.55Ａ
ｓ等より成るクラッド層４、真性のＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａ
ｓ等より成る活性層７、ｐ型のＡｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ等
より成るクラッド層８、ｎ型ＧａＡｓ等より成る電流ブ
ロック層９を順次エピタキシャル成長する。

【００３４】そして図２Ｂに示すように、矢印Ａで示す
〈０１−１〉結晶軸方向の例えば〔０−１１〕結晶軸方
向に延長するクラッド層８に達する深さの溝２０を形成
する。この溝２０は、例えば電流ブロック層９の上に全
面的にフォトレジストを塗布した後、パターン露光、現
像を施して〔０−１１〕結晶軸方向に延長するパターン
のレジスト３０を形成した後、これをマスクとして過酸
化水素水と酒石酸と水との混合水溶液等より成るエッチ
ング液を用いるウェットエッチングによって、クラッド
層８をエッチング阻止層としてここにおいてエッチング
を停止することができ、またその形状を逆メサ状とする
ことができる。

【００３５】即ちこの場合底部２０Ｂを基体１の主面１
Ｓと平行な平坦面とし、内側面２０Ｓがそれぞれ主面１
Ｓに対し約５５°を成す｛１１１｝Ｂ結晶面の（−１−
１−１）結晶面及び（−１１１）結晶面により構成する
ことができる。またこの場合矢印Ｂは〈０１１〉結晶軸
の〔０−１−１〕結晶軸方向を示す。

【００３６】尚、底部２０Ｂは平坦面としたがここにグ
レーティング等を形成しても良く、主として｛１００｝
結晶面に沿う面として形成すれば良い。

【００３７】そしてこの後、図２Ｃに示すように、ｐ型
のＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ等より成るガイド層１１をＭＯ
ＣＶＤ等により形成する。このとき、上述の実施例１と
同様にメチル系材料を用いることによって、｛１１１｝
Ｂ結晶面より成る溝２０の内側面２０Ｓにエピタキシャ
ル成長が生じることなく、ガイド層１１は底部２０Ｂと
溝２０の外部とに分断して成長し、底部２０Ｂ上にガイ
ド層１１が平坦面として成長すると共に、その端面は溝
２０の内側面に衝合して形成される。

【００３８】更にこの上に、ｐ型のＡｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａ
ｓ等より成るクラッド層１３、ｐ型ＧａＡｓ等より成る
キャップ層１４を順次ＭＯＣＶＤ等により溝２０を埋込
むようにエピタキシャル成長する。キャップ層１４の上
面は例えば破線ｃで示すように凸部を除去して平坦化さ
れ、図示しないがこの上面と基体１の裏面とに電極を形
成し、図２の紙面に沿う方向に劈開を行って半導体レー
ザを形成することができる。

【００３９】このような構成とすることによって、２回
の結晶成長で横方向の閉じ込めが自己整合的になされた
ＳＡＳ構造の半導体レーザを得ることができる。

【００４０】実施例３次に本発明の他の例の半導体レーザを図３Ａ及びＢを参
照して詳細に説明する。この場合、図３Ａに示すよう
に、ｎ型のＧａＡｓ等より成る半導体基体１の｛１０
０｝結晶面の例えば（１００）結晶面より成る主面１Ｓ
上に、ＭＯＣＶＤによってｎ型ＧａＡｓ等より成るバッ
ファ層２、ｎ型のＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ等より成るバッ
ファ層３、ｎ型のＡｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ等より成るクラ
ッド層４、ｐ型のＡｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ等より成るクラ
ッド層５を順次エピタキシャル成長する。そして上述の
実施例２において示す例と同様に、フォトリソグラフィ
等の適用によって、矢印Ａで示す〈０１−１〉結晶軸方
向の例えば〔０１−１〕結晶軸方向に延長するクラッド
層４に達する深さの溝２０を形成する。

【００４１】この場合においても、〔０１−１〕結晶軸
方向に延長するパターンのレジスト３０を形成した後、
これをマスクとして過酸化水素水と酒石酸と水との混合
水溶液等より成るエッチング液を用いるウェットエッチ
ングによって、クラッド層４をエッチング阻止層として
ここにおいてエッチングを停止することができ、またそ
の形状を逆メサ状とし、その内側面２０Ｓを｛１１１｝
Ｂ結晶面より構成することができる。

【００４２】そして図３Ｂに示すように、例えばｎ型の
Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓより成るクラッド層６、真性のＡ
ｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ等より成る活性層７、ｐ型のＡｌ
_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ等より成るクラッド層８を順次エピタ
キシャル成長する。この場合においてもクラッド層６及
び活性層７は、例えばメチル系材料を用いることによっ
て内側面２０Ｓの上においては殆ど成長が生じないため
に、その溝２０の内部において端面が溝２０の内側面に
衝合するように形成される。

【００４３】そして溝２０を埋込むように厚く形成した
クラッド層８の上部を平坦化して、この上面と基体１の
裏面とに図示しないがそれぞれ電極を被着形成し、出射
端面を劈開して半導体レーザが形成される。この場合、
活性層７の両側において、ｐ−ｎ−ｐ−ｎサイリスタが
構成されて電流狭窄され、また活性層７の横方向の閉じ
込めもなされた低閾値のレーザを２回の結晶成長によっ
て製造することができる。

【００４４】このように上述の各例においてはエッチン
グ選択性が良好なため、エッチング制御が容易となり、
半導体レーザ装置の歩留りの向上をはかることができ
る。

【００４５】尚、上述の各例においては段差１０又は溝
２０の側面を｛１１１｝Ｂ結晶面により構成したが、例
えば｛１１１｝Ａ結晶面より成る面が｛１１１｝Ｂ結晶
面より成る面と混在しても良く、例えば図４に示すよう
に｛１１１｝Ａ面２０Ｓ_Aと｛１１１｝Ｂ面２０Ｓ_Bと
より成る屈曲形状の内側面２０を構成しても良い。この
場合、底部２０Ｂ上と｛１１１｝Ａ面２０Ｓ_A上にはク
ラッド層６が成長するが、｛１１１｝Ｂ面２０Ｓ_Bには
殆どエピタキシャル成長が生じない。このため、上述の
実施例３と同様に溝２０の外部と内部とで分断してクラ
ッド層６を形成することができる。

【００４６】一方、図５に示すように内側面２０Ｓの底
部２０Ｂと成す角度θが５５°から大幅にずれて形成さ
れる場合はこの内側面２０Ｓ上においてもエピタキシャ
ル成長が生じてしまい、クラッド層６を溝２０の外部と
内部とにおいて分断することができない。図４及び図５
において、図３に対応する部分には同一符号を付して重
複説明を省略する。

【００４７】また内側面２０Ｓを｛１１１｝Ｂ結晶面に
より構成する場合においても、半導体エピタキシャル材
料としてエチル系の材料を用いるときは、７００℃を越
える成長温度とするとこの内側面２０Ｓ上にエピタキシ
ャル成長が生じてしまうことから、｛１１１｝Ｂ結晶面
上の成長を抑制して選択的に半導体層を形成するために
は７００℃以下とする必要がある。尚、圧力は常圧でも
減圧でも同様に選択成長が可能である。

【００４８】次に、半導体基体１の主面１Ｓを（１０
０）結晶面とするも段差部の延長方向を〈０１−１〉結
晶軸方向からずらした場合の成長態様を図６〜図９を参
照して説明する。

【００４９】先ず図６に示すように、主面１Ｓが｛１０
０｝結晶面の例えば（１００）結晶面より成る半導体基
体１上に、側面１０Ｓが｛１１１｝Ｂ結晶面の（１−１
１）結晶面より成る順メサ状の段差１０を形成し、この
上にＡｌＧａＡｓ等の半導体層４０を例えば組成を変え
て順次エピタキシャル成長する場合、側面１０Ｓ上には
成長が殆ど生じないが、（１００）面と（１−１１）面
との間に高次の結晶面即ちこの場合（３１１）Ｂ結晶面
が発生してしまう。側面１０Ｓが（１１−１）結晶面よ
り成る場合も同様である。

【００５０】また図７に示すように、側面１０Ｓが｛１
１１｝Ａ結晶面の（１１１）結晶面より成る段差１０を
形成する場合は、この側面１０Ｓ上においても成長して
しまう。側面１０Ｓが（１−１−１）結晶面より成る場
合も同様である。

【００５１】更に図８に示すように、側面１０Ｓが｛１
１１｝Ａ結晶面の（−１−１１）結晶面より成る逆メサ
状の段差１０を形成する場合、この側面１０Ｓ上におい
て成長が生じ、かつその成長面が（０−１１）結晶面等
より成る基体１の主面１Ｓに対し垂直な面を生じながら
成長する。側面１０Ｓが（−１１−１）結晶面の場合も
同様である。またこのとき、ＡｌＧａＡｓを成長する場
合はＡｌ組成比ｘが例えばｘ＝０．４５程度のＡｌ濃度
の比較的高い層はこの（０−１１）垂直面上に成長しな
いが、Ａｌ組成比ｘが例えばｘ＜０．３とされたＡｌ濃
度の比較的低い層は（０−１１）垂直面上に成長する。

【００５２】また図９に示すように、側面１０Ｓが｛０
１１｝結晶面の垂直面より成る場合は、同様にＡｌＧａ
Ａｓを成長する際にＡｌ濃度の違いにより成長速度が異
なる。即ちＡｌ組成比ｘがｘ＜０．３程度の低濃度とさ
れた層は｛０１１｝結晶面より成る側面１０Ｓ上に成長
する。図７〜図９において、図６に対応する部分には同
一符号を付して重複説明を省略する。

【００５３】従って、このような構成を図１において説
明した窓構造に適用する場合は、窓部光ガイド層のＡｌ
組成比を大とする必要がある。Ａｌ組成比を大としてす
ると、前述の図１２Ａにおいて説明した例と同様の構造
となってしまい、屈折率の変化によりビーム形状が変形
してしまうという問題が生じる。

【００５４】即ち、本発明におけるように段差１０（或
いは溝２０）の側面１０Ｓを逆メサ状の｛１１１｝Ｂ結
晶面の（−１１１）結晶面或いは（−１−１−１）結晶
面で構成することなく、これ以外の面と｛１００｝結晶
面より成る主面とを組み合わせて半導体層をエピタキシ
ャル成長する場合は、電流狭窄層に挟まれた光ガイド層
と窓部光ガイド層との間に余分な半導体層が形成される
か、又は光ガイド層が折れ曲がってしまう。その結果ガ
イド層相互の結合効率が低下してしまい、光損失が大と
なってしまう。

【００５５】本発明によればこのような問題を解決する
ことができて、上述したように低閾値で高出力の半導体
レーザを高歩留りをもって形成することができる。

【００５６】尚、本発明方法は上述の各実施例に限定さ
れることなく、例えばＡｌＧａＡｓ系材料の他ＩｎＧａ
Ａｓ，ＧａＡｌＩｎＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ系等の材料を
用いるとか、又は溝２０の底部２０Ｂにグレーティング
を設ける等種々の変形変更が可能であり、更に段差又は
溝内に活性層等を平坦な面として形成する例えば半導体
トランジスタ等の各種の半導体装置の製造に適用するこ
とができることはいうまでもない。

【００５７】

【発明の効果】上述したように本発明においては｛１０
０｝結晶面を主面とする半導体基体１上に、〈０１−
１〉結晶軸方向に延長する段差又は溝を形成してその上
に半導体層をエピタキシャル成長することによって、段
差又は溝の底部に成長する半導体層の端面を、段差又は
溝の側面に衝合させて成長させ、半導体層を主面と平行
な平坦面として形成することができる。

【００５８】また上述の段差及び溝は、有機酸と過酸化
水素水とを主成分とする水溶液によるいわゆるウェット
エッチングにより逆メサ状に形成することができた。

【００５９】従って溝内に平坦な層としてガイド層を形
成することによって、自己整合的に活性層の横方向の閉
じ込めがなされたＳＡＮ型等の各種半導体レーザを２回
の結晶成長で形成することができる。

【００６０】更に、これを利用して窓構造を形成するこ
とができて、ガイド層が光出射端面に向かって段差を生
じることなく平坦状に形成され、出射効率の低下を招く
ことなく低閾値で高出力の半導体レーザを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の製造工程図である。

【図２】本発明実施例の製造工程図である。

【図３】本発明実施例の製造工程図である。

【図４】段差形状の説明図である。

【図５】段差形状の説明図である。

【図６】比較例の説明図である。

【図７】比較例の説明図である。

【図８】比較例の説明図である。

【図９】比較例の説明図である。

【図１０】従来の半導体レーザの略線的拡大断面図であ
る。

【図１１】従来の半導体レーザの略線的拡大断面図であ
る。

【図１２】従来の半導体レーザの各例の略線的拡大断面
図である。

【図１３】従来の半導体レーザの略線的拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１半導体基体２バッファ層６クラッド層７活性層８クラッド層９電流ブロック層１０段差１２ガイド層１３クラッド層１４キャップ層２０溝３０レジスト３１電極３２電極

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年２月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また更に本発明は、その一例の工程図を図
２Ａ〜Ｃに示すように、半導体基体１上に、少なくとも
活性層７、クラッド層８、電流ブロック層９を形成し、
この電流ブロック層９に、クラッド層８に達する深さの
逆メサ状の溝２０を形成し、溝２０内に少なくともガイ
ド層１１をその端面が溝２０の内側面２０Ｓに衝合する
ように気相成長する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】更に本発明は、その一例の工程図を図３Ａ
及びＢに示すように、底部２０Ｂがほぼ平坦面とされた
逆メサ状の溝２０が形成された半導体基体１上に、少な
くとも溝２０内に活性層７、クラッド層８をその端面が
溝２０の内側面２０Ｓに衝合するように形成する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】また本発明は、上述の製造方法において、
溝２０を、有機酸と過酸化水素水とを主成分とする水溶
液により形成した後、その溝２０内に半導体層４０を気
相成長する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】また上述の溝２０は、有機酸と過酸化水素
水とを主成分とする水溶液によるいわゆるウェットエッ
チングにより逆メサ状に形成することができた。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】そして矢印Ａで示す〈０１−１〉結晶軸方
向の例えば〔０１−１〕結晶軸方向に延長する段差１０
を形成する。この場合、矢印Ａで示す方向に延長するレ
ジスト３０を例えばフォトレジストの塗布、パターン露
光、現像により形成した後、このレジスト３０をエッチ
ングマスクとしてドライエッチング等により上述のエッ
チング阻止層３５に達する深さの逆メサ状の段差１０を
形成する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基体の｛１００｝結晶面より成る
主面上に、〈０１−１〉結晶軸方向に延長し、底部がほ
ぼ平坦面とされた逆メサ状の段差を設けた後、上記底部
上に半導体層をその端面を上記段差の側面に衝合させて
気相成長することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】上記段差を、有機酸と過酸化水素水とを
主成分とする水溶液により形成した後、上記段差内に半
導体層を気相成長することを特徴とする上記請求項１に
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】半導体基体上に、少なくとも活性層、ク
ラッド層、電流ブロック層を形成し、上記電流ブロック
層に、上記クラッド層に達する深さの逆メサ状の溝を形
成し、上記溝内に少なくともガイド層をその端面が上記
溝の内側面に衝合するように気相成長することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【請求項４】底部がほぼ平坦面とされた逆メサ状の溝
が形成された半導体基体上に、少なくとも上記溝内に活
性層、クラッド層をその端面を上記溝の内側面に衝合さ
せて形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】予め層構造が形成された半導体基体上
に、底部がほぼ平坦面とされた逆メサ状の段差を形成
し、少なくとも上記段差の上記底部の平坦面に、上記層
構造に対応する層構造として上記段差の側面に端面を衝
合させて半導体層を気相成長することを特徴とする半導
体装置の製造方法。