JPH1012970A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH1012970A
JPH1012970A JP16009096A JP16009096A JPH1012970A JP H1012970 A JPH1012970 A JP H1012970A JP 16009096 A JP16009096 A JP 16009096A JP 16009096 A JP16009096 A JP 16009096A JP H1012970 A JPH1012970 A JP H1012970A
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JP
Japan
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mesa
semiconductor device
type
stripe
substrate
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JP16009096A
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Kentaro Tada
健太郎 多田
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 歩留りよく半導体レーザを生産するために、
メサ形状のばらつきを小さく抑え、かつメサ裾のえぐれ
を抑制する。 【解決手段】 静止エッチング液に超音波を印加しなが
ら、ウェットエッチングを行い、エッチャントの対流を
起こさずに、大きな濃度分布ができないような、緩やか
な拡散を起こす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特にメサ構造を有する半導体装置及
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のメサ構造を介する半導体装置につ
いて説明する。従来、メサストライプ構造を半導体基板
上に形成する場合には、フォトリソグラフィなどの方法
で、前記基板表面上にSiO2膜などをストライプ状に
形成し、前記SiO2膜をマスクとして、適当なエッチ
ング液で半導体層をエッチングする。この際、エッチン
グの面方位選択性により、例えば、半導体の(111)
面などがメサ側面としてあらわれ、順メサ型のメサ構造
が形成される。このような半導体装置の製造方法は、例
えば特開平6−299372号,特開平2−97500
号,特開昭62−274730号,特開昭61−147
534号等の公報に記されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、作製されてきた
半導体装置、特に半導体レーザは、ウェットエッチング
により形成されたメサ型ストライプを有するものが多い
が、本発明者の実験結果から、従来のウェットエッチン
グ法により形成される、ストライプと垂直方向の断面の
メサ1の形状は図3(a)に示すように、メサ裾がだれ
た形状Aか、あるいは図3(b)に示すようにメサ側面
がえぐれた形状Bをしていることがわかった。
【0004】特に、メサ形状のだれは、(Alx
1-x0.5In0.5P(0.4≦x≦0.8)からなる
半導体層をエッチングしたときに、顕著に現れた。ただ
し、一般に論文等に用いられる図面は模式図であるた
め、このようなメサ形状のくずれが正確に再現されてい
ない。
【0005】メサ形状がくずれる原因について、以下に
説明する。従来の静止ウェットエッチングによるメサ形
状では図3(a)に示すように、エッチングが進むにつ
れ、基板表面近傍のエッチャント濃度が薄まるため、メ
サ裾がだれ、特にエッチング速度が遅い場合に、その傾
向は顕著になる。
【0006】逆にメサ裾のだれを抑制するために撹拌し
ながらエッチングを行うと、図3(b)に示すように、
マスクのひさしの影響で対流が生じ、メサ1の側面、特
にマスクに近い部分がえぐれた形状Bとなる。一方、メ
サ裾のだれやメサ脇のえぐれは、半導体装置に好ましく
ない特性の悪化をもたらす。
【0007】図4に示すように、メサ裾が広がっている
半導体装置に適当な電極を設け、電流を流すと、メサ裾
部分にも電流が流れてしまう。半導体レーザの場合、こ
のメサ裾部分を流れる電流は、レーザ発振に寄与しない
漏れ電流となり、不必要な発振しきい値電流の増加をも
たらす。
【0008】さらにMO,DVD等の光ディスク装置に
用いられる半導体レーザでは、高いスロープ効率と高い
キンクレベルが要求されるが、メサ型ストライプを有す
る半導体レーザでは、メサ形状のくずれがレーザ発振時
のスロープ効率、及び横モードの安定性、ひいてはキン
クレベルを低下させてしまう。
【0009】すなわち、スロープ効率は、メサトップ幅
が小さいときに低下し、キンクレベルは、メサボトム幅
が大きいときに低下する。以上のことから、発振しきい
値電流,スロープ効率,キンクレベルに関してレーザの
特性を向上させるには、メサ裾のだれと、メサ側面のえ
ぐれが少ない半導体レーザを作製する必要がある。
【0010】本発明の目的は、メサ形状のばらつきを小
さく抑え、かつメサ裾のだれとメサ側面のえぐれを少な
くした半導体装置及びその製造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】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、順メサ型のストライプ
を有する半導体装置であって、順メサ型のストライプ
は、半導体基板上にウェットエッチングにより形成され
たものであり、前記ストライプの垂直方向の断面形状
は、メサの裾がだれておらず、または側面がえぐれても
いない台形状をなすものである。
【0012】また前記メサ形状は、前記メサの高さの基
板側から2分の1に当たる部分の側面が基板面となす角
度と、前記メサの高さの基板側から10分の1に当たる
部分の側面が基板面となす角度との差が5°以下である
形状をなすものである。
【0013】またダブルヘテロ構造を有する半導体装置
であって、ダブルヘテロ構造は、活性層がp型クラッド
層とn型クラッド層に挾まれた構造のものであり、かつ
前記p型クラッド層又は前記n型クラッド層のうち少な
くともどちらか一方のクラッド層は、ウェットエッチン
グにより光導波の横モード制御のための順メサ型ストラ
イプ状に形成されたものであり、該ストライプの垂直方
向の断面形状は、前記メサの裾がだれていない、あるい
は前記メサの側面がえぐれていない台形状である。
【0014】また前記メサ形状は、前記メサの高さの基
板側から2分の1に当たる部分の側面が基板面となす角
度と、前記メサの高さの基板側から10分の1に当たる
部分の側面が基板面となす角度との差が5°以下である
形状をなすものである。
【0015】また前記メサ形状をなしているクラッド層
は、(AlxGa1-x0.5In0.5P(0.4≦x≦0.
8)からなる半導体層を含むものである。
【0016】また本発明に係る半導体装置の製造方法
は、エッチング液に超音波振動を加えながら、ウェット
エッチングを行うことにより、順メサ型のストライプを
形成するものである。
【0017】またエッチング液に超音波振動を加えなが
ら、ウェットエッチングを行うことにより、光導波の横
モード制御のための順メサ型ストライプを形成するもの
である。
【0018】またエッチングにより形成される順メサ型
ストライプは、(AlxGa1-x0. 5In0.5P(0.4
≦x≦0.8)からなる半導体層を含んでいるものであ
る。
【0019】
【作用】静止エッチング液を超音波にかけながら、メサ
形成を行うと、エッチャントの対流を起こさずに、大き
な濃度分布ができないような、緩やかな拡散を起こすこ
とができる。この手法は、特にエッチングレートが0.
5μm/min.以下であるような遅いエッチングの場
合に有効である。これにより、図1に示すようにメサ裾
がだれず、かつメサ側面のえぐれもないメサ形状を実現
できる。
【0020】半導体材料,超音波の強さによっても異な
るが、具体的には、メサの高さの基板側から2分の1に
位置する部分と、10分の1に位置する部分で、側面と
基板面のなす角度の差が2〜10°以内、すなわち、前
者が54.7°である場合、メサ下部では44.7°〜
52.7°以上であるようなメサ形状を実現できる。
【0021】このようなメサ形状のくずれが少ない構造
を半導体レーザに適用することによって、発振しきい値
電流が低く、かつスロープ効率が高く、かつキンクレベ
ルが高い半導体レーザを作製できる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図によ
り説明する。図2は、本発明の実施形態に係る半導体装
置の製造方法を製造工程順に示す断面図である。
【0023】図2(a)に示すようにn型GaAs基板
(面方位:(001))401上に、n型(Al0.6
0.40.5In0.5Pクラッド層402(厚さ:1.5
μm),多重量子井戸活性層403,p型(Al0.6
0.40.5In0.5Pインナークラッド層404(厚
さ:0.3μm),p型GaInPエッチングストッパ
層405(厚さ:0.01μm),p型(Al0.6Ga
0.40.5In0.5Pアウタークラッド層406(厚さ:
1.2μm),p型GaInPヘテロバッファ層407
(厚さ:0.02μm),p型GaAsキャップ層40
8(厚さ:0.3μm)をMOVPE法によりエピタキ
シャル成長し、熱CVD,フォトリソグラフィなどの工
程により、SiO2マスク409を<1(バー,反位)
10>方向にストライプ状に形成する。
【0024】次に図2(b)に示すようにp型GaAs
キャップ層408,p型GaInPヘテロバッファ層4
07,p型(Al0.6Ga0.40.5In0.5Pアウターク
ラッド層406を、順次H3PO4+H22+10H
2O,100HBr+H22+200H2O,HBr+H
2Oを用いて、エッチングストッパ層405のところま
でエッチングし、メサを形成する。この際、特に、p型
(Al0.6Ga0.40.5In0.5Pアウタークラッド層4
06をHBr+H2Oでエッチングするときに、200
00〜1000000Hzの超音波振動を加える。
【0025】その後、図2(c)に示すようにメサ脇を
n型GaAs電流ブロック層410で埋め込み、SiO
2マスク409を除去した後、p型GaAsコンタクト
層411を積層する。
【0026】このようにしてできたウェハにp,n両電
極を付け、700μm程度のキャビティ長になるように
へき開し、個々のチップに分割することにより、半導体
レーザを製作できる。
【0027】このようにしてできた半導体レーザのメサ
形状を走査型電子顕微鏡で観察したところ、p型(Al
0.6Ga0.40.5In0.5Pアウタークラッド層406の
層厚をdcとしたときに、p型GaInPエッチングス
トッパ層405(厚さ:0.01μm),p型(Al
0.6Ga0.40.5In0.5Pアウタークラッド層406の
界面から測ってdcの2分の1にあたる部分の側面が基
板面となす角度が54°で、同様にdcの10分の1に
あたる部分の側面が基板面となす角度が50°であり、
図1のようにメサ上部と下部で側面の傾斜角がほぼ同じ
ようになっている。
【0028】また、このようにして作製した半導体レー
ザと、超音波振動を加えずにメサ形成を行って作製した
半導体レーザとでレーザ特性を比較したところ、発振し
きい値電流は、前者が40mA,後者が45mA,スロ
ープ効率は前者が0.4W/A,後者が0.35W/
A,キンクレベルは、前者が35mW,後者が30mW
であった。
【0029】上記実施形態では、p型(Al0.6
0.40.5In0.5Pアウタークラッド層406が順メ
サ型となっている半導体レーザを対象としたが、本発明
による構造および製造方法は、ウェットエッチングを用
いて製作される半導体装置全般に適用可能である。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、超音波を
施しながら、ウェットエッチングで半導体のメサ形成を
行うことにより、メサ脇のえぐれやメサ裾のだれが小さ
い半導体メサを製造することができる。
【0031】さらに本発明を半導体レーザに適用すれ
ば、ウェットエッチングで形成されるメサ形状を改善す
ることができ、キンクレベルが高く,効率の高い半導体
レーザを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置を示す構成図である。
【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法を製造工程
順に示す断面図である。
【図3】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
401 基板 402 クラッド層 403 多重量子井戸活性層 404 インナークラッド層 405 エッチングストッパ層 406 アウタークラッド層 407 ヘテロバッファ層 408 キャップ層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 順メサ型のストライプを有する半導体装
    置であって、 順メサ型のストライプは、半導体基板上にウェットエッ
    チングにより形成されたものであり、 前記ストライプの垂直方向の断面形状は、メサの裾がだ
    れておらず、または側面がえぐれてもいない台形状をな
    すものであることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記メサ形状は、前記メサの高さの基板
    側から2分の1に当たる部分の側面が基板面となす角度
    と、前記メサの高さの基板側から10分の1に当たる部
    分の側面が基板面となす角度との差が5°以下である形
    状をなすことを特徴とする請求項1に記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 ダブルヘテロ構造を有する半導体装置で
    あって、 ダブルヘテロ構造は、活性層がp型クラッド層とn型ク
    ラッド層に挾まれた構造のものであり、 かつ前記p型クラッド層又は前記n型クラッド層のうち
    少なくともどちらか一方のクラッド層は、ウェットエッ
    チングにより光導波の横モード制御のための順メサ型ス
    トライプ状に形成されたものであり、 該ストライプの垂直方向の断面形状は、前記メサの裾が
    だれていない、あるいは前記メサの側面がえぐれていな
    い台形状であることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記メサ形状は、前記メサの高さの基板
    側から2分の1に当たる部分の側面が基板面となす角度
    と、前記メサの高さの基板側から10分の1に当たる部
    分の側面が基板面となす角度との差が5°以下である形
    状をなすものであることを特徴とする請求項2に記載の
    半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記メサ形状をなしているクラッド層
    は、(AlxGa1-x0.5In0.5P(0.4≦x≦0.
    8)からなる半導体層を含むことを特徴とする請求項4
    に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 エッチング液に超音波振動を加えなが
    ら、ウェットエッチングを行うことにより、順メサ型の
    ストライプを形成することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  7. 【請求項7】 エッチング液に超音波振動を加えなが
    ら、ウェットエッチングを行うことにより、光導波の横
    モード制御のための順メサ型ストライプを形成すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 エッチングにより形成される順メサ型ス
    トライプは、(AlxGa1-x0.5In0.5P(0.4≦
    x≦0.8)からなる半導体層を含んでいることを特徴
    とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
JP16009096A 1996-06-20 1996-06-20 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH1012970A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118099300A (zh) * 2024-04-26 2024-05-28 南京镭芯光电有限公司 一种化合物半导体多层结构刻蚀型貌调节方法

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