專利名稱：半導(dǎo)體激光元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備脊部的半導(dǎo)體激光元件的制造方法。本發(fā)明中詞語(yǔ)“大致垂直”包含垂直。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光元件，例如在600nm帶振蕩的AlGaInP系紅色半導(dǎo)體激光元件作為指示器、條形碼閱讀器、激光打印機(jī)和光盤等光信息處理用光源而被使用。這種半導(dǎo)體激光元件，例如為了實(shí)現(xiàn)向光盤寫入速度的高速化，就要求激光高輸出化，要求即使在伴隨激光高輸出化的高溫環(huán)境下也能進(jìn)行動(dòng)作的高溫動(dòng)作性能。特別是在高輸出激光的制作中，具有電介質(zhì)脊埋入型結(jié)構(gòu)的實(shí)折射率波導(dǎo)型是有效的。目前在實(shí)際中應(yīng)用電介質(zhì)脊埋入型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光元件的制造方法(例如參照特開(kāi)2002-198614號(hào)公報(bào))。
圖5是表示通過(guò)現(xiàn)有電介質(zhì)脊埋入型結(jié)構(gòu)的AlGaInP系紅色半導(dǎo)體激光元件1的制造方法(以下有時(shí)只叫做“半導(dǎo)體激光元件的制造方法”)，制造的半導(dǎo)體激光元件1的剖面圖。圖6是表示在現(xiàn)有半導(dǎo)體激光元件1的制造方法中形成脊部2狀態(tài)的剖面圖。圖7是表示在現(xiàn)有半導(dǎo)體激光元件1的制造方法中把脊部2的一部分除去前狀態(tài)的剖面圖。在半導(dǎo)體激光元件1的制造方法中，首先，是在n型GaAs基板3上順次形成n型GaAs緩沖層4、n型GaInP緩沖層5、n型AlGaInP包層6、GaInP/AlGaInP多重量子阱有源層7、p型第一AlGaInP包層8、GaInP蝕刻停止層9、p型AlGaInP第二包層10、p型GaInP中間層11和p型GaAs蓋層12。然后，把p型GaAs蓋層12、p型GaInP中間層11、p型第二AlGaInP包層10的一部分進(jìn)行干蝕刻，并以使附著在蝕刻后晶體表面上的附著物氧化為目的，進(jìn)行UV-O3灰化。
然后，使用硫酸·過(guò)氧化氫溶液系的蝕刻液對(duì)p型GaAs蓋層12進(jìn)行側(cè)蝕刻。接著作為為了使接下來(lái)的蝕刻能穩(wěn)定進(jìn)行的表面處理，在緩沖氟酸中浸漬進(jìn)行漂洗。然后在GaInP蝕刻停止層9濕式蝕刻p型第二AlGaInP包層10直到蝕刻停止，以形成脊部2。如圖6所示，在脊部2上形成有p型GaInP中間層11的房檐狀突起部13。
然后涂布抗蝕劑層14并進(jìn)行瞬時(shí)曝光，如圖7所示，使其從脊部2的p型GaInP中間層11僅露出層合方向一側(cè)的一部分，把該抗蝕劑層14作為掩膜進(jìn)行蝕刻而除去突起部13。為此而用的蝕刻液是使用磷酸和鹽酸和過(guò)氧化氫溶液的混合液。
然后，在脊部2的外周部蒸鍍電介質(zhì)膜，例如是SiO2膜15，并通過(guò)使用光刻法的蝕刻而把脊部2層合方向一端部SiO2除去。最后，在層合方向兩端面部分別形成電極16、17，就得到圖5所示那樣的電介質(zhì)埋入脊結(jié)構(gòu)的AlGaInP系紅色半導(dǎo)體激光元件1。
圖8A～圖8C是表示在半導(dǎo)體激光元件1的制造方法中，在除去脊部2的一部分時(shí)發(fā)生異常狀態(tài)的剖面圖，圖8A是表示p型GaAs蓋層12被不希望地除去狀態(tài)的剖面圖，圖8B是表示p型第二AlGaInP包層10被不希望地蝕刻狀態(tài)的剖面圖，圖8C是表示突起部13的根部被不希望地除去狀態(tài)的剖面圖。
現(xiàn)有技術(shù)的在把p型GaInP中間層11的房檐狀突起部13通過(guò)使用磷酸、鹽酸和過(guò)氧化氫溶液混合液的蝕刻而除去的方法中，有下面的問(wèn)題。如圖8A所示，有可能p型GaAs蓋層12消失，如8B所示，以所述蝕刻液侵入到抗蝕劑層14為起因而蝕刻液從抗蝕劑層的間隙滲入，而有可能p型第二AlGaInP包層10被蝕刻。
作為除去突起部13的其他方法，是通過(guò)超聲波洗凈而對(duì)突起部13給予超聲波振動(dòng)，使突起部13折斷等的物理除去方法。如圖8C所示，這種方法有可能不是把突起部13從根部除去，不能把突起部13完全地除去。
在這樣p型GaAs蓋層12和p型第二AlGaInP包層10被不希望地蝕刻的情況下，若p型GaAs蓋層12部分消失，則電極就有可能形成得不是連接在p型GaAs蓋層12上，而是連接在p型GaInP中間層11上。這樣不能形成合適的電極，則有電阻增大、動(dòng)作電壓增大的問(wèn)題。
在突起部13沒(méi)被完全除去的情況下，換言之就是，突起部13被除去而沒(méi)順利成為脊的情況下，突起部13的正下部分成為陰影，電介質(zhì)膜15沒(méi)被蒸鍍上。因此，由電介質(zhì)膜15引起脊部2不能充分埋入，所以，光從沒(méi)蒸鍍的部分泄漏出，有外部微分效率低下而動(dòng)作電流值增大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體激光元件的制造方法，其能抑制第二導(dǎo)電型蓋層和第二導(dǎo)電型第二包層的變形，把第二導(dǎo)電型中間帶間隙層的突起部除去。
本發(fā)明半導(dǎo)體激光元件的制造方法包括順次層合工序，其在基板上至少順次層合第一導(dǎo)電型包層、有源層、第二導(dǎo)電型第一包層、蝕刻停止層、第二導(dǎo)電型第二包層、第二導(dǎo)電型中間帶間隙層和第二導(dǎo)電型蓋層；蝕刻工序，其蝕刻第二導(dǎo)電型蓋層、第二導(dǎo)電型中間帶間隙層和第二導(dǎo)電型第二包層的一部分；側(cè)蝕刻工序，其側(cè)蝕刻第二導(dǎo)電型蓋層；第一蝕刻工序，其蝕刻第二導(dǎo)電型第二包層而形成具有第二導(dǎo)電型中間帶間隙層突出部的脊條紋結(jié)構(gòu)；第二蝕刻工序，其蝕刻突出部并且除去，所述突出部，其是在所述第一蝕刻工序中形成而得到的，該突出部相對(duì)于第二導(dǎo)電型第二包層和第二導(dǎo)電型蓋層，并且對(duì)于與第二導(dǎo)電型中間帶間隙層的層合方向大致垂直方向而突出，該半導(dǎo)體激光元件的制造方法中，所述第二蝕刻工序具有覆蓋步驟，其把面臨第二導(dǎo)電型第二包層和蝕刻停止層的第二導(dǎo)電型中間帶間隙層的外周部，用抗蝕劑層覆蓋；蝕刻步驟，其至少把第二導(dǎo)電型第二包層不可避免地除去，并對(duì)第二導(dǎo)電型中間帶間隙層和第二導(dǎo)電型蓋層進(jìn)行蝕刻。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體激光元件的制造方法具有層合工序、蝕刻工序、側(cè)蝕刻工序、第一蝕刻工序和第二蝕刻工序。通過(guò)這些工序來(lái)制造具有脊條紋結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光元件。在第二蝕刻工序中，其蝕刻突出部并且除去，所述突出部，其是在所述第一蝕刻工序中形成而得到的，該突出部相對(duì)于第二導(dǎo)電型第二包層和第二導(dǎo)電型蓋層，并且對(duì)于與第二導(dǎo)電型中間帶間隙層的層合方向大致垂直方向而突出。
根據(jù)本發(fā)明，第二蝕刻工序具有覆蓋步驟，其用抗蝕劑層覆蓋面臨第二導(dǎo)電型第二包層和蝕刻停止層的第二導(dǎo)電型中間帶間隙層的外周部；蝕刻步驟，其至少把第二導(dǎo)電型第二包層不可避免地除去，并對(duì)第二導(dǎo)電型中間帶間隙層和第二導(dǎo)電型蓋層進(jìn)行蝕刻，而具有下面的效果。不會(huì)把第二導(dǎo)電型第二包層和第二導(dǎo)電型蓋層不希望地蝕刻，能可靠地僅把突出部蝕刻除去。即能抑制第二導(dǎo)電型蓋層和第二導(dǎo)電型第二包層的變形，把第二導(dǎo)電型中間帶間隙層的突起部除去。因此，在與層合方向大致垂直的方向上能制造沒(méi)有凹凸的脊。因此，能防止動(dòng)作電壓的增大和外部微分量子效率的降低。這樣，能制造以穩(wěn)定低動(dòng)作電流進(jìn)行動(dòng)作的半導(dǎo)體激光元件。特別是能得到，即使在伴隨激光高輸出化的高溫環(huán)境下也以穩(wěn)定低動(dòng)作電流進(jìn)行動(dòng)作的半導(dǎo)體激光元件。
本發(fā)明中，第二導(dǎo)電型中間帶間隙層由GaInP晶體構(gòu)成，第二導(dǎo)電型蓋層由GaAs晶體構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，由于第二導(dǎo)電型中間帶間隙層由GaInP晶體構(gòu)成，第二導(dǎo)電型蓋層由GaAs晶體構(gòu)成，所以能實(shí)現(xiàn)把第二導(dǎo)電型中間帶間隙層的突出部進(jìn)行蝕刻，而不把殘余部分不希望蝕刻的制造方法。
本發(fā)明在第二蝕刻工序中使用的蝕刻液，是飽和溴水、磷酸和水的混合液。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)把飽和溴水、磷酸和水的混合液作為蝕刻液使用，來(lái)蝕刻第二導(dǎo)電型中間帶間隙層的突出部，能防止把殘余部分不希望地進(jìn)行蝕刻。
本發(fā)明的第二蝕刻工序，在使用抗蝕劑層覆蓋的步驟與進(jìn)行蝕刻的步驟之間具有進(jìn)行光激勵(lì)灰化的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，能把不希望的異物除去，能高精度地進(jìn)行蝕刻。這樣，能盡可能地防止不希望地把第二導(dǎo)電型蓋層進(jìn)行蝕刻。
本發(fā)明的所述蝕刻液，其設(shè)定的飽和溴水、磷酸和水的混合比，以使第二導(dǎo)電型蓋層進(jìn)行蝕刻的蝕刻速率是小于或等于0.2μm/分。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)設(shè)定蝕刻速率，能防止第二導(dǎo)電型蓋層不希望地被蝕刻，把突出部蝕刻除去。


本發(fā)明的目的、特色和優(yōu)點(diǎn)，從下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖中能更加明了。
圖1是表示通過(guò)本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體激光元件的制造方法制造的半導(dǎo)體激光元件的剖面圖；圖2是表示半導(dǎo)體激光元件制造方法順序的流程圖；圖3A～圖3I是按步驟表示半導(dǎo)體激光元件制造方法順序的剖面圖；圖4是表示不進(jìn)行步驟a7的灰化工序，進(jìn)行步驟a8的除去工序時(shí)的半導(dǎo)體激光元件制造階段狀態(tài)的剖面圖；圖5是表示利用現(xiàn)有電介質(zhì)脊埋入型結(jié)構(gòu)的AlGaInP系紅色半導(dǎo)體激光元件的制造方法制造的半導(dǎo)體激光元件1的剖面圖；圖6是表示在現(xiàn)有半導(dǎo)體激光元件的制造方法中形成脊部狀態(tài)的剖面圖；圖7是表示在現(xiàn)有半導(dǎo)體激光元件的制造方法中把脊部的一部分除去前狀態(tài)的剖面圖；圖8A～圖8C，是表示在半導(dǎo)體激光元件的制造方法中，在除去脊部的一部分時(shí)發(fā)生異常狀態(tài)的剖面圖，圖8A是表示p型GaAs蓋層被不希望地除去狀態(tài)的剖面圖，圖8B是表示p型AlGaInP第二包層被不希望地蝕刻狀態(tài)的剖面圖，圖8C是表示突起部的根部沒(méi)有被不希望地除去狀態(tài)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
參考以下附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明合適的實(shí)施例。
圖1是表示通過(guò)本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體激光元件20的制造方法制造的半導(dǎo)體激光元件20的剖面圖。半導(dǎo)體激光元件20是當(dāng)電流順?lè)较蛄鲃?dòng)時(shí)，則能發(fā)出激光的結(jié)構(gòu)，例如在光拾取裝置中使用。半導(dǎo)體激光元件20的結(jié)構(gòu)包括化合物半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)21、電介質(zhì)層22、n型電極23和p型電極24。
化合物半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)2l，是把第一緩沖層26、第二緩沖層27、第一包層28、有源層29、第二包層30和蝕刻停止層31按層合方向X1順次層合在基板25上，并在蝕刻停止層31上設(shè)置有脊部32的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體基板25，即基板25是能把多個(gè)層合體進(jìn)行層合，能取得與n型電極23進(jìn)行歐姆接觸的結(jié)構(gòu)?；?5例如是由n型鎵砷(GaAs)構(gòu)成的。
第一緩沖層26是為了與第二緩沖層27協(xié)同動(dòng)作而把晶格間距不同的基板25和第一包層28進(jìn)行晶格調(diào)整而設(shè)置的。第一緩沖層26例如是由n型GaAs所構(gòu)成。第二緩沖層27是為了與第一緩沖層26協(xié)同動(dòng)作而把晶格間距不同的基板25和第一包層28進(jìn)行晶格調(diào)整而設(shè)置的。第二緩沖層27例如是由n型鎵銦磷(GaInP)所構(gòu)成。
第一包層28和第二包層30由比有源層29大的禁帶半導(dǎo)體構(gòu)成，是為了把載流子關(guān)閉在有源層29中而設(shè)置的。第一包層28是第一導(dǎo)電型包層，是n型包層，例如由n型鋁鎵銦磷(AlGaInP)所構(gòu)成。第二包層30是第二導(dǎo)電型第一包層，是p型包層，例如由p型AlGaInP所構(gòu)成。
有源層29，是使關(guān)閉的載流子即電子和空穴發(fā)光復(fù)合，并使由所述發(fā)光復(fù)合產(chǎn)生的激光放大而能向外側(cè)輸出的結(jié)構(gòu)。有源層29例如由多重量子阱結(jié)構(gòu)(Multi Quantum well，簡(jiǎn)稱MQW)構(gòu)成。有源層29例如由GaInP/AlGaInP構(gòu)成。
蝕刻停止層31，是為了在蝕刻時(shí)防止第二包層30被蝕刻而設(shè)置的。蝕刻停止層31例如由p型GaInP構(gòu)成。
脊部32，是由把第三包層33、中間層34和蓋層35順次層合而形成。脊部32，設(shè)置在面臨蝕刻停止層31的層合方向X1的表面部36的寬度方向中間部上，并形成研長(zhǎng)度方向延伸的條紋狀。脊部32其寬度方向的長(zhǎng)度形成得比蝕刻停止層31寬度方向的長(zhǎng)度短，且形成得隨著向?qū)雍戏较騒1而階段性地變窄。脊部32，其被與長(zhǎng)度方向垂直的假想平面切斷所看到的剖面，形成的是大致梯形。脊部32，是為了使載流子集中到寬度方向的一部分處，并注入到有源層29中而設(shè)置的。
第三包層33是第二導(dǎo)電型第二包層，隨著向?qū)雍戏较騒1而形成得連續(xù)變狹窄。具體說(shuō)就是，第三包層33使其寬度方向兩側(cè)面部對(duì)于層合方向X1是斜行的，所述兩側(cè)面部形成得面臨層合方向X1。第三包層33，與第二包層30同樣地是為了把光封閉在有源層29中而由禁帶比有源層29大的半導(dǎo)體所構(gòu)成。這樣形成的第三包層33，例如由p型AlGaInP構(gòu)成。
中間層34是第二導(dǎo)電型中間帶間隙層，其形成得寬度方向的長(zhǎng)度是一定的，其寬度方向兩側(cè)面部形成得與層合方向X1大致平行?！按笾缕叫小敝邪ㄆ叫?。中間層34是為了緩和禁帶不同的第三包層33與蓋層35之間產(chǎn)生的勢(shì)壘，即是為了緩和禁帶的不連續(xù)性而設(shè)置的。中間層34例如由p型GaInP構(gòu)成。
蓋層35是第二導(dǎo)電型蓋層，其隨著向?qū)雍戏较騒1而形成得連續(xù)變狹窄。蓋層35的寬度方向兩側(cè)面部相對(duì)于層合方向X1是斜行的，所述兩表面部形成得面臨層合方向X1。蓋層35是為了與p型電極24進(jìn)行歐姆接觸而設(shè)置的。這樣形成的蓋層35，例如由p型GaAs構(gòu)成。
第三包層33和蓋層35的面臨中間層34的表面部形成得與中間層34的層合方向X1垂直的表面部是大致相同的形狀。這樣，脊部32，通過(guò)第三包層33、中間層34和蓋層35就使寬度方向兩表面部37連續(xù)地形成，使寬度方向兩表面部37面臨層合方向X1地，或與層合方向X1大致平行地形成，即階段性地變窄地形成。
在化合物半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)21面對(duì)層合方向X1的表面部上，層合有薄膜的電介質(zhì)層22，其把除去了面臨脊部32層合方向X1的表面部(以下有時(shí)叫做“脊露出面部”)38的殘余部(以下有時(shí)叫做“電介質(zhì)層覆蓋部”)39覆蓋。電介質(zhì)層22與脊部32的寬度方向兩表面部之間不存在有空隙地緊密層合在所述寬度方向兩表面部37上。電介質(zhì)層22由絕緣材料構(gòu)成，其防止電流從不希望的位置向脊部32和蝕刻停止層31流動(dòng)，脊部32是為了集中載流子而設(shè)置的。電介質(zhì)層22例如由氧化硅(SiO2)形成。
在基板25上層合有薄膜的n型電極23，以把基板25的與層合有第一緩沖層26的一表面部相對(duì)的另一表面部覆蓋。n型電極23，是與基板25取得歐姆接觸的結(jié)構(gòu)，是為了與p型電極24協(xié)同動(dòng)作使電流在化合物半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)21上流動(dòng)而設(shè)置的。在脊露出面部38和電介質(zhì)層22上層合有薄膜的p型電極24，以把脊露出面部38和電介質(zhì)層22覆蓋。p型電極24，是與蓋層35取得歐姆接觸的結(jié)構(gòu)，是為了與n型電極23協(xié)同動(dòng)作使電流在化合物半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)21上流動(dòng)而設(shè)置的。
這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光元件20，當(dāng)被順?lè)较蚴┘悠珘簳r(shí)，則載流子被向有源層29引導(dǎo)，在有源層29進(jìn)行發(fā)光復(fù)合而產(chǎn)生激光。激光在有源層29內(nèi)被放大，并從有源層29的長(zhǎng)度方向即共振方向一側(cè)輸出，即發(fā)出激光。由于半導(dǎo)體激光元件20是具備電介質(zhì)層22和脊部32的所謂實(shí)折射率波導(dǎo)型半導(dǎo)體激光元件20，所以能把注入的載流子集中到有源層29的局部。這樣，半導(dǎo)體激光元件20就能發(fā)出高輸出的激光。當(dāng)這樣發(fā)出高輸出的激光，則在發(fā)光部即有源層29，隨著發(fā)光復(fù)合和非發(fā)光復(fù)合而發(fā)熱。這種半導(dǎo)體激光元件20的制造方法，在以下進(jìn)行說(shuō)明。
圖2是表示半導(dǎo)體激光元件20制造方法順序的流程圖。圖3A～圖3I是按步驟表示半導(dǎo)體激光元件20制造方法順序的剖面圖。半導(dǎo)體激光元件20制造方法的制造工序中，包括層合工序、掩膜形成工序、側(cè)蝕刻工序、脊部形成工序、抗蝕劑層形成工序、灰化工序、除去工序、電介質(zhì)層形成工序和電極形成工序。半導(dǎo)體激光元件20的制造工序，由把基板25安裝在未圖示的有機(jī)金屬氣相成長(zhǎng)(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy，簡(jiǎn)稱MOVPE)裝置中而開(kāi)始，從步驟a0向步驟a1移動(dòng)。
步驟a1是層合工序，如圖3A所示，安裝在MOVPE裝置中的基板25，是在把從(100)面向
方向傾斜15°的面作為主面的基板25上，至少使第一緩沖層26、第二緩沖層27、第一包層28、有源層29、第二包層30、蝕刻停止層31、第三包層33、中間層34和蓋層35通過(guò)MOVPE法結(jié)晶成長(zhǎng)，而在層合方向X1上順次進(jìn)行層合，移動(dòng)到步驟a2。步驟a1中，是多個(gè)層合體被層合而形成多層層合體結(jié)構(gòu)，移動(dòng)到步驟a2。
步驟a2是掩膜形成工序，如圖3B所示，在面對(duì)層合方向X1的表面部(以下有時(shí)被叫做“蝕刻表面部”)40上，使用光刻法形成蝕刻掩膜41，移動(dòng)到步驟a3。蝕刻掩膜41，是為了通過(guò)干蝕刻形成脊部32的初級(jí)體42而設(shè)置的。蝕刻掩膜41的具體形成方法，是在蝕刻表面部40上蒸鍍SiO2膜41，使用光刻法在SiO2膜上加工條紋狀的抗蝕劑層圖形，把蝕刻圖案47作為掩膜而把SiO2膜通過(guò)反應(yīng)性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，簡(jiǎn)稱RIE)法進(jìn)行蝕刻，除去抗蝕劑層圖形47而形成SiO2膜41的圖形。
步驟a3是蝕刻工序，如圖3C所示，把第三包層33、中間層34和蓋層35的一部分進(jìn)行蝕刻，以把蝕刻后在晶體表面上附著的附著物氧化為目的，進(jìn)行UV-O3灰化，移動(dòng)到步驟a4。以SiO2膜圖形作為掩膜，把第三包層33、中間層34和蓋層35的一部分通過(guò)介質(zhì)結(jié)合型等離子(InductivelyCoupled Plasma，簡(jiǎn)稱ICP)干蝕刻法，把多層層合體結(jié)構(gòu)從與蝕刻表面部40相對(duì)的位置向與蝕刻表面部40接近的方向進(jìn)行干蝕刻，形成脊部32的初級(jí)體42。但并不限定于是ICP蝕刻法，只要是干蝕刻，則也可以是任何方法。
脊部32的初級(jí)體42大致形成為向長(zhǎng)度方向延伸的大致長(zhǎng)方體形狀。脊部32的初級(jí)體42與蝕刻停止層31相對(duì)的端部，末端變寬廣，即從寬度方向兩端部向脊部32的初級(jí)體42的中間部增加厚度，形成把與蝕刻停止層31的相對(duì)于脊部32的表面部(以下有時(shí)叫做“形成脊部的表面部”)43覆蓋的覆蓋部44。
步驟a4是例蝕刻工序，如圖3D所示，把蓋層35進(jìn)行側(cè)蝕刻，側(cè)蝕刻后，通過(guò)紫外線(UV)-臭氧(O3)灰化而把被氧化的附著物用緩沖氟酸除去，移動(dòng)到步驟a5。把脊部32的初級(jí)體42浸漬在硫酸過(guò)氧化氫溶液系的蝕刻液中，把蓋層35從寬度方向各兩端向中央進(jìn)行側(cè)蝕刻。硫酸過(guò)氧化氫溶液系的蝕刻液，例如是硫酸和過(guò)氧化氫溶液和水的混合溶液，其能把蓋層35進(jìn)行濕式蝕刻，但把中間層34、第三包層33和蝕刻停止層31進(jìn)行濕式蝕刻卻是困難的。作為為了穩(wěn)定進(jìn)行蝕刻的表面處理，在側(cè)蝕刻之后，通過(guò)UV-O3灰化，把被氧化的附著物用緩沖氟酸除去。這時(shí)，通過(guò)緩沖氟酸除去SiO2膜41。
步驟a5是脊部形成工序，如圖3E所示，蝕刻第三包層33而進(jìn)行形成具有中間層34突出部的脊條紋結(jié)構(gòu)的第一蝕刻工序，移動(dòng)到步驟a6。使用HF蝕刻液在蝕刻停止層31的形成脊部的表面部43，對(duì)第三包層33進(jìn)行蝕刻直到蝕刻停止，形成脊條紋結(jié)構(gòu)，換言之形成脊部32。
步驟a5中形成得到的突出部45，該突出部45是中間層34相對(duì)于第三包層33和蓋層35而在與層合方向大致垂直的方向上突出。
步驟a6是抗蝕劑層形成工序，如圖3F所示，把第二包層30和蝕刻停止層31的面臨中間層34的外周部46用抗蝕劑層48覆蓋，移動(dòng)到步驟a7。使用光刻法，從與蝕刻停止層31和脊部32相對(duì)的位置向離開(kāi)方向上，在蝕刻停止層31上形成抗蝕劑層48。具體說(shuō)就是，抗蝕劑層48以把第三包層33和突出部45埋入的狀態(tài)，而僅把突出部45的面臨層合方向的表面部和寬度方向的外周部露出來(lái)地形成在蝕刻停止層31上。把抗蝕劑層48涂布在蝕刻停止層31的整個(gè)面上，例如進(jìn)行2.6秒的瞬間曝光，從中間層34僅使層合方向的一部分露出來(lái)。抗蝕劑層48例如是陽(yáng)性抗蝕劑，具體說(shuō)就是由甲酚酚醛清漆樹(shù)脂、重氮類感光劑或丙二醇單甲醚醋酸酯(甲氧丙基醋酸酯)為主成分而構(gòu)成的。
步驟a7，主要是為了把所述抗蝕劑層形成工序中產(chǎn)生的殘?jiān)サ幕一ば颍M(jìn)行光激勵(lì)灰化，把脊部32表面部的蝕刻殘?jiān)?，移?dòng)到步驟a8。光激勵(lì)灰化，例如是通過(guò)紫外線(UV)-臭氧(O3)灰化而把抗蝕劑層48除去到200程度。
步驟a8是除去工序，如圖3G所示，至少把第三包層33不可避免地除去，蝕刻中間層34和蓋層35，除去突出部45并且除去抗蝕劑層48。移動(dòng)到步驟a9。把在所述工序中形成的抗蝕劑層48作為掩膜，通過(guò)進(jìn)行蝕刻而把突出部45除去。蝕刻液例如使用飽和溴溶液(SBW)和磷酸和水的混合液。
SBW、磷酸和水的配合比例沒(méi)有特別的限制，能從廣的范圍適當(dāng)進(jìn)行選擇，但蝕刻液要具有蝕刻中間層34的突出部45，也蝕刻蓋層35的特性。因此，中間層34的突出部45能毫無(wú)遺漏地被完全除去，但要對(duì)于蓋層35調(diào)整蝕刻速率以使蓋層35不被不希望地蝕刻。蝕刻液要高精度控制對(duì)蓋層35的蝕刻量，控制減少量。蝕刻液最好是使對(duì)于蓋層35的蝕刻速率是小于或等于0.02μm/分。
蝕刻液的液體溫度沒(méi)有特別的限制，進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定便可，但通常是設(shè)定成接近室溫的容易處理的20℃前后便可。例如蝕刻液被設(shè)定成20℃的SBW∶磷酸∶水＝2∶1∶250。以該配合比對(duì)蓋層35進(jìn)行的蝕刻速率就是0.2μm/分。
通過(guò)蝕刻把突出部45除去后，把抗蝕劑層48例如通過(guò)脫膜劑或灰化來(lái)除去。步驟a6～步驟a8是第二蝕刻工序，如前所述，是把突出部45通過(guò)蝕刻而除去。
步驟a9是電介質(zhì)層形成工序，如圖3H所示，形成電介質(zhì)層，移動(dòng)到步驟a10。首先層合電介質(zhì)層22的初級(jí)體以把電介質(zhì)層覆蓋部39和脊露出面部38覆蓋。然后，把電介質(zhì)層22的初級(jí)體形成在脊露出面部38層合方向X1上的部分，通過(guò)使用光刻法的蝕刻而除去，形成電介質(zhì)層22。
電介質(zhì)層22的初級(jí)體，例如是通過(guò)等離子化學(xué)氣相成長(zhǎng)(PlasmaChmica Vopour Depsition，簡(jiǎn)稱PCVD)法而形成的。電介質(zhì)層22的初級(jí)體由于是使脊部32的寬度方向兩側(cè)面部面對(duì)層合方向X1地，或與層合方向X1大致平行地被形成的，所以能使層厚度無(wú)偏差地大致均勻地形成在脊部32上，緊貼在脊部32上地形成。
步驟a10是電極形成工序，如圖3I所示，在電介質(zhì)層22和基板25上形成電極，移動(dòng)到步驟a11。在電介質(zhì)層22和脊露出面部38上設(shè)置p型電極24，以把電介質(zhì)層22和脊露出面部38覆蓋。在基板25上設(shè)置n型電極23，以把與基板25上層合的第一緩沖層26表面部相對(duì)的另一表面部覆蓋。通過(guò)這樣設(shè)置電極23、24，就能形成圖3I所示的半導(dǎo)體激光元件20。當(dāng)這樣形成了半導(dǎo)體激光元件20則移動(dòng)到步驟a11，半導(dǎo)體激光元件20的制造結(jié)束。
如以上說(shuō)明的，本實(shí)施例半導(dǎo)體激光元件20的制造方法具有層合工序、蝕刻工序、側(cè)蝕刻工序、第一蝕刻工序和第二蝕刻工序。通過(guò)這些工序來(lái)制造具有脊形條形結(jié)構(gòu)32的半導(dǎo)體激光元件20。第二蝕刻工序中，其蝕刻突出部45并且除去，所述突出部45，其是在所述第一蝕刻工序中形成而得到的，即，該突出部是中間層34相對(duì)于第三包層33和蓋層35并且在與層合方向大致垂直方向上突出。
第二蝕刻工序具有步驟a6的用抗蝕劑層48覆蓋的步驟和步驟a8中的進(jìn)行蝕刻的步驟。用抗蝕劑層48覆蓋的步驟中，把第三包層33和蝕刻停止層31其面臨中間層34的外周部46用抗蝕劑層48覆蓋。這樣，就能防止第三包層33和蝕刻停止層31被蝕刻，而把中間層34蝕刻。在進(jìn)行蝕刻的步驟中，至少把第三包層33不可避免地除去，蝕刻中間層34和蓋層35。這樣，能把中間層34的突出部45除去，且能防止把蓋層35不希望地被蝕刻。
這樣，使第三包層33和蓋層35不被不希望地被蝕刻地，盡可能地抑制第三包層33和蓋層35的變形，能可靠地僅把突出部45蝕刻除去。即能抑制蓋層35和第三包層33的變形，而把中間層34的突出部45除去。因此，在與層合方向大致垂直的方向上能制造沒(méi)有凹凸的脊。因此，能防止動(dòng)作電壓的增大和外部微分量子效率的降低。這樣，能制造以穩(wěn)定低動(dòng)作電流進(jìn)行動(dòng)作的半導(dǎo)體激光元件20。特別是能得到半導(dǎo)體激光元件20，該半導(dǎo)體激光元件20即使在伴隨激光高輸出化的高溫環(huán)境下，也以穩(wěn)定低動(dòng)作電流進(jìn)行動(dòng)作。且在本實(shí)施例中，中間層34是由GaInP晶體構(gòu)成，蓋層35是由GaAs晶體構(gòu)成。因此，能實(shí)現(xiàn)把中間層34的突出部45進(jìn)行蝕刻，而不把殘余部分不希望地蝕刻的制造方法。
在本實(shí)施例中，在第二蝕刻工序中使用的蝕刻液，是飽和溴水、磷酸和水的混合液。能實(shí)現(xiàn)把中間層34的突出部45進(jìn)行蝕刻，而不把殘余部分不進(jìn)行不希望蝕刻的蝕刻液。
在第二蝕刻工序中，通過(guò)把飽和溴水、磷酸和水的混合液作為蝕刻液使用，比起現(xiàn)有技術(shù)的蝕刻液來(lái)，能使蝕刻液難于滲入第三包層33與抗蝕劑層48的間隙中。這樣，能防止蝕刻液對(duì)第三包層33進(jìn)行不希望的蝕刻。
已有的蝕刻液有時(shí)產(chǎn)生用本來(lái)的蝕刻速率不能說(shuō)明的突發(fā)的蝕刻異常，蓋層35會(huì)部分消失，但飽和溴水、磷酸和水的混合液則能防止這種蝕刻異常的發(fā)生。
本實(shí)施例的第二蝕刻工序，在對(duì)應(yīng)于步驟a6的用抗蝕劑層48覆蓋的步驟與對(duì)應(yīng)于步驟a8的蝕刻步驟之間，還具有對(duì)應(yīng)于步驟a7的光激勵(lì)灰化步驟。通過(guò)進(jìn)行光激勵(lì)灰化，能把進(jìn)行蝕刻時(shí)會(huì)成為障礙的不希望的異物除去。換言之，通過(guò)在蝕刻前階段積極地適用光激勵(lì)灰化，能有效進(jìn)行把該蝕刻時(shí)成為障礙的異物除去。因此，能高精度地進(jìn)行蝕刻。這樣，能盡可能地防止把蓋層35不希望地蝕刻。且通過(guò)適用該光激勵(lì)灰化，使例如等離子灰化那樣由等離子電荷粒子引起產(chǎn)生的損傷全部消失。
圖4是表示不進(jìn)行步驟a7的灰化工序，就進(jìn)行步驟a8除去工序時(shí)的半導(dǎo)體激光元件20制造階段狀態(tài)的剖面圖。如圖4所示，在蝕刻后脊部32的表面部上出現(xiàn)殘?jiān)?9?？紤]這是對(duì)應(yīng)于蝕刻前的步驟a6抗蝕劑層形成工序中，在表面上產(chǎn)生了某種殘?jiān)?，而其通過(guò)蝕刻液蝕刻而被明顯化了。這種殘?jiān)?9產(chǎn)生之后再除去是非常困難的。通過(guò)步驟a7的灰化工序，能把抗蝕劑層形成工序中產(chǎn)生的某種殘?jiān)煽康爻?，能形成漂亮的脊?2。
本實(shí)施例設(shè)定所述蝕刻液的飽和溴水、磷酸和水的混合液的混合比，以使蝕刻蓋層35的蝕刻速率小于或等于0.2μm/分。通過(guò)設(shè)定這樣的蝕刻速率，能防止蓋層35被不希望地蝕刻，能把突出部45蝕刻除去。
所述實(shí)施例不過(guò)是本發(fā)明的例示，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以變更結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例的灰化工序中，也可以加熱基板25來(lái)提高灰化速度。這樣，能謀求縮短制造半導(dǎo)體激光元件的節(jié)拍時(shí)間。所述“把第三包層33不可避免地除去”，與第三包層33其性能不被惡化的程度下其也有可能被稍微蝕刻，是同意義的。
所述實(shí)施例中，第一導(dǎo)電型是通過(guò)n型半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)的，第二導(dǎo)電型是通過(guò)p型半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)的，但并不限定于此，也可以是第一導(dǎo)電型通過(guò)p型半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)，第二導(dǎo)電型通過(guò)n型半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明能不從其精神或主要特點(diǎn)脫離地實(shí)施其他各種形態(tài)。因此，所述實(shí)施例的所有點(diǎn)不過(guò)是單單的例示，本發(fā)明的范圍是專利要求所示的范圍，不受說(shuō)明書本文的任何限制。且屬于專利要求范圍的變形和變更，都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光元件的制造方法，其包括順次層合工序，其在基板上至少順次層合第一導(dǎo)電型包層、有源層、第二導(dǎo)電型第一包層、蝕刻停止層、第二導(dǎo)電型第二包層、第二導(dǎo)電型中間帶間隙層和第二導(dǎo)電型蓋層；蝕刻工序，其蝕刻第二導(dǎo)電型蓋層、第二導(dǎo)電型中間帶間隙層和第二導(dǎo)電型第二包層的一部分；側(cè)蝕刻工序，其蝕刻第二導(dǎo)電型蓋層；第一蝕刻工序，其蝕刻第二導(dǎo)電型第二包層而形成具有第二導(dǎo)電型中間帶間隙層突出部的脊條紋結(jié)構(gòu)；第二蝕刻工序，其蝕刻突出部并且除去，所述突出部，其是在所述第一蝕刻工序中形成而得到的，是第二導(dǎo)電型中間帶間隙層相對(duì)于第二導(dǎo)電型第二包層和第二導(dǎo)電型蓋層并且Z在與層合方向大致垂直方向突出，其特征在于，所述第二蝕刻工序具有覆蓋步驟，其用抗蝕劑層覆蓋面臨第二導(dǎo)電型第二包層和蝕刻停止層的第二導(dǎo)電型中間帶間隙層的外周部；蝕刻步驟，其至少把第二導(dǎo)電型第二包層不可避免地除去，并對(duì)第二導(dǎo)電型中間帶間隙層和第二導(dǎo)電型蓋層進(jìn)行蝕刻。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光元件的制造方法，其特征在于，第二導(dǎo)電型中間帶間隙層由GaInP晶體構(gòu)成，第二導(dǎo)電型蓋層由GaAs晶體構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光元件的制造方法，其特征在于，在第二蝕刻工序中使用的蝕刻液，是飽和溴水、磷酸和水的混合液。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光元件的制造方法，其特征在于，第二蝕刻工序，在使用抗蝕劑層覆蓋的步驟與進(jìn)行蝕刻的步驟之間還具有進(jìn)行光激勵(lì)灰化的步驟。
5.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光元件的制造方法，其特征在于，所述蝕刻液設(shè)定的飽和溴水、磷酸和水的混合比，以使蝕刻第二導(dǎo)電型蓋層的蝕刻速率是小于或等于0.2μm/分。
全文摘要
一種半導(dǎo)體激光元件的制造方法，其抑制蓋層和第三包層的變形，而把中間層的突起部除去。其在第二蝕刻工序中，把面臨第三包層(33)和蝕刻停止層(31)的中間層(34)的外周部(46)用抗蝕劑層(48)覆蓋，至少把第三包層(33)不可避免地除去，蝕刻中間層(34)和蓋層(35)。這樣，把中間層(34)的突出部(45)除去，且能防止把蓋層(35)不希望地被蝕刻，與層合方向大致垂直的方向上制造沒(méi)有凹凸的脊部，防止動(dòng)作電壓的增大和外部微分量子效率的降低。
文檔編號(hào)H01S5/22GK1767286SQ20051011876
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者角田篤勇, 菅原章義 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社