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JP3753965B2 - Method of manufacturing gallium nitride compound semiconductor light emitting device - Google Patents
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JP3753965B2 - Method of manufacturing gallium nitride compound semiconductor light emitting device - Google Patents

Method of manufacturing gallium nitride compound semiconductor light emitting device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、InGaAlNなどの窒化ガリウム系化合物半導体を用いた青色発光の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの開発が進められている。この窒化ガリウム系化合物半導体半導体レーザは、短波長であり、小さなビーム径が得られるため、光ディスクなどの高密度情報処理用の光源として、期待されている。光ディスクシステム等への応用では、レーザの出射ビームを極小スポットに絞ることが必要であるとともに、基本横モード発振が不可欠である。このような窒化ガリウム系半導体レーザとして、従来、リッジ構造のレーザが多く報告され、また販売されている。このリッジ構造のレーザにおいて、発振閾値および横モードの制御などの素子特性は、リッジ部の深さおよびリッジ部の幅に大きく依存する。特に、リッジ部の幅は約2μm以下にする必要がある。
【0003】
このリッジ構造のレーザの製造方法を、図12を用いて簡単に説明する。図12は模式図であり各部分の倍率を変えて示している。リッジ構造のレーザの製造方法においては、まず、基板601上に積層体602を形成し、この積層体602の各レーザ部分L(i)に、反応性イオンエッチング(RIE)や反応性イオンビームエッチング(RIBE)などのエッチング法により、リッジR(i)を形成する。次に、積層対602上にCVDあるいはスパッタリング等の成膜法によりSiO膜Sを形成する。次に、ガラスマスク603の窓W(i)を用いた光露光プロセスによりSiO膜Sにストライプ状の開口H(i)を開ける。ここで、リッジR(3)の位置と、開口H(3)の位置と、は一致するようにする。次に、この開口H(i)からリッジR(i)に電極メタルを蒸着する。その後、基板601上の各レーザ部分L(i)を素子分離して、レーザ素子が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリッジ構造のレーザは、サファイアあるいは炭化珪素からなる基板601上に形成されるのが一般的である。しかし、図12に示すように、基板601には、基板601と、積層体602と、の熱膨張係数の違いに起因する大きな反りが発生する。この反りは、リッジR(i)の幅約2μmと比べて大きな反りであり、例えば、直径約5cmの基板601を水平面上に置いた場合、基板601の中心部と端部との高さの差は数十μmにも及ぶ。このため、基板601の端部では、リッジR(i)と、開口H(i)との位置がずれてしまう。すなわち、基板601中心部のレーザ部分L(3)ではリッジR(3)と開口H(3)の位置が一致するのに対し、基板601端部のレーザ部分L(1)ではリッジR(1)と開口H(1)との位置がずれてしまう。
【0005】
このように、従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法では、基板601の端部では、リッジR(i)と開口H(i)の位置がずれるために、リッジR(i)と電極の位置がずれてしまった。これにより、基板601の端部のレーザ部分L(i)では、抵抗が上昇したり、リークが発生したりしてレーザ発振が得られなくなった。このため、基板601の端部ほどレーザ素子の歩留まりが低下していた。レーザ素子が得られるのは、基板601の中心付近の20%程度以下の領域しかなかった。
【0006】
以上のように、従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法では、リッジR(i)への電極形成の歩留まりが極端に悪いという課題があった。また、このような基板の反りによる歩留まり低下の問題は、窒化ガリウム系化合物半導体レーザ以外の他の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子や、窒化ガリウム系化合物半導体素子にもあった。
【0007】
本発明は、上述した課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、留まりが高い窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法は、端面を光出射面とする窒化ガリウム系化合物半導体層を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法であって、レジストパターンを、素子分離溝の側面を前記端面として前記窒化ガリウム系化合物半導体層表面のうちの前記端面を除く部分に形成する工程と、第1の誘電体を過飽和に溶解した水溶液に前記窒化ガリウム系化合物半導体層を浸して前記端面上に第1の誘電体膜を選択的に析出させる工程と、第2の誘電体を過飽和に溶解した水溶液に前記窒化ガリウム系化合物半導体層を浸して前記第1の誘電体上に第2の誘電体膜を選択的に析出させる工程と、を交互に行い、前記端面上に前記第1の誘電体膜と前記第2の誘電体膜との多層反射膜を形成する工程と、を備え、前記第1または第2の誘電体膜がSiO 膜であり、前記第2または第1の誘電体膜がTiO 膜およびZrO 膜のいずれかであることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照にしつ、本発明の実施の形態の窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法について説明する。本実施形態の特徴の1つは、図1(c)から分かるように、レジストパターンMが形成された窒化ガリウム系化合物半導体層102上にSiO膜S(誘電体膜)を形成する方法において、本発明者が独自に開発した液相成長法(LPD)を用いることにより、レジストパターンM上にはSiO膜Sを形成せず、レジストパターンMが形成されていない窒化ガリウム系化合物半導体層102上に選択的にSiO膜Sを形成する点である。以下、まず、この液相堆積法について説明し、次に、参考例および第の実施例でこの液相堆積法を用いた窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法について説明する。
【0012】
1(a)〜(d)は、窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法を示す図である。
【0013】
(1)まず、図1(a)に示すように、有機金属気相成長法(MOCVD法)により、サファイア基板101上にGaN層(窒化ガリウム系化合物半導体層)102を成長する。
【0014】
(2)次に、GaN層102上にポジレジストを塗布し、図1(b)に示すように、光露光プロセスにより所望のレジストパターンMを形成する。その後、窒素雰囲気中で105℃でベーキングを行う。
【0015】
(3)次に、図1(c)に示すように、本発明者が独自に開発した液相堆積法により、レジストパターンMが形成されていないGaN層102上に選択的にSiO膜S(誘電体膜)を形成する。具体的には、液温を30℃に保持し、SiOを過飽和に溶解したHSiF水溶液(0.35mol/l)中へウェーハを浸し、Al箔を僅かに溶液中に添加することによって、次の化学反応により、SiO膜Sが析出する。
【0016】
SiF+2HO=SiO+6HF ・・・・(1)
6HF + Al =AlF+3H ・・・・(2)
この時、SiO膜Sは、レジストパターンM上には析出せず、GaN層102上にのみ析出する。ここでAlは、(1)式における反応を右側に進めて、SiO膜Sを析出しやすくする働きをする。この堆積条件でのSiO膜Sの堆積速度は、0.1μm/hrである。
【0017】
(4)次に、レジストパターンMを除去し、図1(d)に示すように、SiO膜Sに所定のパターンの開口Hが得られる。この開口Hは、電極形成等に用いることができる。
【0018】
なお、以上説明した窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法は、次のように把握できる。すなわち、窒化ガリウム系化合物半導体層102上にレジストパターンMを形成する工程と(図1(b))、SiO(誘電体)を過飽和に溶解したHSiF水溶液に前記窒化ガリウム系化合物半導体層102を浸して前記レジストパターンMが形成された部分を除いて前記窒化ガリウム系化合物半導体層102上にSiO膜S(誘電体膜)を選択的に析出させる工程と(図1(c))、を備えるものとして把握できる。
【0019】
以上説明した図1の窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法では、液相堆積法を用いることにより、図1(c)のようにGaN層102層上に選択的にSiO膜Sを形成することができる。これにより、開口Hを、設計した場所に位置ずれなく形成でき、電極などを位置ずれなく形成することができる。
【0020】
もっとも、従来、窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法では、SiO膜Sの選択的な堆積は極めて困難であると考えられていた。このため、このような選択的な堆積ができないことを前提にして製造プロセスが設計されていた。そして上記の液相堆積法を用いた選択的堆積も、従来、ほとんど注目されていなかった。この原因の1つとして、本発明者は、液相堆積法によってSiO膜Sの選択的堆積を行うことは、堆積条件に影響されやすく、通常の技術者は容易に達成することができなかったからであると考えている。しかしながら本発明者は、不断の研究開発により、以下のような条件で、上記のような選択的堆積ができることを見出した。
【0021】
まず、SiO膜Sの選択的な形成を行うには、レジストパターンM形成後のベーキング温度を150℃未満にすると良いことが分かった。図1の製造方法では、レジストパターンM形成後のベーキング温度を105℃としたが、本発明者の実験によれば、ベーキング温度を150℃以上にすると、レジストパターンMが変質してしまい、レジストパターンM上へもSiO膜Sが析出してしまった。そしてこれによりSiO膜Sの選択性が失われてしまった。
【0022】
ここで、図1の製造方法において、図1(b)の工程の後に、レジストパターンMをマスクとして、塩素系ガスを用いたドライエッチングを行い、このレジストパターンMをそのまま、選択堆積用のマスクに用いることもできる。この場合も、エッチング中のウェーハ温度を150℃以下に抑えることにより、選択性が失われないことが分かった。
【0023】
次に、図1の製造方法では、堆積速度が、溶液の濃度、溶液の温度により変化することが分かった。そして、堆積速度0.5μm/h以上では、溶液中での均一核生成により生じたSiO膜Sがウェーハ上に付着し、SiO膜Sのモホロジーを著しく劣化させることが分かった。また、SiO膜Sがレジストパターン上にも堆積してしまい、選択性が失われてしまうことが分かった。本発明者はさらに実験を行った結果、SiO膜Sの選択的な形成を行うには、SiO膜Sの堆積速度を0.2μm/h以下にするのが望ましいことが分かった。
【0024】
本発明者はさらに、このような堆積速度を得るための詳細な研究を行った。その結果、HSiF水溶液濃度を0.3mol/l以上0.7mol/l以下、望ましくは0.3mol/l以上0.5mol/l以下にすると良いことが分かった。さらに、堆積時の温度は40℃以下で行うことが良いことが分かった。
【0025】
以上述べたように、本発明による窒化ガリウム系半導体102上へのSiO膜Sの選択的堆積については、堆積条件に影響され容易に達成されるものではなく、不断の研究開発により見出されたものである。
【0026】
以上説明した図1の窒化物ガリウム系化合物半導体素子の製造方法では、誘電体膜SとしてSiO膜を用いたが、TiO膜やZrO膜を用いることもできる。SiO膜を用いる場合は、液層堆積法において使用する水溶液として、ケイフッ化水素酸HSiF水溶液の他に、ケイフッ化アンモニウム(NHSiF水溶液、ケイフッ化カリウムKSiF水溶液、ケイ酸ナトリウムNaSiO水溶液、ケイフッ化ナトリウムNaSiF水溶液、等を用いることができる。TiO膜を用いる場合は、液層堆積法において使用する水溶液として、ヘキサフルオロチタン酸アンモニウム(NHTiF水溶液、フッ化カリウムチタンKTiF水溶液、ヘキサフルオロチタン酸ナトリウムNaTiF水溶液、等を用いることができる。ZrO膜を用いる場合は、液層堆積法において使用する水溶液として、フッ化ジルコニウムカリウムKZrF水溶液を用いることができる。
【0027】
に、図面を参照にしつつ、上記の液相堆積法を用いた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法を説明する。まず、参考例では、窒化上ガリウム系半導体レーザの電極を位置ずれなく形成する方法について説明し、第の実施例では、窒化ガリウム系半導体レーザの端面に高反射コーティング膜を選択的に形成する方法について説明する。
【0028】
参考例)
図2は、参考例に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザの概略断面図である。サファイア基板201上には、窒化ガリウム系化合物半導体層202〜210が形成されている。すなわち、基板201上には、GaNバッファ層202、n−GaNコンタクト層203、n−GaAlNクラッド層204、n−GaN導波層205、InGaN多重量子井戸(MQW)活性層206、n−GaAlNオーバーフロー防止層207、p−GaN導波層208、p−GaAlNクラッド層209、p−GaNコンタクト層210が順次積層されている。p−GaNコンタクト層210とp−GaAlNクラッド層209の一部は図2に示すようにp−GaAlNクラッド層210の途中までエッチング除去され、ストライプ状のリッジRが形成されている。図2のレーザの図中上側の面上には、SiO膜Sが形成されている。そして、リッジR上部のSiO膜Sには開口が形成されている。後述のように、本参考例では、このSiO膜Sの開口を液相堆積法(LPD)を用いて形成している。一方側の電極であるp側電極230は、この開口を用いて、p−GaNコンタクト層210に接するように蒸着されている。また、他方側の電極であるn側電極220は、p−GaNコンタクト層210からn−GaAlNクラッド層204までが部分的に除去されて露呈したn−GaNコンタクト層203に蒸着されている。
【0029】
次に、図2の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法について図3〜図9を参照にして説明する。
【0030】
図3は、図2の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を説明するための概念斜視図である。図2のレーザは、図3から分かるように、基板201上に複数のレーザ部分L(i)が形成されたウェーハを素子分離することにより得られる。ここで、図3では、図2の202〜205層を200n、図2の207〜210層を200p、と示している。図3は直径約5×10μmの円形の基板201の一部分を示した概念図であり、各レーザ部分L(i)の幅は約5×10μmである。
【0031】
参考例の特徴の1つは、前述したSiO膜の選択成長方法を用いて、SiO膜Sの開口を位置ずれなく形成した点である。これにより、SiO膜Sの開口に形成されるp側電極230と、リッジRと、の位置ずれがなくなる。以下、図3のレーザ部分L(i)の製造方法を、各レーザ部分L(i)を拡大して示した図4〜図9の概念断面図を用いて、詳しく説明する。
【0032】
(1)まず、図4に示すように、サファイア基板201上に、有機金属気相成長法(MOCVD法)により窒化ガリウム系化合物半導体層200(200n、206、200p)を形成する。すなわち、基板201上に、膜厚10〜200nmのバッファ層202、膜厚4μmのn−GaNコンタクト層203、膜厚0.6μmのn−GaAlNクラッド層204、膜厚0.1μmのn−GaN光ガイド層205、In . 25Ga . 75N井戸層/In . 05Ga . 95N障壁層からなる多重量子井戸の活性層206、p−GaAlNからなるキャリアオーバーフロー防止層207、膜厚0.1μmのp−GaN光ガイド層208、膜厚0.6μmのp−GaAlNクラッド層209、膜厚0.1μmのp−GaNコンタクト層210、を順次形成する。その後、ウェーハを成長装置から取り出す。
【0033】
(2)次に、p−GaNコンタクト層210上にポジレジストを塗布し、図5に示すように、光露光プロセスにより幅2μmのストライプ状のレジストパターンMを形成する。そして、窒素雰囲気中105℃で10分間ベーキングを行う。
【0034】
(3)次に、図6に示すように、レジストパターンMをマスクとして、p−GaNコンタクト層210とp−GaAlNクラッド層209を深さ0.5μmまでドライエッチングして、リッジRを形成する。具体的には、誘導結合型の反応性イオンエッチング(ICP−RIE)装置中にウェーハをセットし、塩素ガスをエッチングガスとして用い、プラズマ発生用のRFパワー500W、基板バイアス用RFパワー200Wの条件でエッチングを行う。この時、基板温度は25℃に制御する。
【0035】
(4)次に、図7に示すように、上記ドライエッチングでマスクとして用いたレジストパターンMをそのまま用いて、前述の液相堆積法により、SiO膜Sを選択的に堆積させる。具体的には、SiOを飽和させたHSiF水溶液(0.35mol/l)へウェーハを浸すとともに、Al箔を溶液中へ浸する。この時、溶液の温度は30℃に保持し、2h堆積を行う。この工程で、SiO膜Sは、レジストパターンM上には堆積せず、レジストパターンMに覆われていないリッジR側壁部およびリッジR底部にのみ堆積する。SiO膜Sの厚さは、200nmである。
【0036】
(5)次に、図8に示すように、レジストパターンMを除去し、SiO膜Sに、電極形成用の開口Hを形成する。本参考例の製造方法では、この開口Hの位置と、リッジRの位置と、が極めて高い精度で一致する。
【0037】
(6)次に、図9に示すように、n側電極204を形成するためのエッチングを行う。具体的には、まず、図8の積層体上にレジストを塗布し、図9から分かるように、光露光プロセスによりレジストパターンM’を形成する。そして、窒素雰囲気中で105℃でベーキングを行う。次に、フッ化アンモニウムを用いたウエットエッチングにより、レジストパターンM’に覆われていない部分のSiO膜Sをエッチング除去した後、再度、誘導結合型の反応性イオンエッチング(ICP−RIE)装置中にウェーハをセットする。次に、レジストパターンM’をマスクとして、塩素ガスをエッチングガスとして用い、プラズマ発生用のRFパワー500W、基板バイアス用RFパワー200Wの条件で、図9に示すように、n−GaNコンタクト層203が露出するまで部分的にエッチング除去する。
【0038】
(7)次に、レジストパターンM’を除去し、リフトオフプロセスにより、n側電極220、p側電極230を形成する。これにより、図3のレーザ部分L(i)が形成される。そして図3のレーザ部分L(i)を素子分離して、図2のレーザが得られる。
【0039】
なお、以上説明した本参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法は、次のように把握できる。すなわち、窒化ガリウム系化合物半導体層200上にストライプ状のレジストパターンMを形成する工程と(図5)、前記レジストパターンMをマスクとしてドライエッチングによりリッジRを形成する工程と(図6)、SiO(誘電体)を過飽和に溶解したHSiF水溶液に前記窒化ガリウム系化合物半導体層200を浸し前記レジストパターンMが形成された部分を除いて前記窒化ガリウム系化合物半導体層200上にSiO膜S(誘電体膜)を選択的に析出させる工程と(図7)、前記レジストパターンMを除去して前記SiO膜Sの前記リッジR上の部分に開口Hを形成する工程と(図8)、前記開口Hを介して前記リッジRに電極230を蒸着形成する工程と、を備えるものとして把握できる。
【0040】
以上説明した参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法では、液相堆積法を用いて、選択的にSiO膜Sを堆積させることができる(図7)。これにより、リッジR(図6)の形成に用いたレジストパターンMの位置を、そのままSiO膜Sの開口H(図8)の位置にすることができる。そして、この開口Hを、p側電極230の形成に用いることができる。つまり、リッジRの形成と、開口Hの形成と、をレジストパターンMを用いてセルフアラインに行うことができる。これにより、SiO膜Sの開口Hの位置と、リッジRの位置と、が極めて高い精度で一致する。その結果、リッジRの位置と、p側電極230の位置と、が極めて高い精度で一致し、p側電極230を極めて高い歩留まりで形成できる。
【0041】
これに対し、従来の製造方法では、SiO膜Sの選択的な堆積はできないと考えられていた。このため、従来の製造方法では、まず図6の工程でリッジRを形成した後レジストパターンMを除去し、次に積層体上の全面にSiO膜Sを形成し、次にこのSiO膜Sに開口Hを形成していた(図12)。しかし、この法では、基板の端部で、開口Hの位置と、リッジRの位置と、のすれが生じるため、歩留まりが低下していた。なお本参考例の製造方法でも基板201に反りが生じるが、リッジRの位置と開口Hの位置とのずれが生じないので、基板201の反りによる歩留まりの低下は非常に少ない。
【0042】
以上のように、本参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法では、SiO膜Sの選択的堆積を可能にしたので、基板201の反りの有無に係わらずリッジRの位置と開口Hの位置とが一致し、極めて高い歩留まりでp側電極230を形成することができる。
【0043】
以上説明した参考例の窒化物ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法では、誘電体膜SとしてSiO膜を用いたが、TiO膜やZrO膜を用いることもできる。このそれぞれの場合では、図1の製造方法で説明した適当な水溶液を用いることができる。
【0044】
第1の実施例
の実施例では、図10、図11を参照にして、液相堆積法により窒化ガリウム系化合物半導体レーザの端面に高反射コーティング膜を形成する方法について説明する。高反射コーティング膜を形成する前までの工程(図3)は、参考例と同様である。
【0045】
図10は第の実施例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念斜視図である。図10は、図3と同様に、直径約5×104μmの円形の基板201の一部分を示した概念図であり、各レーザ部分L(i)の幅は約5×102μmである。また、図11は、図10の点線AA’における断面図である。
【0046】
(1)まず、図3のウェーハ上にポジレジストを塗布し、光露光プロセスにより、図10から分かるようにレジストパターンMを形成する。このレジストパターンMは、図10から分かるように、リッジストライプと直交する方向に、素子分離溝402を形成するためのストライプ状の溝を持っている。その後、窒素雰囲気中で105℃でベーキングを行う。次に、レジストパターンMの溝に露出したSiO膜Sをフッ化アンモニウム溶液によりエッチング除去する。そして、さらにエッチングを行い、図10に示すように素子分離溝402を形成する。具体的には、誘導結合型の反応性イオンエッチング(ICP−RIE)装置中にウェーハをセットし、塩素ガスをエッチングガスとして用い、プラズマ発生用のRFパワー500W、基板バイアス用RFパワー200Wの条件で、サファイア基板201が露出するまでエッチングを行い、素子分離溝402を形成する。この素子分離溝402に露呈した面は、図11(a)に示すレーザ出射端面501となる。
【0047】
(2)次に、図11(a)のウェーハを、SiOを飽和させたHSiF水溶液(0.35mol/l)へを浸し、この溶液中へAl箔を添加する。この時、溶液の温度は30℃に保持する。この工程で、図11(b)から分かるように、SiO膜S’が、レジストパターンMで覆われていないレーザ端面501およびサファイア面201に堆積する。SiO膜S’の堆積膜厚は、レーザ端面501での光学膜厚が1/4波長厚となるようにする。次に、ウェーハを、0.5mol/lのヘキサフルオロチタン酸アンモニウム(NHTiFの水溶液中に浸すと同時に、0.5mol/lのHBOおよび純水を添加する。これにより、レーザ端面501上およびサファイア201上に堆積したSiO膜S’上に、TiO膜Tが堆積する。この工程を繰り返し行うことにより、SiO膜S’と、TiO膜Tと、を交互に2回づつ積層した高反射コート膜502を堆積する。
【0048】
(3)次に、図11(c)に示すようにレジストパターンMを除去する。その後、ウェーハを素子分離してチップ化し、半導体レーザを作成する。
【0049】
なお、以上説明した第の実施の形態の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法は次のように把握できる。すなわち、端面501を光出射面とする窒化ガリウム系化合物半導体層200を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法であって、レジストパターンMを、前記窒化ガリウム系化合物半導体層200表面のうちの前記端面501を除く部分に形成する工程と、SiO(第1の誘電体)を過飽和に溶解した水溶液に前記窒化ガリウム系化合物半導体層200を浸して前記端面501上にSiO膜(第1の誘電体膜)S’を選択的に析出させる工程と、TiO(第2の誘電体)を過飽和に溶解した水溶液に前記窒化ガリウム系化合物半導体層200を浸して前記SiO膜S’上にTiO膜(第2の誘電体膜)Tを選択的に析出させる工程と、を交互に行い、前記レジストパターンMが形成されていない前記端面501上にSiO膜S’とTiO膜Tとの多層反射膜502を形成する工程と、を備えるものとして把握することができる。
【0050】
以上説明した第の実施例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法では、液層堆積法により高反射コート膜502を形成したので、ウェーハを素子分離する前に容易に高反射コート膜502の形成ができ、レーザ素子の歩留まりを高くすることができる。すなわち、素子分離をする前の基板201は直径が数cm程度あるので取り扱いが容易であり、高反射膜を形成する際に、ウェーハハンドリングの困難さによる歩留まりの低下がない。また、高反射膜502は、誘電体であるが、選択的に堆積するため電極部への回り込みがなく、導電性不良による歩留まり低下もない。
【0051】
これに対し、従来、高反射コート膜はスパッタ−リングや真空蒸着等の方法により形成されていた。この場合、まず、ストライプ状のレーザ部分L(i)と垂直方向にウェーハをへき開してバー状に分離し(図3参照)、次に、高反射膜を堆積させるへき開面を除きウェーハを覆うように治具で固定し、次に、へき開面の片側づつに高反射膜を堆積させていた。しかし、この方法では、高反射膜を堆積させる前にウェーハを分離していたので、ウェーハハンドリングが困難で、歩留まりが悪かった。また、この方法では、へき開面を除く部分のウェーハを覆っていても、蒸着材料の回り込みによりp側電極230又はn側電極220にSiO膜S’又はTiO膜Tが堆積してしまった。このため、導電不良が起こり、さらに歩留まりが悪くなった。また、細いバー状の試料を治具にセットする必要があり、生産性も悪かった。
【0052】
以上説明した図10、図11の製造方法では、高反射コート膜502としてTiO/SiO膜について説明したが、図1の製造方法で説明した適当な水溶液を用いることにより、ZrO/SiO膜などの他の高反射コート膜を形成することもできる。さらに、高反射コート膜のみならず、堆積する膜の組合せ、膜厚を調整することによりDFBレーザに用いられる低反射膜の形成も可能である。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法において、液相堆積法により、誘電体膜をレジストパターンが形成されていない部分に選択的に形成できるようにしたので、反射コート膜の形成を設計した場所に位置ずれなく行うことができ、歩留まりを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法を示す断面図。
【図2】 本発明の参考例に係わる窒化ガリウム系化合物半導体レーザの概略断面図。
【図3】 本発明の参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を説明するための概念斜視図。
【図4】 本発明の参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念断面図。
【図5】 本発明の参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念断面図で、図4に続く図。
【図6】 本発明の参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念断面図で、図5に続く図。
【図7】 本発明の参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念断面図で、図6に続く図。
【図8】 本発明の参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念断面図で、図7に続く図。
【図9】 本発明の参考例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念断面図で、図8に続く図。
【図10】 本発明の第の実施例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念斜視図。
【図11】 本発明の第の実施例の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念断面図で、図10の点線AA’における概念断面図。
【図12】 従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの製造方法を示す概念断面図。
【符号の説明】
102 窒化ガリウム系化合物半導体層
200 窒化ガリウム系化合物半導体層
230 p側電極
502 高反射コート膜(多層反射膜)
S SiO2膜
S’ SiO2膜
T TiO2膜
M レジストパターン
H 開口
R リッジ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
    The present inventionNitroThe present invention relates to a method for manufacturing a gallium phosphide-based compound semiconductor light emitting device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, blue light emitting gallium nitride compound semiconductor lasers using gallium nitride compound semiconductors such as InGaAlN have been developed. This gallium nitride-based compound semiconductor semiconductor laser is expected to be used as a light source for high-density information processing such as an optical disk because it has a short wavelength and a small beam diameter. In application to an optical disk system or the like, it is necessary to focus the laser beam to a minimum spot, and fundamental transverse mode oscillation is indispensable. As such a gallium nitride based semiconductor laser, many ridge structure lasers have been reported and sold. In the ridge structure laser, element characteristics such as oscillation threshold and transverse mode control greatly depend on the depth of the ridge and the width of the ridge. In particular, the width of the ridge portion needs to be about 2 μm or less.
[0003]
A method of manufacturing this ridge structure laser will be briefly described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic diagram showing the magnification of each part changed. In the ridge structure laser manufacturing method, first, a laminate 602 is formed on a substrate 601, and reactive ion etching (RIE) or reactive ion beam etching is performed on each laser portion L (i) of the laminate 602. The ridge R (i) is formed by an etching method such as (RIBE). Next, SiO 2 is deposited on the stacked pair 602 by a film formation method such as CVD or sputtering.2A film S is formed. Next, SiO 2 is obtained by a light exposure process using the window W (i) of the glass mask 603.2Striped openings H (i) are opened in the film S. Here, the position of the ridge R (3) and the position of the opening H (3) are made to coincide. Next, an electrode metal is evaporated from the opening H (i) to the ridge R (i). Thereafter, each laser portion L (i) on the substrate 601 is element-isolated to obtain a laser element.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional ridge laser is generally formed on a substrate 601 made of sapphire or silicon carbide. However, as shown in FIG. 12, the substrate 601 is greatly warped due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate 601 and the stacked body 602. This warp is a large warp compared to the width of the ridge R (i) of about 2 μm. For example, when a substrate 601 having a diameter of about 5 cm is placed on a horizontal plane, the height of the center portion and the end portion of the substrate 601 is The difference is several tens of μm. For this reason, the position of the ridge R (i) and the opening H (i) is shifted at the end of the substrate 601. That is, the position of the ridge R (3) and the opening H (3) coincide with each other in the laser portion L (3) at the center of the substrate 601, whereas the ridge R (1) in the laser portion L (1) at the end of the substrate 601. ) And the opening H (1) are misaligned.
[0005]
As described above, in the conventional method of manufacturing a gallium nitride compound semiconductor laser, the positions of the ridge R (i) and the opening H (i) are shifted at the end portion of the substrate 601, so The position has shifted. As a result, in the laser portion L (i) at the end of the substrate 601, the resistance increases or a leak occurs, and laser oscillation cannot be obtained. For this reason, the yield of the laser element is reduced toward the end of the substrate 601. The laser element was obtained only in an area of about 20% or less near the center of the substrate 601.
[0006]
As described above, the conventional method for manufacturing a gallium nitride compound semiconductor laser has a problem that the yield of electrode formation on the ridge R (i) is extremely poor. In addition, the problem of yield reduction due to the warpage of the substrate is also present in gallium nitride compound semiconductor light emitting devices other than gallium nitride compound semiconductor lasers and gallium nitride compound semiconductor devices.
[0007]
  The present invention has been made on the basis of recognition of the above-described problems, and its purpose is as follows.WalkIt is to provide a method for manufacturing a gallium nitride compound semiconductor light emitting device having a high yield.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
BookA method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to the present invention is a method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device having a gallium nitride-based compound semiconductor layer having an end face as a light emitting surface, and a resist pattern,The side surface of the element isolation groove as the end surfaceForming a portion of the surface of the gallium nitride-based compound semiconductor layer excluding the end surface; and immersing the gallium nitride-based compound semiconductor layer in an aqueous solution in which a first dielectric is dissolved in a supersaturated state. A step of selectively depositing the dielectric film, and immersing the gallium nitride compound semiconductor layer in an aqueous solution in which the second dielectric is dissolved in a supersaturated manner to form a second dielectric film on the first dielectric. And selectively depositing, and forming a multilayer reflective film of the first dielectric film and the second dielectric film on the end face.The first or second dielectric film is made of SiO. 2 And the second or first dielectric film is TiO. 2 Membrane and ZrO 2 One of the membranesIt is characterized by that.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, a method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. One of the features of the present embodiment is that, as can be seen from FIG. 1C, SiO 2 is formed on the gallium nitride compound semiconductor layer 102 on which the resist pattern M is formed.2In the method of forming the film S (dielectric film), by using the liquid phase growth method (LPD) originally developed by the present inventor, SiO 2 is formed on the resist pattern M.2A SiO film is selectively formed on the gallium nitride compound semiconductor layer 102 without forming the film S and without forming the resist pattern M.2This is the point at which the film S is formed. First of all,thisWe ’ll talk about liquid deposition,referenceExample and number1A method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor laser using this liquid phase deposition method will be described in the embodiment.
[0012]
  Figure1 (a)-(d)NitridingIt is a figure which shows the manufacturing method of a gallium type compound semiconductor element.
[0013]
(1) First, as shown in FIG. 1A, a GaN layer (gallium nitride compound semiconductor layer) 102 is grown on a sapphire substrate 101 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
[0014]
(2) Next, a positive resist is applied on the GaN layer 102, and as shown in FIG. 1B, a desired resist pattern M is formed by an optical exposure process. Thereafter, baking is performed at 105 ° C. in a nitrogen atmosphere.
[0015]
(3) Next, as shown in FIG. 1C, SiO is selectively formed on the GaN layer 102 on which the resist pattern M is not formed by the liquid phase deposition method originally developed by the present inventor.2A film S (dielectric film) is formed. Specifically, the liquid temperature is kept at 30 ° C. and SiO 22H dissolved in supersaturation2SiF6By immersing the wafer in an aqueous solution (0.35 mol / l) and adding a slight amount of Al foil into the solution, the following chemical reaction results in SiO 22Film S is deposited.
[0016]
H2SiF6+ 2H2O = SiO2+ 6HF (1)
6HF + Al = AlF6+ 3H2   (2)
At this time, SiO2The film S does not deposit on the resist pattern M, but only on the GaN layer 102. Here, Al advances the reaction in the formula (1) to the right side, and SiO 22It serves to facilitate the deposition of the film S. SiO under these deposition conditions2The deposition rate of the film S is 0.1 μm / hr.
[0017]
(4) Next, the resist pattern M is removed, and as shown in FIG.2A predetermined pattern of openings H is obtained in the film S. This opening H can be used for electrode formation or the like.
[0018]
  As explained aboveNitridingThe manufacturing method of a gallium compound semiconductor device can be grasped as follows. That is, a step of forming a resist pattern M on the gallium nitride-based compound semiconductor layer 102 (FIG. 1B), SiO 22H in which (dielectric) is dissolved in supersaturation2SiF6The gallium nitride compound semiconductor layer 102 is immersed in an aqueous solution to remove SiO 2 on the gallium nitride compound semiconductor layer 102 except for a portion where the resist pattern M is formed.2And a step of selectively depositing the film S (dielectric film) (FIG. 1C).
[0019]
In the manufacturing method of the gallium nitride compound semiconductor device of FIG. 1 described above, by using the liquid phase deposition method, SiO 2 is selectively formed on the GaN layer 102 as shown in FIG.2A film S can be formed. As a result, the opening H can be formed at the designed location without displacement, and the electrodes and the like can be formed without displacement.
[0020]
However, in the conventional method of manufacturing a gallium nitride compound semiconductor device, SiO2The selective deposition of film S has been considered extremely difficult. For this reason, a manufacturing process has been designed on the assumption that such selective deposition cannot be performed. Conventionally, selective deposition using the above-described liquid phase deposition method has received little attention. As one of the causes, the present inventor has made SiO 2 by a liquid deposition method.2The selective deposition of the film S is sensitive to the deposition conditions and is believed to be difficult for a normal engineer to achieve. However, the present inventor has found that the above-described selective deposition can be performed under the following conditions by continuous research and development.
[0021]
First, SiO2In order to selectively form the film S, it has been found that the baking temperature after the formation of the resist pattern M should be less than 150 ° C. In the manufacturing method of FIG. 1, the baking temperature after forming the resist pattern M is set to 105 ° C. However, according to the experiment of the present inventors, when the baking temperature is set to 150 ° C. or higher, the resist pattern M is altered and the resist SiO on the pattern M2Film S was deposited. And this makes SiO2The selectivity of the membrane S has been lost.
[0022]
Here, in the manufacturing method of FIG. 1, after the step of FIG. 1B, dry etching using a chlorine-based gas is performed using the resist pattern M as a mask, and the resist pattern M is used as it is as a mask for selective deposition. It can also be used. Also in this case, it was found that selectivity was not lost by suppressing the wafer temperature during etching to 150 ° C. or lower.
[0023]
Next, in the manufacturing method of FIG. 1, it was found that the deposition rate changes depending on the concentration of the solution and the temperature of the solution. When the deposition rate is 0.5 μm / h or more, SiO generated by uniform nucleation in the solution is obtained.2Film S adheres on the wafer and SiO2It has been found that the morphology of the membrane S is significantly degraded. In addition, SiO2It has been found that the film S is deposited on the resist pattern and the selectivity is lost. As a result of further experiments, the present inventor has found that SiO2To selectively form the film S, SiO2It has been found that the deposition rate of the film S is desirably 0.2 μm / h or less.
[0024]
The inventor further conducted detailed studies to obtain such a deposition rate. As a result, H2SiF6It has been found that the concentration of the aqueous solution should be 0.3 mol / l or more and 0.7 mol / l or less, desirably 0.3 mol / l or more and 0.5 mol / l or less. Furthermore, it has been found that the deposition temperature is preferably 40 ° C. or lower.
[0025]
As described above, SiO on the gallium nitride based semiconductor 102 according to the present invention.2The selective deposition of the film S is not easily achieved by being influenced by the deposition conditions, but has been found by continuous research and development.
[0026]
  In the method of manufacturing the nitride gallium compound semiconductor device of FIG. 1 described above, the dielectric film S is made of SiO.2A film was used but TiO2Membrane and ZrO2A membrane can also be used. SiO2When using a film, as an aqueous solution used in the liquid layer deposition method,KayHydrofluoric acid H2SiF6In addition to aqueous solution, ammonium silicofluoride (NH4)2SiF6Aqueous solution, potassium silicofluoride K2SiF6Aqueous solution, sodium silicate Na2SiO3Aqueous solution, sodium silicofluoride Na2SiF6An aqueous solution or the like can be used. TiO2When using a film, ammonium hexafluorotitanate (NH) is used as an aqueous solution used in the liquid layer deposition method.4)2TiF6Aqueous solution, potassium titanium fluoride K2TiF6Aqueous solution, sodium hexafluorotitanate Na2TiF6An aqueous solution or the like can be used. ZrO2When a film is used, potassium zirconium fluoride K is used as the aqueous solution used in the liquid layer deposition method.2ZrF6An aqueous solution can be used.
[0027]
  NextNext, a method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device using the liquid phase deposition method will be described with reference to the drawings. First,referenceThe example describes a method for forming an electrode of a gallium nitride semiconductor laser electrode without misalignment.1In this embodiment, a method of selectively forming a highly reflective coating film on the end face of a gallium nitride based semiconductor laser will be described.
[0028]
  (referenceExample)
  FIG.referenceIt is a schematic sectional drawing of the gallium nitride type compound semiconductor laser concerning an example. Gallium nitride compound semiconductor layers 202 to 210 are formed on the sapphire substrate 201. That is, on the substrate 201, a GaN buffer layer 202, an n-GaN contact layer 203, an n-GaAlN cladding layer 204, an n-GaN waveguide layer 205, an InGaN multiple quantum well (MQW) active layer 206, an n-GaAlN overflow. The prevention layer 207, the p-GaN waveguide layer 208, the p-GaAlN cladding layer 209, and the p-GaN contact layer 210 are sequentially stacked. A part of the p-GaN contact layer 210 and the p-GaAlN clad layer 209 is removed by etching to the middle of the p-GaAlN clad layer 210 as shown in FIG. 2 to form a striped ridge R. On the upper surface of the laser shown in FIG.2A film S is formed. And the SiO above the ridge R2An opening is formed in the film S. As described below, the bookReference exampleThen this SiO2The opening of the film S is formed by using liquid phase deposition (LPD). The p-side electrode 230 that is one side electrode is deposited so as to be in contact with the p-GaN contact layer 210 using this opening. Further, the n-side electrode 220 which is the other side electrode is deposited on the n-GaN contact layer 203 exposed by partially removing the p-GaN contact layer 210 to the n-GaAlN cladding layer 204.
[0029]
Next, a method for manufacturing the gallium nitride compound semiconductor laser shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS.
[0030]
FIG. 3 is a conceptual perspective view for explaining a manufacturing method of the gallium nitride compound semiconductor laser of FIG. As can be seen from FIG. 3, the laser of FIG. 2 is obtained by element isolation of a wafer on which a plurality of laser portions L (i) are formed on a substrate 201. Here, in FIG. 3, the 202-205 layer of FIG. 2 is shown as 200n, and the 207-210 layer of FIG. 2 is shown as 200p. FIG. 3 shows a diameter of about 5 × 104FIG. 6 is a conceptual diagram showing a part of a μm circular substrate 201, and the width of each laser portion L (i) is about 5 × 10.2μm.
[0031]
  BookreferenceOne of the features of the example is the aforementioned SiO2Using the selective growth method of the film,2This is the point that the opening of the film S is formed without displacement. As a result, SiO2Misalignment between the p-side electrode 230 formed in the opening of the film S and the ridge R is eliminated. Hereinafter, the manufacturing method of the laser portion L (i) of FIG. 3 will be described in detail with reference to the conceptual cross-sectional views of FIGS. 4 to 9 in which each laser portion L (i) is enlarged.
[0032]
(1) First, as shown in FIG. 4, a gallium nitride compound semiconductor layer 200 (200n, 206, 200p) is formed on a sapphire substrate 201 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). That is, on the substrate 201, a buffer layer 202 having a thickness of 10 to 200 nm, an n-GaN contact layer 203 having a thickness of 4 μm, an n-GaAlN cladding layer 204 having a thickness of 0.6 μm, and an n-GaN having a thickness of 0.1 μm. Light guide layer 205, In0 . 25Ga0 . 75N well layer / In0 . 05Ga0 . 95A multi-quantum well active layer 206 made of an N barrier layer, a carrier overflow prevention layer 207 made of p-GaAlN, a p-GaN light guide layer 208 having a thickness of 0.1 μm, and a p-GaAlN cladding layer 209 having a thickness of 0.6 μm. Then, a p-GaN contact layer 210 having a thickness of 0.1 μm is sequentially formed. Thereafter, the wafer is removed from the growth apparatus.
[0033]
(2) Next, a positive resist is applied on the p-GaN contact layer 210, and as shown in FIG. 5, a stripe-shaped resist pattern M having a width of 2 μm is formed by an optical exposure process. Then, baking is performed at 105 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere.
[0034]
(3) Next, as shown in FIG. 6, using the resist pattern M as a mask, the p-GaN contact layer 210 and the p-GaAlN cladding layer 209 are dry-etched to a depth of 0.5 μm to form a ridge R. . Specifically, a wafer is set in an inductively coupled reactive ion etching (ICP-RIE) apparatus, chlorine gas is used as an etching gas, RF power for plasma generation is 500 W, and RF power for substrate bias is 200 W. Etching is performed. At this time, the substrate temperature is controlled to 25 ° C.
[0035]
(4) Next, as shown in FIG. 7, by using the resist pattern M used as a mask in the dry etching as it is, the above-described liquid phase deposition method is used to form SiO.2A film S is selectively deposited. Specifically, SiO2H saturated2SiF6The wafer is immersed in an aqueous solution (0.35 mol / l), and the Al foil is immersed in the solution. At this time, the temperature of the solution is kept at 30 ° C. and deposition is performed for 2 hours. In this process, SiO2The film S is not deposited on the resist pattern M, but is deposited only on the side wall of the ridge R and the bottom of the ridge R that are not covered with the resist pattern M. SiO2The thickness of the film S is 200 nm.
[0036]
  (5) Next, as shown in FIG. 8, the resist pattern M is removed and SiO 2 is removed.2An opening H for electrode formation is formed in the film S. BookReference exampleIn this manufacturing method, the position of the opening H coincides with the position of the ridge R with extremely high accuracy.
[0037]
(6) Next, as shown in FIG. 9, etching for forming the n-side electrode 204 is performed. Specifically, first, a resist is applied on the laminate of FIG. 8, and as can be seen from FIG. 9, a resist pattern M ′ is formed by an optical exposure process. Then, baking is performed at 105 ° C. in a nitrogen atmosphere. Next, a portion of SiO not covered with the resist pattern M ′ is etched by wet etching using ammonium fluoride.2After the film S is removed by etching, the wafer is set again in an inductively coupled reactive ion etching (ICP-RIE) apparatus. Next, using the resist pattern M ′ as a mask and chlorine gas as an etching gas, under the conditions of RF power for plasma generation of 500 W and RF power for substrate bias of 200 W, as shown in FIG. Etch away partially until exposed.
[0038]
(7) Next, the resist pattern M ′ is removed, and an n-side electrode 220 and a p-side electrode 230 are formed by a lift-off process. Thereby, the laser portion L (i) of FIG. 3 is formed. Then, the laser portion L (i) in FIG. 3 is element-isolated to obtain the laser in FIG.
[0039]
  The book explained abovereferenceThe manufacturing method of the example gallium nitride compound semiconductor laser can be grasped as follows. That is, a step of forming a striped resist pattern M on the gallium nitride-based compound semiconductor layer 200 (FIG. 5), a step of forming a ridge R by dry etching using the resist pattern M as a mask (FIG. 6), SiO 22H in which (dielectric) is dissolved in supersaturation2SiF6The gallium nitride-based compound semiconductor layer 200 is immersed in an aqueous solution, and a portion of the gallium nitride-based compound semiconductor layer 200 is formed on the gallium nitride-based compound semiconductor layer 200 except for a portion where the resist pattern M is formed.2A step of selectively depositing a film S (dielectric film) (FIG. 7), and removing the resist pattern M to form the SiO2It can be grasped as comprising the step of forming an opening H in the portion of the film S on the ridge R (FIG. 8) and the step of depositing the electrode 230 on the ridge R through the opening H.
[0040]
  Explained abovereferenceIn the manufacturing method of the example gallium nitride compound semiconductor laser, the liquid phase deposition method is used, and SiO2A film S can be deposited (FIG. 7). As a result, the position of the resist pattern M used for forming the ridge R (FIG. 6) is directly changed to SiO 2.2The position of the opening H (FIG. 8) of the film S can be set. The opening H can be used for forming the p-side electrode 230. That is, the formation of the ridge R and the formation of the opening H can be performed by self-alignment using the resist pattern M. As a result, SiO2The position of the opening H of the film S coincides with the position of the ridge R with extremely high accuracy. As a result, the position of the ridge R and the position of the p-side electrode 230 coincide with each other with extremely high accuracy, and the p-side electrode 230 can be formed with an extremely high yield.
[0041]
  On the other hand, in the conventional manufacturing method, SiO2It was thought that selective deposition of film S was not possible. For this reason, in the conventional manufacturing method, first, after forming the ridge R in the step of FIG. 6, the resist pattern M is removed, and then the entire surface of the stacked body is made of SiO.2A film S is formed, and then this SiO2An opening H was formed in the film S (FIG. 12). However, in this method, the yield is lowered because the position of the opening H and the position of the ridge R occur at the edge of the substrate. BookReference exampleEven in this manufacturing method, the substrate 201 is warped, but since there is no deviation between the position of the ridge R and the position of the opening H, the yield reduction due to the warp of the substrate 201 is very small.
[0042]
  As above, the bookReference exampleIn this gallium nitride compound semiconductor laser manufacturing method, SiO2Since the selective deposition of the film S is possible, the position of the ridge R and the position of the opening H coincide with each other regardless of whether the substrate 201 is warped, and the p-side electrode 230 can be formed with a very high yield.
[0043]
  Explained abovereferenceIn the manufacturing method of the example nitride gallium compound semiconductor laser, the dielectric film S is made of SiO.2A film was used but TiO2Membrane and ZrO2A membrane can also be used. In each of these cases,Manufacturing method of FIG.An appropriate aqueous solution described in the above can be used.
[0044]
  (First embodiment)
  First1In this embodiment, a method of forming a highly reflective coating film on the end face of a gallium nitride compound semiconductor laser by a liquid phase deposition method will be described with reference to FIGS. The process up to the formation of the highly reflective coating film (FIG. 3)referenceSimilar to the example.
[0045]
  FIG.1It is a conceptual perspective view which shows the manufacturing method of the gallium nitride type compound semiconductor laser of the Example of. FIG. 10 is a conceptual diagram showing a part of a circular substrate 201 having a diameter of about 5 × 104 μm, as in FIG. 3, and the width of each laser portion L (i) is about 5 × 102 μm. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along a dotted line AA ′ in FIG.
[0046]
(1) First, a positive resist is applied on the wafer of FIG. 3, and a resist pattern M is formed by an optical exposure process as can be seen from FIG. As can be seen from FIG. 10, this resist pattern M has stripe-shaped grooves for forming element isolation grooves 402 in a direction perpendicular to the ridge stripe. Thereafter, baking is performed at 105 ° C. in a nitrogen atmosphere. Next, SiO exposed in the grooves of the resist pattern M2The film S is removed by etching with an ammonium fluoride solution. Further, etching is performed to form an element isolation groove 402 as shown in FIG. Specifically, a wafer is set in an inductively coupled reactive ion etching (ICP-RIE) apparatus, chlorine gas is used as an etching gas, RF power for plasma generation is 500 W, and RF power for substrate bias is 200 W. Then, etching is performed until the sapphire substrate 201 is exposed, and the element isolation trench 402 is formed. The surface exposed to the element isolation groove 402 is a laser emission end surface 501 shown in FIG.
[0047]
(2) Next, the wafer of FIG.2H saturated2SiF6Immerse in an aqueous solution (0.35 mol / l) and add Al foil into this solution. At this time, the temperature of the solution is maintained at 30 ° C. In this step, as can be seen from FIG.2A film S ′ is deposited on the laser end surface 501 and the sapphire surface 201 not covered with the resist pattern M. SiO2The deposited film thickness of the film S ′ is set so that the optical film thickness at the laser end surface 501 is ¼ wavelength. Next, the wafer was subjected to 0.5 mol / l ammonium hexafluorotitanate (NH4)2TiF6Of 0.5 mol / l H at the same time3BO3And add pure water. As a result, SiO deposited on the laser end face 501 and sapphire 201.2On the film S ', TiO2A film T is deposited. By repeating this process, SiO2Film S 'and TiO2A highly reflective coating film 502 in which the films T are alternately laminated twice is deposited.
[0048]
(3) Next, the resist pattern M is removed as shown in FIG. Thereafter, the wafer is separated into chips to produce a semiconductor laser.
[0049]
  In addition, the first explained above1The manufacturing method of the gallium nitride-based compound semiconductor laser of the embodiment can be grasped as follows. That is, a method of manufacturing a gallium nitride compound semiconductor light emitting device having a gallium nitride compound semiconductor layer 200 having a light exit surface as an end face 501, wherein a resist pattern M is formed on the surface of the gallium nitride compound semiconductor layer 200. Forming the portion excluding the end face 501 and SiO.2The gallium nitride compound semiconductor layer 200 is immersed in an aqueous solution in which the (first dielectric) is supersaturated to form SiO on the end face 501.2Selectively depositing a film (first dielectric film) S ′;2The gallium nitride compound semiconductor layer 200 is immersed in an aqueous solution in which the (second dielectric) is supersaturated and the SiO 2 is dissolved.2TiO on the film S '2The step of selectively depositing a film (second dielectric film) T is alternately performed, and SiO 2 is formed on the end surface 501 where the resist pattern M is not formed.2Film S 'and TiO2And a step of forming the multilayer reflective film 502 with the film T.
[0050]
  No. explained above1In the manufacturing method of the gallium nitride compound semiconductor laser of the embodiment, since the high reflection coating film 502 is formed by the liquid layer deposition method, the high reflection coating film 502 can be easily formed before the wafer is separated from the device. The device yield can be increased. That is, since the substrate 201 before element isolation has a diameter of about several centimeters, it is easy to handle, and when forming a highly reflective film, there is no decrease in yield due to difficulty in wafer handling. Further, although the high reflection film 502 is a dielectric, since it is selectively deposited, there is no wraparound to the electrode portion, and there is no reduction in yield due to poor conductivity.
[0051]
On the other hand, conventionally, a highly reflective coating film has been formed by a method such as sputtering or vacuum deposition. In this case, the wafer is first cleaved in the direction perpendicular to the stripe-shaped laser portion L (i) and separated into bars (see FIG. 3). Then, a highly reflective film was deposited on each side of the cleavage plane. However, in this method, since the wafer was separated before the highly reflective film was deposited, the wafer handling was difficult and the yield was poor. Further, in this method, even if the portion of the wafer other than the cleavage plane is covered, the deposition of the vapor deposition material causes the p-side electrode 230 or the n-side electrode 220 to be SiO.2Film S 'or TiO2Film T has been deposited. For this reason, poor conductivity occurred, and the yield further deteriorated. Moreover, it was necessary to set a thin bar-shaped sample on a jig, and the productivity was poor.
[0052]
  In the manufacturing method of FIGS. 10 and 11 described above, TiO is used as the highly reflective coating film 502.2/ SiO2I explained about the membrane,Manufacturing method of FIG.By using the appropriate aqueous solution described in 1.2/ SiO2Other highly reflective coating films such as films can also be formed. Further, not only the high reflection coating film but also the low reflection film used for the DFB laser can be formed by adjusting the combination of the deposited films and the film thickness.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor, the dielectric film can be selectively formed on a portion where the resist pattern is not formed by the liquid phase deposition method.HighThe formation of the reflective coating film can be carried out at the designed location without misalignment, and the yield can be increased.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]NitridingSectional drawing which shows the manufacturing method of a gallium type compound semiconductor element.
FIG. 2 of the present inventionreference1 is a schematic cross-sectional view of a gallium nitride compound semiconductor laser according to an example.
FIG. 3 of the present inventionreferenceThe conceptual perspective view for demonstrating the manufacturing method of the gallium nitride type compound semiconductor laser of an example.
FIG. 4 of the present inventionreferenceThe conceptual sectional view showing the manufacturing method of the example gallium nitride compound semiconductor laser.
FIG. 5 shows the present invention.referenceFIG. 5 is a conceptual cross-sectional view showing a method for manufacturing the example gallium nitride compound semiconductor laser, following FIG. 4.
FIG. 6 of the present inventionreferenceFIG. 6 is a conceptual cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the example gallium nitride compound semiconductor laser, following FIG. 5.
[Fig. 7] of the present invention.referenceFIG. 7 is a conceptual cross-sectional view showing a method for manufacturing the example gallium nitride compound semiconductor laser, following FIG. 6.
[Fig. 8] of the present inventionreferenceFIG. 8 is a conceptual cross-sectional view showing a method for manufacturing the example gallium nitride compound semiconductor laser, following FIG. 7.
FIG. 9 shows the present invention.referenceFIG. 9 is a conceptual cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the example gallium nitride compound semiconductor laser, following FIG. 8.
FIG. 10 shows the first of the present invention.1The conceptual perspective view which shows the manufacturing method of the gallium nitride type compound semiconductor laser of the Example of.
FIG. 11 shows the first of the present invention.1FIG. 11 is a conceptual cross-sectional view showing a method of manufacturing the gallium nitride-based compound semiconductor laser of the example of FIG.
FIG. 12 is a conceptual cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing a gallium nitride compound semiconductor laser.
[Explanation of symbols]
102 Gallium nitride compound semiconductor layer
200 Gallium nitride compound semiconductor layer
230 p-side electrode
502 High reflective coating film (Multilayer reflective film)
S SiO2 film
S 'SiO2 film
T TiO2 film
M resist pattern
H opening
R Ridge

Claims (1)

端面を光出射面とする窒化ガリウム系化合物半導体層を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法であって、レジストパターンを、素子分離溝の側面を前記端面として前記窒化ガリウム系化合物半導体層表面のうちの前記端面を除く部分に形成する工程と、第1の誘電体を過飽和に溶解した水溶液に前記窒化ガリウム系化合物半導体層を浸して前記端面上に第1の誘電体膜を選択的に析出させる工程と、第2の誘電体を過飽和に溶解した水溶液に前記窒化ガリウム系化合物半導体層を浸して前記第1の誘電体上に第2の誘電体膜を選択的に析出させる工程と、を交互に行い、前記端面上に前記第1の誘電体膜と前記第2の誘電体膜との多層反射膜を形成する工程と、を備え、前記第1または第2の誘電体膜がSiO 膜であり、前記第2または第1の誘電体膜がTiO 膜およびZrO 膜のいずれかであることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。A method of manufacturing a gallium nitride compound semiconductor light emitting device having a gallium nitride compound semiconductor layer having an end face as a light emitting surface, wherein the gallium nitride compound semiconductor layer surface has a resist pattern as a side face of the element isolation groove. And forming the first dielectric film on the end face by immersing the gallium nitride compound semiconductor layer in an aqueous solution in which the first dielectric is dissolved in a supersaturated manner. A step of depositing, a step of selectively depositing a second dielectric film on the first dielectric by immersing the gallium nitride compound semiconductor layer in an aqueous solution in which a second dielectric is dissolved in a supersaturated state, And alternately forming a multilayer reflective film of the first dielectric film and the second dielectric film on the end face , wherein the first or second dielectric film is made of SiO. Two membranes, The method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device, wherein the second or first dielectric film is any one of a TiO 2 film and a ZrO 2 film .
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