半导体光元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供在进行湿蚀刻并形成台面结构的半导体光元件及其制造方法中能够避免在台面结构的角部发生异常蚀刻的情况的半导体光元件及其制造方法。一种半导体光元件，经湿蚀刻而形成了台面结构，其特征在于包括：脊型或高台型的该台面结构，形成在半导体衬底上；以及延伸台，形成在该半导体衬底上，且该延伸台的材料与连接于该台面结构的角部的该台面结构的材料相同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有脊(ridge)型或高台(high mesa)型的台面结构的。
技术介绍
一般，半导体光元件使用脊型或高台型的光波导。脊型的光波导中将顶部包层蚀 刻成台面条状而进行水平方向的光封闭。又，由于脊型的光波导中不蚀刻芯层而能够降低 缺陷水平。另一方面，高台型的光波导具有不仅将顶部包层蚀刻为台面条状而且将芯层及 底部包层也蚀刻为台面条状的结构。高台型的水平方向的光封闭效果较大，所以在应用于 半导体光元件时，具有能够降低电容量等的特征。这种具有脊型的波导的半导体光元件和具有高台型的波导的半导体光元件都具 有台面结构，该台面结构是利用湿蚀刻来形成的。利用湿蚀刻的优点主要有以下两方面。 第一，具有通过适当地选择蚀刻药液及要蚀刻的半导体层来能够在具有不同成分的层间停 止蚀刻的优点。第二，具有在蚀刻后能够形成具备具有特定面方位的面的台面结构的优点。 因而，如果使用湿蚀刻就能作成所希望的台面结构。例如，在 “S. Adachi et al. , Journal of The Electrochemical Society, vol. 129，no. 5，pp. 1053-1062(1982) ” 中有如下记载。即，在(001)面 n_InP 衬底上层叠 了 n-InP包层、不掺杂InGaAsP波导、p-InP包层的晶片形成SiO2掩模。其后若用HCl (盐 酸)H3PO4 (磷酸)=1 5混合液进行蚀刻，则p-InP包层被蚀刻，且在InGaAsP导波 层上面停止蚀刻。再者，该蚀刻后所形成的台面结构的侧面形状为在(100)面劈开时，相对 (001)面大致垂直，与之相对，在(-110)面劈开时成为相对(100)面倾斜35°的倾斜面。在湿蚀刻中例如这样形成台面结构。对于半导体光元件的其它制造方法公开于专 利文献1-4。专利文献1 日本特开2004-327904号公报专利文献2 日本特开2001-189523号公报专利文献3 日本特开2004-071701号公报专利文献4 日本特开2002-198514号公报非专利文献 1 :S. Adachi et al. , Journal of The Electrochemical Society, vol. 129，no. 5，pp.1053-1062(1982)
技术实现思路
如上述那样使用湿蚀刻的情况下，能够在所希望的面方位停止蚀刻并形成台面结 构。可是，当所要形成的台面结构为具有角部的结构时，存在该角部中发生异常蚀刻而无法 形成所希望的台面结构的问题。角部指的是例如台面结构的2个侧面以呈90°角度地相交的部分。作为异常蚀刻 的具体例，就在(001)面n-InP衬底上依次层叠了 n_InP包层、InGaAsP波导、p-InP包层的晶片形成SiO2掩模，其后用HCl H3PO4 = 1 5混合液蚀刻P-InP包层的脊型多模干涉 (MMI)光耦合器进行说明。在脊型MMI光耦合器中，输入侧及输出侧波导连接于长方形的台面结构。长方形 的台面结构中当长边与InP衬底的(-110)面平行、短边与InP衬底的(110)面平行时，长 边形成与(001)面大致垂直的面(垂直面)，短边形成相对(001)面倾斜35°的面(35° 面)。由此，在上述的长边和短边相交的“角部”中在垂直面和35°面上蚀刻不会停止，而 进一步进行蚀刻。将这样在台面结构的角部进行蚀刻的情形称为异常蚀刻。台面结构的角部被异常蚀刻的结果，台面结构没有按设计的那样形成而存在不是 所要目标的半导体光元件的元件特性的问题。本专利技术为了解决上述课题而构思，提供在进行湿蚀刻并形成台面结构的半导体光 元件及其制造方法中能够避免在台面结构的角部发生异常蚀刻的情况的半导体光元件及 其制造方法。本专利技术的半导体光元件是经湿蚀刻而形成了台面结构的半导体光元件，其特征在于包括脊型或高台型的该台面结构，形成在半导体衬底上；以及延伸台，形成在该半导体 衬底上，且该延伸台的材料与连接于该台面结构的角部的该台面结构的材料相同。本专利技术的半导体光元件的制造方法包括在基底层上形成成为半导体光元件的台 面的材料的外延层的工序；在该外延层上形成掩模材料的工序；将该掩模材料图案化，以 使要成为该台面结构的部分的正上方及延伸至距离要成为该台面结构的角部的部分规定 距离的部分的区域即延伸台区域的正上方的该掩模材料残留的工序；以及在该图案化工序 之后，利用能够蚀刻该外延层的蚀刻药液对该外延层进行湿蚀刻的工序。其特征在于在该 湿蚀刻工序中在该延伸台区域的该外延层消失之前结束湿蚀刻。通过本专利技术能够无负面影响地利用湿蚀刻形成台面结构。附图说明图1是实施方式1的半导体光元件的平面图。图2是图1的A-A剖视图。图3是图1的B-B剖视图。图4是图1的C-C剖视图。图5是说明半导体光元件的制造方法的流程图。图6是说明形成掩模材料的工序之后的半导体光元件的剖面的图。图7是对掩模材料的图案化进行说明的平面图。图8是说明课题的图。图9是说明实施方式1的构成的变形例的图。图10是实施方式2的半导体光元件的平面图。图11是图10的D-D剖视图。具体实施例方式实施方式1参照图1至图9，说明本实施方式。此外，有时对于相同的材料或相同、对应的构成要素赋予相同的符号，省略其重复说明。对于其它实施方式也同样。 本实施方 式涉及MMI光耦合器10。图1是本实施方式的MMI光耦合器10的平面 图。此外，图2是图1中的A-A剖视图，图3是图1中的B-B剖视图，图4是图1中的C-C剖 视图。如图2至图4所示，本实施方式的匪I光耦合器10形成在表面为(001)面的η型InP 衬底11。在η型InP衬底11上形成有0.5 ym膜厚的η型InP包层12。在η型InP包层 12上以0. 4 μ m的膜厚形成发光波长为1. 3 μ m的不掺杂InGaAsP层13。在不掺杂InGaAsP 层13上以3. 2 μ m的膜厚形成ρ型InP包层14。图1中的用阴影线表示的部分是形成有上述ρ型InP包层14的区域。另一方面， 图1中的阴影线部以外的部分是P型InP包层14被湿蚀刻而呈现不掺杂InGaAsP层13的 部分。即，图1中用阴影线表示的部分是以台状突起的部分。上述阴影线部按用途功能分 类为MMI光耦合器的长方形台面结构15、输入侧波导16、输出侧波导17及延伸台18。在长方形台面结构15中长边为与η型InP衬底11的(-110)面平行的方向，且 短边为与InP衬底的(110)面平行的方向。长方形台面结构15的长边为55 μ m且短边为 6.5μπι。输入侧波导16、输出侧波导17的宽度均为2 μ m。延伸台18具有与长方形台面结 构15的4个角部连接的条(stripe)形状。延伸台18从长方形台面结构15的角部延伸的 长度(图1中用L来表示)为30μπι。如图2所示，长方形台面结构15的长边垂直方向的侧面相对η型InP衬底11的法 线倾斜2° 5°。即长方形台面结构15的长边垂直方向的侧面相对(001)面大致垂直。在图3中示出长方形台面结构15的短边垂直方向的侧面相对(001)面倾斜35° 的情况。在图4中示出延伸台18宽度方向的剖面。在该图中，延伸台18的上面的宽度为 1. 5 μ m，下面(底面)的宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体光元件，经湿蚀刻而形成台面结构，其特征在于包括：脊型或高台型的所述台面结构，形成在半导体衬底上；以及延伸台，形成在所述半导体衬底上，且该延伸台的材料与连接于所述台面结构的角部的所述台面结构的材料相同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大和屋武，森田佳道，绵谷力，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]