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引言
用于光电子的半导体激光器等半导体光器件，多利用注入的少数载流子，而且其浓度在2×1018cm―3以上，处于相当高的水平。 在使用GaAs和InP等化合物的光学器件中，作为可靠性较高的加工法，湿法化学蚀刻依然被用于实际应用。对基于化学蚀刻的半导体光器件的微细加工，特别是激光谐振器的形成进行总结，并介绍几个具体例子。
实验
首先，在表1中总结了光·电子设备所需的微细结构及其应用领域。
表1
首先，在基板上或生长了2重异质结构的晶圆上形成的脊和台面，用于嵌入异质(BH)激光器等，在FET的栅极制作中，宽度较窄的脊也很重要。 第二个，通道、沟槽、平台，还是应用在折射率波导型半导体激光器上。 如果具有这些形状，在基板上进行晶体生长，核心层的厚度自然变为不均0，形成波导。 最初的形状为脊或台面，用于嵌入式异质(BH)激光、光波导、FET等的通道形成等。
表2
在表2 中对台面蚀刻的例子进行总结的1～6，①和③中，如果在GaAs和InP的基板上形成的台面上生长2重异质结构，就会通过一次生长形成嵌入结构。 另外，在②和④中，在形成GaAs/GaAIAs和InP/GaInAsP的2重异质结构后，通过台面蚀刻向活性层下挖掘，然后从两侧生长嵌入层。 总之，台面高度和宽度的控制是一个重要因素。
表3中有通道、沟或露台形成的蚀刻方法， 用表中 所示的蚀刻液形成V槽、角型槽、台阶（平台）等后，通过液相法进行晶体生长，由于通道和平台部分附近的溶液中As和P的饱和度变大，因此可以自动形成比周围更厚的层。 特别是在InP的情况下，蚀刻槽的形状具有晶轴方向依赖性，轴被特定。
单片激光谐振器是半导体光集成电路中的重要课题之一。 通过蚀刻，使出垂直的刻面，成为法布里-珀罗谐振器的技术在GaAIAs/GaAs中取得了相当大的进展13）。
使用在垂直面容易出现但波导形成困难的<011>方向上具有波导的晶圆，进行了蚀刻激光的制作17）。 随后发现了不同的蚀刻剂，并尝试制造蚀刻激光器18-20）。 但是，该蚀刻激光还存在以下问题。1）与蚀刻面的共振方向的垂直度、平滑度不充分，反射率低。 2）端面的激励不充分导致电流泄漏。 3）难以获得短谐振器化带来的”轴模式振荡。4）InP系统中，对于具有进行横模式控制的波导和电流狭窄等内部结构的晶圆（在通常的<011>方向上具有条状结构的晶圆），难以获得垂直度。为了充分发挥蚀刻激光的特征，需要解决这些问题。
因此，以蚀刻激光的低阈值电流化、单一模式化为目标，蚀刻面形状的改善、钝化技术的改善、短谐振器激光器的实现尝试了。图1显示的是蚀刻激光器的结构。
图2显示的是制作工序。 首先，在激光晶片表面溅射附着SiO2，使用光刻法和CF4等离子蚀刻，向<011>方向打开条纹窗口，形成蚀刻掩模。 然后用H2O+3H2SO4+H202溶液封盖去除层，去除SiO2掩模。
然后，再次形成SiO2蚀刻掩模以覆盖剩余的盖层，并且使用KKI-121作为蚀刻剂，通过多级蚀刻方法21）形成激光谐振器表面。 然后，去除Sio和蚀刻掩模，并对蚀刻表面进行钝化。 为了强化这种钝化，以蚀刻端面方向为基准，对基板进行SiO2溅射45。 尝试了根据方向进行2次的方法。 通过该钝化法，元件表面和蚀刻面的边界处经常产生的漏电流消失了。 进行钝化后，沿<011>方向形成条形窗口电极。
图3、图4显示的是谐振器长80μm的单面蠕变短谐振器型蚀刻激光的光输出-电流特性及振荡光谱。 振荡阈值电流110mA，可以得到阈值电流的2.2倍的单0轴模式动作。 另外，还获得了双面蚀刻激光器的振荡。 其光输出-电流特性如Fig.5所示。作为具有能够通过蚀刻形成单片谐振器的激光器，有使用衍射光栅的分布反馈型(DFB)和分布反射型(DBR)激光器。 该衍射光栅使用周期为2000～2500A左右的1级衍射光栅和周期为4000～5000A左右的2级衍射光栅。
讨论和结果
在表中总结了各自的特征：方法具有如下优点:由于将衍射光栅形成在基板上，因此可以通过D1次的晶体生长制作DFB晶圆；ii）由于衍射光栅形成在InP上，因此熔回较少。因此，研究很早就开始了。
制作顺序首先，利用液相生长法，形成由n型InP层、GaInAsP活性层（λ9临1.62μm）、p型GaInAsP防熔层（λg=1.4μm）、p型InP层构成的四层结构晶圆，利用通常的解理激光，测量振荡阈值电流密度和振荡波长。 另外，测量有源层和防熔体层的厚度，根据振荡波长（成分）和层厚度求出衍射光栅的周期，为了使振荡得到的波长在比布拉格波长更长的波长侧，将其设定为短10～20A左右。 之后，通过HCl 10H、O的选择性蚀刻去除P型InP包覆层，在GaInAsP防熔层上，按照预先确定的周期，通过干涉曝光法形成一次衍射光栅的图案，通过使用HBr+HNO3+H20溶液的蚀刻形成一次衍射光栅。 制作的衍射光栅的周期为2440A，深度约为800A。 然后，用0、等离子灰化抗蚀剂，并用有机溶剂充分洗涤。 然后，通过第二次液相生长，生长p型InP包覆层，嵌入衍射光栅，形成电极。
利用普通的解理激光对该晶圆的振荡阈值电流密度进行了调查，尽管经过了衍射光栅形成和第二次液相生长等工艺，但其值几乎没有变化。 将该晶圆加工成电极条型，调查了其特性。 室温脉冲电流驱动的光输出―电流特性，电极宽度为18μm，元件长为510μm，阈值电流为680mA，外部微分量子效率单面为2.2%。 以阈值电流的1.2倍左右测量振荡波长的温度依赖性，在―69～0℃范围内得到单轴模式动作，波长随温度变化的变化。
液相生长时的熔融金属的反熔蚀刻也是0种湿法蚀刻，对半导体激光器的嵌入结构的形成有帮助39）。 此外，在GaAIAs系统中，选择性回熔蚀刻也是可能的40）。