JP2001298014A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2001298014A
JP2001298014A JP2000112356A JP2000112356A JP2001298014A JP 2001298014 A JP2001298014 A JP 2001298014A JP 2000112356 A JP2000112356 A JP 2000112356A JP 2000112356 A JP2000112356 A JP 2000112356A JP 2001298014 A JP2001298014 A JP 2001298014A
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JP
Japan
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etching
mask
etching mask
semiconductor layer
electrode material
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Application number
JP2000112356A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Nakanishi
宏一郎 中西
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in which a very accurate aligning operation is required when an electrode is formed on the top surface of a projection in the manufacture of a semiconductor device, and semiconductor devices are deteriorated in yield and increased in manufacturing cost. SOLUTION: This manufacturing method comprises a step of forming a semiconductor layer on a substrate, a step of forming an electrode material on the semiconductor layer, a step of forming an etching mask on the electrode material, a step of etching the electrode material using the etching mask, a step of removing a part of the mask affected by etching from the mask, a step of enlarging the mask in coverage by deforming an unaffected part of the mask, a step of etching a semiconductor layer using the etching mask enlarged in converge, and a step of removing the etching mask.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に関し、特に光通信、光情報処理等に用いられるリ
ッジ型半導体レーザや垂直共振器型面発光レーザ等の製
造に好適な半導体素子の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device suitable for manufacturing a ridge type semiconductor laser or a vertical cavity surface emitting laser used for optical communication, optical information processing and the like. It relates to a manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信や光情報処理の分野におい
て低消費電力や高密度に集積化が可能な点から面発光レ
ーザの研究が活発に行われている。この素子の面内方向
の典型的なサイズとしては、直径数μm〜数十μm、深
さは数μm程度である。このような面発光レーザの製造
方法としては、例えば、特開平8−250817号公報
に開示された方法がある。同公報に開示されている素子
の製造方法を図4に基づいて説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, researches on surface emitting lasers have been actively conducted in the fields of optical communication and optical information processing because of their low power consumption and high integration density. A typical size of the element in the in-plane direction is several μm to several tens μm in diameter and several μm in depth. As a method for manufacturing such a surface emitting laser, for example, there is a method disclosed in JP-A-8-250817. A method for manufacturing the device disclosed in the publication will be described with reference to FIG.

【0003】まず、図4(a)に示すように基板407
に下部多層反射鏡403、スペーサ層405b、活性層
404、スペーサ層405a、及び上部多層反射鏡40
2を有機金属気相成長(MOCVD)法や分子ビームエ
ピタキシャル(MBE)法等の成長法により成長させ
る。次いで、上部多層反射鏡402の上部に化学気相堆
積(CVD)法を用いて二酸化珪素膜409を形成す
る。
[0003] First, as shown in FIG.
The lower multilayer reflector 403, the spacer layer 405b, the active layer 404, the spacer layer 405a, and the upper multilayer reflector 40
2 is grown by a growth method such as a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or a molecular beam epitaxial (MBE) method. Next, a silicon dioxide film 409 is formed on the upper multilayer reflector 402 by using a chemical vapor deposition (CVD) method.

【0004】次に、公知の手法であるフォトリソグラフ
ィ法や電子線ビーム描画法等を使用して、二酸化珪素膜
409上に円形のレジストパターンを形成し、このレジ
ストパターンをエッチングマスクとして反応性イオンエ
ッチング(RIE)を行い、二酸化珪素膜にレジストパ
ターンを転写する。この時のエッチングガスとしては四
弗化炭素及び水素の混合ガスが用いられる。その後、酸
素プラズマによりレジストを除去し、二酸化珪素膜をエ
ッチングマスクとして反応性イオンビームエッチング
(RIBE)を行う。この時、図4(b)に示すように
基板407までエッチングを行い、円柱構造を形成す
る。この時のエッチングガスとしては塩素ガスを用いる
事が出来る。
Next, a circular resist pattern is formed on the silicon dioxide film 409 by using a known method such as photolithography or electron beam lithography, and the resist pattern is used as an etching mask. Etching (RIE) is performed to transfer a resist pattern to the silicon dioxide film. At this time, a mixed gas of carbon tetrafluoride and hydrogen is used as an etching gas. Thereafter, the resist is removed by oxygen plasma, and reactive ion beam etching (RIBE) is performed using the silicon dioxide film as an etching mask. At this time, as shown in FIG. 4B, etching is performed up to the substrate 407 to form a columnar structure. At this time, a chlorine gas can be used as an etching gas.

【0005】次いで、湿式エッチングを行ってRIBE
による加工誘起損傷を取り除いた後、五硫化二燐を溶解
した硫化アンモニウム溶液に浸して側面にパッシベーシ
ョン膜を形成し、その後、MOCVD法等を用いて側壁
に半導体薄膜を選択成長させる(不図示)。次に、図4
(c)に示すようにこの円柱構造をポリイミド408に
より埋め込み、酸素プラズマを用いてポリイミドをエッ
チングして円柱頂部を露出させた後、二酸化珪素膜40
9を除去し、フォトリソグラフィ法を用いて電極406
を形成する。最後に裏面を研磨し、光出力部を避けて裏
面電極(不図示)を形成する。
Next, RIBE is performed by wet etching.
After removing the process-induced damage caused by the above, a passivation film is formed on the side surface by immersion in an ammonium sulfide solution in which diphosphorus pentasulfide is dissolved, and then a semiconductor thin film is selectively grown on the side wall by MOCVD (not shown). . Next, FIG.
As shown in (c), the columnar structure is embedded with polyimide 408, and the polyimide is etched using oxygen plasma to expose the top of the column.
9 is removed, and the electrodes 406 are formed using photolithography.
To form Finally, the back surface is polished to form a back surface electrode (not shown) avoiding the light output portion.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記公報の製造方法に
おいては、円柱頂部に電極を形成する為に、位置合わせ
が必要である。しかしながら、前述したようにこれらの
素子の面内方向のサイズは直径数μmあるいはそれ以下
の極めて小さいものであるため、凸部上面に電極を形成
するには高度の位置合わせを必要としていた。特に、平
面状に多数の素子を集積する場合には極めて精度の高い
位置合わせを必要とし、歩留まりの低下、製造コストの
上昇等の問題を招いていた。
In the manufacturing method disclosed in the above publication, positioning is necessary to form an electrode on the top of the column. However, as described above, since the size of these elements in the in-plane direction is extremely small, having a diameter of several μm or less, a high degree of alignment was required to form an electrode on the upper surface of the projection. In particular, when a large number of elements are integrated in a plane, extremely accurate alignment is required, which causes problems such as a decrease in yield and an increase in manufacturing cost.

【0007】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たもので、その目的は、高度な位置合わせを必要とせず
に、いわゆるセルフアラインで電極を形成することが可
能な半導体素子の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming electrodes in a so-called self-alignment without requiring advanced alignment. Is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のこのような目的
は、基板上に半導体層を形成する工程、前記半導体層上
に電極材料を形成する工程と、前記電極材料上にエッチ
ングマスクを形成する工程、前記エッチングマスクを用
いて前記電極材料をエッチングする工程、前記エッチン
グマスクのうちエッチングによって変質した変質部を除
去する工程、前記エッチングマスクのうちエッチングに
よって変質しなかった部分を変形させてエッチングマス
クが被覆する領域を拡大する工程、前記被覆する領域が
拡大したエッチングマスクを用いて前記半導体層をエッ
チングする工程、前記エッチングマスクを除去する工程
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法によって
達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to form a semiconductor layer on a substrate, form an electrode material on the semiconductor layer, and form an etching mask on the electrode material. Performing the step of etching the electrode material using the etching mask, removing the altered portion of the etching mask that has been altered by etching, and etching by deforming a portion of the etching mask that has not been altered by etching. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of enlarging an area covered by a mask, a step of etching the semiconductor layer using an etching mask having an enlarged area to be covered, and a step of removing the etching mask. Achieved.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明による
半導体素子の製造方法の一実施形態を説明するための図
である。まず図1(a)に示すように半導体基板100
上に第1の物質102を積層し、その基体上にエッチン
グマスク104を形成する。第1の物質102とは素子
の電極となる材料である。この場合、電極材料の上に保
護膜を形成してもよい。また、半導体基板100上には
所要の半導体層が形成されているものとする。エッチン
グマスク104の形成方法としては、例えば、フォトリ
ソグラフィー法等を用いる事が出来る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view for explaining one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. First, as shown in FIG.
A first substance 102 is stacked thereon, and an etching mask 104 is formed over the base. The first substance 102 is a material to be an electrode of an element. In this case, a protective film may be formed on the electrode material. It is assumed that a required semiconductor layer is formed on the semiconductor substrate 100. As a method for forming the etching mask 104, for example, a photolithography method or the like can be used.

【0010】次に、図1(b)に示すようにこのエッチ
ングマスク104を用いて第1の物質(電極材料)10
2のエッチングを行う。このエッチング方法としては、
例えば、リアクティブイオンエッチング(RIE)等が
用いられる。この時、エッチング方法によっては、エッ
チングマスクの一部が変質する事がある。図1(b)に
おいて、104aはエッチングマスク104のうちエッ
チングによって変質しなかった部分、104bはエッチ
ングマスク104のうちエッチングによって変質した部
分を示している。
Next, as shown in FIG. 1B, a first substance (electrode material) 10 is formed using this etching mask 104.
2 is performed. As this etching method,
For example, reactive ion etching (RIE) or the like is used. At this time, depending on the etching method, part of the etching mask may be altered. In FIG. 1B, reference numeral 104a denotes a portion of the etching mask 104 that has not been altered by etching, and reference numeral 104b denotes a portion of the etching mask 104 that has been altered by etching.

【0011】次いで、図1(c)に示すようにエッチン
グマスク104のうちエッチングによって変質した部分
104bを除去する。次に、図1(d)に示すようにエ
ッチングマスク104のうちエッチングによって変質し
なかった部分104aを変形せしめて104cとし、第
1の物質102を完全に被覆するようにする。その後、
図1(e)に示すように第1の物質102を完全に被覆
するように変形したエッチングマスク104cを用いて
半導体基板100上の半導体層のエッチングを行う。こ
のエッチングには反応性リアクティブイオンビームエッ
チング(RIBE)や、誘導性結合プラズマ(ICP)
エッチング等の、異方性の高いドライエッチングや湿式
エッチング等を用いる事が出来る。
Next, as shown in FIG. 1C, a portion 104b of the etching mask 104 that has been altered by etching is removed. Next, as shown in FIG. 1D, a portion 104a of the etching mask 104 that has not been altered by the etching is deformed into a portion 104c so that the first material 102 is completely covered. afterwards,
As shown in FIG. 1E, the semiconductor layer on the semiconductor substrate 100 is etched using an etching mask 104c which is deformed so as to completely cover the first substance 102. This etching includes reactive reactive ion beam etching (RIBE) and inductively coupled plasma (ICP)
Dry etching or wet etching with high anisotropy, such as etching, can be used.

【0012】この場合、エッチングマスク104cが、
完全に第1の物質102を被覆しているため、第1の物
質102による半導体基板(半導体層)100のエッチ
ング特性への好ましからざる影響を避ける事が出来る。
また、逆に、半導体基板(半導体層)100のエッチン
グによる第1の物質102への好ましからざる影響を避
ける事が出来る。更に、第1の物質102の影響を考慮
しなくても良いため、半導体基板(半導体層)100の
エッチング方法の選択肢が増え、適宜好適な方法を選択
する事が出来るようになる。その後、図1(f)に示す
ようにエッチングマスク104cを除去する。以上の工
程により、高度な位置合わせなしで、いわゆるセルフア
ライメント工程のみで、第1の物質102及び半導体層
のエッチングが必要な素子を作製出来る。
In this case, the etching mask 104c
Since the first substance 102 is completely covered, an undesired effect of the first substance 102 on the etching characteristics of the semiconductor substrate (semiconductor layer) 100 can be avoided.
Conversely, undesired effects on the first substance 102 due to etching of the semiconductor substrate (semiconductor layer) 100 can be avoided. Further, since there is no need to consider the influence of the first substance 102, the choice of an etching method for the semiconductor substrate (semiconductor layer) 100 is increased, and a suitable method can be appropriately selected. After that, the etching mask 104c is removed as shown in FIG. Through the above steps, an element which requires etching of the first substance 102 and the semiconductor layer can be manufactured only by a so-called self-alignment step without advanced alignment.

【0013】ここで、本実施形態では、基板上に形成す
るエッチングマスクは有機化合物を主体とする物質を用
いている。また、第1の物質及び半導体層のエッチング
のいずれか一方、もしくはその両方にプラズマ等を用い
る、所謂ドライエッチングを使用している。エッチング
マスク104として、フォトレジスト等を使用すれば、
パターニングにフォトリソグラフィーを用い、微小なパ
ターンを形成する事が出来る。また、第1の物質及び半
導体層のエッチングのいずれか一方、もしくはその両方
にプラズマを用いるドライエッチングを使用する事で、
微小なパターンであっても制御性良く、且つ、異方性の
高いエッチングを行う事が出来る。特に半導体層のエッ
チングにドライエッチングを用いる事により、垂直且つ
平滑な側面を有する、微小な素子を制御性良く作製する
事が出来、特に半導体レーザ等の光半導体素子の作製に
好適である。
Here, in this embodiment, an etching mask formed on the substrate uses a substance mainly composed of an organic compound. In addition, so-called dry etching, which uses plasma or the like for one or both of the etching of the first material and the semiconductor layer, is used. If a photoresist or the like is used as the etching mask 104,
A minute pattern can be formed by using photolithography for patterning. In addition, by using dry etching using plasma for one or both of the etching of the first substance and the semiconductor layer,
Even with a fine pattern, etching with good controllability and high anisotropy can be performed. In particular, by using dry etching for etching a semiconductor layer, a minute element having vertical and smooth side surfaces can be manufactured with good controllability, and is particularly suitable for manufacturing an optical semiconductor element such as a semiconductor laser.

【0014】また、エッチングマスクの変質部を除去す
る方法として、酸素プラズマ又はオゾンを使用する方法
を用い、変質部を除去した後にエッチングマスクが被覆
する領域を拡大するためにエッチングマスクを加熱して
いる。エッチングマスク104として、フォトレジスト
等の有機化合物を用いた場合、酸素プラズマ等を用いる
事によりエッチングによる変質部104bを簡単に除去
する事が出来る。また紫外光とオゾンを用いてもエッチ
ングによる変質部104bを除去する事が出来る。エッ
チングによる変質部104bを除去した後に適当な温度
に加熱する事により、エッチングマスク104を軟化さ
せ、被覆領域を拡大する事が容易に出来る。また、この
ように加熱する事によりエッチングマスクのエッジの荒
れが緩和され、より平滑なエッジを持つようになる効果
もある。
Further, as a method for removing the deteriorated portion of the etching mask, a method using oxygen plasma or ozone is used. After removing the deteriorated portion, the etching mask is heated to enlarge a region covered by the etching mask. I have. When an organic compound such as a photoresist is used as the etching mask 104, the deteriorated portion 104b due to the etching can be easily removed by using oxygen plasma or the like. In addition, even if ultraviolet light and ozone are used, the deteriorated portion 104b by etching can be removed. By heating to an appropriate temperature after removing the altered portion 104b by etching, the etching mask 104 can be softened and the covering area can be easily enlarged. Further, by heating in this manner, the roughness of the edge of the etching mask is reduced, and there is also an effect that the edge becomes smoother.

【0015】更に、半導体層をエッチングする場合、反
応性イオンビームエッチング(RIBE)、誘導性結合
プラズマエッチング(ICP)を用いている。半導体層
のエッチング方法として、反応性イオンビームエッチン
グ(RIBE)や、誘導性結合プラズマエッチング(I
CP)を用いる事により、垂直且つ平滑な側面を有する
エッチングを高精度に行う事が出来る。特に、微小な光
半導体素子の集積化に有効である。このように本実施形
態では、位置合わせを必要としない、いわゆるセルフア
ライン工程で、面発光レーザ等の微小な半導体素子を作
製することができる。
Further, when etching the semiconductor layer, reactive ion beam etching (RIBE) and inductively coupled plasma etching (ICP) are used. As a method of etching a semiconductor layer, reactive ion beam etching (RIBE) or inductively coupled plasma etching (I
By using CP), etching having vertical and smooth side surfaces can be performed with high accuracy. In particular, it is effective for integration of minute optical semiconductor elements. As described above, in this embodiment, a minute semiconductor element such as a surface emitting laser can be manufactured by a so-called self-alignment process that does not require alignment.

【0016】次に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】(実施例1)図2は発明の第1の実施例を
示す図である。本実施例では、InP及びInGaAs
Pを積層した半導体レーザ基板を用いてリッジ型半導体
レーザを製造する場合を例として説明する。まず、図2
(a)に示すようにn−InP基板200上にn−In
Pクラッド層202、InGaAsP光ガイド層20
4、InGaAsPとInGaAsからなるノンドープ
多重量子井戸(MQW)活性層206、p−InGaA
sP光ガイド層208、p−InPクラッド層210、
p−InGaAsPキャップ層212を有機金属気相成
長法(MOVPE法)により順次エピタキシャル成長さ
せてレーザ基板を作製し、その上にTi50nm、Au
200nmを順次スパッタ法により成膜し、電極材料2
13を形成した。その上に、図2(a)に示すようにノ
ボラック樹脂を主成分とするポジ型フォトレジストをス
ピン塗布し、フォトリソグラフィによって幅5μm、高
さ3μmのストライプ状のレジストマスク214を形成
した。
(Embodiment 1) FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, InP and InGaAs are used.
A case in which a ridge-type semiconductor laser is manufactured using a semiconductor laser substrate on which P is stacked will be described as an example. First, FIG.
As shown in (a), n-InP substrate 200 has n-InP
P cladding layer 202, InGaAsP light guide layer 20
4. Non-doped multiple quantum well (MQW) active layer 206 made of InGaAsP and InGaAs, p-InGaAs
sP light guide layer 208, p-InP cladding layer 210,
A p-InGaAsP cap layer 212 is sequentially grown epitaxially by metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) to produce a laser substrate, on which 50 nm of Ti, Au
A 200 nm film is formed by sputtering sequentially, and the electrode material 2
13 was formed. As shown in FIG. 2A, a positive photoresist containing a novolak resin as a main component was spin-coated thereon, and a stripe-shaped resist mask 214 having a width of 5 μm and a height of 3 μm was formed by photolithography.

【0018】次に、図2(b)に示すようにこのエッチ
ングマスク214を使用してドライエッチングを行い、
電極材料213のパターニングを行った。本実施例にお
いては、平行平板式のドライエッチング装置を使用し、
AuのエッチングはArガスを用い、高周波電力200
W、エッチング圧力0.5Paの条件で15分間行っ
た。また、TiのエッチングにはCF4ガスを用い、高
周波電力200W、エッチング圧力3Paの条件で5分
間ドライエッチングを行った。電極のドライエッチング
終了時点では、レジストマスク214の後退が生じてお
り、パターニングされた電極213がレジストマスク2
14から一部はみだしている。
Next, as shown in FIG. 2B, dry etching is performed using this etching mask 214,
The electrode material 213 was patterned. In this embodiment, a parallel plate type dry etching apparatus is used,
The etching of Au uses Ar gas, and the high frequency power 200
This was performed for 15 minutes under the conditions of W and an etching pressure of 0.5 Pa. Dry etching was performed for 5 minutes under the conditions of high-frequency power of 200 W and etching pressure of 3 Pa using CF4 gas for Ti etching. At the end of the dry etching of the electrode, the resist mask 214 has receded, and the patterned electrode 213 is
Partly protrudes from 14.

【0019】次に、図2(c)に示すようにレジストマ
スク214のうちAu及びTiのドライエッチングによ
って変質した部分214bを酸素プラズマによるアッシ
ングによって除去した。アッシング条件としては、高周
波電力150W、圧力3Paで40秒間行った。次い
で、図2(d)に示すように基板を200℃のオーブン
にて1時間加熱し、レジストマスク214の被覆領域を
拡大し、パターニングされた電極213が完全に被覆さ
れるようにした。本願発明者の実験によれば、アッシン
グによってレジストマスク214の表層を除去しなかっ
た時には、加熱してもレジストマスクの被覆領域は拡大
せず、パターニングされた電極213を完全に被覆する
事は出来なかった。
Next, as shown in FIG. 2 (c), a portion 214b of the resist mask 214 that has been altered by dry etching of Au and Ti was removed by ashing with oxygen plasma. Ashing was performed at a high frequency power of 150 W and a pressure of 3 Pa for 40 seconds. Next, as shown in FIG. 2D, the substrate was heated in an oven at 200 ° C. for 1 hour, so that the area covered with the resist mask 214 was enlarged so that the patterned electrode 213 was completely covered. According to the experiments of the present inventor, when the surface layer of the resist mask 214 was not removed by ashing, the area covered by the resist mask did not expand even when heated, and the patterned electrode 213 could not be completely covered. Did not.

【0020】次いで、図2(e)に示すように被覆領域
を拡大したレジストマスク214cを用いて、半導体層
のドライエッチングを行い、リッジを形成した。本実施
例では、エッチング装置として電子サイクロトロン共鳴
(ECR)プラズマを用いたリアクティブイオンビーム
エッチング(RIBE)装置を使用し、エッチングガス
としては塩素ガスを用いた。ここで、このエッチングを
行う場合、ECR−RIBE装置のエッチングチャンバ
ーを3E−6Paの真空度に到達するまでターボ分子ポ
ンプにて排気した後、塩素ガスを3SCCM導入し、チ
ャンバー内圧力を1E−2Pa、ECRプラズマパワー
200W、基板温度280℃、加速電圧650Vの条件
においてエッチングを行った。このエッチング条件はI
nP系化合物半導体に対して垂直性の高いエッチング形
状が得られる条件として選択したものである。この条件
において、n−InPクラッド層202までをエッチン
グし、リッジを形成した。リッジの高さは概略2μmと
した。
Next, as shown in FIG. 2E, the semiconductor layer was dry-etched using a resist mask 214c having an enlarged covering region to form a ridge. In this embodiment, a reactive ion beam etching (RIBE) device using electron cyclotron resonance (ECR) plasma was used as an etching device, and chlorine gas was used as an etching gas. Here, when performing this etching, the etching chamber of the ECR-RIBE apparatus is evacuated by a turbo-molecular pump until a vacuum degree of 3E-6 Pa is reached, then chlorine gas is introduced at 3 SCCM, and the pressure in the chamber is reduced to 1E-2 Pa. Etching was performed under the conditions of ECR plasma power of 200 W, substrate temperature of 280 ° C., and acceleration voltage of 650 V. This etching condition is I
This is selected as a condition for obtaining an etching shape having high perpendicularity to the nP-based compound semiconductor. Under these conditions, etching was performed up to the n-InP cladding layer 202 to form a ridge. The height of the ridge was approximately 2 μm.

【0021】続いて、図2(f)に示すように高周波電
力200W、圧力10Paの条件で酸素プラズマによる
アッシングを15分間行い、レジストマスク214を除
去した。最後に、裏面に電極としてチタン50nm、金
500nmをスパッタによって成膜し、半導体素子の製
造を完了した。なお、ドライエッチングの方法、条件等
は本実施例の記述に限ることはなく、エッチングする材
料、作製するデバイス等に応じて適宜選択すればよい。
Subsequently, as shown in FIG. 2F, ashing with oxygen plasma was performed for 15 minutes under the conditions of high-frequency power of 200 W and pressure of 10 Pa, and the resist mask 214 was removed. Finally, a film of 50 nm of titanium and 500 nm of gold were formed as electrodes on the back surface by sputtering to complete the manufacture of the semiconductor device. Note that the dry etching method and conditions are not limited to those described in this embodiment, and may be appropriately selected depending on a material to be etched, a device to be manufactured, and the like.

【0022】(実施例2)次に、本発明の第2の実施例
を図3に基づいて説明する。本実施例では、特開平8−
250817号公報に開示されているのと同様のGaA
s系面発光レーザを製造する場合を例として説明する。
まず、図3(a)に示すようにn−GaAs基板300
にn−GaAs/AlAs分布ブラッグ反射膜302、
スペーサー層304、活性層306、及びp−GaAs
/AlAs分布ブラッグ反射膜308を順次形成し、積
層構造体310を作製した。この積層構造体310上に
Ti50nm、Au200nmから成るアノード材料3
12をスパッタ法にて成膜した。その上に図3(a)に
示すようにノボラック樹脂を主成分とするポジ型フォト
レジストをスピン塗布し、フォトリソグラフィによって
直径2μm、高さ1.5μmのレジストマスク314を
形成した。次に、図3(b)に示すようにこのエッチン
グマスク314を使用してドライエッチングを行い、ア
ノード材料312のパターニングを行った。
(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, Japanese Patent Application Laid-Open
GaAs similar to that disclosed in JP 250817
An example in which an s-based surface emitting laser is manufactured will be described.
First, as shown in FIG.
An n-GaAs / AlAs distributed Bragg reflection film 302;
Spacer layer 304, active layer 306, and p-GaAs
A / AlAs distribution Bragg reflection film 308 was sequentially formed to form a laminated structure 310. An anode material 3 made of 50 nm of Ti and 200 nm of Au is formed on the laminated structure 310.
12 was formed by a sputtering method. As shown in FIG. 3A, a positive photoresist containing a novolak resin as a main component was spin-coated thereon, and a resist mask 314 having a diameter of 2 μm and a height of 1.5 μm was formed by photolithography. Next, as shown in FIG. 3B, dry etching was performed using the etching mask 314 to pattern the anode material 312.

【0023】本実施例においては、平行平板式のドライ
エッチング装置を使用し、AuのエッチングはArガス
を用い、高周波電力200W、エッチング圧力0.5P
aの条件で15分間行った。また、Tiのエッチングに
は、CF4ガスを用い、高周波電力200W、エッチン
グ圧力3Paの条件で5分間ドライエッチングを行っ
た。アノード材料312のドライエッチング終了時点で
は、レジストマスク314の後退が生じており、パター
ニングされたアノード材料312がレジストマスク31
4から一部はみだしている。
In this embodiment, a parallel plate type dry etching device is used, Au gas is etched using Ar gas, high frequency power 200 W, etching pressure 0.5 P
This was performed for 15 minutes under the condition of a. In addition, dry etching was performed for 5 minutes under the conditions of high-frequency power of 200 W and etching pressure of 3 Pa using CF4 gas for etching Ti. At the end of the dry etching of the anode material 312, the resist mask 314 has receded, and the patterned anode material 312 is
A part is protruding from 4.

【0024】次に、図3(c)に示すようにレジストマ
スク314のうちAu及びTiのドライエッチングによ
って変質した部分314bを酸素プラズマによるアッシ
ングによって除去した。アッシング条件としては、高周
波電力150W、圧力3Paで40秒間行った。次に、
図3(d)に示すように基板を200℃のオーブンにて
1時間加熱し、レジストマスク314の被覆領域を拡大
し、パターニングされたアノード材料312が完全に被
覆されるようにした。本願発明者の実験によれば、アッ
シングによってレジストマスク314の表層を除去しな
かった時には、加熱してもレジストマスクの被覆領域は
拡大せず、パターニングされたアノード材料312を完
全に被覆する事は出来なかった。
Next, as shown in FIG. 3 (c), a portion 314b of the resist mask 314 which has been altered by dry etching of Au and Ti was removed by ashing with oxygen plasma. Ashing was performed at a high frequency power of 150 W and a pressure of 3 Pa for 40 seconds. next,
As shown in FIG. 3D, the substrate was heated in an oven at 200 ° C. for 1 hour to enlarge the area covered by the resist mask 314 so that the patterned anode material 312 was completely covered. According to the experiment of the present inventor, when the surface layer of the resist mask 314 is not removed by ashing, the area covered with the resist mask does not expand even if heated, and the patterned anode material 312 can be completely covered. I could not do it.

【0025】次いで、図3(e)に示すように被覆領域
を拡大したレジストマスク314を用いて半導体層のド
ライエッチングを行った。本実施例においては、エッチ
ング装置として、誘導結合プラズマ(ICP)を用いた
エッチング装置を使用し、エッチングガスとして塩素と
アルゴンの混合ガスを使用した。この時、チャンバー内
圧力を0.1Pa、ICPパワー300W、Biasパ
ワー200Wの条件において、概略4μmのエッチング
を行った。次に、図3(f)に示すように高周波電力2
00W、圧力10Paの条件で酸素プラズマによるアッ
シングを15分間行い、レジストマスク314を除去し
た。
Next, as shown in FIG. 3E, dry etching of the semiconductor layer was performed using a resist mask 314 having an enlarged covering area. In this embodiment, an etching apparatus using inductively coupled plasma (ICP) was used as an etching apparatus, and a mixed gas of chlorine and argon was used as an etching gas. At this time, etching of about 4 μm was performed under the conditions of a chamber pressure of 0.1 Pa, an ICP power of 300 W, and a bias power of 200 W. Next, as shown in FIG.
Ashing with oxygen plasma was performed for 15 minutes under the conditions of 00 W and a pressure of 10 Pa, and the resist mask 314 was removed.

【0026】最後に、裏面に電極としてAu−Ge50
nm、Au500nmを真空蒸着によって成膜し、半導
体素子の製造を完了した。なお、エッチングの方法や条
件等は本実施例の記述に限ることなく、エッチングする
材料、作製するデバイス等に応じて適宜選択すればよ
い。また、以上の実施例では、半導体層の上に電極材料
(アノード材料)を形成しているが、半導体層のエッチ
ングを行う場合、条件によってはエッチングマスクが持
たないことがある。このような場合は、電極材料の上に
保護層を形成することによって、半導体層のエッチング
の際に電極材料を保護することができる。
Finally, Au-Ge50 is used as an electrode on the back surface.
nm and 500 nm of Au were formed by vacuum evaporation to complete the manufacture of the semiconductor device. Note that the etching method and conditions are not limited to those described in this embodiment, and may be appropriately selected depending on a material to be etched, a device to be manufactured, and the like. In the above embodiments, the electrode material (anode material) is formed on the semiconductor layer. However, when etching the semiconductor layer, an etching mask may not be provided depending on conditions. In such a case, by forming a protective layer on the electrode material, the electrode material can be protected when the semiconductor layer is etched.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、位
置合わせを必要とするフォトリソグラフィ工程を用いる
ことなく、セルフアラインによって微小凸部上に電極を
形成でき、このような微小凸部上に電極を形成する構造
の半導体素子を高い歩留まりで安価に作製することがで
きる。また、特別の装置を必要とすることなく、フォト
レジストのスピン塗布や酸素プラズマによるアッシング
等の従来の手法を用いて容易に微小凸部上へのセルフア
ラインによる電極形成が可能である。特に、本発明はリ
ッジ型半導体レーザあるいは垂直共振型面発光レーザ等
の上部に電極を有し、垂直且つ平滑なエッチング側面を
必要とする光半導体素子の製造に好適に用いることがで
きる。
As described above, according to the present invention, an electrode can be formed on a minute convex portion by self-alignment without using a photolithography step requiring alignment, and the electrode can be formed on such a minute convex portion. A semiconductor element having a structure in which an electrode is formed at a high yield can be manufactured at a high yield at low cost. In addition, it is possible to easily form an electrode by self-alignment on a minute convex portion using a conventional method such as spin coating of a photoresist or ashing with oxygen plasma without requiring a special device. In particular, the present invention can be suitably used for manufacturing an optical semiconductor device having an electrode on an upper portion of a ridge type semiconductor laser or a vertical cavity surface emitting laser or the like and requiring a vertical and smooth etching side surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体素子の製造方法の一実施形態を
示す図である。
FIG. 1 is a view showing one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の製造方法の第1の実施例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a view showing a first embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図3】本発明の製造方法の第2の実施例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a view showing a second embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【図4】従来例の面発光レーザの製造方法を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of manufacturing a conventional surface emitting laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 基板 102 第1の物質(電極材料) 104 エッチングマスク 104a 変質しなかった部分 104b 変質部分 104c 変形部分 200 n−InP基板 202 n−InPクラッド層 204 InGaAsP光ガイド層 206 多重量子井戸(MQW)活性層 208 p−InGaAsP光ガイド層 210 p−InPクラッド層 212 p−InGaAsPキャップ層 213 電極材料 214 レジストマスク 300 n−GaAs基板 302 n−GaAs/AlAs分布ブラッグ反射膜 304 スペーサー層 306 活性層 308 p−GaAs/AlAs分布ブラッグ反射膜 310 積層構造体 312 アノード材料 314 レジストマスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Substrate 102 1st substance (electrode material) 104 Etching mask 104a Unchanged part 104b Deformed part 104c Deformed part 200 n-InP substrate 202 n-InP clad layer 204 InGaAsP optical guide layer 206 Multiple quantum well (MQW) activity Layer 208 p-InGaAsP light guide layer 210 p-InP cladding layer 212 p-InGaAsP cap layer 213 electrode material 214 resist mask 300 n-GaAs substrate 302 n-GaAs / AlAs distributed Bragg reflective film 304 spacer layer 306 active layer 308 p- GaAs / AlAs distributed Bragg reflection film 310 laminated structure 312 anode material 314 resist mask

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に半導体層を形成する工程、前記
半導体層上に電極材料を形成する工程、前記電極材料上
にエッチングマスクを形成する工程、前記エッチングマ
スクを用いて前記電極材料をエッチングする工程、前記
エッチングマスクのうちエッチングによって変質した変
質部を除去する工程、前記エッチングマスクのうちエッ
チングによって変質しなかった部分を変形させてエッチ
ングマスクが被覆する領域を拡大する工程、前記被覆す
る領域が拡大したエッチングマスクを用いて前記半導体
層をエッチングする工程、前記エッチングマスクを除去
する工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方
法。
A step of forming a semiconductor layer on a substrate, a step of forming an electrode material on the semiconductor layer, a step of forming an etching mask on the electrode material, and etching the electrode material using the etching mask. Performing a step of removing a deteriorated portion of the etching mask that has been altered by etching; a step of expanding a region covered by the etching mask by deforming a portion of the etching mask that has not been altered by etching; A method of etching a semiconductor layer using an enlarged etching mask, and a step of removing the etching mask.
【請求項2】 前記エッチングマスクは、有機化合物を
主成分とする物質から成ることを特徴とする請求項1に
記載の半導体素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the etching mask is made of a material containing an organic compound as a main component.
【請求項3】 前記電極材料のエッチング工程、前記半
導体層のエッチング工程のいずれか一方又はその両方の
エッチング工程において、ドライエッチングを用いてエ
ッチングを行うことを特徴とする請求項1に記載の半導
体素子の製造方法。
3. The semiconductor according to claim 1, wherein the etching is performed using dry etching in either one of the electrode material etching step and the semiconductor layer etching step, or both. Device manufacturing method.
【請求項4】 前記変質部を除去する工程において、酸
素プラズマ又はオゾンを用いて変質部を除去することを
特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein in the step of removing the altered portion, the altered portion is removed using oxygen plasma or ozone.
【請求項5】 前記エッチングマスクが被覆する領域を
拡大する工程において、エッチングマスクを加熱するこ
とによって当該エッチングマスクが被覆する領域を拡大
することを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製
造方法。
5. The method according to claim 1, wherein in the step of enlarging the area covered by the etching mask, the area covered by the etching mask is enlarged by heating the etching mask. Method.
【請求項6】 前記半導体層のエッチング工程におい
て、反応性イオンビームエッチング又は誘導性結合プラ
ズマエッチングを用いて半導体層のエッチングを行うこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方
法。
6. The method according to claim 1, wherein in the step of etching the semiconductor layer, the semiconductor layer is etched using reactive ion beam etching or inductively coupled plasma etching.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008285409A (en) * 2008-07-11 2008-11-27 Casio Comput Co Ltd Manufacturing method of wiring electrode structure

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