JP2002318117A - Semiconductor ring laser gyro and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor ring laser gyro and its manufacturing method

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JP2002318117A
JP2002318117A JP2001123113A JP2001123113A JP2002318117A JP 2002318117 A JP2002318117 A JP 2002318117A JP 2001123113 A JP2001123113 A JP 2001123113A JP 2001123113 A JP2001123113 A JP 2001123113A JP 2002318117 A JP2002318117 A JP 2002318117A
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JP
Japan
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ring laser
etching mask
ridge
laser gyro
reflection mirror
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JP2001123113A
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Japanese (ja)
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Koichiro Nakanishi
宏一郎 中西
Takaaki Numai
貴陽 沼居
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and high-yield manufacturing method of a semiconductor ring laser gyro wherein the side wall of a ridged optical waveguide is inclined against a substrate and a reflecting mirror is vertical to the substrate. SOLUTION: An etching mask 101 for the semiconductor ring laser gyro is formed as shown in figure (A). In this case, the section shape of an etching mask 102 for the ridged waveguide part is formed to have a shape similar to a hemispheric shape as shown in figure (B), and, on the other hand, an etching mask 104 of the reflecting mirror part is formed to have a rectangular section shape as shown in figure (C). By using the etching mask formed in this way, dry etching is performed in a condition wherein the reflecting mirror part is formed vertically and smoothly as shown in figure (D). The inclined side of the ridged waveguide and the reflecting mirror part vertical to a growing layer can be formed by one-time dry etching in this way.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、リッジ状光導波路
と反射ミラーを有する半導体リングレーザジャイロの簡
便かつ歩留まりの高い製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simple and high-yield manufacturing method of a semiconductor ring laser gyro having a ridge-shaped optical waveguide and a reflection mirror.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、小型で低消費電力のジャイロとし
て半導体リングレーザジャイロが研究されている。半導
体レーザジャイロの一部である半導体リングレーザは、
たとえば特開平7−131123号公報に開示されてい
る。この半導体リングレーザにおいては、図5に示すよ
うに、410は半導体リングレーザ、410aは上部電
極、410bは下部電極、410cはレーザ光出射面、
411は半導体基板、412は出力取り出し用プリズ
ム、415は活性層である。図から分かるように、半導
体レーザ410のリッジ導波路は活性層415よりも深
くエッチングを行って形成されており、導波路の側面に
は活性層415が露出している。
2. Description of the Related Art In recent years, a semiconductor ring laser gyro has been studied as a gyro having a small size and low power consumption. A semiconductor ring laser, which is part of a semiconductor laser gyro,
For example, it is disclosed in JP-A-7-131123. In this semiconductor ring laser, as shown in FIG. 5, 410 is a semiconductor ring laser, 410a is an upper electrode, 410b is a lower electrode, 410c is a laser light emitting surface,
411 is a semiconductor substrate, 412 is an output extraction prism, and 415 is an active layer. As can be seen from the figure, the ridge waveguide of the semiconductor laser 410 is formed by etching deeper than the active layer 415, and the active layer 415 is exposed on the side surface of the waveguide.

【0003】この公報によれば、導波路をエッチングに
よって形成し、再成長などを用いていないため、簡便な
工程により半導体リングレーザが製造出来る。
According to this publication, since a waveguide is formed by etching and regrowth is not used, a semiconductor ring laser can be manufactured by simple steps.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平7−131123号公報においては、導波路側面が
成長層に対してほぼ垂直に形成されている。このような
導波路においては、導波路側面のラフネスによる後方散
乱の影響を受けやすく、ロックイン現象が発生し、ジャ
イロとしては好ましくなかった。
However, in JP-A-7-131123, the side surface of the waveguide is formed almost perpendicular to the growth layer. Such a waveguide is susceptible to backscattering due to the roughness of the waveguide side surface, causing a lock-in phenomenon, which is not preferable as a gyro.

【0005】また、測定や実装の為にリッジ導波路を形
成した後に、面積の広い電極を形成する事が好ましい
が、導波路側壁がほぼ垂直であるために、抵抗加熱によ
る蒸着や電子線加熱を用いた蒸着などでは電極切れが発
生しやすく、電極の形成装置や形成プロセスが制限され
ていた。
Further, it is preferable to form an electrode having a large area after forming a ridge waveguide for measurement and mounting. However, since the side wall of the waveguide is almost vertical, deposition by resistance heating or electron beam heating is performed. In the case of vapor deposition using, for example, the electrodes are liable to be cut off, and the apparatus and process for forming the electrodes are limited.

【0006】さらに、面積の広い電極を形成する前に、
導通に必要な部分以外に通常は絶縁層を設けるが、前記
垂直性の高い形状では絶縁層の被覆が悪く、不必要な部
分に電流の漏洩が生じることがあった。
Further, before forming an electrode having a large area,
Usually, an insulating layer is provided in a portion other than a portion necessary for conduction. However, in the case of the shape having high perpendicularity, the insulating layer is poorly covered, and current leakage sometimes occurs in an unnecessary portion.

【0007】そこで、本発明は、リッジ状光導波路の側
壁が基板に対して傾斜しているとともに反射ミラーは基
板と垂直であるような半導体リングレーザジャイロの簡
便かつ歩留まりの高い製造方法を提供することを課題と
している。
Accordingly, the present invention provides a simple and high-yield manufacturing method of a semiconductor ring laser gyro in which a side wall of a ridge-shaped optical waveguide is inclined with respect to a substrate and a reflection mirror is perpendicular to the substrate. That is the task.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の半導体リングレーザジャイロの製造方法
は、リッジ導波路部のエッチングマスクの断面形状と反
射ミラー部のエッチングマスクの断面形状が異なるエッ
チングマスクを用いてドライエッチングする事により、
基板の成長層の法線に対して傾斜した側面を有するリッ
ジ状光導波路と基板の成長層に対して垂直な反射ミラー
を同時に形成する工程を含んでいる。
According to a method of manufacturing a semiconductor ring laser gyro of the present invention for solving the above-mentioned problems, the cross-sectional shape of the etching mask of the ridge waveguide portion and the cross-sectional shape of the etching mask of the reflection mirror portion are different. By performing dry etching using different etching masks,
A step of simultaneously forming a ridge-shaped optical waveguide having a side surface inclined with respect to a normal line of the growth layer of the substrate and a reflection mirror perpendicular to the growth layer of the substrate.

【0009】又、本発明の半導体リングレーザジャイロ
の製造方法は、リッジ状光導波路と反射ミラー部を、成
長層に対して垂直に形成した後、リッジ状光導波路のみ
に等方的エッチングを施す事により、成長層の法線に対
して傾斜した側面を有するリッジ状光導波路と成長層に
対して垂直な反射ミラー部を形成する工程を含んでい
る。
In the method of manufacturing a semiconductor ring laser gyro according to the present invention, after forming a ridge-shaped optical waveguide and a reflection mirror portion perpendicular to a growth layer, only the ridge-shaped optical waveguide is isotropically etched. Accordingly, the method includes a step of forming a ridge-shaped optical waveguide having a side surface inclined with respect to the normal line of the growth layer and a reflection mirror portion perpendicular to the growth layer.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は本発明による半導体
リングレーザジャイロの製造方法を最も良く表す図であ
る。図1において、100は半導体基板、101は半導
体リングレーザジャイロのエッチングマスク、102は
リッジ状光導波路部分のエッチングマスク、104は反
射ミラー部のエッチングマスク、106はエッチング後
のリッジ状光導波路部、108はエッチング後の反射ミ
ラー部、110はエッチング後の半導体リングレーザジ
ャイロである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram best illustrating a method of manufacturing a semiconductor ring laser gyro according to the present invention. In FIG. 1, 100 is a semiconductor substrate, 101 is an etching mask of a semiconductor ring laser gyro, 102 is an etching mask of a ridge-shaped optical waveguide portion, 104 is an etching mask of a reflection mirror portion, 106 is a ridge-shaped optical waveguide portion after etching, 108 is a reflection mirror portion after etching, and 110 is a semiconductor ring laser gyro after etching.

【0011】図1(A)に示す様に、半導体リングレー
ザジャイロのエッチングマスク101を、活性層を有す
る半導体基板100上にフォトリソグラフィーなどを用
いて形成する。このとき、リッジ状導波路部のエッチン
グマスク102の断面形状は、図1(B)に示すよう
に、矩形ではなく、半球状に近い形状に形成し、対して
反射ミラー部のエッチングマスク104は、図1(C)
に示すように、断面形状が矩形であるように形成する。
As shown in FIG. 1A, an etching mask 101 of a semiconductor ring laser gyro is formed on a semiconductor substrate 100 having an active layer by using photolithography or the like. At this time, as shown in FIG. 1B, the cross-sectional shape of the etching mask 102 in the ridge-shaped waveguide portion is not rectangular but formed in a shape close to a hemisphere, whereas the etching mask 104 in the reflecting mirror portion is , FIG. 1 (C)
As shown in FIG. 5, the cross section is formed to be rectangular.

【0012】このように形成したエッチングマスクを用
いて、反射ミラー部が図1(D)に示すように、垂直か
つ平滑に形成される条件でドライエッチングを行う。リ
ッジ状導波路部の部分は、エッチングマスクの形状の影
響により、平滑ではあるが、垂直にはエッチングされ
ず、図1(E)に示すように、成長層の法線に対して傾
斜した側面を有する。このようにしてリッジ状導波路部
分は成長層の法線に対して傾斜した側面を有し、かつ反
射ミラー部は成長層に対して垂直な形状を一回のドライ
エッチングにて形成することが出来る。この後、アノー
ド及びカソードの形成など必要な工程を行い、素子を完
成する。この素子は反射ミラー部が成長層に対して垂直
であるため、反射損が少なく、低しきい値でレーザ発振
が行える。また、リッジ状光導波路部分は、成長層に対
して傾斜した側面を有しているため、側面の凹凸の影響
を受けにくく、ロックインが生じにくい。また、電極切
れやパッシベーション膜の段切れなども生じにくい。
Using the etching mask thus formed, dry etching is performed under the condition that the reflection mirror portion is vertically and smoothly formed as shown in FIG. The ridge-shaped waveguide portion is smooth due to the shape of the etching mask, but is not etched vertically, and has a side surface inclined with respect to the normal of the growth layer as shown in FIG. Having. In this manner, the ridge-shaped waveguide portion has a side surface inclined with respect to the normal of the growth layer, and the reflection mirror portion can be formed in a shape perpendicular to the growth layer by a single dry etching. I can do it. Thereafter, necessary steps such as formation of an anode and a cathode are performed to complete the device. In this element, since the reflection mirror portion is perpendicular to the growth layer, reflection loss is small and laser oscillation can be performed at a low threshold. Further, since the ridge-shaped optical waveguide portion has a side surface inclined with respect to the growth layer, the ridge-shaped optical waveguide portion is hardly affected by irregularities on the side surface, and lock-in hardly occurs. In addition, disconnection of the electrode and disconnection of the passivation film hardly occur.

【0013】以上のように本発明による製造法によれ
ば、成長層の法線に対して傾斜した側面を有するリッジ
状光導波路と成長層に対して垂直な反射ミラー部を有す
る事により、ロックインが生じにくく、低消費電力で、
電極やパッシベーション膜の段切れの少ない半導体リン
グレーザジャイロが簡単な製造方法によって作製でき
る。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the ridge-shaped optical waveguide having a side surface inclined with respect to the normal line of the growth layer and the reflecting mirror portion perpendicular to the growth layer are provided. With low power consumption,
A semiconductor ring laser gyro with few steps in the electrodes and the passivation film can be manufactured by a simple manufacturing method.

【0014】[0014]

【実施例】[第1実施例]本発明の第1実施例としてG
aAs系化合物半導体からなる半導体リングレーザジャ
イロを形成した例を示す。図2を用いて作成工程を説明
する。
[First Embodiment] As a first embodiment of the present invention, G
An example in which a semiconductor ring laser gyro made of an aAs-based compound semiconductor is formed will be described. The production process will be described with reference to FIG.

【0015】図2(A)は半導体基板上にリングレーザ
ジャイロのエッチングマスク101を形成した鳥瞰図で
あり、図2(B)は図2(A)におけるリングレーザジ
ャイロのエッチングマスク101のA−A'断面図、及
び図2(C)は図2(A)におけるリングレーザジャイ
ロのエッチングマスク101のB−B'断面図である。
FIG. 2A is a bird's-eye view in which a ring laser gyro etching mask 101 is formed on a semiconductor substrate, and FIG. 2B is an AA of the ring laser gyro etching mask 101 in FIG. 2A. 2A and 2B are cross-sectional views of the etching mask 101 of the ring laser gyro taken along line BB 'in FIG. 2A.

【0016】まず、図2(A)に示すように、n−Ga
As基板200上にn−AlGaAsクラッド層20
2、n−AlGaAs光ガイド層204、多重量子井戸
(MQW)活性層206、p−AlGaAs光ガイド層
208、p−AlGaAsクラッド層210、p−Ga
Asキャップ層212を順次エピタキシャル成長させた
積層構造からなるLDウェーハー100上に、ノボラッ
ク樹脂を主成分とするフォトレジストをスピンコーター
などを用いて厚さ1.7μmになるように塗布し、80
℃30分のプリベークを行った後にマスクをかけ、De
ep UV光を用いて露光・現像を行ってエッチングマ
スク101を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, n-Ga
N-AlGaAs cladding layer 20 on As substrate 200
2. n-AlGaAs optical guide layer 204, multiple quantum well (MQW) active layer 206, p-AlGaAs optical guide layer 208, p-AlGaAs cladding layer 210, p-Ga
A photoresist having a novolak resin as a main component is applied using a spin coater or the like to a thickness of 1.7 μm on an LD wafer 100 having a laminated structure in which an As cap layer 212 is sequentially epitaxially grown.
After pre-baking at 30 ° C for 30 minutes, a mask is applied.
Exposure and development are performed using ep UV light to form an etching mask 101.

【0017】次に、図2(B)に示すように、マスクを
用いて反射ミラー部104のみにUV光を照射した後、
180℃のオーブンで30分加熱を行った。この状態で
光導波路部のエッチングマスク102の断面形状はに示
すごとく、熱による軟化のために半球状に近い形状とな
っていた。また、反射ミラー部のエッチングマスク10
4の断面形状は、UV光による耐熱性の向上のために、
形状の変化が少なく、図2(C)に示すように概略矩形
形状を保っていた。このようにして導波路部と反射ミラ
ー部とで、断面形状の異なるエッチングマスクを形成し
た後、ICP(Inductively Couple
d Plasma)エッチングを行った。エッチングガ
スとして、塩素とキセノンからなるガスを用い、エッチ
ング圧力0.5PaにおいてICPパワー300W、基
板RF電力として100Wを印可してエッチングを行っ
た。この条件は、反射ミラー部のエッチングマスク形状
に対して垂直かつ平滑なエッチングが行われる条件であ
る。エッチング後、エッチングマスクを酸素プラズマに
より剥離した。
Next, as shown in FIG. 2B, after irradiating only the reflecting mirror portion 104 with UV light using a mask,
Heating was performed in an oven at 180 ° C. for 30 minutes. In this state, the cross-sectional shape of the etching mask 102 in the optical waveguide portion was nearly hemispherical due to softening by heat as shown in FIG. Also, the etching mask 10 of the reflection mirror portion
The cross-sectional shape of 4 is to improve the heat resistance by UV light.
The change in the shape was small, and a substantially rectangular shape was maintained as shown in FIG. After forming etching masks having different cross-sectional shapes in the waveguide section and the reflection mirror section in this manner, an inductively coupled ICP (ICP) is formed.
d Plasma) etching was performed. Etching was performed using a gas consisting of chlorine and xenon as an etching gas and applying an ICP power of 300 W and a substrate RF power of 100 W at an etching pressure of 0.5 Pa. This condition is a condition in which the etching is performed perpendicularly and smoothly to the etching mask shape of the reflection mirror portion. After the etching, the etching mask was removed by oxygen plasma.

【0018】この時、反射ミラー部は図2(D)に示す
ように垂直にエッチングされており、導波路部分は図2
(E)に示すように、成長層の法線に対して傾斜した側
面を持ったエッチング形状となっていた。これは、導波
路部分のエッチングマスク102の断面形状が半球状に
近くなっていた影響である。こうして、成長層の法線に
対して傾斜した側面を持ったリッジ状光導波路と、成長
層に対して垂直な反射ミラー部を形成した後、プラズマ
CVD装置を用いて、窒化シリコンを500nm、全面
に形成し、パッシベーション膜214とした。その後、
パッシベーション膜214を部分的に除去し、アノード
216としてAu/Tiを、カソード218としてAu
Ge/Ni/Auを形成し、熱処理によって各電極のオ
ーミック接触を取って、図2(F)に示す素子を完成し
た。
At this time, the reflection mirror portion is vertically etched as shown in FIG.
As shown in (E), the etched shape had a side surface inclined with respect to the normal to the growth layer. This is due to the effect that the cross-sectional shape of the etching mask 102 in the waveguide portion is close to a hemisphere. After forming a ridge-shaped optical waveguide having a side surface inclined with respect to the normal of the growth layer and a reflection mirror portion perpendicular to the growth layer in this way, using a plasma CVD apparatus, 500 nm of silicon nitride is deposited on the entire surface. To form a passivation film 214. afterwards,
The passivation film 214 is partially removed, and Au / Ti is used as the anode 216 and Au is used as the cathode 218.
Ge / Ni / Au was formed, and ohmic contact was made between the electrodes by heat treatment to complete the device shown in FIG.

【0019】[第2実施例]本発明の第2実施例として
GaAs系化合物半導体からなる半導体リングレーザジ
ャイロを形成した例を示す。図3を用いて作成工程を説
明する。
[Second Embodiment] As a second embodiment of the present invention, an example is shown in which a semiconductor ring laser gyro made of a GaAs compound semiconductor is formed. The creation process will be described with reference to FIG.

【0020】図3(A)は半導体基板上にリングレーザ
ジャイロのエッチングマスク101を形成した鳥瞰図で
あり、図3(B)は図3(A)におけるリングレーザジ
ャイロのエッチングマスク101のA−A'断面図、及
び図3(C)は図3(A)におけるリングレーザジャイ
ロのエッチングマスク101のB−B'断面図である。
FIG. 3A is a bird's-eye view in which a ring laser gyro etching mask 101 is formed on a semiconductor substrate, and FIG. 3B is an AA of the ring laser gyro etching mask 101 in FIG. 3A. FIG. 3C is a cross-sectional view of the etching mask 101 of the ring laser gyro in FIG.

【0021】まず、図3(A)に示すように、n−Ga
As基板200上にn−AlGaAsクラッド層20
2、n−AlGaAs光ガイド層204、多重量子井戸
(MQW)活性層206、p−AlGaAs光ガイド層
208、p−AlGaAsクラッド層210、p−Ga
Asキャップ層212を順次エピタキシャル成長させた
積層構造からなるLDウェーハー100上に、ノボラッ
ク樹脂を主成分とするフォトレジストをスピンコーター
などを用いて厚さ1.7μmになるように塗布し、80
℃30分のプリベークを行った後にマスクをかけ、De
ep UV光を用いて露光・現像を行って導波路部のエ
ッチングマスク102を形成した後、180℃のオーブ
ンで30分加熱を行った。この状態で光導波路部のエッ
チングマスク102の断面形状は図3(B)に示すごと
く、熱による軟化のために半球状に近い形状となってい
た。
First, as shown in FIG.
N-AlGaAs cladding layer 20 on As substrate 200
2. n-AlGaAs optical guide layer 204, multiple quantum well (MQW) active layer 206, p-AlGaAs optical guide layer 208, p-AlGaAs cladding layer 210, p-Ga
A photoresist having a novolak resin as a main component is applied to a thickness of 1.7 μm using a spin coater or the like on an LD wafer 100 having a laminated structure in which the As cap layer 212 is sequentially epitaxially grown.
After pre-baking at 30 ° C for 30 minutes, a mask is applied.
After performing exposure and development using ep UV light to form an etching mask 102 for the waveguide portion, the substrate was heated in an oven at 180 ° C. for 30 minutes. In this state, as shown in FIG. 3B, the cross-sectional shape of the etching mask 102 in the optical waveguide portion was nearly hemispherical due to softening due to heat.

【0022】次に、ノボラック樹脂を主成分とするフォ
トレジストをスピンコーターなどを用いて厚さ1.7μ
mになるように塗布し、80℃30分のプリベークを行
った後にマスクをかけ、Deep UV光を用いて露光
・現像を行って反射ミラー部のエッチングマスク104
を形成した。この時、ミラー部のエッチングマスク10
4の断面形状は、図3(C)に示すように概略矩形形状
であった。
Next, a photoresist containing a novolak resin as a main component is coated with a photoresist having a thickness of 1.7 μm using a spin coater or the like.
m, pre-baked at 80 ° C. for 30 minutes, masked, exposed and developed using Deep UV light, and etched mask 104 for the reflection mirror.
Was formed. At this time, the etching mask 10 of the mirror portion is used.
The cross-sectional shape of No. 4 was a substantially rectangular shape as shown in FIG.

【0023】このようにして導波路部と反射ミラー部と
で、断面形状の異なるエッチングマスクを形成した後、
ICP(Inductively Coupled P
lasma)エッチングを行った。エッチングガスとし
て、塩素とキセノンからなるガスを用い、エッチング圧
力0.5PaにおいてICPパワー300W、基板RF
電力として100Wを印可してエッチングを行った。こ
の条件は、反射ミラー部のエッチングマスク形状に対し
て垂直かつ平滑なエッチングが行われる条件である。
After forming etching masks having different cross-sectional shapes in the waveguide portion and the reflection mirror portion in this manner,
ICP (Inductively Coupled P)
lasma) etching was performed. A gas consisting of chlorine and xenon is used as an etching gas.
Etching was performed by applying 100 W as electric power. This condition is a condition under which the etching is performed perpendicularly and smoothly to the etching mask shape of the reflection mirror portion.

【0024】エッチング後、エッチングマスクを酸素プ
ラズマにより剥離した。この時、反射ミラー部は図3
(D)に示すように垂直にエッチングされており、導波
路部分は図3(E)に示すように、成長層の法線に対し
て傾斜した側面を持ったエッチング形状となっていた。
これは、導波路部分のエッチングマスク102の断面形
状が半球状に近くなっていた影響である。こうして、成
長層の法線に対して傾斜した側面を持ったリッジ状光導
波路と、成長層に対して垂直な反射ミラー部を形成した
後、プラズマCVD装置を用いて、窒化シリコンを50
0nm、全面に形成し、パッシベーション膜214とし
た。
After the etching, the etching mask was removed by oxygen plasma. At this time, the reflection mirror is
As shown in FIG. 3D, etching was performed vertically, and the waveguide portion had an etched shape having a side surface inclined with respect to the normal to the growth layer, as shown in FIG. 3E.
This is due to the effect that the cross-sectional shape of the etching mask 102 in the waveguide portion is close to a hemisphere. Thus, after forming a ridge-shaped optical waveguide having a side surface inclined with respect to the normal of the growth layer and a reflection mirror portion perpendicular to the growth layer, 50 nm of silicon nitride is formed using a plasma CVD apparatus.
A passivation film 214 was formed on the entire surface with a thickness of 0 nm.

【0025】その後、パッシベーション膜214を部分
的に除去し、アノード216としてAu/Tiを、カソ
ード218としてAuGe/Ni/Auを形成し、熱処
理によって各電極のオーミック接触を取って、図3
(F)に示す素子を完成した。
Thereafter, the passivation film 214 is partially removed, Au / Ti is formed as the anode 216, and AuGe / Ni / Au is formed as the cathode 218. Ohmic contact between the electrodes is made by heat treatment.
The device shown in (F) was completed.

【0026】[第3実施例]発明の第3実施例としてG
aAs系化合物半導体からなる半導体リングレーザジャ
イロを形成した例を示す。図4を用いて作成工程を説明
する。図4(A)は半導体基板上にリングレーザジャイ
ロのエッチングマスク101を形成した鳥瞰図であり、
図4(B)は図4(A)におけるリングレーザジャイロ
のエッチングマスク101のA−A'断面図である。
[Third Embodiment] As a third embodiment of the present invention, G
An example in which a semiconductor ring laser gyro made of an aAs-based compound semiconductor is formed will be described. The creation process will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a bird's-eye view in which an etching mask 101 of a ring laser gyro is formed on a semiconductor substrate.
FIG. 4B is a sectional view taken along line AA ′ of the etching mask 101 of the ring laser gyro in FIG. 4A.

【0027】まず、図4(A)に示すように、n−Ga
As基板200上にn−AlGaAsクラッド層20
2、n−AlGaAs光ガイド層204、多重量子井戸
(MQW)活性層206、p−AlGaAs光ガイド層
208、p−AlGaAsクラッド層210、p−Ga
Asキャップ層212を順次エピタキシャル成長させた
積層構造からなるLDウェーハー100上に、ノボラッ
ク樹脂を主成分とするフォトレジストをスピンコーター
などを用いて厚さ1.7μmになるように塗布し、80
℃30分のプリベークを行った後にマスクをかけ、De
ep UV光を用いて露光・現像を行ってエッチングマ
スク101を形成した。この状態で光導波路部のエッチ
ングマスク102及び反射ミラー部104の断面形状は
図4(B)に示すごとく、概略矩形形状であった。
First, as shown in FIG.
N-AlGaAs cladding layer 20 on As substrate 200
2. n-AlGaAs optical guide layer 204, multiple quantum well (MQW) active layer 206, p-AlGaAs optical guide layer 208, p-AlGaAs cladding layer 210, p-Ga
A photoresist having a novolak resin as a main component is applied using a spin coater or the like to a thickness of 1.7 μm on an LD wafer 100 having a laminated structure in which an As cap layer 212 is sequentially epitaxially grown.
After pre-baking at 30 ° C for 30 minutes, a mask is applied.
Exposure and development were performed using ep UV light to form an etching mask 101. In this state, the cross-sectional shapes of the etching mask 102 and the reflection mirror portion 104 of the optical waveguide portion were substantially rectangular as shown in FIG. 4B.

【0028】このようにしてエッチングマスク101を
形成した後、ICP(Inductively Cou
pled Plasma)エッチングを行った。エッチ
ングガスとして、塩素とキセノンからなるガスを用い、
エッチング圧力0.5PaにおいてICPパワー300
W、基板RF電力として100Wを印可してエッチング
を行った。この条件は、概略矩形形状のエッチングマス
ク形状に対して垂直かつ平滑なエッチングが行われる条
件である。エッチング後、エッチングマスクを酸素プラ
ズマにより剥離した。この時、反射ミラー部及び光導波
路部は図4(C)に示すように垂直にエッチングされて
いた。
After forming the etching mask 101 in this way, an ICP (Inductively Cou) is formed.
Pled Plasma) etching was performed. As an etching gas, a gas composed of chlorine and xenon is used,
ICP power 300 at etching pressure 0.5Pa
Etching was performed by applying 100 W as W and substrate RF power. This condition is a condition under which the etching is performed vertically and smoothly on the etching mask having a substantially rectangular shape. After the etching, the etching mask was removed by oxygen plasma. At this time, the reflection mirror portion and the optical waveguide portion were vertically etched as shown in FIG.

【0029】その後、反射ミラー部のみをレジストで保
護し、導波路部分にのみ硫酸と過酸化水素水と水からな
るエッチャントを用いてウェットエッチングを行った。
このウェットエッチング後の導波路部の断面形状は、図
4(D)に示すごとく、成長層の法線に対して傾斜した
側面を有する形状であった。
Thereafter, only the reflection mirror portion was protected by a resist, and only the waveguide portion was wet-etched using an etchant composed of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water.
As shown in FIG. 4D, the cross-sectional shape of the waveguide portion after the wet etching was a shape having a side surface inclined with respect to the normal line of the growth layer.

【0030】こうして、成長層の法線に対して傾斜した
側面を持ったリッジ状光導波路と、成長層に対して垂直
な反射ミラー部を形成した後、プラズマCVD装置を用
いて、窒化シリコンを500nm、全面に形成し、パッ
シベーション膜214とした。その後、パッシベーショ
ン膜214を部分的に除去し、アノード216としてA
u/Tiを、カソード218としてAuGe/Ni/A
uを形成し、熱処理によって各電極のオーミック接触を
取って、図4(E)に示す素子を完成した。
After forming a ridge-shaped optical waveguide having a side surface inclined with respect to the normal line of the growth layer and a reflection mirror portion perpendicular to the growth layer in this manner, silicon nitride is formed using a plasma CVD apparatus. A passivation film 214 was formed over the entire surface to a thickness of 500 nm. After that, the passivation film 214 is partially removed, and A
u / Ti as AuGe / Ni / A
u was formed, and ohmic contact was established between the electrodes by heat treatment to complete the device shown in FIG.

【0031】尚、本発明は実施例に記載されている材料
系、エッチングマスクの材料、エッチング方法に限定さ
れるものでは無く、レーザ発振が可能な材料で、エッチ
ングマスクにエッチング形状が依存するエッチング方法
であれば適用できる。
The present invention is not limited to the material system, the material of the etching mask, and the etching method described in the embodiment, but is a material capable of laser oscillation and whose etching shape depends on the etching mask. Any method is applicable.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、リッジ状
光導波路の側壁が基板に対して傾斜しているとともに反
射ミラーは基板と垂直であるような半導体リングレーザ
ジャイロの簡便かつ歩留まりの高い製造方法を提供する
ことができる。そして、これによって、導波路側面のラ
フネスによる後方散乱の影響を抑制してロックイン現象
が発生しないジャイロを提供することができる。又、導
波路側壁が傾斜しているために、抵抗加熱による蒸着や
電子線加熱を用いた蒸着等によっても電極切れの発生が
低減され、さらに、導通に必要な部分以外に被覆性が良
好な絶縁層を設けることができる。
According to the present invention described above, a semiconductor ring laser gyro having a side wall of a ridge-shaped optical waveguide inclined with respect to a substrate and a reflecting mirror perpendicular to the substrate has a simple and high yield. A manufacturing method can be provided. Thus, it is possible to provide a gyro in which the influence of the backscatter due to the roughness of the waveguide side surface is suppressed and the lock-in phenomenon does not occur. In addition, since the waveguide sidewalls are inclined, the occurrence of electrode breakage is reduced even by vapor deposition using resistance heating or vapor deposition using electron beam heating. An insulating layer can be provided.

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

【図1】本発明の概念を示す図FIG. 1 is a diagram showing the concept of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例である半導体リングレー
ザジャイロの製造工程を示す図
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of the semiconductor ring laser gyro according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第2の実施例である半導体リングレー
ザジャイロの製造工程を示す図
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of a semiconductor ring laser gyro according to a second embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第2の実施例である半導体リングレー
ザジャイロの製造工程を示す図
FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of a semiconductor ring laser gyro according to a second embodiment of the present invention;

【図5】従来の製造工程を示す図FIG. 5 is a diagram showing a conventional manufacturing process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100:レーザ基板 101:レーザジャイロのエッチングマスク 102:導波路部エッチングマスク 104:反射ミラー部エッチングマスク 106:成長層の法線に対して傾斜側面を有する導波路 108:成長層に対して垂直な反射ミラー部 200:n−GaAs基板 202:n−AlGaAsクラッド層 204:n−AlGaAs光ガイド層 206:多重量子井戸(MQW)活性層 208:p−AlGaAs光ガイド層 210:p−AlGaAsクラッド層 212:p−GaAsキャップ層 214:パッシベーション膜 216:アノード 218:カソード 410:半導体リングレーザ 410a:上部電極 410b:下部電極 410c:レーザ出射面 411:半導体基板 412:出力取り出し用プリズム 415:活性層 100: Laser substrate 101: Laser gyro etching mask 102: Waveguide portion etching mask 104: Reflection mirror portion etching mask 106: Waveguide having an inclined side surface with respect to the normal of the growth layer 108: Perpendicular to the growth layer Reflecting mirror section 200: n-GaAs substrate 202: n-AlGaAs cladding layer 204: n-AlGaAs optical guide layer 206: multiple quantum well (MQW) active layer 208: p-AlGaAs optical guide layer 210: p-AlGaAs cladding layer 212 : P-GaAs cap layer 214: passivation film 216: anode 218: cathode 410: semiconductor ring laser 410 a: upper electrode 410 b: lower electrode 410 c: laser emission surface 411: semiconductor substrate 412: output extraction prism 415: active layer

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リッジ状光導波路と反射ミラーを有する
半導体リングレーザジャイロの製造方法において、 前記リッジ状導波路部のエッチングマスクの断面形状と
前記反射ミラーのエッチングマスクの断面形状が異なる
エッチングマスクを用いてドライエッチングすることに
より、基板の成長層の法線に対して傾斜した側面を有す
る前記リッジ状光導波路と前記基板の成長層に対して垂
直な前記反射ミラーを同時に形成する工程を含むことを
特徴とする半導体リングレーザジャイロの製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor ring laser gyro having a ridge-shaped optical waveguide and a reflection mirror, wherein a cross-sectional shape of an etching mask of the ridge-shaped waveguide portion and a cross-sectional shape of an etching mask of the reflection mirror are different. Simultaneously forming the ridge-shaped optical waveguide having a side surface inclined with respect to the normal line of the substrate growth layer and the reflection mirror perpendicular to the substrate growth layer by dry etching. A method for manufacturing a semiconductor ring laser gyro characterized by the following.
【請求項2】 前記リッジ状光導波路のエッチングマス
クのみを選択的に変形させることを特徴とする請求項1
記載の半導体リングレーザジャイロの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein only the etching mask of the ridge-shaped optical waveguide is selectively deformed.
A method for manufacturing the semiconductor ring laser gyro according to the above.
【請求項3】 反射ミラー部のみにUV光を照射した
後、エッチングマスク全体を加熱することを特徴とする
請求項1記載の半導体リングレーザジャイロの製造方
法。
3. The method for manufacturing a semiconductor ring laser gyro according to claim 1, wherein the entire etching mask is heated after irradiating only the reflection mirror portion with UV light.
【請求項4】 リッジ状光導波路部分のエッチングマス
クと、反射ミラー部のエッチングマスクを異なった材料
または異なった形成条件を用いて別々に形成することを
特徴とする請求項1記載の半導体リングレーザジャイロ
の製造方法。
4. The semiconductor ring laser according to claim 1, wherein the etching mask for the ridge-shaped optical waveguide portion and the etching mask for the reflection mirror portion are formed separately using different materials or different forming conditions. Gyro manufacturing method.
【請求項5】 リッジ状光導波路と反射ミラーを有する
半導体リングレーザジャイロの製造方法において、 リッジ状光導波路と反射ミラー部を、成長層に対して垂
直に形成した後、リッジ状光導波路のみに等方的エッチ
ングを施すことにより、成長層の法線に対して傾斜した
側面を有するリッジ状光導波路と成長層に対して垂直な
反射ミラー部を形成する肯定を含むことを特徴とする半
導体リングレーザジャイロの製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor ring laser gyro having a ridge-shaped optical waveguide and a reflection mirror, wherein the ridge-shaped optical waveguide and the reflection mirror are formed perpendicularly to the growth layer, and then only the ridge-shaped optical waveguide is formed. A semiconductor ring comprising isotropic etching to form a ridge-shaped optical waveguide having a side surface inclined with respect to the normal of the growth layer and a reflection mirror portion perpendicular to the growth layer. Manufacturing method of laser gyro.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれか一つに
記載された半導体リングレーザジャイロの製造方法によ
って製造することを特徴とする半導体リングレーザジャ
イロ。
6. A semiconductor ring laser gyro manufactured by the method of manufacturing a semiconductor ring laser gyro according to any one of claims 1 to 5.
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