JP2003234536A - レーザーダイオードの回折格子製造方法 - Google Patents
レーザーダイオードの回折格子製造方法Info
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Abstract
する。 【解決手段】本発明による方法は、半導体基板の所定部
位に選択的に回折格子を形成する方法において、回折格
子を形成しようとする半導体層の上部全面に所定の格子
周期に対応する間隔で配列される第1感光膜パターンを
形成する過程と、この第1感光膜パターンを食刻マスク
として用い下部の前記半導体層を食刻して回折格子層を
形成する過程と、所定の回折格子領域以外の回折格子層
上部にマスクパターンを形成する過程と、回折格子層上
部に形成されたマスクパターンを取り除く過程と、この
マスクパターンの除去により露出させた下部の回折格子
層を取り除く過程と、を備えてなることを特徴とする。
Description
源として使用されるレーザーダイオードの製造方法に係
り、特に、分布帰還型のレーザーダイオード(Distribut
ed Feed-Back Laser Diode:DFB−レーザーダイオー
ド)又はEML(Electroabsorption Modulated Laser)の
製造工程に不可欠な回折格子製造方法に関する。
を提供する光学素子であり、光通信用や光情報処理など
には半導体レーザーが広く使用されている。半導体レー
ザーはルビーレーザーやガスレーザーに比べてサイズが
小さく、低電力でも動作し、容易にレーザーの出力を変
調することができ、He−Neレーザーよりも高出力を
有することで好まれている。
ling)から優れた光学モードを提供する回折格子の製造
は、DFB−レーザーダイオードの特性に大きな影響を
与え、優れた単一モード(単一次数)のスペクトルを得る
ためには微細かつ正確な回折格子の格子周期(A)を得る
ことが要求される。
格子製造技術を図1A及び図1Bを参照して説明する
と、次の通りである。
2及びInPキャップ層3を成長させ、SiN(又はS
iO2)薄膜を蒸着した後、一般的な写真食刻工程と湿
式食刻工程を通じて図1Aに示したように回折格子を形
成しない部分のみにSiN薄膜パターン5,55が残る
ようにする。
感光膜を塗布した後、露光及び現像工程を通じて回折格
子の所定格子周期に対応する間隔で配列された感光膜マ
スクパターンを形成する(図示せず)。
ターンを食刻マスクとして用いて下部のInPキャップ
層3及びInGaAs吸収層2を食刻した後、感光膜パ
ターン及びSiN薄膜の一定部分55を取り除く。この
ような過程によりSiN薄膜の存在する部分は食刻され
ず、その他の部分のみが食刻されて選択的に回折格子を
製造することができる。
子を形成しない領域に形成されるSiN薄膜パターン上
に回折格子製造用の感光膜を塗布する場合、図1Bの
“A”部分で感光膜の接着力弱化により感光膜4が剥が
れるといった感光膜剥がれ(peel-off)現象が発生する。
さらに、以後の回折格子の形成のための湿式食刻時にお
ける拡散現象によりSiN膜の境界部分(図1Bの
“B”)の食刻率が増加して食刻の均一度が低下すると
いう問題点もある。
目的は、選択的な回折格子の形成時に感光膜の剥がれ現
象を防止することのできるレーザーダイオードの回折格
子製造方法を提供することにある。
有する選択的な回折格子を形成するレーザーダイオード
の回折格子製造方法を提供することにある。
るための本発明は、半導体基板の所定部位に選択的に回
折格子を製造する方法において、回折格子を形成しよう
とする半導体層の上部全面に所定の格子周期に対応する
間隔で配列される第1感光膜パターンを形成する過程
と、第1感光膜パターンを食刻マスクとして用い下部の
半導体層を食刻して回折格子層を形成する過程と、所定
の回折格子領域以外の回折格子層上部にマスクパターン
を形成する過程と、回折格子層上部に形成したマスクパ
ターンを取り除く過程と、マスクパターンの除去により
露出させた下部の回折格子層を取り除く過程と、を含ん
でなることを特徴とするレーザーダイオードの回折格子
製造方法を提供する。
るとよく、このInP基板にInGaAs吸収層及びI
nPキャップ層を順次に積層して形成されるとなおよ
い。
のうちのいずれか一つからなると好ましい。
せた下部の回折格子層を取り除く過程は、マスクパター
ンの除去により露出させたInPキャップ層以外のIn
Pキャップ層上部に第2感光膜パターンを形成する過程
と、InPキャップ層下部のInGaAs吸収層を選択
的に食刻して取り除くことにより、InGaAs吸収層
上部のInPキャップ層も剥がされて取り除かれるよう
にする過程と、を含むことが好ましい。
に食刻する過程は、H3PO4:H 2O2:H2Oを
1:1:40の比率で混合した溶液で湿式食刻すること
により行われるとよい。
る過程後に120℃以上の温度で少なくとも2分間熱処
理する過程をさらに含むとなお好ましい。
添付図面に基づき詳細に説明する。下記の説明におい
て、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公
知機能または構成に関する具体的な説明は省略する。
層2及びInPキャップ層3を成長させたInP基板1
の全面に所定の格子周期に対応する間隔で配列された感
光膜パターンを形成した後、この感光膜パターンを食刻
マスクとして用いて下部のInPキャップ層3及びIn
GaAs吸収層2を順次に食刻してInP基板1の全面
に回折格子を形成する。この場合、InP基板1の全面
にかけて均一な回折格子を製造することができる。
上部にSiO2(又はSiN)薄膜を蒸着する。その後、
一般的な写真食刻(lithography)工程と食刻(etching)工
程により所定の回折格子領域以外のInPキャップ層3
の上部にマスクとして役割を果たすSiO2膜パターン
5,55を形成する。
後、再度写真食刻工程により感光膜パターンを形成し、
これを食刻マスクとして用いてInPキャップ層及びI
nGaAs層を取り除く部分にあたるSiO2膜パター
ン55を取り除く。この際、写真食刻工程時の現像工程
後、次の工程である食刻工程でマスクとして用いられる
フォトレジストの損傷を防止するために120℃の高温
で2分以上の熱処理を行う(図示せず)。
ーンをマスクとして用いた状態で、SiO2膜パターン
55の除去により露出させたInPキャップ層及びIn
GaAs層を取り除いて回折格子製造工程を完了する。
この際、InPキャップ層及びInGaAs層の除去工
程時において、下層のInGaAs層を食刻するために
は、上層のInPキャップ層を先に取り除くべきである
が、上層のInPキャップ層を選択的に取り除く場合に
InGaAs層の下部にあるInP基板が同時に食刻さ
れる問題点がある。また、InPキャップ層及びInG
aAs層のいずれかを選択することなく同時に食刻する
場合は数十Aの食刻率の調節が困難であり食刻深さが深
くなるおそれもある。このため、図3の“C”に示した
ように、段差が発生する恐れがある。そこで、本発明で
は図4A〜図4Dに示したリフトオフ(lift‐off)方式
を採用してこのような問題点を解決する。
iO2膜パターン除去により露出させたInPキャップ
層33以外(所定の回折格子領域、すなわち、InPキ
ャップ層及びInGaAs層を除去しない部分)のIn
Pキャップ層3の上部に感光膜マスクパターン44を形
成する。その後、これを食刻マスクとして用いて、H 3
PO4:H2O2:H2Oを1:1:40の比率で混合
した溶液で湿式食刻を行う。すなわち、感光膜パターン
44をマスクとして用いて、InGaAs層22下部の
InP基板1を食刻することなく又は影響を殆ど与えな
い程度の薄い食刻となるように、InGaAs層22を
混合溶液で長時間かけて選択的に食刻する。これによ
り、InGaAs層のみを側面食刻(side etching)によ
り食刻して、InPキャップ層も同時に剥がすようにす
る(図4C)。ここで、図4Aはリフトオフ食刻の初期、
図4Bは食刻の後期、図4Cは食刻の完了状態をそれぞ
れ示す断面図である。
る感光膜パターン44を取り除くと、選択的な回折格子
の製作が完了する。
膜の剥がれ現象によるパターン不均一を防止して均一度
を高めることができ、パターン縁部における食刻不均一
を解決し安定した工程を確保することにより、素子製作
の安定性を得ることができる。
たが、本発明はこれに限られるものではなく、各種の変
形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当技
術分野における通常の知識をもつ者により可能なのは明
らかである。
回折格子製造技術を示した平面図。
造過程を示した平面図。
態を示した図。
した断面図。
Claims (7)
- 【請求項1】 半導体基板の所定部位に選択的に回折格
子を製造する方法において、 回折格子を形成しようとする半導体層の上部全面に所定
の格子周期に対応する間隔で配列される第1感光膜パタ
ーンを形成する過程と、 前記第1感光膜パターンを食刻マスクとして用い下部の
前記半導体層を食刻して回折格子層を形成する過程と、 所定の回折格子領域以外の前記回折格子層上部にマスク
パターンを形成する過程と、 前記回折格子層上部に形成した前記マスクパターンを取
り除く過程と、 前記マスクパターンの除去により露出させた下部の前記
回折格子層を取り除く過程と、を含んでなることを特徴
とするレーザーダイオードの回折格子製造方法。 - 【請求項2】 前記半導体層はInP基板である請求項
1記載のレーザーダイオードの回折格子製造方法。 - 【請求項3】 前記半導体層はInP基板にInGaA
s吸収層及びInPキャップ層を順次に積層して形成さ
れる請求項1記載のレーザーダイオードの回折格子製造
方法。 - 【請求項4】 前記マスクパターンはSiO2膜又はS
iN膜のうちのいずれか一つからなる請求項1又は請求
項3に記載のレーザーダイオードの回折格子製造方法。 - 【請求項5】 前記マスクパターンの除去により露出さ
せた下部の前記回折格子層を取り除く過程は、 前記マスクパターンの除去により露出させた前記InP
キャップ層以外の前記InPキャップ層の上部に第2感
光膜パターンを形成する過程と、 前記InPキャップ層下部の前記InGaAs吸収層を
選択的に食刻して取り除くことにより、前記InGaA
s吸収層上部のInPキャップ層も剥がされて取り除か
れるようにする過程と、を含む請求項4記載のレーザー
ダイオードの回折格子製造方法。 - 【請求項6】 前記InGaAs吸収層を選択的に食刻
する過程は、H3PO4:H2O2:H2Oを1:1:
40の比率で混合した溶液で湿式食刻することにより行
われる請求項5記載のレーザーダイオードの回折格子製
造方法。 - 【請求項7】 前記第2感光膜パターンを形成する過程
後に120℃以上の温度で少なくとも2分間熱処理する
過程をさらに含む請求項5記載のレーザーダイオードの
回折格子製造方法。
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