JP2005317914A - Semiconductor element and manufacturing method of semiconductor laser chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子及び半導体レーザチップの製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor laser chip.
図5は、従来の半導体レーザチップ51の構造を示す断面図である。半導体レーザチップ51は、活性層を含む積層膜を有する基板53を備える。また、基板53には、実質的に平行に延びる一対の溝部(紙面垂直方向に延びている。)57が形成されている。また、基板53上には、これらの溝部57によって区画された凸部59の上方に開口部61を有する誘電体膜63が形成されている。さらに、得られた基板全面に電極65が形成されている。電極65からの電流は、前記開口部61及び凸部59を通って活性層に流れ込む。また、溝部及び凸部以外の部分66は、凸部59を機械的ダメージなどから保護している。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor laser chip 51. The semiconductor laser chip 51 includes a
このような半導体レーザチップの製造工程において、誘電体膜63の開口部61は、以下のように形成されている(例えば、特許文献1を参照。)。 In such a semiconductor laser chip manufacturing process, the opening 61 of the dielectric film 63 is formed as follows (see, for example, Patent Document 1).
まず、実質的に平行に延びる一対の溝部57を有する基板53上の全面に誘電体膜63を形成する。
First, the dielectric film 63 is formed on the entire surface of the
次に、得られた基板全面に、スピンコート法によりフォトレジストからなるフォトレジスト層67を形成し、得られた基板をプリベイクすることにより、図6(a)に示す構造を得る。ここで、フォトレジストには、溝部57を完全に充填するために、通常、粘度の低いものが用いられる。粘度の低いフォトレジストを用いると、溝部57以外の基板53表面上には、フォトレジスト層67が薄く形成される。
Next, a photoresist layer 67 made of a photoresist is formed on the entire surface of the obtained substrate by spin coating, and the obtained substrate is prebaked to obtain the structure shown in FIG. Here, in order to completely fill the
次に、フォトレジスト層67のうち凸部59の上方部分を露光し、フォトレジスト層67を現像することにより、図6(b)に示す構造を得る。ここで、フォトレジスト層67の露光は、通常は、凸部59よりも若干広い範囲(図6(a)及び(b)中、矢印で示す。)に対して行われる。これは、フォトマスクのアライメントずれ又はウェハー面内での凸部59の位置のばらつきなどを考慮する必要があるからである。
Next, the photoresist layer 67 is exposed to an upper portion of the
次に、フォトレジスト層67をマスクとして用いて、誘電体膜63のエッチングを行い、フォトレジスト67を除去し、得られた基板全面に電極65を形成し、図5に示す構造を得る。
しかし、フォトレジスト層67の現像工程において、フォトレジスト層67が除去される範囲は、露光の強度若しくは時間、又は現像の時間などに強く依存する。また、露光の強度若しくは時間、又は現像の時間などには、通常、ばらつきが生じ、このばらつきを無くすことは困難である。 However, the range in which the photoresist layer 67 is removed in the development process of the photoresist layer 67 strongly depends on the intensity or time of exposure or the time of development. In addition, the intensity or time of exposure or the development time usually varies, and it is difficult to eliminate this variation.
例えば、ばらつきにより、現像時間が規定値よりも長くなると、通常よりも広い範囲で、また、深くまで、フォトレジスト層が除去される。そのため、誘電体膜63のうち溝部57の縁部上にあって凸部59に対向する部分(以下、「誘電体膜のコーナー部分」と呼ぶ。)63aが露出する場合がある。この状態を図7に示す。図7は、図6(b)に対応する。
For example, when the development time becomes longer than a predetermined value due to variations, the photoresist layer is removed in a wider range than usual and deeply. Therefore, a portion (hereinafter referred to as a “corner portion of the dielectric film”) 63a on the edge of the
この状態で、フォトレジスト層67をマスクとして用いて、誘電体膜63のエッチングを行うと、誘電体膜63のコーナー部分63aからも誘電体膜63のエッチングが進み、その部分の誘電体膜63が除去される。この後、さらに、フォトレジスト層67を除去した後の状態を図8に示す。 In this state, when the dielectric film 63 is etched using the photoresist layer 67 as a mask, the etching of the dielectric film 63 also proceeds from the corner portion 63a of the dielectric film 63, and the dielectric film 63 in that portion. Is removed. Thereafter, the state after further removing the photoresist layer 67 is shown in FIG.
この状態で、電極65を形成し、電流を流すと、電流は凸部59のみならず、溝部57の縁部であって凸部59に対向するもの57aからも流れ(図8中の点線矢印の方向に流れる。)、半導体レーザチップの特性のばらつきにつながる。
In this state, when the electrode 65 is formed and a current is passed, the current flows not only from the
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、簡易に、かつ、安定して、誘電体膜などの材料膜に開口部を形成することができる半導体素子の製造方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for manufacturing a semiconductor element capable of forming an opening in a material film such as a dielectric film easily and stably. is there.
第1の発明に係る半導体素子の製造方法は、(1)実質的に平行に延びる一対の溝部とその一対の溝部の間に区画される凸部とを有する基板を材料膜で覆い、(2)得られた基板上に、溝部を充填するように第1フォトレジストからなる第1フォトレジスト層を形成し、(3)得られた基板を、第2フォトレジストからなる第2フォトレジスト層で覆い、(4)第1及び第2フォトレジスト層の一部を除去することにより、前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分を露出させてマスク層を形成し、(5)そのマスク層を用いて、材料膜のうち前記露出部分を除去する工程を備える。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: (1) covering a substrate having a pair of grooves extending substantially in parallel and a convex section defined between the pair of grooves with a material film; A) forming a first photoresist layer made of a first photoresist on the obtained substrate so as to fill the groove; and (3) making the obtained substrate a second photoresist layer made of a second photoresist. (4) removing a part of the first and second photoresist layers to expose a portion of the material film on the upper surface of the convex portion to form a mask layer; and (5) the mask. A step of removing the exposed portion of the material film using the layer;
また、第2の発明に係る半導体素子の製造方法は、(1)実質的に平行に延びる一対の溝部とその一対の溝部の間に区画される凸部とを有する基板を材料膜で覆い、(2)得られた基板を、第3フォトレジストからなる第3フォトレジスト層で覆い、(3)前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分及び凸部の側面上にある部分が露出し、かつ、前記材料膜のうち溝部の縁部上にあって凸部に対向する部分を覆うように第3フォトレジスト層の一部を除去し、(4)得られた基板を、第4フォトレジストからなる第4フォトレジスト層で覆い、(5)第4フォトレジスト層の一部を除去することにより、前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分を露出させてマスク層を形成し、(6)そのマスク層を用いて、材料膜のうち前記露出部分を除去する工程を備える。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: (1) covering a substrate having a pair of grooves extending substantially in parallel and a convex section defined between the pair of grooves with a material film; (2) The obtained substrate is covered with a third photoresist layer made of a third photoresist, and (3) a portion of the material film on the top surface of the convex portion and a portion on the side surface of the convex portion are exposed. And removing a part of the third photoresist layer so as to cover the portion of the material film on the edge of the groove and facing the convex portion, and (4) obtaining the obtained substrate by Cover with a fourth photoresist layer made of photoresist, and (5) remove a portion of the fourth photoresist layer to expose a portion of the material film on the upper surface of the convex portion to form a mask layer (6) The mask layer is used to remove the exposed portion of the material film. Comprising the step of.
第1の発明によれば、第1フォトレジストにより溝部を充填して、さらに得られた基板を、第2フォトレジストからなる第2フォトレジスト層で覆う。フォトレジスト層を2層構造としているため、第1フォトレジスト層は厚く形成する必要がない。そのため、第1フォトレジストには、比較的粘度の低いものを用いることができ、溝部を確実に埋めることができる。また、第1フォトレジスト層によって、溝部が埋められているので、第2フォトレジスト層は、比較的粘度が高いフォトレジストを用いて形成することができ、その結果、第2フォトレジスト層は、厚く形成することができる。第1の発明によると、溝部を確実に埋めつつ、厚いフォトレジスト層を形成することができるため、露光の強度若しくは時間、又は現像の時間などがばらつく場合であっても、前記材料膜のうち溝部の縁部上にあって凸部に対向する部分(材料膜のコーナー部分)が露出することがない(又は、従来よりも露出しにくい。)。従って、第1の発明によると、簡易に、かつ、安定して、誘電体膜などの材料膜に開口部を形成することができる。 According to the first invention, the groove portion is filled with the first photoresist, and the obtained substrate is covered with the second photoresist layer made of the second photoresist. Since the photoresist layer has a two-layer structure, the first photoresist layer need not be formed thick. Therefore, the first photoresist having a relatively low viscosity can be used, and the groove can be reliably filled. In addition, since the groove is filled with the first photoresist layer, the second photoresist layer can be formed using a photoresist having a relatively high viscosity. As a result, the second photoresist layer is It can be formed thick. According to the first invention, a thick photoresist layer can be formed while reliably filling the groove portion. A portion (corner portion of the material film) that is on the edge of the groove and faces the convex portion is not exposed (or is less likely to be exposed than in the past). Therefore, according to the first invention, the opening can be formed in the material film such as the dielectric film easily and stably.
また、第2の発明によれば、まず第3フォトレジストで第3フォトレジスト層を形成する。第3フォトレジストには、粘度の高いものを用いることができる。粘度の高いレジストを用いると、溝部の影響により、第3フォトレジスト層の表面に凹凸が生じる場合がある。従来の方法では、凹凸があるとフォトレジストの現像工程でのばらつきが大きくなるという問題があったが、本発明の方法では、凹凸があっても問題とならない。次に、例えば、凸部の上方部分を強く又長く露光する。このように露光すると、第3フォトレジスト層の現像が基板垂直方向に選択的に進行するようになり、材料膜のうち凸部の上面上にある部分及び凸部の側面上にある部分が露出し、かつ、材料膜のコーナー部分を覆うように第3フォトレジスト層の一部を除去することができるようになる。次に、露出した凸部を覆うように第4フォトレジストからなる第4フォトレジスト層を形成する。第3フォトレジスト層によって、材料膜のコーナー部分が保護されているので、第4フォトレジスト層は、厚く形成する必要がなく、第4フォトレジストには比較的粘度の低いものを用いることができる。この場合、第4フォトレジスト層を薄く形成でき、かつ、凸部と第3フォトレジスト層との間の空間を確実に充填することができる。この状態で、例えば、第4フォトレジスト層の現像を行うことにより、前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分が露出するように、第4フォトレジスト層を除去することができる。第2の発明によれば、第3フォトレジスト層によって、材料膜のコーナー部分が保護されるので、材料膜のコーナー部分が露出することがない(又は、従来よりも露出しにくい。)。従って、第2の発明によると、簡易に、かつ、安定して、誘電体膜などの材料膜に開口部を形成することができる。 According to the second invention, first, a third photoresist layer is formed with a third photoresist. As the third photoresist, one having a high viscosity can be used. If a resist having a high viscosity is used, the surface of the third photoresist layer may be uneven due to the influence of the groove. In the conventional method, if there is unevenness, there is a problem that variation in the development process of the photoresist becomes large. However, in the method of the present invention, there is no problem even if there is unevenness. Next, for example, the upper portion of the convex portion is exposed strongly and long. When exposed in this way, the development of the third photoresist layer proceeds selectively in the direction perpendicular to the substrate, and the portion of the material film on the top surface of the convex portion and the portion on the side surface of the convex portion are exposed. In addition, a part of the third photoresist layer can be removed so as to cover the corner portion of the material film. Next, a fourth photoresist layer made of a fourth photoresist is formed so as to cover the exposed protrusion. Since the corner portion of the material film is protected by the third photoresist layer, the fourth photoresist layer does not need to be formed thick, and the fourth photoresist can use a relatively low viscosity. . In this case, the fourth photoresist layer can be formed thin, and the space between the convex portion and the third photoresist layer can be reliably filled. In this state, for example, by developing the fourth photoresist layer, the fourth photoresist layer can be removed so that a portion of the material film on the upper surface of the convex portion is exposed. According to the second invention, since the corner portion of the material film is protected by the third photoresist layer, the corner portion of the material film is not exposed (or is less likely to be exposed than before). Therefore, according to the second invention, an opening can be formed in a material film such as a dielectric film easily and stably.
1.第1の実施形態
第1の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、(1)実質的に平行に延びる一対の溝部とその一対の溝部の間に区画される凸部とを有する基板を材料膜で覆い、(2)得られた基板上に、溝部を充填するように第1フォトレジストからなる第1フォトレジスト層を形成し、(3)得られた基板を、第2フォトレジストからなる第2フォトレジスト層で覆い、(4)前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分が露出するように第1及び第2フォトレジスト層の一部を除去することによりマスク層を形成し、(5)マスク層を用いて、材料膜のうち前記露出部分を除去する工程を備える。
1. First Embodiment A method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment is as follows: (1) A substrate having a pair of grooves extending substantially in parallel and a convex section defined between the pair of grooves. (2) A first photoresist layer made of the first photoresist is formed on the obtained substrate so as to fill the groove, and (3) the obtained substrate is made of the second photoresist. (4) A mask layer is formed by removing a part of the first and second photoresist layers so that a portion of the material film on the upper surface of the convex portion is exposed. (5) A step of removing the exposed portion of the material film using the mask layer is provided.
1−1.実質的に平行に延びる一対の溝部とその一対の溝部の間に区画される凸部とを有する基板を材料膜で覆う(すなわち、この基板を覆う材料膜を形成する)工程
基板は、GaAsなどの化合物半導体基板若しくはSiなどの元素半導体基板などの単層半導体基板、又はこれらが積層された積層半導体基板などからなる。積層半導体基板には、例えば、化合物半導体基板上に下部クラッド層、活性層及び上部クラッド層を積層したものが含まれる。このような基板は、例えば、半導体レーザチップを製造するために用いられる(以下、「半導体レーザチップ用基板」と呼ぶ。)。
1-1. A process of covering a substrate having a pair of grooves extending substantially in parallel and a convex section defined between the pair of grooves with a material film (that is, forming a material film covering the substrate). A single layer semiconductor substrate such as a compound semiconductor substrate or an elemental semiconductor substrate such as Si, or a laminated semiconductor substrate in which these are laminated. The laminated semiconductor substrate includes, for example, a compound semiconductor substrate in which a lower clad layer, an active layer, and an upper clad layer are laminated. Such a substrate is used, for example, for manufacturing a semiconductor laser chip (hereinafter referred to as a “semiconductor laser chip substrate”).
実質的に平行に延びる一対の溝部が、基板に形成される。半導体レーザチップ用基板においては、例えば、上部クラッド層に形成される。溝部の形状は、その横断面が長方形型であってもよく、V型などであってもよい。溝部の縁部において、溝部の幅は、好ましくは、5〜30μm程度である。この範囲であれば、基板分割時に一対の溝部の間に区画された凸部への機械的ダメージを低減できるからである。また、溝部の深さは、好ましくは、2〜4μm程度である。この範囲であれば、良好なレーザ特性が得られる。また、基板は、一対の溝部の間に区画される凸部を有する。この凸部の幅は、好ましくは、2〜3μmμm程度である。この範囲であれば、良好なレーザ特性が得られる。溝部は、例えば、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、基板をパターニングして形成することができる。 A pair of grooves extending substantially in parallel are formed in the substrate. In the semiconductor laser chip substrate, for example, an upper clad layer is formed. The shape of the groove may be rectangular or V-shaped in cross section. At the edge of the groove, the width of the groove is preferably about 5 to 30 μm. This is because within this range, it is possible to reduce mechanical damage to the convex portion defined between the pair of grooves when the substrate is divided. The depth of the groove is preferably about 2 to 4 μm. Within this range, good laser characteristics can be obtained. The substrate has a convex portion that is partitioned between the pair of grooves. The width of the convex portion is preferably about 2 to 3 μm μm. Within this range, good laser characteristics can be obtained. The groove can be formed by patterning the substrate using, for example, photolithography and etching techniques.
材料膜は、好ましくは、得られた基板上の全面に形成される。また、材料膜は、凸部並びに各溝部の内部及び縁部を少なくとも覆う。材料膜は、誘電体などからなる。誘電体は、酸化シリコン又は窒化シリコンなどからなる。材料膜は、電流を阻止する半導体膜であってもよい。例えば、基板がp型でリッジ部がn型半導体の場合,材料膜は、p型半導体膜にすることができ、この逆であってもよい。このような場合も、材料膜は、一対の溝部に挟まれた凸部にのみ電流を流すように機能するからである。材料膜は、CVD法などにより形成することができる。材料膜は、好ましくは、その厚さが200〜400nm程度である。この範囲であれば、凸部を充分カバーでき、光閉じ込め層としての役割がはたせるからである。 The material film is preferably formed on the entire surface of the obtained substrate. Further, the material film covers at least the protrusions and the inside and the edge of each groove. The material film is made of a dielectric material or the like. The dielectric is made of silicon oxide or silicon nitride. The material film may be a semiconductor film that blocks current. For example, when the substrate is p-type and the ridge portion is an n-type semiconductor, the material film can be a p-type semiconductor film, and vice versa. In such a case as well, the material film functions so as to allow current to flow only through the convex portion sandwiched between the pair of groove portions. The material film can be formed by a CVD method or the like. The material film preferably has a thickness of about 200 to 400 nm. This is because the convex portion can be sufficiently covered within this range, and the role as a light confinement layer can be achieved.
1−2.得られた基板上に、溝部を充填するように第1フォトレジストからなる第1フォトレジスト層を形成する工程
第1フォトレジストは、好ましくは、その粘度が4〜7mm2/sである。この範囲であれば、溝部を確実に充填することができるからである。ここで「粘度」は、キャノンフエンスケ粘度計法で測定したものである。第1フォトレジストは、ポジ型であることが好ましい。第1フォトレジストを、例えば、スピンコートし、第1フォトレジスト層を形成する。スピンコートにおける回転速度は、好ましくは、2500〜3500rpmである。この範囲であれば、溝部を確実に充填し、かつ、第1フォトレジスト層を平坦に形成することができるからである。第1フォトレジストには、具体的には、例えば、ローム・アンドハ-ス電子材料(株) MICROPOSIT S1805を用いることができる。第1フォトレジスト層を形成後、第1フォトレジスト層のプリベイクを行うことが好ましい。この場合、第1フォトレジスト層の形状が安定するからである。
1-2. A step of forming a first photoresist layer made of a first photoresist so as to fill the groove on the obtained substrate. The first photoresist preferably has a viscosity of 4 to 7 mm 2 / s. It is because a groove part can be reliably filled if it is this range. Here, “viscosity” is measured by the Canon Fuenske viscometer method. The first photoresist is preferably a positive type. The first photoresist is spin-coated, for example, to form a first photoresist layer. The rotation speed in spin coating is preferably 2500 to 3500 rpm. This is because the groove portion can be reliably filled and the first photoresist layer can be formed flat within this range. Specifically, for example, Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd. MICROPOSIT S1805 can be used for the first photoresist. It is preferable to pre-bake the first photoresist layer after forming the first photoresist layer. In this case, the shape of the first photoresist layer is stabilized.
1−3.得られた基板を、第2フォトレジストからなる第2フォトレジスト層で覆う工程
第2フォトレジストは、好ましくは、得られた基板の全面を覆う。また、第2フォトレジストは、好ましくは、その粘度が第1フォトレジストよりも高い。この場合は、第2フォトレジスト層を厚く形成しやすいからである。但し、第2フォトレジストは、その粘度が第1フォトレジストと同等又はそれより低くてもよく、また、第2フォトレジストには、第1フォトレジストと同一のものを用いてもよい。この場合であっても、例えば、第1フォトレジストにより溝部を充填した後、第1フォトレジスト層をプリペイクし、その上に第2フォトレジスト層を形成することにより、本発明の効果が得られるからである。また、第2フォトレジスト層の上に単数又は複数の層からなるフォトレジスト層を形成してもよい。各フォトレジスト層を形成するごとにプリベイクを行ってもよい。この場合、フォトレジスト層をさらに厚く形成することができるからである。第2フォトレジストは、好ましくは、その粘度が70〜100mm2/sである。この範囲であれば、第2フォトレジスト層を十分な厚さで、かつ、平坦に形成することができるからである。また、第2フォトレジスト層は、好ましくは、その厚さが2〜4μmである。この範囲であれば、溝部の外部縁部を確実に覆うことが可能だからである。第2フォトレジストは、ポジ型であることが好ましい。第2フォトレジストを、例えば、スピンコートし、第2フォトレジスト層を形成する。スピンコートにおける回転速度は、好ましくは、2500〜3500rpmである。この範囲であれば、第2フォトレジスト層を十分な厚さで、かつ、平坦に形成することができるからである。第2フォトレジストには、具体的には、例えば、ローム・アンドハ-ス電子材料(株) MICROPOSIT S1830を用いることができる。第2フォトレジスト層を形成後、第2フォトレジスト層のプリベイクを行うことが好ましい。この場合、第2フォトレジスト層の形状が安定するからである。
1-3. Step of covering the obtained substrate with a second photoresist layer made of a second photoresist The second photoresist preferably covers the entire surface of the obtained substrate. The second photoresist preferably has a higher viscosity than the first photoresist. In this case, the second photoresist layer is easily formed thick. However, the viscosity of the second photoresist may be equal to or lower than that of the first photoresist, and the same second photoresist as the first photoresist may be used. Even in this case, the effect of the present invention can be obtained by, for example, pre-paying the first photoresist layer after filling the groove with the first photoresist and forming the second photoresist layer thereon. Because. Further, a photoresist layer composed of one or more layers may be formed on the second photoresist layer. Pre-baking may be performed each time each photoresist layer is formed. In this case, the photoresist layer can be formed to be thicker. The second photoresist preferably has a viscosity of 70 to 100 mm 2 / s. This is because within this range, the second photoresist layer can be formed with a sufficient thickness and flatness. The second photoresist layer preferably has a thickness of 2 to 4 μm. This is because the outer edge of the groove can be reliably covered within this range. The second photoresist is preferably a positive type. The second photoresist is spin-coated, for example, to form a second photoresist layer. The rotation speed in spin coating is preferably 2500 to 3500 rpm. This is because within this range, the second photoresist layer can be formed with a sufficient thickness and flatness. Specifically, for example, Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd. MICROPOSIT S1830 can be used for the second photoresist. It is preferable to pre-bake the second photoresist layer after forming the second photoresist layer. In this case, the shape of the second photoresist layer is stabilized.
従来、溝部を有する基板上にフォトレジスト層を形成する場合に、粘度の高いフォトレジストを用いると、フォトレジスト層が平坦に形成されないという問題があった。本発明によれば、最初に第1フォトレジストで溝部を埋め、その後、第2フォトレジストからなる第2フォトレジスト層を形成するため、第2フォトレジストには、粘度の高いものを用いることができ、その結果、第2フォトレジスト層を厚く形成することができる。 Conventionally, when a photoresist layer is formed on a substrate having a groove, if a photoresist having a high viscosity is used, the photoresist layer is not formed flat. According to the present invention, first, the groove portion is filled with the first photoresist, and then the second photoresist layer made of the second photoresist is formed. As a result, the second photoresist layer can be formed thick.
1−4.第1及び第2フォトレジスト層の一部を除去することにより、前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分を露出させてマスク層を形成する工程
マスク層は、例えば、第1及び第2フォトレジスト層のうち凸部の上方部分を露光し、第1及び第2フォトレジスト層を現像することにより形成することができる(フォトレジストがポジ型の場合)。露光は、好ましくは、25〜50mJ/cm2の強さ、2〜4secの時間で行われる。この範囲であれば、第1及び第2フォトレジスト層の上部のみ露光され、下層までは露光されないからである。また、露光は、好ましくは、第1及び第2フォトレジスト層のうち凸部の上方及びその近傍部分に対して行われる。この場合、凸部近傍のみ現像され、溝部の外部縁部は現像されない。このような露光を行った後で現像すると、第1及び第2フォトレジスト層のうち露光された部分が溶解し、材料膜のうち凸部の上面上にある部分が露出する。本発明によれば、第2フォトレジスト層を厚く、かつ、平坦に形成することができるので、露光の強度若しくは時間、又は現像の時間などがばらつく場合であっても、材料膜のコーナー部分が露出することがない(又は、従来よりも露出しにくい。)。第1及び第2フォトレジスト層の露光後、第1及び第2フォトレジスト層のポストベイクを行うことが好ましい。この場合、第1及び第2フォトレジスト層の形状が安定するからである。
1-4. A step of forming a mask layer by removing a part of the first and second photoresist layers to expose a portion of the material film on the upper surface of the convex portion. The two photoresist layers can be formed by exposing the upper part of the convex portion and developing the first and second photoresist layers (when the photoresist is a positive type). The exposure is preferably performed at an intensity of 25 to 50 mJ / cm 2 and a time of 2 to 4 seconds. In this range, only the upper portions of the first and second photoresist layers are exposed, and the lower layers are not exposed. The exposure is preferably performed on the upper part of the first and second photoresist layers and the vicinity thereof. In this case, only the vicinity of the convex portion is developed and the outer edge portion of the groove portion is not developed. When development is performed after such exposure, the exposed portions of the first and second photoresist layers are dissolved, and the portion of the material film on the upper surface of the convex portion is exposed. According to the present invention, since the second photoresist layer can be formed thick and flat, even if the intensity or time of exposure or the time of development varies, the corner portion of the material film is It is not exposed (or it is harder to be exposed than before). It is preferable to post-bake the first and second photoresist layers after the exposure of the first and second photoresist layers. In this case, the shape of the first and second photoresist layers is stabilized.
なお、マスク層は、第1及び第2フォトレジスト層のうち凸部の上方以外の部分を露光し、第1及び第2フォトレジスト層を現像することにより形成してもよい(フォトレジストがネガ型の場合)。 The mask layer may be formed by exposing portions of the first and second photoresist layers other than above the convex portions and developing the first and second photoresist layers (the photoresist is negative). Type).
1−5.そのマスク層を用いて、材料膜のうち前記露出部分を除去する工程
材料膜のうち前記露出部分を除去する工程は、例えば、ドライエッチング又はウェットエッチングにより行うことができる。ドライエッチングは、RIE(リアクティブイオンエッチング)装置で行うことができ、ウェットエッチングは、フッ酸系の溶液で行うことができる。上述の通り、露光の強度若しくは時間、又は現像の時間などがばらつく場合であっても、材料膜のコーナー部分が露出することがない(又は、従来よりも露出しにくい)ので、その部分の材料膜が除去されることもない。従って、本発明によれば、材料膜のうち凸部の上面上にある部分を簡易かつ容易に除去することができる。
1-5. Step of removing the exposed portion of the material film using the mask layer The step of removing the exposed portion of the material film can be performed, for example, by dry etching or wet etching. Dry etching can be performed with an RIE (reactive ion etching) apparatus, and wet etching can be performed with a hydrofluoric acid-based solution. As described above, even when the intensity or time of exposure or the time of development varies, the corner portion of the material film is not exposed (or is less likely to be exposed than before), so the material of that portion The film is not removed. Therefore, according to the present invention, the portion of the material film on the upper surface of the convex portion can be easily and easily removed.
また、本発明の方法を用いると、半導体レーザチップのリッジ部の開口を簡易かつ容易に形成することができるため、半導体レーザチップ製造の歩留まりを向上させ、その信頼性を向上させることができる。 Further, when the method of the present invention is used, the opening of the ridge portion of the semiconductor laser chip can be easily and easily formed, so that the yield of manufacturing the semiconductor laser chip can be improved and the reliability thereof can be improved.
2.第2の実施形態
第2の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、(1)実質的に平行に延びる一対の溝部とその一対の溝部の間に区画される凸部とを有する基板を材料膜で覆い、(2)得られた基板を、第3フォトレジストからなる第3フォトレジスト層で覆い、(3)前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分及び凸部の側面上にある部分が露出し、かつ、溝部の縁部上にあって凸部に対向する部分を覆うように第3フォトレジスト層の一部を除去し、(4)得られた基板を、第4フォトレジストからなる第4フォトレジスト層で覆い、(5)第4フォトレジスト層の一部を除去することにより、前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分を露出させてマスク層を形成し、(6)そのマスク層を用いて、材料膜のうち前記露出部分を除去する工程を備える。
2. Second Embodiment A method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment is as follows: (1) A substrate having a pair of grooves extending substantially in parallel and a convex section defined between the pair of grooves is used. (2) The obtained substrate is covered with a third photoresist layer made of a third photoresist, and (3) a portion of the material film on the upper surface of the convex portion and a side surface of the convex portion. A part of the third photoresist layer is removed so as to cover a part which is exposed on the edge of the groove and faces the convex part, and (4) the obtained substrate is used as a fourth photo. Cover with a fourth photoresist layer made of resist, and (5) remove a part of the fourth photoresist layer to expose a portion of the material film on the upper surface of the convex portion to form a mask layer. (6) Using the mask layer, the exposed portion of the material film is removed. The process is provided.
第1の実施形態についての説明は、基本的に、第2の実施形態についても当てはまる。また、上記工程(1)及び(6)は、第1の実施形態と同様である。 The description of the first embodiment is basically applicable to the second embodiment. Moreover, the said process (1) and (6) is the same as that of 1st Embodiment.
2−1.工程(2)得られた基板を、第3フォトレジストからなる第3フォトレジスト層で覆う工程
第3フォトレジストは、好ましくは、得られた基板の全面を覆う。また、第3フォトレジストは、凸部並びに各溝部の内部及び縁部を少なくとも覆う。第3フォトレジストには、好ましくは、粘度の高いものを用いる。粘度の高いレジストを用いると、溝部の影響により、第3フォトレジスト層の表面に凹凸が生じる場合がある。従来の方法では、凹凸があるとフォトレジストの現像工程でのばらつきが大きくなるという問題があったが、本発明の方法では、凹凸があっても問題とならない。なぜなら、本発明の方法では、まず、材料膜のうち凸部の上面上にある部分及び凸部の側面上にある部分が露出するように第3フォトレジスト層の一部を除去し、その後、凸部を覆う第4フォトレジスト層を形成するという工程を備えるため、第3フォトレジスト層の現像工程でのばらつきが大きくなっても問題とならないからである。
2-1. Step (2) Step of Covering the Obtained Substrate with a Third Photoresist Layer Comprising a Third Photoresist Preferably, the third photoresist covers the entire surface of the obtained substrate. The third photoresist covers at least the protrusions and the inside and edge of each groove. As the third photoresist, one having a high viscosity is preferably used. When a resist having a high viscosity is used, unevenness may occur on the surface of the third photoresist layer due to the influence of the groove. In the conventional method, if there is unevenness, there is a problem that variation in the development process of the photoresist becomes large. However, in the method of the present invention, there is no problem even if unevenness exists. Because, in the method of the present invention, first, a part of the third photoresist layer is removed so that a part of the material film on the upper surface of the convex part and a part on the side surface of the convex part are exposed, and then This is because a process for forming the fourth photoresist layer covering the convex portion is provided, and therefore, there is no problem even if the variation in the development process of the third photoresist layer becomes large.
第3フォトレジストは、好ましくは、その粘度が70〜100mm2/sである。この範囲であれば、第3フォトレジスト層を十分な厚さで形成することができるからである。また、第3フォトレジスト層は、好ましくは、その厚さ(凸部の上面から第3フォトレジスト層の上面までの距離)が2〜4μmである。この範囲であれば、凸部を充分覆えるからである。第3フォトレジストは、ポジ型であることが好ましい。第3フォトレジストを、例えば、スピンコートし、第3フォトレジスト層を形成する。スピンコートにおける回転速度は、好ましくは、2500〜3500rpmである。この範囲であれば、第3フォトレジスト層を十分な厚さで形成することができるからである。第3フォトレジストには、具体的には、例えば、ローム・アンドハ-ス電子材料(株) MICROPOSIT S1830を用いることができる。第3フォトレジスト層を形成後、第3フォトレジスト層のプリベイクを行うことが好ましい。この場合、第3フォトレジスト層の形状が安定するからである。 The third photoresist preferably has a viscosity of 70 to 100 mm 2 / s. This is because within this range, the third photoresist layer can be formed with a sufficient thickness. The third photoresist layer preferably has a thickness (distance from the upper surface of the convex portion to the upper surface of the third photoresist layer) of 2 to 4 μm. This is because the protrusion can be sufficiently covered within this range. The third photoresist is preferably a positive type. The third photoresist is spin-coated, for example, to form a third photoresist layer. The rotation speed in spin coating is preferably 2500 to 3500 rpm. This is because within this range, the third photoresist layer can be formed with a sufficient thickness. Specifically, for example, Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd. MICROPOSIT S1830 can be used for the third photoresist. It is preferable to pre-bake the third photoresist layer after forming the third photoresist layer. In this case, the shape of the third photoresist layer is stable.
2−2.工程(3)前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分及び凸部の側面上にある部分が露出し、かつ、前記材料膜のうち溝部の縁部上にあって凸部に対向する部分(材料膜のコーナー部分)を覆うように第3フォトレジスト層の一部を除去する工程
この工程は、例えば、第3フォトレジスト層のうち凸部の上方及びその近傍部分を露光し、第3フォトレジスト層を現像することにより、行うことができる(フォトレジストがポジ型の場合)。露光は、好ましくは、180〜400mJ/cm2の強さ、15〜30secの時間で行われる。この範囲であれば、凸部の上方及びその近傍部分の第3フォトレジスト層の下部まで確実に露光できるからである。ここでの露光は、通常よりも、強く又長く行われる。このように露光すると、第3フォトレジスト層の現像が基板垂直方向に選択的に進行するようになり、材料膜のうち凸部の上面上にある部分及び凸部の側面上にある部分が露出し、かつ、材料膜のコーナー部分を覆うように第3フォトレジスト層の一部を除去することができるようになる。
2-2. Step (3) Of the material film, a portion on the upper surface of the convex portion and a portion on the side surface of the convex portion are exposed, and on the edge portion of the groove portion of the material film, facing the convex portion. The step of removing a part of the third photoresist layer so as to cover the portion (the corner portion of the material film) This step is performed by, for example, exposing the upper portion of the third photoresist layer above the convex portion and the vicinity thereof, This can be done by developing the 3 photoresist layer (when the photoresist is positive). The exposure is preferably performed at a strength of 180 to 400 mJ / cm 2 and a time of 15 to 30 seconds. This is because within this range, it is possible to reliably expose the upper part of the convex part and the lower part of the third photoresist layer in the vicinity thereof. The exposure here is stronger and longer than usual. When exposed in this way, the development of the third photoresist layer proceeds selectively in the direction perpendicular to the substrate, and the portion of the material film on the top surface of the convex portion and the portion on the side surface of the convex portion are exposed. In addition, a part of the third photoresist layer can be removed so as to cover the corner portion of the material film.
なお、マスク層は、第3フォトレジスト層のうち凸部の上方及びその近傍以外の部分を露光し、第3フォトレジスト層を現像することにより形成してもよい(フォトレジストがネガ型の場合)。 The mask layer may be formed by exposing a portion of the third photoresist layer other than the upper portion of the convex portion and the vicinity thereof and developing the third photoresist layer (when the photoresist is a negative type). ).
2−3.工程(4)得られた基板を、第4フォトレジストからなる第4フォトレジスト層で覆う工程
第4フォトレジスト層は、好ましくは、得られた基板の全面を覆う。また、第4フォトレジスト層は、凸部と第4フォトレジスト層との間の空間を埋め、かつ、凸部を少なくとも覆う。第4フォトレジスト層は、薄く形成されることが好ましい。第4フォトレジスト層は、具体的には、その厚さ(凸部の上面から第4フォトレジスト層の上面までの距離)が0.2〜0.5μmで形成されることが好ましい。なぜなら、この場合、後工程で現像のみで(露光なしで)除去することが容易だからである。
また、第4フォトレジストは、好ましくは、その粘度が第3フォトレジストよりも低い。この場合は、第4フォトレジスト層を薄く形成しやすいからである。但し、第4フォトレジストは、その粘度が第3フォトレジストと同等又はそれより高くてもよく、また、第4フォトレジストには、第3フォトレジストと同一のものを用いてもよい。この場合であっても、第3フォトレジスト層で材料膜のコーナー部分を確実に保護することにより、本発明の効果が得られるからである。第4フォトレジストは、好ましくは、その粘度が4〜7mm2/sである。この範囲であれば、凸部と第3フォトレジスト層との間の空間を確実に充填することができるからである。第4フォトレジストを、例えば、スピンコートし、第4フォトレジスト層を形成する。スピンコートにおける回転速度は、好ましくは、2500〜3500rpmである。この範囲であれば、第4フォトレジスト層を薄く形成することができ、かつ、凸部と第3フォトレジスト層との間の空間を確実に充填することができるからである。第4フォトレジストには、具体的には、例えば、ローム・アンドハ-ス電子材料(株) MICROPOSIT S1805を用いることができる。
また、第4フォトレジストに含まれる溶剤は、好ましくは、第3フォトレジストに含まれる溶剤よりも第3フォトレジストを溶解させにくく、さらに好ましくは、第3フォトレジストを実質的に溶解させない。第4フォトレジストに含まれる溶剤が第3フォトレジストを溶解させやすい場合、第4フォトレジストを塗布した際に第3フォトレジストが溶け出すという問題が生じることがあるが、上記溶剤を含む第4フォトレジストを用いると、上記問題を回避することができる。従って、この場合、さらに確実に材料膜のコーナー部分を保護することができ、例えば、図9に示すモノリシック2波長レーザのような、隣接する発光部71a、71b間に素子分離用の深い凹部73を有するレーザを製造する場合にも、材料膜のコーナー部分(特に深い凹部の入口部分73a)を確実に保護することができる。
第4フォトレジストは、第3フォトレジストと同じ感光型(例えば、何れもポジ型又は何れもネガ型)であってもよいが、異なる感光型(例えば、第3フォトレジストがポジ型で第4フォトレジストがネガ型、又はその逆)であることが好ましい。ポジ型フォトレジストとネガ型フォトレジストとでは、通常、使用される溶剤が異なり、一方のフォトレジストに含まれる溶剤が、他方のフォトレジストを溶解しないように構成することが容易だからである。
第4フォトレジスト層を形成後、第4フォトレジスト層のプリベイクを行うことが好ましい。この場合、第4フォトレジスト層の形状が安定するからである。
2-3. Step (4) Step of Covering the Obtained Substrate with a Fourth Photoresist Layer Consisting of a Fourth Photoresist Preferably, the fourth photoresist layer covers the entire surface of the obtained substrate. The fourth photoresist layer fills a space between the convex portion and the fourth photoresist layer and covers at least the convex portion. The fourth photoresist layer is preferably formed thin. Specifically, the fourth photoresist layer is preferably formed with a thickness (distance from the upper surface of the convex portion to the upper surface of the fourth photoresist layer) of 0.2 to 0.5 μm. This is because, in this case, it is easy to remove by only development (without exposure) in a later step.
The fourth photoresist preferably has a lower viscosity than the third photoresist. In this case, the fourth photoresist layer is easily formed thin. However, the viscosity of the fourth photoresist may be equal to or higher than that of the third photoresist, and the fourth photoresist may be the same as the third photoresist. Even in this case, the effect of the present invention can be obtained by reliably protecting the corner portion of the material film with the third photoresist layer. The fourth photoresist preferably has a viscosity of 4 to 7 mm 2 / s. This is because the space between the convex portion and the third photoresist layer can be reliably filled within this range. For example, the fourth photoresist is spin-coated to form a fourth photoresist layer. The rotation speed in spin coating is preferably 2500 to 3500 rpm. This is because within this range, the fourth photoresist layer can be formed thin, and the space between the convex portion and the third photoresist layer can be reliably filled. Specifically, for example, Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd. MICROPOSIT S1805 can be used for the fourth photoresist.
Further, the solvent contained in the fourth photoresist is preferably less soluble in the third photoresist than the solvent contained in the third photoresist, and more preferably does not substantially dissolve the third photoresist. When the solvent contained in the fourth photoresist easily dissolves the third photoresist, there may be a problem that the third photoresist dissolves when the fourth photoresist is applied. When a photoresist is used, the above problem can be avoided. Therefore, in this case, the corner portion of the material film can be more reliably protected. For example, a deep recess 73 for element isolation between adjacent light emitting portions 71a and 71b, such as a monolithic two-wavelength laser shown in FIG. Even in the case of manufacturing a laser having the above, it is possible to reliably protect the corner portion of the material film (particularly the entrance portion 73a of the deep recess).
The fourth photoresist may be the same photosensitive type as the third photoresist (for example, either positive type or negative type), but a different photosensitive type (for example, the third photoresist is positive type and fourth type). It is preferred that the photoresist be negative or vice versa. This is because a positive type photoresist and a negative type photoresist usually use different solvents, and it is easy to configure so that the solvent contained in one photoresist does not dissolve the other photoresist.
It is preferable to pre-bake the fourth photoresist layer after forming the fourth photoresist layer. In this case, the shape of the fourth photoresist layer is stabilized.
2−4.工程(5)第4フォトレジスト層の一部を除去することにより、前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分を露出させてマスク層を形成する工程
第4フォトレジスト層は、前記材料膜のうち凸部の上面上にある部分が露出するように除去される。このようにして形成されたマスク層は、後工程で材料膜のうち凸部の上面上にある部分を除去するために用いることができる。本発明によると、第3フォトレジスト層によって、材料膜のコーナー部分が確実に保護されるので、材料膜のコーナー部分が露出することがない(又は、従来よりも露出しにくい。)。従って、本発明によると、簡易に、かつ、安定して、誘電体膜などの材料膜に開口部を形成することができる。
2-4. Step (5) Step of forming a mask layer by removing a part of the fourth photoresist layer to expose a portion of the material film on the upper surface of the convex portion. The fourth photoresist layer is formed of the material The film is removed so that a portion on the upper surface of the convex portion is exposed. The mask layer thus formed can be used to remove a portion of the material film on the upper surface of the convex portion in a later step. According to the present invention, since the corner portion of the material film is reliably protected by the third photoresist layer, the corner portion of the material film is not exposed (or is less likely to be exposed than before). Therefore, according to the present invention, an opening can be formed in a material film such as a dielectric film easily and stably.
第4フォトレジスト層の一部は、好ましくは、第4フォトレジスト層の現像によって除去される。この場合、フォトマスクが不要となるため、アライメントずれが原因で起こる問題を防止することができる。また、第4フォトレジスト層全面を予め露光してもよい。この場合も、フォトマスクは不要である。第4フォトレジストがポジ型の場合、この方法により、第4フォトレジストの除去が容易になる。 A portion of the fourth photoresist layer is preferably removed by development of the fourth photoresist layer. In this case, since a photomask is not necessary, problems caused by misalignment can be prevented. Further, the entire surface of the fourth photoresist layer may be exposed in advance. In this case, a photomask is not necessary. When the fourth photoresist is a positive type, the removal of the fourth photoresist is facilitated by this method.
図1は、実施例1に係る半導体レーザチップ1の構造を示す断面図である。半導体レーザチップ1は、活性層を含む積層膜を有する基板3を備える。また、基板3には、実質的に平行に延びる一対の溝部(紙面垂直方向に延びている。)7が形成されている。また、基板3上には、これらの溝部7によって区画された凸部9の上方に開口部11を有する誘電体膜13が形成されている。さらに、得られた基板全面に電極15が形成されている。電極15からの電流は、前記開口部11及び凸部9を通って活性層に流れ込む。また、溝部及び凸部以外の部分16は、凸部9を機械的ダメージなどから保護している。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of the
以下、実施例1に係る半導体レーザチップ1の製造工程について、図1〜図3を用いて説明する。なお、図2及び図3は、実施例1に係る半導体レーザチップ1の製造工程を示す断面図である。
Hereinafter, the manufacturing process of the
まず、実質的に平行に延びる一対の溝部7と、一対の溝部7によって区画される凸部9とを備える基板3を準備する。基板3は、活性層を含む積層膜を有する。溝部の形状は、その横断面が長方形型である。溝部の幅は、20μmである。溝部の深さは、2μmである。凸部の幅は、3μmである。溝部は、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、基板をパターニングして形成する。
First, the board |
次に、得られた基板を覆う誘電体膜13を形成する。誘電体膜13は、酸化シリコンからなり、その厚さが300nmである。また、誘電体膜13は、CVD法で形成される。
Next, the
次に、得られた基板上に、溝部7を充填するように第1フォトレジストからなる第1フォトレジスト層17を形成し、第1フォトレジスト層17をプリベイクして、図2(a)に示す構造を得る。第1フォトレジストには、ローム・アンドハ-ス電子材料(株) MICROPOSIT S1805を用いる。第1フォトレジストは、ポジ型であり、その粘度が4.8〜5.8mm2/sである。第1フォトレジスト層17は、第1フォトレジストをスピンコートして、形成する。スピンコートにおける回転速度は、3000rpmである。第1フォトレジスト層17は、溝部を埋めるために形成されるので、溝部7以外の基板3表面16上では、厚く形成する必要がない。そのため、第1フォトレジスト層17には、粘度の低いものを用いることができる。第1フォトレジスト層17は、確実に溝部を埋め、第1フォトレジスト層17の表面が平坦になる。
Next, a
次に、得られた基板を、第1フォトレジストよりも粘度の高い第2フォトレジストからなる第2フォトレジスト層19で覆い、第2フォトレジスト層19をプリベイクし、図2(b)に示す構造を得る。第2フォトレジストには、ローム・アンドハ-ス電子材料(株) MICROPOSIT S1830を用いる。第2フォトレジストは、ポジ型であり、その粘度が79〜89mm2/sである。第2フォトレジスト層19は、第2フォトレジストをスピンコートして、形成する。スピンコートにおける回転速度は、3000rpmである。このとき、第2フォトレジスト層19は、その厚さが3.5μm程度となる。基板3の溝部7は、すでに第1フォトレジスト層17で埋められて平坦化されているので、第2フォトレジストに粘度の高いものを用いても、基板3の溝部7の影響により第2フォトレジスト層19の表面に凹凸が形成されることはない(又は凹凸が従来のものよりも小さくなる。)。
Next, the obtained substrate is covered with a
次に、図2(b)の矢印で示すように、第1及び第2フォトレジスト層17、19のうち凸部9の上方及びその近傍部分を露光し、第1及び第2フォトレジスト層17、19を現像し、第1及び第2フォトレジスト層17、19のポストベイクを行い、図2(c)に示す構造を得る。露光は、37mJ/cm2の強さ、3secの時間で行われる。このような露光を行った後で現像すると、第1及び第2フォトレジスト層17、19のうち露光された部分が溶解し、誘電体膜13のうち凸部9の上面上にある部分が露出する。本実施例では、第2フォトレジスト層19を厚く、かつ、平坦に形成するので、露光の強度若しくは時間、又は現像の時間などがばらつく場合であっても、誘電体膜13のうち溝部7の縁部上にあって凸部9に対向する部分13a(誘電体膜13のコーナー部分13a)が露出することがない(又は、従来よりも露出しにくい。)(図3を参照)。
Next, as shown by the arrows in FIG. 2B, the first and second photoresist layers 17 and 19 are exposed above the
次に、上記現像工程により得られるマスク層を用いて、誘電体膜13のうち上記露出部分を除去し、第1及び第2フォトレジスト層17、19を完全に除去し、得られた基板全面に電極15を形成し、図1に示す構造を得て、本実施例の半導体レーザチップの製造を完了する。誘電体膜13は、RIE(リアクティブイオンエッチング)装置を用いてドライエッチングにより除去する。上述の通り、露光の強度若しくは時間、又は現像の時間などがばらつく場合であっても、誘電体膜13のコーナー部分13aが露出することがない(又は、従来よりも露出しにくい)ので、その部分の誘電体膜13が除去されることもない(又は、従来よりも除去されにくい)。従って、本実施例によれば、誘電体膜13のうち凸部9の上面上にある部分を簡易かつ容易に除去することができる。
Next, using the mask layer obtained by the development step, the exposed portion of the
また、本実施例の方法を用いると、半導体レーザチップ1の凸部9の開口11を簡易かつ容易に形成することができるため、半導体レーザチップ製造の歩留まりを向上させ、その信頼性を向上させることができる。
Further, when the method of this embodiment is used, the opening 11 of the
図4を用いて、実施例2に係る半導体レーザチップの製造方法について説明する。なお、図4は、本実施例の半導体レーザチップの製造工程を示す断面図である。また、本実施例によると、実施例1と同様の構造の半導体レーザチップ(図1を参照)を製造することができる。
A method of manufacturing a semiconductor laser chip according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor laser chip of this example. Further, according to this embodiment, a semiconductor laser chip (see FIG. 1) having the same structure as that of
まず、実質的に平行に延びる一対の溝部7と、一対の溝部7によって区画される凸部9とを備える基板3を準備する。基板3は、活性層を含む積層膜を有する。溝部の形状は、その横断面が長方形型である。溝部の幅は、20μmである。溝部の深さは、2μmである。凸部の幅は、3μmである。溝部は、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、基板をパターニングして形成する。
First, the board |
次に、得られた基板を覆う誘電体膜13を形成する。誘電体膜13は、酸化シリコンからなる。誘電体膜13は、その厚さが300nmである。また、誘電体膜13は、CVD法で形成される。
Next, the
次に、得られた基板を、第3フォトレジストからなる第3フォトレジスト層27で覆い、第3フォトレジスト層27のプリベイクを行い、図4(a)に示す構造を得る。第3フォトレジストには、ローム・アンドハ-ス電子材料(株) MICROPOSIT S1830を用いる。第3フォトレジストは、ポジ型であり、その粘度が79〜89mm2/sである。このように、粘度の高い第3フォトレジストを用いて第3フォトレジスト層27を形成すると、第3フォトレジスト層27の表面に凹凸27aが生じる場合がある。従来の方法では、凹凸があるとフォトレジストの現像工程でのばらつきが大きくなるという問題があったが、本実施例の方法では、凹凸27aがあっても問題とならない。なぜなら、本実施例の方法では、まず、誘電体膜13のうち凸部9の上面上にある部分13b及び凸部9の側面上にある部分13cが露出するように第3フォトレジスト層27の一部を除去し、その後、凸部9を覆う第4フォトレジスト層29を形成するという工程を備えるため、第3フォトレジスト層27の現像工程でのばらつきが大きくなっても問題とならないからである。
Next, the obtained substrate is covered with a
第3フォトレジスト層27は、第3フォトレジストをスピンコートして、形成する。スピンコートにおける回転速度は、3000rpmである。このとき、第3フォトレジスト層27は、その厚さが3.5μm程度となる。
The
次に、第3フォトレジスト層27のうち凸部9の上方及びその近傍部分を露光し、第3フォトレジスト層27を現像することにより、前記誘電体膜13のうち凸部9の上面上にある部分13b及び凸部9の側面上にある部分13cが露出し、かつ、誘電体膜13のコーナー部分13aを覆うように第3フォトレジスト層27の一部を除去し、ポストベイクを行い、図4(b)に示す構造を得る。露光は250mJ/cm2の強さ、20secの時間で行われる。ここでの露光は、通常よりも、強く又長く、行われる。このように露光すると、第3フォトレジスト層27の現像が基板3垂直方向に選択的に進行するようになる。
Next, the upper portion of the
次に、得られた基板を、第3フォトレジストよりも粘度の低い第4フォトレジストからなる第4フォトレジスト層29で覆い、第4フォトレジスト層29のプリベイクを行い、図4(c)に示す構造を得る。第4フォトレジストには、ローム・アンドハ-ス電子材料(株) MICROPOSIT S1805を用いる。その粘度が4.8〜5.8mm2/sである。第4フォトレジスト層29は、第4フォトレジストをスピンコートして、形成する。スピンコートにおける回転速度は、3000rpmである。このように、粘度の低い第4フォトレジストを用いて第4フォトレジスト層29を形成すると、第4フォトレジスト層29を薄く形成でき、かつ、凸部9と第3フォトレジスト層27との間の空間を確実に充填することができる。
Next, the obtained substrate is covered with a
次に、第4フォトレジスト層29を現像することにより、第4フォトレジスト層29の一部を除去し、誘電体膜13のうち凸部9の上面上にある部分13bを露出させて、図4(d)に示す構造を得る。第4フォトレジスト層29は、ネガ型フォトレジストからなり、現像前に露光を行わないので、第4フォトレジスト層29は、その全面の層厚が減少する。現像時間を調節して、誘電体膜13のうち凸部9の上面上にある部分13bが露出する程度の時間で現像を終了する。本実施例によると、第3フォトレジスト層27によって、誘電体膜13のコーナー部分13aが確実に保護されるので、誘電体膜13のコーナー部分13aが露出することがない(又は、従来よりも露出しにくい。)。従って、本実施例によると、簡易に、かつ、安定して、誘電体膜13に開口部11を形成することができる。
Next, by developing the
また、本実施例の方法を用いると、半導体レーザチップ1の凸部9の開口11を簡易かつ容易に形成することができるため、半導体レーザチップ製造の歩留まりを向上させ、その信頼性を向上させることができる。
Further, when the method of this embodiment is used, the opening 11 of the
図4Aを用いて、実施例3に係る半導体レーザチップの製造方法について説明する。なお、図4Aは、本実施例の半導体レーザチップの製造工程を示す断面図である。また、本実施例は、実施例2と類似しており、主に、使用するフォトレジストの種類が異なっている。 A method for manufacturing a semiconductor laser chip according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 4A. FIG. 4A is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor laser chip of this example. Further, this example is similar to Example 2 and mainly differs in the type of photoresist used.
まず、実施例2と同様の方法により、一対の溝部7及び誘電体膜13を形成する。
次に、得られた基板を、スピンコート法により、第3フォトレジストからなる第3フォトレジスト層27で覆い、図4A(a)に示す構造を得る。第3フォトレジストには、ネガ型で、溶剤としてキシレンを含み、高い粘度(例えば、79〜89mm2/s)を有するものを用いる。第3フォトレジスト層27は、高い粘度のフォトレジストを用いて形成するので十分に厚く形成することができる。第3フォトレジスト層27を形成後、第3フォトレジスト層27の形状を安定させるために第3フォトレジスト層27のプリベイクを約120℃で実施する。
First, a pair of
Next, the obtained substrate is covered with a
次に、第3フォトレジスト層27のうち凸部9の上方及びその近傍部分以外を露光し、第3フォトレジスト層27を現像し、図4A(b)に示す構造を得る。このように露光すると、第1フォトレジスト層の現像が基板垂直方向に選択的に進行するようになり、前記誘電体膜13のうち凸部9の上面上にある部分13b及び凸部9の側面上にある部分13cが露出し、かつ、誘電体膜13のコーナー部分13aを覆うように第3フォトレジスト層27の一部を除去することができるようになる。
Next, portions of the
次に、得られた基板を、スピンコート法により、第4フォトレジストからなる第4フォトレジスト層29で覆い、図4A(c)に示す構造を得る。第4フォトレジストには、ポジ型で、溶剤として1−メトキシ−2−プロピルアセテートを含み、低い粘度(例えば、4.8〜5.8mm2/s)を有するものを用いる。粘度の低い第4フォトレジストを用いて第4フォトレジスト層29を形成すると、第4フォトレジスト層29を薄く形成でき、かつ、凸部9と第3フォトレジスト層27との間の空間を確実に充填することができる。
第4フォトレジストに含まれる溶剤(1−メトキシ−2−プロピルアセテート)は、第3フォトレジストに含まれる溶剤(キシレン)と異なっている。また、第3フォトレジストには、第4フォトレジストに含まれる溶剤に溶解しにくいものを用いる。このような構成にすると、第4フォトレジストを塗布した際に第3フォトレジストが溶け出すのを防ぐことができる。
第4フォトレジスト層29を形成後、第4フォトレジスト層29の形状を安定させるために第4フォトレジスト層29のプリベイクを約90℃で実施する。
Next, the obtained substrate is covered with a
The solvent (1-methoxy-2-propyl acetate) contained in the fourth photoresist is different from the solvent (xylene) contained in the third photoresist. Further, as the third photoresist, a material that is difficult to dissolve in the solvent contained in the fourth photoresist is used. With this configuration, it is possible to prevent the third photoresist from being melted when the fourth photoresist is applied.
After the formation of the
次に、第4フォトレジスト層29を現像することにより、第4フォトレジスト層29の一部を除去し、誘電体膜13のうち凸部9の上面上にある部分13bを露出させて、図4(d)に示す構造を得る。露光は行わず、現像時間を調節して、誘電体膜13のうち凸部9の上面上にある部分13bが露出する程度の時間で現像を終了する。
本実施例によると、第3フォトレジスト層27によって、誘電体膜13のコーナー部分13aが確実に保護されるので、この部分13aが露出することがない(又は、従来よりも露出しにくい。)。従って、本実施例によると、簡易に、かつ、安定して、誘電体膜13に開口部11を形成することができる。
Next, by developing the
According to the present embodiment, the corner portion 13a of the
1、51 半導体レーザチップ
3、53 基板
7、57 溝部
9、59 凸部
11、61 開口部
13、63 誘電体膜
15、65 電極
16、66 溝部及び凸部以外の部分
17 第1フォトレジスト層
19 第2フォトレジスト層
27 第3フォトレジスト層
29 第4フォトレジスト層
67 フォトレジスト層
1, 51
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