JP2006078795A - Manufacturing method for grating, and grating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学素子に用いられるグレーティングの製造方法に関し、特に、グレーティングの回折効率を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a grating used for an optical element, and more particularly to a technique for improving the diffraction efficiency of a grating.
グレーティングとは、いわゆる回折格子であり、代表的には光通信分野において多用されている分布帰還型(Distributed Feedback: DFB)レーザ素子に用いられている。DFBレーザ素子の発光効率を改善する観点からグレーティングの回折効率の向上が望まれており、そのためにはグレーティングの凹部の深さ及びデューティ比(凹凸の1ピッチに占める凹部の割合)を最適値に調整する必要がある。 The grating is a so-called diffraction grating, and is typically used for a distributed feedback (DFB) laser element that is frequently used in the field of optical communication. From the viewpoint of improving the luminous efficiency of the DFB laser element, it is desired to improve the diffraction efficiency of the grating. For this purpose, the depth of the concave portion of the grating and the duty ratio (ratio of the concave portion in one pitch of the concave and convex portions) are optimized. It needs to be adjusted.
図5は、従来技術(特許文献1)に開示されたグレーティングの製造過程における断面を示す図である。
最初に、InP基板21上にInGaAsP層22を成長させ、InGaAsP層22上にフォトレジスト23を形成する(図5(a))。次に、フォトレジスト23をマスクとしてInGaAsP層22を選択的にエッチングする(図5(b))。
FIG. 5 is a view showing a cross section in the manufacturing process of the grating disclosed in the prior art (Patent Document 1).
First, an InGaAsP
その後、フォトレジスト23を除去し(図5(c))、InGaAsP層22をマスクとしてInP基板21を選択的にエッチングする(図5(d))。ここでは、エッチングにInP基板21の結晶方位を利用しているので、溝25はその頂角θが結晶方位により定められるV字状の溝となる。
最後に、InGaAsP層22を除去し(図5(e))、基板21とは異なる部材26で溝25を埋め込む(図5(f))。部材26で埋め込まれた溝25がグレーティングの凹部となる。
Thereafter, the
Finally, the InGaAsP
このように、凹部形成において結晶方位にしたがってエッチングされるので、InGaAsP層22の開口幅wに応じてグレーティングの凹部の深さdが決定する。したがって、当該開口幅wを調整することにより所望の深さの凹部を形成することができる。
ところで、DFBレーザ素子の発光原理によれば、グレーティングの凹凸ピッチpは、出力させたいレーザ光の波長により必然的に決定される。上記グレーティングの製造方法は、凹凸ピッチpが決定された条件下では、凹部の深さdとデューティ比Dとの間に比例関係が生じ、それらを個別に最適値に調整することができない。その結果、グレーティングの回折効率の向上を図ることができないという課題がある。 By the way, according to the light emission principle of the DFB laser element, the uneven pitch p of the grating is inevitably determined by the wavelength of the laser beam to be output. In the above grating manufacturing method, under the condition that the concave / convex pitch p is determined, there is a proportional relationship between the depth d of the concave portion and the duty ratio D, and they cannot be individually adjusted to the optimum values. As a result, there is a problem that the diffraction efficiency of the grating cannot be improved.
そこで、本発明は、グレーティングの回折効率の向上を図ることができるグレーティングの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a grating that can improve the diffraction efficiency of the grating.
本発明に係るグレーティングの製造方法は、グレーティングの製造方法であって、基板上に第1の半導体層を、目的とするグレーティングの凹部の深さに相当する厚さまで成長させる成長工程と、前記第1の半導体層上に第2の半導体層を形成する形成工程と、グレーティングの凹部の形成予定位置に対応する第2の半導体層部位を除去する除去工程と、除去後に、第2の半導体層及び基板に比べて第1の半導体層に対するエッチングレートが速いエッチャントを用いて、目的とするグレーティングのデューティ比に応じた時間だけ前記第1の半導体層をエッチングするエッチング工程とを含む。 A method for manufacturing a grating according to the present invention is a method for manufacturing a grating, and includes a growth step of growing a first semiconductor layer on a substrate to a thickness corresponding to a depth of a concave portion of a target grating, Forming a second semiconductor layer on one semiconductor layer, removing a second semiconductor layer portion corresponding to a position where a grating recess is to be formed, and after removing the second semiconductor layer and An etching step of etching the first semiconductor layer for a time corresponding to a duty ratio of a target grating using an etchant having a higher etching rate with respect to the first semiconductor layer than the substrate.
上記構成によれば、第2の半導体層がマスクとして、かつ、基板がエッチングストッパとして機能し、その結果、第1の半導体層にグレーティングが形成される。
基板がエッチングストッパとなることから、グレーティングの凹部の深さは、第1の半導体層の厚さにより規定される。したがって、第1の半導体層を成長させる厚さを調整することにより、凹部の深さを調整することができる。
According to the above configuration, the second semiconductor layer functions as a mask and the substrate functions as an etching stopper, and as a result, a grating is formed in the first semiconductor layer.
Since the substrate serves as an etching stopper, the depth of the concave portion of the grating is defined by the thickness of the first semiconductor layer. Therefore, the depth of the recess can be adjusted by adjusting the thickness for growing the first semiconductor layer.
一方、グレーティングのデューティ比は、エッチング時間により規定される。したがって、エッチング時間を調整することにより、デューティ比を調整することができる。
このように、本発明に係る製造方法は、グレーティングの凹部の深さとデューティ比とを個別に調整することができるので、それらを個別に最適値に調整することができる。したがって、グレーティングの回折効率の向上を図ることができる。
On the other hand, the duty ratio of the grating is defined by the etching time. Therefore, the duty ratio can be adjusted by adjusting the etching time.
As described above, the manufacturing method according to the present invention can individually adjust the depth of the concave portion of the grating and the duty ratio, so that they can be individually adjusted to the optimum values. Therefore, the diffraction efficiency of the grating can be improved.
また、前記エッチング工程でのデューティ比は、略50パーセントであることとしてもよい。
デューティ比が50パーセントであれば良好な回折効率が得られることが判明した。上記構成によれば、デューティ比が50パーセントとなるので、回折効率が良好なグレーティングを製造することができる。
The duty ratio in the etching process may be approximately 50%.
It has been found that good diffraction efficiency can be obtained when the duty ratio is 50 percent. According to the above configuration, since the duty ratio is 50%, a grating with good diffraction efficiency can be manufactured.
また、前記形成工程において、前記第2の半導体層は、結晶成長により形成されることとしてもよい。
上記構成によれば、第2の半導体層は結晶成長により形成されるので、第2の半導体層と第1の半導体層との密着性が高く、かつ、均一である。したがって、エッチング工程においてサイドエッチングが生じない。ここで、サイドエッチングとは、マスク体と被エッチング体との密着性が低く、かつ、不均一な場合に、マスク体と被エッチング体との界面に不均一にエッチャントが浸入する現象をいう。サイドエッチングが生ずれば、被エッチング体を精度良くエッチングすることができない。サイドエッチングが生じる代表的なマスク体は、フォトレジストである。
In the forming step, the second semiconductor layer may be formed by crystal growth.
According to the above configuration, since the second semiconductor layer is formed by crystal growth, the adhesion between the second semiconductor layer and the first semiconductor layer is high and uniform. Therefore, side etching does not occur in the etching process. Here, side etching refers to a phenomenon in which an etchant enters nonuniformly at the interface between a mask body and an object to be etched when the adhesion between the mask body and the object to be etched is low and non-uniform. If side etching occurs, the object to be etched cannot be etched accurately. A typical mask body in which side etching occurs is a photoresist.
本発明の製造方法によれば、サイドエッチングが生じないので、所望のデューティ比となる凹部を精度良く製造することができる。
また、前記除去工程で用いるエッチャントは、第2の半導体層及び第1の半導体層に対するエッチングレートが同等なエッチャントであることとしてもよい。
上記構成によれば、エッチングのマスクパターンに従って、第2の半導体層部位を除去することができる。また、上記構成によれば、非選択的なエッチングが施される。したがって、第2の半導体層部位のみならず、その直下の第1の半導体層もある程度除去される。すなわち、第2の半導体層を貫通し第1の半導体層の一部に達する溝が形成される。このとき、第2の半導体層の上面付近ではサイドエッチングが生じる可能性があるが、溝の底部ではサイドエッチングが生じたとしてもその影響はほとんどないと考えられる。したがって、隣り合う溝の底部のピッチは、エッチングのマスクパターンに精度良く一致させることができる。
According to the manufacturing method of the present invention, since side etching does not occur, it is possible to accurately manufacture a recess having a desired duty ratio.
In addition, the etchant used in the removing step may be an etchant having the same etching rate with respect to the second semiconductor layer and the first semiconductor layer.
According to the above configuration, the second semiconductor layer portion can be removed according to the etching mask pattern. Further, according to the above configuration, non-selective etching is performed. Therefore, not only the second semiconductor layer portion but also the first semiconductor layer directly thereunder is removed to some extent. That is, a groove that penetrates the second semiconductor layer and reaches a part of the first semiconductor layer is formed. At this time, side etching may occur near the upper surface of the second semiconductor layer, but even if side etching occurs at the bottom of the groove, it is considered that there is almost no influence. Therefore, the pitch of the bottoms of the adjacent grooves can be matched with the etching mask pattern with high accuracy.
このような高い精度で形成された溝をエッチング工程におけるエッチングの始点とすることにより、製造者の意図どおりにグレーティングの凹部のピッチを製造することができる。
また、前記第1の半導体層は、インジウム・ガリウム・ヒ素・リン化合物半導体からなり、前記第2の半導体層は、インジウム・リン化合物半導体からなり、前記除去工程で用いるエッチャントは、飽和臭素水とリン酸との混合液であることとしてもよい。
By using the groove formed with such high accuracy as the starting point of etching in the etching process, the pitch of the concave portions of the grating can be manufactured as intended by the manufacturer.
In addition, the first semiconductor layer is made of indium / gallium / arsenic / phosphorus compound semiconductor, the second semiconductor layer is made of indium / phosphorus compound semiconductor, and the etchant used in the removing step is saturated bromine water and It may be a mixed solution with phosphoric acid.
上記構成によれば、第2の半導体層と第1の半導体層とを同等にエッチングすることができる。
また、前記グレーティングの製造方法は、さらに、前記エッチング工程の後に、埋込工程を含み、この工程は、前記第2の半導体層のうち前記除去工程での処理で除去されていない残留部を残した状態で、前記エッチング工程での処理で形成されたエッチング溝に前記第2の半導体層と同一組成の半導体を埋め込むこととしてもよい。
According to the above configuration, the second semiconductor layer and the first semiconductor layer can be etched equally.
The method for manufacturing a grating further includes an embedding step after the etching step, and this step leaves a residual portion of the second semiconductor layer that has not been removed by the process in the removing step. In this state, a semiconductor having the same composition as that of the second semiconductor layer may be embedded in an etching groove formed by the processing in the etching step.
上記構成によれば、埋め込みの際に、第1の半導体層の上面は、残留部が残っているため露出しない。この残留部は、埋込工程において第1の半導体層の上面が高温雰囲気にさらされることを保護する保護層として機能する。したがって、熱変形によるグレーティング形状の製造誤差を抑制することができる。
また、前記基板と前記第2の半導体層とが同一組成の半導体からなることとしてもよい。
According to the above configuration, at the time of embedding, the upper surface of the first semiconductor layer is not exposed because the remaining portion remains. This remaining portion functions as a protective layer that protects the upper surface of the first semiconductor layer from being exposed to a high-temperature atmosphere in the embedding step. Therefore, the manufacturing error of the grating shape due to thermal deformation can be suppressed.
The substrate and the second semiconductor layer may be made of a semiconductor having the same composition.
上記構成によれば、第一の半導体層に形成されたエッチング溝を半導体で埋め込む場合、埋め込まれる半導体の結晶性はエッチング溝の底部である基板の結晶性の影響を受けるので、埋込層の結晶性が良好となる。さらに、埋め込まれる半導体の組成は第2の半導体層の影響を受けるので、埋込層の組成変動が抑えられる。
また、前記基板及び前記第2の半導体層は、インジウム・リン化合物半導体からなり、前記第1の半導体層は、インジウム・ガリウム・ヒ素・リン化合物半導体からなり、前記エッチング工程は、エッチャントとして硫酸と過酸化水素水との混合液を用いることとしてもよい。
According to the above configuration, when the etching groove formed in the first semiconductor layer is embedded with a semiconductor, the crystallinity of the embedded semiconductor is affected by the crystallinity of the substrate that is the bottom of the etching groove. Good crystallinity. Furthermore, since the composition of the buried semiconductor is affected by the second semiconductor layer, the composition variation of the buried layer can be suppressed.
The substrate and the second semiconductor layer are made of an indium / phosphorus compound semiconductor, the first semiconductor layer is made of an indium / gallium / arsenic / phosphorus compound semiconductor, and the etching step includes sulfuric acid as an etchant. It is good also as using a liquid mixture with hydrogen peroxide water.
上記構成によれば、エッチング工程において、第2の半導体層をマスクとし、かつ、基板をエッチングストッパとして第1の半導体層をエッチングすることができる。 According to the above configuration, in the etching step, the first semiconductor layer can be etched using the second semiconductor layer as a mask and the substrate as an etching stopper.
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係るグレーティングの製造過程における断面を示す図である。
<第1半導体層成長工程>
最初に、InPからなる基板1(図1(a))上に、InGaAsPからなる第1の半導体層2aを略均一な厚さで結晶成長させる(図1(b))。
The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a cross section in the manufacturing process of a grating according to the present invention.
<First semiconductor layer growth process>
First, a
第1の半導体層2aは、将来的にグレーティングが形成される層である。その厚さtは、目的とするグレーティングの凹部の深さに相当する厚さに調整される。MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法によれば、成長条件を調整することにより、厚さtを任意に調整することができる。ここでは、例えば、第1の半導体層2aが70nmの厚さとなるように形成する。In原料として例えばトリメチルインジウム(Trimethylindium:TMIn)、Ga原料として例えばトリエチルガリウム(Triethylgallium:TEGa)、As原料として例えばアルシン(Arsine:AsH3)、P原料として例えばホスフィン(Phosphine:PH3)、キャリアガスとして水素を用いる。
<第2半導体層形成工程>
次に、第1の半導体層2aの上面にInPからなる第2の半導体層3aを形成する(図1(c))。第2の半導体層3aは、例えば、MOCVD法により20nmから60nmまでの厚さとなるように結晶成長される。
<除去工程>
次に、第2の半導体層3aのうち、グレーティングの凹部の形成予定位置に対応する部位を除去する。本実施の形態では、以下のように実施する。
The
<Second semiconductor layer forming step>
Next, a
<Removal process>
Next, a portion of the
まず、第2の半導体層3aの上面にフォトレジストを塗布した後に、電子ビーム描画装置を用いて露光、現像して、グレーティングの凹部の形成予定位置に対応する部分が除去されたフォトレジスト層4を形成する(図1(d))。このとき、フォトレジスト層4の除去部5は、基板1の(011)方向に平行なストライプとなるように形成する。なお、ここでは、第2の半導体層3aのマスクとしてフォトレジストを用いているが、SiO2膜をマスクとして用いてもよい。
First, after applying a photoresist on the upper surface of the
さらに、フォトレジスト層4をマスクとして、第2の半導体層3a及び第1の半導体層2aを非選択的にエッチングする(図1(e))。ここでは、エッチャントとして、飽和臭素水とリン酸との混合液を水で希釈したものを使用する。
図2は、図1(e)の拡大図である。
このエッチャントによれば、InP、InGaAsPのいずれに対してもエッチングレートが同等であり、かつ、(111)面と(1−1−1)面とが現れるようにエッチングが進む。エッチング条件(エッチング時間、エッチャント濃度及びエッチャント温度)は、溝6が第1の半導体層2を貫通して第2の半導体層3bの一部に達するように調整する。
Further, the
FIG. 2 is an enlarged view of FIG.
According to this etchant, the etching rate is the same for both InP and InGaAsP, and the etching proceeds so that the (111) plane and the (1-1-1) plane appear. Etching conditions (etching time, etchant concentration, and etchant temperature) are adjusted so that the
溝6が形成された後に、フォトレジスト層4を除去する(図1(f))。
以上により、第2の半導体層3aは、グレーティングの凹部の形成予定位置に対応する部位が除去されて、第2の半導体層3bが残る。第1の半導体層2aは、前記部位の直下が除去されて、第1の半導体層2bが残る。
<第1半導体層エッチング工程>
次に、第2の半導体層3b及び基板1に比べて第1の半導体層2bに対するエッチングレートが速いエッチャントを用いて、目的とするグレーティングのデューティ比に応じた時間だけ第1の半導体層2bをエッチングする。これにより、第1の半導体層2bは、デューティ比に応じたエッチング量だけ除去されて、第1の半導体層2cが残る(図1(g))。このエッチングは、第1の半導体層2bに形成された溝6を始点として進む。
After the
As a result, the
<First semiconductor layer etching step>
Next, by using an etchant having a higher etching rate with respect to the
本実施の形態では、エッチャントとして、硫酸と過酸化水素水との混合液を水で希釈したものを使用する。
図3は、図1(g)の拡大図である。
このエッチャントによれば、InPに対しては(100)面にはエッチングがほとんど進まず、(n11)面にエッチングが進む。すなわち、基板1がエッチングストッパとして機能する。また、当該エッチャントによれば、InGaAsPに対しては(111)面及び(1−1−1)面が現れるようにエッチングが進む。
In this embodiment, as an etchant, a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide is diluted with water.
FIG. 3 is an enlarged view of FIG.
According to this etchant, for InP, etching hardly progresses on the (100) plane, and etching progresses on the (n11) plane. That is, the
本実施の形態によれば、第2の半導体層3cは結晶成長により形成されているので、第1の半導体層2cと第2の半導体層3cとの密着性は高く、かつ、均一である。したがって、溝7の幅を均一に拡張し、かつ、そのエッチング量を正確に制御することができる。
グレーティングのデューティ比に応じたエッチング時間とは、後述するように、所望するデューティ比から逆算されて得られる。
According to the present embodiment, since the
As will be described later, the etching time corresponding to the duty ratio of the grating is obtained by calculating back from the desired duty ratio.
なお、グレーティングのデューティ比が50パーセントであれば良好な回折効率が得られることが判明したので、本実施の形態では、デューティ比が略50パーセントとなるようにエッチング時間を調整する。
<埋込工程>
次に、第2の半導体層3cを残した状態で溝7を埋め込み、さらに、グレーティング全体を覆うように第2の半導体層3cと同一組成のInPを結晶成長させる(図1(h))。これにより埋込層8が形成される。
It has been found that good diffraction efficiency can be obtained if the grating duty ratio is 50%. In this embodiment, the etching time is adjusted so that the duty ratio is approximately 50%.
<Embedding process>
Next, the
以上の工程により、互いに平行な複数の細長状の凸部(第1の半導体層2c)及び凹部(埋込層8のうち隣り合う凸部に挟まれた部分)を有するグレーティングを製造することができる。
なお、第2の半導体層3cを残した状態で溝7を埋め込むことは、以下のような利点を有する。
Through the above steps, a grating having a plurality of elongated protrusions (
Note that the embedding of the
MOCVD法により埋込層8が結晶成長される場合には、基板1は反応室に入れられて、通常600℃程度の雰囲気にさらされる。そうすると、グレーティングの凸部となる第1の半導体層2cに熱変形が生じ、その結果、製造誤差が生じることとなる。ところが、本実施の形態によれば、少なくとも第1の半導体層2cの上面は第2の半導体層3cが残留しているため、高温の雰囲気にさらされず、上面の熱変形を抑制することができる。このような埋込工程を実施するには、予め、第2の半導体層3cと埋込層8との組成を同一となるように設計しておかなければならない。
When the buried
図4は、図1(h)の拡大図であって、本発明に係る製造方法により製造されるグレーティングの形状を示す図である。
本実施の形態では、基板1と埋込層8とは、InPからなり、第1の半導体層2cはInGaAsPからなる。このように、異なる組成の材質が周期的に配列されることにより、グレーティングが構成される。本実施の形態では、第1の半導体層2cをグレーティングの凸部と呼び、埋込層8のうち隣り合うグレーティングの凸部に挟まれた部分9をグレーティングの凹部と呼ぶ。
FIG. 4 is an enlarged view of FIG. 1 (h), and shows the shape of the grating manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
In the present embodiment, the
デューティ比Dは、図4のように凹部の長手方向に直交する断面において凸部の断面積をS1、凹部の断面積をS2としたとき、以下の式により表されるものとする。
D=S2/(S1+S2)
デューティ比Dは、凹凸ピッチpと凹部の幅wとに依存する。凹凸ピッチpは、出力するレーザ光の波長により一意的に決定され、凹部の幅wは、第1半導体層エッチング工程においてエッチングされるエッチング量により決定される。エッチング量は、エッチングレートとエッチング時間とで定まる。ここで、エッチングレートは、被エッチング体の組成、エッチャントの濃度、エッチャントの温度などの諸条件により一意的に定まる。したがって、エッチング時間は、所望するデューティ比Dから逆算して求めることができる。
As shown in FIG. 4, the duty ratio D is represented by the following equation when the cross-sectional area of the convex portion is S1 and the cross-sectional area of the concave portion is S2 in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the concave portion.
D = S2 / (S1 + S2)
The duty ratio D depends on the uneven pitch p and the width w of the recess. The uneven pitch p is uniquely determined by the wavelength of the laser beam to be output, and the width w of the recess is determined by the etching amount etched in the first semiconductor layer etching step. The etching amount is determined by the etching rate and the etching time. Here, the etching rate is uniquely determined by various conditions such as the composition of the object to be etched, the concentration of the etchant, and the temperature of the etchant. Therefore, the etching time can be obtained by calculating backward from the desired duty ratio D.
以上、説明したように、本発明に係るグレーティングの製造工程は、グレーティングの凹部の深さを、第1の半導体層の厚さにより規定するとともに、グレーティングのデューティ比を、エッチング時間により規定する。したがって、グレーティングの凹部の深さとデューティ比とを個別に調整することができる。
<考察>
(1)特許文献1の製造方法によれば、グレーティングの凹部の深さdは、幅wに依存しており(図5(f))、凹部の幅wは、フォトレジスト23をマスクとして溝24を形成したときに、InP基板21が露出した露出幅に基づいている(図5(b))。
As described above, in the grating manufacturing process according to the present invention, the depth of the concave portion of the grating is defined by the thickness of the first semiconductor layer, and the duty ratio of the grating is defined by the etching time. Therefore, the depth of the concave portion of the grating and the duty ratio can be individually adjusted.
<Discussion>
(1) According to the manufacturing method of
しかしながら、一般的に、フォトレジスト23とInGaAsP層22との密着性は悪く、かつ、必ずしも全体に亘り均一ではない。したがって、サイドエッチングが生じることで上記露出幅を均一にすることができず、その結果、グレーティングの凹部の深さが不均一になる。
一方、本実施の形態では、第1半導体層成長工程は、第1の半導体層2aを略均一な厚さで結晶成長させる。したがって、グレーティングの凹部の深さがグレーティングの全体に亘り略均一とすることができる。
However, in general, the adhesion between the
On the other hand, in the present embodiment, in the first semiconductor layer growth step, the
したがって、本発明に係るグレーティングの製造方法は、特許文献1に係る製造方法に比べて、凹部の深さに関してグレーティングを精度良く製造することができる。
(2)本実施の形態では、除去工程は、第1の半導体層2aの一部に達する溝6を形成し、第1半導体層エッチング工程は、当該溝6を始点としてエッチングする。
溝6は第2の半導体層3aのエッチングにより形成される。この際に、フォトレジスト層4と第2の半導体層3との界面付近ではサイドエッチングが生じる可能性があるが、溝6の底部(すなわちV字溝の頂部)ではサイドエッチングの影響はほとんどないと考えられる。したがって、隣り合う溝6の底部のピッチは、フォトレジスト層4の除去部5により定められるピッチに精度良く一致させることができる。
Therefore, the grating manufacturing method according to the present invention can manufacture the grating with respect to the depth of the recess with higher accuracy than the manufacturing method according to
(2) In the present embodiment, the removing step forms the
The
このような高い精度で形成された溝6をエッチング工程におけるエッチングの始点とすることにより、製造者の意図どおりにグレーティングの凹部のピッチを製造することができる。
(3)本実施の形態では、除去工程は、1種類のエッチャントにより非選択的にエッチングする。したがって、2種類以上のエッチャントを用いる場合よりも製造工程を簡略化することができる。
By using the
(3) In the present embodiment, the removal step is non-selectively etched with one kind of etchant. Therefore, the manufacturing process can be simplified as compared with the case of using two or more kinds of etchants.
(4)本実施の形態では、エッチング量が制御可能なエッチングにより溝7の幅を拡張するので、溝7の幅は均一に拡張される。したがって、グレーティングの凹部の幅(図4におけるw1、w2、w3)を精度良く製造することができる。
(5)本実施の形態では、埋込工程において基板1及び第2の半導体層3cと同一組成の半導体で埋込層8を形成するので、埋め込まれる半導体の結晶性は溝7の底部である基板1の結晶性の影響を受けるので、埋込層8の結晶性が良好となる。さらに、埋め込まれる半導体の組成は第2の半導体層3cの影響を受けるので、埋込層8の組成変動が抑えられる。その結果、活性層で発生する光とグレーティングとの結合の強さ(結合係数)を安定させ、大きな光出力と高周波特性が得られる。
(変形例)
以上、本発明に係るグレーティングの製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
(4) In the present embodiment, since the width of the
(5) In this embodiment, since the buried
(Modification)
As mentioned above, although the manufacturing method of the grating based on this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to this embodiment. For example, the following modifications can be considered.
(1)除去工程において、エッチャントとして、飽和臭素水とリン酸との混合液を水で希釈したものを使用しているが、第2の半導体層3a及び第1半導体層2aを非選択的にエッチングするものであれば、これに限らない。例えば、AlGaInAs/InP系などについても適用でき、エッチャントとしては臭化水素酸と過酸化水素水を水で希釈したものを使用してもかまわない。
(1) In the removing step, the etchant used is a mixture of saturated bromine water and phosphoric acid diluted with water, but the
(2)第1半導体エッチング工程において、エッチャントとして、硫酸と過酸化水素水との混合液を水で希釈したものを使用しているが、第2の半導体層3bがマスクとなり、かつ、基板1がエッチングストッパとなるものであれば、これに限らない。例えば、AlGaInAs/InP系などについても適用でき、エッチャントとしては硫酸と過酸化水素水を水で希釈したものを使用してもかまわない。
(2) In the first semiconductor etching step, a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution diluted with water is used as an etchant, but the
本発明は、グレーティングを構成要素とする光学素子、例えば、DFBレーザ素子に利用することができる。 The present invention can be used for an optical element having a grating as a component, for example, a DFB laser element.
1 基板
2 第1の半導体層
3 第2の半導体層
4 フォトレジスト層
5 除去部
6 溝
7 溝
8 埋込層
9 凹部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
基板上に第1の半導体層を、目的とするグレーティングの凹部の深さに相当する厚さまで成長させる成長工程と、
前記第1の半導体層上に第2の半導体層を形成する形成工程と、
グレーティングの凹部の形成予定位置に対応する第2の半導体層部位を除去する除去工程と、
除去後に、第2の半導体層及び基板に比べて第1の半導体層に対するエッチングレートが速いエッチャントを用いて、目的とするグレーティングのデューティ比に応じた時間だけ前記第1の半導体層をエッチングするエッチング工程と
を含むことを特徴とするグレーティングの製造方法。 A method of manufacturing a grating,
A growth step of growing the first semiconductor layer on the substrate to a thickness corresponding to the depth of the concave portion of the target grating;
Forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer; and
A removing step of removing the second semiconductor layer portion corresponding to the formation position of the concave portion of the grating;
Etching for etching the first semiconductor layer after removal for a time corresponding to the duty ratio of the target grating using an etchant having a higher etching rate for the first semiconductor layer than the second semiconductor layer and the substrate. A process for producing a grating, comprising the steps of:
を特徴とする請求項1に記載のグレーティングの製造方法。 The method of manufacturing a grating according to claim 1, wherein a duty ratio in the etching step is approximately 50%.
を特徴とする請求項1に記載のグレーティングの製造方法。 The method for manufacturing a grating according to claim 1, wherein in the forming step, the second semiconductor layer is formed by crystal growth.
を特徴とする請求項1に記載のグレーティングの製造方法。 The method for manufacturing a grating according to claim 1, wherein the etchant used in the removing step is an etchant having the same etching rate with respect to the second semiconductor layer and the first semiconductor layer.
前記第2の半導体層は、インジウム・リン化合物半導体からなり、
前記除去工程で用いるエッチャントは、飽和臭素水とリン酸との混合液であること
を特徴とする請求項4に記載のグレーティングの製造方法。 The first semiconductor layer is made of indium / gallium / arsenic / phosphorus compound semiconductor,
The second semiconductor layer is made of an indium / phosphorus compound semiconductor,
The method for producing a grating according to claim 4, wherein the etchant used in the removing step is a mixed solution of saturated bromine water and phosphoric acid.
前記エッチング工程の後に、埋込工程を含み、この工程は、前記第2の半導体層のうち前記除去工程での処理で除去されていない残留部を残した状態で、前記エッチング工程での処理で形成されたエッチング溝に前記第2の半導体層と同一組成の半導体を埋め込むこと
を特徴とする請求項1に記載のグレーティングの製造方法。 The method for manufacturing the grating further includes:
After the etching step, an embedding step is included. This step is a process in the etching step in a state where a remaining portion of the second semiconductor layer that has not been removed in the removal step is left. The method for manufacturing a grating according to claim 1, wherein a semiconductor having the same composition as that of the second semiconductor layer is embedded in the formed etching groove.
を特徴とする請求項6に記載のグレーティングの製造方法。 The method for manufacturing a grating according to claim 6, wherein the substrate and the second semiconductor layer are made of a semiconductor having the same composition.
前記第1の半導体層は、インジウム・ガリウム・ヒ素・リン化合物半導体からなり、
前記エッチング工程は、
エッチャントとして硫酸と過酸化水素水との混合液を用いること
を特徴とする請求項1に記載のグレーティングの製造方法。 The substrate and the second semiconductor layer are made of an indium / phosphorus compound semiconductor,
The first semiconductor layer is made of indium / gallium / arsenic / phosphorus compound semiconductor,
The etching step includes
The method for producing a grating according to claim 1, wherein a mixed liquid of sulfuric acid and hydrogen peroxide is used as the etchant.
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JP2004262868A JP2006078795A (en) | 2004-09-09 | 2004-09-09 | Manufacturing method for grating, and grating |
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