JP2534304B2 - Ｒｉｂｅによるエッチドミラ―の形成方法 - Google Patents
Ｒｉｂｅによるエッチドミラ―の形成方法Info
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- JP2534304B2 JP2534304B2 JP63048301A JP4830188A JP2534304B2 JP 2534304 B2 JP2534304 B2 JP 2534304B2 JP 63048301 A JP63048301 A JP 63048301A JP 4830188 A JP4830188 A JP 4830188A JP 2534304 B2 JP2534304 B2 JP 2534304B2
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- Japan
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- etching
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- semiconductor
- etched
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エッチングにより半導体の側面にエッチド
ミラー（Etched−Mirror）を形成させる方法に関する。
ミラー（Etched−Mirror）を形成させる方法に関する。
（従来の技術） 一般に半導体レーザは、反射共振器面として半導体結
晶のへき開面を用いている。しかし、光集積回路等に半
導体レーザを集積するときなどには、このへき開法を適
用することができない。このため、エッチングによって
レーザの反射共振器面を形成する研究開発が行われてい
る。また、エッチングにより反射共振器面を形成する技
術は、レーザの量産技術としても極めて重要なものであ
る。
晶のへき開面を用いている。しかし、光集積回路等に半
導体レーザを集積するときなどには、このへき開法を適
用することができない。このため、エッチングによって
レーザの反射共振器面を形成する研究開発が行われてい
る。また、エッチングにより反射共振器面を形成する技
術は、レーザの量産技術としても極めて重要なものであ
る。
従来、この種の技術として、特開昭62−128581号公報
に示すように、PN接合による半導体を搭載させた基板上
に、エッチングマスクを形成し、基板を傾斜させて半導
体の片側面にエッチングを施し、更に、半導体の他側面
のエッチングを施すようにエッチングマスクを形成し直
した後、同様のエッチングを行い、半導体の両側面にエ
ッチドミラーを形成していた。
に示すように、PN接合による半導体を搭載させた基板上
に、エッチングマスクを形成し、基板を傾斜させて半導
体の片側面にエッチングを施し、更に、半導体の他側面
のエッチングを施すようにエッチングマスクを形成し直
した後、同様のエッチングを行い、半導体の両側面にエ
ッチドミラーを形成していた。
一方、Appl.Phys.Lett.Vol.38,NO.4,15,February 198
1 P.264〜に示すように、エッチングマスクとしてTiを
用いて基板を回転させ、しかも基板を傾斜させてRIBE
（Reactive Ion Beam Etching）を行い、一回のRIBEに
よって半導体の両側面にエッチドミラーを形成させるこ
とも行われていた。
1 P.264〜に示すように、エッチングマスクとしてTiを
用いて基板を回転させ、しかも基板を傾斜させてRIBE
（Reactive Ion Beam Etching）を行い、一回のRIBEに
よって半導体の両側面にエッチドミラーを形成させるこ
とも行われていた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら前記前者の方法は、垂直エッチングの得
難い、InP/InGaAsP系レーザにおいて両端面を垂直に加
工することが可能であるが、その製造プロセスは二度の
マスク形成と二度のエッチング工程を含み、特に二度目
のマスク形成においては、第１のエッチングにより形成
した端面に平行にマスク合わせを行わなくてはならず、
非常に煩雑であり、歩留が悪いという欠点があった。他
方、前記後者の方法は、一回のマスク形成と一回のエッ
チング工程で両端面を垂直に加工することができるが、
エッチングマスクとして使用したTiはリフトオフ法によ
り形成するため、マスクのエッジの凸凹が激しく、従っ
て、エッチングされた半導体の端面に凸凹が形成され、
レーザミラーとして充分なものではなかった。
難い、InP/InGaAsP系レーザにおいて両端面を垂直に加
工することが可能であるが、その製造プロセスは二度の
マスク形成と二度のエッチング工程を含み、特に二度目
のマスク形成においては、第１のエッチングにより形成
した端面に平行にマスク合わせを行わなくてはならず、
非常に煩雑であり、歩留が悪いという欠点があった。他
方、前記後者の方法は、一回のマスク形成と一回のエッ
チング工程で両端面を垂直に加工することができるが、
エッチングマスクとして使用したTiはリフトオフ法によ
り形成するため、マスクのエッジの凸凹が激しく、従っ
て、エッチングされた半導体の端面に凸凹が形成され、
レーザミラーとして充分なものではなかった。
（課題を解決するための手段） 本発明は係る点に鑑み、半導体の両端面を垂直にしか
も滑らかに形成し、へき開面に遜色のないエッチングミ
ラーを有する方法を提供するもので、その要旨は、PN接
合による半導体を搭載させた基板上に、フォトレジスト
材を200℃〜250℃で加熱した10μｍ厚以上のエッチング
マスクを形成し、次に前記エッチングマスクを所定パタ
ーンに除去した後、基板を反応性イオンビームに対して
30〜45度に傾斜させるとともに、基板の面を回転面とし
て基板を２回／分以上に回転させながら、反応性イオン
ビームにより半導体をエッチングして、エッチングマス
ク下の半導体の両側面にエッチドミラーを形成させるRI
BEによるエッチドミラーの形成方法、及び、前記反応性
イオンビームによるエッチングを、始め、イオンの加速
電圧が500〜1000V、エッチングガス圧力が２×10-4〜１
×10-3Torr下で行い、次にイオンの加速電圧が200〜400
V、エッチングガス圧力が２×10-4〜１×10-3Torr下で
行うことを特徴とするRIBEによるエッチドミラーの形成
方法である。
も滑らかに形成し、へき開面に遜色のないエッチングミ
ラーを有する方法を提供するもので、その要旨は、PN接
合による半導体を搭載させた基板上に、フォトレジスト
材を200℃〜250℃で加熱した10μｍ厚以上のエッチング
マスクを形成し、次に前記エッチングマスクを所定パタ
ーンに除去した後、基板を反応性イオンビームに対して
30〜45度に傾斜させるとともに、基板の面を回転面とし
て基板を２回／分以上に回転させながら、反応性イオン
ビームにより半導体をエッチングして、エッチングマス
ク下の半導体の両側面にエッチドミラーを形成させるRI
BEによるエッチドミラーの形成方法、及び、前記反応性
イオンビームによるエッチングを、始め、イオンの加速
電圧が500〜1000V、エッチングガス圧力が２×10-4〜１
×10-3Torr下で行い、次にイオンの加速電圧が200〜400
V、エッチングガス圧力が２×10-4〜１×10-3Torr下で
行うことを特徴とするRIBEによるエッチドミラーの形成
方法である。
（作用） フォトレジスト材を200℃〜250℃の温度範囲で加熱し
てエッチングマスクを形成するにより、RIBEによりエッ
チングされるエッチングマスクの速度を他の誘電体、金
属材で構成したマスクと同様に遅くでき、しかも厚膜化
が可能であることにより半導体のエッチドミラーを形成
させるに充分に耐える厚さのエッチングマスクを形成す
ることができる。
てエッチングマスクを形成するにより、RIBEによりエッ
チングされるエッチングマスクの速度を他の誘電体、金
属材で構成したマスクと同様に遅くでき、しかも厚膜化
が可能であることにより半導体のエッチドミラーを形成
させるに充分に耐える厚さのエッチングマスクを形成す
ることができる。
基板をイオンビームに対して特定角度に傾斜させ、し
かも回転させるようにしたので、基板に垂直な面のエッ
チドミラーを、一度のエッチング工程で半導体両側面
（実際には基板に垂直な面が４面形成される）に形成す
ることができる。
かも回転させるようにしたので、基板に垂直な面のエッ
チドミラーを、一度のエッチング工程で半導体両側面
（実際には基板に垂直な面が４面形成される）に形成す
ることができる。
また、請求項２の発明によるときは、始めのエッチン
グによって短時間で深いエッチングを行い、次のエッチ
ングによってエッジ側壁面やエッジ底面等に付着した再
付着物とイオンによる基板のダメージとを除去でき、短
時間にして良好なエッチドミラーを得ることができる。
グによって短時間で深いエッチングを行い、次のエッチ
ングによってエッジ側壁面やエッジ底面等に付着した再
付着物とイオンによる基板のダメージとを除去でき、短
時間にして良好なエッチドミラーを得ることができる。
（実施例） 以下本発明を図示した一実施例によって説明する。第
１図において、（１）はＰ型InGaAsPの基板、（２）
（３）（４）はそれぞれ基板（１）上にLPE法によって
形成されたBC（Buried Crescent）型レーザのクラッド
層、活性層、クラッド層であり、これら（２）〜（４）
により半導体層（５）が構成され、また基板（１）と半
導体層（５）とにより、レーザ用ウエハ（６）が構成さ
れている。（７）はエッチングマスク、（８）はSiO
2膜、（９）はパターンマスク層であり、以下これらを
製造順に詳しく説明する。
１図において、（１）はＰ型InGaAsPの基板、（２）
（３）（４）はそれぞれ基板（１）上にLPE法によって
形成されたBC（Buried Crescent）型レーザのクラッド
層、活性層、クラッド層であり、これら（２）〜（４）
により半導体層（５）が構成され、また基板（１）と半
導体層（５）とにより、レーザ用ウエハ（６）が構成さ
れている。（７）はエッチングマスク、（８）はSiO
2膜、（９）はパターンマスク層であり、以下これらを
製造順に詳しく説明する。
まず始め、レーザ用ウエハ（６）上に、フォトレジス
ト材（ヘキスト社製商品名のAZレジスト材など）を塗布
し、200℃〜250℃の温度範囲で加熱して10μｍ厚以上に
形成したエッチングマスク（７）を構成する。次に、ス
パッタ法またはSOG（スピン・オン・グラス）により、S
iO2膜（８）を2500Åの厚に構成する。次に、第１図
（ａ）に示すように、通常のフォトリソグラフィによ
り、レーザの共振器となるパターンマスク層（９）を形
成する。次に、第１図（ｂ）に示すように、CF4ガスに
よる反応性イオンビームエッチング（RIBE）によりパタ
ーンマスク層（９）外のSiO2膜（８）をエッチングし、
さらに第１図（ｃ）に示すように、O2ガスによる反応性
イオンビームエッチングによりエッチングマスク（７）
を垂直にエッチングする。このようにして、半導体層
（５）をエッチングする前の処理を終了する。
ト材（ヘキスト社製商品名のAZレジスト材など）を塗布
し、200℃〜250℃の温度範囲で加熱して10μｍ厚以上に
形成したエッチングマスク（７）を構成する。次に、ス
パッタ法またはSOG（スピン・オン・グラス）により、S
iO2膜（８）を2500Åの厚に構成する。次に、第１図
（ａ）に示すように、通常のフォトリソグラフィによ
り、レーザの共振器となるパターンマスク層（９）を形
成する。次に、第１図（ｂ）に示すように、CF4ガスに
よる反応性イオンビームエッチング（RIBE）によりパタ
ーンマスク層（９）外のSiO2膜（８）をエッチングし、
さらに第１図（ｃ）に示すように、O2ガスによる反応性
イオンビームエッチングによりエッチングマスク（７）
を垂直にエッチングする。このようにして、半導体層
（５）をエッチングする前の処理を終了する。
次の半導体層（５）のエッチングは２段階で行った。
先ず、高いエッチングレイトを得るために、加速電圧Ve
を500V、イオン電流密度Iiを0.6mA/cm2、Cl2圧力Ｐを８
×10-4Torrの条件で120分行い、半導体（５）のエッチ
ドミラーを形成するに必要な深さのエッチングを行っ
た。次に、イオンダメージと表面付着物を除くために、
Ve＝300V、Ii＝0.7mA/cm2、Ｐ＝８×10-4Torrの条件下
で10分間エッチングした。これらの反応性イオンビーム
エッチングにおいて、レーザ用ウエハ（６）を載置する
試料台を38度傾けることによって、第１図（ｃ）に示す
ように、レーザ用ウエハ（６）に照射されるイオンビー
ム（10）の角度θを38度傾けるとともに、基板（１）の
面を回転面として毎分12回転で回転させた。これにより
第１図（ｅ）に示すように、短時間にして良好なエッチ
ドミラー面を半導体（５）の両側面に形成させることが
できた。
先ず、高いエッチングレイトを得るために、加速電圧Ve
を500V、イオン電流密度Iiを0.6mA/cm2、Cl2圧力Ｐを８
×10-4Torrの条件で120分行い、半導体（５）のエッチ
ドミラーを形成するに必要な深さのエッチングを行っ
た。次に、イオンダメージと表面付着物を除くために、
Ve＝300V、Ii＝0.7mA/cm2、Ｐ＝８×10-4Torrの条件下
で10分間エッチングした。これらの反応性イオンビーム
エッチングにおいて、レーザ用ウエハ（６）を載置する
試料台を38度傾けることによって、第１図（ｃ）に示す
ように、レーザ用ウエハ（６）に照射されるイオンビー
ム（10）の角度θを38度傾けるとともに、基板（１）の
面を回転面として毎分12回転で回転させた。これにより
第１図（ｅ）に示すように、短時間にして良好なエッチ
ドミラー面を半導体（５）の両側面に形成させることが
できた。
次に、エッチングマスク層（７）をO2プラズマアシン
グにより除去し、半導体（５）上にAuGeNi/AuのＮ型オ
ーミック電極をリフトオフ法により形成した。最後に基
板（１）の裏面を研磨してそこにZn/Cr/AuによりＰ型オ
ーミック電極を形成し、BCレーザを作成した。
グにより除去し、半導体（５）上にAuGeNi/AuのＮ型オ
ーミック電極をリフトオフ法により形成した。最後に基
板（１）の裏面を研磨してそこにZn/Cr/AuによりＰ型オ
ーミック電極を形成し、BCレーザを作成した。
以上により製造されたBCレーザの半導体（５）のエッ
ジ両側壁面は、電子顕微鏡（SEM）によって基板（１）
に垂直で極めて滑らかな面であることが観測され、また
その垂直部分は総エッチング深さ12μｍに対して約40％
であった。このように形成された原因は、傾けて回転す
ることにより、側壁面がエッチング中にイオンビームの
陰になる時間が生じ、この時に蒸発しにくい物質が側壁
面に再付着してエッチングのマスクとなったためであ
る。
ジ両側壁面は、電子顕微鏡（SEM）によって基板（１）
に垂直で極めて滑らかな面であることが観測され、また
その垂直部分は総エッチング深さ12μｍに対して約40％
であった。このように形成された原因は、傾けて回転す
ることにより、側壁面がエッチング中にイオンビームの
陰になる時間が生じ、この時に蒸発しにくい物質が側壁
面に再付着してエッチングのマスクとなったためであ
る。
このようにして得られた共振器長200μｍのエッチド
ミラーBCレーザは、室温CW発振時のしきい値電流Ithが3
6mA、光出力が5mW以上であり、外部微分量子効率が最大
24％であった。これはへき開によるレーザと同等の特性
で、良好なものであった。
ミラーBCレーザは、室温CW発振時のしきい値電流Ithが3
6mA、光出力が5mW以上であり、外部微分量子効率が最大
24％であった。これはへき開によるレーザと同等の特性
で、良好なものであった。
（発明の効果） 本発明は以上詳述したように、PN接合による半導体を
搭載させた基板上に、フォトレジスト材を200℃〜250℃
で加熱した10μｍ厚以上のエッチングマスクを形成し、
次に前記エッチングマスクを所定パターンに除去した
後、基板の面を回転面として基板を反応性イオンビーム
に対して30〜45度に傾斜させるとともに、基板を２回／
分以上に回転させながら、反応性イオンビームにより半
導体をエッチングして、エッチングマスク下の半導体の
側面にエッチドミラーを形成させるRIBEによるエッチド
ミラーの形成方法であり、RIBEによるエッチドミラーを
短時間にして良好に製造することができる。また反応性
イオンビームによるエッチングを、始め、イオンの加速
電圧を500〜1000V、エッチング圧力を２×10-4〜１×10
-3Torrで行い、次にイオンの加速電圧を200〜400V、エ
ッチング圧力を２×10-4〜１×10-3Torrで行うことによ
り、より短時間にして良好なエッチドミラーを形成する
ことができる。
搭載させた基板上に、フォトレジスト材を200℃〜250℃
で加熱した10μｍ厚以上のエッチングマスクを形成し、
次に前記エッチングマスクを所定パターンに除去した
後、基板の面を回転面として基板を反応性イオンビーム
に対して30〜45度に傾斜させるとともに、基板を２回／
分以上に回転させながら、反応性イオンビームにより半
導体をエッチングして、エッチングマスク下の半導体の
側面にエッチドミラーを形成させるRIBEによるエッチド
ミラーの形成方法であり、RIBEによるエッチドミラーを
短時間にして良好に製造することができる。また反応性
イオンビームによるエッチングを、始め、イオンの加速
電圧を500〜1000V、エッチング圧力を２×10-4〜１×10
-3Torrで行い、次にイオンの加速電圧を200〜400V、エ
ッチング圧力を２×10-4〜１×10-3Torrで行うことによ
り、より短時間にして良好なエッチドミラーを形成する
ことができる。
第１図（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の一実施例を製
造順に示した断面図である。 （１）は基板、（２）はクラッド、（３）は活性層、
（４）はクラッド層、（５）はこれら（２）〜（４）に
より構成された半導体層、（６）は基板（１）と半導体
層（５）とにより構成されたレーザ用ウエハ（６）、
（７）はエッチングマスク、（８）はSiO2膜、（９）は
パターンマスク層、（10）はイオンビームである。
造順に示した断面図である。 （１）は基板、（２）はクラッド、（３）は活性層、
（４）はクラッド層、（５）はこれら（２）〜（４）に
より構成された半導体層、（６）は基板（１）と半導体
層（５）とにより構成されたレーザ用ウエハ（６）、
（７）はエッチングマスク、（８）はSiO2膜、（９）は
パターンマスク層、（10）はイオンビームである。
Claims (2)
- 【請求項１】PN接合による半導体を搭載させた基板上
に、フォトレジスト材を200℃〜250℃で加熱した10μｍ
厚以上のエッチングマスクを形成し、次に前記エッチン
グマスクを所定パターンに除去した後、基板を反応性イ
オンビームに対して30〜45度に傾斜させるとともに、基
板の面を回転面として基板を２回／分以上に回転させな
がら、反応性イオンビームにより半導体をエッチングし
て、エッチングマスク下の半導体の両側面にエッチドミ
ラーを形成させるRIBEによるエッチドミラーの形成方
法。 - 【請求項２】反応性イオンビームによるエッチングは、
始め、イオンの加速電圧を500〜1000V、エッチングガス
圧力を２×10-4〜１×10-3Torrで行い、次にイオンの加
速電圧を200〜400V、エッチングガス圧力を２×10-4〜
１×10-3Torrで行うことを特徴とする請求項１記載のRI
BEによるエッチドミラーの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63048301A JP2534304B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | Ｒｉｂｅによるエッチドミラ―の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63048301A JP2534304B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | Ｒｉｂｅによるエッチドミラ―の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01222447A JPH01222447A (ja) | 1989-09-05 |
| JP2534304B2 true JP2534304B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=12799611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63048301A Expired - Lifetime JP2534304B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | Ｒｉｂｅによるエッチドミラ―の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2534304B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5539645A (en) * | 1978-09-12 | 1980-03-19 | Nec Corp | Dry taper etching |
| JPS56125874A (en) * | 1980-03-06 | 1981-10-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Mis type semiconductor device and its manufacture |
| JPS62139378A (ja) * | 1985-12-13 | 1987-06-23 | Nec Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
-
1988
- 1988-03-01 JP JP63048301A patent/JP2534304B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01222447A (ja) | 1989-09-05 |
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