JP2626664B2 - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
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- JP2626664B2 JP2626664B2 JP63195593A JP19559388A JP2626664B2 JP 2626664 B2 JP2626664 B2 JP 2626664B2 JP 63195593 A JP63195593 A JP 63195593A JP 19559388 A JP19559388 A JP 19559388A JP 2626664 B2 JP2626664 B2 JP 2626664B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として反応性イオンエッチング（RIE），
反応性イオンビームエッチング（RIBE）等のエッチング
方法に関する。
反応性イオンビームエッチング（RIBE）等のエッチング
方法に関する。
例えば反応性イオンビームエッチング方法によって第
４図に示す如く基板21（GaAs或いはAlxGa1-xAs層）に対
しエッチングを施す場合、先ずこの表面にレジスト等を
パターニングしてマスク層22,23,24を積層形成し、この
マスク層22,23,24をマスクにして表面側からCl2ガスプ
ラズマ等を用いた反応性イオンビームを投射し、エッチ
ングを施している。
４図に示す如く基板21（GaAs或いはAlxGa1-xAs層）に対
しエッチングを施す場合、先ずこの表面にレジスト等を
パターニングしてマスク層22,23,24を積層形成し、この
マスク層22,23,24をマスクにして表面側からCl2ガスプ
ラズマ等を用いた反応性イオンビームを投射し、エッチ
ングを施している。
ところでこのような従来方法ではエッチング断面の側
壁形状はマスク層のエッチング耐性、その他のエッチン
グ条件によって種々変化し、エッチング断面の側壁形状
を第４図（イ）に示す如く垂直とするのは難しく、また
仮りに出来たとしてもその再現性が低く、第４図（ロ）
又は第４図（ハ）の如くになる。第４図（ロ）はマスク
層23のエッチング耐性が基板２に対する場合よりも比較
的大きい場合の、また第４図（ハ）はマスク層24のエッ
チング耐性が比較的小さい場合の各態様を示しており、
この図から明らかなように、マスク層のエッチング耐性
が大きい場合はエッチング断面は逆メサ的形状になって
アンダーカットされ易い傾向が現れ、逆にマスク層のエ
ッチング耐性が小さい場合のエッチング断面は順メサ的
な形状となり、いずれもその再現性、制御性が極めて悪
いという問題があった。
壁形状はマスク層のエッチング耐性、その他のエッチン
グ条件によって種々変化し、エッチング断面の側壁形状
を第４図（イ）に示す如く垂直とするのは難しく、また
仮りに出来たとしてもその再現性が低く、第４図（ロ）
又は第４図（ハ）の如くになる。第４図（ロ）はマスク
層23のエッチング耐性が基板２に対する場合よりも比較
的大きい場合の、また第４図（ハ）はマスク層24のエッ
チング耐性が比較的小さい場合の各態様を示しており、
この図から明らかなように、マスク層のエッチング耐性
が大きい場合はエッチング断面は逆メサ的形状になって
アンダーカットされ易い傾向が現れ、逆にマスク層のエ
ッチング耐性が小さい場合のエッチング断面は順メサ的
な形状となり、いずれもその再現性、制御性が極めて悪
いという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところはエッチング断面における特
にその側壁の傾斜角に対する再現性、制御性の高いエッ
チング方法を提供するにある。
て、その目的とするところはエッチング断面における特
にその側壁の傾斜角に対する再現性、制御性の高いエッ
チング方法を提供するにある。
本発明に係るエッチング方法は、到達真空度を１×10
-4Pa以上の高い圧力とした後、AlyGa1-yAs（ｙ≧０）か
らなるマスク層を介し、該Al組成比ｙ（ｙ≧０）と異な
るAl組成比ｘ（ｘ≧０）を有するAlxGa1-xAs（ｘ≧０）
からなるエッチング対象物を、イオンビームエッチング
法によりエッチングする。
-4Pa以上の高い圧力とした後、AlyGa1-yAs（ｙ≧０）か
らなるマスク層を介し、該Al組成比ｙ（ｙ≧０）と異な
るAl組成比ｘ（ｘ≧０）を有するAlxGa1-xAs（ｘ≧０）
からなるエッチング対象物を、イオンビームエッチング
法によりエッチングする。
本発明では、到達真空度を１×10-4Pa以上の高い圧力
とした後、AlyGa1-yAs（ｙ≧０）からなるマスク層を介
し、該Al組成比ｙ（ｙ≧０）と異なるAl組成比ｘ（ｘ≧
０）を有するAlxGa1-xAs（ｘ≧０）からなるエッチング
対象物を、イオンビームエッチング法によりエッチング
するので、AlxGa1-xAsとAlyGa1-yAsのエッチング速度に
差が生じる。
とした後、AlyGa1-yAs（ｙ≧０）からなるマスク層を介
し、該Al組成比ｙ（ｙ≧０）と異なるAl組成比ｘ（ｘ≧
０）を有するAlxGa1-xAs（ｘ≧０）からなるエッチング
対象物を、イオンビームエッチング法によりエッチング
するので、AlxGa1-xAsとAlyGa1-yAsのエッチング速度に
差が生じる。
従って、AlyGa1-yAsからなるマスク層が有する面（即
ち傾斜面）の角度に依存して、AlxGa1-xAsからなるエッ
チング対象物のエッチング断面における側壁（傾斜面）
の角度が変わる。
ち傾斜面）の角度に依存して、AlxGa1-xAsからなるエッ
チング対象物のエッチング断面における側壁（傾斜面）
の角度が変わる。
この結果、エッチング対象物に形成される傾斜面の制
御性、再現性が得られる。
御性、再現性が得られる。
以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。第１図
（イ）〜（ニ）は本発明方法の工程説明図であり、第１
図（イ）に示す如く先ずエッチング対象であるGaAs基板
１上にマスク材としてAl0.35Ga0.65Ａを２μｍ程度成長
させ、第１のマスク層２を積層形成し、更にこの上にフ
ォトレジスト等第２のマスク層３用のマスク材を順メサ
方向にパターニングする。
（イ）〜（ニ）は本発明方法の工程説明図であり、第１
図（イ）に示す如く先ずエッチング対象であるGaAs基板
１上にマスク材としてAl0.35Ga0.65Ａを２μｍ程度成長
させ、第１のマスク層２を積層形成し、更にこの上にフ
ォトレジスト等第２のマスク層３用のマスク材を順メサ
方向にパターニングする。
次にこの第２のマスク層３上から3H3PO4,H2O2,H2Oを
エッチング液に用いて雰囲気温度30℃でGaAs基板１に15
秒間ウエットエッチングを施す。これによって第１のマ
スク層２は略２μｍの深さにエッチングされる。またエ
ッチング断面は第１図（ロ）に示す如く側壁の傾斜角が
略55゜の傾斜面となる。
エッチング液に用いて雰囲気温度30℃でGaAs基板１に15
秒間ウエットエッチングを施す。これによって第１のマ
スク層２は略２μｍの深さにエッチングされる。またエ
ッチング断面は第１図（ロ）に示す如く側壁の傾斜角が
略55゜の傾斜面となる。
次にこの第１のマスク層２をマスクとして到達真空度
（残留ガス圧：主にH2Oの圧力）を５×10-2（Pa）、Cl2
ガス導入圧力:1.2×10-1（Pa）に設定してCl2ガスを用
いたプラズマイオンビームエッチング法により、エッチ
ングを行う。
（残留ガス圧：主にH2Oの圧力）を５×10-2（Pa）、Cl2
ガス導入圧力:1.2×10-1（Pa）に設定してCl2ガスを用
いたプラズマイオンビームエッチング法により、エッチ
ングを行う。
第１図（ハ）は上記エッチング工程で形成されたエッ
チング断面を示しており、GaAs基板１のエッチング断面
における側壁は上記したエッチング条件では第１のマス
ク層２のエッチング速度がGaAs基板１のエッチング速度
の1/2であることから略70゜の傾斜面1a,1aとなり、第１
のマスク層２の側壁の傾斜面2a,2aよりも大きい角度の
傾斜面1a,1aが形成されることとなる。
チング断面を示しており、GaAs基板１のエッチング断面
における側壁は上記したエッチング条件では第１のマス
ク層２のエッチング速度がGaAs基板１のエッチング速度
の1/2であることから略70゜の傾斜面1a,1aとなり、第１
のマスク層２の側壁の傾斜面2a,2aよりも大きい角度の
傾斜面1a,1aが形成されることとなる。
第１図（ニ）は他の実施例を示す説明図であって、Al
0.35Ga0.65As製の基板５上にGaAs製の第１のマスク層６
を積層形成し、第１図（イ）に示すのと同様のフォトレ
ジストをマスク材とする第２のマスク層間のマスク材
（図示せず）をパターニングした後、第１のマスク層６
に対しウエットエッチングを施し、次いで基板５にCl2
ガスプラズマを用いたイオンビームエッチングを施した
ものであり、そのエッチング断面は基板５における側壁
の傾斜面5a,5aは第１のマスク層６の傾斜面6a,6aの角度
よりも小さい角度となっている。
0.35Ga0.65As製の基板５上にGaAs製の第１のマスク層６
を積層形成し、第１図（イ）に示すのと同様のフォトレ
ジストをマスク材とする第２のマスク層間のマスク材
（図示せず）をパターニングした後、第１のマスク層６
に対しウエットエッチングを施し、次いで基板５にCl2
ガスプラズマを用いたイオンビームエッチングを施した
ものであり、そのエッチング断面は基板５における側壁
の傾斜面5a,5aは第１のマスク層６の傾斜面6a,6aの角度
よりも小さい角度となっている。
第２図はCl2ガスプラズマイオンビームエッチングを
用いたときの到達真空度（Pa）と、エッチングレート比
（Al0.35Ga0.65As/GaAs）との関係を示すグラフであっ
て、横軸に到達真空度（Pa）を、また縦軸にエッチング
レート比をとって示してある。
用いたときの到達真空度（Pa）と、エッチングレート比
（Al0.35Ga0.65As/GaAs）との関係を示すグラフであっ
て、横軸に到達真空度（Pa）を、また縦軸にエッチング
レート比をとって示してある。
なお、Cl2ガス導入圧力は1.2×10-1（Pa）、Cl2ガス
プラズマをエッチング室に導出するための引出し電圧は
200Vである。
プラズマをエッチング室に導出するための引出し電圧は
200Vである。
このグラフから明らかなように、残留ガス圧が１×10
-4（Pa）を越える範囲ではGaAs,AlxGa1-xAsのエッチン
グ速度は接近するが、残留ガス圧が１×10-4（Pa）以上
の領域ではGaAsとAlxGa1-xAsとのエッチング速度に差が
生じており、到達真空度（Pa）が小さくなるに従ってGa
As基板に対するAl0.35Ga0.65As層のエッチング速度が低
下してゆくことが解る。
-4（Pa）を越える範囲ではGaAs,AlxGa1-xAsのエッチン
グ速度は接近するが、残留ガス圧が１×10-4（Pa）以上
の領域ではGaAsとAlxGa1-xAsとのエッチング速度に差が
生じており、到達真空度（Pa）が小さくなるに従ってGa
As基板に対するAl0.35Ga0.65As層のエッチング速度が低
下してゆくことが解る。
従って、例えばマスク層に端部45゜の角度としたAlyG
a1-yAsをマスクに用いてGaAs基板をエッチングする際、
エッチング室内の残留ガス圧を調整することによってGa
As基板のエッチング断面における側壁の傾斜角を45゜以
上に、また同じAlyGa1-yAsをマスクに用いてAlxGa1-xAs
（ｙ＞ｘ）をエッチングするとエッチング断面における
側壁の傾斜角は45゜以上に制御し得ることとなる。
a1-yAsをマスクに用いてGaAs基板をエッチングする際、
エッチング室内の残留ガス圧を調整することによってGa
As基板のエッチング断面における側壁の傾斜角を45゜以
上に、また同じAlyGa1-yAsをマスクに用いてAlxGa1-xAs
（ｙ＞ｘ）をエッチングするとエッチング断面における
側壁の傾斜角は45゜以上に制御し得ることとなる。
第３図（イ）〜（ハ）は本発明方法をストライプレー
ザ素子の製造、特に45゜のミラー面の形成に適用した場
合の工程説明図であり、第３図（イ）に示す如くGaAs製
の基板11上にAl0.35Ga0.65As製のクラッド層12、活性層
13、Al0.35Ga0.65As製のクラッド層14、第１のマスク層
を兼ねるGaAs製のキャップ層15をこの順序に積層形成し
た後、前記キャップ層15上にフォトレジスト製の第２の
マスク層16のマスク材をパターニングし、幅10μｍ程度
にわたってキャップ層15表面が露出した領域を形成す
る。
ザ素子の製造、特に45゜のミラー面の形成に適用した場
合の工程説明図であり、第３図（イ）に示す如くGaAs製
の基板11上にAl0.35Ga0.65As製のクラッド層12、活性層
13、Al0.35Ga0.65As製のクラッド層14、第１のマスク層
を兼ねるGaAs製のキャップ層15をこの順序に積層形成し
た後、前記キャップ層15上にフォトレジスト製の第２の
マスク層16のマスク材をパターニングし、幅10μｍ程度
にわたってキャップ層15表面が露出した領域を形成す
る。
次に第２のマスク層16をマスクにして3H3SO4,H2O2,H2
Oをエッチング液に用いたウエットエッチングにより雰
囲気温度30℃で20秒間にわたり第３図（ロ）に示す如く
約３μｍの深さにエッチングを施す。
Oをエッチング液に用いたウエットエッチングにより雰
囲気温度30℃で20秒間にわたり第３図（ロ）に示す如く
約３μｍの深さにエッチングを施す。
このときのエッチング断面は順メサ形でその側壁の傾
斜角は約55゜の傾斜面15aとなっている。
斜角は約55゜の傾斜面15aとなっている。
次にキャップ層15に形成したエッチング領域における
片側の傾斜面15a及びその下端に連らなる溝底部の一部
並びに傾斜面の上端に連らなるキャップ層15の上面の一
部を除いてキャップ層15の表面全面にわたって同じくフ
ォトレジスト等をパターニングし、マスク層17を形成す
る。
片側の傾斜面15a及びその下端に連らなる溝底部の一部
並びに傾斜面の上端に連らなるキャップ層15の上面の一
部を除いてキャップ層15の表面全面にわたって同じくフ
ォトレジスト等をパターニングし、マスク層17を形成す
る。
次に第３図（ハ）に示す如く、Cl2ガスプラズマを用
いたイオンビームエッチング法により、到達真空度１×
10-4（Pa）、Cl2ガス導入圧力1.2×10-1（Pa）でエッチ
ングを行う。
いたイオンビームエッチング法により、到達真空度１×
10-4（Pa）、Cl2ガス導入圧力1.2×10-1（Pa）でエッチ
ングを行う。
これによって、第３図（ロ）に示すエッチング領域の
底部であってマスク層17が被せられていない部分では第
３図（ハ）に示す如く基板11内に達する深さに略垂直
に、またマスク層17が被せられていない部分であってキ
ャップ層15の表面が露出している部分ではクラッド層14
内に達する深さに略垂直に、更にキャップ層15の側壁の
傾斜面15aと対応する部分では前記基板11からクラッド
層14にわたり、略45゜の傾斜面12aとなるようにエッチ
ングされる。
底部であってマスク層17が被せられていない部分では第
３図（ハ）に示す如く基板11内に達する深さに略垂直
に、またマスク層17が被せられていない部分であってキ
ャップ層15の表面が露出している部分ではクラッド層14
内に達する深さに略垂直に、更にキャップ層15の側壁の
傾斜面15aと対応する部分では前記基板11からクラッド
層14にわたり、略45゜の傾斜面12aとなるようにエッチ
ングされる。
これはキャップ層15に比較してクラッド層12,14のエ
ッチング速度は略70％であることによる。
ッチング速度は略70％であることによる。
これによって活性層13から発せられたレーザ光をキャ
ップ層15側に向けて略直角に進行方向を変換するミラー
面である傾斜面12aが形成されることとなる。
ップ層15側に向けて略直角に進行方向を変換するミラー
面である傾斜面12aが形成されることとなる。
以上の如く本発明方法にあっては、到達真空度を１×
10-4Pa以上の高い圧力とした後、AlyGa1-yAs（ｙ≧０）
からなるマスク層を介し、該Al組成比ｙ（ｙ≧０）と異
なるAl組成比ｘ（ｘ≧０）を有するAlxGa1-xAs（ｘ≧
０）からなるエッチング対象物を、イオンビームエッチ
ング法によりエッチングするので、AlxGa1-xAsとAlyGa
1-yAsのエッチング速度に差が生じて、AlyGa1-yAsから
なるマスク層が有する面（即ち傾斜面）の角度に依存し
て、AlxGa1-xAsからなるエッチング対象物のエッチング
断面における側壁（傾斜面）の角度が変わってエッチン
グ対象物に形成される傾斜面の高い制御性、再現性が得
られる等、本発明は優れた効果を奏するものである。
10-4Pa以上の高い圧力とした後、AlyGa1-yAs（ｙ≧０）
からなるマスク層を介し、該Al組成比ｙ（ｙ≧０）と異
なるAl組成比ｘ（ｘ≧０）を有するAlxGa1-xAs（ｘ≧
０）からなるエッチング対象物を、イオンビームエッチ
ング法によりエッチングするので、AlxGa1-xAsとAlyGa
1-yAsのエッチング速度に差が生じて、AlyGa1-yAsから
なるマスク層が有する面（即ち傾斜面）の角度に依存し
て、AlxGa1-xAsからなるエッチング対象物のエッチング
断面における側壁（傾斜面）の角度が変わってエッチン
グ対象物に形成される傾斜面の高い制御性、再現性が得
られる等、本発明は優れた効果を奏するものである。
第１図（イ）〜（ニ）は本発明方法の工程説明図、第２
図は到達真空度とエッチングレートとの関係を示すグラ
フ、第３図（イ）〜（ハ）は本発明の他の実施例の工程
説明図、第４図（イ）〜（ハ）は一般的なイオンビーム
エッチングによるエッチング断面形状の説明図である。 １……GaAs基板、２……マスク層、３……マスク層、５
……Al0.35Ga0.65As層、６……マスク層、11……GaAs基
板、12……クラッド層、13……活性層、14……クラッド
層、15……キャップ層、16,17……フォトレジスト層
図は到達真空度とエッチングレートとの関係を示すグラ
フ、第３図（イ）〜（ハ）は本発明の他の実施例の工程
説明図、第４図（イ）〜（ハ）は一般的なイオンビーム
エッチングによるエッチング断面形状の説明図である。 １……GaAs基板、２……マスク層、３……マスク層、５
……Al0.35Ga0.65As層、６……マスク層、11……GaAs基
板、12……クラッド層、13……活性層、14……クラッド
層、15……キャップ層、16,17……フォトレジスト層
Claims (1)
- 【請求項１】到達真空度を１×10-4Pa以上の高い圧力と
した後、AlyGa1-yAs（ｙ≧０）からなるマスク層を介
し、該Al組成比ｙ（ｙ≧０）と異なるAl組成比ｘ（ｘ≧
０）を有するAlxGa1-xAs（ｘ≧０）からなるエッチング
対象物を、イオンビームエッチング法によりエッチング
することを特徴とするエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63195593A JP2626664B2 (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63195593A JP2626664B2 (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | エッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0244724A JPH0244724A (ja) | 1990-02-14 |
| JP2626664B2 true JP2626664B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=16343730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63195593A Expired - Fee Related JP2626664B2 (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626664B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62141723A (ja) * | 1985-12-16 | 1987-06-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 微細加工方法 |
| JPS6365626A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ドライエツチング方法 |
-
1988
- 1988-08-04 JP JP63195593A patent/JP2626664B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0244724A (ja) | 1990-02-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |