JPH01313983A - 面出射レーザの全反射型ミラー形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光電子集積回路装置等に用いられる面出射レ
ーザの全反射型ミラー形成法に関するものである。

（従来の技術） 近年、半導体レーザ装置を同一基板内に多数集積した光
・電子集積回路が開発され、このための垂直端面ミラー
形成技術として、ドライエツチングによる微細加工技術
が注目されて来た。更に最近では共振器端面を４５°傾
斜ミラーとしレーザー光を該傾斜ミラーで反射せしめて
基板に垂直な方向に取り出すという内部反射型面出射レ
ーザがオプティカルエンジニアリングの１９８７年１月
号（ＯＰＴＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ／Ｊａｎｕ
ａｒｙ　１９８７／　ｖｏ１２６　Ｎｏ、１）に掲載の
ジョンエイネフ（Ｊｏｈｎ　Ａ、Ｎｅｆｆ）による文献
“′メジャーイニシャティブスフオーオプテイカルコン
ピューティング”（”Ｍａｊｏｒ　１ｎｉｔｉａｔｉｖ
ｅｓ　ｆｏｒ　ｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇ″′
）に提案されている。このような面出射型レーザの断面
図を第２図に示す。このような構造を実現するために４
５°傾斜ミラーをレーザの両端に加工する必要がある。

このような加工を行うために従来知られた方法を第３図
に示す。同図（ａ）においてレジストマスク３２の上の
バターニングされたチタン（Ｔｉ）層を、マスクとして
０２イオンビーム３４を半導体レーザ基板３１に対して
４５°傾斜させて照射し、レジストマスク３２に傾斜し
たレジスト端面を有する開口部３５を形成する。次に同
図（ｂ）に示すようにこのようなレジストパターンをマ
スクとして塩素（ＣＩ）ガスによる反応性プラズマシャ
ワー３６を前記０２イオンビーム３４と同じ傾斜方向か
ら照射して半導体レーザ基板３１に傾斜端面３７を形成
する。以上のような方法によればレジストマスク端部の
後退がないため傾斜角が４５°に精密に制御された傾斜
端面か得られることが知られている。（特願６３−５６
００７）次にレジストマスク３２を除去し、新たにレジ
ストマスク３８とＴｉ層３９を設け、前記傾斜端面３７
の位置を基準としてＴｉ層３９にバターニングを行った
後、同図（Ｃ）に示すように０２イオンビーム４０を前
記０２イオンビーム３４や反応性プラスマシャワ−３６
と逆方向に基板３１と４５°傾斜させて照射しレジスト
マスク３８に前記傾斜端面３７と逆方向に４５°傾斜し
たレジスト端面を有する開口部４１を形成する。

次に同図（ｄ）に示すようにこのようなレジストパター
ンをマスクとして、０１反応性プラズマシャワー４２を
前記０２イオンビーム４０と同じ傾斜方向から照射して
半導体レーザ基板３１に傾斜端面４３を形成する。この
後、レジストマスク３８を除去し、面出射レーザの全反
射型４５°傾斜ミラーがレーザの両端に形成される。

（従来技術の問題点） 上記従来例では、Ｔｉ層のバターニング、レジストのバ
ターニング等同様の工程を各々異なる角度の２つの傾斜
端面形成のために２回くり返す必要があり、工程が複雑
である。さらにレーザ基板への第２の傾斜端面形成のた
めのバターニングには、第１の傾斜端面位置を基準とし
た目合わせが必要であり、精度よく所望の位置に第２の
傾斜端面を形成することが困難である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述の如き従来の問題点に着目してなされた
ものであって、その構成ではレーザ基板表面上に予めマ
スクパターンを形成した後ドライエツチング法を用いて
前記基板表面と傾斜角をなす傾斜端面を形成することに
よる、面出射レーザの全反射型ミラー形成法において、
レーザ基板上に有機物層を塗布しその上に金属、半金属
又は酸化物のパターンを形成する第一の工程と、該金属
、半金属又は酸化物のパターンをマスクとして酸素イオ
ンビーム又は酸素を含む混合ガスによるイオンビームを
前記基板表面と傾斜角をなす方向から照射して前記基板
表面に傾斜せしめた第１の傾斜端面を有する開口部を前
記有機物層に形成する第二の工程と、前記金属、半金属
又は酸化物の同一パターンをマスクとして前記第１の傾
斜端面の傾斜角とは異なる方向から再度前記イオンビー
ムを照射して、前記第１の傾斜端面と対面し、さらに前
記第１の傾斜端面と異なる傾斜角を有する第２の傾斜端
面を前記有機物層の開口部に形成する第三の工程と、前
記有機物層の第１の傾斜端面の傾斜角と同じ方向からの
イオンビームと第２の傾斜端面の傾斜角と同じ方向から
のイオンビームを前記開口部を通して前記レーザ基板表
面に各々照射してドライエツチングを行う第四の工程か
らなることを特徴とする面出射レーザの全反射型ミラー
形成法にある。

（作用） 本発明によれば第１の傾斜端面を形成する為に用いたマ
スクを第２の傾斜端面の形成においても目あわせによる
バターニングを必要とせず、レーザ基板に異なる傾斜角
を有する２つの傾斜端面を形成することができる。従っ
て本発明により、面出射レーザーの全反射型ミラー形成
の工程を大幅に簡略化できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を工程ごとの断面図により第１図
に示す。同図（ａ）においてＡｌＧａＡｓ系レーザ基板
１の表面にポジ型（例えばＭＰ１３００−３１、米国シ
ブレイ社）をスピン塗布し、さらに２００°Ｃで１時間
のペイキングを行い膜厚１．５μｍの下層レジストマス
ク２を形成する。この上に５０ＯＡの厚さのチタン（Ｔ
ｉ）層３を電子ビーム蒸着法で全面に蒸着し、さらにこ
の上にポジ型レジストを厚さ１．２μｍに塗布して８０
°Ｃプリベイキング後露光、現像を行って上層レジスト
マスクに所望のパターンを形成する。

次に同図（ａ）に示すようにガス圧４ＰａのＣＦ４ガス
を用いた反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）によりＣＦ
４イオンビーム５を照射しＴｉ層３にも所望のパターン
を転写する。次にこの９層のパターンをマスクとして同
図（ｂ）に示すようにイオンミリング装置を用いて０２
イオンビーム６を基板１に対して４５°傾斜させて照射
し下層レジストマスク２に４５°に傾斜したレジスト端
面を有する開口部を形成しパターン転写を行う。次に同
図（ｃ）に示すように、同図（ａ）で形成したＴｉ層３
のパターンを再度マスクとしてイオンミリング装置を用
いて０２イオンビーム８を同図（ｂ）でのｏ２イオンビ
ーム６の場合とは逆の方向に基板１に対して４５°傾斜
させて照射し同図（ｂ）で形成したレジスト端面７と対
面し、かつレジスト端面７の場合と逆方向に４５°傾斜
したレジスト端面９を下層レジストマスク２の開口部に
形成する。次に同図（ｄ）に示すようにこのようなレジ
ストパターンをマスクとして第１の斜めエツチングを行
い、傾斜端面１１を形成する。この時の斜めエツチング
には、純塩素（Ｃ１２）ガスの放電プラズマを利用した
反応性イオンビームエツチングを用い、基板７を反応性
プラズマシャワー１０に対して４５°の角度をなすよう
に配置する。

エツチング条件を０１２ガス圧８Ｘ１０−灯ｏｒｒ、イ
オン引出電圧４００Ｖ、エツチング時間３５分間とする
ことにより、基板表面からの深さが３ｐｍの傾斜溝が得
られる。

次に、同図Ｃｅ）に示すように第１の斜めエツチングに
引き続いて同図（ｂ）、（ｃ）で形成したレジストパタ
ーンを再度マスクとして第２の斜めエツチングを行い、
傾斜端面１３を形成する。この第２の斜めエツチングに
は、第１の斜めエラチンブト同様に純塩素ガスの反応性
イオンビームエツチングを用い、基板１を反応性プラズ
マシャワー１２に対して同図（ｄ）の場合と逆方向に４
５°傾斜させて配置する。

ただし、エツチング条件は同図（ｄ）の場合と同じであ
る。このようにしてレーザー基板の傾斜端面１１と対面
し、かつ傾斜端面１１の場合と逆方向に４５°傾斜した
傾斜端面１３を形成することができる。

さらに第２の斜めエツチングでは同図（ｄ）で形成した
傾斜端面１１は反応性プラズマシャワー１０によっては
エツチングされず形状が保存される。

このようにして面出射レーザの全反射型４５°傾斜ミラ
ーがレーザの両端に形成される。

本実施例では、レーザの両端に全反射型４５°ミラーを
形成する場合を説明したが、その他の角度のレーザ端面
を形成する場合、例えば片面全反射型ミラー、片面垂直
端面の場合にも本発明は実施可能である。

また本実施例では、有機物層のエツチングに酸素イオン
ビームを用いたが、酸素ガスを含んだ混合ガスによるイ
オンビームを用いても同様に基板表面に傾斜せしめた端
面側壁を有する開口部を有機物層に形成することができ
、本発明では実施可能である。

（発明の効果） 従来技術の項で説明したように、傾斜角の異なる傾斜端
面を同一基板内に設けるためには、通常２回以上のマス
クパターン形成とそれに引Ｓ続くドライエツチングが必
要であった。

しかし本発明によれば同一のマスクパターンを用いても
異なるビーム入射角の２回のドライエツチングによって
、傾斜角の異なる傾斜端面を同一基板内に設けることが
できる。これは本発明による第２回目のドライエツチン
グにおいて、第１回目のドライエツチングで形成した端
面をエツチングすることなく形状を保存することができ
るためである。

以上のように本発明によれば工程を従来に比べて大幅に
短縮することができ、さらに目あわせ工程が不要で制御
性が高い加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す工程図、第２図は、面
出射レーザの断面図、第３図は、従来例の工程図である
。 また、１，３１・・・レーザ基板、２・・・下層レジス
トマスク、３，３３．３９・・−Ｔｉ層、４・・・上層
レジストマスクネ５・・・ＣＦ４イオンビーム、６，８
，３４，４０・・・ｏ２イオンビーム、７．９・・ルジ
スト端面、１０，１２，３６，４２・・・反応性プラズ
マシャワー、１１，１３，３７，４３・・・レーザ基板
の傾斜端面、２１・・・ＧａＡｓ基板、２２．２４・・
・クラッド層、２３・・・活性層、２５・・・出射光、
３２．３８・・ルジストマスク、３５．４１・・ルジス
トマスクの開口部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レーザ基板表面に予めマスクパターンを形成した後ド
   ライエッチング法を用いて前記基板表面と傾斜角をなす
   傾斜端面を形成することによる面出射レーザの全反射型
   ミラー形成法において、レーザ基板上に有機物層を塗布
   してその上に金属、半金属又は酸化物のパターンを形成
   する第一の工程と、該金属、半金属又は酸化物のパター
   ンをマスクとして酸素イオンビーム又は酸素を含む混合
   ガスによるイオンビームを前記基板表面と傾斜角をなす
   方向から照射して前記基板表面に傾斜せしめた第１の傾
   斜端面を有する開口部を前記有機物層に形成する第二の
   工程と、前記金属、半金属又は酸化物の同一パターンを
   マスクとして前記第１の傾斜端面の傾斜角とは異なる方
   向から再度前記イオンビームを照射して、前記第１の傾
   斜端面と対面し、さらに前記第１の傾斜端面と異なる傾
   斜角を有する第２の傾斜端面を前記有機物層の開口部に
   形成する第三の工程と、前記有機物層の第１の傾斜端面
   の傾斜角と同じ方向からのイオンビームと第２の傾斜端
   面の傾斜角と同じ方向からのイオンビームを前記開口部
   を通して前記レーザ基板表面に各々照射してドライエッ
   チングを行う第四の工程からなることを特徴とする面出
   射レーザの全反射型ミラー形成法。