JPH0242722A - 化合物半導体のエッチング方法，電極形成方法，エッチドミラー，分離溝およびエッチドミラーレーザ - 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） 本発明におけるエツチング方法は、化合物半導体のドラ
イエツチングに関するものである。

本発明における電極形成方法は１例えば半導体デバイス
製造に際して電極形成困難な位置への電極形成方法に関
するものである。

本発明におけるエツチドミラー、分離溝は、化合物半導
体上にドライエツチングにより形成されるものであり、
形成位置は結晶方位に依存せず。

優れた垂直性を有しており、エツチドミラーレーザ、先
導波路、光変調器、光分岐器等に適用されるものである
。

本発明におけるエツチドミラーレーザは、化合物半導体
上の任意の位置に形成することができ、半導体デバイス
の集積化に適用されるものである。

なお、本発明の記載事項において、ヨウ素ガス■２ある
いはＩ２と明記されたものは気体の状態を示し、■と明
記されたものはヨウ素原子を示すものとし、気体、液体
、固体状態の区別なくヨウ素と明記されたものは、何れ
の状態をも含めるものとする。また、Ｉ含有化合物ガス
は気体、■含有化合物は気体、液体、固体の何れの状態
をも含めるものとする。

（従来の技術） 従来、ＩｎＰ、　ＩｎＧａＡｓＰ、　ＩｎＧａＡｓなど
化合物半導体のドライエツチングは、Ｃ１１２をエッチ
ャントとして行われており、例えば電子通信学会技術研
究報告Ｓ　Ｓ　Ｄ８５−４７　Ｐ３５においては、Ｃａ
、とＡｒを用いた反応性イオンエツチング（ＲＩ　Ｅ）
法が報告されている。この報告においては、エツチング
端面ばＩｎＰ基板の主表面に対して約８０″　と傾いて
おり、エツチングレートも５０ｎｍ／ｗｉｎと小さいも
のであった。また、ＧａＡｓのドライエツチングにおい
ては、既に良好な垂直エツチングが実現されているが、
そのエツチング速度は０．１〜０．５μｍ／ｍｉｎとま
だまだ高速性が望まれるものである。

現在、半導体レーザはへき開により端面ミラーの形成を
行っている。このため、レーザのキャビティ長はへき開
音能な長さ（約２５０μｍ）以上に限定されている。小
型化、モノリシック化を目指し、ドライエツチングによ
る端面形成が提唱され試作されている。しかしながら、
現在のところエツチドミラーレーザは、へき開によりミ
ラー形成したレーザに比べて、例えばキャビティ長３３
０ｐｍに対して閾値電流７０ｎ＋Ａ　（三上他Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ　Ｌｅｔｔ、　１９゜２１３　（１９８３）　
（エレクトロン・レターズ）〕と大きく、実用化には至
っていない、また、エツチングにより形成されたエツチ
ドミラー面は＋　ＩｎＰにおいては垂直から１０〜２０
″傾いている。ＧａＡｓ系においては、かなり垂直に近
いものの、エツチング速度が０．１〜０．５μｍ／ｗｉ
ｎ程度と非常に遅いものである。

半導体レーザ等、半導体デバイスは、ドライエツチング
により分離溝やミラー面を形成する際、ドライエツチン
グ終了後マスク材を除去する。その後、レジスト等によ
り電極パターンを形成し、電極蒸着を行い、電極形成す
るというプロセスを行うものである。

また、現在行われている化合物半導体のドライエツチン
グは、エツチング速度が０．１〜０．５μ＠／ｗｉｎで
あり、分離溝形成を実用化するには、エツチング速度の
向上が必要不可欠である。

（発明が解決しようとする課題） まず第１の課題として、化合物半導体をドライエツチン
グする際、従来使用されているＣＱ２系ガスでは、エツ
チング面が垂直から１０〜２０″′傾くという欠点を有
している。更に、エツチング速度も０．１〜０．５μｍ
／ｗｉｎという遅いものである。

第２の課題は、化合物半導体のドライエツチングによる
エツチドミラーの形成に関するものである。

エツチドミラーを応用した素子として、例えばエツチド
ミラーレーザの場合を挙げる。従来のエツチドミラーレ
ーザの閾値電流は、ＩｎＰ系において低いものでも７０
ｍＡあり、へき開によりミラー面を形成したものの約３
倍の値を示し、ミラー面も垂直からｌＯ〜２０＠傾いて
いる。光集積回路の小型化、モノリシック化が要求され
ているにもかかわらず実用化に至らない背景には、こう
したミラー面形成技術の問題点が残されている。

第３の課題は、分離溝に関するものである。従来の化合
物半導体のドライエツチングでは、エツチング速度が０
．１〜０．５μｍ／ｗｉｎと遅く、実用化するには問題
となる。

第４の課題は、電極形成方法に関するものである。ドラ
イエツチングによって分離溝あるいはエツチドミラー面
等を形成するプロセスを有する半導体デバイスを作製す
る際、通常基板上にマスク形成、パターン出し、エツチ
ング、マスク除去。

パターン出し、電極蒸着、リフトオフといった工程がと
られる。この方法では、工程数の多さに加えてエツチン
グ溝のきわ（際）近くまで電極を形成することが非常に
困喝である。

第５の課題は、エツチドミラーレーザに関するものであ
る。従来のエツチドミラーレーザの閾値電流は、ＩｎＰ
系において低いものでも７０ｍＡあり、へき開によりミ
ラー面を形成したものの約３倍の値を示す、また、エツ
チングによりミラー面を形成した後に電極パターンを出
し、電極蒸着を行うというプロセスをとるために、電極
はエツチング壁のきねから約２μＩ後退した所から形成
せざるを得ない。このため１反射ミラー面付近２μ閣ず
つの位置が吸収層として働いてしまう。エツチドミラー
レーザの特徴を生かし、短共振器レーザを作製する場合
、吸収層が大きく影響してくるのである。

本発明は、上述のようなＷｉＩを解決することを目的と
するものである。

（１４１題を解決するための手段） 本発明は、前記課題に鑑みてなされたものである。その
第１の課題に対して、化合物半導体をドライエツチング
するに際し、工２ガスあるいは工含有化合物ガスを少な
くとも１種含むガスをエツチングガスとして導入する。

第２の課題に対しては、以下の方法を用いて実用化可能
なエツチドミラー面を形成するものとする。レーザの反
射率Ｒは、ミラー面の垂直からの傾きをαとすると、以
下に示す式で表現される。

Ｒ／　Ｒ，＝　ｅｘｐ　（−２β２ω２ｔａｎ”α）但
し、Ｒｏ：α＝０のときの反射率 ω　：発光スポットの幅の１／２ β　：伝搬定数でβ＝　２　ｔｃ　ｎ　／λ。

〔伊賀他、アブライドオプティクス（Ａｐρ１ｉｅｄＯ
ｐｔｉｃｓ）　２０．２３６７　（１９８１））この式
は、ミラー面の傾きαがいかに大きくレーザ特性に影響
を及ぼすかを表している。反射率の劣化を２０％以下に
するには、αは５°以下であることが必要である。αが
１０°になると、反射率は５０％に減少してしまう。本
発明においては、へき開によりミラー面を形成したレー
ザ遜色なく実用化可能なエツチドミラーレーザを供給す
るためには、更には、光導波路、光変調器、光分岐器等
に適用され得るエツチドミラー面を形成するためには、
αを５°以下、好ましくは３″以下にする必要があるも
のと考える。従って、■２ガスあるいは■含有化合物ガ
スを少なくとも１種含むガスをエツチングガスとして用
い、αを３°以下に押えた反射率の高いエツチドミラー
面を形成するものとする。

第３の課題に対しては、以下の方法を用いるものとする
。半導体デバイスのモノリシック化を目指す場合、当然
素子分離という問題が生じてくる。

結晶方位に依らず分離溝を形成するためにドライエツチ
ングが導入されているが、現在のところエツチング速度
が極めて遅い。分離溝は素子間を電気的に絶縁するため
に充分深く堀る必要があり。

エツチング速度が０．１〜０．５μｍ／ａ＋ｉｎでは実
際上太いに問題がある。そこで、工２ガスあるいは■含
有化合物ガスを少なくとも１種含むガスをエツチングガ
スとして用いることにより、エツチング速度を１．５μ
ｓ１０＋ｉｎ以上の高速値を得、実用可能な分離溝を形
成するものとする。

第４の課題に対しては、以下の方法を用いて電極形成す
るものとする。化合物半導体上に電極メタル形成後、そ
の上に直接マスク材を積層する。

そして、レジストによるパターン出しを行い、マスク材
、電極メタルの順にエツチングする。レジスト除去のの
ちドライエツチングを行い、終了後マスク材を除去する
。マスク材除去後、電極が表面に現れる。

第５の課題に対しては、以下の方法を用いてエツチドミ
ラーレーザを形成するものとする。化合物半導体上に電
極メタル形成後、その上に直接マスク材を積層する。そ
して、レジストによるパターン出しを行い、マスク材、
電極メタルの順にエツチングする。レジスト除去の後に
、Ｉ２ガスあるいはＴ含有化合物ガスを少なくとも１種
含むガスをエツチングガスとしてドライエツチングを行
う。

優れた垂直性を有するエツチング壁が得られるため、反
射率の劣化を極力押えることができる。更に、エツチン
グの後、マスク材を除去する。マスク材の除去により電
極が表面に現れ、エツチング壁のきわまで電極形成でき
、これにより吸収層をほとんど除去できる。また、ドラ
イエツチングを行う前に、必要に応じてサイドウオール
を形成する。

（作　用） 本発明は、各課題に対し解決すべく手段を用いたが、そ
の１作用については各課題と照らし合わせ、以下説明し
ていく。

第１の課題に対し、Ｉ２ガスあるいはＩ含有化合物ガス
を少なくとも１種含むガスをエツチングガスとして導入
することを図った。一般に、化合物半導体のエツチング
ガスは、ＣＱ２系ガスが用いられている。しかし、反応
性の低いＣＱ２系ガスでは、エツチング速度が０．１〜
０．５μｍ／ｗｉｎと遅く、エツチング壁も垂直から１
０〜２０°傾いたものとなっていた。従来、Ｉ（ヨウ素
）は常温で固体であるため、エツチングガスとして用い
ることは困難であると考えられていた。しかし、実際に
は非常に反応性が高く、極めて少量のガスによりエツチ
ングが進行することがわかった。また、必要に応じてＩ
２ガスあるいは工含有化合物ガスに加えて、それら以外
の他ガスの導入も図るものとする。他ガスの導入により
、低い圧力領域での安定なプラズマ放電を供給すること
ができる。一般に、ドライエツチングはそのメカニズム
により特徴が異なる。化学反応によるエツチングは、ダ
メージの少ない速度の遅いエツチングを可能とするが、
形状は等方的である。物理反応によるエツチングは、垂
直性が優れ、マスクの形を反映した整った形状を可能と
するが、エツチング速度が遅くダメージが大きい。

■の中性活性種は化学反応によるエツチングを促進する
ものである。イオン種は物理反応によるエツチングに寄
与する。必要に応じて他ガスの導入を図ることにより、
エツチング雰囲気中におけるイオン種の量を調節するこ
ともできる。エツチング雰囲気中のＩの中性活性種量と
イオン種量をうまく組み合わせ、即ち化学反応によるエ
ツチングと物理反応によるエツチングをうまく組み合わ
せ、エツチング速度の速い垂直エツチングが可能となっ
たのである。

第２の課題に対し、前記エツチング方法を用いて垂直面
を形成することにより、面の傾斜による反射ロスをなく
し、良好なエツチドミラー面を形成することができる。

加えて、結晶面に依存しないドライエツチングであるた
め、所望する位置に容易に反射率の高いエツチドミラー
面を形成することができる。

第３の課題に対し、前記エツチング方法を用いるものと
する。分離溝は素子間を電気的に絶縁するために充分深
く掘る必要があり、エツチング速度の高速化は実用上非
常に重要な問題である。Ｉ２ガスあるいは■含有化合物
ガスのうち少なくとも１種含むガスをエツチングガスと
して用いるならば、■の有する反応性の高さゆえ、ＣＱ
２系ガスでは得雅い１．５μｍ／ｍｉｎ以上の高速エツ
チングが容易に得られ、実用上非常に有効な分離溝形成
を行うことができる。

第４の課題に対し、ドライエツチングによって分離溝あ
るいはエツチドミラー面等を形成するプロセスを有する
半導体デバイスを作製する際、通常（１）ドライエツチ
ング用マスク材蒸着、（２）レジスト塗布、（３）露光
、（４）パターン形成、（５）マスク材の加工、（６）
レジスト除去、（７）ドライエツチングによるエツチン
グ溝の形成、（８）マスク除去、（９）レジスト塗布、
（１０）露光、（１１）電極パターン形成、（１２）電
極メタル蒸着、（１３）リフトオフという１３工程のプ
ロセスを経る。これに対し、本発明による工程は、（１
）電極メタル蒸着、（２）ドライエツチング用マスク材
の蒸着、（３）レジスト塗布、（４）露光、（５）パタ
ーン形成、（６）マスク材の加工、（７）電極メタルの
加工、（８）レジスト除去、（９）ドライエツチングに
よるエツチング溝の形成、（１０）マスク除去と１０工
程となり、３工程の簡略化となる。また、マスク材の加
工と電極メタルの加工は同一のレジストマスクにより行
うことができ、パターン合わせの手間が要らず、ズレに
よるロットアウトを防ぐこともできる。更に、電極メタ
ルとマスク材が同一マスクであるため、電極メタルとエ
ツチング溝は同一パターンに加工できる。

このことにより、エツチング壁のきわまで容易に電極を
形成できるようになった。

第５の課題に対し、第１の課題に対してなされたエツチ
ング方法を用い、第４の課題に対してなされた電極形成
方法を用いてエツチドミラーレーザを形成するものとす
る。従来、ドライエツチングにより形成したミラー面は
、垂直から１０〜２０″傾いており、このため、反射率
が大きく低下してしまっていた。本発明においては、第
１の課題に対してなされたエツチング方法を用いてミラ
ー面を形成することにより、垂直からの傾きをほぼなく
すことに成功した。これにより２反射率の低下は大幅に
改善された。同時に、第４の課題に対してなされた電極
形成方法を用いた。従来、反射端面から２〜３μｍ後退
した位置より電極が形成されており、両端２〜３μｍが
吸収層として働いてしまってぃた。エツチドミラーレー
ザは、結晶方位に依らず自由にレーザ位置を決定でき、
レーザの短共振器長化も容易である等の特徴を有してい
る。

しかしながら、短共振器長になればなるほど、両端の吸
収層が無視できなくなる。本発明による電極形成方法を
用いることにより、反射端面のきわまで電極を形成する
ことが可能となった。ミラー面の傾斜をなくすことによ
り反射ロスを低減し。

吸収層をなくすことにより発光効率を向上させ、エツチ
ドミラーレーザの特性向上に成功した。

（実施例） 以下、本発明を第１図ないし第６図に基づいて説明する
。

第１図は、本発明の第１の実施例の平行平板型ＲＩＥ装
置の概略構成図である。図中１はエツチング室であり、
この中には試料２を載置する試料台３が設置されている
。ガスの導入は、ガス供給ライン４を通して、０□、　
Ｎ７．　Ｉ＋２０．　Ｉ＋□、不活性ガス、Ｉ（ヨウ素
）以外のハロゲンあるいはハロゲン含有化合物ガスをマ
スフローコントローラを通して供給する。供給ガスが２
種以上のときは、ガス供給ライン４を複数に分岐する。

容器５中には、工２ガスあるいはＩ含有化合物ガスが入
っている。

容器５は所望する温度に設定可能な定温容器６の中に入
っている。ガス供給ライン７は途中に、必要に応じてニ
ードルバルブ８を使用してもよい。

光透過窓９は、エツチング時に活性種を選択的に大量に
発生させるために、プラズマに加えて光を照射する場合
に用いる。１０と１１はエツチング室内の電極で、整合
器１２は電極ＩＯと高周波電源１３との間にある。１４
はエツチング室１の排気ラインである。ＥＣＲ（エレク
トロン・サイクロトロン・レリナンス）型プラズマ源を
有するＲＩＢＥ（反応性・イオン・ビーム・エツチング
）装置の概略構成図を第２図に示す、ＥＣＲプラズマ源
２１とエツチング室２２の２室から構成され、両者はイ
オン引出し電極２３で仕切られている。ＥＣＲプラズマ
源２１に導入されたエツチングガスは、マイクロ波導入
管２４から石英窓２５を通ったマイクロ波により励起さ
れ、プラズマ化する。ここに、コイル２６により磁場を
加えることで、ＥＣＲ効果によるプラズマの高密度化が
計れる。ガス供給ライン等においては、第１図における
と同様である。

化合物半導体の異方性エツチングは、Ｈの活性種（Ｉ’
ｌＩ”）を用いることで実現される。しかしながら、実
験条件を広い範囲で決定するには、他ガスの導入を計る
方がより好ましい。他ガスの導入は、Ｈの中性活性種Ｉ
ｆに対するイオン種の量を調整する、低圧力時での安定
なプラズマ放電を供給する等の働きを行うものと考えら
れる。また。

■の活性種を供給するガスとしては、工２ガスおよびＩ
含有化合物ガスがある。ここで、工含有化合物とは、具
体的には以下に示すものが挙げられるが、決してこれら
に限定されるものではない。

臭化ヨウ素　　　　　　　ＩＢｒ 三塩化ヨウ素　　　　　　ＩＣＱ。

ヨウ化アセチル　　　　　ＣＨ，ＣＯＩヨウ化アリル　
　　　　　ＣＨ，＝ＣＨＣｌ１２Ｉヨウ化イソブチル　
　　　（Ｃ）Ｉ、　）、　ＣＩＩＣＨ，Ｉヨウ化イソプ
ロピル　　　（ＣＨ３）２Ｃ旧ヨウ化イソペンチル　　
　（ＣＨＩＩ）２ＣＨＣＨ，ＣＩＩ□エヨウ化エチル　
　　　　　Ｃ２Ｈ，Ｉ ヨウ化ビニル　　　　　　Ｃ）Ｉ、＝ＣＨＩヨウ化ブチ
シブチル　　　ＣＨ３Ｃｌ２Ｃ８２ＣＨ，Ｉヨウ化ｔ−
ブチル　　　　（Ｃ）ｌ、）、ＣＩヨウ化ジプロピル　
　　　ＣＨ，ＣＨ２Ｃｌ、　１ヨウ化ベンジル　　　　
　Ｃ５）ｌ、ＣＨ，Ｉヨウ化ベンゾイル　　　　ＣＧＨ
，ＣＯＩヨウ化メチル　　　　　　ＣＨ，Ｉ ヨードトルエン　　　　　Ｃ，Ｈ４Ｉ　（ＣＨ３）ヨー
ドフェノール　　　　ｃＧｏ４Ｉ（０１１）ヨードベン
ゼン　　　　　Ｃ，ＩＩ、Ｉ■２Ｉ２ガスいは工含有化
合物ガスと、必要に応じてそれら以外のガスを混合し、
放電、電子ビーム照射、光照射により活性種を生成し、
エツチングを行う。このとき、Ｉ２ガスあるいはＩ含有
化合物ガスは反応性に富むため、エツチングに必要な量
は′極くわずかでよく、このため、バブリングもマスフ
ローコントローラも使用しないガス供給方式で充分なエ
ツチングを行うことができる。マスク材およびサイドウ
オールは、Ｓｉ、Ｎ、、　５ｉｎ２．　Ｔｉ。

ＴｉＯ□の中から適当な組み合わせで選ぶものとする。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

ＩｎＰ基板を洗浄し、プラズマＣＶＤ法によりＳｉ３Ｎ
４膜を１０００〜３０００人堆積し、更にその上に。

ＥＢ（エレクトロン・ビーム）蒸着によりＴｉを２００
０〜６０００人形成した。Ｔｉ、　ＳＬ、Ｎ、膜をエツ
チングするマスクとして、レジストを塗付、露光し、こ
れをドライエツチング装置内に設置し、ＣＣＱ４をエツ
チングガスとしてＴｉをエツチングした６次に、ＣＦ４
を用いＳＬ、　Ｎ４膜をエツチングし、レジストを除去
してＩｎＰのマスクを形成した。第１図に示した平行平
板型ＲＩＥ装置を用い、以下のエツチングを行った。ま
ず、前記方法でマスクを形成したＩｎＰ基板を試料台３
の上に載置し、真空引きを行う。このときの到達真空度
はｌＸｌ０−’〜１×１０″４Ｔｏｒｒである。ガス供
給ライン４よりＡｒを０．１〜２０ｓｅｃ＋＋＋導入し
た。容器５内には工を入れ、１０〜８０℃に加熱し、定
温を保ち、ニードルバルブを経て、ガス供給ライン７よ
りエツチング室１の内部にＩ２ガスを導入した。ここで
用いるニードルバルブ８は、耐腐食性処理を施したもの
である。放電によりプラズマを発生させた。このときの
ＲＦパワー密度は０．１〜１．６ｗ／Ｊ、エツチング室
内ガス圧力は１〜２０ｍＴｏｒｒであった。基板温度は
、制御しない水冷あるいは加熱を必要に応じて行う。所
望の深さまでエツチングを行った後、ガス導入バルブを
閉じ、到達真空度ＩＸＬＯ−’〜Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏ
ｒｒになるまで真空引きし、そののち試料を取り出す６
表面洗浄を行った後、へき関し、エツチング形状を顕微
鏡で観察した。その模式図を第３図（ｂ）に示す。ＣＧ
、系ガスを用いてエツチングを行った場合、その多くは
第３図（ａ）に示すようにテーパ形状となり、エツチン
グ面が傾いてしまう。

しかしながら、本発明により垂直エツチングが可能とな
り、第３図（ｂ）に示すように、非常に優れた垂直性を
有するエツチドミラーが得られた。またこのとき、エツ
チングレートは１．０〜３．０μｍ／ｗｉｎと非常に高
速でエツチングが行われた。３０はマスク材であり、３
１は化合物半導体基板である。

次に、本発明の第３の実施例を示す。

ＧａＡｓ基板上に光ＣＶＤ法によりＳｕｎ、膜を２００
０〜６０００人堆積し、これをマスク材に加工した。第
１図に示した平行平板型ＲＩＥ装置を用い、以下エツチ
ングを行った。試料台３の上に試料を載置し、第２の実
施例同様に真空引きを行った。ガス供給ライン４よりＨ
ｅをＯ、１〜２０ｓｃｃｍ導入し、第２の実施例同様に
ガス供給ライン７よりＩ２ガスを導入し、プラズマ放電
によりエツチングを行った。従来のエツチングでは得ら
れなかった非常に高速なエツチングが可能となり、エツ
チング速度０．５〜３μｍ／ｗｉｎという高速値が得ら
れた。これは、化合物半導体上に分離溝を形成する上で
、実用上充分使用可能な高速エツチングである。

第１図に示した平行平板型ＲＩＥ装置を用いてエツチド
ミラーを形成し、これを半導体レーザに応用した第４の
実施例を以下に説明する。

ｎ型ＩｎＰ基板４１上にｎ型クラッド層４２．活性層（
ＩｎＧａＡｓＰ）４３．　ｐ型りラッド層４４をＬＦ！
Ｅ（リキッドフェイズエピタキシ）法で形成後、逆メサ
エツチングを行い、その後頁にＬＰＥ法にてｐ型ＩｎＰ
４５．　ｎ型ＩｎＰ４６でストライプを埋め込んだ（第
４図参照）、この化合物半導体基板５１上に、ｐ型電極
５２としてＡｕ　／　Ｚｎ　／　Ａｕを蒸着、更にマス
ク材５３であるＴｉを形成した。レジストによるパター
ン出しを行い、ＣＣＱ４ガスをエツチングガスとしてＴ
ｉをエツチングし、次にイオンミリングにより電極材を
エツチングした。レジストを除去し、サイドウオール５
４を形成するために、　Ｓｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤ法
で蒸着し、ＲＩＥでエツチングを行い、サイドウオール
５４を形成する（第５図参照）、こうしてサイドウオー
ル形成のできた試料をエツチング室内試料台３の上に載
置し、真空引きを充分行った。ガス供給ライン４よりＮ
２を０．１〜２０ｓｃｃｍ導入し、第２の実施例同様Ｉ
２ガスを導入、プラズマ放電を行い、エツチドミラーお
よび分離溝を形成した。充分真空引きし、試料を取り出
し１表面洗浄ののち、　ＨＦ　：　ＮＨ４Ｆ＝　１　：
　１０のエツチング液でマスク材Ｔｉを除去したｓ　Ｔ
ｉの除去により電極が表面に現れ、電極６１はエツチド
ミラー面６２のきねまで形成される。６３は半導体レー
ザ素子である〔第６図（ｂ）参照〕。厚さ１００μｍに
研磨後、裏面にｎ型電極としてＡｕ／Ｓｎ／Ａｕを蒸着
し、エツチドミラーレーザを形成した。エツチドミラー
レーザの共振器長は１００μＩ、レーザ特性として発振
閾値電流を調べたところ、８〜３０ｍＡという良好な低
い値が得られた。

従来、ドライエツチングにより分離溝やミラー面を形成
する際、ドライエツチング終了後、マスク材を除去する
。その後、レジスト等により電極パターンを形成するた
め、電極パターンはエツチングパターンより小さく形成
する必要があった〔第６図（ａ）参照〕。このため、エ
ツチドミラー面６２付近の両サイドが光の吸収層として
働いてしまい、半導体レーザのロス部分となっていた。

しかも、その影響は共振器長が短くなればなるほど大き
くなるものである。しかし、本発明による電極形成方法
を用いると、第６図（ｂ）に示すように、エツチングパ
ターンと電極パターンは同一のものとすることができ、
吸収層の除去が可能となった。

また、へき開によりミラー面を形成する場合、共振器長
は短くても２５０〜３００μ−という長さになってしま
い、１００ＪＪＩＩというのは得られない。また。

レーザの光出力であるが、光出力はミラー面の傾きα（
アルファ）に大きく依存しており、レーザ特性より優れ
たエツチドミラーが形成されていることがわかる。

（発明の効果） 本発明において、まず第１の課題、すなわち垂直なエツ
チング面が得られないこと、エツチング速度が遅いこと
に対して、Ｉ２ガスあるいは工含有化合物ガスを少なく
とも１種含むガスをエツチングガスとして導入すること
を図ったが、これにより、非常に優れた垂直エツチング
を実現し、かつ３．０μｍ／ｍｉｎという高速エツチン
グが可能となった。

第２の課題は、化合物半導体のドライエツチングによる
エツチドミラーの形成に関して、ミラー面が垂直から１
０〜２０’傾いているというものであったが、これに対
して工２ガスあるいは工含有化合物ガスを少なくとも１
種含むガスをエッチングガスとして導入することを図っ
た。その結果、優れた垂直性を有するエツチドミラーを
形成することができた。エツチドミラーレーザを考える
場合、レーザの反射率Ｒはミラー面の垂直からの傾きに
大きく影響され、αが１０″になるとＲは５０％低下し
てしまうということが知られている。このことからもわ
かるように、αを０１にすることにより反射率Ｒは大き
く改善され、エツチドミラーレーザの閾値電流（Ｉ　ｔ
ｈ）は低くなることが予想される。

従来のＣＱ、系ガスによるエツチングで形成されたエツ
チドミラーレーザのＩｔｌ、は７０ｍＡであったのに対
し１本発明によるものは２０〜３０ｍＡという低閾値を
得ることができた。傾きαが著しく改善され、良好なエ
ツチドミラー面が形成可能となった。

第３の課題は、分離溝に関するものであった。

Ｉ２ガスあるいはＩ含有化合物ガスを少なくとも１種含
むガスをエツチングガスとして導入することにより、３
．Ｏｐｍ／ｓｉｎという高速エツチングが可能となり、
充分な深さを必要とする分離溝を実用上問題なく形成す
ることが可能となった。

第４の課題に対しては、電極メタル形成後、マスク材を
積層し、その後ドライエツチングによる分離溝あるいは
エツチドミラー面等形成するプロセスの導入を図った。

これにより、プロセスの簡略化が行われたばかりでなく
、従来プロセスでは形成不可能であったエツチドミラー
面や分離溝等のきわの所にまで電極を形成できるように
なった。

第５の課題は、エツチドミラーレーザに関するものであ
り、２つの手段を用いてレーザ特性の向上を図った。そ
の１つはエツチング方法に係るものであり、これにより
、エツチドミラー面の垂直からの傾きをほぼＯ″とした
。いま１つは電極形成方法に係るものであり、これによ
り、従来プロセスでは形成できなかったエツチドミラー
面のきわの所にまで電極を形成できるようになった。そ
の結果、従来の構成では、エツチドミラー面から２〜４
μｍ入った所が吸収層として働いてしまい、短共振器長
レーザを作製する際、レーザ特性の向上を妨げる要因と
なっていた部分を除・く、ことに成功した。これら２つ
の手段を用いることにより、エツチドミラーレーザの閾
値電流は８〜３０ｍＡとなり、低閾値のエツチドミラー
レーザを供給することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に使用した平行平板型ＲＩＥ装
置を示す概略構成図、第２図は本発明の実施例に使用し
たＥＣＲイオン源を有するＲＩＢＥ装置を示す概略構成
図、第３図（ａ）は従来使用されているＣＱ、系ガスを
エツチングガスとして使用した場合のエツチング形状の
断面模式図、第３図（ｂ）は本発明によるエツチング方
法を用いた場合のエツチング形状の断面模式図、第４図
は本発明の実施例における半導体レーザの素子構成斜視
図、第５図（ａ）〜（ｃ）はサイドウオール形成工程を
示す図、第６図（ａ）は従来プロセスにより電極を形成
した場合の模式図、第６図（ｂ）は本発明の実施例にお
ける電極形成模式図である。 １・・・エツチング室、　２・・・試料、　３・・・試
料台、　４，７・・・ガス供給ライン、　　５・・・容
器、　６・・・定温容器、　８・・・ニードルバルブ、
　９・・・光透過窓、　１０．１１・・・電極、１２・
・・整合器、１３・・・高周波電源、　１４・・・排気
ライン、　２１・・・ＥＣＲプラズマ源、　２２・−・
エツチング室、　２３・・・イオン引出し電極、２４・
・・マイクロ波導入管、　２５・・・石英窓、２６・・
・コイル、　３０・・・マスク材、　３１・・・化合物
半導体基板、４１・・・ｎ型ＩｎＰ基板、　４２・・ｎ
型クラッド層（ｎ　−ＩｎＰ）、　４３・・・活性層（
ＩｎＧａＡｓＰ）、　４４・ｐ型クラッド層（ｐ　−Ｉ
ｎＰ）、　４５＝・ｐ型埋込層（ｐ　−ＩｎＰ）、　４
６−・・ｎ型埋込層（ｎ　−ＩｎＰ）、　５１・・・化
合物半導体基板、　５２・・・ｐ型電極、５３・・・マ
スク材、５４・・・サイドウオール、　６１・・・電極
、　６２・・・エツチドミラー面、　６３・・・半導体
レーザ素子。 特許出願人　松下電器産業株式会社 代　理　人　　　星　　野　　恒　　司　　へ第 図 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図 （ａ） （ｂ）

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｉ＿２ガスあるいはＩ含有化合物ガスを少なくと
   も１種含むエッチングガスを用い、これを励起し活性種
   を生成して化合物半導体をエッチングすることを特徴と
   するエッチング方法。
2. （２）Ｉ＿２ガスあるいはＩ含有化合物ガスを少なくと
   も１種含むエッチングガスの他に、不活性ガス、酸素（
   Ｏ＿２）、窒素（Ｎ＿２）、水素（Ｈ＿２）、Ｉ＿２ガ
   ス以外のハロゲンガスまたはハロゲン含有化合物ガスの
   うち少なくとも１種を含む請求項（１）記載のエッチン
   グ方法。
3. （３）化合物半導体は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム
   （Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）のいずれか、また
   はすべてを主成分とする請求項（１）記載のエッチング
   方法。
4. （４）窒化ケイ素（Ｓｉ＿３Ｎ＿４）、酸化ケイ素（Ｓ
   ｉＯ＿２）、チタン（Ｔｉ）、酸化チタン（ＴｉＯ＿２
   ）のうち少なくとも１つの物質をマスクとしエッチング
   を行う請求項（１）ないし（３）の何れかに記載のエッ
   チング方法。
5. （５）化合物半導体上に電極を形成する工程、マスク材
   を積層する工程、前記マスク材をマスクとしてドライエ
   ッチングにより前記化合物半導体とエッチングする工程
   を有することを特徴とする電極形成方法。
6. （６）マスク材形成後、サイドウォール形成工程を有す
   る請求項（５）記載の電極形成方法。
7. （７）窒化ケイ素（Ｓｉ＿３Ｎ＿４）、酸化ケイ素（Ｓ
   ｉＯ＿２）、チタン（Ｔｉ）、酸化チタン（ＴｉＯ＿２
   ）のうち少なくとも１つの物質をマスク材とする請求項
   （５）記載の電極形成方法。
8. （８）Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＳｉＯ＿２、Ｔｉ、ＴｉＯ＿２
   のうち少なくとも１つの物質をサイドウォール材とする
   請求項（６）記載の電極形成方法。
9. （９）ドライエッチングにおいて、Ｉ＿２ガスあるいは
   Ｉ含有化合物ガスをエッチングガスのうちの少なくとも
   １種とする請求項（５）記載の電極形成方法。
10. （１０）Ｉ＿２ガスあるいはＩ含有化合物ガスを少なく
    とも１種含むエッチングガスを用い、これを励起し活性
    種を生成して化合物半導体をエッチングすることにより
    形成したことを特徴とするエッチドミラー。
11. （１１）Ｉ＿２ガスあるいはＩ含有化合物ガスを少なく
    とも１種含むエッチングガスを用い、これを励起し活性
    種を生成して化合物半導体をエッチングすることにより
    形成したことを特徴とする分離溝。
12. （１２）請求項（９）記載の電極形成方法を用いて形成
    されるエッチドミラーレーザ。