JPH04262528A - 半導体基板をエッチングする方法 - Google Patents
半導体基板をエッチングする方法Info
- Publication number
- JPH04262528A JPH04262528A JP3289490A JP28949091A JPH04262528A JP H04262528 A JPH04262528 A JP H04262528A JP 3289490 A JP3289490 A JP 3289490A JP 28949091 A JP28949091 A JP 28949091A JP H04262528 A JPH04262528 A JP H04262528A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- plasma
- semiconductor substrate
- substrate
- gallium arsenide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 5
- 229910015844 BCl3 Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910003910 SiCl4 Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N aluminium arsenide Chemical compound [As]#[Al] MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 8
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
- H01L21/30612—Etching of AIIIBV compounds
- H01L21/30621—Vapour phase etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般に半導体基板のエッ
チングに関し、特にレーザを放出する縦型の空洞表面(
cavity surface)のエッチングに関す
る。
チングに関し、特にレーザを放出する縦型の空洞表面(
cavity surface)のエッチングに関す
る。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
のエッジ放出型半導体レーザ(edge emitt
ing semiconductor laser
)は、光通信の発展において重要な役割を演じており、
これは高い動作効率,小型であること及びその変調能力
によるものである。しかし性能を高める必要性,さらな
る小型化および生産性を高める必要性から、これらのデ
バイスは制限を受けつつある。
のエッジ放出型半導体レーザ(edge emitt
ing semiconductor laser
)は、光通信の発展において重要な役割を演じており、
これは高い動作効率,小型であること及びその変調能力
によるものである。しかし性能を高める必要性,さらな
る小型化および生産性を高める必要性から、これらのデ
バイスは制限を受けつつある。
【0003】近年、VCSEL(vertical
cavity surface emitting
laser)と呼ばれる新しいレーザ・デバイスが
注目されている。VCSELデバイスの利点は、そのデ
バイスが小さいこと,潜在的に優れた特性を有すること
および製造しやすいことである。これらの利点は、有機
金属気層エピタキシ(MOVPE)および分子線エピタ
キシ(MBE)のようなエピタキシャル技術による利点
に由来する。物質の堆積に対する利点はあるが、エピタ
キシャル堆積された物質をエッチングすることによって
、デバイスの特性に問題が生ずる。
cavity surface emitting
laser)と呼ばれる新しいレーザ・デバイスが
注目されている。VCSELデバイスの利点は、そのデ
バイスが小さいこと,潜在的に優れた特性を有すること
および製造しやすいことである。これらの利点は、有機
金属気層エピタキシ(MOVPE)および分子線エピタ
キシ(MBE)のようなエピタキシャル技術による利点
に由来する。物質の堆積に対する利点はあるが、エピタ
キシャル堆積された物質をエッチングすることによって
、デバイスの特性に問題が生ずる。
【0004】このような物質の通常のエッチングは、塩
素ガスの化学的性質による用途に応じたプラズマ反応炉
内で行われる。用途に応じた反応炉および塩素ガスの化
学的性質を用いたエッチングは、貧弱な特性を有するデ
バイスを構成し、これは界面の損傷,弱い異方性,エッ
チングの条件が不安定であること等のいくつかの原因に
よる。これら多くの問題は、A.Scherer,et
al,”Fabrication of Mi
crolasers and Microreso
nator Optical Switches”
,Applied Physics Letter
s,December 1989,pages 2
724ー2726 で、論じられている。
素ガスの化学的性質による用途に応じたプラズマ反応炉
内で行われる。用途に応じた反応炉および塩素ガスの化
学的性質を用いたエッチングは、貧弱な特性を有するデ
バイスを構成し、これは界面の損傷,弱い異方性,エッ
チングの条件が不安定であること等のいくつかの原因に
よる。これら多くの問題は、A.Scherer,et
al,”Fabrication of Mi
crolasers and Microreso
nator Optical Switches”
,Applied Physics Letter
s,December 1989,pages 2
724ー2726 で、論じられている。
【0005】通常のエッチング技術を使用することは、
VCSELのような微細な半導体デバイスを製造する際
に必要となる条件に対して不適当な場合がある。従って
、一般のプラズマ反応炉を使用し、微細なデバイスをエ
ッチングする方法、すなわちエッチングの性質および微
細なデバイスの特性を改良する方法が望まれている。
VCSELのような微細な半導体デバイスを製造する際
に必要となる条件に対して不適当な場合がある。従って
、一般のプラズマ反応炉を使用し、微細なデバイスをエ
ッチングする方法、すなわちエッチングの性質および微
細なデバイスの特性を改良する方法が望まれている。
【0006】
【課題を解決する手段】本発明の目的および利点は、半
導体基板をエッチングするための改良された方法により
提供される。その半導体基板をプラズマ反応炉内に配置
し、少なくとも三塩化ホウ素と四塩化ケイ素とを含むプ
ラズマ中に露出させる。半導体基板はその後ほとんど損
傷を受けずにエッチングされ、性能を高める。
導体基板をエッチングするための改良された方法により
提供される。その半導体基板をプラズマ反応炉内に配置
し、少なくとも三塩化ホウ素と四塩化ケイ素とを含むプ
ラズマ中に露出させる。半導体基板はその後ほとんど損
傷を受けずにエッチングされ、性能を高める。
【0007】
【実施例】図1は、VCSELデバイスの簡略化された
断面図を示す。これは1つのVCSEL構造を表現した
ものであり、基板10上に配置されるこれらの構造は多
数存在し、アレイを形成する。さらに本発明に対して、
トレンチのエッチング等の他の技術が使用される。
断面図を示す。これは1つのVCSEL構造を表現した
ものであり、基板10上に配置されるこれらの構造は多
数存在し、アレイを形成する。さらに本発明に対して、
トレンチのエッチング等の他の技術が使用される。
【0008】この例での基板10はN型にドープされた
砒化ガリウムから成る。砒化ガリウムを基板10として
使用し、砒化ガリウム層11および砒化アルミニウム層
12から成る多数の層のエピタキシャル成長を促進させ
る。また基板10として他の半導体基板を使用してもよ
い。
砒化ガリウムから成る。砒化ガリウムを基板10として
使用し、砒化ガリウム層11および砒化アルミニウム層
12から成る多数の層のエピタキシャル成長を促進させ
る。また基板10として他の半導体基板を使用してもよ
い。
【0009】多数の交互に積み重なる異なる成分の層の
エピタキシャル堆積は、MBE,MOCVD等のよく知
られた技術により行われる。これらの技術により、様々
な物質の比較的薄いまたは厚い層をエピタキシャル堆積
することができ、その物質は砒化ガリウム、砒化アルミ
ニウム・ガリウム、シリコン等である。VCSELデバ
イスの製作にはエピタキシャル堆積を使用し、デバイス
を構成する異なる物質の多数の層を形成する。
エピタキシャル堆積は、MBE,MOCVD等のよく知
られた技術により行われる。これらの技術により、様々
な物質の比較的薄いまたは厚い層をエピタキシャル堆積
することができ、その物質は砒化ガリウム、砒化アルミ
ニウム・ガリウム、シリコン等である。VCSELデバ
イスの製作にはエピタキシャル堆積を使用し、デバイス
を構成する異なる物質の多数の層を形成する。
【0010】例として、交互に積み重なる砒化ガリウム
層11およびシリコンがドープされた砒化アルミニウム
層12のエピタキシャル堆積は基板10上に堆積される
。交互に積み重なるドープされた砒化ガリウム層11お
よび砒化アルミニウム層12を堆積する工程は、VCS
ELデバイスに対する反射物あるいはミラー(mirr
or)の第一の組を形成する。交互に積み重なる砒化ガ
リウム層11および砒化アルミニウム層12の一組の厚
さは、そのデバイスの動作周波数の4分の1波長程度で
ある。砒化ガリウム層11層あるいは砒化アルミニウム
層12層の呼称厚さは、それぞれ665オングストロー
ム,800オングストロームである。一般に、反射物の
領域での交互に積み重なる層の数が増加すれば、VCS
ELの効率は増加する。
層11およびシリコンがドープされた砒化アルミニウム
層12のエピタキシャル堆積は基板10上に堆積される
。交互に積み重なるドープされた砒化ガリウム層11お
よび砒化アルミニウム層12を堆積する工程は、VCS
ELデバイスに対する反射物あるいはミラー(mirr
or)の第一の組を形成する。交互に積み重なる砒化ガ
リウム層11および砒化アルミニウム層12の一組の厚
さは、そのデバイスの動作周波数の4分の1波長程度で
ある。砒化ガリウム層11層あるいは砒化アルミニウム
層12層の呼称厚さは、それぞれ665オングストロー
ム,800オングストロームである。一般に、反射物の
領域での交互に積み重なる層の数が増加すれば、VCS
ELの効率は増加する。
【0011】クラッディング領域13は、砒化ガリウム
層11および砒化アルミニウム層12の多数の層上にエ
ピタキシャル堆積される。クラッディング領域13は一
般に2つの部分を含んでいるが、混乱を避けるために図
に示していない。その1つはシリコンがドープされた砒
化アルミニウム・ガリウム層であり、約800オングス
トロームの厚さを有し、第1反射物上に堆積される。も
う1つはドープされていない砒化アルミニウム・ガリウ
ム層であり、約500オングストロームの厚さを有し、
シリコンがドープされた砒化アルミニウム・ガリウム層
上に堆積される。
層11および砒化アルミニウム層12の多数の層上にエ
ピタキシャル堆積される。クラッディング領域13は一
般に2つの部分を含んでいるが、混乱を避けるために図
に示していない。その1つはシリコンがドープされた砒
化アルミニウム・ガリウム層であり、約800オングス
トロームの厚さを有し、第1反射物上に堆積される。も
う1つはドープされていない砒化アルミニウム・ガリウ
ム層であり、約500オングストロームの厚さを有し、
シリコンがドープされた砒化アルミニウム・ガリウム層
上に堆積される。
【0012】活性領域17はクラッディング領域13上
にエピタキシャル堆積される。活性領域17は一般に2
つの障壁の領域から構成され(図には示されていない)
、それらは量子井戸領域の両側に堆積される。2つの障
壁の領域は、各々のドープされていない砒化ガリウムの
100オングストロームの部分から成る。量子井戸領域
は一般にドープされていない砒化インジウム・ガリウム
から構成され、約80オングストロームの厚さを有する
。
にエピタキシャル堆積される。活性領域17は一般に2
つの障壁の領域から構成され(図には示されていない)
、それらは量子井戸領域の両側に堆積される。2つの障
壁の領域は、各々のドープされていない砒化ガリウムの
100オングストロームの部分から成る。量子井戸領域
は一般にドープされていない砒化インジウム・ガリウム
から構成され、約80オングストロームの厚さを有する
。
【0013】第2クラッディング領域22は活性領域1
7上でエピタキシャル堆積される。クラッディング領域
22は一般に2つの部分から成る(図には示されていな
い)。1つはドープされていない砒化アルミニウム・ガ
リウムの約500オングストロームの部分から成り、こ
れは活性領域17上に堆積される。もう1つはベリリウ
ムがドープされた砒化アルミニウム・ガリウムの800
オングストロームの部分から成り、ドープされていない
砒化アルミニウム・ガリウム上に堆積される。
7上でエピタキシャル堆積される。クラッディング領域
22は一般に2つの部分から成る(図には示されていな
い)。1つはドープされていない砒化アルミニウム・ガ
リウムの約500オングストロームの部分から成り、こ
れは活性領域17上に堆積される。もう1つはベリリウ
ムがドープされた砒化アルミニウム・ガリウムの800
オングストロームの部分から成り、ドープされていない
砒化アルミニウム・ガリウム上に堆積される。
【0014】第2反射物あるいはミラー領域は、第2ク
ラッディング領域22上にエピタキシャル堆積される。 第2反応物領域は、交互に積み重なるベリリウムがドー
プされた砒化ガリウム層23および砒化アルミニウム層
24から構成される。一般に最後の交互に積み重なる層
の厚さは、他の交互に積み重なる層に対して用いた波長
の約4分の1ではなく、約2分の1である。
ラッディング領域22上にエピタキシャル堆積される。 第2反応物領域は、交互に積み重なるベリリウムがドー
プされた砒化ガリウム層23および砒化アルミニウム層
24から構成される。一般に最後の交互に積み重なる層
の厚さは、他の交互に積み重なる層に対して用いた波長
の約4分の1ではなく、約2分の1である。
【0015】一般には、金属層27はチタニウム,プラ
チナ,金およびニッケルから構成される。金属層27を
形成し、一般のリフトオフ・プロセスによって幾何学的
パターンを形成する。他のマスキング構造および方法を
用いて、フォトレジスト,誘電体等の幾何学的パターン
を形成することも可能である。パターニングされた金属
層27をエッチングするためのマスクとして使用し、露
出した交互に積み重なる層をエッチングする。
チナ,金およびニッケルから構成される。金属層27を
形成し、一般のリフトオフ・プロセスによって幾何学的
パターンを形成する。他のマスキング構造および方法を
用いて、フォトレジスト,誘電体等の幾何学的パターン
を形成することも可能である。パターニングされた金属
層27をエッチングするためのマスクとして使用し、露
出した交互に積み重なる層をエッチングする。
【0016】基板10上に多数の層をエピタキシャル堆
積した後、VCSEL構造はマスキング層27で限定さ
れ、プラズマに対して保護されていない表面を露出させ
、エッチングする。そのエッチングの後、図に示してい
るVCSEL構造が得られる。非常に異方性の強いドラ
イ・エッチによりメサ型構造をエッチングし、その構造
は一般に7ミクロンの高さを有し、上部と下部の直径の
差は約1ミクロンである。
積した後、VCSEL構造はマスキング層27で限定さ
れ、プラズマに対して保護されていない表面を露出させ
、エッチングする。そのエッチングの後、図に示してい
るVCSEL構造が得られる。非常に異方性の強いドラ
イ・エッチによりメサ型構造をエッチングし、その構造
は一般に7ミクロンの高さを有し、上部と下部の直径の
差は約1ミクロンである。
【0017】保護された表面および保護されていない表
面を有する基板10はプラズマ反応炉内に配置される。 いくつかの異なる型の反応炉を使用することも可能であ
り、例えばリアクティブ・イオン・エッチ(RIE)シ
ステム,マグネトロン・エッチ・システム等である。し
かし、この構造をエッチングする方法は、リアクティブ
・イオン・エッチ・システムであることが好ましい。
面を有する基板10はプラズマ反応炉内に配置される。 いくつかの異なる型の反応炉を使用することも可能であ
り、例えばリアクティブ・イオン・エッチ(RIE)シ
ステム,マグネトロン・エッチ・システム等である。し
かし、この構造をエッチングする方法は、リアクティブ
・イオン・エッチ・システムであることが好ましい。
【0018】四塩化ケイ素(SiCl4)および三塩化
ホウ素(BCl3)のガスを使用し、基板10上の露出
した表面をエッチングするプラズマを発生させる。四塩
化ケイ素ガスをプラズマ反応炉に注入し、その体積比を
20パーセントから90パーセントの範囲に維持する。 しかし、四塩化ケイ素ガスの体積比を50パーセントに
維持することが好ましい。三塩化ホウ素ガスもプラズマ
反応炉に注入し、その体積比を10パーセントから90
パーセントの範囲に維持する。しかし、三塩化ホウ素ガ
スの体積比を50パーセントに維持することが好ましい
。窒素,アルゴン等の反応しにくいガスをプラズマ反応
炉に注入し、混合ガスのバランスをとることも可能であ
る。反応炉内のプラズマの圧力は5ミリtorrから4
0ミリtorrの範囲内に維持される。しかし、その圧
力を10ミリtorrに維持することが好ましい。パワ
ーは0.5(ワット/平方センチメートル)から5.0
(ワット/平方センチメートル)の範囲内に維持する。 しかし、1.5(ワット/平方センチメートル)に維持
することが好ましい。
ホウ素(BCl3)のガスを使用し、基板10上の露出
した表面をエッチングするプラズマを発生させる。四塩
化ケイ素ガスをプラズマ反応炉に注入し、その体積比を
20パーセントから90パーセントの範囲に維持する。 しかし、四塩化ケイ素ガスの体積比を50パーセントに
維持することが好ましい。三塩化ホウ素ガスもプラズマ
反応炉に注入し、その体積比を10パーセントから90
パーセントの範囲に維持する。しかし、三塩化ホウ素ガ
スの体積比を50パーセントに維持することが好ましい
。窒素,アルゴン等の反応しにくいガスをプラズマ反応
炉に注入し、混合ガスのバランスをとることも可能であ
る。反応炉内のプラズマの圧力は5ミリtorrから4
0ミリtorrの範囲内に維持される。しかし、その圧
力を10ミリtorrに維持することが好ましい。パワ
ーは0.5(ワット/平方センチメートル)から5.0
(ワット/平方センチメートル)の範囲内に維持する。 しかし、1.5(ワット/平方センチメートル)に維持
することが好ましい。
【0019】塩素から生成されるプラズマは反応性が強
いということは、従来からよく知られていた。この反応
性は、もし制御できなければ半導体デバイスに好ましく
ない影響を与える。BCl3およびSiCl4を使用す
る新しいガス・システムによっていくつかの利点が得ら
れ、その時には塩素ガスの化学的性質による好ましくな
い影響はない。
いということは、従来からよく知られていた。この反応
性は、もし制御できなければ半導体デバイスに好ましく
ない影響を与える。BCl3およびSiCl4を使用す
る新しいガス・システムによっていくつかの利点が得ら
れ、その時には塩素ガスの化学的性質による好ましくな
い影響はない。
【0020】第1に、より遅く、制御しやすいエッチン
グの速度は、この新しいガス・システムを使用すること
により得られる。より遅いエッチングの速度は、堆積と
エッチングとの競争反応(competing re
action)を含むことに起因すると考えられる。こ
れらの競争反応は、全体のエッチングの速度を制御可能
なレベルにまで下げる。
グの速度は、この新しいガス・システムを使用すること
により得られる。より遅いエッチングの速度は、堆積と
エッチングとの競争反応(competing re
action)を含むことに起因すると考えられる。こ
れらの競争反応は、全体のエッチングの速度を制御可能
なレベルにまで下げる。
【0021】第2に、より異方性の強いエッチングは、
この新しいガス・エッチの化学的性質により与えられる
。塩素ガス・プラズマは、その強い反応性により等方性
エッチングになりやすいことが知られている。しかし、
この新しいエッチングの化学的性質により、等方性エッ
チングとなることを避けることができる。この利点は堆
積とエッチングとの競争反応にも起因しており、さらに
、側壁上にシリコンおよび/あるいはホウ素の化合物を
堆積することにより側壁を保護し、これは新しいガス・
エッチの化学的性質によるものである。
この新しいガス・エッチの化学的性質により与えられる
。塩素ガス・プラズマは、その強い反応性により等方性
エッチングになりやすいことが知られている。しかし、
この新しいエッチングの化学的性質により、等方性エッ
チングとなることを避けることができる。この利点は堆
積とエッチングとの競争反応にも起因しており、さらに
、側壁上にシリコンおよび/あるいはホウ素の化合物を
堆積することにより側壁を保護し、これは新しいガス・
エッチの化学的性質によるものである。
【0022】第3にエッチングによる損傷は、この新し
いエッチングの化学的性質を使用することにより減少さ
せることができる。基板のうける損傷は様々な機構によ
って生じ、結晶転移,イオン注入等となる。この新しい
エッチングの化学的性質を使用することにより、これら
の損傷を減少させることができる。側壁のうける損傷も
減少し、これはエッチングのプロセス中に生ずるベール
あるいは薄膜が、側壁に堆積することによるものと考え
られる。この薄膜はシリコンおよび/あるいはホウ素の
化合物を含んでおり、デバイスの特性に害を及ぼすこと
はないものと考えられる。
いエッチングの化学的性質を使用することにより減少さ
せることができる。基板のうける損傷は様々な機構によ
って生じ、結晶転移,イオン注入等となる。この新しい
エッチングの化学的性質を使用することにより、これら
の損傷を減少させることができる。側壁のうける損傷も
減少し、これはエッチングのプロセス中に生ずるベール
あるいは薄膜が、側壁に堆積することによるものと考え
られる。この薄膜はシリコンおよび/あるいはホウ素の
化合物を含んでおり、デバイスの特性に害を及ぼすこと
はないものと考えられる。
【0023】
【発明の効果】半導体基板あるいはIII−V半導体基
板をプラズマ・エッチングするための改良された方法を
提供してきた。この方法は上記物質をエッチングするこ
とを可能にし、それは、制御しやすい速度で、異方性が
強く、半導体デバイスにほとんど損傷を与えないもので
ある。この方法は、砒化ガリウム,砒化アルミニウムお
よび砒化インジウム・ガリウムをドライ・エッチングす
るときに特に有用であり、ニッケル,金,プラチナ,チ
タニウム・マスクを使用し、側壁に与える損傷を最小に
し、VCSELデバイスにおいて非常に決定的なものと
なる。
板をプラズマ・エッチングするための改良された方法を
提供してきた。この方法は上記物質をエッチングするこ
とを可能にし、それは、制御しやすい速度で、異方性が
強く、半導体デバイスにほとんど損傷を与えないもので
ある。この方法は、砒化ガリウム,砒化アルミニウムお
よび砒化インジウム・ガリウムをドライ・エッチングす
るときに特に有用であり、ニッケル,金,プラチナ,チ
タニウム・マスクを使用し、側壁に与える損傷を最小に
し、VCSELデバイスにおいて非常に決定的なものと
なる。
【図1】半導体基板上のVCSELデバイスに対する簡
略化した断面図を示す。
略化した断面図を示す。
10 半導体基板
11 砒化ガリウム層
12 砒化アルミニウム層
13 第1クラッディング領域
17 活性領域
22 第2クラッディング領域
23 ベリリウムがドープされた砒化ガリウム層24
ベリリウムがドープされた砒化アルミニウム層27
金属層
ベリリウムがドープされた砒化アルミニウム層27
金属層
Claims (2)
- 【請求項1】 プラズマ反応炉内に半導体基板を配置
する工程;および少なくとも三塩化ホウ素および四塩化
ケイ素を含むプラズマに半導体基板を露出させる工程;
から構成されることを特徴とする半導体基板をエッチン
グする方法。 - 【請求項2】 マスキング層を限定する工程;および
三塩化ホウ素および四塩化ケイ素から成るガス状プラズ
マに前記限定された領域を露出させる工程;から構成さ
れることを特徴とするVCSELレーザをエッチングす
る方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US594790 | 1990-10-09 | ||
US07/594,790 US5034092A (en) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | Plasma etching of semiconductor substrates |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04262528A true JPH04262528A (ja) | 1992-09-17 |
JP2715754B2 JP2715754B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=24380418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3289490A Expired - Fee Related JP2715754B2 (ja) | 1990-10-09 | 1991-10-09 | 半導体基板をエッチングする方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5034092A (ja) |
JP (1) | JP2715754B2 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3078821B2 (ja) * | 1990-05-30 | 2000-08-21 | 豊田合成株式会社 | 半導体のドライエッチング方法 |
US5300452A (en) * | 1991-12-18 | 1994-04-05 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing an optoelectronic semiconductor device |
US5212701A (en) * | 1992-03-25 | 1993-05-18 | At&T Bell Laboratories | Semiconductor surface emitting laser having enhanced optical confinement |
US5338394A (en) * | 1992-05-01 | 1994-08-16 | Alliedsignal Inc. | Method for etching indium based III-V compound semiconductors |
JPH05343374A (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-24 | Hitachi Ltd | 化合物半導体の加工方法及び加工装置 |
US5293392A (en) * | 1992-07-31 | 1994-03-08 | Motorola, Inc. | Top emitting VCSEL with etch stop layer |
EP0582078B1 (en) * | 1992-08-05 | 2000-08-16 | Motorola, Inc. | Superluminescent edge emitting device |
US5317587A (en) * | 1992-08-06 | 1994-05-31 | Motorola, Inc. | VCSEL with separate control of current distribution and optical mode |
FR2697945B1 (fr) * | 1992-11-06 | 1995-01-06 | Thomson Csf | Procédé de gravure d'une hétérostructure de matériaux du groupe III-V. |
US5358880A (en) * | 1993-04-12 | 1994-10-25 | Motorola, Inc. | Method of manufacturing closed cavity LED |
US5624529A (en) * | 1995-05-10 | 1997-04-29 | Sandia Corporation | Dry etching method for compound semiconductors |
US5708280A (en) * | 1996-06-21 | 1998-01-13 | Motorola | Integrated electro-optical package and method of fabrication |
WO1998054757A1 (de) * | 1997-05-26 | 1998-12-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum ätzen von iii-v-halbleitermaterial |
US6165375A (en) | 1997-09-23 | 2000-12-26 | Cypress Semiconductor Corporation | Plasma etching method |
JP3116088B2 (ja) * | 1999-03-05 | 2000-12-11 | 東京工業大学長 | 面発光レーザ装置 |
KR100708107B1 (ko) | 2000-12-19 | 2007-04-16 | 삼성전자주식회사 | 전기 광학적 특성이 개선된 반도체 광 방출 장치 및 그제조방법 |
EP1444727A4 (en) * | 2001-10-22 | 2007-07-18 | Unaxis Usa Inc | PROCESS AND DEVICE FOR CORROSING THIN, DAMAGE-SENSITIVE LAYERS USING HIGH FREQUENCY PULSE PLASMA |
JP2009076711A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Hitachi High-Technologies Corp | 半導体装置の製造方法 |
GB201811873D0 (en) | 2018-07-20 | 2018-09-05 | Oxford Instruments Nanotechnology Tools Ltd | Semiconductor etching methods |
EP3739700B8 (en) * | 2019-05-16 | 2021-09-29 | Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences | Vertical-cavity surface-emitting laser |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61500821A (ja) * | 1983-12-22 | 1986-04-24 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコ−ポレ−テッド | デバイスの製造における無転移スロット分離のための方法 |
JPS63102251A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-07 | Fujitsu Ltd | 半導体記憶装置の製造方法 |
JPS63278338A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4592800A (en) * | 1984-11-02 | 1986-06-03 | Oerlikon-Buhrle U.S.A. Inc. | Method of inhibiting corrosion after aluminum etching |
JPS61166131A (ja) * | 1985-01-18 | 1986-07-26 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
JPS6348827A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-01 | Fujitsu Ltd | 反応性イオンエツチング方法 |
JPH0680189B2 (ja) * | 1986-09-09 | 1994-10-12 | 日本電気株式会社 | ドライエツチング方法 |
JPH0727890B2 (ja) * | 1986-09-19 | 1995-03-29 | 日本電気株式会社 | ドライエツチング方法 |
US4855160A (en) * | 1987-07-16 | 1989-08-08 | Texas Instruments Incorporated | Method for passivating wafer |
US4873176A (en) * | 1987-08-28 | 1989-10-10 | Shipley Company Inc. | Reticulation resistant photoresist coating |
-
1990
- 1990-10-09 US US07/594,790 patent/US5034092A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-10-09 JP JP3289490A patent/JP2715754B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61500821A (ja) * | 1983-12-22 | 1986-04-24 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコ−ポレ−テッド | デバイスの製造における無転移スロット分離のための方法 |
JPS63102251A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-07 | Fujitsu Ltd | 半導体記憶装置の製造方法 |
JPS63278338A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2715754B2 (ja) | 1998-02-18 |
US5034092A (en) | 1991-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH04262528A (ja) | 半導体基板をエッチングする方法 | |
US6803605B2 (en) | Method to GaAs based lasers and a GaAs based laser | |
US5300452A (en) | Method of manufacturing an optoelectronic semiconductor device | |
US5970080A (en) | Gallium nitride compound semiconductor light emitting element and method for fabricating the same | |
US5074955A (en) | Process for the anisotropic etching of a iii-v material and application to the surface treatment for epitaxial growth | |
US5338394A (en) | Method for etching indium based III-V compound semiconductors | |
US20010025826A1 (en) | Dense-plasma etching of InP-based materials using chlorine and nitrogen | |
JP3575863B2 (ja) | 量子閉じ込めデバイス、量子閉じ込めデバイスを備えた光検出器、量子閉じ込めデバイスを備えたレーザ、および量子閉じ込めデバイスの製造方法 | |
JP3393637B2 (ja) | 半導体エッチング方法および半導体レーザ装置 | |
JP2002057142A (ja) | 化合物半導体装置の製造方法 | |
JP2005129943A (ja) | 電気光学素子のためのiii−v族ベースの化合物による側壁にエッチングを施すための方法 | |
Humphreys et al. | ECR RIE-enhanced low pressure plasma etching of GaN/InGaN/AlGaN heterostructures | |
JPH0824208B2 (ja) | 半導体レ−ザの製造法 | |
EP0607662B1 (en) | Method for selectively etching GaAs over AlGaAs | |
JPH10242582A (ja) | Iii−v族化合物半導体の加工方法及びiii−v族化合物半導体レーザの作製方法 | |
Kim et al. | A short-period GaAs-AlGaAs quantum-wire array laser with a submicrometer current blocking layer | |
Hu et al. | Invited Paper Recent Developments In Reactive Plasma Etching Of III-V Compound Semiconductors | |
US20050164504A1 (en) | Method for etching high aspect ratio features in III-V based compounds for optoelectronic devices | |
JP2002344080A (ja) | 多角形半導体リングレーザの作製方法 | |
JPH0430578A (ja) | 半導体量子箱構造の製造方法 | |
JPH04115586A (ja) | 半導体レーザ | |
JPH03283534A (ja) | 化合物半導体の微細加工方法 | |
Germann | Principles of materials etching | |
Pearton et al. | New Dry-Etch Chemistries for III-V Semiconductors | |
JPH057053A (ja) | 歪量子井戸レーザの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |