JPH05267717A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH05267717A JPH05267717A JP9215192A JP9215192A JPH05267717A JP H05267717 A JPH05267717 A JP H05267717A JP 9215192 A JP9215192 A JP 9215192A JP 9215192 A JP9215192 A JP 9215192A JP H05267717 A JPH05267717 A JP H05267717A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- substrate
- light
- solution
- mask layer
- 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.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【構成】 加工しようとする基板の表面に、基板のエッ
チングの際にエッチングされずかつ光透過性と光遮断性
の２種の材料からなるマスク層を、光透過性膜を上にし
て円形上に積層形成する工程と、ウェットエッチングに
より下層の光遮断膜をサイドエッチングする工程と、光
を照射しながら基板をエッチングする工程とからなり、
上記光エッチング工程をエッチング液を撹拌せずに行な
うことで中心部から周辺部へ向かうほどエッチング反応
速度が速くなるように制御して基板表面を凸状に加工さ
せるようにした。 【効果】 フォトリトグラフィ工程で用いるマスクは一
つで済むためコストが高くならないとともに、マスク形
状工程やエッチング工程の繰返し数が少なくて済むため
脆弱な材料に対して極めて簡単にレンズ加工を行なうこ
とができる。
チングの際にエッチングされずかつ光透過性と光遮断性
の２種の材料からなるマスク層を、光透過性膜を上にし
て円形上に積層形成する工程と、ウェットエッチングに
より下層の光遮断膜をサイドエッチングする工程と、光
を照射しながら基板をエッチングする工程とからなり、
上記光エッチング工程をエッチング液を撹拌せずに行な
うことで中心部から周辺部へ向かうほどエッチング反応
速度が速くなるように制御して基板表面を凸状に加工さ
せるようにした。 【効果】 フォトリトグラフィ工程で用いるマスクは一
つで済むためコストが高くならないとともに、マスク形
状工程やエッチング工程の繰返し数が少なくて済むため
脆弱な材料に対して極めて簡単にレンズ加工を行なうこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオードや受光
ダイオードのような光半導体装置の製造方法に関し、特
に光半導体装置を構成する半導体基板に直接レンズを形
成する加工を行なう場合に利用して効果的な技術に関す
る。
ダイオードのような光半導体装置の製造方法に関し、特
に光半導体装置を構成する半導体基板に直接レンズを形
成する加工を行なう場合に利用して効果的な技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、直接遷移形半導体を用いた発光ダ
イオードが種々実用化されており、これらは通常レンズ
を取付けた構造で使用されている。ところで、直接遷移
形半導体を用いた発光ダイオードのうち、ＩｎＰ系の発
光ダイオードのように発光層を構成する半導体層の禁制
帯幅が基板を構成する半導体の禁制帯幅よりも小さくて
基板による光吸収量が少ないものにおいては、発光層を
下にしてワイヤボンディングを行なって基板側から光を
放出させる構造が有効とされている。この場合、基板を
直接レンズ状に加工することで光の放出効率を高める技
術が提案されている（Ｆ．Ｄ．Ｋｉｎｇ ｅｔ．ａｌ．
Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ，ＶｏＬ．４，Ｎｏ．２ １９７５ ｐｐ
２４３−２５３）。
イオードが種々実用化されており、これらは通常レンズ
を取付けた構造で使用されている。ところで、直接遷移
形半導体を用いた発光ダイオードのうち、ＩｎＰ系の発
光ダイオードのように発光層を構成する半導体層の禁制
帯幅が基板を構成する半導体の禁制帯幅よりも小さくて
基板による光吸収量が少ないものにおいては、発光層を
下にしてワイヤボンディングを行なって基板側から光を
放出させる構造が有効とされている。この場合、基板を
直接レンズ状に加工することで光の放出効率を高める技
術が提案されている（Ｆ．Ｄ．Ｋｉｎｇ ｅｔ．ａｌ．
Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ，ＶｏＬ．４，Ｎｏ．２ １９７５ ｐｐ
２４３−２５３）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記レンズ一体形の光
半導体装置は、半導体製造技術の一つであるエッチング
技術を用いてレンズの加工を行なうことが可能であり、
半導体プロセスで発光ダイオードの形成工程に引き続い
てレンズ加工をすることで大幅なコストダウンの可能性
がある。しかしながら、従来提案されている基板へのレ
ンズ加工方法はいずれも加工工程数が非常に多いか形状
制御が悪いという問題点があった。
半導体装置は、半導体製造技術の一つであるエッチング
技術を用いてレンズの加工を行なうことが可能であり、
半導体プロセスで発光ダイオードの形成工程に引き続い
てレンズ加工をすることで大幅なコストダウンの可能性
がある。しかしながら、従来提案されている基板へのレ
ンズ加工方法はいずれも加工工程数が非常に多いか形状
制御が悪いという問題点があった。
【０００４】例えば、エッチングマスクの径を徐々に小
さくさせながら少しずつ繰り返し基板のエッチングを行
なってゆくことで、ある程度滑らかな球面加工を施すこ
とが可能である。しかし、この方法にあっては、球面性
を良くしようとすればするほどマスクの数が多くなり、
フォトリソグラフィ工程もマスクの数だけ必要となるた
め、工程数が非常に多くなってしまうとともに、マスク
の位置ずれも生じ易く加工精度にも限界がある。なお、
従来の機械的研磨装置による加工は、III−Ｖ族化合物
半導体のような脆弱な材料には不適当である。
さくさせながら少しずつ繰り返し基板のエッチングを行
なってゆくことで、ある程度滑らかな球面加工を施すこ
とが可能である。しかし、この方法にあっては、球面性
を良くしようとすればするほどマスクの数が多くなり、
フォトリソグラフィ工程もマスクの数だけ必要となるた
め、工程数が非常に多くなってしまうとともに、マスク
の位置ずれも生じ易く加工精度にも限界がある。なお、
従来の機械的研磨装置による加工は、III−Ｖ族化合物
半導体のような脆弱な材料には不適当である。
【０００５】本発明は上記のような問題点に着目してな
されたもので、その目的とするところは、少ない工程で
脆弱な材料に対して極めて簡単に球面加工を行なえるよ
うなレンズ加工技術を提供することにある。
されたもので、その目的とするところは、少ない工程で
脆弱な材料に対して極めて簡単に球面加工を行なえるよ
うなレンズ加工技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、例えば加工
しようとする基板の表面に、基板のエッチングの際にエ
ッチングされずかつ光透過性と光遮断性の２種の材料か
らなるマスク層を、光透過性膜を上にして円形状に積層
形成する工程と、ウェットエッチングにより下層の光遮
断膜をサイドエッチングする工程と、光を照射しながら
基板をエッチングする工程とからなり、上記光エッチン
グ工程をエッチング液を撹拌せずに行なうことで中心部
から周辺部へ向かうほどエッチング反応速度が速くなる
ように制御して基板表面を凸状に加工させるようにした
ものである。ここで、光エッチングとは、光を照射しな
がらエッチング液に基板を浸すと光の当っている部分だ
けエッチングされるという技術である。
しようとする基板の表面に、基板のエッチングの際にエ
ッチングされずかつ光透過性と光遮断性の２種の材料か
らなるマスク層を、光透過性膜を上にして円形状に積層
形成する工程と、ウェットエッチングにより下層の光遮
断膜をサイドエッチングする工程と、光を照射しながら
基板をエッチングする工程とからなり、上記光エッチン
グ工程をエッチング液を撹拌せずに行なうことで中心部
から周辺部へ向かうほどエッチング反応速度が速くなる
ように制御して基板表面を凸状に加工させるようにした
ものである。ここで、光エッチングとは、光を照射しな
がらエッチング液に基板を浸すと光の当っている部分だ
けエッチングされるという技術である。
【０００７】
【作用】上記した手段によれば、フォトリソグラフィ工
程で用いるマスクは一つで済むためコストが高くならな
いとともに、マスク形成工程やエッチング工程の繰返し
数が少なくて済むため、脆弱な材料に対して極めて簡単
にレンズ加工を行なうことができる。
程で用いるマスクは一つで済むためコストが高くならな
いとともに、マスク形成工程やエッチング工程の繰返し
数が少なくて済むため、脆弱な材料に対して極めて簡単
にレンズ加工を行なうことができる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を用いて本発明をＩｎＰ発光ダイ
オード用基板へのレンズ加工に適用した場合の一実施例
のプロセスを工程順に説明する。先ず、ＩｎＰ基板１の
表面に光非透過性の膜としてチタン層２を、またその上
に光透過性の膜として窒化シリコン膜３を全面的に蒸着
してからその上にフォトレジスト膜４を塗付する。そし
て、フォトリソグラフィ技術により上記フォトレジスト
膜４をパターニングして円形状に残す（図１参照）。次
に、このフォトレジスト膜４をマスクにしてバッファー
ドフッ酸（ＨＦ：ＮＨ4Ｆ＝１：１０）で基板表面をエ
ッチングする。すると、バッファードフッ酸は窒化シリ
コンに比べてチタンを１０倍の速度でエッチングするた
め、チタン層２がサイドエッチングされる。そこで、図
２に示すように、チタン層２が窒化シリコン膜３を支持
するためにその中心部に僅かに残った状態でエッチング
を止める。
オード用基板へのレンズ加工に適用した場合の一実施例
のプロセスを工程順に説明する。先ず、ＩｎＰ基板１の
表面に光非透過性の膜としてチタン層２を、またその上
に光透過性の膜として窒化シリコン膜３を全面的に蒸着
してからその上にフォトレジスト膜４を塗付する。そし
て、フォトリソグラフィ技術により上記フォトレジスト
膜４をパターニングして円形状に残す（図１参照）。次
に、このフォトレジスト膜４をマスクにしてバッファー
ドフッ酸（ＨＦ：ＮＨ4Ｆ＝１：１０）で基板表面をエ
ッチングする。すると、バッファードフッ酸は窒化シリ
コンに比べてチタンを１０倍の速度でエッチングするた
め、チタン層２がサイドエッチングされる。そこで、図
２に示すように、チタン層２が窒化シリコン膜３を支持
するためにその中心部に僅かに残った状態でエッチング
を止める。
【０００９】その後、上記基板１を、ＦｅＣｌ3溶液の
入ったエッチング槽２０内に浸漬し、白色ランプの光を
上方から真下へ照射して光エッチングを進行させる。こ
のとき、通常のウェットエッチングではエッチング液を
撹拌したり、エッチング槽２０を揺動させて一様の速度
でエッチングが進行するように調整するが、この実施例
ではエッチング槽２０とＦｅＣｌ3溶液を静止させてお
いて溶液が撹拌されないようにする。このようにする
と、マスク層の周辺部では拡散によって溶液の濃度が常
に高くなっているが、マスク層の下の中心部では反応に
よって溶液の濃度がだんだん薄くなる。そのため、中心
部から周辺部へ向かうほどエッチング速度が速くなる。
また、マスク層の外側は光の量が多く溶液の濃度も高い
のでマスク層の下方よりもエッチング速度が速くなる。
その結果、図３に示すように基板表面が凸状に加工され
る。
入ったエッチング槽２０内に浸漬し、白色ランプの光を
上方から真下へ照射して光エッチングを進行させる。こ
のとき、通常のウェットエッチングではエッチング液を
撹拌したり、エッチング槽２０を揺動させて一様の速度
でエッチングが進行するように調整するが、この実施例
ではエッチング槽２０とＦｅＣｌ3溶液を静止させてお
いて溶液が撹拌されないようにする。このようにする
と、マスク層の周辺部では拡散によって溶液の濃度が常
に高くなっているが、マスク層の下の中心部では反応に
よって溶液の濃度がだんだん薄くなる。そのため、中心
部から周辺部へ向かうほどエッチング速度が速くなる。
また、マスク層の外側は光の量が多く溶液の濃度も高い
のでマスク層の下方よりもエッチング速度が速くなる。
その結果、図３に示すように基板表面が凸状に加工され
る。
【００１０】その後、上記基板１を、ＦｅＣｌ3溶液の
入ったエッチング槽２０から取り出してチタン層２をエ
ッチングして窒化シリコン層３と共に除去した後、基板
表面を洗浄して加工を終了する。なお、光エッチングの
速度は、ＦｅＣｌ3溶液の濃度のみならずランプの光の
強さによっても変化する。上記実施例では、エッチング
槽２０とＦｅＣｌ3溶液を静止させておいて溶液が撹拌
されないようにすることで、マスク層の周辺部では溶液
の濃度が常に高くマスク層の下の中心部側ほど溶液の濃
度がだんだん薄くなるようにしているが、マスクとなる
層２，３をいずれも光遮断性の材料で形成するとともに
図４に示すように光を外側から中心部に向かうように照
射かつエッチング液を撹拌させることでエッチング速度
を制御するようにしてもよい。このようにすると、エッ
チング液の濃度はマスク層の周辺部も中心部も同一に保
たれるものの、基板表面に到達する光の量がマスク層の
周辺部から中心部へ向かうほど少なくなるため、中心部
から周辺部へ向かうほどエッチング速度が速くなって基
板表面が凸状に加工される。
入ったエッチング槽２０から取り出してチタン層２をエ
ッチングして窒化シリコン層３と共に除去した後、基板
表面を洗浄して加工を終了する。なお、光エッチングの
速度は、ＦｅＣｌ3溶液の濃度のみならずランプの光の
強さによっても変化する。上記実施例では、エッチング
槽２０とＦｅＣｌ3溶液を静止させておいて溶液が撹拌
されないようにすることで、マスク層の周辺部では溶液
の濃度が常に高くマスク層の下の中心部側ほど溶液の濃
度がだんだん薄くなるようにしているが、マスクとなる
層２，３をいずれも光遮断性の材料で形成するとともに
図４に示すように光を外側から中心部に向かうように照
射かつエッチング液を撹拌させることでエッチング速度
を制御するようにしてもよい。このようにすると、エッ
チング液の濃度はマスク層の周辺部も中心部も同一に保
たれるものの、基板表面に到達する光の量がマスク層の
周辺部から中心部へ向かうほど少なくなるため、中心部
から周辺部へ向かうほどエッチング速度が速くなって基
板表面が凸状に加工される。
【００１１】なお、上記実施例では、上層の膜３の材料
として窒化シリコンを、また下層の膜２の材料としてチ
タンを用いているが、それに限定されるものでなく、同
じエッチング液によるエッチング速度が下層の膜ほど大
きければどのような材料の組合せであってもよい。さら
に、上記実施例ではレンズ加工のためのエッチングマス
クとなる積層膜を円形に残すようにしているが、楕円形
状や長円形状その他の形状に残すようにしても良い。ま
た、上記実施例は、ＩｎＰ発光ダイオードの製造プロセ
スを例にとって説明したが、ＧａＡｓ発光ダイオードや
受光ダイオードその他光半導体装置の製造一般に適用す
ることができる。
として窒化シリコンを、また下層の膜２の材料としてチ
タンを用いているが、それに限定されるものでなく、同
じエッチング液によるエッチング速度が下層の膜ほど大
きければどのような材料の組合せであってもよい。さら
に、上記実施例ではレンズ加工のためのエッチングマス
クとなる積層膜を円形に残すようにしているが、楕円形
状や長円形状その他の形状に残すようにしても良い。ま
た、上記実施例は、ＩｎＰ発光ダイオードの製造プロセ
スを例にとって説明したが、ＧａＡｓ発光ダイオードや
受光ダイオードその他光半導体装置の製造一般に適用す
ることができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、加工し
ようとする基板の表面に、同一のエッチング液に対して
エッチング速度の異なる２種の材料からなる円形状のマ
スク層を積層形成する工程と、ウェットエッチングによ
り上記積層膜の下層の膜をサイドエッチングする工程
と、光を照射しながら基板をエッチングする工程とから
なり、上記光エッチング工程において中心部から周辺部
へ向かうほどエッチング反応速度が速くなるようにエッ
チング液の濃度もしくは光の量を制御することで基板表
面を凸状に加工させるようにしたので、フォトリソグラ
フィ工程で用いるマスクは一つで済むためコストが高く
ならないとともに、マスク形成工程やエッチング工程の
繰返し数が少なくて済むため脆弱な材料に対して極めて
簡単にレンズ加工を行なうことができるという効果があ
る。
ようとする基板の表面に、同一のエッチング液に対して
エッチング速度の異なる２種の材料からなる円形状のマ
スク層を積層形成する工程と、ウェットエッチングによ
り上記積層膜の下層の膜をサイドエッチングする工程
と、光を照射しながら基板をエッチングする工程とから
なり、上記光エッチング工程において中心部から周辺部
へ向かうほどエッチング反応速度が速くなるようにエッ
チング液の濃度もしくは光の量を制御することで基板表
面を凸状に加工させるようにしたので、フォトリソグラ
フィ工程で用いるマスクは一つで済むためコストが高く
ならないとともに、マスク形成工程やエッチング工程の
繰返し数が少なくて済むため脆弱な材料に対して極めて
簡単にレンズ加工を行なうことができるという効果があ
る。
【図１】本発明をＩｎＰ発光ダイオード用基板へのレン
ズ加工に適用した場合の一実施例のプロセスの第１工程
を示す断面図である。
ズ加工に適用した場合の一実施例のプロセスの第１工程
を示す断面図である。
【図２】本発明をＩｎＰ発光ダイオード用基板へのレン
ズ加工に適用した場合の一実施例のプロセスの第２工程
を示す断面図である。
ズ加工に適用した場合の一実施例のプロセスの第２工程
を示す断面図である。
【図３】本発明をＩｎＰ発光ダイオード用基板へのレン
ズ加工に適用した場合の一実施例のプロセスの最終工程
を示す断面図である。
ズ加工に適用した場合の一実施例のプロセスの最終工程
を示す断面図である。
【図４】本発明をＩｎＰ発光ダイオード用基板へのレン
ズ加工に適用した場合の第２の実施例を示す断面図であ
る。
ズ加工に適用した場合の第２の実施例を示す断面図であ
る。
１ 基板 ２ 光遮断膜（チタン層） ３ 光透過性膜（窒化シリコン膜） ４ フォトレジスト膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/10
Claims (2)
- 【請求項１】 加工しようとする基板の表面に、同一の
エッチング液に対してエッチング速度の異なる２種の材
料からなる円形状のマスク層を積層形成する工程と、ウ
ェットエッチングにより上記積層膜の下層の膜をサイド
エッチングする工程と、光を照射しながら基板をエッチ
ングする工程とからなり、該光エッチング工程において
上記マスク層の中心部から周辺部へ向かうほど基板のエ
ッチング速度が速くなるようにエッチング液の濃度もし
くは光の量を制御することで基板表面を凸状に加工させ
るようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 上記マスク層として光透過性と光遮断性
の２種の材料を用いかつ光透過性膜が上になるよう積層
形成するとともに、上記光エッチング工程をエッチング
液を撹拌せずに行なうことで上記マスク層の中心部から
周辺部へ向かうほどエッチング速度が速くなるように制
御して基板表面を凸状に加工させるようにしたことを特
徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9215192A JPH05267717A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9215192A JPH05267717A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267717A true JPH05267717A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=14046426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9215192A Pending JPH05267717A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267717A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006093018A1 (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-08 | Meijo University | ２光束干渉露光装置、２光束干渉露光方法、半導体発光素子の製造方法、および、半導体発光素子 |
-
1992
- 1992-03-17 JP JP9215192A patent/JPH05267717A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006093018A1 (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-08 | Meijo University | ２光束干渉露光装置、２光束干渉露光方法、半導体発光素子の製造方法、および、半導体発光素子 |
| JPWO2006093018A1 (ja) * | 2005-03-01 | 2008-08-21 | 学校法人 名城大学 | ２光束干渉露光装置、２光束干渉露光方法、半導体発光素子の製造方法、および、半導体発光素子 |
| US7756189B2 (en) | 2005-03-01 | 2010-07-13 | Meijo University | Two-light flux interference exposure device, two-light flux interference exposure method, semiconductor light emitting element manufacturing method, and semiconductor light emitting element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3954534A (en) | Method of forming light emitting diode array with dome geometry | |
| US4372803A (en) | Method for etch thinning silicon devices | |
| JPH09116196A (ja) | 半導体デバイス及びその製造方法 | |
| US3559283A (en) | Method of producing air-isolated integrated circuits | |
| US3680205A (en) | Method of producing air-isolated integrated circuits | |
| US8097398B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH05267717A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN109655971B (zh) | 一种在平面光波导表面制备微纳结构的方法 | |
| JP3430290B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5648199A (en) | Method of forming a resist pattern utilizing an acid water-soluble material overlayer on the resist film | |
| JPH0541539A (ja) | 光半導体装置の製造方法 | |
| JPH05183193A (ja) | 光半導体装置用基板へのレンズ加工方法 | |
| JPH06252449A (ja) | レンズ加工方法 | |
| JPH02113524A (ja) | 発光素子の製造方法 | |
| JPH05129653A (ja) | 光半導体装置用基板へのレンズ加工方法 | |
| KR100395306B1 (ko) | 발광 다이오드 및 제조방법 | |
| JPS60161767A (ja) | 自動回転塗布機 | |
| JP3067327B2 (ja) | メサ型集積素子およびその製造方法 | |
| JPS62196842A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS5742179A (en) | Semiconductor device with recognition pattern | |
| JPH05182904A (ja) | パターン形成方法 | |
| JPS5881973A (ja) | 金−ゲルマニウム合金膜のエツチング方法 | |
| JPH0235727A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0282679A (ja) | 半導体発光装置の製造方法 | |
| JPH0620937A (ja) | レジストパターンの形成方法 |