JPH0537007A - 光半導体装置の製造方法 - Google Patents
光半導体装置の製造方法Info
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- JPH0537007A JPH0537007A JP21023791A JP21023791A JPH0537007A JP H0537007 A JPH0537007 A JP H0537007A JP 21023791 A JP21023791 A JP 21023791A JP 21023791 A JP21023791 A JP 21023791A JP H0537007 A JPH0537007 A JP H0537007A
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- Japan
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- etching
- mask
- layer
- mask layer
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 加工しようとする基板１の表面に、気相エッ
チング用マスク材を最上層に有する異種の材料からなる
エッチングマスク層１０を上層ほど外形が大きくなるよ
うに多層に形成し、上記最上層の気相エッチング用マス
ク層をエッチングマスクとして基板１を気相エッチング
した後、上記最上層の気相エッチング用マスク層を選択
エッチングで除去し、次に、上記基板をウェットエッチ
ングする工程と上記マスク層の最表面を一層だけ選択エ
ッチングする工程とを交互に繰り返すことで基板表面を
レンズ状に加工させるようにした。 【効果】 フォトレジスト膜を熱処理で変形させてマス
ク層を形成する方法に比べて、任意の形状の制御性およ
び再現性が向上するとともに、予め多層構造のマスク層
を形成しておいてエッチング工程をまとめて行なうた
め、マスク層の形成工程とそれを用いたエッチング工程
とを交互に繰り返す方法に比べて作業効率を高めること
ができる。
チング用マスク材を最上層に有する異種の材料からなる
エッチングマスク層１０を上層ほど外形が大きくなるよ
うに多層に形成し、上記最上層の気相エッチング用マス
ク層をエッチングマスクとして基板１を気相エッチング
した後、上記最上層の気相エッチング用マスク層を選択
エッチングで除去し、次に、上記基板をウェットエッチ
ングする工程と上記マスク層の最表面を一層だけ選択エ
ッチングする工程とを交互に繰り返すことで基板表面を
レンズ状に加工させるようにした。 【効果】 フォトレジスト膜を熱処理で変形させてマス
ク層を形成する方法に比べて、任意の形状の制御性およ
び再現性が向上するとともに、予め多層構造のマスク層
を形成しておいてエッチング工程をまとめて行なうた
め、マスク層の形成工程とそれを用いたエッチング工程
とを交互に繰り返す方法に比べて作業効率を高めること
ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、受光ダイオードや発光
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、化合物半導体を用いた受光ダイオ
ードや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、化合物半導体を用いた受光ダイオードのうち、Ｉｎ
Ｐ系の受光ダイオードのように半導体基板が光透過性を
有するものにおいては、基板の裏面側から光を入射させ
る構造が可能である。この場合、基板を直接レンズ状に
加工することでデバイスを小型化する技術が提案されて
いる。図６−図８に、従来提案されているレンズ加工方
法の手順を示す。すなわち、従来のレンズ加工法は、Ｉ
ｎＰのような半導体基板１の表面上にフォトレジストを
塗付し、露光して円形状のレジスト膜２（図６参照）を
残した後、加熱処理を行なってレジスト膜２を球面状に
変形させる（図７参照）。しかる後、上記レジスト膜２
をマスクとしてドライエッチングにより上記レジスト膜
２および基板１を同時にエッチングして、基板１の表面
を凸状に加工する。このとき基板１とレジスト膜２のエ
ッチング速度の違いにより、基板１の方がより多くエッ
チングされるようにすることで、図８に示すようなレン
ズ形状が得られる。
ードや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、化合物半導体を用いた受光ダイオードのうち、Ｉｎ
Ｐ系の受光ダイオードのように半導体基板が光透過性を
有するものにおいては、基板の裏面側から光を入射させ
る構造が可能である。この場合、基板を直接レンズ状に
加工することでデバイスを小型化する技術が提案されて
いる。図６−図８に、従来提案されているレンズ加工方
法の手順を示す。すなわち、従来のレンズ加工法は、Ｉ
ｎＰのような半導体基板１の表面上にフォトレジストを
塗付し、露光して円形状のレジスト膜２（図６参照）を
残した後、加熱処理を行なってレジスト膜２を球面状に
変形させる（図７参照）。しかる後、上記レジスト膜２
をマスクとしてドライエッチングにより上記レジスト膜
２および基板１を同時にエッチングして、基板１の表面
を凸状に加工する。このとき基板１とレジスト膜２のエ
ッチング速度の違いにより、基板１の方がより多くエッ
チングされるようにすることで、図８に示すようなレン
ズ形状が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレンズ加工方法は工程数が少ないため比較的加工効
率はよいものの、加熱処理によりレジスト膜２を球面状
に変形させた際の形状の再現性が悪いため出来上がった
レンズの形状の再現性が悪いとともに、球面の形状がマ
スクとなるレジスト膜２の形状とドライエッチングの速
度に依存するため、所望の形状に加工するのが困難であ
るという問題点があった。
来のレンズ加工方法は工程数が少ないため比較的加工効
率はよいものの、加熱処理によりレジスト膜２を球面状
に変形させた際の形状の再現性が悪いため出来上がった
レンズの形状の再現性が悪いとともに、球面の形状がマ
スクとなるレジスト膜２の形状とドライエッチングの速
度に依存するため、所望の形状に加工するのが困難であ
るという問題点があった。
【０００４】一方、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、球面加工を施す方法もある。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でありしかも段差のある表面にマス
ク形成の工程を交互に繰り返さなければならないため、
工程数が非常に多くなってしまう。
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、球面加工を施す方法もある。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でありしかも段差のある表面にマス
ク形成の工程を交互に繰り返さなければならないため、
工程数が非常に多くなってしまう。
【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、比較的少ない
工程数で精度の高い球面加工を効率よくかつ再現性よく
行なえるような光半導体装置の製造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、比較的少ない
工程数で精度の高い球面加工を効率よくかつ再現性よく
行なえるような光半導体装置の製造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、加工しよう
とする基板の表面に、気相エッチング用マスク材を最上
層に有する異種の材料からなるエッチングマスク層を上
層ほど外形が大きくなるように多層に形成し、上記最上
層の気相エッチング用マスク層をエッチングマスクとし
て基板を気相エッチングした後、上記最上層の気相エッ
チングマスク層を選択エッチングで除去し、次に、上記
基板をウェットエッチングする工程と上記マスク層の最
表面を一層だけ選択エッチングする工程とを交互に繰り
返すことで基板表面をレンズ状に加工するようにしたも
のである。
とする基板の表面に、気相エッチング用マスク材を最上
層に有する異種の材料からなるエッチングマスク層を上
層ほど外形が大きくなるように多層に形成し、上記最上
層の気相エッチング用マスク層をエッチングマスクとし
て基板を気相エッチングした後、上記最上層の気相エッ
チングマスク層を選択エッチングで除去し、次に、上記
基板をウェットエッチングする工程と上記マスク層の最
表面を一層だけ選択エッチングする工程とを交互に繰り
返すことで基板表面をレンズ状に加工するようにしたも
のである。
【０００７】
【作用】上記した手段によれば、基板のエッチングマス
ク層を平坦な基板にあらかじめ多層構造にしているた
め、フォトレジスト膜を熱処理で変形させてマスク層を
形成する方法に比べて形状の制御性および再現性が向上
するとともに、予め多層構造のマスク層を形成しておい
てエッチング工程をまとめて行なうため、マスク層の形
成工程とそれを用いたエッチング工程とを交互に繰り返
す方法に比べて作業効率を良くすることができる。ま
た、基板の気相エッチングを最初に行なっているので、
基板を深くエッチングすることができ、任意のレンズ構
造を実現することができる。
ク層を平坦な基板にあらかじめ多層構造にしているた
め、フォトレジスト膜を熱処理で変形させてマスク層を
形成する方法に比べて形状の制御性および再現性が向上
するとともに、予め多層構造のマスク層を形成しておい
てエッチング工程をまとめて行なうため、マスク層の形
成工程とそれを用いたエッチング工程とを交互に繰り返
す方法に比べて作業効率を良くすることができる。ま
た、基板の気相エッチングを最初に行なっているので、
基板を深くエッチングすることができ、任意のレンズ構
造を実現することができる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を用いて本発明をＩｎＰを基板と
するＰＩＮフォトダイオードの製造に適用した場合のレ
ンズ加工工程の一実施例を工程順に説明する。先ず、Ｉ
ｎＰ基板１の一面（裏面）に、プラズマＣＶＤ法等によ
り酸化シリコン膜１１を全面的に被着してからフォトリ
ソグラフィ技術により上記酸化シリコン膜１１をパター
ニングして円形状に形成する。次に、酸化シリコン膜１
１の上に窒化シリコン膜１２を同じくプラズマＣＶＤ法
により被着しパターニングを行なって上記酸化シリコン
膜１１を覆いこれよりもひとまわり径の大きな窒化シリ
コン膜１２を形成する（図１参照）。
するＰＩＮフォトダイオードの製造に適用した場合のレ
ンズ加工工程の一実施例を工程順に説明する。先ず、Ｉ
ｎＰ基板１の一面（裏面）に、プラズマＣＶＤ法等によ
り酸化シリコン膜１１を全面的に被着してからフォトリ
ソグラフィ技術により上記酸化シリコン膜１１をパター
ニングして円形状に形成する。次に、酸化シリコン膜１
１の上に窒化シリコン膜１２を同じくプラズマＣＶＤ法
により被着しパターニングを行なって上記酸化シリコン
膜１１を覆いこれよりもひとまわり径の大きな窒化シリ
コン膜１２を形成する（図１参照）。
【０００９】上記異種の被膜の形成を交互に複数回繰り
返すことで中央部ほど高くなる多層構造のマスク層１０
を形成する。ただし、最後の表面層としてＳｉＮｘ／Ｔ
ｉ／ＳｉＮｘの積層膜２０を形成しておく（図２参
照）。しかる後、上記最表面の積層膜２０をマスクとし
てまずＣ2Ｈｎ（ｎ＝２，４，…）をエッチング原料と
するドライエッチングを行なう。すると、上記ドライエ
ッチングは横方向のエッチングのない方向性エッチング
であるため、上記積層膜２０の外側の基板表面のみエッ
チングされる（図３参照）。
返すことで中央部ほど高くなる多層構造のマスク層１０
を形成する。ただし、最後の表面層としてＳｉＮｘ／Ｔ
ｉ／ＳｉＮｘの積層膜２０を形成しておく（図２参
照）。しかる後、上記最表面の積層膜２０をマスクとし
てまずＣ2Ｈｎ（ｎ＝２，４，…）をエッチング原料と
するドライエッチングを行なう。すると、上記ドライエ
ッチングは横方向のエッチングのない方向性エッチング
であるため、上記積層膜２０の外側の基板表面のみエッ
チングされる（図３参照）。
【００１０】それから、上記ＳｉＮｘ／Ｔｉ／ＳｉＮｘ
の積層膜２０をウェットエッチングにより選択的に除去
する。そして、多層構造のマスク層１０をエッチングマ
スクとして例えばＨＣｌ（塩酸）でウェットエッチング
を行なって基板１の表面をエッチングする。すると、上
記マスク層１０の外側の基板に円形の階段状段差１ａが
形成される（図４参照）。そこで、次にマスク層１０の
最表面層（窒化シリコン膜または酸化シリコン膜）を選
択的ウェットエッチングにより除去する。このようにし
て、基板１のエッチングとマスク層１０の選択エッチン
グを繰り返すとともに、基板のエッチング量が次第に少
なくなるようにエッチングの時間、エッチング液の濃度
等を制御する。なお、マスク層１０を構成する窒化シリ
コン膜はＨ3ＰＯ3（リン酸）をエッチャントとして、ま
た酸化シリコン膜はＨＦ（フッ酸）をエッチャントとし
てそれぞれエッチングするとよい。
の積層膜２０をウェットエッチングにより選択的に除去
する。そして、多層構造のマスク層１０をエッチングマ
スクとして例えばＨＣｌ（塩酸）でウェットエッチング
を行なって基板１の表面をエッチングする。すると、上
記マスク層１０の外側の基板に円形の階段状段差１ａが
形成される（図４参照）。そこで、次にマスク層１０の
最表面層（窒化シリコン膜または酸化シリコン膜）を選
択的ウェットエッチングにより除去する。このようにし
て、基板１のエッチングとマスク層１０の選択エッチン
グを繰り返すとともに、基板のエッチング量が次第に少
なくなるようにエッチングの時間、エッチング液の濃度
等を制御する。なお、マスク層１０を構成する窒化シリ
コン膜はＨ3ＰＯ3（リン酸）をエッチャントとして、ま
た酸化シリコン膜はＨＦ（フッ酸）をエッチャントとし
てそれぞれエッチングするとよい。
【００１１】上記の場合、当初、基板表面に円形の階段
状段差が形成されていたものが、基板のエッチングとマ
スクのエッチングを繰り返しているうちに表面の角部が
とれて次第に滑らかになっていく。そして、最後に基板
１をＨＢｒ（ブロム酸）溶液の入ったエッチング槽３０
内に浸漬してさらに表面が滑らかにように処理して終了
する（図５参照）。
状段差が形成されていたものが、基板のエッチングとマ
スクのエッチングを繰り返しているうちに表面の角部が
とれて次第に滑らかになっていく。そして、最後に基板
１をＨＢｒ（ブロム酸）溶液の入ったエッチング槽３０
内に浸漬してさらに表面が滑らかにように処理して終了
する（図５参照）。
【００１２】上記実施例では、窒化シリコン膜と酸化シ
リコン膜を交互に積層してマスク層１０を形成するとし
たが、マスク層１０の材料はそれに限定されるものでな
く、酸化シリコン膜とアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）層を交互に
積層させるようにしても良い。すなわち基板を含め互い
に同じエッチング液でエッチングされないものであれば
どのような材料であってもよい。また、上記実施例は、
ＩｎＰを基板とするフォトダイオードの製造プロセスを
例にとって説明したが、ＧａＡｓを基板とする発光ダイ
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。
リコン膜を交互に積層してマスク層１０を形成するとし
たが、マスク層１０の材料はそれに限定されるものでな
く、酸化シリコン膜とアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）層を交互に
積層させるようにしても良い。すなわち基板を含め互い
に同じエッチング液でエッチングされないものであれば
どのような材料であってもよい。また、上記実施例は、
ＩｎＰを基板とするフォトダイオードの製造プロセスを
例にとって説明したが、ＧａＡｓを基板とする発光ダイ
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。
【００１３】
【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、気相エッチング用マスク材を
最上層に有する異種の材料からなるエッチングマスク層
を上層ほど外形が大きくなるように多層に形成し、上記
最上層の気相エッチング用マスク層をエッチングマスク
として基板を気相エッチングした後、上記最上層の気相
エッチング用マスク層をエッチングで除去し、次に、上
記基板をウェットエッチングする工程と上記マスク層の
最表面を一層だけ選択エッチングする工程とを交互に繰
り返すことで基板表面をレンズ状に加工させるようにし
たので、フォトレジスト膜を熱処理で変形させてマスク
層を形成する方法に比べて、形状の制御性および再現性
が向上するとともに、予め多層構造のマスク層を形成し
ておいてエッチング工程をまとめて行なうため、マスク
層の形成工程とそれを用いたエッチング工程とを交互に
繰り返す方法に比べて作業効率を高めることができる。
その結果、比較的少ない工程数で精度が高く、任意の形
状のレンズ構造を効率よくかつ再現性よく実現すること
ができるという効果がある。
ようとする基板の表面に、気相エッチング用マスク材を
最上層に有する異種の材料からなるエッチングマスク層
を上層ほど外形が大きくなるように多層に形成し、上記
最上層の気相エッチング用マスク層をエッチングマスク
として基板を気相エッチングした後、上記最上層の気相
エッチング用マスク層をエッチングで除去し、次に、上
記基板をウェットエッチングする工程と上記マスク層の
最表面を一層だけ選択エッチングする工程とを交互に繰
り返すことで基板表面をレンズ状に加工させるようにし
たので、フォトレジスト膜を熱処理で変形させてマスク
層を形成する方法に比べて、形状の制御性および再現性
が向上するとともに、予め多層構造のマスク層を形成し
ておいてエッチング工程をまとめて行なうため、マスク
層の形成工程とそれを用いたエッチング工程とを交互に
繰り返す方法に比べて作業効率を高めることができる。
その結果、比較的少ない工程数で精度が高く、任意の形
状のレンズ構造を効率よくかつ再現性よく実現すること
ができるという効果がある。
【図１】本発明をＩｎＰを基板とするフォトダイオード
の製造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。
の製造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を基板とするフォトダイオード
の製造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。
の製造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を基板とするフォトダイオード
の製造に適用した場合の一実施例のプロセスの第３工程
を示す断面図である。
の製造に適用した場合の一実施例のプロセスの第３工程
を示す断面図である。
【図４】本発明をＩｎＰを基板とするフォトダイオード
の製造に適用した場合の一実施例のプロセスの第４工程
を示す断面図である。
の製造に適用した場合の一実施例のプロセスの第４工程
を示す断面図である。
【図５】本発明をＩｎＰを基板とするフォトダイオード
の製造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。
の製造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６】従来のフォトダイオードのレンズ加工法の一例
の第１工程を示す断面図である。
の第１工程を示す断面図である。
【図７】従来のフォトダイオードのレンズ加工法の一例
の第２工程を示す断面図である。
の第２工程を示す断面図である。
【図８】従来のフォトダイオードのレンズ加工法の一例
の第３工程を示す断面図である。
の第３工程を示す断面図である。
１ 基板 １０ マスク層 １１ 酸化シリコン膜 １２ 窒化シリコン膜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 加工しようとする基板の表面に、気相エ
ッチング用マスク材を最上層に有する異種の材料からな
るエッチングマスク層を上層ほど外形が大きくなるよう
に多層に形成し、上記最上層の気相エッチング用マスク
層をエッチングマスクとして基板を気相エッチングした
後、上記最上層の気相エッチング用マスク層を選択エッ
チングで除去し、次に、上記基板をウェットエッチング
する工程と上記マスク層の最表面を一層だけ選択エッチ
ングする工程とを交互に繰り返すことで基板表面をレン
ズ状に加工するようにしたことを特徴とする光半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21023791A JPH0537007A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21023791A JPH0537007A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537007A true JPH0537007A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16586056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21023791A Pending JPH0537007A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0537007A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141556A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-05-17 | Lumileds Lighting Us Llc | 改良された光抽出効果を有する発光ダイオード |
| JP2009533883A (ja) * | 2006-04-21 | 2009-09-17 | ウエイブニクス インク． | 多層反射器構造の高効率発光ダイオード及びその製造方法 |
| CN102176498A (zh) * | 2011-03-22 | 2011-09-07 | 湘能华磊光电股份有限公司 | Led芯片的制作方法 |
| US8426299B2 (en) | 2010-12-28 | 2013-04-23 | Samsung Electronics Co., Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
| CN110164944A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示基板及其制造方法、掩膜版、显示装置 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP21023791A patent/JPH0537007A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141556A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-05-17 | Lumileds Lighting Us Llc | 改良された光抽出効果を有する発光ダイオード |
| US9583683B2 (en) | 2000-09-12 | 2017-02-28 | Lumileds Llc | Light emitting devices with optical elements and bonding layers |
| US10312422B2 (en) | 2000-09-12 | 2019-06-04 | Lumileds Llc | Light emitting devices with optical elements and bonding layers |
| JP2009533883A (ja) * | 2006-04-21 | 2009-09-17 | ウエイブニクス インク． | 多層反射器構造の高効率発光ダイオード及びその製造方法 |
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| CN102176498A (zh) * | 2011-03-22 | 2011-09-07 | 湘能华磊光电股份有限公司 | Led芯片的制作方法 |
| CN110164944A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-23 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示基板及其制造方法、掩膜版、显示装置 |
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