JPH07117614B2 - タンデム溝を有した素子の製造方法 - Google Patents
タンデム溝を有した素子の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、光ファイバを所定の位置に保持して収容す
る溝を有した半導体より成る素子の製造方法に関する。
る溝を有した半導体より成る素子の製造方法に関する。
（発明の背景） 光通信の分野では、光ファイバの一端を、他の光ファイ
バ、プレナー導波管、光電子デバイス、あるいは他の部
品に対して固定した位置に保持する必要がしばしば生じ
る。光ファイバの一端は通常他の部品に対して光学的に
結合して保持される必要がある。
バ、プレナー導波管、光電子デバイス、あるいは他の部
品に対して固定した位置に保持する必要がしばしば生じ
る。光ファイバの一端は通常他の部品に対して光学的に
結合して保持される必要がある。
光ファイバの一端を固定した所定位置に保持する公知の
方法によれば、半導体基板にＶ字形溝を備え、光ファイ
バをＶ溝に置き、適当な手段で光ファイバを溝内に保持
している。この手法は例えば米国特許第3,864,018号に
開示された光ファイバコネクタに使用されている。
方法によれば、半導体基板にＶ字形溝を備え、光ファイ
バをＶ溝に置き、適当な手段で光ファイバを溝内に保持
している。この手法は例えば米国特許第3,864,018号に
開示された光ファイバコネクタに使用されている。
正確な位置、形状および寸法のＶ溝を有した半導体チッ
プは公知のホトリソグラフィおよびエッチング技術によ
って容易に生産できる。例えば、Siの異方性エッチング
手段を開示した米国特許第3,765,969号と第3,506,509号
とを参照されたい。さらに、ケー・イー・ビーンの“ア
イ・イー・イー・イー トランザクション、電子デバイ
ス”第ED−25（10）巻、頁1185〜1193（1978、10）およ
びケー・イー・ピーターソンの“プロシーディング オ
ブ ザ アイ・イー・イー・イー”第70（５）巻、頁42
0−457（1982、５）を参照されたい。
プは公知のホトリソグラフィおよびエッチング技術によ
って容易に生産できる。例えば、Siの異方性エッチング
手段を開示した米国特許第3,765,969号と第3,506,509号
とを参照されたい。さらに、ケー・イー・ビーンの“ア
イ・イー・イー・イー トランザクション、電子デバイ
ス”第ED−25（10）巻、頁1185〜1193（1978、10）およ
びケー・イー・ピーターソンの“プロシーディング オ
ブ ザ アイ・イー・イー・イー”第70（５）巻、頁42
0−457（1982、５）を参照されたい。
光ファイバは、周知のように、これを保護し強化する１
層あるいはそれ以上のポリマコーティング層を有してい
る。コーティング層の厚みは光ファイバの厚みおよび同
心性の制御と同程度には制御されていないので（並びに
他の理由にもよって）、光ファイバを他の光ファイバや
部品と結合する前に、通常、光ファイバ端部のコーティ
ング層をはがしている。しかし裸の光ファイバは比較的
もろく、端部に機械的歪みがかからないよう注意を払う
必要がある。この問題は、半導体基板にタンデムＶ溝、
すなわち、裸の光ファイバの短い部分とコーティング層
を有した部分とを一緒に収容できるＶ溝、を形成するこ
とで解消される。このようなタンデムＶ溝の場合、コー
ティング層を有した部分をＶ溝の大きな断面を有した部
分にエポキシで固めたり（あるいはその部分に固定した
り）できるので歪みから免れるが、光ファイバの裸の部
分は通常の方法でＶ溝の小さな断面を有した部分に固定
されている。
層あるいはそれ以上のポリマコーティング層を有してい
る。コーティング層の厚みは光ファイバの厚みおよび同
心性の制御と同程度には制御されていないので（並びに
他の理由にもよって）、光ファイバを他の光ファイバや
部品と結合する前に、通常、光ファイバ端部のコーティ
ング層をはがしている。しかし裸の光ファイバは比較的
もろく、端部に機械的歪みがかからないよう注意を払う
必要がある。この問題は、半導体基板にタンデムＶ溝、
すなわち、裸の光ファイバの短い部分とコーティング層
を有した部分とを一緒に収容できるＶ溝、を形成するこ
とで解消される。このようなタンデムＶ溝の場合、コー
ティング層を有した部分をＶ溝の大きな断面を有した部
分にエポキシで固めたり（あるいはその部分に固定した
り）できるので歪みから免れるが、光ファイバの裸の部
分は通常の方法でＶ溝の小さな断面を有した部分に固定
されている。
（100）シリコンにタンデムＶ溝を形成する従来の方法
では、第１図に示すようなコーナー補償領域を有した、
大凡にパターニングしたマスク層（例えば、SiO2あるい
はシリコンナイトライド）を備えている。この方法はさ
らにＶ溝の両部分を同時にエッチングしている。例えば
ケー・イー・ビーンの前述の文献を参照されたい。コー
ナ補償領域はタンデムＶ溝の遷移領域のアンダーカット
を制限する役目をし、タンデムＶ溝の大きな断面の部分
と小さな断面の部分との間の遷移領域が比較的よく制御
される。
では、第１図に示すようなコーナー補償領域を有した、
大凡にパターニングしたマスク層（例えば、SiO2あるい
はシリコンナイトライド）を備えている。この方法はさ
らにＶ溝の両部分を同時にエッチングしている。例えば
ケー・イー・ビーンの前述の文献を参照されたい。コー
ナ補償領域はタンデムＶ溝の遷移領域のアンダーカット
を制限する役目をし、タンデムＶ溝の大きな断面の部分
と小さな断面の部分との間の遷移領域が比較的よく制御
される。
第１図は（100）Si基板10に従来方法でタンデムＶ溝を
形成した素子１の一部の概略を示している。図におい
て、符号11と15は溝の幅広の部分（14）と幅狭の部分
（16）の傾斜側壁を示し、符号12はSi表面のマスクされ
た部分を示し、破線13は幅広と幅狭の部分14および16間
の遷移領域の形状を示す。符号17はマスク層のコーナ補
償領域を示す。
形成した素子１の一部の概略を示している。図におい
て、符号11と15は溝の幅広の部分（14）と幅狭の部分
（16）の傾斜側壁を示し、符号12はSi表面のマスクされ
た部分を示し、破線13は幅広と幅狭の部分14および16間
の遷移領域の形状を示す。符号17はマスク層のコーナ補
償領域を示す。
従来技術はいくつかの欠点を有している。例えば、コー
ナ補償領域が存在することによってエッチャントの流れ
を拘束し、このため溝の対称性がなくなることがある。
さらに、タンデム溝の小さな断面の部分のエッチングは
大きな断面の部分のエッチングが終了するかなり前に終
了する。このため小さな断面の部分のアンダカットが生
じて寸法制御が悪くなることがある。さらにまた、コー
ナ補償領域による“耳"17が溝に光ファイバを置くとき
のじゃまとなることがある。これは耳をエッチングある
いは他の適切な手順で取除くことは必ずしも実際的では
ないからである。最後に、このコーナ補償手段ではある
種の形状の組合せが全く達成できないこともある。
ナ補償領域が存在することによってエッチャントの流れ
を拘束し、このため溝の対称性がなくなることがある。
さらに、タンデム溝の小さな断面の部分のエッチングは
大きな断面の部分のエッチングが終了するかなり前に終
了する。このため小さな断面の部分のアンダカットが生
じて寸法制御が悪くなることがある。さらにまた、コー
ナ補償領域による“耳"17が溝に光ファイバを置くとき
のじゃまとなることがある。これは耳をエッチングある
いは他の適切な手順で取除くことは必ずしも実際的では
ないからである。最後に、このコーナ補償手段ではある
種の形状の組合せが全く達成できないこともある。
タンデムＶ溝が与える利点を考慮に入れれば、従来方法
の欠点のいくつかあるいはすべてから免れるタンデム溝
製造方法は興味のあるものである。本発明はそのような
製造方法を開示している。
の欠点のいくつかあるいはすべてから免れるタンデム溝
製造方法は興味のあるものである。本発明はそのような
製造方法を開示している。
（発明の概要） 本発明の方法は、適当な半導体の主面上に第１のマスク
層を形成し、下層の半導体が露出する開口を形成するよ
うに第１のマスク層をパターニングしている。この開口
によって所望のタンデム溝（あるいは他の形状の溝）の
外形が規定される。開口は、溝の比較的大きな断面の部
分に対応する比較的幅広の部分の部分と、溝の比較的小
さな断面の部分に対応する比較的幅狭の部分とより構成
されている。本発明の方法は、さらに、開口の幅狭の部
分を再度覆うが幅広の部分は覆わない第２のマスク層を
形成する。この第２のマスク層の形成は、通常、既に形
成された開口のすべてを覆うマスク層を形成した後、開
口の幅広の部分を覆っているマスク層領域を除去するこ
とによって行っている。
層を形成し、下層の半導体が露出する開口を形成するよ
うに第１のマスク層をパターニングしている。この開口
によって所望のタンデム溝（あるいは他の形状の溝）の
外形が規定される。開口は、溝の比較的大きな断面の部
分に対応する比較的幅広の部分の部分と、溝の比較的小
さな断面の部分に対応する比較的幅狭の部分とより構成
されている。本発明の方法は、さらに、開口の幅狭の部
分を再度覆うが幅広の部分は覆わない第２のマスク層を
形成する。この第２のマスク層の形成は、通常、既に形
成された開口のすべてを覆うマスク層を形成した後、開
口の幅広の部分を覆っているマスク層領域を除去するこ
とによって行っている。
第１および第２のマスク層は、第１のマスク層が全部除
去されないで第２のマスク層を除去できるように、選択
される。例えば、第１のマスク層を比較的厚い（１μｍ
を超える）SiO2層とし、第２のマスク層を比較的薄い
（0.5μｍ未満）とし、あるいは両者を異なった材料
（例えば、SiO2とシリコンナイトライド）とすることが
できる。本発明の方法は、さらに、開口の幅広の部分よ
り露出する半導体表面に適当な異方性エッチャントを接
触させ、開口の幅広の部分が完全に形成される前に初期
のエッチングを終了する。
去されないで第２のマスク層を除去できるように、選択
される。例えば、第１のマスク層を比較的厚い（１μｍ
を超える）SiO2層とし、第２のマスク層を比較的薄い
（0.5μｍ未満）とし、あるいは両者を異なった材料
（例えば、SiO2とシリコンナイトライド）とすることが
できる。本発明の方法は、さらに、開口の幅広の部分よ
り露出する半導体表面に適当な異方性エッチャントを接
触させ、開口の幅広の部分が完全に形成される前に初期
のエッチングを終了する。
半導体がSiである場合、好適にはその主面は（100）結
晶面に平行であり、溝の軸は［110］結晶方向に平行で
ある。異方性エッチャントの一例は水とプロパノール中
のKOH（上述のケー・イー・ビーンを参照）である。当
業者に良く知られているように、このエッチャントは
（他の公知のエッチャントと同様に）、Si（111）面に
に対して非常に遅いエッチング速度を有するので（11
1）側壁を有した（上記したような寸法形状を有する）
Ｖ溝を形成する。
晶面に平行であり、溝の軸は［110］結晶方向に平行で
ある。異方性エッチャントの一例は水とプロパノール中
のKOH（上述のケー・イー・ビーンを参照）である。当
業者に良く知られているように、このエッチャントは
（他の公知のエッチャントと同様に）、Si（111）面に
に対して非常に遅いエッチング速度を有するので（11
1）側壁を有した（上記したような寸法形状を有する）
Ｖ溝を形成する。
初期のエッチングを終了した後、開口の幅狭の部分から
第２のマスク層を除去して、開口の幅狭の部分の下方に
ある半導体をも露出させる。最後に、第１のマスク層の
開口の下方にある半導体を適当な異方性エッチャントに
接触させ、タンデムＶ溝の大きな断面の部分と小さな断
面の部分が完全に形成されるまでこのエッチングを続け
る。
第２のマスク層を除去して、開口の幅狭の部分の下方に
ある半導体をも露出させる。最後に、第１のマスク層の
開口の下方にある半導体を適当な異方性エッチャントに
接触させ、タンデムＶ溝の大きな断面の部分と小さな断
面の部分が完全に形成されるまでこのエッチングを続け
る。
本発明の方法は、非プレーナリソグラフィを用いること
なく、たとえば、従来の単層あるいは三レベルレジスト
を使用してタンデム溝を形成することができる。当業者
にとってこのことは重要な利点であることがわかる。
なく、たとえば、従来の単層あるいは三レベルレジスト
を使用してタンデム溝を形成することができる。当業者
にとってこのことは重要な利点であることがわかる。
エッチング時間は、通常臨界的なものでなく一般に容易
に決定できる。例えば、タンデム溝の大きな断面の部分
と小さな断面の部分の両者をともに完全なＶ字形状を得
るようエッチングする場合は、溝の底の幅がマスク層の
開口の幅狭の部分の幅とほぼ等しくなった時に初期のエ
ッチングを終了すればよい。
に決定できる。例えば、タンデム溝の大きな断面の部分
と小さな断面の部分の両者をともに完全なＶ字形状を得
るようエッチングする場合は、溝の底の幅がマスク層の
開口の幅狭の部分の幅とほぼ等しくなった時に初期のエ
ッチングを終了すればよい。
本発明の方法は比較的広い利用範囲を有し、各種半導体
（通常、立方晶系）に各種断面形状のタンデム溝を形成
するのに使用することが原理的に可能である。現時点で
好ましい半導体材料はSiであり、本発明の方法によって
形成される現時点で好ましい溝の形状はＶ字形（不完全
Ｖ、すなわち傾斜側壁を有しているが平坦な底を有して
いる不完全Ｖを含む）である。さらに、本発明の方法は
単純なタンデム溝の形成に限定するものでなく、他の部
分よりも長いエッチング時間を必要とする部分を１個所
あるいはそれ以上有する複雑な領域を形成するのにも使
用できる。例えば、２本の光ファイバを対向さして結合
するよう配置する溝を有した領域でもよく、この領域
は、比較的小さな断面の中央部と、比較的大きな断面を
有した２個の端部とより構成される。さらに、本発明の
方法は、明らから変形として、他の部分よりも長いエッ
チング時間を必要とする部分を１個所あるいはそれ以上
有する半導体表面に、互いに結合されていない異方性エ
ッチングする領域を形成するのにも使用できる。
（通常、立方晶系）に各種断面形状のタンデム溝を形成
するのに使用することが原理的に可能である。現時点で
好ましい半導体材料はSiであり、本発明の方法によって
形成される現時点で好ましい溝の形状はＶ字形（不完全
Ｖ、すなわち傾斜側壁を有しているが平坦な底を有して
いる不完全Ｖを含む）である。さらに、本発明の方法は
単純なタンデム溝の形成に限定するものでなく、他の部
分よりも長いエッチング時間を必要とする部分を１個所
あるいはそれ以上有する複雑な領域を形成するのにも使
用できる。例えば、２本の光ファイバを対向さして結合
するよう配置する溝を有した領域でもよく、この領域
は、比較的小さな断面の中央部と、比較的大きな断面を
有した２個の端部とより構成される。さらに、本発明の
方法は、明らから変形として、他の部分よりも長いエッ
チング時間を必要とする部分を１個所あるいはそれ以上
有する半導体表面に、互いに結合されていない異方性エ
ッチングする領域を形成するのにも使用できる。
（好ましいいくつかの実施例の説明） 第２図は本発明の実施例の一例による重要な処理工程を
概説している。これら工程は、半導体の主面上に第１の
マスク層を形成する工程と、第１のマスク層をエッチン
グして、主面に形成される溝を規定する開口を形成する
工程と、開口の幅狭の部分の上に第２のマスク層を形成
（通常は第２のマスク層の積層とパターニングによる）
する工程と、開口の幅広の部分を初期エッチングする工
程と、開口の幅狭の部分から第２のマスク層を除去する
工程と、エッチングを完了する工程とを含む本発明の方
法は、通常、１回あるいはそれ以上の工程をさらに含む
ことは理解できよう。例えば、光ファイバを溝内に配置
して固定する工程、Si基板に１個あるいはそれ以上の光
電子デバイス（放射源および／または検出器）を取付け
る工程、時には基板内あるいは上にプレーナ導波管を形
成する工程、部品を電気的に接続する手段をつくる工
程、および完成品を実装する工程である。
概説している。これら工程は、半導体の主面上に第１の
マスク層を形成する工程と、第１のマスク層をエッチン
グして、主面に形成される溝を規定する開口を形成する
工程と、開口の幅狭の部分の上に第２のマスク層を形成
（通常は第２のマスク層の積層とパターニングによる）
する工程と、開口の幅広の部分を初期エッチングする工
程と、開口の幅狭の部分から第２のマスク層を除去する
工程と、エッチングを完了する工程とを含む本発明の方
法は、通常、１回あるいはそれ以上の工程をさらに含む
ことは理解できよう。例えば、光ファイバを溝内に配置
して固定する工程、Si基板に１個あるいはそれ以上の光
電子デバイス（放射源および／または検出器）を取付け
る工程、時には基板内あるいは上にプレーナ導波管を形
成する工程、部品を電気的に接続する手段をつくる工
程、および完成品を実装する工程である。
第３図から第５図は、本発明による素子の一例の製造過
程での関連する部分を示す概略図である。第３図に示す
ように、素子は、例えば従来技術によって生長形成され
た比較的厚いSiO2である適当な第１のマスク層31によっ
て少なくとも部分的に覆われた半導体30より成る。半導
体30は代表的には（001）主面を有するSiチップであ
る。比較的厚い第１のマスク層はいくつかの利点を有し
ている。前述したように、半導体表面の他の部分を露出
することなく、開口の幅狭の部分から第２のマスク層を
除去できる。さらに、比較的厚い第１のマスク層は誘電
特性が良く（例えば、高い絶縁耐力）、低容量の構造と
なり、あるいは埋没型の導波管を担持できる。
程での関連する部分を示す概略図である。第３図に示す
ように、素子は、例えば従来技術によって生長形成され
た比較的厚いSiO2である適当な第１のマスク層31によっ
て少なくとも部分的に覆われた半導体30より成る。半導
体30は代表的には（001）主面を有するSiチップであ
る。比較的厚い第１のマスク層はいくつかの利点を有し
ている。前述したように、半導体表面の他の部分を露出
することなく、開口の幅狭の部分から第２のマスク層を
除去できる。さらに、比較的厚い第１のマスク層は誘電
特性が良く（例えば、高い絶縁耐力）、低容量の構造と
なり、あるいは埋没型の導波管を担持できる。
第１マスク層を適切な従来技術（例えば、リソグラフィ
とプラズマエッチング）によってパターニングして開口
32を形成する。この開口32は半導体表面に形成される溝
の外形を有したSi表面部分を露出させている。開口は比
較的幅広の部分33と比較的幅狭の部分34を有する。開口
の長手方向の軸は好ましくは［110］結晶方向に向けら
れている。開口の幅狭の部分を、例えば比較的薄いSiO2
層である適切な第２のマスク層35で再度覆う。この第２
のマスク層は、例えば、マスク層を堆積して、再度マス
キングして、そして幅広の部分33から酸化物を除去する
ことによって達成できる。
とプラズマエッチング）によってパターニングして開口
32を形成する。この開口32は半導体表面に形成される溝
の外形を有したSi表面部分を露出させている。開口は比
較的幅広の部分33と比較的幅狭の部分34を有する。開口
の長手方向の軸は好ましくは［110］結晶方向に向けら
れている。開口の幅狭の部分を、例えば比較的薄いSiO2
層である適切な第２のマスク層35で再度覆う。この第２
のマスク層は、例えば、マスク層を堆積して、再度マス
キングして、そして幅広の部分33から酸化物を除去する
ことによって達成できる。
幅狭の部分34に保持層を形成した後、例えばプロパノー
ルと水とに入ったKOHの適切な異方性エッチング材料を
基板に接触させる。エッチャントは（111）タイプの面
を非常に遅い速度で侵食する。そのため第４図に示すよ
うに、（111）タイプの側壁（40）と端壁（42）ならび
に（001）の底（41）を有した溝が形成される。このエ
ッチングは溝の幅広の部分の最終的な断面が形成される
前に終了させる。従ってこの工程段階では溝は常に平坦
な底を有している。適当なエッチング時間は少しの実験
によって容易に決定される。例えば、幅狭の部分34の幅
とほぼ等しい幅の底41になった時にエッチングを終了さ
せる。
ルと水とに入ったKOHの適切な異方性エッチング材料を
基板に接触させる。エッチャントは（111）タイプの面
を非常に遅い速度で侵食する。そのため第４図に示すよ
うに、（111）タイプの側壁（40）と端壁（42）ならび
に（001）の底（41）を有した溝が形成される。このエ
ッチングは溝の幅広の部分の最終的な断面が形成される
前に終了させる。従ってこの工程段階では溝は常に平坦
な底を有している。適当なエッチング時間は少しの実験
によって容易に決定される。例えば、幅狭の部分34の幅
とほぼ等しい幅の底41になった時にエッチングを終了さ
せる。
初期のエッチングの後、開口の幅狭の部分から第２のマ
スク層35を例えば従来のプラズマエッチングによって除
去する。次に異方性エッチングを再度行ってエッチング
を終了する。これによって例えば第５図に示すような完
全なＶ溝を形成する。第５図において符号50はタンデム
溝の幅狭の部分の傾斜（111）側壁を示す。しかしなが
ら、エッチングをここまで行うことは必ずしも必要でな
く、ある場合には、１個あるいはそれ以上の部分が平坦
な底を有した不完全Ｖ溝を形成したいこともある。ここ
でＶ溝という用語はすべてのこれら可能な断面形状を含
むことを意図している。
スク層35を例えば従来のプラズマエッチングによって除
去する。次に異方性エッチングを再度行ってエッチング
を終了する。これによって例えば第５図に示すような完
全なＶ溝を形成する。第５図において符号50はタンデム
溝の幅狭の部分の傾斜（111）側壁を示す。しかしなが
ら、エッチングをここまで行うことは必ずしも必要でな
く、ある場合には、１個あるいはそれ以上の部分が平坦
な底を有した不完全Ｖ溝を形成したいこともある。ここ
でＶ溝という用語はすべてのこれら可能な断面形状を含
むことを意図している。
第５図において破線51によって示されるように、本発明
によってつくったタンデム溝は、利用できる公知の大抵
の異方性エッチャントは（111）タイプ面によって規定
される凸状のコーナを侵食する傾向にあるので、溝の幅
広と幅狭の部分間の遷移領域に少量のアンダーカットを
呈している。多くの場合少量のアンダーカットが存在す
ると、光ファイバを溝の長手方向に挿入するのを容易に
するので実際面で利点がある。
によってつくったタンデム溝は、利用できる公知の大抵
の異方性エッチャントは（111）タイプ面によって規定
される凸状のコーナを侵食する傾向にあるので、溝の幅
広と幅狭の部分間の遷移領域に少量のアンダーカットを
呈している。多くの場合少量のアンダーカットが存在す
ると、光ファイバを溝の長手方向に挿入するのを容易に
するので実際面で利点がある。
本発明の上述した実施例は現時点で好ましいものである
が、他の実施例も有用に利用できる。例えば、第１のマ
スク層を中程度の厚さ（例えば500nm）に設定すること
ができる。この場合、最終エッチング工程で第１のマス
ク層を充分な厚みで残存させながら第２のマスク層35を
除去することが可能である。最終エッチング工程を完了
すると、マスク層を除去して所望厚さ（例えば10μm Si
O2）の保護層を主面上と溝とを含む面に形成して例えば
低容量構造を達成することもできる。本発明の方法によ
るこの実施例は特に遷移領域のアンダーカットを最小に
するが、Siとその上部のSiO2保護層との熱膨張係数の違
いによって溝の歪みを発生することもある。
が、他の実施例も有用に利用できる。例えば、第１のマ
スク層を中程度の厚さ（例えば500nm）に設定すること
ができる。この場合、最終エッチング工程で第１のマス
ク層を充分な厚みで残存させながら第２のマスク層35を
除去することが可能である。最終エッチング工程を完了
すると、マスク層を除去して所望厚さ（例えば10μm Si
O2）の保護層を主面上と溝とを含む面に形成して例えば
低容量構造を達成することもできる。本発明の方法によ
るこの実施例は特に遷移領域のアンダーカットを最小に
するが、Siとその上部のSiO2保護層との熱膨張係数の違
いによって溝の歪みを発生することもある。
本発明のさらに他の実施例では、第１のマスク層は同様
に比較的厚く（例えば10μm SiO2）、第２のマスク層は
第１図に示すようなコーナ補償領域を有し比較的薄い
（例えば、100nm SiO2）、これによる“耳”は従来のエ
ッチングで容易に除去できる。本発明の方法によるこの
実施例は特にアンダーカットをさらに少なくし溝の歪み
を発生しない。
に比較的厚く（例えば10μm SiO2）、第２のマスク層は
第１図に示すようなコーナ補償領域を有し比較的薄い
（例えば、100nm SiO2）、これによる“耳”は従来のエ
ッチングで容易に除去できる。本発明の方法によるこの
実施例は特にアンダーカットをさらに少なくし溝の歪み
を発生しない。
（実験例） 従来の（001）Siウエハーを従来の高圧スチーム工程に
よって酸化して均一なSiO2層（約10μｍの厚さ）を表面
に形成した。次に従来のフォトレジストでSiO2表面を覆
い、マスクによってフォトレジストを感光させ、感光し
たレジストを現像／パターニングし、そしてウエハーの
プラズマエッチングを行ってSiO2から下層のSiに延びて
いる開口を形成した。これらはすべて従来の手法によっ
た。マスクは光ベンチチップに対応する基本パターンを
多数含ませた。基本パターンは400μｍ×2mmの部分と20
0μｍ×1mmの部分を有した２個の方形領域を含み、第３
図に示すのとほぼ同じ開口を形成した。次にウエハーを
ドライ酸素に露して再度酸化して100nmのSiO2層を上部
に形成し、従来の三レベルフォトレジストで覆い、第２
のマスクを介して感光させ、パターニングしてそして薄
いSiO2層をプラズマエッチングによって開口の幅広の部
分から除去した。これらはすべて従来の手法によった。
次に、ウエハーをEDP（エチレン ダイアミン パイロ
カテコール）に浸漬して、Ｖ溝を約3/4までエッチング
した（約６時間）。次にウエハーを約90秒間BOE（7:1HF
対NH3F）に浸漬して100nmのSiO2を除去して開口の幅狭
の部分を露出させた。最後に、Ｖ溝の幅狭の部分のエッ
チングが完了するまでウエハーをEDPに再度浸漬した。
ほぼ同時に幅広の部分のエッチングも完了し、タンデム
溝を有したウエハーを完成した。さらに処理することに
よって、ウエハーをスライスして多数の“光ベンチ”チ
ップを形成した。これら光ベンチチップはさらに処理す
ることによって光電子部品や光ファイバに取付けること
ができる。
よって酸化して均一なSiO2層（約10μｍの厚さ）を表面
に形成した。次に従来のフォトレジストでSiO2表面を覆
い、マスクによってフォトレジストを感光させ、感光し
たレジストを現像／パターニングし、そしてウエハーの
プラズマエッチングを行ってSiO2から下層のSiに延びて
いる開口を形成した。これらはすべて従来の手法によっ
た。マスクは光ベンチチップに対応する基本パターンを
多数含ませた。基本パターンは400μｍ×2mmの部分と20
0μｍ×1mmの部分を有した２個の方形領域を含み、第３
図に示すのとほぼ同じ開口を形成した。次にウエハーを
ドライ酸素に露して再度酸化して100nmのSiO2層を上部
に形成し、従来の三レベルフォトレジストで覆い、第２
のマスクを介して感光させ、パターニングしてそして薄
いSiO2層をプラズマエッチングによって開口の幅広の部
分から除去した。これらはすべて従来の手法によった。
次に、ウエハーをEDP（エチレン ダイアミン パイロ
カテコール）に浸漬して、Ｖ溝を約3/4までエッチング
した（約６時間）。次にウエハーを約90秒間BOE（7:1HF
対NH3F）に浸漬して100nmのSiO2を除去して開口の幅狭
の部分を露出させた。最後に、Ｖ溝の幅狭の部分のエッ
チングが完了するまでウエハーをEDPに再度浸漬した。
ほぼ同時に幅広の部分のエッチングも完了し、タンデム
溝を有したウエハーを完成した。さらに処理することに
よって、ウエハーをスライスして多数の“光ベンチ”チ
ップを形成した。これら光ベンチチップはさらに処理す
ることによって光電子部品や光ファイバに取付けること
ができる。
第１図は従来技術のタンデム溝を示す概略図、 第２図は本発明の方法の実施例のひとつによる主たる工
程を示すブロック図、そして 第３図から第５図は、製造の種々な段階での本発明によ
る素子を示す概略図である。 ＜主要部分の符号の説明＞ 30……半導体、31……第１のマスク層、 32……開口、35……第２のマスク層
程を示すブロック図、そして 第３図から第５図は、製造の種々な段階での本発明によ
る素子を示す概略図である。 ＜主要部分の符号の説明＞ 30……半導体、31……第１のマスク層、 32……開口、35……第２のマスク層
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも１個の長手方向の溝を内部に形
成した主面を有した半導体（30）より成る素子の製造方
法であって、該溝は比較的大きな断面を有した第１の部
分と比較的小さな断面を有した第２の部分とより成り、
該製造方法は、 （イ 該主面上に第１のマスク層（31）を形成し、該溝
の第１の部分と第２の部分に各々対応する幅広の部分
（33）と幅狭の部分（34）とより成る開口（32）を該第
１のマスク層に形成するようパターニングするステップ
と、 （ロ）該第１のマスク層の開口より露出した該主面に異
方性エッチャントを接触させて該溝を形成するステップ
とより成り、 該製造方法は、さらに、 （ハ）ステップ（イ）の後、かつ、ステップ（ロ）の前
に、開口の幅広の部分を覆うことなく開口の幅狭の部分
を第２のマスク層（35）で覆い、開口の幅広の部分より
露出した主面領域に異方性エッチャントを接触させてこ
の接触を溝の第１の部分の形成が完了する前に終了さ
せ、そして開口の幅狭部分から第２のマスク層を除去す
るステップより成ることを特徴とするタンデム溝を有し
た素の製造方法。 - 【請求項２】前記半導体はシリコンであり、前記主面は
（001）結晶面に対してほぼ平行であり、そして溝の長
手方向は［110］結晶方向にほぼ平行である特許請求の
範囲第１項記載の製造方法。 - 【請求項３】前記溝は光ファイバの一端を収容するよう
にしたタンデムＶ字形溝である特許請求の範囲第１項あ
るいは第２項記載の製造方法。 - 【請求項４】前記溝はさらに第３の部分を有し、第３の
部分も比較的大きな断面を有し、第２の部分は第１の部
分と第３の部分とを結合し、この溝は２本の光ファイバ
を光学的に結合するよう各光ファイバの端部を対向させ
た位置に収容するようにしたタンデムＶ字形溝である特
許請求の範囲第１項あるいは第２項記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US163,685 | 1988-03-03 | ||
| US07/163,685 US4810557A (en) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | Method of making an article comprising a tandem groove, and article produced by the method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH027010A JPH027010A (ja) | 1990-01-11 |
| JPH07117614B2 true JPH07117614B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=22591133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1050198A Expired - Lifetime JPH07117614B2 (ja) | 1988-03-03 | 1989-03-03 | タンデム溝を有した素子の製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4810557A (ja) |
| EP (1) | EP0331333B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07117614B2 (ja) |
| KR (1) | KR910005950B1 (ja) |
| CA (1) | CA1301956C (ja) |
| DE (1) | DE68907079T2 (ja) |
| ES (1) | ES2040996T3 (ja) |
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| US5053836A (en) * | 1989-11-21 | 1991-10-01 | Eastman Kodak Company | Cleaving of diode arrays with scribing channels |
| US4957592A (en) * | 1989-12-27 | 1990-09-18 | Xerox Corporation | Method of using erodable masks to produce partially etched structures in ODE wafer structures |
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