JPH11340194A - Method for dry-etching and semiconductor device - Google Patents

Method for dry-etching and semiconductor device

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JPH11340194A
JPH11340194A JP14082998A JP14082998A JPH11340194A JP H11340194 A JPH11340194 A JP H11340194A JP 14082998 A JP14082998 A JP 14082998A JP 14082998 A JP14082998 A JP 14082998A JP H11340194 A JPH11340194 A JP H11340194A
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JP
Japan
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gas
dry etching
etching
etching method
layer
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Application number
JP14082998A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Shinoda
和典 篠田
Hiroyuki Uchiyama
博幸 内山
Junji Shigeta
淳二 重田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a work surface with less damage by, when etching is performed with the plasma of the mixed gas containing hydrocarbon gas as an etchant, mixing the mixed gas with the gas of molecule comprising independent or a plurality of phosphorus atoms. SOLUTION: On an n-type InP substrate 2, an n-type InP buffer layer 4, an undope multiple quantum well active layer 5, a p-type InP clad layer 6, and a p-type InGaAs contact layer 7 are sequentially formed by organic metal vapor-phase growth method. Then the wafer is carried in above a cathode electrode of an etching device of parallel-flat type electrode structure. Then, the mixed gas of ethane, hydrogen, argon, and phosphin (mixing ratio 4:10:1:1) is guided into an etching processing device, and at gas pressure 80 mT, such high-frequency electric power 300 W as with an electrode provided with a sample as a cathode is supplied for grow discharge. Thus, reactive ion etching is performed to form a step of about 3 micron on the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、特に
化合物半導体素子の製造に好適なドライエッチング方
法、及びこれにより製造された半導体光素子並びにこれ
を用いた光応用システムの技術分野に属する。
The present invention belongs to the technical field of a dry etching method suitable for manufacturing a semiconductor device, particularly a compound semiconductor device, a semiconductor optical device manufactured by the method, and an optical application system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体のエッチング加工技術は、
半導体レーザ、光変調器、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ、高電子移動度トランジスタ等、様々な化合物半
導体素子に用いられている。化合物半導体のエッチング
は永らく湿式エッチングが用いられてきたが、近年、ウ
ェハ面内での加工寸法均一性向上への要求が高まり、ド
ライエッチング技術の研究が進められている。従来の化
合物半導体のドライエッチング技術に関しては、集積回
路プロセス技術シリーズ 半導体ドライエッチング技
術、徳山巍 編著、産業図書株式会社、に系統的かつ詳
細に述べられている。本文献に詳細に述べられているよ
うに、化合物半導体のドライエッチング方式としては炭
化水素系ガスと塩素系ガスの二系統で検討がなされてい
る。このうち、炭化水素系ガスは、有毒且つ腐食性を有
する塩素系ガスと比較し使い易く、また、反応生成物の
蒸気圧が高く室温条件下で良好なエッチング加工が可能
である為に、広く用いられている。炭化水素系ガスのド
ライエッチング加工の公知例としては、例えば炭化水素
系ガスの反応性イオンエッチングで光導波路を形成した
FeドープInP埋込み半導体レーザの信頼性試験結果がジ
ャーナル オブ ライトウェイブ テクノロジー 15
巻、3号、534頁〜537頁、1997年に報告されている
2. Description of the Related Art An etching technology for a compound semiconductor is as follows.
It is used for various compound semiconductor devices such as a semiconductor laser, an optical modulator, a heterojunction bipolar transistor, and a high electron mobility transistor. The wet etching has long been used for the etching of compound semiconductors. However, in recent years, there has been an increasing demand for improving the processing dimension uniformity within the wafer surface, and research on dry etching technology has been advanced. Conventional dry etching techniques for compound semiconductors are described systematically and in detail in Integrated Circuit Process Technology Series Semiconductor Dry Etching Techniques, edited by Wei Tokuyama and Sangyo Tosho Co., Ltd. As described in detail in this document, two systems of a hydrocarbon-based gas and a chlorine-based gas have been studied as a dry etching method for a compound semiconductor. Of these, hydrocarbon-based gases are easier to use than toxic and corrosive chlorine-based gases, and the vapor pressure of the reaction product is high and good etching can be performed under room temperature conditions. Used. As a known example of the dry etching of a hydrocarbon gas, for example, an optical waveguide is formed by reactive ion etching of a hydrocarbon gas.
Reliability test results of Fe-doped InP embedded semiconductor lasers are published in Journal of Lightwave Technology 15
Volume 3, Issue 3, pages 534-537, reported in 1997

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の炭化水素系
ガスのドライエッチング技術には以下の問題点がある。
以下に述べる問題点は、エッチング対象材料の例として
InPを取り上げた例で議論するが、GaAsやInGaAsPでも同
様の議論が成り立つことを予め明記しておく。
The above-mentioned conventional dry etching technology of hydrocarbon gas has the following problems.
The problems described below are examples of materials to be etched.
Although discussion will be made with an example taking InP as an example, it is specified in advance that the same discussion holds for GaAs and InGaAsP.

【0004】炭化水素系ガスのプラズマ中でInPがエッ
チングされるメカニズムは、主として、 表面に吸着し
たメタンラジカルとIn原子がイオン衝撃のエネルギーを
得て反応しIn(CH3)2やIn(CH3)3を生成し脱離すること
と、表面に吸着した水素ラジカルとP原子が反応しPH3
生成し脱離することによる。しかしながら、反応生成物
の脱離の速度は常温で気体であるPH3の方がメチル化In
より早い為、エッチング加工表面はInリッチとなり、こ
れが多様な損傷の原因となる。すなわち、Inリッチ層そ
のものはもとより、エッチング加工後に空気中に晒すと
Inリッチ層は酸化してIn酸化物を形成するし、また、In
リッチ層より深い部分には、Inリッチ層からの拡散ある
いはイオン衝撃に伴うノックオン現象により、格子間型
のIn欠陥や空格子点型のP欠陥が侵入し、ドーパント原
子等結晶中に存在する種々の格子歪み部分と結合し、複
合欠陥を形成する。高速電子素子や半導体レーザでは、
それぞれ、電気的能動層、光学的活性層のエッチングが
中心であるため、エッチング時に生じる上記の如き損傷
は、素子の特性や素子寿命に関する信頼性に甚大な悪影
響を及ぼす。半導体レーザのメサ加工にドライエッチン
グを適用し、このメサを絶縁性半導体で埋め込んだ所謂
BH(Buried-Heterostructure)レーザを例にとれば、メ
サと埋込層の界面に残留する酸素原子はn型不純物であ
るためリーク電流の原因となるし、またInリッチ層がリ
ークパスとなることもいうまでもない。また、メサ内部
に形成された複合欠陥は、通電中に光と電流の作用によ
り増殖・複合化して非発光再結合中心を作り、閾値電流
および非発光電流の増加を招くのである。具体例を示せ
ば、上記文献に開示されているように、半導体レーザの
光導波路を炭化水素系ガスの反応性イオンエッチングで
形成した場合、活性層側面の損傷層の影響により通電試
験時の素子劣化の進行が速くなり、これは湿式エッチン
グにより損傷層を除去することにより抑制されることが
示されている。このように、従来はドライエッチング後
に湿式エッチングを追加することで損傷層を除去してき
た。しかし、湿式エッチングを追加するとウェハ面内で
のパターン寸法の均一性が著しく損なわれ、ドライエッ
チング加工の利点が失われた。
[0004] The mechanism by which InP is etched in the plasma of a hydrocarbon-based gas is mainly that methane radicals adsorbed on the surface react with In atoms by the energy of ion bombardment to react with In (CH 3 ) 2 and In (CH 3 ). 3) 3 and generating and desorbing hydrogen radicals and P atoms adsorbed on the surface due to desorption to react to PH 3. However, desorption rate of the reaction product methylation In direction of PH 3 is a gas at room temperature
Since it is faster, the etched surface becomes In-rich, which causes various damages. In other words, not only the In-rich layer itself, but also
The In-rich layer oxidizes to form In oxide, and
Interstitial In defects and vacancy P defects penetrate into the deeper part of the rich layer due to the diffusion from the In rich layer or knock-on phenomena due to ion bombardment. And form a composite defect. In high-speed electronic devices and semiconductor lasers,
Since the etching is mainly performed on the electrically active layer and the optically active layer, respectively, the above-mentioned damage caused at the time of etching has a serious adverse effect on the reliability of the device characteristics and device life. Dry etching is applied to mesa processing of a semiconductor laser, and this mesa is embedded in an insulating semiconductor, so-called
Taking a BH (Buried-Heterostructure) laser as an example, the oxygen atoms remaining at the interface between the mesa and the buried layer are n-type impurities, which cause a leak current, and the In-rich layer may serve as a leak path. Needless to say. In addition, the complex defects formed inside the mesa are multiplied and complexed by the action of light and current during energization to form a non-radiative recombination center, which causes an increase in the threshold current and the non-luminous current. As a specific example, as disclosed in the above document, when an optical waveguide of a semiconductor laser is formed by reactive ion etching of a hydrocarbon-based gas, an element at the time of an energization test is affected by a damaged layer on the side of an active layer. It has been shown that the degradation progresses faster and is suppressed by removing the damaged layer by wet etching. As described above, conventionally, the damaged layer has been removed by adding wet etching after dry etching. However, when wet etching is added, the uniformity of pattern dimensions in the wafer surface is significantly impaired, and the advantage of dry etching is lost.

【0005】本発明の第一の目的は、低損傷な加工表面
が得られる炭化水素系ガスのドライエッチング方法(及
びこれを用いた半導体装置の製造方法)を提供すること
にある。また、本発明の第二の目的は、本発明のドライ
エッチング方法を用いて製造した半導体装置を提供する
ことにある。本発明の第三の目的は、本発明のドライエ
ッチング方法を用いて製造した半導体レーザを提供する
ことにある。また、本発明の第四の目的は、本発明の半
導体レーザを搭載した光モジュールを提供することにあ
る。また、本発明の第五の目的は、本発明の半導体レー
ザを搭載した光伝送システムあるいは光情報処理システ
ム等の光応用システムを提供することにある。
A first object of the present invention is to provide a method for dry-etching a hydrocarbon-based gas (and a method for manufacturing a semiconductor device using the same) by which a processed surface with low damage can be obtained. A second object of the present invention is to provide a semiconductor device manufactured by using the dry etching method of the present invention. A third object of the present invention is to provide a semiconductor laser manufactured by using the dry etching method of the present invention. A fourth object of the present invention is to provide an optical module equipped with the semiconductor laser of the present invention. A fifth object of the present invention is to provide an optical application system such as an optical transmission system or an optical information processing system equipped with the semiconductor laser of the present invention.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第一の目的は、
炭化水素ガスを含む混合ガスのプラズマをエッチャント
として、あらかじめマスクパターンを形成した被加工物
に段差を形成するドライエッチング方法において、上記
混合ガスに、少なくとも一つの燐原子を構成要素とする
分子のガスが混合することにより達成される。また、上
記少なくとも一つの燐原子を構成要素とする分子がホス
フィンであることにより達成される。また、上記混合ガ
スに、少なくとも一つの砒素原子を構成要素とする分子
のガスが混合することにより達成される。また、上記少
なくとも一つの砒素原子を構成要素とする分子がアルシ
ンであることにより達成される。また、上記混合ガスが
水素ガスを含むことにより達成される。また、上記炭化
水素ガスがメタンガスであることにより達成される。ま
た、上記炭化水素ガスがエタンガスであることにより達
成される。また、上記被加工物がIII-V族化合物半導体
を含むことにより達成される。また、上記被加工物がII
I-V族混晶半導体を含むことにより達成される。また、
上記被加工物が燐を構成要素に含む半導体を含むことに
より達成される。また、本発明の第二の目的は、本発明
のドライエッチング方法を用いて製造した半導体装置を
提供することにより達成される。また、本発明の第三の
目的は、本発明のドライエッチング方法を用いて製造し
た半導体レーザを提供することにより達成される。ま
た、本発明の第四の目的は本発明の半導体レーザを搭載
した光モジュールを提供することにより達成される。ま
た、本発明の第五の目的は、本発明の半導体レーザを搭
載した光伝送システムあるいは光情報処理システム等の
光応用システムを提供することにより達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide:
In a dry etching method for forming a step on a workpiece on which a mask pattern has been formed in advance by using a plasma of a mixed gas containing a hydrocarbon gas as an etchant, the mixed gas may be a gas of a molecule having at least one phosphorus atom as a constituent element. Is achieved by mixing. It is also achieved that the molecule having at least one phosphorus atom as a constituent is phosphine. Further, it is achieved by mixing a gas of a molecule containing at least one arsenic atom with the above mixed gas. It is also achieved that the molecule containing at least one arsenic atom is arsine. In addition, this is achieved when the mixed gas contains hydrogen gas. In addition, this is achieved when the hydrocarbon gas is methane gas. Further, this is achieved by that the hydrocarbon gas is ethane gas. In addition, this is achieved when the workpiece includes a III-V compound semiconductor. In addition, the workpiece is II
This is achieved by including a group IV mixed crystal semiconductor. Also,
This is achieved when the workpiece includes a semiconductor containing phosphorus as a component. Further, a second object of the present invention is achieved by providing a semiconductor device manufactured by using the dry etching method of the present invention. Further, a third object of the present invention is achieved by providing a semiconductor laser manufactured by using the dry etching method of the present invention. Further, a fourth object of the present invention is achieved by providing an optical module equipped with the semiconductor laser of the present invention. Further, a fifth object of the present invention is achieved by providing an optical application system such as an optical transmission system or an optical information processing system equipped with the semiconductor laser of the present invention.

【0007】以下、本発明の作用について説明する。Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

【0008】本発明では、被エッチングIII-V族化合物
半導体のV族元素を構成要素として含む分子のガスを混
合することにより、V族原子の被加工表面からの脱離を
抑制するのである。以下、反応ガスにホスフィンを混合
しながらInPをエッチングする場合を例として説明す
る。エッチングガス中にホスフィンを添加すると、ホス
フィンの分圧が高まり、ガス中からエッチング表面への
ホスフィンの吸着量が増える為、エッチング生成物とし
てInP表面から脱離するホスフィンの脱離の速度が見掛
け上遅くなる。このため、InとPの脱離のスピードの不
釣り合いが緩和されるので、Inリッチ層の生成が抑制さ
れて損傷が低減されるのである。次に、本発明を作用さ
せるに必要なホスフィン流量について述べる。ホスフィ
ンの分圧を十分高めるには、エッチング中に反応生成物
として発生するホスフィン量よりも多くのホスフィンを
導入する必要がある。従って、エッチング速度等の条件
により最低限必要なホスフィン流量は変るので、必要流
量を一概に断定することはできない。そこで一例を挙げ
るに留める。メタンと水素の混合ガスの反応性イオンエ
ッチングにより2インチ(inch)径のInP基板をエッチ
ングレート0.05μm/min.でエッチングする場合につい
て考えることにする。この場合のエッチング生成物とし
てのホスフィン発生量をチャンバー内への導入流量に換
算すれば、およそ0.07sccmに相当する。従って、この場
合は少なくとも0.07sccm以上のホスフィンを添加すれ
ば、本発明の効果が現れるのである。
In the present invention, desorption of group V atoms from the surface to be processed is suppressed by mixing a gas of a molecule containing a group V element of a group III-V compound semiconductor to be etched as a constituent element. Hereinafter, a case where InP is etched while phosphine is mixed with a reaction gas will be described as an example. When phosphine is added to the etching gas, the partial pressure of phosphine increases, and the amount of phosphine adsorbed from the gas to the etching surface increases, so that the rate of desorption of phosphine desorbed from the InP surface as an etching product is apparent. Become slow. For this reason, the imbalance in the speed of desorption of In and P is alleviated, so that the generation of an In-rich layer is suppressed and damage is reduced. Next, the flow rate of phosphine necessary for operating the present invention will be described. In order to sufficiently increase the partial pressure of phosphine, it is necessary to introduce more phosphine than the amount of phosphine generated as a reaction product during etching. Therefore, the minimum required phosphine flow rate varies depending on the conditions such as the etching rate, and the required flow rate cannot be definitely determined. Therefore, just an example. Consider a case where an InP substrate having a diameter of 2 inches is etched at an etching rate of 0.05 μm / min. By reactive ion etching of a mixed gas of methane and hydrogen. If the amount of phosphine generated as an etching product in this case is converted into the flow rate introduced into the chamber, it corresponds to about 0.07 sccm. Therefore, in this case, if at least 0.07 sccm or more of phosphine is added, the effects of the present invention can be obtained.

【0009】上記の説明では、被エッチング材料が燐
(P)を構成要素として含み、反応ガスにホスフィンを
混合してエッチングする場合について述べたが、被エッ
チング材料が砒素(As)を構成要素として含む場合は
アルシンを混合することで同様の効果があることは言う
までもない。また、被エッチング材料が燐と砒素を共に
構成要素として含む場合はホスフィンとアルシンを同時
に混合することで大きな効果が得られることは言うまで
もない。
In the above description, a case has been described where the material to be etched contains phosphorus (P) as a constituent element and phosphine is mixed with a reaction gas for etching. However, the material to be etched contains arsenic (As) as a constituent element. When it is contained, it is needless to say that the same effect is obtained by mixing arsine. When the material to be etched contains both phosphorus and arsenic as constituents, it goes without saying that a great effect can be obtained by mixing phosphine and arsine simultaneously.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以上に述べた本発明の具体的な実
施の形態を、以下の実施例1乃至6及びこれらの関連図
面(図1〜6)により説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention described above will be described with reference to the following Examples 1 to 6 and their related drawings (FIGS. 1 to 6).

【0011】<実施例1>まず、本発明の第一の実施例
を図1を用いて詳細に説明する。本実施例では本発明の
エッチング方法を用いてエッチングしたn型InP基板の損
傷をフォトルミネッセンス測定により評価した結果を示
す。比較のために従来のホスフィンを添加しない条件で
エッチングした試料とドライエッチングを施さない参照
試料のデータも示した。
<First Embodiment> First, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Example 1 In this example, results of evaluation of damage to an n-type InP substrate etched using the etching method of the present invention by photoluminescence measurement are shown. For comparison, data of a conventional sample etched under the condition without addition of phosphine and a reference sample not subjected to dry etching are also shown.

【0012】始めにエッチング条件について述べる。本
実施例で用いた装置は平行平板型電極を有する反応性イ
オンエッチング装置である。本発明の条件によるエッチ
ングは、反応ガスとしてメタン8sccm、水素32sccm、ホ
スフィン10sccmを用い、ガス圧40mT、印加高周波電力20
0Wの状態で行い、2インチn型InP基板を1μmエッチング
した。また、従来条件のエッチングは反応ガスとしてメ
タン10sccm、水素40sccmを用い、ガス圧40mT、印加高周
波電力200Wの状態で行い、2インチn型InP基板を1μmエ
ッチングした。これら三種の試料に対し、硫酸により表
面を食刻しながら、フォトルミネッセンス測定を繰り返
した。フォトルミネッセンス強度の深さ方向分布の測定
結果を図1に示す。ドライエッチングを施していない参
照試料のフォトルミネッセンス強度が表面数nmを除いて
ほぼ一定であるのに対し、ホスフィンを添加しない従来
技術のドライエッチングを施した試料は、表面から40nm
の領域でフォトルミネッセンス強度が著しく小さくなっ
ている。これは、表面から40nmの領域では損傷が激し
く、非発光再結合がおこっているためである。これに対
し、本発明のホスフィンを添加したドライエッチングを
施した試料では、表面でのInの脱離とPの脱離速度が均
衡してInリッチ層が生成しない本発明の効果を反映し
て、エッチング表面の損傷発生は抑制され、フォトルミ
ネッセンス強度の低下領域は表面から10nm以下と従来技
術のドライエッチング損傷と比較して極めて低損傷な加
工表面が得られた。
First, the etching conditions will be described. The apparatus used in this embodiment is a reactive ion etching apparatus having parallel plate electrodes. Etching under the conditions of the present invention uses methane 8 sccm, hydrogen 32 sccm, phosphine 10 sccm as a reaction gas, a gas pressure of 40 mT, and an applied high-frequency power of 20.
This was performed in the state of 0 W, and the 2-inch n-type InP substrate was etched by 1 μm. Etching under conventional conditions was performed using 10 sccm of methane and 40 sccm of hydrogen as a reaction gas at a gas pressure of 40 mT and an applied high-frequency power of 200 W to etch a 2-inch n-type InP substrate at 1 μm. Photoluminescence measurement was repeated on these three samples while etching the surface with sulfuric acid. FIG. 1 shows the measurement results of the distribution of the photoluminescence intensity in the depth direction. The photoluminescence intensity of the reference sample not subjected to dry etching is almost constant except for a few nm on the surface, whereas the sample subjected to dry etching of the prior art without adding phosphine is 40 nm from the surface.
In the region, the photoluminescence intensity is significantly reduced. This is because damage is severe in a region 40 nm from the surface, and non-radiative recombination occurs. On the other hand, in the sample subjected to the dry etching to which the phosphine of the present invention was added, the effect of the present invention in which the desorption rate of In on the surface and the desorption rate of P are balanced and an In-rich layer is not generated is reflected. In addition, the occurrence of damage to the etched surface was suppressed, and the region where the photoluminescence intensity was reduced was 10 nm or less from the surface, and a processed surface which was extremely low as compared with the dry etching damage of the prior art was obtained.

【0013】なお、本実施例では、反応性イオンエッチ
ング装置を用いた場合について述べたが、マイクロ波エ
ッチング装置やケミカルドライエッチング装置等、他の
エッチング装置を用いても同様の効果があることが確認
されている。また、本実施例では、InP基板のエッチン
グにホスフィンを添加した例を述べたが、GaAsのエッチ
ングにアルシンを添加した場合や、InGaAsPのエッチン
グにアルシンとホスフィンを同時に添加した場合でも同
様の効果が観測された。また、本実施例では、ホスフィ
ン以外の反応ガスとして、メタンと水素ガスを用いた例
を示したが、エタンガスと水素の混合ガスを用いた場合
も同様の効果が得られた。もちろんこれらの反応ガスに
酸素やアルゴン等のガスを添加しても本発明の効果に変
わりはないことは言うまでもない。また、混合ガス中に
水素を含まなくても同様の効果が得られることも確認し
ている。
In this embodiment, the case where a reactive ion etching apparatus is used has been described. However, the same effect can be obtained by using another etching apparatus such as a microwave etching apparatus or a chemical dry etching apparatus. Has been confirmed. In this embodiment, the example in which phosphine is added to the etching of the InP substrate is described.However, the same effect can be obtained when arsine is added to the etching of GaAs or when arsine and phosphine are added simultaneously to the etching of InGaAsP. Observed. Further, in the present embodiment, an example was shown in which methane and hydrogen gas were used as the reaction gas other than phosphine, but similar effects were obtained when a mixed gas of ethane gas and hydrogen was used. Needless to say, the effect of the present invention does not change even if a gas such as oxygen or argon is added to these reaction gases. Also, it has been confirmed that the same effect can be obtained even if hydrogen is not contained in the mixed gas.

【0014】<実施例2>次に第二の実施例を図2によ
り詳細に説明する。
<Embodiment 2> Next, a second embodiment will be described in detail with reference to FIG.

【0015】n型InP基板2上に有機金属気相成長法によ
り、n型InPバッファ層(厚さ0.3ミクロン)4、アンドープ
多重量子井戸活性層5、p型InPクラッド層(厚さ2.0ミク
ロン)6、p型InGaAsコンタクト層(厚さ0.2ミクロン)7を
順次形成した。多重量子井戸活性層5は、InGaAs井戸層
(厚さ60nm)5層を、InGaAsP障壁層(厚さ100nm、組成波長
1.15ミクロン)6層で挟んだものである。次に熱CVD法に
より厚さ300nmのSiO2膜を形成し、通常のリソグラフィ
技術を用いて幅1.5ミクロンのSiO2ストライプ1を形成し
た(図2(a))。次にこのウェハを平行平板型電極構造を有
するエッチング装置の陰極電極上に搬入し、エタンと水
素とアルゴンとホスフィンの混合ガス50sccm(混合比4:1
0:1:1)をエッチング処理装置内に導入し、ガス圧80mTに
おいて、試料を配置した電極を陰極とする高周波電力30
0Wを供給してグロー放電をおこすことにより、反応性イ
オンエッチングを行い、基板に3ミクロンの段差を形成
した。この際、反応ガスにホスフィンが含まれるため、
エッチング後の表面に損傷はほとんど発生しない(図2
(b))。その後、酸素プラズマアッシングによりエッチン
グ中に SiO2パターン1上に堆積したポリマーを除去した
後、有機金属気相成長炉内に搬入した。次に成長温度60
0℃にてホスフィンガス、トリメチルインジウム、フェ
ロセン、および塩化メチルを導入してFeドープ半絶縁性
InP電流狭窄層(成長厚さ3ミクロン)8を成長した(図2
(c))。InPのような化合物半導体はSiO2ストライプ上に
は成長しないので、InP層により半導体露出面が選択的
に埋め込まれる。但し、 SiO2ストライプ上にアモルフ
ァスまたは多結晶状に半導体が析出することがあるが、
本実施例のごとく塩化メチルを微量添加することによ
り、そのような析出を抑制することができ、また埋込み
表面を平坦にすることができる。埋込み成長後、 SiO2
ストライプ1を希フッ酸で除去し、p側電極9を形成し、
基板裏面を研磨により薄くした後、裏面にn側電極10を
形成した(図2(d))。最後に分割、壁開することにより、
発光波長1.55ミクロンの半導体レーザを作製した。
An n-type InP buffer layer (thickness 0.3 μm) 4, an undoped multiple quantum well active layer 5 and a p-type InP cladding layer (thickness 2.0 μm) are formed on an n-type InP substrate 2 by metal organic chemical vapor deposition. 6, a p-type InGaAs contact layer (0.2 micron thick) 7 was formed in order. The multiple quantum well active layer 5 is an InGaAs well layer
5 layers (thickness: 60 nm) and InGaAsP barrier layer (thickness: 100 nm, composition wavelength
1.15 microns) sandwiched between 6 layers. Next, an SiO 2 film having a thickness of 300 nm was formed by a thermal CVD method, and an SiO 2 stripe 1 having a width of 1.5 μm was formed using a normal lithography technique (FIG. 2A). Next, this wafer is loaded onto the cathode electrode of an etching apparatus having a parallel plate electrode structure, and a mixed gas of ethane, hydrogen, argon, and phosphine is mixed at 50 sccm (mixing ratio: 4: 1).
0: 1: 1) was introduced into the etching apparatus, and at a gas pressure of 80 mT, a high-frequency power of 30 using the electrode on which the sample was placed as a cathode.
By supplying 0 W and performing glow discharge, reactive ion etching was performed to form a 3 micron step on the substrate. At this time, since the reaction gas contains phosphine,
Almost no damage occurs on the etched surface (Fig. 2
(b)). Thereafter, the polymer deposited on the SiO 2 pattern 1 during the etching was removed by oxygen plasma ashing, and then carried into a metal organic chemical vapor deposition furnace. Next, growth temperature 60
Fe-doped semi-insulating by introducing phosphine gas, trimethylindium, ferrocene, and methyl chloride at 0 ° C
InP current confinement layer (growth thickness 3 microns) 8 was grown (Fig. 2
(c)). Since a compound semiconductor such as InP does not grow on the SiO 2 stripe, the semiconductor exposed surface is selectively buried by the InP layer. However, amorphous or polycrystalline semiconductor may be deposited on the SiO 2 stripe,
By adding a small amount of methyl chloride as in this embodiment, such precipitation can be suppressed, and the embedded surface can be made flat. After buried growth, SiO 2
Stripe 1 is removed with diluted hydrofluoric acid to form p-side electrode 9,
After the back surface of the substrate was thinned by polishing, an n-side electrode 10 was formed on the back surface (FIG. 2 (d)). Finally, by dividing and opening the wall,
A semiconductor laser with an emission wavelength of 1.55 microns was fabricated.

【0016】作製したレーザ素子は、損傷に起因する非
発光再結合等の無効電流成分が少ない本発明の効果を反
映して、室温、連続条件においてしきい値電流10mA、発
振効率0.45W/Aと低しきい値で且つ高効率な特性が得ら
れた。また、50℃、5mWでの一定光出力通電試験を行っ
た結果、本発明の欠陥の少ない結晶構造を反映して、推
定寿命として20万時間が得られた。本実施例では本発明
を1.55μm帯の半導体レーザに適用した場合について述
べたが、1.3μm帯や他の波長帯の半導体レーザにも適
用可能である。また、本実施例では平行平板型電極を有
する反応性イオンエッチングを用いた場合について述べ
たが、ECR型やICP型のマイクロ波エッチング装置を用い
ても同様の効果がある。また、本実施例ではマスク材と
してSiO2を用いた場合について述べたが、Si3N4等他の
材料を用いても良い。また、本実施例では、本発明を半
導体レーザに適用した場合について述べたが、光変調
器、高電子移動度トランジスタ、電界効果トランジス
タ、フォトダイオード、ならびに光導波路素子等の他の
化合物半導体素子に適用することもできた。また、本実
施例では、エタン/水素/アルゴン/ホスフィンの混合
ガスを用いた例について述べたが、炭化水素ガスとして
はメタンを用いてもよい。また混合ガスに二酸化炭素や
酸素等の他のガスを加えても良い。また、本実施例では
反応ガスにホスフィンのみを添加場合について述べた
が、活性層はInGaAsPで構成されるので、ホスフィンと
アルシンを同時に添加することにより、さらに大きな損
傷低減効果が確認されたことを追記する。
The fabricated laser device has a threshold current of 10 mA and an oscillation efficiency of 0.45 W / A at room temperature and under continuous conditions, reflecting the effect of the present invention in which the reactive current component such as non-radiative recombination due to damage is small. Thus, characteristics with low threshold and high efficiency were obtained. In addition, as a result of conducting a constant optical output current test at 50 ° C. and 5 mW, an estimated lifetime of 200,000 hours was obtained, reflecting the crystal structure with few defects of the present invention. In this embodiment, the case where the present invention is applied to a semiconductor laser in the 1.55 μm band is described, but the present invention is also applicable to a semiconductor laser in the 1.3 μm band and other wavelength bands. Further, in this embodiment, the case where the reactive ion etching having the parallel plate type electrode is used has been described. However, the same effect can be obtained by using an ECR type or ICP type microwave etching apparatus. Further, in the present embodiment, the case where SiO 2 is used as the mask material has been described, but other materials such as Si 3 N 4 may be used. In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a semiconductor laser has been described. However, the present invention is applicable to other compound semiconductor devices such as an optical modulator, a high electron mobility transistor, a field effect transistor, a photodiode, and an optical waveguide device. Could also be applied. Further, in this embodiment, an example using a mixed gas of ethane / hydrogen / argon / phosphine has been described, but methane may be used as the hydrocarbon gas. Further, another gas such as carbon dioxide or oxygen may be added to the mixed gas. In this example, the case where only phosphine was added to the reaction gas was described.However, since the active layer is composed of InGaAsP, it was confirmed that a further greater damage reduction effect was confirmed by adding phosphine and arsine simultaneously. Append.

【0017】<実施例3>次に第三の実施例を図3によ
り詳細に説明する。図3は本発明を用いて波長1.3μm
帯の分布帰還型半導体レーザを作製した例である。図3
(a)に示すように、n型(100)InP基板1上に有機金属気相
成長法によりn型InPバッファ層1.0μm15、n型InGaAs
P下側ガイド層(組成波長1.10μm)0.05μm、5周期の
多重量子井戸層(6.0nm厚の1%圧縮歪InGaAsP(組成波
長1.37μm)井戸層、10nm厚のInGaAsP(組成波長1.10
μm)障壁層)、InGaAsP (組成波長1.10μm)上側光
ガイド層0.05μmからなる活性層16、第一p型InPクラ
ッド層0.1μm17、アンドープInGaAsP (組成波長1.15μ
m)回折格子供給層0.05μm18を順次形成する。多重量
子井戸活性層16の発光波長は約1.31μmである。次に、
電子ビーム描画法により周期241nmで素子の中央で位相
の反転した回折格子レジストパターン4を形成し、 ECR
プラズマエッチング装置内に搬入後、メタンガス10scc
m、水素ガス30sccm、ホスフィンガス2sccm、ガス圧2m
T、マイクロ波パワー1000W、RFバイアス50Vの条件でエ
ッチングする。これにより、図3(b)に示すように周期24
1nmで素子の中央で位相の反転した回折格子20を基板全
面に形成する。回折格子の深さは約100nmとし、回折格
子が回折格子供給層18を貫通し第一p型InPクラッド層17
に達するようにする。続いて、有機金属気相成長法によ
り第二p型InPクラッド層1.7μm21、高濃度p型InGaAs
キャップ層0.2μm22を順次形成する(図3(c))。続いて
横幅約1.5μmの埋め込み型レーザ構造または横幅約2.2
μmのリッジ導波路型レーザ構造に加工形成した後、上
部電極23、下部電極24を形成する。図3(d)に示すように
劈開工程により素子長400μmの素子に切り出した後、
素子の両端面には反射率約1%の低反射膜25を公知の手
法により形成する。
<Embodiment 3> Next, a third embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 shows a wavelength of 1.3 μm using the present invention.
This is an example of fabricating a band distributed feedback semiconductor laser. FIG.
As shown in (a), an n-type (100) InP buffer layer 1.0 μm15, n-type InGaAs
P lower guide layer (composition wavelength 1.10 μm) 0.05 μm, 5-period multiple quantum well layer (6.0% thick 1% compression strained InGaAsP (composition wavelength 1.37 μm) well layer, 10 nm thick InGaAsP (composition wavelength 1.10 μm)
μm) barrier layer), InGaAsP (composition wavelength 1.10 μm), active layer 16 composed of upper light guide layer 0.05 μm, first p-type InP cladding layer 0.1 μm17, undoped InGaAsP (composition wavelength 1.15 μm)
m) A diffraction grating supply layer of 0.05 μm 18 is sequentially formed. The emission wavelength of the multiple quantum well active layer 16 is about 1.31 μm. next,
A diffraction grating resist pattern 4 whose phase was inverted at the center of the device with a period of 241 nm was formed by electron beam lithography, and the ECR
After loading into plasma etching equipment, methane gas 10scc
m, hydrogen gas 30sccm, phosphine gas 2sccm, gas pressure 2m
Etch under the conditions of T, microwave power of 1000 W and RF bias of 50 V. As a result, as shown in FIG.
A diffraction grating 20 whose phase is inverted at the center of the device at 1 nm is formed on the entire surface of the substrate. The depth of the diffraction grating is about 100 nm, and the diffraction grating penetrates the diffraction supply layer 18 and the first p-type InP cladding layer 17.
To reach. Subsequently, a second p-type InP cladding layer 1.7 μm 21 and a high-concentration p-type InGaAs
A cap layer 0.2 μm 22 is sequentially formed (FIG. 3C). Next, a buried laser structure with a width of about 1.5 μm or a width of about 2.2 μm
After working to form a ridge waveguide type laser structure of μm, an upper electrode 23 and a lower electrode 24 are formed. As shown in FIG. 3 (d), after being cut into devices having a device length of 400 μm by a cleavage process,
A low-reflection film 25 having a reflectance of about 1% is formed on both end surfaces of the element by a known method.

【0018】作製した1.3μm帯の分布帰還型半導体レ
ーザ素子は回折格子形成時に損傷が生成しないため、損
傷があった場合に発生する非発光再結合による無効電流
成分が少ないことを反映して、室温、連続条件において
しきい値電流10mA、発振効率0.45W/Aと低しきい値で且
つ高効率な特性が得られた。また、50℃、5mWでの一定
光出力通電試験を行った結果、損傷層のない高品位な結
晶構造を反映して、推定寿命として20万時間が得られ
た。発振しきい値以下に順バイアスを印加した場合の、
スペクトル形状を図3(e)示した。位相シフト型の回折格
子を反映してストップバンドの中央に発振主モードが現
われる典型的なスペクトルが得られた。また、本発明の
優れた加工寸法制御性を反映して、位相シフト型回折格
子作製の再現性・単一モード選択性極めて高く、85℃の
高温においても副モード抑圧比40dB以上の安定な単一
モード動作を95%以上の高い製造歩留まりで実現した。
本構造は1.3μm帯のみならず1.55μm帯や他の波長帯
の分布帰還型半導体レーザにも適用可能である。
The fabricated distributed feedback semiconductor laser device in the 1.3 μm band does not cause damage during the formation of the diffraction grating, and reflects a small reactive current component due to non-radiative recombination generated when there is damage. Under a continuous condition at room temperature, the threshold current was 10 mA, the oscillation efficiency was 0.45 W / A, and a low threshold and high efficiency characteristics were obtained. In addition, as a result of conducting a constant light output current test at 50 ° C. and 5 mW, an estimated lifetime of 200,000 hours was obtained, reflecting a high-grade crystal structure without a damaged layer. When a forward bias is applied below the oscillation threshold,
The spectrum shape is shown in FIG. A typical spectrum in which the oscillation dominant mode appears at the center of the stop band reflecting the phase shift type diffraction grating was obtained. In addition, reflecting the excellent process dimension controllability of the present invention, the reproducibility and single mode selectivity of the phase shift type diffraction grating are extremely high, and the stable single mode with a submode suppression ratio of 40 dB or more even at a high temperature of 85 ° C. One-mode operation has been achieved with a high production yield of 95% or more.
This structure can be applied not only to the 1.3 μm band but also to a distributed feedback semiconductor laser in the 1.55 μm band and other wavelength bands.

【0019】<実施例4>次に第四の実施例を図4によ
り詳細に説明する。図4は実施例3の分布帰還型半導体
レーザ26をヒートシンク27上に実装した後、光学レンズ
28、後端面光出力モニタ用のフォトダイオード29と光フ
ァイバ30とを一体化した光送信モジュールの構造図であ
る。室温、連続条件においてしきい値電流10mA、発振効
率0.20W/Aであった。また、本発明の照射損傷の少ない
結晶構造を反映して推定寿命として20万時間が得られ
た。また、85℃の高温においてもしきい値電流25mA、発
振効率0.13W/Aと良好な発振特性を得た。また、本発明
の優れた加工寸法制御性を反映して、85℃の高温におい
ても副モード抑圧比40dB以上の安定な単一モード動作
を95%以上の高い製造歩留まりで実現した。本レーザで
は規格化光結合係数を2.5以上と高く設定できるため、
モジュール実装での最大の課題であるファイバ端からの
戻り光による発振特性の劣化は全く起こらなかった。
<Embodiment 4> Next, a fourth embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 shows the optical lens after mounting the distributed feedback semiconductor laser 26 of the third embodiment on the heat sink 27.
28 is a structural diagram of an optical transmission module in which a photodiode 29 for monitoring the light output of the rear end face and an optical fiber 30 are integrated. At room temperature and under continuous conditions, the threshold current was 10 mA and the oscillation efficiency was 0.20 W / A. In addition, an estimated lifetime of 200,000 hours was obtained reflecting the crystal structure of the present invention with less irradiation damage. In addition, even at a high temperature of 85 ° C, a threshold current of 25 mA and an oscillation efficiency of 0.13 W / A were obtained, showing good oscillation characteristics. In addition, reflecting the excellent processing dimension controllability of the present invention, a stable single mode operation with a sub mode suppression ratio of 40 dB or more was realized at a high production yield of 95% or more even at a high temperature of 85 ° C. With this laser, the standardized optical coupling coefficient can be set as high as 2.5 or more.
The degradation of oscillation characteristics due to the return light from the fiber end, which is the biggest problem in module mounting, did not occur at all.

【0020】<実施例5>次に第五の実施例を図5によ
り詳細に説明する。図5は、実施例4の送信モジュール
31を用いた幹線系光通信システムである。送信装置32は
送信モジュール31とこのモジュール31を駆動するための
駆動系33とを有する。モジュール31からの光信号がファ
イバ34を通って受信装置35内の受光部36で検出される。
本実施例に係る光通信システムによれば100km以上の無
中継光伝送が容易に実現できる。これはチャーピングが
著しく低減される結果、ファイバ34の分散による信号劣
化がやはり著しく低減されることに基づく。
<Embodiment 5> Next, a fifth embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 illustrates a transmission module according to the fourth embodiment.
This is a trunk optical communication system using No. 31. The transmission device 32 has a transmission module 31 and a drive system 33 for driving the module 31. The optical signal from the module 31 passes through the fiber 34 and is detected by the light receiving unit 36 in the receiving device 35.
According to the optical communication system of this embodiment, repeaterless optical transmission over 100 km can be easily realized. This is based on the fact that the chirping is significantly reduced, so that the signal degradation due to the dispersion of the fiber 34 is also significantly reduced.

【0021】<実施例6>次に第六の実施例を図6によ
り詳細に説明する。図6は本発明を用いてGaAs系HBT(He
terojunction Bipolar Transistor)を作製した例であ
る。本HBT素子はエミッタキャップ層66,エミッタ層6
5,ベース層64,コレクタ層63,サブコレクタ層62,基
板61からなる。これを、エミッタ電極であるタングステ
ンシリサイド電極67をマスクとして自己整合的に用い、
本発明のエッチング方法によってn-In0.5Ga0.5As/n-GaA
sエミッタキャップ層66からn-Al0.3Ga0.7Asエミッタ層6
5までをエッチング加工する(図6(a))。 エッチング加
工にはICP(Inductively-coupledplasma)エッチング装置
を用いる。エッチング条件はメタンガス10sccm、水素ガ
ス40sccm、アルシンガス2sccm、ガス圧4mT、入射パワー
1000W、RFバイアス30Vである。その後、エミッタ電極側
壁にSiO2膜68を形成した後、これらをマスクとしてp型A
lGaAsベース層64からGaAsコレクタ層63までを上と同様
の方法によりエッチング加工する(図6(b))。この後、
側壁SiO2膜68を希フッ酸により除去、埋込SiO269と絶縁
用側壁SiO270を形成(図6(c))、ベース電極71とコレク
タ電極72を形成し、目的のHBT素子を得た(図6(d))。
<Embodiment 6> Next, a sixth embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 shows a GaAs HBT (He
This is an example of producing a terojunction bipolar transistor. This HBT device has an emitter cap layer 66, an emitter layer 6
5, a base layer 64, a collector layer 63, a sub-collector layer 62, and a substrate 61. This is used in a self-aligned manner by using the tungsten silicide electrode 67 as an emitter electrode as a mask,
According to the etching method of the present invention, n-In 0.5 Ga 0.5 As / n-GaA
s Emitter cap layer 66 to n-Al 0.3 Ga 0.7 As emitter layer 6
Etch up to 5 (Fig. 6 (a)). An ICP (Inductively-coupled plasma) etching apparatus is used for the etching. Etching conditions are methane gas 10sccm, hydrogen gas 40sccm, arsine gas 2sccm, gas pressure 4mT, incident power
1000W, RF bias 30V. Then, after forming an SiO 2 film 68 on the side wall of the emitter electrode, using these as a mask, the p-type A
The portions from the lGaAs base layer 64 to the GaAs collector layer 63 are etched by the same method as above (FIG. 6B). After this,
The side wall SiO 2 film 68 is removed with dilute hydrofluoric acid, the buried SiO 2 69 and the insulating side wall SiO 2 70 are formed (FIG. 6C), the base electrode 71 and the collector electrode 72 are formed, and the target HBT element is formed. (Fig. 6 (d)).

【0022】作製した素子は、エッチング損傷によるベ
ース層再結合中心の形成が大幅に抑制される本発明の効
果を反映し、推定寿命15万時間と良好な信頼性を達成し
た。尚、本実施例はGaAs系HBT素子について述べたが、I
nP系HBT素子、HEMT(High Electron Mobility Transisto
r)素子や、これらのMMIC(Monolithic Microwave Integr
ated Circuit)等、その他の化合物半導体電子デバイス
でも同様の効果が得られた。
The fabricated device achieved good reliability with an estimated lifetime of 150,000 hours, reflecting the effect of the present invention in which the formation of recombination centers in the base layer due to etching damage was greatly suppressed. In this embodiment, the GaAs HBT element has been described.
nP HBT element, HEMT (High Electron Mobility Transisto)
r) devices and their MMICs (Monolithic Microwave Integr
ated Circuit) and other compound semiconductor electronic devices, the same effect was obtained.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、低損傷な化合物半導体
のドライエッチング加工を実現できる。本発明を用いれ
ば、化合物半導体素子の高信頼化及び製造の歩留り向上
による低コスト化に効果がある。
According to the present invention, dry etching of a compound semiconductor with low damage can be realized. The use of the present invention is effective in reducing the cost by increasing the reliability of the compound semiconductor device and improving the production yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施例を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二の実施例を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第三の実施例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第四の実施例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第五の実施例を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第六の実施例を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…SiO2マスク、2…InP基板、4…n型InPバッファ層、5
…アンドープ多重量子井戸活性層、6…p型InPクラッド
層、7…p型InGaAsコンタクト層、8…Feドープ半絶縁性
InP電流狭窄層、9…p側電極、10…n側電極、15…n型In
Pバッファ層、16…多重量子井戸活性層、17…第一p型I
nPクラッド層、18…アンドープInGaAsP回折格子供給
層、20…回折格子、21…第二p型InPクラッド層、22…
p型InGaAsキャップ層、23…上部電極、24…下部電極、
25…低反射膜、26…分布帰還型半導体レーザ、27…ヒー
トシンク、28…光学レンズ、29…フォトダイオード、30
…光ファイバ、31…送信モジュール、32…送信装置、33
…駆動系、34…光ファイバ、35…受信装置、36…受光
部、61…GaAs基板、62…サブコレクタ層、63…GaAsコレ
クタ層、64…p型AlGaAsベース層、65…n-Al0.3Ga0.7As
エミッタ層、66… n-In0.5Ga0.5As/n-GaAsエミッタキャ
ップ層、67…タングステンシリサイド電極、68…側壁Si
O2膜、69…埋込SiO2、70…絶縁用側壁SiO2、71…ベース
電極、72…コレクタ電極。
1 ... SiO 2 mask, 2 ... InP substrate, 4 ... n-type InP buffer layer, 5
... undoped multiple quantum well active layer, 6 ... p-type InP cladding layer, 7 ... p-type InGaAs contact layer, 8 ... Fe-doped semi-insulating property
InP current confinement layer, 9 ... p-side electrode, 10 ... n-side electrode, 15 ... n-type In
P buffer layer, 16: multiple quantum well active layer, 17: first p-type I
nP cladding layer, 18 ... undoped InGaAsP diffraction grating supply layer, 20 ... diffraction grating, 21 ... second p-type InP cladding layer, 22 ...
p-type InGaAs cap layer, 23 ... upper electrode, 24 ... lower electrode,
25: Low reflection film, 26: Distributed feedback semiconductor laser, 27: Heat sink, 28: Optical lens, 29: Photodiode, 30
... optical fiber, 31 ... transmission module, 32 ... transmission device, 33
... Drive system, 34 ... Optical fiber, 35 ... Receiving device, 36 ... Light receiving section, 61 ... GaAs substrate, 62 ... Sub-collector layer, 63 ... GaAs collector layer, 64 ... p-type AlGaAs base layer, 65 ... n-Al 0.3 Ga 0.7 As
Emitter layer, 66 ... n-In 0.5 Ga 0.5 As / n-GaAs emitter cap layer, 67 ... tungsten silicide electrode, 68 ... sidewall Si
O 2 film, 69: embedded SiO 2 , 70: insulating side wall SiO 2 , 71: base electrode, 72: collector electrode.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭化水素ガスを含む混合ガスのプラズマを
エッチャントとして、あらかじめマスクパターンを形成
した被加工物に段差を形成するドライエッチング方法に
おいて、上記混合ガスに、少なくとも一つの燐原子を構
成要素とする分子のガスが混合されていることを特徴と
するドライエッチング方法。
1. A dry etching method for forming a step on a workpiece on which a mask pattern has been formed in advance by using a plasma of a mixed gas containing a hydrocarbon gas as an etchant, wherein the mixed gas contains at least one phosphorus atom. Dry etching method, wherein a gas of the following molecule is mixed.
【請求項2】請求項1に記載のドライエッチング方法に
おいて、上記少なくとも一つの燐原子を構成要素とする
分子がホスフィンであることを特徴とするドライエッチ
ング方法。
2. The dry etching method according to claim 1, wherein the molecule having at least one phosphorus atom as a constituent is phosphine.
【請求項3】炭化水素ガスを含む混合ガスのプラズマを
エッチャントとして、あらかじめマスクパターンを形成
した被加工物に段差を形成するドライエッチング方法に
おいて、上記混合ガスに、少なくとも一つの砒素原子を
構成要素とする分子のガスが混合されていることを特徴
とするドライエッチング方法。
3. A dry etching method for forming a step on a workpiece on which a mask pattern has been formed in advance using plasma of a mixed gas containing a hydrocarbon gas as an etchant, wherein said mixed gas contains at least one arsenic atom. Dry etching method, wherein a gas of the following molecule is mixed.
【請求項4】請求項3に記載のドライエッチング方法に
おいて、上記少なくとも一つの砒素原子を構成要素とす
る分子がアルシンであることを特徴とするドライエッチ
ング方法。
4. The dry etching method according to claim 3, wherein the molecule comprising at least one arsenic atom is arsine.
【請求項5】請求項1乃至4に記載のドライエッチング
方法において、上記混合ガスが水素ガスを含むことを特
徴とするドライエッチング方法。
5. The dry etching method according to claim 1, wherein said mixed gas contains hydrogen gas.
【請求項6】請求項1乃至5に記載のドライエッチング
方法において、上記炭化水素ガスがメタンガスであるこ
とを特徴とするドライエッチング方法。
6. The dry etching method according to claim 1, wherein said hydrocarbon gas is methane gas.
【請求項7】請求項1乃至6に記載のドライエッチング
方法において、上記炭化水素ガスがエタンガスであるこ
とを特徴とするドライエッチング方法。
7. The dry etching method according to claim 1, wherein said hydrocarbon gas is ethane gas.
【請求項8】請求項1乃至7に記載のドライエッチング
方法において、上記被加工物がIII-V族化合物半導体を
含むことを特徴とするドライエッチング方法。
8. The dry etching method according to claim 1, wherein said workpiece includes a group III-V compound semiconductor.
【請求項9】請求項1乃至8に記載のドライエッチング
方法において、上記被加工物がIII-V族混晶半導体を含
むことを特徴とするドライエッチング方法。
9. A dry etching method according to claim 1, wherein said workpiece includes a group III-V mixed crystal semiconductor.
【請求項10】請求項1乃至9に記載のドライエッチン
グ方法において、上記被加工物が燐または砒素を構成要
素に含む半導体を含むことを特徴とするドライエッチン
グ方法。
10. The dry etching method according to claim 1, wherein the workpiece includes a semiconductor containing phosphorus or arsenic as a component.
【請求項11】請求項1乃至10に記載のドライエッチ
ング方法を用いて製造したことを特徴とする半導体装
置。
11. A semiconductor device manufactured by using the dry etching method according to claim 1.
【請求項12】請求項1乃至10に記載のドライエッチ
ング方法を用いて製造したことを特徴とする半導体レー
ザ。
12. A semiconductor laser manufactured by using the dry etching method according to claim 1.
【請求項13】請求項12に記載の半導体レーザを搭載
したことを特徴とする光モジュール。
13. An optical module comprising the semiconductor laser according to claim 12.
【請求項14】請求項12に記載の半導体レーザを搭載
したことを特徴とする光応用システム。
14. An optical application system comprising the semiconductor laser according to claim 12.
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