JPS59181020A - 半導体のエツチング方法 - Google Patents
半導体のエツチング方法Info
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- JPS59181020A JPS59181020A JP5412783A JP5412783A JPS59181020A JP S59181020 A JPS59181020 A JP S59181020A JP 5412783 A JP5412783 A JP 5412783A JP 5412783 A JP5412783 A JP 5412783A JP S59181020 A JPS59181020 A JP S59181020A
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- wafer
- mesa stripe
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 29
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 16
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- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 3
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Classifications
-
- 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
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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
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体のエツチング方法に関する。
半導体装置の製造工程にはエツチング深さ、もしくはエ
ツチングマスクに沿った横方向エツチング量を均一に行
なう必要のある場合が存在する。
ツチングマスクに沿った横方向エツチング量を均一に行
なう必要のある場合が存在する。
その典型例として埋込みへテロ構造半導体レーザのメサ
エッチング工程が挙げられる。
エッチング工程が挙げられる。
埋込みへテロ構造半導体レーザは、ストライプ状の活性
層光導波路のまわりを、より低い屈折率及びより高い禁
制帯幅を有する半導体埋込み層で完全に埋込んだ構造の
半導体レーザであり、低閾値電流、基本横モード発振、
放射ビーム断面の高真円率及び直線性の高い電流−光出
力特性等の優れた特性を示し、光フアイバ通信、光情報
処理用の高性能光源として用いられる。この様な埋込み
へテロ構造半導体レーザとしては、上記活性層導波路を
含むメサストライプ部以外のダブルへテロ成長層をメサ
エッチングにより除去し、該メサストライプ部の両側の
みを埋込み成長する通常の埋込みへテロ構造半導体レー
ザの他に、活性層光導路を含むメサストライプ部の両側
にメサエッチングによる２本のストライブ溝を形成し、
該溝部を含むウェハ全表面を平担に埋込んだ二重チャン
不ル形プレーナ埋込みへテロ構造半導体レーザが知られ
ている。（昭和５７年春季第２９回応用物理学関係連合
講演会講演予稿集２ａ−Ｈ−２又は特願５６−１６６６
６６参照） 特に後者の構造の半導体レーザは埋込み成長面が平担と
なシ、その後の製造工程が容易である点で前者の構造の
ものに優る。
層光導波路のまわりを、より低い屈折率及びより高い禁
制帯幅を有する半導体埋込み層で完全に埋込んだ構造の
半導体レーザであり、低閾値電流、基本横モード発振、
放射ビーム断面の高真円率及び直線性の高い電流−光出
力特性等の優れた特性を示し、光フアイバ通信、光情報
処理用の高性能光源として用いられる。この様な埋込み
へテロ構造半導体レーザとしては、上記活性層導波路を
含むメサストライプ部以外のダブルへテロ成長層をメサ
エッチングにより除去し、該メサストライプ部の両側の
みを埋込み成長する通常の埋込みへテロ構造半導体レー
ザの他に、活性層光導路を含むメサストライプ部の両側
にメサエッチングによる２本のストライブ溝を形成し、
該溝部を含むウェハ全表面を平担に埋込んだ二重チャン
不ル形プレーナ埋込みへテロ構造半導体レーザが知られ
ている。（昭和５７年春季第２９回応用物理学関係連合
講演会講演予稿集２ａ−Ｈ−２又は特願５６−１６６６
６６参照） 特に後者の構造の半導体レーザは埋込み成長面が平担と
なシ、その後の製造工程が容易である点で前者の構造の
ものに優る。
上記の埋込みへテロ構造もしくは二重チャンネル形ブレ
ーナ埋込みへテロ構造半導体レーザに於いて、閾値電流
、基本横七−へ水平方向放射角等のレーザ特性は活性層
導波路幅に大きく依存する。例えばＡｔＧａＡ ｓ系埋
込みへテロ構造半導体レーザでは、上記活性層導波路幅
が２μｍから４μｍＫなると、閾値電流は約２０ｍＡか
ら約４０ｍＡに増大し、基本横モードから１次横モード
に変化し、水平方向の放射角も例えば１８°から１２°
に減少する等、大きな特性変化を起こす。また埋込み成
長層の埋込み形状は、メサエッチングの、深さに依存し
、リーク電流の程度を左右する。
ーナ埋込みへテロ構造半導体レーザに於いて、閾値電流
、基本横七−へ水平方向放射角等のレーザ特性は活性層
導波路幅に大きく依存する。例えばＡｔＧａＡ ｓ系埋
込みへテロ構造半導体レーザでは、上記活性層導波路幅
が２μｍから４μｍＫなると、閾値電流は約２０ｍＡか
ら約４０ｍＡに増大し、基本横モードから１次横モード
に変化し、水平方向の放射角も例えば１８°から１２°
に減少する等、大きな特性変化を起こす。また埋込み成
長層の埋込み形状は、メサエッチングの、深さに依存し
、リーク電流の程度を左右する。
従って上記レーザ特性を制御した優れたレーザ素子を歩
留シよぐ得るためには、活性層導波路金倉むメサストラ
イプの幅及びメサエッチングの深さを各々±０．５μｍ
、±０．３μ！ｎ程度でウェハ面内及びウェハ間で均一
性良く再現性良く制御する必要がある。
留シよぐ得るためには、活性層導波路金倉むメサストラ
イプの幅及びメサエッチングの深さを各々±０．５μｍ
、±０．３μ！ｎ程度でウェハ面内及びウェハ間で均一
性良く再現性良く制御する必要がある。
従来、通常の埋込みへテロ構造もしくは二重チャンネル
形ブレーナ埋込みへテロ構造半導体レーザのメサエッチ
ングは、磁気攪拌子等で攪拌中のエツチング液中で、メ
サストライプ方向がエツチング液の流れ方向にほぼ平行
になる様に、ウェハを浸漬して行ない、メサエッチング
の深さ方向については必要な６μｍ程度の深さでほぼ均
一なエツチングが行なわれていた。
形ブレーナ埋込みへテロ構造半導体レーザのメサエッチ
ングは、磁気攪拌子等で攪拌中のエツチング液中で、メ
サストライプ方向がエツチング液の流れ方向にほぼ平行
になる様に、ウェハを浸漬して行ない、メサエッチング
の深さ方向については必要な６μｍ程度の深さでほぼ均
一なエツチングが行なわれていた。
ッチング液の流れ方向に沿って変化があり、その結果、
メサストライプ幅がエツチング液の上流側から下流側に
なるに従い、徐々に拡がシ、下流側のメサストライプ幅
は上流側の幅２μに比べ２μｍも広くなるというメサス
トライプ幅の不均一性が存在した。この様なメサストラ
イプ幅の不均一性のため、製造されたレーザ素子の特性
に大きなバラツキが見られた。
メサストライプ幅がエツチング液の上流側から下流側に
なるに従い、徐々に拡がシ、下流側のメサストライプ幅
は上流側の幅２μに比べ２μｍも広くなるというメサス
トライプ幅の不均一性が存在した。この様なメサストラ
イプ幅の不均一性のため、製造されたレーザ素子の特性
に大きなバラツキが見られた。
上記埋込みへテロ構造半導体レーザのメサエッチングの
例に見られる如く、メサエッチングによリメサストライ
プの両側を深くエツチングする、あるいはメサストライ
プの両側に深いストライプ溝を形成する際、ウェハのメ
サストライプ方向をエツチング液の流れ方向と平行にし
てエツチングする従来のエツチング方法では、横方向の
エツチング量が不均一であシ、一様な幅を有するメサス
トライプが得られないという欠点があった。
例に見られる如く、メサエッチングによリメサストライ
プの両側を深くエツチングする、あるいはメサストライ
プの両側に深いストライプ溝を形成する際、ウェハのメ
サストライプ方向をエツチング液の流れ方向と平行にし
てエツチングする従来のエツチング方法では、横方向の
エツチング量が不均一であシ、一様な幅を有するメサス
トライプが得られないという欠点があった。
本発明の目的は、メサエッチングによりメサストライプ
の両側を深くエツチングする、 あるいはメサストライ
プの両側に深いストライプ溝を形成する際、メサエッチ
の横方向のエツチング量を均一に行ない一様な幅を有す
るメサストライプを形成するための半導体のエツチング
方法を提供することにある。
の両側を深くエツチングする、 あるいはメサストライ
プの両側に深いストライプ溝を形成する際、メサエッチ
の横方向のエツチング量を均一に行ない一様な幅を有す
るメサストライプを形成するための半導体のエツチング
方法を提供することにある。
本発明によれば、半導体ウェハ表面の上記メサストライ
プ方向から該半導体表面のほぼ垂直方向に向かう傾斜角
θの方向を攪拌中のエツチング液の流れの上流方向とし
、該傾斜角θを５０±１５°の領域とするエツチング方
法により、メサエッチングの横方向エツチング量及びエ
ツチング深さを均一に行ない、一様な幅を有するメサス
トライプを得ることができる。
プ方向から該半導体表面のほぼ垂直方向に向かう傾斜角
θの方向を攪拌中のエツチング液の流れの上流方向とし
、該傾斜角θを５０±１５°の領域とするエツチング方
法により、メサエッチングの横方向エツチング量及びエ
ツチング深さを均一に行ない、一様な幅を有するメサス
トライプを得ることができる。
以下ＡｔＧａＡｓ系二重チャンネル形ブレーナ埋込みへ
テロ構造半導体レーザを例にとり図面に基づいて説明す
る。
テロ構造半導体レーザを例にとり図面に基づいて説明す
る。
第１図は、ＡｔＧａＡｓ系二重チャンネル形プレーｆｍ
込みへテロ構造半導体レーザのメサエッチング断面を示
す。
込みへテロ構造半導体レーザのメサエッチング断面を示
す。
２、Ａｔｏ、＋Ｇａｏ、ｓ Ａｓ活性層３、ｐ ３ｊｌ
ｋｔ ｏ、ｓｓ Ｇａｏ、１２Ａｓクラッド層４及び
ｐ型ＧａＡ ｓ層９を合計４〜５μｍ成長したウェハ表
面にスパッタ５ｉ０２膜５を厚さ約０．２μｍ形成し、
フォトレジスト法により幅３μの＜ ｏｉｌ＞方向のス
トライプ状の窓を２本並列して開けた後、深さｄ＝＝６
μｍ程度のメサエッチングを行ない２本の深いストライ
プ溝１０と逆メサ状のメサストライプ６を形成する。
ｋｔ ｏ、ｓｓ Ｇａｏ、１２Ａｓクラッド層４及び
ｐ型ＧａＡ ｓ層９を合計４〜５μｍ成長したウェハ表
面にスパッタ５ｉ０２膜５を厚さ約０．２μｍ形成し、
フォトレジスト法により幅３μの＜ ｏｉｌ＞方向のス
トライプ状の窓を２本並列して開けた後、深さｄ＝＝６
μｍ程度のメサエッチングを行ない２本の深いストライ
プ溝１０と逆メサ状のメサストライプ６を形成する。
基本横モードのレーデ発振の実現のためには、メサスト
ライプ６の活性層導波路幅Ｗを２±０５μｍに制御する
必要がある。
ライプ６の活性層導波路幅Ｗを２±０５μｍに制御する
必要がある。
このためのメサエッチングはエツチング速度の再現性に
優れた、例えばリン酸：過酸化水素：メタノールを１：
に３の容積比で混合した液温２０±０．２℃のエツチン
グ液を磁気攪拌子で攪拌しながら行なう（、ＧａＡｓ
、ＡｔｘＧａ １−ｘＡｓ （ｘ＝ｏ 〜０．５ ）
に対する（１００）方向のエツチング速度は上記のエツ
チング条件で１．４３±０．０５μｍ／ｍ ｉ ｎであ
る。このエツチング液を用いると、メサストライプ６上
のエツチングマスク幅は１５μｍであシ、メサエッチの
エツチング深さ１１−６±０．２μｍとし、横方向のエ
ツチング量ΔＷを６．５±０３μｒｎの程度に制御する
必要がある。
優れた、例えばリン酸：過酸化水素：メタノールを１：
に３の容積比で混合した液温２０±０．２℃のエツチン
グ液を磁気攪拌子で攪拌しながら行なう（、ＧａＡｓ
、ＡｔｘＧａ １−ｘＡｓ （ｘ＝ｏ 〜０．５ ）
に対する（１００）方向のエツチング速度は上記のエツ
チング条件で１．４３±０．０５μｍ／ｍ ｉ ｎであ
る。このエツチング液を用いると、メサストライプ６上
のエツチングマスク幅は１５μｍであシ、メサエッチの
エツチング深さ１１−６±０．２μｍとし、横方向のエ
ツチング量ΔＷを６．５±０３μｒｎの程度に制御する
必要がある。
第２図は、上記のエツチング液を使用してウェハのメサ
エッチングを行なう際の従来のエツチング方法を示す。
エッチングを行なう際の従来のエツチング方法を示す。
エツチング液面にほぼ垂直に立てたウエノ１７のメサス
トライプ６のストライブ方向が紙面上に一致するように
表わせば、上記メサストライプ方向が攪拌により生じる
エツチング液の流れ方向８とほぼ平行になっている。
トライプ６のストライブ方向が紙面上に一致するように
表わせば、上記メサストライプ方向が攪拌により生じる
エツチング液の流れ方向８とほぼ平行になっている。
第３図は、第２図で示した従来のエツチング方法によっ
て得られる、縦、横の長さ各々約１０弱の大きさのウェ
ハについてのメサストライプ６のくびれの部分のストラ
イブ幅Ｗを、ウェハ表面から見た図であり、エツチング
液の流れ方向８に沿って下流側になるに従い、横方向エ
ツチング量Ｊが６５μｍから５５μｍへと１μｍ減少し
ている結果、メサストライプ幅Ｗが徐々に拡がっていく
ことを示している。このときウェハの上流側７１ での
メサストライプ幅Ｗ！が２μｍであっても、ウェハの下
流側７２でのメサストライプ幅Ｗ２は４μｍにもなシ、
ウェハの場所によりメサストライプの幅に２μｍもの大
きな差ができるため、レーザ特性のバラツキが大きくレ
ーザ素子の製造歩留りが３０係程度と悪かった。
て得られる、縦、横の長さ各々約１０弱の大きさのウェ
ハについてのメサストライプ６のくびれの部分のストラ
イブ幅Ｗを、ウェハ表面から見た図であり、エツチング
液の流れ方向８に沿って下流側になるに従い、横方向エ
ツチング量Ｊが６５μｍから５５μｍへと１μｍ減少し
ている結果、メサストライプ幅Ｗが徐々に拡がっていく
ことを示している。このときウェハの上流側７１ での
メサストライプ幅Ｗ！が２μｍであっても、ウェハの下
流側７２でのメサストライプ幅Ｗ２は４μｍにもなシ、
ウェハの場所によりメサストライプの幅に２μｍもの大
きな差ができるため、レーザ特性のバラツキが大きくレ
ーザ素子の製造歩留りが３０係程度と悪かった。
第４図は、本発明によるエツチング方法を示し、紙面に
ほぼ垂直に立てたウェハのストライブ方向がエツチング
液の流れ方向８に対し傾斜角θをなし該傾斜角θがθ＝
５０±１５°の角度領域にある。
ほぼ垂直に立てたウェハのストライブ方向がエツチング
液の流れ方向８に対し傾斜角θをなし該傾斜角θがθ＝
５０±１５°の角度領域にある。
第５図は、上記傾斜角θがθ＝０〜９０°の場合のウェ
ハの上流側７１と下流側７２でのメサストライプ幅の差
Ｗｔ＝Ｎ ｒ ＣＤ変化を表わした図であシ、本発明に
よる上記傾斜角θ＝５０±１５°の領域では上記メサス
トライプ幅の差Ｗ２−ＡＶＩが最小値０５μｍ以下とな
っている。
ハの上流側７１と下流側７２でのメサストライプ幅の差
Ｗｔ＝Ｎ ｒ ＣＤ変化を表わした図であシ、本発明に
よる上記傾斜角θ＝５０±１５°の領域では上記メサス
トライプ幅の差Ｗ２−ＡＶＩが最小値０５μｍ以下とな
っている。
この結果、ウェハ全体で極めて一様性の良いメサストラ
イプが形成され、優れたレーザ特性を有するレーザ素子
の製造歩留りを従来の約３０％がら８０〜９０％へと大
幅に向上させることができた。
イプが形成され、優れたレーザ特性を有するレーザ素子
の製造歩留りを従来の約３０％がら８０〜９０％へと大
幅に向上させることができた。
尚、上述の実例でのストライブ状溝の溝幅を拡大した極
限と見做せる、通常の埋込みへテロ構造半導体の場合で
も、上記実施例と同様の効果が得られた。
限と見做せる、通常の埋込みへテロ構造半導体の場合で
も、上記実施例と同様の効果が得られた。
以上の如くメサエッチングによりメサストライプを形成
する場合に従来生じていたウェハの場所によるメサスト
ライプ幅の大きな、ｚＨバラツキ、本発明のエツチング
方法、即ちウエノ１のメサストライプ方向をエツチング
液の流れ方向と傾斜角θ；５０±１５°トスるエツチン
グ方法を用いることにより大幅に抑制でき、優れたレー
ザ特性を有するレーザ素子が歩留りよく製造できるよう
になった。
する場合に従来生じていたウェハの場所によるメサスト
ライプ幅の大きな、ｚＨバラツキ、本発明のエツチング
方法、即ちウエノ１のメサストライプ方向をエツチング
液の流れ方向と傾斜角θ；５０±１５°トスるエツチン
グ方法を用いることにより大幅に抑制でき、優れたレー
ザ特性を有するレーザ素子が歩留りよく製造できるよう
になった。
これは横方向エツチング量の高精度の制御が可能となっ
たことを意味し、埋込みへテロレーザに限らず直線状エ
ツチングマスクに沿った横方陶工・ノチング量を均一に
制御する必要のあるあらゆる製造工程に、本廃明のエツ
チング方法が適用できることは言う寸でもない。
たことを意味し、埋込みへテロレーザに限らず直線状エ
ツチングマスクに沿った横方陶工・ノチング量を均一に
制御する必要のあるあらゆる製造工程に、本廃明のエツ
チング方法が適用できることは言う寸でもない。
第１図はＡｊＧａＡｓ系二重チャンネルプレーナ埋込み
へテロ構造半導体レーザのメサエッチング断面を示す図
。 第２図は従来の半導体のエツチング方法を、第３図は従
来のエツチング方法によって生じたメサストライプ幅の
不均一性を示す図。 の関係を示す図である。 図中、１ ・−ｎ型ＧａＡ ｓ基板、２−・・ｎ型Ａｔ
ＧａＡｓクラッド層、３−＝ ＡｔＧａＡｓ活性層、４
・、 ｐ型ＡｔＧａＡｓクラッド層、５・・・絶縁膜
、６・・・メサストライプ部、７・・・ウェハ、７１・
・・ウェハの上流側、７２・・・ウェハの下流側、８・
・・エツチング液の流れ方向、９・・・ｐ型ＧａＡ ｓ
層、１ｏ・・・ストライプ溝、を示す。 代理人弁理士 内に、Ｎ ５Ｔ’：ギ １ 図 ♀ ２ 霞 乎 ３ 図
へテロ構造半導体レーザのメサエッチング断面を示す図
。 第２図は従来の半導体のエツチング方法を、第３図は従
来のエツチング方法によって生じたメサストライプ幅の
不均一性を示す図。 の関係を示す図である。 図中、１ ・−ｎ型ＧａＡ ｓ基板、２−・・ｎ型Ａｔ
ＧａＡｓクラッド層、３−＝ ＡｔＧａＡｓ活性層、４
・、 ｐ型ＡｔＧａＡｓクラッド層、５・・・絶縁膜
、６・・・メサストライプ部、７・・・ウェハ、７１・
・・ウェハの上流側、７２・・・ウェハの下流側、８・
・・エツチング液の流れ方向、９・・・ｐ型ＧａＡ ｓ
層、１ｏ・・・ストライプ溝、を示す。 代理人弁理士 内に、Ｎ ５Ｔ’：ギ １ 図 ♀ ２ 霞 乎 ３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体表面にストライプ状のメサエッチングを行な
う工程において、該半導体ウェハ表面のストライブ方向
から該半導体表面のほぼ垂線方向に向かう傾斜角θの方
向をエツチング液の流れの上流方向とし、該傾斜角θを
５０±１５°の角度領域とすることを特徴とする半導体
のエツチング液。 ２、 ストライプ状の溝を伴なったメサエッチングであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載内容。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5412783A JPS59181020A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 半導体のエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5412783A JPS59181020A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 半導体のエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59181020A true JPS59181020A (ja) | 1984-10-15 |
Family
ID=12961923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5412783A Pending JPS59181020A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 半導体のエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59181020A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6030141A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-15 | Hitachi Ltd | エツチング装置 |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP5412783A patent/JPS59181020A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6030141A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-15 | Hitachi Ltd | エツチング装置 |
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