JPS63281488A - 光学部品の製造方法 - Google Patents
光学部品の製造方法Info
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- JPS63281488A JPS63281488A JP62114696A JP11469687A JPS63281488A JP S63281488 A JPS63281488 A JP S63281488A JP 62114696 A JP62114696 A JP 62114696A JP 11469687 A JP11469687 A JP 11469687A JP S63281488 A JPS63281488 A JP S63281488A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光学部品の製造方法に関し、特にサブミクロ
ンオーダーの回折格子等の微細構造を必要とする光学部
品例えば光導波路、半導体レーザの製造に用いて好適な
光学部品の製造方法に関する。
ンオーダーの回折格子等の微細構造を必要とする光学部
品例えば光導波路、半導体レーザの製造に用いて好適な
光学部品の製造方法に関する。
従来の微細加工技術は半導体の表面にフォトレジスト・
金属薄膜等のマスクパターンを形成し、ウェットエツチ
ングあるいはドライエツチングを行ってマスクの窓部分
をエツチングするものであった・ また、マスクを用いない選択エツチング技術としては、
レーザ誘起エツチングがある（アプライド・フィジック
ス・レター、第３６巻（１９８０年）第６９８頁−７０
０９頁（ＡＰＰＬＩＥＤＰＨＹＳＩＣ３ＬＥＴＴＥＲ３
６（１９８０）ｐｐ、６９８−７００）参照）。
金属薄膜等のマスクパターンを形成し、ウェットエツチ
ングあるいはドライエツチングを行ってマスクの窓部分
をエツチングするものであった・ また、マスクを用いない選択エツチング技術としては、
レーザ誘起エツチングがある（アプライド・フィジック
ス・レター、第３６巻（１９８０年）第６９８頁−７０
０９頁（ＡＰＰＬＩＥＤＰＨＹＳＩＣ３ＬＥＴＴＥＲ３
６（１９８０）ｐｐ、６９８−７００）参照）。
エツチングにより溝を形成する場合、上記従来のマスク
を用いたウェットエツチングでは、エツチング速度の面
方位依存性により、面方位によつてエツチングパターン
が異なる。また、サイドエツチングの進行が大きく、ア
スペクト比（溝の深さ／溝の幅）の高い構造を得るのは
困難である。
を用いたウェットエツチングでは、エツチング速度の面
方位依存性により、面方位によつてエツチングパターン
が異なる。また、サイドエツチングの進行が大きく、ア
スペクト比（溝の深さ／溝の幅）の高い構造を得るのは
困難である。
マスクを用いたドライエツチング（反応性イオン゛エツ
チング等）では、エツチングの異方性により高いアスペ
クト比が得られるが、エツチング方向は常に表面に垂直
であり微細構造の形状を自由に変えることは雛しい。こ
れらの方法は、マスクを用いるためプロセスが複雑にな
り、また、半導体面の汚染の問題もある。
チング等）では、エツチングの異方性により高いアスペ
クト比が得られるが、エツチング方向は常に表面に垂直
であり微細構造の形状を自由に変えることは雛しい。こ
れらの方法は、マスクを用いるためプロセスが複雑にな
り、また、半導体面の汚染の問題もある。
一方、マスクを用いないレーザ誘起エツチングでは、レ
ーザをサブミクロン径に絞ることができないので、極微
細構造の作製には不適当である。
ーザをサブミクロン径に絞ることができないので、極微
細構造の作製には不適当である。
本発明の目的は、以上の問題点を解決して、マスクを用
いずにアスペクト比の高いサブミクロン構造を作製し、
また、その形状を制御することにある。そしてサブミク
ロンオーダーの微細構造を有する光導波層を形成するこ
とにより光導波における安定性の高い光部品を製造する
方法を提供するものである。
いずにアスペクト比の高いサブミクロン構造を作製し、
また、その形状を制御することにある。そしてサブミク
ロンオーダーの微細構造を有する光導波層を形成するこ
とにより光導波における安定性の高い光部品を製造する
方法を提供するものである。
上記目的は、集束イオンビームを用いて、半導体基板表
面にマスクを用いずに直接イオン注入し、注入領域をア
モルファス化した後、その部分を選択エツチングするこ
とにより達成される。また、イオン注入の加速エネルギ
ーやドーズを変えることによりアモルファス領域の範囲
を制御し、所望の微細構造パターンを得る。
面にマスクを用いずに直接イオン注入し、注入領域をア
モルファス化した後、その部分を選択エツチングするこ
とにより達成される。また、イオン注入の加速エネルギ
ーやドーズを変えることによりアモルファス領域の範囲
を制御し、所望の微細構造パターンを得る。
本発明は、Ｓ ｉ、ＱａＡｓ＋ Ｉ ｎＰなど周知の
半導体のパターン形成に適用できるが、とくに半導体基
板結晶表面上に回折格子等の微細構造の形成に適してい
る。
半導体のパターン形成に適用できるが、とくに半導体基
板結晶表面上に回折格子等の微細構造の形成に適してい
る。
集束イオンビームは、周知の集束イオンビーム発生装置
により得られ、該集束イオンビームが照射される位置に
半導体装置する。
により得られ、該集束イオンビームが照射される位置に
半導体装置する。
集束イオンビームの径は、小さい程よいことは当然であ
るが、現在の技術水準では０．０５〜１μｍ程度が実用
的である。
るが、現在の技術水準では０．０５〜１μｍ程度が実用
的である。
本発明では、第１図に示したように半導体基板表面の任
意の位置にコンピュータ制御された集束イオンビームに
より任意のパターンの集束イオンビームによりイオン注
入を行う。ドーズが臨界ドーズを越えると注入領域はア
モルファス化する（第１図（ａ））。アモルファス領域
はイオン注入の加速電圧を裔くすれば深くなり、ドーズ
を増すと横に広がる。即ち、イオン注入の条件を変える
ことでアモルファス領域の範囲を制御することができる
。次のエツチング工程では（第１図（ｂ））、半導体結
晶は全く侵されずアモルファス部分のみがエツチングさ
れる。残った部分はアモルファス領域の形状を正確に反
映している。従って、イオン注入の条件のみで微細構造
の形状を制御することができる。また、アモルファスの
形状は異方性がないためこの微細構造は面方位に依存せ
ず任意の方向に再現性よく作製できる。
意の位置にコンピュータ制御された集束イオンビームに
より任意のパターンの集束イオンビームによりイオン注
入を行う。ドーズが臨界ドーズを越えると注入領域はア
モルファス化する（第１図（ａ））。アモルファス領域
はイオン注入の加速電圧を裔くすれば深くなり、ドーズ
を増すと横に広がる。即ち、イオン注入の条件を変える
ことでアモルファス領域の範囲を制御することができる
。次のエツチング工程では（第１図（ｂ））、半導体結
晶は全く侵されずアモルファス部分のみがエツチングさ
れる。残った部分はアモルファス領域の形状を正確に反
映している。従って、イオン注入の条件のみで微細構造
の形状を制御することができる。また、アモルファスの
形状は異方性がないためこの微細構造は面方位に依存せ
ず任意の方向に再現性よく作製できる。
以下、本発明の第１の実施例を第２図により説明する。
第２図（ａ）はＧ ａ Ａ ｓ基板１上に集束Ｓｉイオ
ンビーム３を０．４μｍ間隔で直線的にスキャンした断
面模式図である。加速電圧は２００ ｋｅＶ、ラインド
ーズは３．ＯＸ １０ ”Ｃｍ−’である。イオン注入
部は表面から約０．２μｍまでアモルファス化している
。上記アモルファス領域を熱塩酸（７０℃）を用いて選
択エツチングすることにより、第２図（ｂ）に示した形
状の回折格子を作製することができた。ラインドーズを
３．５ Ｘ Ｉ Ｏ９Ｃｍ−’に増すと第２図（Ｃ）に
示すように溝幅が広くなった。
ンビーム３を０．４μｍ間隔で直線的にスキャンした断
面模式図である。加速電圧は２００ ｋｅＶ、ラインド
ーズは３．ＯＸ １０ ”Ｃｍ−’である。イオン注入
部は表面から約０．２μｍまでアモルファス化している
。上記アモルファス領域を熱塩酸（７０℃）を用いて選
択エツチングすることにより、第２図（ｂ）に示した形
状の回折格子を作製することができた。ラインドーズを
３．５ Ｘ Ｉ Ｏ９Ｃｍ−’に増すと第２図（Ｃ）に
示すように溝幅が広くなった。
集束イオンビームはコンピュータでコントロールされて
おり、周期が徐々に変化したり途中で位相の反転した回
折格子も作製することができる。
おり、周期が徐々に変化したり途中で位相の反転した回
折格子も作製することができる。
また、直線のみでなく任意のパターンを描画できる。そ
の例を第２図（ｄ）に示す。Ｇ ａ Ａ ｓ基板表面に
集束イオンビームを同心円状にスキャンしてエツチング
し１円形の回折格子を得た。この際、ラインドーズは１
．ＯＸＩＱｉＯＣｍ−１で、溝の形状は表面より内部で
広くなっている。このように、コンピュータコントロー
ルで任意のパターンを描きわけ、イオン注入の条件を制
御することで微細構造の形状を変えることができた。
の例を第２図（ｄ）に示す。Ｇ ａ Ａ ｓ基板表面に
集束イオンビームを同心円状にスキャンしてエツチング
し１円形の回折格子を得た。この際、ラインドーズは１
．ＯＸＩＱｉＯＣｍ−１で、溝の形状は表面より内部で
広くなっている。このように、コンピュータコントロー
ルで任意のパターンを描きわけ、イオン注入の条件を制
御することで微細構造の形状を変えることができた。
次に本発明の第２の実施例を第３図により説明する。ｎ
型ＩｎＰ基板１１上に、集束イオンビーム３を、０．２
４μｍ間隔で直線にスキャンした後、アモルファス領域
を熱塩酸（７０°Ｃ）を用いて選択エツチングすること
により、第３図（ａ）に示した形状の回折格子を作製す
ることができた。
型ＩｎＰ基板１１上に、集束イオンビーム３を、０．２
４μｍ間隔で直線にスキャンした後、アモルファス領域
を熱塩酸（７０°Ｃ）を用いて選択エツチングすること
により、第３図（ａ）に示した形状の回折格子を作製す
ることができた。
さらに、この結晶上に、液相成長法により、ｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層５、ＩｎＧａＡｓＰ活性層６、Ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰアンチメルトバック層７、Ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層８を順次積層し、ｎ側電極９、Ｐ側電極１０を形
成する。その後ヘキ開により共振器を形成することによ
り、第３図（ｂ）に示した分布帰還型半導体レーザを得
た。このレーザは、すぐれた縦モード安定性を示した。
ａＡｓＰガイド層５、ＩｎＧａＡｓＰ活性層６、Ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰアンチメルトバック層７、Ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層８を順次積層し、ｎ側電極９、Ｐ側電極１０を形
成する。その後ヘキ開により共振器を形成することによ
り、第３図（ｂ）に示した分布帰還型半導体レーザを得
た。このレーザは、すぐれた縦モード安定性を示した。
以上はＧ ａ Ａ ｓを基板結晶に用いた場合であるが
、他の半導体のバルク結晶、エピタキシャル層にも同様
に適用できることはいうまでもない。
、他の半導体のバルク結晶、エピタキシャル層にも同様
に適用できることはいうまでもない。
溝形状が基板の方位、溝形成方向に余り依存せず、アモ
ルファス層の深さはイオン注入により厳密に制御できる
特徴を有するため、平坦な基板のみならず、断差や凹凸
のある結晶上へのパターン形成にも有効である。
ルファス層の深さはイオン注入により厳密に制御できる
特徴を有するため、平坦な基板のみならず、断差や凹凸
のある結晶上へのパターン形成にも有効である。
また、本発明の方法を反応性イオンエツチング等のいわ
ゆるドライエツチング法と比較した場合、ドライエツチ
ングでは、溝形式及び深さはエツチング条件によって色
々変化するため常に最適化が必要なのに対して、イオン
注入によるアモルファス層形成は純粋に物理的現象なの
で、エネルギー。
ゆるドライエツチング法と比較した場合、ドライエツチ
ングでは、溝形式及び深さはエツチング条件によって色
々変化するため常に最適化が必要なのに対して、イオン
注入によるアモルファス層形成は純粋に物理的現象なの
で、エネルギー。
ドーズ量を前もって測定すれば完全な再現性が得られる
。
。
また実施例では、回折格子作製に応用した例を述べたが
、応用例はこれのみにとどまらず、フレネルレンズ、分
光波・合波器など多様な応用分野が考えられる。
、応用例はこれのみにとどまらず、フレネルレンズ、分
光波・合波器など多様な応用分野が考えられる。
また、イオンビームの加速電圧は１００ｋＶ〜５００ｋ
Ｖ、ラインドーズはＩＸ１０９ｃｍ−’ ３×１０叫
ｃｍ−’において、溝幅が０．０１μｍ〜５μｍ、深さ
２００λ〜３μｍの範囲でアスペクト −比が
１〜３の溝が形成できた。
Ｖ、ラインドーズはＩＸ１０９ｃｍ−’ ３×１０叫
ｃｍ−’において、溝幅が０．０１μｍ〜５μｍ、深さ
２００λ〜３μｍの範囲でアスペクト −比が
１〜３の溝が形成できた。
本発明によれば、微細でアスペクト比の大きいパターン
形成できるので、より高密度、高性能の光学部品の製造
が容易となる効果がある。
形成できるので、より高密度、高性能の光学部品の製造
が容易となる効果がある。
第１図は、本発明のエツチング方法を示す断面図、第２
図は、本発明の第１の実施例を示す断面図である。第３
図は本発明の第２の実施例を示す断面図である。 １・・・Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・アモルファス層
、３・・・集束イオンビーム、４・・・アモルファス部
分、５ ・＝ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、６−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ活性層、７・・・Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰアンチ
メルトバック層、８・・・Ｐ型ＩｎＰクラッド層、９・
・・ｎ側電極、１０・・・ｐ側電極、１１・・・ｎ型Ｉ
ｎＰ基板。 第１ｍ （ｃ） ＠ごゴ途＼７
図は、本発明の第１の実施例を示す断面図である。第３
図は本発明の第２の実施例を示す断面図である。 １・・・Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・アモルファス層
、３・・・集束イオンビーム、４・・・アモルファス部
分、５ ・＝ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、６−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ活性層、７・・・Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰアンチ
メルトバック層、８・・・Ｐ型ＩｎＰクラッド層、９・
・・ｎ側電極、１０・・・ｐ側電極、１１・・・ｎ型Ｉ
ｎＰ基板。 第１ｍ （ｃ） ＠ごゴ途＼７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少くとも以下の工程を含むことを特徴とする光学部
品の製造方法。 （１）集束イオンビームを用いて、半導体基板結晶表面
の任意の場所に任意のパターンのイオン注入を行なって
上記半導体基板結晶の上記イオン注入をした部分をアモ
ルファス化する第１の工程。 （２）上記アモルファス化した部分のみを選択エッチン
グすることにより上記半導体基板結晶上に所望の微細構
造を形成する第２の工程。 （３）上記微細構造を形成した半導体基板結晶上に光を
導波するための層を形成する第３の工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114696A JP2641448B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 光学部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114696A JP2641448B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 光学部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281488A true JPS63281488A (ja) | 1988-11-17 |
| JP2641448B2 JP2641448B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=14644341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62114696A Expired - Fee Related JP2641448B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 光学部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2641448B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7318993B2 (en) | 2001-12-21 | 2008-01-15 | Infineon Technologies Ag | Resistless lithography method for fabricating fine structures |
| EP2144117A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-13 | The Provost, Fellows and Scholars of the College of the Holy and Undivided Trinity of Queen Elizabeth near Dublin | Process and system for fabrication of patterns on a surface |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5310292A (en) * | 1976-07-16 | 1978-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of semiconductor laser device |
| JPS5851583A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-26 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPS6242481A (ja) * | 1985-08-19 | 1987-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二次元量子化素子の製造方法 |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP62114696A patent/JP2641448B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5310292A (en) * | 1976-07-16 | 1978-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of semiconductor laser device |
| JPS5851583A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-26 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPS6242481A (ja) * | 1985-08-19 | 1987-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二次元量子化素子の製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7318993B2 (en) | 2001-12-21 | 2008-01-15 | Infineon Technologies Ag | Resistless lithography method for fabricating fine structures |
| EP2144117A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-13 | The Provost, Fellows and Scholars of the College of the Holy and Undivided Trinity of Queen Elizabeth near Dublin | Process and system for fabrication of patterns on a surface |
| WO2010003600A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-14 | The Provost, Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Near Dublin | Process and system for fabrication of patterns on a surface |
| US8524100B2 (en) | 2008-07-11 | 2013-09-03 | The Provost Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth, Near Dublin | Process and system for fabrication of patterns on a surface |
| EP3276418A1 (en) | 2008-07-11 | 2018-01-31 | The Provost, Fellows, Foundation Scholars, and The Other Members of Board, of The College of The Holy and Undivided Trinity of Queen Elizabeth | Process and system for fabrication of patterns on a surface |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2641448B2 (ja) | 1997-08-13 |
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