JPH01304731A - Etching method, etched mirror and etching apparatus - Google Patents

Etching method, etched mirror and etching apparatus

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JPH01304731A
JPH01304731A JP63134974A JP13497488A JPH01304731A JP H01304731 A JPH01304731 A JP H01304731A JP 63134974 A JP63134974 A JP 63134974A JP 13497488 A JP13497488 A JP 13497488A JP H01304731 A JPH01304731 A JP H01304731A
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JP
Japan
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etching
gas
containing compound
etching method
etched
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Application number
JP63134974A
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Japanese (ja)
Inventor
Kyoko Takimoto
滝本 京子
Seiji Onaka
清司 大仲
Hiraaki Tsujii
辻井 平明
Atsushi Shibata
淳 柴田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To achieve vertical etching by introducing an etching gas which is a mixture of more than 2 kinds of gas including at least one from a Br2 gas or a chemical compound gas containing Br, and other gases than those. CONSTITUTION:A mixture of more than 2 kinds of gases including at least one from a Br2 gas or a chemical compound gas containing Br, and at least one kind of gas other than those is applied as an etching gas. An etching is done by exciting the etching gas and generating an active species. Whereas the Br2 gas or the chemical compound gas containing Br stabilized a plasma discharge in low voltage range during the etching, and reduces neutral active species value of Br in an etching chamber thereby level of the chemical etching becomes controllable. Also, the neutral active species of Br accelerates the chemical etching, while ion species of other gases contribute the physical etching. Thus, forming of vertical etching surface becomes possible.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明におけるエツチング方法は、化合物半導体のドラ
イエツチングに係シ、高精度に垂直エツチングを形成す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The etching method of the present invention relates to dry etching of compound semiconductors and is for forming vertical etching with high precision.

本発明におけるエツチドミラーは、化合物半導体上にド
ライエツチングにより形成されるものであシ、その優れ
た垂直性は、エツチドミラーレーザ、先導波路、光変調
器、光分岐器等に適用されるものである。
The etched mirror of the present invention is formed by dry etching on a compound semiconductor, and its excellent verticality makes it suitable for use in etched mirror lasers, guiding waveguides, optical modulators, optical splitters, etc. be.

本発明によるエツチング装置は、B r 2  ガスあ
るいはBr含有化合物ガスのようにマスフローコントロ
ーラーの使用が困難な腐食性の激しいガスの使用を安定
かつ容易にするものである。
The etching apparatus according to the present invention makes it possible to stably and easily use a highly corrosive gas such as B r 2 gas or Br-containing compound gas, which is difficult to use with a mass flow controller.

なお本発明の記載事項に於いて、B r 2 ガスある
いはB r 2  と明記されたものは気体の状態を示
し、Br と明記されたものは臭素原子を示すものとし
、気体、液体、固体状態の区別なく臭素と明記されたも
のは、いずれの状態をも含めるものとする。また、Br
含有化合物ガスは気体、Br含有化合物は気体、液体、
固体のいずれの状態をも含めるものとする。
In the description of the present invention, Br 2 gas or Br 2 indicates a gas state, and Br indicates a bromine atom, which may be in a gas, liquid, or solid state. The term bromine is included regardless of whether it is bromine or not. Also, Br
The containing compound gas is a gas, the Br containing compound is a gas, a liquid,
It shall include any state of solid state.

従来の技術 従来、Ink、InGaAsP、InGaAsなど化合
物半導体のドライエツチングはC12をエッチャントと
して行われており、たとえば電子通信学会技術研究報告
5SDss−47,P35 においてはC12とArを
用いた反応性イオンエツチング(RIE)法が報告され
ている。この報告においては、エツチング端面はInP
 基板の主表面に対して約80度と傾いておシ、エツチ
ングレートも50 nm/7と小さいものであった。ま
たG a A 8のドライエツチングにおいては、既に
良好な垂直エツチングが実現されているが、そのエツチ
ング速度は01〜06μm/fiとまだまだ高速性が望
まれるものである。
Conventional technology Conventionally, dry etching of compound semiconductors such as Ink, InGaAsP, and InGaAs has been carried out using C12 as an etchant. For example, IEICE Technical Report 5SDss-47, P35 describes reactive ion etching using C12 and Ar. (RIE) method has been reported. In this report, the etched end face is InP.
The etching rate was 50 nm/7, which was inclined at about 80 degrees with respect to the main surface of the substrate. Further, in the dry etching of G a A 8, good vertical etching has already been achieved, but the etching speed is still 01 to 06 μm/fi, which is still desired.

(化合物半導体のエツチングレート)/(マスク材のエ
ツチングレート)を「選択比」と定義すると、マスク材
との選択比が大きくとれるエツチングガスを用いる事が
好ましく、反応性に富むB r 2  ガスをエツチン
グガスとして用いるという点では、電子情報通信学会0
QE87−52.P2Oにおいて既に報告されているが
、B r 2  ガスを単独で用いる場合エツチング形
状がいわゆる6ボーイング形状”(第3図a)や1テー
パ形状”(第3図b)となり、垂直な形状は得られてい
ない。
If (etching rate of compound semiconductor)/(etching rate of mask material) is defined as "selectivity", it is preferable to use an etching gas that has a high selectivity with respect to the mask material, and highly reactive B r 2 gas is used. In terms of use as an etching gas, the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers 0
QE87-52. Although it has already been reported for P2O, when B r 2 gas is used alone, the etching shape becomes a so-called 6-bowing shape (Figure 3a) or a 1-tapered shape (Figure 3b), and a vertical shape is not possible. It has not been done.

また、通常、液体状態の物質をガスとして用いるには、
バブリングを行ったりし、その後マスフローコントロー
ラーを通して用いるが、臭素は腐食性が強いためマスフ
ローコントローラーの使用が困難である。マスフローコ
ントローラーを用いずにエツチングを行うと、B r 
2  ガスが大量に流れ配管系、排気ポンプ等が数回の
実験の後には腐食され働かなくなるのが実状である。
In addition, normally, in order to use a substance in a liquid state as a gas,
Bromine is used by bubbling and then passed through a mass flow controller, but it is difficult to use a mass flow controller because bromine is highly corrosive. When etching is performed without using a mass flow controller, B r
2. The reality is that a large amount of gas flows and the piping system, exhaust pump, etc. become corroded and stop working after several experiments.

現在、半導体レーザはへき開により端面ミラーの形成を
行っている。このためレーザのキャビティ長はへき開可
能な長さ(約260μm)以上に限定されている。小型
化、モノリシック化を目指し、ドライエツチングによる
端面形成が提唱され試作されている。しかしながら現在
のところ工・ソチドミラーレーザはへき開によシミラー
形成したレーザに比べて、例えばキャビティ長330μ
mに対してしきい値電流70mA(三上他Electr
an。
Currently, end mirrors of semiconductor lasers are formed by cleavage. For this reason, the laser cavity length is limited to a length that can be cleaved (approximately 260 μm) or more. Aiming at miniaturization and monolithic design, forming end faces by dry etching has been proposed and prototyped. However, at present, compared to a similar laser formed by cleavage, a laser with a cavity length of, for example, 330μ
threshold current 70 mA for m (Mikami et al.
an.

Left、19,213(1983)(エレクトロン・
レターズ))と大きく、実用化には至っていない。
Left, 19, 213 (1983) (Electron
Letters)), and it has not yet been put into practical use.

またエツチングによシ形成されたミラー面はInP系に
おいては垂直から10〜20’傾いており、G a A
 s系においては、かなり垂直に近いもののエツチング
速度が0.1〜0.5μm/m程度と非常に遅いもので
ある。
In addition, the mirror surface formed by etching is inclined 10 to 20' from the vertical in the InP system, and G a A
In the s-type, the etching rate is very slow at about 0.1 to 0.5 μm/m, although the etching rate is quite close to vertical.

発明が解決しようとする課題 化合物半導体をドライエツチングする際、B r 2ガ
スあるいはBrを含む化合物ガスをエツチングガスとし
て使用するならば、マスク材との選択比が大きくとれ、
エツチングに非常に有効である。
Problems to be Solved by the Invention When dry etching a compound semiconductor, if Br2 gas or a compound gas containing Br is used as an etching gas, a high selectivity with respect to the mask material can be achieved.
Very effective for etching.

しかしながらこれらのガスをエツチングガスとして使用
するには、以下に挙げる問題点を有している。その第1
は、B r 2  ガスあるいはBr を含む化合物ガ
スを単独で用いると、低圧領域で放電が不安定であるこ
と。エツチング形状が、いわゆる”ボーイング形状”(
第3図a参照)あるいは“テーパ形状”(第3図す参照
)となシ垂直エツチングが困難な事である。第2の問題
点は、B r 2ガスあるいはBrを含む化合物ガスは
腐食性が強かったり、また、たとえばB B r 3は
析出物が出たりするなどの理由からマスフローの使用が
困難で供給量が安定しない事、ガス流量を制御すること
なく使用し続ければ、ポンプ等排気系に負担をかけ、使
用不能になる事である。
However, the use of these gases as etching gases has the following problems. The first
The reason is that when B r 2 gas or a compound gas containing Br is used alone, the discharge is unstable in a low pressure region. The etching shape is the so-called "Boeing shape" (
3a) or a "tapered" shape (see FIG. 3), vertical etching is difficult. The second problem is that B r 2 gas or compound gas containing Br is highly corrosive, and for example, B r 3 produces precipitates, making it difficult to use mass flow and reducing the supply amount. If the gas flow rate is not stabilized and continued to be used without controlling the gas flow rate, it will put a strain on the pump and other exhaust systems, making them unusable.

本発明が解決しようとする第3の問題点は、化合物半導
体のドライエツチングによるエツチドミラーの形成に関
するものである。エツチドミラーを応用した素子として
、例えばエツチドミラーレーザの場合を挙げる。従来の
エツチドミラーレーザのしきい値電流は、InP  系
において低いものでも70 mAあり、へき開によりミ
ラー面を形成したものの約3倍の値を示し、ミラー面も
垂直から10〜20’傾いている。光集積回路の小型化
The third problem to be solved by the present invention relates to the formation of an etched mirror by dry etching a compound semiconductor. An example of an element to which an etched mirror is applied is an etched mirror laser. The threshold current of a conventional etched mirror laser is as low as 70 mA in an InP system, which is about three times that of a laser with a mirror surface formed by cleavage, and the mirror surface is also tilted 10 to 20' from the vertical. There is. Miniaturization of optical integrated circuits.

モノリシックが要求されているにもかかわらず実用化に
至らない背景には、こうしたミラー面形成技術の問題点
が残されている。本発明における第3の問題点として実
用化可能なエツチドミラー面の形成を挙げる。
Despite the demand for monolithic technology, these problems with mirror surface formation technology remain as a reason why it has not been put into practical use. The third problem with the present invention is the formation of a practical etched mirror surface.

課題を解決するための手段 本発明は前記問題点に鑑みてなされたものである。その
第1の問題点に対して、化合物半導体をドライエツチン
グするに際し、B r 2  ガスあるいはBr含有化
合物ガスを少なくとも1種とそれら以外のガスを少なく
とも1種含む2種以上の混合ガスをエツチングガスとし
て導入する。第2の問題点に対しては、臭素あるいはB
r含有化合物を供給源の容器に入れ、冷却もしくは加熱
し、所望する温度で一定とし供給量を安定させる。これ
は、Brという反応性に富む原子の活性種をエツチング
種に用いる為に可能となったものである。すなわち、エ
ツチング時に必要な活性種量は非常にわずかであり、臭
素の場合は冷却により少量供給しており、使用条件にも
よるが、固体状態でも理想的な供給量を示している。固
体状態から出てくる気体分子をエツチングガスとして用
いる事は従来の概念にはなかったものである。容器の形
状も必要に応じて、定温部に接触する面積が大きくかつ
気体固体間界面の面積が一定である部分が多くとられ、
実験の始めと終わシで界面面積の変化が少ないよう工夫
されているものを用いる。
Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above problems. Regarding the first problem, when dry etching a compound semiconductor, an etching gas containing at least one type of B r 2 gas or a Br-containing compound gas and at least one type of other gas is used as an etching gas. Introduced as For the second problem, bromine or B
The r-containing compound is placed in a source container and cooled or heated to maintain a constant desired temperature and feed rate. This is possible because the active species of Br, a highly reactive atom, is used as the etching species. That is, the amount of active species required during etching is extremely small, and in the case of bromine, a small amount is supplied by cooling, and although it depends on the conditions of use, it shows an ideal amount of supply even in the solid state. The use of gas molecules coming out of the solid state as an etching gas was not a conventional concept. Depending on the need, the shape of the container is often chosen to have a large area in contact with the constant temperature part and a constant area of the gas-solid interface.
Use a device that is designed so that there is little change in the interfacial area between the beginning and end of the experiment.

第3の問題点に対しては、以下の方法を用いて、実用化
可能なエツチドミラー面を形成するものとする。レーザ
の反射率Rはミラー面の垂直からの傾きをαとすると、
以下に示す式で表現される。
Regarding the third problem, the following method will be used to form a practical etched mirror surface. The reflectance R of the laser is given by α, which is the inclination of the mirror surface from the vertical.
It is expressed by the formula shown below.

R/RQ=exp(−2β2w2tan2a )但し、
Ro;α=0のときの反射率 W ;発光スポットの幅のイ β ;伝搬定数でβ=2πn/λ。
R/RQ=exp(-2β2w2tan2a) However,
Ro: Reflectance W when α=0; Width of light emitting spot β: Propagation constant: β=2πn/λ.

(伊賀他、Applied 0ptics 20 、2
367(1981))(アプライド オプティクス)こ
の式は、ミラー面の傾きαがいかに大きくレーザ特性に
影響を及ぼすかを表わしている。反射率の劣化を20%
以下にするにはぼけ5°以下であることが必要である。
(Iga et al., Applied Optics 20, 2
367 (1981)) (Applied Optics) This equation expresses how greatly the inclination α of the mirror surface affects the laser characteristics. Decrease in reflectance by 20%
To achieve the following, it is necessary that the blur be 5° or less.

αが100になると反射率は50%に減少してしまう。When α becomes 100, the reflectance decreases to 50%.

本発明においては、へき開によシミラー面を形成したレ
ーザに損色なく実用化可能なエツチドミラーレーザを供
給するためには、更には、光導波路、光変調器、光分岐
器等に適用され得るエツチドミラー面を形成するために
は、αを6°以下、好ましくは3°以下にする必要があ
るものと考える。従って、B r 2  ガスあるいは
Br 含有化合物ガスを少なくとも1種とそれら以外の
ガスを少なくとも1種含む2種以上の混合ガスをエツチ
ングガスとして用い、αを3°以下におさえた反射率の
高いエッチドミラー面を形成するものとする。
In the present invention, in order to provide an etched mirror laser that can be put to practical use without color loss in a laser in which a similar mirror surface is formed by cleavage, it is possible to further apply the etched mirror laser to optical waveguides, optical modulators, optical splitters, etc. In order to form the etched mirror surface obtained, it is believed that α needs to be 6° or less, preferably 3° or less. Therefore, by using a mixed gas of two or more types including at least one type of B r 2 gas or Br-containing compound gas and at least one type of gas other than these gases as an etching gas, an etching process with high reflectance that suppresses α to 3° or less can be performed. It is assumed that a mirror surface is formed.

作  用 本発明は、各問題点に対し解決すべく手段を用いたが、
その作用については各問題点と照し合わせ以下説明して
いく。第1の問題点に対し、Br2ガスあるいはBr含
有化合物ガスを少なくとも1種とそれら以外のガスを少
なくとも1種含む2種以上の混合ガスをエツチングガス
として導入する事を計った。これはエツチング時の低圧
領域でのプラズマ放電を安定とし、さらにエツチング室
内に於けるBrの中性活性種量を減少させ、化学的エツ
チング(等方的なエツチングに寄与する)量を制御する
ことを可能とした。
Function The present invention uses means to solve each problem, but
The effect will be explained below in conjunction with each problem. To solve the first problem, we attempted to introduce a mixed gas of two or more types as an etching gas, including at least one type of Br2 gas or Br-containing compound gas and at least one type of other gas. This stabilizes the plasma discharge in the low pressure region during etching, reduces the amount of neutral active species of Br in the etching chamber, and controls the amount of chemical etching (which contributes to isotropic etching). made possible.

一般にドライエツチングは、そのメカニズムにより特長
が異なる。化学的エツチングはダメージの少ない速度の
速いエツチングを可能とするが形状は等方的である。物
理的エツチングは垂直性が優れ、マスクの形を反映した
整った形状を可能とするがエツチングレートが遅くダメ
ージが大きい。
Dry etching generally has different features depending on its mechanism. Chemical etching allows for fast etching with less damage, but the shape is isotropic. Physical etching has excellent verticality and enables a well-defined shape that reflects the shape of the mask, but the etching rate is slow and damage is large.

ここにおいては、Brの中性活性種は化学的エツチング
を促進するものであシ、他ガスのイオン種は物理的エツ
チングに寄与するものである。この2つのメカニズムを
うまく組み合わせる事によシ、エツチング雰囲気として
”ボーイング形状”と”テーパ形状”の中間的な条件を
容易に作シ出し、垂直なエツチング面を形成することが
可能となったのである。
Here, the neutral active species of Br promotes chemical etching, and the ionic species of other gases contribute to physical etching. By skillfully combining these two mechanisms, it has become possible to easily create an intermediate condition between a "bowing shape" and a "tapered shape" as an etching atmosphere, and to form a vertical etching surface. be.

次に本発明の第2の問題点に対してしるす。まず、B 
r 2  ガスあるいはBr含有化合物ガスは反応性に
富むため、エツチングに用いる必要量は非常に少なくて
よい事を見い出した。例えば、B r 2ガスを用いる
場合であれば、供給源の容器の中において臭素が0℃以
下、更に低温の固体の状態であっても昇華によるB r
 2  ガスの量で充分エツチングを行うことができる
のである。Br含有化合物ガスに於いても同様である。
Next, the second problem of the present invention will be explained. First, B
It has been found that since r 2 gas or Br-containing compound gas is highly reactive, the amount necessary for etching can be very small. For example, when using B r 2 gas, even if bromine is in a solid state at temperatures below 0°C or even lower in the supply source container, B r 2 gas will be absorbed by sublimation.
Etching can be carried out sufficiently with the amount of 2 gases. The same applies to Br-containing compound gas.

従来の概念ではエツチングガスとして使用困難な融点の
高い物質も反応性に富むBr原子を含むためエツチング
ガスとして用いることができる。すなわち、臭素あるい
はBr含有化合物を供給源容器に、入れ、冷却また必要
に応じて加熱し、所望する温度で一定とするのである。
A substance with a high melting point, which is difficult to use as an etching gas according to the conventional concept, can be used as an etching gas because it contains highly reactive Br atoms. That is, the bromine or Br-containing compound is placed in a source container, cooled and optionally heated to maintain a constant desired temperature.

臭素あるいはBr含有化合物は、容器中で液体もしくは
固体の状態であシ、温度制御は容易であり、排気量が一
定であれば供給量もまた一定である。このように必要量
だけ供給する事、つまシ、腐食性の高いBr系のガスは
非常に微量しか流さないためポンプ等排気系も負担なく
長期に亘って使用可能となる。第2の問題点は、B r
 2ガスあるいはBr含有化合物ガスを使用するエツチ
ング装置すべてに適用されるものであシ、本発明のエツ
チング装置は化合物半導体に限定される事なくすべての
エツチング装置、成膜装置のガスドーピングに適用され
るものである。
The bromine or Br-containing compound is in a liquid or solid state in the container, the temperature can be easily controlled, and if the exhaust volume is constant, the supply volume is also constant. By supplying only the required amount in this manner, only a very small amount of the highly corrosive Br-based gas is allowed to flow, so that the exhaust system such as the pump can be used for a long period of time without any burden. The second problem is that B r
The etching apparatus of the present invention is applicable to all etching apparatuses that use 2 gases or Br-containing compound gases, and the etching apparatus of the present invention is not limited to compound semiconductors, but can be applied to gas doping of all etching apparatuses and film forming apparatuses. It is something that

第3の問題点に対しては、前述のエツチング技術を用い
て垂直面を形成することによシ面の傾斜による反射ロス
をなくし良好なエツチドミラーを形成することができる
。加えて、結晶面に依存しないドライエツチングである
ため、所望する位置に容易に反射率の高いエツチドミラ
ーを形成することができる。このエツチドミラーを用い
たレーザは、キャビティ長2oOμmに対してしきい値
電流へ20 mAとへき開によりミツ−を形成したもの
と同レベルのしきい値電流を示し従来のドライエツチン
グでは得難い優れたエツチドミラーレーザを形成するこ
とができた。
Regarding the third problem, by forming a vertical surface using the etching technique described above, reflection loss due to the slope of the surface can be eliminated and a good etched mirror can be formed. In addition, since dry etching does not depend on crystal planes, an etched mirror with high reflectance can be easily formed at a desired position. A laser using this etched mirror has a threshold current of 20 mA for a cavity length of 200 μm, which is the same level as that of a laser formed by forming a hole by cleavage, and has an excellent etched mirror that is difficult to obtain with conventional dry etching. A mirror laser could be formed.

実施例 以下、本発明を実施例に従って説明する。Example Hereinafter, the present invention will be explained according to examples.

第1図は本発明の第1の実施例の平行板型RIE装置の
概略構成図である。図中8はエツチング室であシ、この
中には試料1を載置する試料台2が設置されている。ガ
スの導入は、ガス供給ライン11を通して、0゜、N2
.N2o、N2.不活性ガス。
FIG. 1 is a schematic diagram of a parallel plate type RIE apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 8 denotes an etching chamber, in which a sample stage 2 on which a sample 1 is placed is installed. The gas is introduced through the gas supply line 11 at 0°, N2
.. N2o, N2. Inert gas.

臭素以外のハロゲンあるいはハロゲン含有化合物ガスを
マスフローコントローラーを通して供給スる。供給ガス
が2種以上のときは、11のガス供給ラインを複数に分
岐する。ガス供給ライン13は、腐食性が著しく、長期
に亘ってのマスフローコントローラーの使用が困難なガ
ス、例えばB r 2やBr含有化合物ガスの場合に使
用する。容器15中には、臭素あるいはBr含有化合物
が入っている。この容器15は所望する温度に設定可能
な定温容器16の中に入っている。ガス供給ライン13
は途中に、必要に応じてニードルバルブ14を使用して
もよい。光透過窓7は、エツチング時に活性種を選択的
に大量に発生させるために、プラズマに加えて光を照射
する場合に用いる。ECRエレクトロン・サイクロトロ
ン・レゾナンス型プラズマ源を有するRIBE反応性イ
オン・ビーム・エツチング装置の概略溝成図を第2図に
示す。
A halogen other than bromine or a halogen-containing compound gas is supplied through a mass flow controller. When two or more types of gases are supplied, the 11 gas supply lines are branched into a plurality of lines. The gas supply line 13 is used for gases that are extremely corrosive and make it difficult to use a mass flow controller for a long period of time, such as B r 2 or Br-containing compound gas. Container 15 contains a bromine or Br-containing compound. This container 15 is contained in a constant temperature container 16 which can be set to a desired temperature. Gas supply line 13
A needle valve 14 may be used as necessary during the process. The light transmission window 7 is used when irradiating light in addition to plasma in order to selectively generate a large amount of active species during etching. A schematic groove diagram of a RIBE reactive ion beam etching apparatus having an ECR electron cyclotron resonance type plasma source is shown in FIG.

ECRプラズマ源121とエツチング室108の2室か
ら構成され、両者はイオン引出し電極120で仕切られ
ている。ECRプラズマ源121に導入されたエツチン
グガスは、マイクロ波導入管118からのマイクロ波に
より励起され、プラズマ化する。ここに、コイ/I/1
17により磁場を加えることで、ECR効果によるプラ
ズマの高密度化が計れる。ガス供給ライン等においては
、第1図におけると同様である。
It consists of two chambers, an ECR plasma source 121 and an etching chamber 108, both of which are separated by an ion extraction electrode 120. The etching gas introduced into the ECR plasma source 121 is excited by the microwave from the microwave introduction pipe 118 and becomes plasma. Here, carp/I/1
By applying a magnetic field using No. 17, it is possible to increase the density of plasma due to the ECR effect. Gas supply lines and the like are the same as in FIG. 1.

化合物半導体の異方性エツチングは、Brの活性fi(
Br”、Br+)を用いる事により基本的には可能であ
る。しかし、高精度、優れた垂直性は反応性の高いBr
の活性種のみでは得られず、他ガスの導入を行って始め
て実現できるものである。
Anisotropic etching of compound semiconductors is based on the active fi(
Basically, this is possible by using Br", Br+). However, high precision and excellent verticality are achieved by using highly reactive Br.
This cannot be achieved by using active species alone, and can only be achieved by introducing other gases.

第3図a、bにB r 2単独エツチングによシ得られ
る典型的なボーイング形状、テーパ形状の模式図、第3
図Cには本発明による垂直エツチングの模式図をそれぞ
れ示す。他ガスとして、本発明において用い°たガスは
、02、F2.F20.不活性ガス、臭素以外のハロゲ
ンガスおよびハロゲン含有化合物ガスであるが、本発明
における趣旨は決してこれらに限定されるものではない
。Brの活性種を供給するガスとしては、B r 2 
 ガスおよびBr含有化合物ガスがある。ここでBr含
有化合物とは、具体的には以下に示すものが挙げられる
が、決してこれらに限定されるものではない。
Figures 3a and 3b are schematic diagrams of typical bowing and tapered shapes obtained by B r 2 single etching.
Figure C shows a schematic diagram of vertical etching according to the present invention. Other gases used in the present invention include 02, F2. F20. These include inert gas, halogen gas other than bromine, and halogen-containing compound gas, but the spirit of the present invention is by no means limited to these. As a gas for supplying active species of Br, B r 2
gas and Br-containing compound gas. Here, the Br-containing compound specifically includes those shown below, but is by no means limited to these.

AgBr、A3Br  AsBr3.BBr3.BaB
r2−2 H20、B a B r 2 、 B i 
B r s 、 Ca B r2・6 H20,Ca 
B r 2 。
AgBr, A3Br AsBr3. BBr3. BaB
r2-2 H20, B a B r 2 , B i
B r s , Ca B r2・6 H20, Ca
B r 2 .

Cd f3 r  ・4 HOCd B r 2 、 
Co B r 2 ・6 H20゜2    2  ツ CrBr3・CF20.CuBr、CuBr2.FeB
r2−6HOFeBr2.FeBr3−6H20,Fe
Br3゜p GaBr  HgBr、HgBr2.MnBr2・4H
20゜3ア MnBr  NbBr  NiBr  PbBr2,5
bBr3゜2 !      5 ν      2I
SeBr   5iBr   5nBr   5nBr
   5rBr2−4り      41     2
 フ      4IesHO5rBr  TaBr 
 TeBr4.HBr6゜2  ラ      2り 
     5IZnBr2.GeHBr3.GeBr4
.SiBr4,5i2Br6゜S I HB r 3r
 CB r 4+ C2B r e + (CH3) 
3S I B r 。
Cd f3 r ・4 HOCd B r 2 ,
CoBr2 ・6 H20゜2 2 CrBr3・CF20. CuBr, CuBr2. FeB
r2-6HOFeBr2. FeBr3-6H20, Fe
Br3゜p GaBr HgBr, HgBr2. MnBr2・4H
20゜3A MnBr NbBr NiBr PbBr2,5
bBr3゜2! 5 ν 2I
SeBr 5iBr 5nBr 5nBr
5rBr2-4ri 41 2
F4IesHO5rBr TaBr
TeBr4. HBr6゜2 La 2ri
5IZnBr2. GeHBr3. GeBr4
.. SiBr4,5i2Br6゜S I HB r 3r
CB r 4+ C2B r e + (CH3)
3S I B r .

(CH3)25iBr2゜ 2.4−ジブロモアニリンC6%Br(NF2)ジブロ
モ安息香酸     C6H3Br2(Ca2H)9.
10−ジブロモアントラセン C14H3Br2ジブロ
モエタン      Brα2α2B rジブロモエチ
レン     Brα−CHB rジブロモ−m−キシ
レンC6H4(CF2Br)2ジブOモーp−キシレン
C6H4(CH2Br)2ジブロモ酢酸       
Br2CHCO2H2,5−ジブロモチオフェンC4H
2Br2Sジブロモニトロフエノ−)L/CeH2B 
r 2 (0)() (No2)ジブロモニトロベンゼ
ン    C6H3Br2(No2)シフo−E−7エ
/−ztz        C6H3Br2(OH)ジ
ブロモプロパンB r CHfH2CH2Brジブロモ
ベンゼン       C6H4Br2ジブロモペンタ
ン       B r (CH2) s B rジブ
ロモメタン        CH2Br2ヘキサブロモ
エタン      Br5C−CBr3゜ヘキサブロモ
ベンゼン     06Br6臭化アセチ)L/CH3
C0B r 臭化エチ/L/          CH3CH2Br
県化カルボニル        COB r 2臭化ビ
ニ= /l/            CH2=CHB
 r臭化メチル          CH3Brテトラ
ブロモエタンB r2CHCHB r 2テトラブロモ
エチレン     Br2C=CBr2ブロモアニリン
        C6H4Br(NF2)1−ブロモ−
1,2,2−トリフルオロエチレン F2C=CFBr
ブロモトルエン          C6H4Br(C
H3)4−プ0モー2−ニトロフェノ−/I/  C6
H3Br(NO2)(OH)ブロモニトロベンゼン  
   C6H4BT(NO2)ブロモ7 エ/  tI
/C6H4B r (0H)2−プ0モー1.3−ブタ
ジェン   CH2=CBrCH=CH24−ブロモー
1−ブテン−3−イン  CH2=CHC=CBr1−
ブロモー1−フルオロエチレン  CH2=CF B 
rl −7”oモー2−フルオロエチレン  FCH=
CHBτ1−ブロモー1,2−ジフルオロエチレン F
CH=CFBr1−ブロモ−2,2−シフ)vオロエチ
vン F2C=CHBr1−ブロモー1−りooエチv
ン   CH2=CClBr1−ブロモー2−クロロエ
チレン   ClCH=CHBrブロモ酢酸     
   BrCH2CQ2Hブロモシアン       
BrCN プロモスチV ンCe H5CH=CHB rl−プO
モー1.2.2−)リクロロエチレン Cl2C=CC
lBrブロモベンゼン        06H5Brブ
ロモホルム           CHB r aBr
2 ガスあるいはBr含有化合物ガスとそれら以外のガ
スを混合し、放電、電子ビーム照射。
(CH3)25iBr2゜2.4-dibromoaniline C6%Br (NF2) dibromobenzoic acid C6H3Br2 (Ca2H)9.
10-dibromoanthracene C14H3Br2 dibromoethane Brα2α2B r dibromoethylene Brα-CHB r dibromo-m-xylene C6H4 (CF2Br)2 dibromo-m-xylene C6H4 (CH2Br)2 dibromoacetic acid
Br2CHCO2H2,5-dibromothiopheneC4H
2Br2S dibromonitropheno-)L/CeH2B
r 2 (0) () (No2) Dibromonitrobenzene C6H3Br2 (No2) Schiff o-E-7e/-ztz C6H3Br2 (OH) Dibromopropane B r CHfH2CH2Br Dibromobenzene C6H4Br2 Dibromopentane B r (CH2) s B r Dibromomethane CH2Br2hexabromoethane Br5C-CBr3゜hexabromobenzene 06Br6acetyl bromide) L/CH3
C0B r ethyl bromide/L/ CH3CH2Br
Prefectural carbonyl COB r Vinyl dibromide = /l/ CH2 = CHB
rMethyl bromide CH3BrTetrabromoethaneB r2CHCHB r2Tetrabromoethylene Br2C=CBr2Bromoaniline C6H4Br(NF2)1-bromo-
1,2,2-trifluoroethylene F2C=CFBr
Bromotoluene C6H4Br (C
H3) 4-p0mo2-nitropheno-/I/C6
H3Br(NO2)(OH)bromonitrobenzene
C6H4BT(NO2)Bromo7E/tI
/C6H4B r (0H)2-bromo1,3-butadiene CH2=CBrCH=CH24-bromo1-buten-3-yne CH2=CHC=CBr1-
Bromo 1-fluoroethylene CH2=CF B
rl -7”o 2-fluoroethylene FCH=
CHBτ1-bromo 1,2-difluoroethylene F
CH=CFBr1-Bromo-2,2-Schiff) v Oroethin F2C=CHBr1-Bromo-1-Rioethin
CH2=CClBr1-bromo2-chloroethylene ClCH=CHBrbromoacetic acid
BrCH2CQ2H bromo cyanide
BrCN Promostine V Ce H5CH=CHB rl-PO
Mo1.2.2-) Lichlorethylene Cl2C=CC
lBr Bromobenzene 06H5Br Bromoform CHB r aBr
2. Mix gas or Br-containing compound gas with other gases, discharge and irradiate with electron beam.

光照射により活性種を生成しエツチングを行う。Active species are generated by light irradiation and etching is performed.

このとき、B r 2  ガスあるいはBr 含有化合
物ガスは一般にエツチングに必要な量が少ないため、高
融点化合物や、蒸気圧の低い化合物であっても、マスフ
ローを使用しない前述のガス供給方法によって使用する
事が可能となるのである。
At this time, since the amount of B r 2 gas or Br-containing compound gas generally required for etching is small, even if it is a high melting point compound or a compound with low vapor pressure, it is used by the above-mentioned gas supply method that does not use mass flow. Things become possible.

マスク材は、選択比の大きいもの程よく本発明ではSi
  N  SiOTi、TiO2を用イルものとする。
In the present invention, the mask material has a higher selection ratio of Si.
N SiOTi and TiO2 are used.

次に本発明の第2の実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

InP  基板を洗浄しプラズマCVD法により、Si
3N4膜を10oo〜30oo人堆積し、さらにその上
にEB(エレクトロン・ビーム)蒸着によりTiを2o
oo〜60oO人形成した。Ti。
After cleaning the InP substrate, Si
A 3N4 film was deposited in an amount of 100 to 300 nm, and 200 nm of Ti was further deposited on top of it by EB (electron beam) evaporation.
oo~60oO people were formed. Ti.

Si3N4膜をエツチングするマスクとしてレジストを
塗布、露光し、これをドライエツチング装置内に設置し
、CCl4をエツチングガスとしてTiをエツチングし
た。次にCF4を用いS 13 N4膜をエツチングし
、レジストを除去してInP  のマスクを形成した。
A resist was applied and exposed as a mask for etching the Si3N4 film, and this was placed in a dry etching apparatus, and Ti was etched using CCl4 as an etching gas. Next, the S 13 N4 film was etched using CF4, and the resist was removed to form an InP mask.

第1図に示した平行平板型RIE装置を用い以下のエツ
チングを行った。まず前記方法にてマスクを形成したI
nP 基板を試料台2の上に載置し、真空引きを行う。
The following etching was performed using the parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. First, a mask was formed using the method described above.
The nP substrate is placed on the sample stage 2, and vacuum is applied.

このときの到達真空度はI X 10−5〜I X 1
0−’Torrである。ガス供給ライン11よりArを
0.1〜20 sCam導入した。容器16内には臭素
を入れ、−40〜10℃に冷却し定温を保ち、ニードル
バルブを経て、ガス供給ライン13よりエツチング室8
の内部にBr  ガスを導入した。ここで用いるニード
ルバルブ14は耐食性処理を施したものである。
The ultimate degree of vacuum at this time is I x 10-5 to I x 1
0-'Torr. Ar was introduced from the gas supply line 11 at a rate of 0.1 to 20 sCam. Bromine is placed in the container 16, cooled to -40 to 10°C to maintain a constant temperature, and then passed through a needle valve to the etching chamber 8 from the gas supply line 13.
Br gas was introduced into the interior. The needle valve 14 used here has been subjected to corrosion resistance treatment.

放、電によりプラズマを発生させた。このときのRFパ
ワー密度は0.1〜1.e W/d 、エツチング室内
ガス圧力は1〜20mTorr  であった。基板温度
は、制御しない、水冷、あるいは加熱を必要に応じて行
う。所望の深さまでエツチングを行った後、ガス導入パ
ルプを閉じ、到達真空度1×10〜I X 10−’ 
Tarτになるまで真空引きし、そののち試料を取シ出
す。表面洗浄を行った後へき関し、エツチング形状を顕
微鏡で観察した。その模式図を第3図Cに示す。Br2
 ガス単独でエツチングを行った場合、エツチング室内
圧力やRFパワーに依り第3図aやbに示す形状のもの
となってしまい垂直エツチング第3図Cの形状のものは
形成′することができなかった。しかし、Arを混合す
ることにより垂直エツチングが可能となシ第3図Cに示
す、非常に優れた形状が得られた。またこのとき、エツ
チングレートは1.6〜3.0μm/ginと非常に高
速でエツチングが行われた。
Plasma was generated by discharge and electricity. The RF power density at this time is 0.1 to 1. e W/d and the gas pressure in the etching chamber were 1 to 20 mTorr. The substrate temperature is not controlled, water-cooled, or heated as necessary. After etching to the desired depth, the gas introduction pulp is closed and the ultimate vacuum is 1 x 10 - I x 10-'
Vacuum is applied until Tarτ is reached, and then the sample is taken out. After surface cleaning, the etched shape was observed under a microscope. A schematic diagram thereof is shown in FIG. 3C. Br2
If etching is performed using gas alone, the shape shown in Figure 3a and b will be formed depending on the etching chamber pressure and RF power, and the shape shown in Figure 3C cannot be formed by vertical etching. Ta. However, by mixing Ar, vertical etching became possible and an excellent shape as shown in FIG. 3C was obtained. Further, at this time, etching was performed at a very high etching rate of 1.6 to 3.0 μm/gin.

次に本発明の第3の実施例を示す。Next, a third embodiment of the present invention will be described.

G a A s基板上に光CVD法によりS 102膜
を2000〜eoOo人堆積し、これをマスク材に加工
した。第1図に示した平行平板型RIE装置を用い以下
エツチングを行った。試料台2の上に試料を載置し、第
2の実施例同様に真空引きを行った。ガス供給ライン1
1よりHeを0.1〜20sCam導入し、第2の実施
例同様にガス供給ライン13よりB r 2 ガスを導
入し、プラズマ放電によりエツチングを行った。この時
、エツチング速度は、0.5〜3μm1w1n であり
、従来のエツチングでは得られなかった非常に高速なエ
ツチングが実現した。同時にこの時のエツチング形状も
第2の実施例同様第3図Cの垂直な形状が得られた。
A S 102 film was deposited on a GaAs substrate to a thickness of 2,000 to 1000 yen by photo-CVD, and this was processed into a mask material. Etching was carried out using the parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. A sample was placed on the sample stage 2, and the sample was evacuated in the same manner as in the second example. Gas supply line 1
He was introduced from No. 1 at a rate of 0.1 to 20 sCam, and similarly to the second example, B r 2 gas was introduced from the gas supply line 13, and etching was performed by plasma discharge. At this time, the etching speed was 0.5 to 3 .mu.m1w1n, and extremely high-speed etching, which could not be obtained by conventional etching, was realized. At the same time, the etched shape at this time was the vertical shape shown in FIG. 3C, similar to the second embodiment.

第1図に示した平行平板型RIE装置を用いて、エツチ
ドミラーを形成し、これを半導体レーザに応用した第4
の実施例を以下に説明する。
In the fourth example, an etched mirror was formed using the parallel plate type RIE apparatus shown in FIG. 1, and this was applied to a semiconductor laser.
An example will be described below.

n型InP 基板301上にn型クラ、ノド層302゜
活性層(InGaAsP)303.1)型クラッド層3
osをLPE(リキッドフェイズエピタキシ)法にて形
成後、逆メサエツチングを行いその後さらにLPE法に
てp型InP304.n型Inp306にてストライプ
を埋め込んだ(第4図参照)。
On an n-type InP substrate 301, an n-type cladding layer 302 and an active layer (InGaAsP) 303.1) type cladding layer 3 are formed.
After forming the os using the LPE (liquid phase epitaxy) method, reverse mesa etching is performed, and then p-type InP304. Stripes were filled with n-type Inp306 (see Figure 4).

全面にSi3N4膜およびTi  を形成し、第2の実
施例同様にマスクを形成した。
A Si3N4 film and a Ti film were formed on the entire surface, and a mask was formed in the same manner as in the second example.

試料をエツチング室内試料台2の上に載置し、真空引き
を充分行った。ガス供給ライン11よりN2をQ、1〜
20gCCm導入し、第2の実施例同様B r 2ガス
を導入、プラズマ放電を行いエツチドミラーを形成した
。充分真空引きし、試料をとり出し表面洗浄ツノち、H
F:NH4F=1:1oのエツチング液にてマスク材を
除去した。形成したエツチング溝500の深さは5〜1
0μmであった。
The sample was placed on the sample stand 2 in the etching chamber, and the sample was sufficiently evacuated. Supply N2 from the gas supply line 11 to Q, 1~
20 g of CCm was introduced, B r 2 gas was introduced as in the second example, and plasma discharge was performed to form an etched mirror. Thoroughly vacuum, take out the sample and clean the surface.
The mask material was removed using an etching solution of F:NH4F=1:1o. The depth of the etched groove 500 formed is 5 to 1
It was 0 μm.

p型電極としてA u/Z n/A uを蒸着後リフト
オフ法にてオーミックコンタクトを形成し、厚さ100
μmに研磨後、裏面にn型電極としてAu/Sn/Au
を基若した。片端面をへき開により形成し、レーザ特性
を測定した。電流−光出力特性を測定し、発振しきい値
電流を調べたところ10〜30 mAと両端へき開によ
り形成したレーザと同程度の非常に優れた特性を有して
いた。レーザの光出力はミラー面の傾きαに大きく依存
しており、レーザ特性より優れたエツチドミラーが形成
されている事がわかる。本発明によるエツチドミラーは
レーザに限定されることなく、光導波路、光変調器。
After vapor depositing A u/Z n/A u as a p-type electrode, an ohmic contact was formed using a lift-off method to a thickness of 100 mm.
After polishing to μm, Au/Sn/Au is used as an n-type electrode on the back side.
was founded. One end surface was formed by cleavage, and the laser characteristics were measured. The current-light output characteristics were measured and the oscillation threshold current was examined, and it was found to have very excellent characteristics of 10 to 30 mA, comparable to that of a laser formed by cleaving both ends. It can be seen that the optical output of the laser largely depends on the inclination α of the mirror surface, and that an etched mirror with superior laser characteristics is formed. The etched mirror according to the present invention is not limited to lasers, but can also be used in optical waveguides and optical modulators.

光分岐器等広く適用されるものである。It is widely applied to optical splitters, etc.

次に本発明の第5の実施例について説明する。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

第2図に示しだECRイオン源を有するRIBE装置を
用いてエツチングを行った。
Etching was carried out using a RIBE apparatus having an ECR ion source as shown in FIG.

G a A s基板上にTiO2を堆積し、これを加工
しマスクを形成した。この試料をエツチング室内の試料
台102上に取υ付けだ。この試料台102は、エツチ
ング時に回転させることが可能である。
TiO2 was deposited on a GaAs substrate and processed to form a mask. This sample is mounted on a sample stage 102 in the etching chamber. This sample stage 102 can be rotated during etching.

1x1oTort以下に真空引きした後、ガス供給ライ
ン11よりH2ガスを導入した。容器15中には臭素を
入れ一40〜10℃に冷却、定温にしガス供給ライン1
3よりB r 2 ガスを導入した。
After evacuation to 1×10 Tort or less, H2 gas was introduced from the gas supply line 11. Bromine is placed in the container 15, cooled to -40 to 10°C, kept at a constant temperature, and then connected to the gas supply line 1.
3, B r 2 gas was introduced.

マイクロ波電力200W、イオン引出し電圧100〜9
00■、エツチング室内のガス圧力0.1〜6mTor
r にてエツチングを行った。試料台は・必要に応じて
回転させた。エツチング終了後、充分真空引きを行いそ
の後試料を取り出して表面洗浄を施した。得られたエツ
チング面は垂直で、かつ非常に平滑性に優れたものであ
った。
Microwave power 200W, ion extraction voltage 100~9
00■, gas pressure in the etching chamber 0.1-6mTor
Etching was performed at r. The sample stage was rotated as necessary. After the etching was completed, the sample was sufficiently evacuated and then the sample was taken out and the surface was cleaned. The etched surface obtained was vertical and extremely smooth.

次に本発明の第6の実施例について説明する。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.

InPjiW板上にTiO2によりマスクを形成し、第
1図に示したRIE装置を用いてエツチングを行っだ。
A TiO2 mask was formed on the InPjiW board, and etching was performed using the RIE apparatus shown in FIG.

導入ガスは0 とB r 2  である。第2の実施例
同し笈の条件でプラズマ放電を行った。更に光iη過窓
7を通して水銀ランプを照射して活性種の生成を促進し
た。エツチング終了後充分真空引きし、その後Arを流
入し、試料台を100〜300℃に加熱し約30分間熱
処理を行った。こうして?jIられた試料は、エツチン
グ面のダメージが比較的少ない良好なエツチング面を有
していた。垂直1生に於いては、B r 2 ガス単独
のものより向上していた。
The introduced gases are 0 and B r 2 . Plasma discharge was performed under the same conditions as in the second example. Furthermore, a mercury lamp was irradiated through the light iη filter window 7 to promote the generation of active species. After the etching was completed, the sample was sufficiently evacuated, then Ar was introduced, and the sample stage was heated to 100 to 300° C. for about 30 minutes. thus? The etched sample had a good etched surface with relatively little damage to the etched surface. In the vertical direction, it was improved compared to using B r 2 gas alone.

次に、InP  基板上にS x 02によりマスクを
形成し、第2の実施例同様試料を載置した。ガス供給ラ
イン11より水蒸気を0.6〜30scam導入し、容
器16内に臭素を入れ第2の実施例同様にエツチングを
行った。エツチング面は、Br2単独のガスによるより
も垂直性の向上が確認された。
Next, a mask was formed using S x 02 on the InP substrate, and a sample was placed thereon as in the second example. 0.6 to 30 scam of water vapor was introduced from the gas supply line 11, bromine was introduced into the container 16, and etching was performed in the same manner as in the second example. It was confirmed that the verticality of the etched surface was improved compared to when using Br2 gas alone.

次に、G a A B基板上にS i 02によりマス
クを形成し、第2の実施例同様試料を載置した。ガス供
給ライン11よpHeを0.5〜301100m導入し
、容器16にSiBr4を入れ、−6℃〜20”Cの一
定温度に保った。ガス供給ライン13を通してエツチン
グ室内にS I B r 4ガスを導入し、第2の実施
例同様にエツチングを行ったところ、ダメージの少ない
良好なエツチング面が得られた。エツチングレートは0
.6〜2.o/1m/謂in  であった。
Next, a mask was formed using S i 02 on the G a A B substrate, and a sample was placed thereon as in the second example. pHe was introduced from 0.5 to 301,100 m through the gas supply line 11, and SiBr4 was placed in the container 16, which was kept at a constant temperature of -6°C to 20"C. SiBr4 gas was introduced into the etching chamber through the gas supply line 13. When etching was performed in the same manner as in the second example, a good etched surface with little damage was obtained.The etching rate was 0.
.. 6-2. It was o/1m/so-called in.

次に本発明の第7の実施例について説明する。Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.

第2図に示したECRイオン源を有するRIBE装置を
用いてエツチングを行った。基板はInP、マスク材は
b 13N 4とさらにその上にTi  を積層したも
のを用い、エツチング室内に設置した。
Etching was carried out using a RIBE apparatus having an ECR ion source shown in FIG. The substrate was InP, the mask material was b 13N 4, and Ti was further layered thereon, and they were installed in an etching chamber.

1x10Torr 以下に真空引きした後、ガス供給ラ
イン11よりC12ガスを05〜20 scem導入し
、容器15内にはジブロモエチレンを入れ一20℃〜2
0℃内の一定値に保った。二一ドルハ/L/ 7” 1
4を通し、ガスライン13よりジブロモエチレンガスを
エツチング室内に導入した。マイクロ波電力200W、
イオン引出し電圧100〜900V、工、7チッグ時の
ガス圧力0.1〜S mTorrKでエツチングを行っ
た結果、ダメージの少ない良好なエツチング面が形成さ
れていた。エツチングレートは0.3〜1.5μm/i
Hであった。
After evacuation to 1x10 Torr or less, C12 gas was introduced from the gas supply line 11 at 05 to 20 scem, and dibromoethylene was placed in the container 15 at a temperature of -20°C to 20°C.
The temperature was maintained at a constant value within 0°C. 21 Dolha/L/ 7” 1
4, dibromoethylene gas was introduced into the etching chamber from the gas line 13. Microwave power 200W,
As a result of etching at an ion extraction voltage of 100 to 900 V and a gas pressure of 0.1 to S mTorrK at 700°C, a good etched surface with little damage was formed. Etching rate is 0.3-1.5μm/i
It was H.

発明の効果 本発明において、まず第1の問題点すなわち、垂直なエ
ツチング面が得られない事に対して、Br2 ガスある
いはBr 含有化合物ガスを少なくとも1種とそれら以
外のガスを少なくとも1種含む、2種以上の混合ガスを
エツチングガスとして導入する事を計ったが、これによ
り非常に優れた垂直エツチングを実現することが可能と
なった。
Effects of the Invention In the present invention, to solve the first problem, that is, the inability to obtain a perpendicular etched surface, a method containing at least one Br2 gas or Br-containing compound gas and at least one other gas, We planned to introduce a mixture of two or more types of gases as etching gases, and this made it possible to achieve very excellent vertical etching.

第2の問題点すなわち、B r 2ガスあるいはBrを
含む化合物ガスは腐食性が強く、マスフローコン)ロー
ラーの使用が困難で、供給量が安定しない事、さらにポ
ンプ等排気系に負担をかける事に対して、臭素あるいは
Br含有化合物を供給源容器に入れ、冷却また必要に応
じて加熱し、温度を一定とすることの可能な装置を発明
した。これにより従来エツチングガスとして取り扱いが
困難とされていたB r 2ガスあるいはBr含有化合
物ガスの使用を容易にならしめた。また従来エツチング
ガスとして使用されていなかった融点の高い物質もエツ
チングガスとして使用可能であることをも示した。これ
らのガスをエツチングに必要な量、少量を安定に供給す
ることが可能となりポンプ等排気系にほとんど負担かけ
る事なくエツチングを行うことができるようになった。
The second problem is that Br2 gas or compound gas containing Br is highly corrosive, making it difficult to use a mass flow control roller, making the supply amount unstable, and putting a strain on pumps and other exhaust systems. In response, we have invented an apparatus that allows bromine or Br-containing compounds to be placed in a supply source container, cooled or heated as necessary, and kept at a constant temperature. This facilitates the use of B r 2 gas or Br-containing compound gas, which was conventionally difficult to handle as an etching gas. It was also shown that substances with high melting points, which have not been used as etching gases, can also be used as etching gases. It has become possible to stably supply small amounts of these gases necessary for etching, and it has become possible to perform etching without putting much burden on pumps or other exhaust systems.

;)i3の問題点、すなわちエツチドミラーの傾斜角に
対して、本発明によるエツチング装置を用い、本発明に
よるエツチング方法でエツチドミラーを形成する事によ
り、非常に優れた垂直なエツチング面を得る事ができる
。これにより、例えば半導体レーザに於いては、へき開
によりミラー面を形成したものと同程度の特性が得られ
る。かつRIE法を用いているため異方性エツチングで
あり、所望する位置にエツトミラーを形成することがで
きる。これは、半導体レーザのキャビティ長が今までへ
き開可能な長さ(200〜300μm以上)に限られて
いたものを、−挙に小型化、モノリシック化に到達した
事を意味し、その工業的貢献度は非常に大きい。また半
導体レーザのミラーのみでなく、光導波路、光変調器、
光分岐器等のミラーとしても大いに有用であるものであ
る。
;) Regarding the problem of i3, that is, the inclination angle of the etched mirror, by using the etching apparatus according to the present invention and forming the etched mirror by the etching method according to the present invention, it is possible to obtain a very excellent vertical etched surface. . As a result, in a semiconductor laser, for example, characteristics comparable to those obtained by forming a mirror surface by cleavage can be obtained. Furthermore, since RIE is used, the etching is anisotropic, and an etching mirror can be formed at a desired position. This means that the cavity length of semiconductor lasers, which was previously limited to the length that could be cleaved (200 to 300 μm or more), has now become miniaturized and monolithic, and its industrial contribution. The degree is very large. In addition to semiconductor laser mirrors, optical waveguides, optical modulators,
It is also very useful as a mirror for optical splitters and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例に使用した平行平板型RIE装置
を示す概略構成図、第2図は本発明実施例に使用したE
CRイオン源を有するRIBE装置を示す概略構成図、
第3図aはB r 2 ガス単独エツチングにおける”
ボーイング形状”、bは同じく6テーパ形状”、Cは本
発明における”垂直エツチングの模式断面図、第4図は
本発明の実施例における半導体レーザの素子構成斜視図
である。 1・・・・・・試料、2・・・・・・試料台、3,9・
・・・・・電極、4・・・・・・整合器、6・・・・・
・高周波電源、6・・・・・・排気ライン、7・・・・
・・光透過窓、8・・・・・・エツチング室、11゜1
3・・・・・・ガス供給ライン、14・・・・・・ニー
ドルバルブ、16・・・・・・容器、16・・・・・・
定温容器、1o1・・・・・・試料、102・・・・・
・試料台、106・・・・・・排気ライン、108・・
・・・・エツチング室、117・・・・・・コイル、1
18・・・・・・マイクロ波導入管、119・・・・・
・石英窓、120・・・・・・イオン引出し電極、12
1・・・・・・ECRプラズマ源、20o・・・・・・
マスク、201・・・・・・化合物半導体、301・・
・・・・n−InP基板、302・旧・・n−クラッド
層(n−InP’)、303・・・・・・活性層(In
GaAsP)、3o4・・・・・・p−埋込層(p−I
nP)、305・・・・・・p−クラッド層(p−In
P)、306・・・・・・n−埋込層(n−InP)。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名I 
 −m−試  料 ? −−一 試fP+臼 3.9−−一 電  極 4− 整合5 5−  高 問 R9清 6− 排気ライン 7− 光透過窓 8− エヅ+ンヅ呈 11.13−・ガス供給ライン f4−  二一ドルパノレブ 15・−・答 魯 第1図     16−  定温3恭 101−−−試 料 10f!−m−試料台 to6− 排気ライン 10B−一一エツチツヅ室 /l’?−−−コイル 11B−一一マイクロj皮羞入営 II’/−一一石灸窓 120− イオン31出し電糧 IF!I−E C尺プラズマ5鳳 第2図 200−−−マスク材 (Q) (b) IC) 30/−n −1nF f−抜 302−nクラッドji(n−1nP)303−m−活
性層(In GaASP )、v6−n埋g4 (n 
−xnp )第 4 図
Figure 1 is a schematic configuration diagram showing a parallel plate type RIE apparatus used in an example of the present invention, and Figure 2 is an E
A schematic configuration diagram showing a RIBE apparatus having a CR ion source,
Figure 3a shows "B r 2 gas alone etching"
b is a 6-tapered shape, C is a schematic cross-sectional view of vertical etching in the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of the element configuration of a semiconductor laser in an embodiment of the present invention. 1... ...Sample, 2...Sample stand, 3,9.
... Electrode, 4 ... Matching box, 6 ...
・High frequency power supply, 6...Exhaust line, 7...
...Light transmission window, 8...Etching chamber, 11゜1
3... Gas supply line, 14... Needle valve, 16... Container, 16...
Constant temperature container, 1o1...Sample, 102...
・Sample stand, 106...Exhaust line, 108...
... Etching chamber, 117 ... Coil, 1
18...Microwave introduction tube, 119...
・Quartz window, 120...Ion extraction electrode, 12
1...ECR plasma source, 20o...
Mask, 201... Compound semiconductor, 301...
... n-InP substrate, 302... old... n-cladding layer (n-InP'), 303... active layer (In
GaAsP), 3o4...p-buried layer (p-I
nP), 305...p-cladding layer (p-In
P), 306... n-buried layer (n-InP). Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person I
-m-sample? --1 Test fP+ Mortar 3.9--1 Electrode 4- Alignment 5 5- High Question R9 Clearance 6- Exhaust line 7- Light transmission window 8- Edge + End display 11.13- Gas supply line f4 - 21 Dollar Panoreb 15 --- Answer Figure 1 16- Constant Temperature 3 Kyo 101 --- Sample 10f! -m-Sample stand to6- Exhaust line 10B-11 Etschatsu chamber/l'? ---Coil 11B-11 Micro J Pekinei II'/-11 stone moxibustion window 120- Ion 31 output electricity IF! I-E C scale plasma 5 200--Mask material (Q) (b) IC) 30/-n -1nF f-excluded 302-n cladding ji (n-1nP) 303-m-active layer (In GaASP), v6-n buried g4 (n
-xnp) Figure 4

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空容器内に置かれた化合物半導体をエッチング
するに際し、Br_2ガスあるいはBr含有化合物ガス
を少なくとも1種と、それら以外のガスを少なくとも1
種含む2種以上の混合ガスをエッチングガスとして用い
、これを励起し活性種を生成してエッチングを行うこと
を特徴とするエッチング方法。
(1) When etching a compound semiconductor placed in a vacuum container, at least one Br_2 gas or Br-containing compound gas and at least one other gas are used.
An etching method characterized in that a mixed gas of two or more species containing a species is used as an etching gas, and the gas is excited to generate active species to perform etching.
(2)エッチングガスに不活性ガス、酸素(O_2)、
窒素(N_2)、水素(H_2)、Br_2ガス以外の
ハロゲンガス又はハロゲン含有化合物ガスのうち少なく
とも1種含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のエッチング方法。
(2) Inert gas, oxygen (O_2) as etching gas,
The etching method according to claim 1, characterized in that the etching method contains at least one of nitrogen (N_2), hydrogen (H_2), halogen gas or halogen-containing compound gas other than Br_2 gas.
(3)化合物半導体は、インジウム(In)およびリン
(P)又はガリウム(Ga)およびヒ素(As)を主成
分とすることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
エッチング方法。
(3) The etching method according to claim 1, wherein the compound semiconductor contains indium (In) and phosphorus (P), or gallium (Ga) and arsenic (As) as main components.
(4)窒化ケイ素(Si_3N_4)、酸化ケイ素(S
iO_2)、チタニウム(Ti)、酸化チタニウム(T
iO_2)のうち少なくとも1つの物質をマスクとしエ
ッチングを行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のエッチング方法。
(4) Silicon nitride (Si_3N_4), silicon oxide (S
iO_2), titanium (Ti), titanium oxide (T
2. The etching method according to claim 1, wherein the etching is performed using at least one substance of iO_2) as a mask.
(5)エッチングによる表面ダメージの回復のために1
00〜300℃で熱処理することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のエッチング方法。
(5) 1 for recovery of surface damage caused by etching
2. The etching method according to claim 1, wherein the etching process is performed at a temperature of 00 to 300°C.
(6)熱処理雰囲気を、真空、H_2、N_2、Ar、
He中のいずれかで行うことを特徴とする特許請求の範
囲第5項記載のエッチング方法。
(6) Heat treatment atmosphere: vacuum, H_2, N_2, Ar,
6. The etching method according to claim 5, wherein the etching method is carried out in He.
(7)Br_2ガスあるいはBr含有化合物ガスを少な
くとも1種とそれら以外のガスを少なくとも1種含む、
2種以上の混合ガスをエッチングガスとし、これを励起
して活性種を生成し、化合物半導体をエッチングするこ
とにより形成したエッチドミラー。
(7) Contains at least one Br_2 gas or Br-containing compound gas and at least one other gas;
An etched mirror formed by using a mixed gas of two or more types as an etching gas, exciting the gas to generate active species, and etching a compound semiconductor.
(8)エッチング室内にBr_2ガスあるいはBr含有
化合物ガスを導入するに際し、臭素あるいはBr含有化
合物の入っている容器は配管を通じてエッチング室内と
つながっており、容器の温度を加熱もしくは冷却するこ
とにより、前記Br_2ガスあるいはBr含有化合物ガ
スの供給量を調節する事を特徴とするエッチング装置。
(8) When introducing Br_2 gas or Br-containing compound gas into the etching chamber, the container containing bromine or Br-containing compound is connected to the etching chamber through piping, and by heating or cooling the temperature of the container, An etching apparatus characterized by adjusting the supply amount of Br_2 gas or Br-containing compound gas.
(9)Br_2あるいはBr含有化合物ガスの流量を調
節するため、さらにニードルバルブを使用することを特
徴とする特許請求の範囲第8項記載のエッチング装置。
(9) The etching apparatus according to claim 8, further comprising a needle valve to adjust the flow rate of Br_2 or Br-containing compound gas.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2019087850A1 (en) * 2017-11-02 2020-09-24 昭和電工株式会社 Etching method and semiconductor manufacturing method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2019087850A1 (en) * 2017-11-02 2020-09-24 昭和電工株式会社 Etching method and semiconductor manufacturing method

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