JPH01304731A - エッチング方法とエッチドミラーとエッチング装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

（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。

αが１００になると反射率は５０％に減少してしまう。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

実施例 以下、本発明を実施例に従って説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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　。

（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。

光照射により活性種を生成しエツチングを行う。

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。

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。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

次に本発明の第３の実施例を示す。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

光分岐器等広く適用されるものである。

次に本発明の第５の実施例について説明する。

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。

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。

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。

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。

次に本発明の第６の実施例について説明する。

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。

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。

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。

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。

次に本発明の第７の実施例について説明する。

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。

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。

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。

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。

；）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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。
3. （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。
4. （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。
5. （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。
6. （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。
7. （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。
8. （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。
9. （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。