JPH0221681A - 位相シフト回折格子の製造方法 - Google Patents
位相シフト回折格子の製造方法Info
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- JPH0221681A JPH0221681A JP63170638A JP17063888A JPH0221681A JP H0221681 A JPH0221681 A JP H0221681A JP 63170638 A JP63170638 A JP 63170638A JP 17063888 A JP17063888 A JP 17063888A JP H0221681 A JPH0221681 A JP H0221681A
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Classifications
-
- 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
- H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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、光通信分野において発光素子とじて使用され
る、端面発光型半導体レーザダイオードに使用される位
相シフト回折格子の製造方法に関する。
る、端面発光型半導体レーザダイオードに使用される位
相シフト回折格子の製造方法に関する。
従来分布帰還型半導体レーザーダイオード等に内蔵され
る回折格子は、第３図に示すようにして形成されていた
。すなわちＩｎＰ半導体基板１、上にネガ型フォトレジ
スト層２、中間層３、位相シフト層４を順次塗布し熱処
理した後（第３図（ａ））、位相シフト層の一部を除去
してパターンを形成しく第３図（ｂ））、波長３２５
ｎｍのｌｌ ｅ −Ｃｄレーザーを用い２つのレーザー
ビーム５ａ、５ｂの２等分線に対しである角度基板を傾
けた状態で干渉露光を行ない（第３図（Ｃ））、位相シ
フト層の有無により生じるレーザービームの屈折の差を
利用し、ネガ型フォトレジスト層に回折格子パターンを
露光すると同時に位相が１／２周期異なる回折格子パタ
ーン、の露光を行う。その後中間層を除去することによ
り、位相シフト層の除去を行ない（第３図（ｄ））、ネ
ガ型フォトレジスト層の現像ｆ＆ （第３図（ｅ））、
基板エツチング、ネガ型フォトレジスト層の除去の工程
を行ない位相シフト領域のある回折格子を作成していた
（第３図（ｆ））。この後第３図（ｇ）の如く回折格子
上に光導波路層７、活性層８、クラッド層９等の半導体
層を必要なだけ積層して半導体レーザーダイオードとし
ていた。
る回折格子は、第３図に示すようにして形成されていた
。すなわちＩｎＰ半導体基板１、上にネガ型フォトレジ
スト層２、中間層３、位相シフト層４を順次塗布し熱処
理した後（第３図（ａ））、位相シフト層の一部を除去
してパターンを形成しく第３図（ｂ））、波長３２５
ｎｍのｌｌ ｅ −Ｃｄレーザーを用い２つのレーザー
ビーム５ａ、５ｂの２等分線に対しである角度基板を傾
けた状態で干渉露光を行ない（第３図（Ｃ））、位相シ
フト層の有無により生じるレーザービームの屈折の差を
利用し、ネガ型フォトレジスト層に回折格子パターンを
露光すると同時に位相が１／２周期異なる回折格子パタ
ーン、の露光を行う。その後中間層を除去することによ
り、位相シフト層の除去を行ない（第３図（ｄ））、ネ
ガ型フォトレジスト層の現像ｆ＆ （第３図（ｅ））、
基板エツチング、ネガ型フォトレジスト層の除去の工程
を行ない位相シフト領域のある回折格子を作成していた
（第３図（ｆ））。この後第３図（ｇ）の如く回折格子
上に光導波路層７、活性層８、クラッド層９等の半導体
層を必要なだけ積層して半導体レーザーダイオードとし
ていた。
上述した従来の回折格子の製作方法は、位相が１／２周
期異なる回折格子が隣接する部分、すなわち位相シフト
層パターンエッチ部において、パターンエッチにより片
側のレーザービームがさえぎられ影を生じたり回折、散
乱されるため形成される回折格子の周期が乱れ、第３図
（ｅ）に示すように部分的に大きな開口ができる。この
部分は、エツチング時に開口部の大きさに比例してより
深くエツチングされやすくこのため引続いて行なうエピ
タキシャル成長においてエピタキシャル層が位相が１／
２周期異なる回折格子が隣接する部分（以下位相シフト
部と記す）で十分に結晶成長しきれず第３図（ｇ）に示
す様にＩｎＧａＡｓＰよりなる光導波路層７、活性層８
が寸断されたり、あるいはエピタキシャル層の下部に空
間が残る現象が生じ良好な素子特性が得られないという
問題があった。
期異なる回折格子が隣接する部分、すなわち位相シフト
層パターンエッチ部において、パターンエッチにより片
側のレーザービームがさえぎられ影を生じたり回折、散
乱されるため形成される回折格子の周期が乱れ、第３図
（ｅ）に示すように部分的に大きな開口ができる。この
部分は、エツチング時に開口部の大きさに比例してより
深くエツチングされやすくこのため引続いて行なうエピ
タキシャル成長においてエピタキシャル層が位相が１／
２周期異なる回折格子が隣接する部分（以下位相シフト
部と記す）で十分に結晶成長しきれず第３図（ｇ）に示
す様にＩｎＧａＡｓＰよりなる光導波路層７、活性層８
が寸断されたり、あるいはエピタキシャル層の下部に空
間が残る現象が生じ良好な素子特性が得られないという
問題があった。
本発明の位相シフト回折格子の製造方法は、半導体基板
表面にネガ型フォトレジスト層、中間層１位相シフト層
を塗布する工程と、位相シフト層へパターンを形成する
工程と、ネガ型フォトレジスト層を２光束干渉露光によ
り露光する工程と、位相シフト層エッチ下部のネガ型フ
ォトレジスト層を選択的に露光する工程と、中間層１位
相シフト層を除去する工程と、ネガ型フォトレジスト層
を現像する工程と、半導体基板をエツチングする工程と
、ネガ型フォトレジスト層を除去する工程により成って
いる。
表面にネガ型フォトレジスト層、中間層１位相シフト層
を塗布する工程と、位相シフト層へパターンを形成する
工程と、ネガ型フォトレジスト層を２光束干渉露光によ
り露光する工程と、位相シフト層エッチ下部のネガ型フ
ォトレジスト層を選択的に露光する工程と、中間層１位
相シフト層を除去する工程と、ネガ型フォトレジスト層
を現像する工程と、半導体基板をエツチングする工程と
、ネガ型フォトレジスト層を除去する工程により成って
いる。
〔実施例１〕
次に本発明について図面により説明する。
第１図は本発明の実施例１について示す。本実施例は、
ＩｎＰ半導体基板１上ヘノボラック樹脂系ネガ形フォト
レジスト２を塗布し熱処理した後イソプレンゴムを主成
分とする中間層３及びポリビニルピロリドンを主成分と
するフォトレジストより成る位相シフト層４を塗布し熱
処理を行ない（第１図（ａ））、次いで波長３５０〜４
５０ｎｍのＵＶ光により露光を行ない位相シフト層を現
像し位相シフト層の一部を除去してパターン形成をする
（第１図（ｂ））。その後波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄ
レーザーを用いた２光束干渉露光法により交差する２本
のレーザービーム５ａ、５ｂの２等分線に対しである角
度ＩｎＰ半導体基板１を傾けて露光する（第１図（Ｃ）
）。本実施例はこの後に波長３２５ｎｍのＩｆ ｅ −
Ｃｄレーザービーム６によるコンタクト露光方式により
フォトマスク１４を用いて位相シフト部を選択的に露光
する（第１図（ｄ））。その後キシレンを用いて中間層
を除去することにより位相シフト層も合せて除去しく第
１図（ｅ））、その後、ネガ型フォトレジスト２の現像
を行いパターン化する（第１図（ｆ））。この状態で位
相シフト部はＨｅ−Ｃｄレーザービームにより全面にわ
たり露光されているためフラットな状態でフォトレジス
トが残るく第１図（ｆ））。その後、パターン化された
フォトレジストをマスクとして臭化水素、過酸化水素、
純水より成るエツチング液によりＩｎＰ基板のエツチン
グを行なう。このエツチング液はＩｎＰ基板に対して異
方性を有しておりそのためエツチング後のＩｎＰ基板表
面は三角波状となるが、位相シフト部はネガ型フォトレ
ジストが全面に残っているため平坦なままとなる。その
後ネガ形フォトレジストの除去を行なうことにより回折
格子（第１図（ｇ））を形成する。この後、第１図（ｈ
）に示す通り回折格子上にＩｎＧａＡｓＰより成る光導
波路層７、活性層８及びＩｎＰクラッド層９等をエピタ
キシャル成長することにより端面発光型半導体レーザー
を形成する。
ＩｎＰ半導体基板１上ヘノボラック樹脂系ネガ形フォト
レジスト２を塗布し熱処理した後イソプレンゴムを主成
分とする中間層３及びポリビニルピロリドンを主成分と
するフォトレジストより成る位相シフト層４を塗布し熱
処理を行ない（第１図（ａ））、次いで波長３５０〜４
５０ｎｍのＵＶ光により露光を行ない位相シフト層を現
像し位相シフト層の一部を除去してパターン形成をする
（第１図（ｂ））。その後波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄ
レーザーを用いた２光束干渉露光法により交差する２本
のレーザービーム５ａ、５ｂの２等分線に対しである角
度ＩｎＰ半導体基板１を傾けて露光する（第１図（Ｃ）
）。本実施例はこの後に波長３２５ｎｍのＩｆ ｅ −
Ｃｄレーザービーム６によるコンタクト露光方式により
フォトマスク１４を用いて位相シフト部を選択的に露光
する（第１図（ｄ））。その後キシレンを用いて中間層
を除去することにより位相シフト層も合せて除去しく第
１図（ｅ））、その後、ネガ型フォトレジスト２の現像
を行いパターン化する（第１図（ｆ））。この状態で位
相シフト部はＨｅ−Ｃｄレーザービームにより全面にわ
たり露光されているためフラットな状態でフォトレジス
トが残るく第１図（ｆ））。その後、パターン化された
フォトレジストをマスクとして臭化水素、過酸化水素、
純水より成るエツチング液によりＩｎＰ基板のエツチン
グを行なう。このエツチング液はＩｎＰ基板に対して異
方性を有しておりそのためエツチング後のＩｎＰ基板表
面は三角波状となるが、位相シフト部はネガ型フォトレ
ジストが全面に残っているため平坦なままとなる。その
後ネガ形フォトレジストの除去を行なうことにより回折
格子（第１図（ｇ））を形成する。この後、第１図（ｈ
）に示す通り回折格子上にＩｎＧａＡｓＰより成る光導
波路層７、活性層８及びＩｎＰクラッド層９等をエピタ
キシャル成長することにより端面発光型半導体レーザー
を形成する。
〔実施例２〕
第２図は本発明の実施例２について示す図である。本実
施例は実施例１で行なうコンタクト露光（第１図（ｄ）
）に替えて波長３２５ｎｍのＨｅＣｄレーザー１０より
出るＨｅ−Ｃｄレーザービーム６をピンホール１１、レ
ンズ１２を介して直径２０μｍのスポットに整形して位
相シフト部上をＸ−Ｙステージ１５により走査させるこ
とにより位相シフト部の露光を行なうものである。この
工程以外は実施例１と同じである。本実施例においては
実施例１に比ベフォトマスクが不要となり、フォトマス
クとの接触によるＩｎＰ基板のダメージが無いメリット
がある。なお上記２つの実施例は位相シフト部の全面露
光を２光束干渉露光後に実施しているがネガ型フォトレ
ジスト層を塗布し熱処理した後、あるいは２光束干渉露
光前、干渉露光を行ない中間層、位相シフト層を除去し
た後のいずれの工程においても位相シフト部の全面露光
を行なっても本発明が実施可能であるのはもちろんであ
る。
施例は実施例１で行なうコンタクト露光（第１図（ｄ）
）に替えて波長３２５ｎｍのＨｅＣｄレーザー１０より
出るＨｅ−Ｃｄレーザービーム６をピンホール１１、レ
ンズ１２を介して直径２０μｍのスポットに整形して位
相シフト部上をＸ−Ｙステージ１５により走査させるこ
とにより位相シフト部の露光を行なうものである。この
工程以外は実施例１と同じである。本実施例においては
実施例１に比ベフォトマスクが不要となり、フォトマス
クとの接触によるＩｎＰ基板のダメージが無いメリット
がある。なお上記２つの実施例は位相シフト部の全面露
光を２光束干渉露光後に実施しているがネガ型フォトレ
ジスト層を塗布し熱処理した後、あるいは２光束干渉露
光前、干渉露光を行ない中間層、位相シフト層を除去し
た後のいずれの工程においても位相シフト部の全面露光
を行なっても本発明が実施可能であるのはもちろんであ
る。
以上説明したように本発明は、位相シフト領域を全面露
光することにより位相シフト部の全面にネガ形フォトレ
ジストを残し位相シフト部を平坦化することによりエピ
タキシャル成長時における異常成長を防止することによ
り安定した特性の端面発光型半導体レーザーダイオード
を得られる効果がある。また実施例ではＩｎＰ半導体基
板を用いているが、例えばＧａＡｓ半導体基板等他の材
料を用いた端面発光型半導体レーザーについても同様の
効果を得られる。
光することにより位相シフト部の全面にネガ形フォトレ
ジストを残し位相シフト部を平坦化することによりエピ
タキシャル成長時における異常成長を防止することによ
り安定した特性の端面発光型半導体レーザーダイオード
を得られる効果がある。また実施例ではＩｎＰ半導体基
板を用いているが、例えばＧａＡｓ半導体基板等他の材
料を用いた端面発光型半導体レーザーについても同様の
効果を得られる。
第１図は本発明の実施例１の工程概略図、第２図は本発
明の実施例２の概略図、第３図は従来の位相シフト回折
格子の作製方法の工程概略図である。 １・・・ＩｎＰ半導体基板、２・・・ネガ型フォトレジ
スト、３・・・中間層、４・・・位相シフト層、５ａ、
５ｂ−Ｈｅ−Ｃｄレーザービーム、６−・−Ｈｅ−Ｃｄ
レーザービーム、７−・−１１Ｇａ八ｓＰ光導波路層、
８−・−１ｎＧａＡｓＰ活性層、９・・・ＩｎＰクラッ
ド層、１０・・・Ｈｅ−Ｃｄレーザー、１１・・・ピン
ホール、１２・・・レンズ、１４・・・フォトマスク、
１５・・・Ｘ−Ｙステージ。 元 １ 因 （Ｃ） （、ｊ） ｙ）３図
明の実施例２の概略図、第３図は従来の位相シフト回折
格子の作製方法の工程概略図である。 １・・・ＩｎＰ半導体基板、２・・・ネガ型フォトレジ
スト、３・・・中間層、４・・・位相シフト層、５ａ、
５ｂ−Ｈｅ−Ｃｄレーザービーム、６−・−Ｈｅ−Ｃｄ
レーザービーム、７−・−１１Ｇａ八ｓＰ光導波路層、
８−・−１ｎＧａＡｓＰ活性層、９・・・ＩｎＰクラッ
ド層、１０・・・Ｈｅ−Ｃｄレーザー、１１・・・ピン
ホール、１２・・・レンズ、１４・・・フォトマスク、
１５・・・Ｘ−Ｙステージ。 元 １ 因 （Ｃ） （、ｊ） ｙ）３図
Claims (1)
- 半導体基板表面にネガ型フォトレジスト層、中間層、位
相シフト層を塗布する工程と、位相シフト層へパターン
を形成する工程と、２光束干渉露光により露光する工程
と、位相シフト層エッヂ下部のネガ型フォトレジスト層
を選択的に露光する工程と、中間層、位相シフト層を除
去する工程と、ネガ型フォトレジスト層を現像する工程
と、半導体基板をエッチングする工程と、ネガ型フォト
レジスト層を除去する工程より成ることを特徴とする位
相シフト回折格子製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63170638A JPH0221681A (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 位相シフト回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63170638A JPH0221681A (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 位相シフト回折格子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0221681A true JPH0221681A (ja) | 1990-01-24 |
Family
ID=15908585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63170638A Pending JPH0221681A (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 位相シフト回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0221681A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH041703A (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-07 | Toshiba Corp | 位相シフト型回折格子の製造方法 |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP63170638A patent/JPH0221681A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH041703A (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-07 | Toshiba Corp | 位相シフト型回折格子の製造方法 |
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