JPH03225302A - 半導体光導波路の製造方法 - Google Patents
半導体光導波路の製造方法Info
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- JPH03225302A JPH03225302A JP2077690A JP2077690A JPH03225302A JP H03225302 A JPH03225302 A JP H03225302A JP 2077690 A JP2077690 A JP 2077690A JP 2077690 A JP2077690 A JP 2077690A JP H03225302 A JPH03225302 A JP H03225302A
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- Drying Of Semiconductors (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、半導体光集積回路等に用いられる半導体導波
路の製造方法に関する。
路の製造方法に関する。
（従来の技術）
光エレクトロニクスの進歩とともに、半導体光デバイス
の集積化の研究開発が近年盛んに進められている。特に
半導体光導波路は、半導体電子デバイスで培われた微細
加工技術を応用することによって半導体基板上に実現で
き、半導体光マトリクススイッチの各スイッチ間の接続
や、同一基板内での半導体光機能素子間の接続（例えば
、光源とスイッチやアンプなどとの接続）に用いられ、
半導体光集積回路の重要なコンポーネントの一つと考え
られる。このような半導体光導波路の形成方法としては
、通常のフォトリソグラフィ法によって半導体基板上に
導波路形状のマスクを形成した後に、ＢＣΩ３ガスによ
る反応性イオンビームエツチング法（ＲＩＢＥ法）によ
ってリブ型の光導波路を形成できることが性向らによっ
てエレクトロニクス・レターズ第２２巻１２４３頁（Ｅ
ＬＣＴＲＯＮＩＣ３ＬＥＴＴＥＲ８Ｖｏｌ、２２ ｐ、
１２４３）に報告されている。
の集積化の研究開発が近年盛んに進められている。特に
半導体光導波路は、半導体電子デバイスで培われた微細
加工技術を応用することによって半導体基板上に実現で
き、半導体光マトリクススイッチの各スイッチ間の接続
や、同一基板内での半導体光機能素子間の接続（例えば
、光源とスイッチやアンプなどとの接続）に用いられ、
半導体光集積回路の重要なコンポーネントの一つと考え
られる。このような半導体光導波路の形成方法としては
、通常のフォトリソグラフィ法によって半導体基板上に
導波路形状のマスクを形成した後に、ＢＣΩ３ガスによ
る反応性イオンビームエツチング法（ＲＩＢＥ法）によ
ってリブ型の光導波路を形成できることが性向らによっ
てエレクトロニクス・レターズ第２２巻１２４３頁（Ｅ
ＬＣＴＲＯＮＩＣ３ＬＥＴＴＥＲ８Ｖｏｌ、２２ ｐ、
１２４３）に報告されている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、半導体光導波路を形成する際には、リブ部の
高さ、すなわちエツチング深さの制御性が重要である。
高さ、すなわちエツチング深さの制御性が重要である。
これは、エツチングの深さがそのまま半導体光導波路の
光の閉じ込めの強さを左右するからであり、例えば、方
向性結合器型半導体光スィッチを作製するときは、リブ
部形成時のエツチング深さをある程度精密に制御しなけ
れば、設計通りの動作は得られない。ところが、従来の
ＲＩＢＥ法によるドライエツチングでは、ウェハの表面
状態にエツチング深さの制御性が左右されてしまい、エ
ツチング深さの制御性が高々±５％程度である。このよ
うに、従来の半導体導波路の製造方法にはリブ型導波路
の深さの制御性に関し解決すべき課題があった。
光の閉じ込めの強さを左右するからであり、例えば、方
向性結合器型半導体光スィッチを作製するときは、リブ
部形成時のエツチング深さをある程度精密に制御しなけ
れば、設計通りの動作は得られない。ところが、従来の
ＲＩＢＥ法によるドライエツチングでは、ウェハの表面
状態にエツチング深さの制御性が左右されてしまい、エ
ツチング深さの制御性が高々±５％程度である。このよ
うに、従来の半導体導波路の製造方法にはリブ型導波路
の深さの制御性に関し解決すべき課題があった。
（課題を解決するための手段）
上述の課題を解決するために、本発明による半導体光導
波路の製造方法は、半導体基板上に少なくとも半導体第
１クラッド層、半導体導波層および半導体第２クラッド
層を積層して積層構造半導体ウェハを形成する工程と、
形成しようとする光導波路の形のエツチング用マスクを
前記積層構造半導体ウェハ上に設ける工程と、前記マス
クで覆われた部分以外の半導体第２クラッド層をエツチ
ングにより除去してリブ型光導波路を形成する工程とを
含み、前記マスクで覆われた部分以外の半導体第２クラ
ッド層をエツチングにより除去してリブ型光導波路を形
成する工程が、比較的反応性の低いガスによる第１のエ
ツチング工程と比較的反応性の高いガスによる第２のエ
ツチング工程とが連続して行なわれる工程であることを
特徴とする。
波路の製造方法は、半導体基板上に少なくとも半導体第
１クラッド層、半導体導波層および半導体第２クラッド
層を積層して積層構造半導体ウェハを形成する工程と、
形成しようとする光導波路の形のエツチング用マスクを
前記積層構造半導体ウェハ上に設ける工程と、前記マス
クで覆われた部分以外の半導体第２クラッド層をエツチ
ングにより除去してリブ型光導波路を形成する工程とを
含み、前記マスクで覆われた部分以外の半導体第２クラ
ッド層をエツチングにより除去してリブ型光導波路を形
成する工程が、比較的反応性の低いガスによる第１のエ
ツチング工程と比較的反応性の高いガスによる第２のエ
ツチング工程とが連続して行なわれる工程であることを
特徴とする。
（作用）
一般に、半導体光導波路のリブ部を形成する場合、エツ
チング深さの制御性は重要である。これは、エツチング
の深さがそのまま半導体光導波路の光の閉じ込めの強さ
を左右するからであり、例えば、方向性結合器型半導体
光スィッチを作製するときは、リブ部形成時のエツチン
グ深さをある程度精密に制御しなければ、設計通りの動
作は得られない。ところが、従来のＲＩＢＥ法によるド
ライエツチングでは、ウェハの表面状態にエツチング深
さの制御性が左右されてしまい、制御性のよいエツチン
グ深さが得られない。
チング深さの制御性は重要である。これは、エツチング
の深さがそのまま半導体光導波路の光の閉じ込めの強さ
を左右するからであり、例えば、方向性結合器型半導体
光スィッチを作製するときは、リブ部形成時のエツチン
グ深さをある程度精密に制御しなければ、設計通りの動
作は得られない。ところが、従来のＲＩＢＥ法によるド
ライエツチングでは、ウェハの表面状態にエツチング深
さの制御性が左右されてしまい、制御性のよいエツチン
グ深さが得られない。
これに対して、本発明においては、リブ部形成時のドラ
イエツチング工程において、まず比較的反応性の低いガ
スによる第１のエツチング工程をを行うから、ウェハの
表面状態によらず、エツチング深さの制御性が改善され
る。さらに、この後に比較的反応性の高いガスによる第
２のエツチング工程を行うから、マスクとの選択比が確
保され、マスクの後退による垂直性の低下の心配が無い
うえに、エツチング面のダメージが少ない。このため、
終始反応性の高いガスのみで行うエツチングに比べてエ
ツチング深さの制御性がよく、がっ、終始反応性の低い
ガスのみで行なうエツチングに比べて垂直性がよくエツ
チング面のダメージが少ない。
イエツチング工程において、まず比較的反応性の低いガ
スによる第１のエツチング工程をを行うから、ウェハの
表面状態によらず、エツチング深さの制御性が改善され
る。さらに、この後に比較的反応性の高いガスによる第
２のエツチング工程を行うから、マスクとの選択比が確
保され、マスクの後退による垂直性の低下の心配が無い
うえに、エツチング面のダメージが少ない。このため、
終始反応性の高いガスのみで行うエツチングに比べてエ
ツチング深さの制御性がよく、がっ、終始反応性の低い
ガスのみで行なうエツチングに比べて垂直性がよくエツ
チング面のダメージが少ない。
（実施例）
以下図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
第１図は本発明の方法の一実施例により製造されたＧａ
Ａｓ／Ａ、ｌ／ＧａＡｓ半導体光導波路の構造を示す断
面図である。ＧａＡｓ基板１上に、ＡΩ。５ Ｇ ａ
Ｏ，５Ａ Ｓ第１クラッド層２が成長され、ＡΩｏ ５
Ｇａｏ 、 ５ Ａ Ｓ第１クラッド層２の上にＧａＡ
ｓ導波層３が成長されている。前記ＧａＡｓ導波層３の
上には、リブ部を有するＡΩｏ、Ｇ ａ ０．５ Ａ
Ｓ第２クラッド層４が形成されている。
Ａｓ／Ａ、ｌ／ＧａＡｓ半導体光導波路の構造を示す断
面図である。ＧａＡｓ基板１上に、ＡΩ。５ Ｇ ａ
Ｏ，５Ａ Ｓ第１クラッド層２が成長され、ＡΩｏ ５
Ｇａｏ 、 ５ Ａ Ｓ第１クラッド層２の上にＧａＡ
ｓ導波層３が成長されている。前記ＧａＡｓ導波層３の
上には、リブ部を有するＡΩｏ、Ｇ ａ ０．５ Ａ
Ｓ第２クラッド層４が形成されている。
第１図に示した半導体光導波路の製造方法について以下
に述べる。ＧａＡｓ子基板１上に、分子線エピタキシャ
ル成長法（ＭＢＥ法）もしくは有機金属気相成長法（Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ法）を用いて、Ａ４１’ ｏ、Ｇ ａ ｏ、
５ Ａ ｓ第１クラッド層２、ＧａＡｓ導波層３、Ａｊ
？ ０．５ Ｇ ａ ｏ、ｓ Ａ Ｓ第２クラッド層４
を成長する。各層の厚さは、ＡｇＯ，５Ｇ ａ ｏ、５
Ａ ｓ第１クラッド層２が１〜２μｍ程度、ＧａＡｓ
導波層３が０．２μｎ＋程度、ＡΩｏ５Ｇ ａ ｏ、５
Ａ ｓ第２クラッド層４が１．２μｍ程度である。
に述べる。ＧａＡｓ子基板１上に、分子線エピタキシャ
ル成長法（ＭＢＥ法）もしくは有機金属気相成長法（Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ法）を用いて、Ａ４１’ ｏ、Ｇ ａ ｏ、
５ Ａ ｓ第１クラッド層２、ＧａＡｓ導波層３、Ａｊ
？ ０．５ Ｇ ａ ｏ、ｓ Ａ Ｓ第２クラッド層４
を成長する。各層の厚さは、ＡｇＯ，５Ｇ ａ ｏ、５
Ａ ｓ第１クラッド層２が１〜２μｍ程度、ＧａＡｓ
導波層３が０．２μｎ＋程度、ＡΩｏ５Ｇ ａ ｏ、５
Ａ ｓ第２クラッド層４が１．２μｍ程度である。
以上のように結晶を成長させた後、導波路リブ部をＲＩ
ＢＥ法によって形成する。この工程の概要を第２図に示
す。まず第２図（ａ）のように、通常のフォトリソグラ
フィ法を用いて、ＧａＡｓ／ＡｊＪＧａＡｓウェハ１０
上に形成すべき導波路形状のフォトレジストマスク１１
を形成する。次に、第２図（ｂ）のように反応性の低い
Ａｒガスを用いた第１のエツチング工程によって前記フ
ォトレジスト１１で覆われていない部分を０．１μｍ程
度エツチングする。このとき、フォトレジストマスク１
１は高々０．１μｍ程度エツチングされる程度である。
ＢＥ法によって形成する。この工程の概要を第２図に示
す。まず第２図（ａ）のように、通常のフォトリソグラ
フィ法を用いて、ＧａＡｓ／ＡｊＪＧａＡｓウェハ１０
上に形成すべき導波路形状のフォトレジストマスク１１
を形成する。次に、第２図（ｂ）のように反応性の低い
Ａｒガスを用いた第１のエツチング工程によって前記フ
ォトレジスト１１で覆われていない部分を０．１μｍ程
度エツチングする。このとき、フォトレジストマスク１
１は高々０．１μｍ程度エツチングされる程度である。
この後に、１度エツチングチャンバーを真空引きした後
に、今度は反応性の高いＣ（１２ガスを用いた第２のエ
ツチング工程によって前記フォトレジスト１１に覆われ
ていない部分をさらに０．９μｍ程度エツチングする。
に、今度は反応性の高いＣ（１２ガスを用いた第２のエ
ツチング工程によって前記フォトレジスト１１に覆われ
ていない部分をさらに０．９μｍ程度エツチングする。
この後、前記フォトレジスト１１を有機溶剤等で除去す
ると、第２図（ｃ）のような半導体光導波路が得られる
。
ると、第２図（ｃ）のような半導体光導波路が得られる
。
以上が本発明による半導体光導波路の製造方法の実施例
であり、上述の製造方法によるとエツチング深さの制御
性が改善される原理を以下に説明する。
であり、上述の製造方法によるとエツチング深さの制御
性が改善される原理を以下に説明する。
従来、ドライエツチングによるエツチング深さの制御性
は、エツチングされるウエノ１の表面状態に依存してお
り、はじめから反応性の高いガスを用いたドライエツチ
ングを行なうとウエノ＼の表面状態によってエツチング
深さがバラついてしまっていた。これに対して本実施例
は、はじめに反応性の低いＡｒガスを用いた第１のエツ
チング工程によって０．１μｍ程度ウエノ１表面をスノ
々・ソタエ、ソチングしているので、エツチング深さは
ウエノ＼の表面状態には依存せず、また、新たに真空中
におて清浄なエツチング面を出すことができる。さらに
、反応性の低いガスであるから、このエツチング界面に
おいて分子が結合に関与することは少ない。このため、
第１のエツチング工程終了後は常に同一状態の清浄なエ
ツチング面が得られることになる。この後に、はじめて
反応性の高いＣΩ２ガスを用いた第２のエツチング工程
を行なっているので、エツチング深さの制御性が、はじ
めからＣΩ２ガスでのみ行なわれるエツチングに比べて
改善される。さらに、第１のエツチング工程の後に反応
性の高いＣＤ２ガスによる第２のエツチング工程を行な
っているので、終始Ａｒガスでエツチングする場合に比
ベマスクとの選択比が確保され、マスクの後退による垂
直性の低下の心配が無い上に、エツチング面のダメージ
が少なくなる。
は、エツチングされるウエノ１の表面状態に依存してお
り、はじめから反応性の高いガスを用いたドライエツチ
ングを行なうとウエノ＼の表面状態によってエツチング
深さがバラついてしまっていた。これに対して本実施例
は、はじめに反応性の低いＡｒガスを用いた第１のエツ
チング工程によって０．１μｍ程度ウエノ１表面をスノ
々・ソタエ、ソチングしているので、エツチング深さは
ウエノ＼の表面状態には依存せず、また、新たに真空中
におて清浄なエツチング面を出すことができる。さらに
、反応性の低いガスであるから、このエツチング界面に
おいて分子が結合に関与することは少ない。このため、
第１のエツチング工程終了後は常に同一状態の清浄なエ
ツチング面が得られることになる。この後に、はじめて
反応性の高いＣΩ２ガスを用いた第２のエツチング工程
を行なっているので、エツチング深さの制御性が、はじ
めからＣΩ２ガスでのみ行なわれるエツチングに比べて
改善される。さらに、第１のエツチング工程の後に反応
性の高いＣＤ２ガスによる第２のエツチング工程を行な
っているので、終始Ａｒガスでエツチングする場合に比
ベマスクとの選択比が確保され、マスクの後退による垂
直性の低下の心配が無い上に、エツチング面のダメージ
が少なくなる。
なお、本実施例においては、ＲＩＢＥ法を用いたが、こ
れに限るものではなく、例えば他のドライエツチング法
として反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）法であっても
本発明は適用できる。また、第２のエツチング工程にお
いてＣΩ２を用いたか、反応性が高ければこれに限るも
のではなく、例えば、ＢＣ，Ｑ３であってもよいし、Ｂ
ｒ２てあってもよい。
れに限るものではなく、例えば他のドライエツチング法
として反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）法であっても
本発明は適用できる。また、第２のエツチング工程にお
いてＣΩ２を用いたか、反応性が高ければこれに限るも
のではなく、例えば、ＢＣ，Ｑ３であってもよいし、Ｂ
ｒ２てあってもよい。
（発明の効果）
以上に述べたように、本発明によれば、リブ部形成時の
ドライエツチング工程において、ウェハの表面状態によ
らず、エツチング深さの制御性が改善される。さらに、
マスクとの選択比も確保され、マスクの後退による垂直
性の低下の心配が無いうえに、エツチング面のプラズマ
ダメージが少ない。
ドライエツチング工程において、ウェハの表面状態によ
らず、エツチング深さの制御性が改善される。さらに、
マスクとの選択比も確保され、マスクの後退による垂直
性の低下の心配が無いうえに、エツチング面のプラズマ
ダメージが少ない。
第１図は本発明の一実施例の方法で製造したＧ ａ Ａ
ｓ ／ ＡΩＧａＡｓ半導体光導波路の構造を示す断
面図、第２図はその実施例におけるエツチング工程を示
す概念図である。 １−Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２−ＡΩｏ、Ｇ ａ ｏ、５
Ａ ｓ第１クラッド層、３・・・ＧａＡｓ導波層、４
−ＡΩ。、 ５ Ｇ ａ ｏ、 ５ Ａ Ｓ第２クラッ
ド層、１０・・・Ｇ ａ Ａ ｓ ／ ＡΩＧａＡｓウ
ェハ、１１・・・フォトレジストマスク。 第 １ 図 第 図 （ａ） 第 図 （ｂ） 第 図 （ｃ）
ｓ ／ ＡΩＧａＡｓ半導体光導波路の構造を示す断
面図、第２図はその実施例におけるエツチング工程を示
す概念図である。 １−Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２−ＡΩｏ、Ｇ ａ ｏ、５
Ａ ｓ第１クラッド層、３・・・ＧａＡｓ導波層、４
−ＡΩ。、 ５ Ｇ ａ ｏ、 ５ Ａ Ｓ第２クラッ
ド層、１０・・・Ｇ ａ Ａ ｓ ／ ＡΩＧａＡｓウ
ェハ、１１・・・フォトレジストマスク。 第 １ 図 第 図 （ａ） 第 図 （ｂ） 第 図 （ｃ）
Claims (1)
- 半導体基板上に少なくとも半導体第１クラッド層、半導
体導波層および半導体第２クラッド層を積層して積層構
造半導体ウェハを形成する工程と形成しようとする光導
波路の形のエッチング用マスクを前記積層構造半導体ウ
ェハ上に設ける工程と、前記マスクで覆われた部分以外
の半導体第２クラッド層をエッチングにより除去してリ
ブ型光導波路を形成する工程とを含む半導体光導波路の
製造方法において、前記マスクで覆われた部分以外の半
導体第２クラッド層をエッチングにより除去してリブ形
光導波路を形成する工程が、比較的反応性の低いガスに
よる第１のエッチング工程と比較的反応性の高いガスに
よる第２のエッチング工程とが連続して行なわれる工程
であることを特徴とする半導体光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077690A JPH03225302A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 半導体光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077690A JPH03225302A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 半導体光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03225302A true JPH03225302A (ja) | 1991-10-04 |
Family
ID=12036555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2077690A Pending JPH03225302A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 半導体光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03225302A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6610606B2 (en) | 2001-03-27 | 2003-08-26 | Shiro Sakai | Method for manufacturing nitride compound based semiconductor device using an RIE to clean a GaN-based layer |
| JP2007081115A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2077690A patent/JPH03225302A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6610606B2 (en) | 2001-03-27 | 2003-08-26 | Shiro Sakai | Method for manufacturing nitride compound based semiconductor device using an RIE to clean a GaN-based layer |
| JP2007081115A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
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