JPH0418717B2 - - Google Patents
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- JPH0418717B2 JPH0418717B2 JP58141557A JP14155783A JPH0418717B2 JP H0418717 B2 JPH0418717 B2 JP H0418717B2 JP 58141557 A JP58141557 A JP 58141557A JP 14155783 A JP14155783 A JP 14155783A JP H0418717 B2 JPH0418717 B2 JP H0418717B2
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- JP
- Japan
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- etching
- recess
- etching mask
- film
- periodic
- Prior art date
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/69—Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for semiconductor materials
- H10P50/691—Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for semiconductor materials for Group V materials or Group III-V materials
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、周期構造体の製造方法に関するも
のである。
のである。
従来例の構成とその問題点
近年、周期構造体は、分布帰還型のレーザや光
回路に多く用いられている。
回路に多く用いられている。
以下図面を参照しながら、上述したような従来
の周期構造体の製造法を分布帰還型レーザの作製
例を用いて説明する。作製例の分布帰還型レーザ
は1.3μｍの発光波長を有するInP／InGaAsP系の
素子である。
の周期構造体の製造法を分布帰還型レーザの作製
例を用いて説明する。作製例の分布帰還型レーザ
は1.3μｍの発光波長を有するInP／InGaAsP系の
素子である。
第１図は上記分布帰還型レーザの周期構造体製
造工程図である。第１図において、１はバンドギ
ヤツプが1.1eVのＰ型InGaAsP導波層、２はバン
ドギヤツプが0.96eVのｎ型InGaAsP発光層、３
はｎ型のInPクラツド層、４はｎ型のInP基板、
５はレジスト層、６および７は波長が3250Åの平
面波の進行方向、８は1860Åの周期でストライプ
状に残されたレジスト、９は８のレジストパター
ンを用いて形成された周期的溝、１０はＰ型の
InPクラツド層、１１はバンドギヤツプが1.1eV
のInGaAsPコンタクト層である。
造工程図である。第１図において、１はバンドギ
ヤツプが1.1eVのＰ型InGaAsP導波層、２はバン
ドギヤツプが0.96eVのｎ型InGaAsP発光層、３
はｎ型のInPクラツド層、４はｎ型のInP基板、
５はレジスト層、６および７は波長が3250Åの平
面波の進行方向、８は1860Åの周期でストライプ
状に残されたレジスト、９は８のレジストパター
ンを用いて形成された周期的溝、１０はＰ型の
InPクラツド層、１１はバンドギヤツプが1.1eV
のInGaAsPコンタクト層である。
第１図ａ周期構造体を形成する基体であり、導
波層１、発光層２、クラツド層３、基板４から成
つている。前記基体上に第１図ｂに示すように、
たとえばポジ型レジストAZ−1350をAZ−シンナ
ーで１：２に希釈して毎分5000回転で塗布して約
1000Åのレジスト層５を形成した後に90℃20分の
ベーキングを行い、しかるのち波長が3250Åの
He−Cdレーザ光の平面波６および７を用いて２
光束干渉露光を行う。平面波６および７は、レジ
スト層５に垂直な同一平面内に位置レジスト層５
の線に対して61度の角度を成して向もあつてい
る。140℃20分のベーキング後、第１図ｃに示す
ように1860Å周期の周期的レジストパターン８を
得る。
波層１、発光層２、クラツド層３、基板４から成
つている。前記基体上に第１図ｂに示すように、
たとえばポジ型レジストAZ−1350をAZ−シンナ
ーで１：２に希釈して毎分5000回転で塗布して約
1000Åのレジスト層５を形成した後に90℃20分の
ベーキングを行い、しかるのち波長が3250Åの
He−Cdレーザ光の平面波６および７を用いて２
光束干渉露光を行う。平面波６および７は、レジ
スト層５に垂直な同一平面内に位置レジスト層５
の線に対して61度の角度を成して向もあつてい
る。140℃20分のベーキング後、第１図ｃに示す
ように1860Å周期の周期的レジストパターン８を
得る。
この後HBr、HNO3、H2Oを１：１：５の割合
で混ぜあわせた溶液を用いて約30秒間導波層１の
エツチングを行い、第１図ｄに示すように周期
1860Åの周期構造体９を形成する。レーザ構造は
この後に、第１図ｅに示すようにＰ型InPクラツ
ド層１０、Ｐ型InGaAsP層１１を結晶成長する
ことにより得られる。
で混ぜあわせた溶液を用いて約30秒間導波層１の
エツチングを行い、第１図ｄに示すように周期
1860Åの周期構造体９を形成する。レーザ構造は
この後に、第１図ｅに示すようにＰ型InPクラツ
ド層１０、Ｐ型InGaAsP層１１を結晶成長する
ことにより得られる。
ところがここに説明したような周期構造体の製
造方法は、精密に配置された全く震動のない光学
系が必要であるという理由と、レーザ光強度が本
来ガウス分布であるために大面積のレーザ光平面
波を得ることが困難で周期構造体を大面積にわた
つて形成することが困難であるという理由から産
業用の周期構造体の製造方法として不むきであつ
た。
造方法は、精密に配置された全く震動のない光学
系が必要であるという理由と、レーザ光強度が本
来ガウス分布であるために大面積のレーザ光平面
波を得ることが困難で周期構造体を大面積にわた
つて形成することが困難であるという理由から産
業用の周期構造体の製造方法として不むきであつ
た。
発明の目的
本発明の目的は上記欠点に鑑み、精密な光学系
を必要とせずしかも大面積にわたつて周期構造体
を形成することが可能な産業用に適した周期構造
体の製造方法を提供することである。
を必要とせずしかも大面積にわたつて周期構造体
を形成することが可能な産業用に適した周期構造
体の製造方法を提供することである。
発明の構成
本発明は、単結晶基板表面に異方性エツチング
によつて第１の凹部を形成する第１の工程と、前
記基板表面全域にエツチングマスク用被膜を被覆
する第２の工程と、前記エツチングマスク用被膜
を選択的に除去して前記第１の凹部にのみエツチ
ング被膜を埋設する第３の工程と、前記埋設され
たエツチング被膜をマスクにして前記基板表面を
異方性エツチングして前記第１の凹部に隣接した
第２の凹部を形成する第４の工程とを有すること
を特徴とするものである。そして望ましくはエツ
チングマスク用被膜の選択除去をドライエツチン
グにて行い、エツチングマスク用被膜がポジ型フ
オトレジストであり、前記ポジ型フオトレジスト
の選択除去を全面露光後の現像処理により行う。
また、本発明は、単結晶基板表面に異方性エツチ
ングにて第１の凹部を形成する第１の工程と、前
記基板表面全域にエツチングマスク用被膜を被覆
する第２の工程と、前記エツチングマスク用被膜
を選択的に除去して前記第１の凹部にのみエツチ
ング被膜を埋設する第３の工程と、前記埋設され
たエツチング被膜をマスクにして前記基板を異方
性エツチングして前記第１の凹部に隣接した第２
の凹部を形成する第４の工程と前記凹部の一部に
エツチングマスク用被膜を埋設し、このエツチン
グマスク用被膜をマスクとして前記基板を異方性
エツチングして別の凹部を形成する第５の工程と
を有し、前記第５の工程を１回以上用いることを
特徴とするものである。そして、この場合も望ま
しくはエツチングマスク用被膜の選択除去をドラ
イエツチングにて行う。
によつて第１の凹部を形成する第１の工程と、前
記基板表面全域にエツチングマスク用被膜を被覆
する第２の工程と、前記エツチングマスク用被膜
を選択的に除去して前記第１の凹部にのみエツチ
ング被膜を埋設する第３の工程と、前記埋設され
たエツチング被膜をマスクにして前記基板表面を
異方性エツチングして前記第１の凹部に隣接した
第２の凹部を形成する第４の工程とを有すること
を特徴とするものである。そして望ましくはエツ
チングマスク用被膜の選択除去をドライエツチン
グにて行い、エツチングマスク用被膜がポジ型フ
オトレジストであり、前記ポジ型フオトレジスト
の選択除去を全面露光後の現像処理により行う。
また、本発明は、単結晶基板表面に異方性エツチ
ングにて第１の凹部を形成する第１の工程と、前
記基板表面全域にエツチングマスク用被膜を被覆
する第２の工程と、前記エツチングマスク用被膜
を選択的に除去して前記第１の凹部にのみエツチ
ング被膜を埋設する第３の工程と、前記埋設され
たエツチング被膜をマスクにして前記基板を異方
性エツチングして前記第１の凹部に隣接した第２
の凹部を形成する第４の工程と前記凹部の一部に
エツチングマスク用被膜を埋設し、このエツチン
グマスク用被膜をマスクとして前記基板を異方性
エツチングして別の凹部を形成する第５の工程と
を有し、前記第５の工程を１回以上用いることを
特徴とするものである。そして、この場合も望ま
しくはエツチングマスク用被膜の選択除去をドラ
イエツチングにて行う。
実施例の説明
以下本発明の一実施例について、図面を参照し
ながら説明する。本実施例は、1.3μｍ発光波長の
DFB（Distributed Feed Back）構造を有する分
布帰還型半導体レーザにおける3760Å周期の周期
構造体の製造例である。
ながら説明する。本実施例は、1.3μｍ発光波長の
DFB（Distributed Feed Back）構造を有する分
布帰還型半導体レーザにおける3760Å周期の周期
構造体の製造例である。
第２図は本実施例の周期構造体の製造工程を示
す。第２図において、１２はハンドギヤヅプが
1.1eVのＰ型InGaAsP導波層、１３はバンドギヤ
ツプが0.96eVのｎ型InGaAsP発光層、１４はｎ
型のInPクラツド層、１５はｎ型のInP基板、１
６は周期的に残されたストライプ形状のレジス
ト、１７はレジスト１６をマスクとして形成され
た周期的凹部、１８は導波層１２の表面全域を被
覆するエツチングマスク用被膜、１９は周期的凹
部１３に埋設されたエツチングマスク、２０はエ
ツチングマスク１９をマスクとして形成した周期
的凹部、２１は周期的凹部１３および周期的凹部
２０とからなる第１の周期構造体、２２は第１の
周期構造体２１表面全域を被覆するエツチングマ
スク用被膜、２３は周期的凹部に埋設したエツチ
ングマスク、２４はエツチングマスク２３にマス
クされた周期的凹部、２５はエツチングマスク２
３をマスクとして形成された周期的凹部、２６は
周期凹部２４および周期凹部２５からなる第２の
周期構造体、２７はＰ型InPクラツド層、２８は
バンドギヤツプが1.1eVのInGaAsPコンタクト層
である。
す。第２図において、１２はハンドギヤヅプが
1.1eVのＰ型InGaAsP導波層、１３はバンドギヤ
ツプが0.96eVのｎ型InGaAsP発光層、１４はｎ
型のInPクラツド層、１５はｎ型のInP基板、１
６は周期的に残されたストライプ形状のレジス
ト、１７はレジスト１６をマスクとして形成され
た周期的凹部、１８は導波層１２の表面全域を被
覆するエツチングマスク用被膜、１９は周期的凹
部１３に埋設されたエツチングマスク、２０はエ
ツチングマスク１９をマスクとして形成した周期
的凹部、２１は周期的凹部１３および周期的凹部
２０とからなる第１の周期構造体、２２は第１の
周期構造体２１表面全域を被覆するエツチングマ
スク用被膜、２３は周期的凹部に埋設したエツチ
ングマスク、２４はエツチングマスク２３にマス
クされた周期的凹部、２５はエツチングマスク２
３をマスクとして形成された周期的凹部、２６は
周期凹部２４および周期凹部２５からなる第２の
周期構造体、２７はＰ型InPクラツド層、２８は
バンドギヤツプが1.1eVのInGaAsPコンタクト層
である。
第２図ａは、周期構造体を形成する基体であ
り、導波層１２、発光層１３、クラツド層１４、
基板１５から成つている。まずフオトマスクを用
いた既知のフオトリソグラフイにより、1.6μｍ周
期で0.8μｍの太さにレジストを周期的に残したレ
ジストパターン１６を形成する。
り、導波層１２、発光層１３、クラツド層１４、
基板１５から成つている。まずフオトマスクを用
いた既知のフオトリソグラフイにより、1.6μｍ周
期で0.8μｍの太さにレジストを周期的に残したレ
ジストパターン１６を形成する。
しかる後にこのレジスト１６をマスクにした異
方性エツチングにより第２図ｂに示す周期的凹部
１７を形成する。本実施例は（100）の面方位の
結晶を用いて、周期的凹部１７の形状がＶ字形に
なるようにしているが、他の面方位の結晶でも周
期的凹部の形状がＶ字形になるものであれば良
い。本実施例では、HBr、HNO3、H2Oを１：
１：５の割合で混ぜあわせた溶液を用いてエツチ
ングすることにより（111）面からなるＶ字形の
凹部を得ている。
方性エツチングにより第２図ｂに示す周期的凹部
１７を形成する。本実施例は（100）の面方位の
結晶を用いて、周期的凹部１７の形状がＶ字形に
なるようにしているが、他の面方位の結晶でも周
期的凹部の形状がＶ字形になるものであれば良
い。本実施例では、HBr、HNO3、H2Oを１：
１：５の割合で混ぜあわせた溶液を用いてエツチ
ングすることにより（111）面からなるＶ字形の
凹部を得ている。
周期的凹部１７を形成した後レジスト１６を除
去し、次いで第２図ｃに示すようにエツチングマ
スク用被膜１８を形成する。エツチングマスク用
被膜の材料としては、ネガ型およびポジ型ヱジス
ト、ポリイミド等の液状有機物フイルグ材料、液
状シリカフイルムでも良い。エツチングマスク用
被膜１８の表面はできるだけ平坦であることが望
ましく、前記材料を回転塗布した場合平坦な面が
得られる。本実施例はポジ型レジストをエツチン
グマスクとして用いた。ドライエツチング法によ
りエツチングマスク用被膜１８をエツチングして
第２図ｄに示すエツチングマスク１９を形成す
る。本実施例ではO2雰囲気によるドライエツチ
ングを用いた。特にエツチングマスク用被膜とし
てポジレジストを用いる場合にはエツチングマス
ク用被膜１８を適度に全面露光して、現像処理を
行うことによりドライエツチング法を用いずにエ
ツチングマスク１９を形成できる。これは周期的
凹部は光の散乱によりレジストが露光されにくい
ことによる。
去し、次いで第２図ｃに示すようにエツチングマ
スク用被膜１８を形成する。エツチングマスク用
被膜の材料としては、ネガ型およびポジ型ヱジス
ト、ポリイミド等の液状有機物フイルグ材料、液
状シリカフイルムでも良い。エツチングマスク用
被膜１８の表面はできるだけ平坦であることが望
ましく、前記材料を回転塗布した場合平坦な面が
得られる。本実施例はポジ型レジストをエツチン
グマスクとして用いた。ドライエツチング法によ
りエツチングマスク用被膜１８をエツチングして
第２図ｄに示すエツチングマスク１９を形成す
る。本実施例ではO2雰囲気によるドライエツチ
ングを用いた。特にエツチングマスク用被膜とし
てポジレジストを用いる場合にはエツチングマス
ク用被膜１８を適度に全面露光して、現像処理を
行うことによりドライエツチング法を用いずにエ
ツチングマスク１９を形成できる。これは周期的
凹部は光の散乱によりレジストが露光されにくい
ことによる。
次にエツチングマスク１９を用いて前記エツチ
ング溶液による異方性エツチングを行い第２図ｅ
に示す周期的凹部２０を得る。エツチングマスク
１９を取り除いた後、周期的凹部１７および周期
的凹部２０とからなる7500Åの周期を有する第１
の周期構造体２１上にエツチングマスク用被膜１
８とまつたく同様にして第２図ｆに示すようにあ
らたなエツチングマスク用被膜２２を塗布する。
本実施例ではポジ型レジストである。
ング溶液による異方性エツチングを行い第２図ｅ
に示す周期的凹部２０を得る。エツチングマスク
１９を取り除いた後、周期的凹部１７および周期
的凹部２０とからなる7500Åの周期を有する第１
の周期構造体２１上にエツチングマスク用被膜１
８とまつたく同様にして第２図ｆに示すようにあ
らたなエツチングマスク用被膜２２を塗布する。
本実施例ではポジ型レジストである。
次にドライエツチングによりエツチングマスク
用被膜２２をエツチングし、第２図ｇに示すよう
に周期構造体２１の凹部の半分までエツチングマ
スク用被膜２２が埋設されるようにしてエツチン
グマスク２３とする。次に前記エツチング溶液を
用いて異方性エツチングを行い第２図ｈに示す周
期的凹部２５を得る。エツチングマスク２３を取
り除くと、周期的凹部２４および周期凹部２５か
らなる3750Åの周期を有する第２の周期構造体２
６が形成される。周期構造体の形成を終えた前記
基体はＰ型InPクラツド層２７、Ｐ型InGaAsPコ
ンタクト層２８を結晶成長して第２図ｉに示すレ
ーザ構造を得る。
用被膜２２をエツチングし、第２図ｇに示すよう
に周期構造体２１の凹部の半分までエツチングマ
スク用被膜２２が埋設されるようにしてエツチン
グマスク２３とする。次に前記エツチング溶液を
用いて異方性エツチングを行い第２図ｈに示す周
期的凹部２５を得る。エツチングマスク２３を取
り除くと、周期的凹部２４および周期凹部２５か
らなる3750Åの周期を有する第２の周期構造体２
６が形成される。周期構造体の形成を終えた前記
基体はＰ型InPクラツド層２７、Ｐ型InGaAsPコ
ンタクト層２８を結晶成長して第２図ｉに示すレ
ーザ構造を得る。
本実施例では、周期構造体の形成をDFB構造
を有する分布帰還型半導体レーザの場合について
説明したが、他の素子にも応用が可能であり、例
えばDBR構造を有する分布帰還型レーザおよび
光回路中の各種グレイテイングに用いることがで
き、周期構造を有するものならば応用はこの限り
ではない。また上記周期構造体製造工程の一部を
ｎ回くり返すことにより、周期構造体の周期を1/
２ｎの大きさにすることができる。
を有する分布帰還型半導体レーザの場合について
説明したが、他の素子にも応用が可能であり、例
えばDBR構造を有する分布帰還型レーザおよび
光回路中の各種グレイテイングに用いることがで
き、周期構造を有するものならば応用はこの限り
ではない。また上記周期構造体製造工程の一部を
ｎ回くり返すことにより、周期構造体の周期を1/
２ｎの大きさにすることができる。
発明の効果
上記のように、本発明においては、精密な光学
系を必要とせずに、しかも大面積の産業用に適し
た周期構造体を容易に得ることができるすぐれた
効果を発揮することができる。
系を必要とせずに、しかも大面積の産業用に適し
た周期構造体を容易に得ることができるすぐれた
効果を発揮することができる。
第１図ａ〜ｅは従来例におけるレーザの周期構
造体製造方法の工程図、第２図ａ〜ｉは本発明の
一実施例におけるレーザの周期的構造体の製造工
程図である。 １２……導波層、１７，２４，２５……周期的
凹部、１８，２２……エツチングマスク用被膜、
１９，２３……エツチングマスク、２１……第１
の周期構造体、２６……第２の周期構造体。
造体製造方法の工程図、第２図ａ〜ｉは本発明の
一実施例におけるレーザの周期的構造体の製造工
程図である。 １２……導波層、１７，２４，２５……周期的
凹部、１８，２２……エツチングマスク用被膜、
１９，２３……エツチングマスク、２１……第１
の周期構造体、２６……第２の周期構造体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単結晶基板表面に異方性エツチングにて第１
の凹部を形成する第１の工程と、前記基板表面全
域にエツチングマスク用被膜を被覆する第２の工
程と、前記エツチングマスク用被膜を選択的に除
去して前記第１の凹部にのみエツチング被膜を埋
設する第３の工程と、前記埋設されたエツチング
被膜をマスクにして前記基板を異方性エツチング
して前記第１の凹部に隣接した第２の凹部を形成
する第４の工程とを有することを特徴とする周期
構造体の製造方法。 ２ エツチングマスク用被膜の選択除去をドライ
エツチングにて行うことを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の周期構造体の製造方法。 ３ エツチングマスク用被膜がポジ型フオトレジ
ストであり、前記ポジ型フオトレジストの選択除
去を全面露光後の現像処理により行うことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の周期構造体
の製造方法。 ４ 単結晶基板表面に異方性エツチングにて第１
の凹部を形成する第１の工程と、前記基板表面全
域にエツチングマスク用被膜を被覆する第２の工
程と、前記エツチングマスク用被膜を選択的に除
去して前記第１の凹部にのみエツチング被膜を埋
設する第３の工程と、前記埋設されたエツチング
被膜をマスクにして前記基板を異方性エツチング
して前記第１の凹部に隣接した第２の凹部を形成
する第４の工程と、前記凹部の一部にエツチング
マスク用被膜を埋設し、このエツチングマスク用
被膜をマスクとして前記基板を異方性エツチング
して別の凹部を形成する第５の工程とを有するこ
とを特徴とする周期構造体の製造方法。 ５ エツチングマスク用被膜の選択除去をドライ
エツチングにて行うことを特徴とする特許請求の
範囲第４項に記載の周期構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141557A JPS6032383A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | 周期構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141557A JPS6032383A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | 周期構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6032383A JPS6032383A (ja) | 1985-02-19 |
| JPH0418717B2 true JPH0418717B2 (ja) | 1992-03-27 |
Family
ID=15294736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58141557A Granted JPS6032383A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | 周期構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032383A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014164281A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-08 | Fujifilm Corp | 微細凹凸構造体の製造方法およびその方法により製造される微細凹凸構造体 |
-
1983
- 1983-08-02 JP JP58141557A patent/JPS6032383A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6032383A (ja) | 1985-02-19 |
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