JPS62262004A - Production of diffraction grating - Google Patents

Production of diffraction grating

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JPS62262004A
JPS62262004A JP10592486A JP10592486A JPS62262004A JP S62262004 A JPS62262004 A JP S62262004A JP 10592486 A JP10592486 A JP 10592486A JP 10592486 A JP10592486 A JP 10592486A JP S62262004 A JPS62262004 A JP S62262004A
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JP
Japan
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film
diffraction grating
photoresist
silicon nitride
substrate
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JP10592486A
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Japanese (ja)
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Takaaki Inoue
貴陽 井上
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
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Abstract

PURPOSE:To produce a diffraction grating having a good shape without irregularity with satisfactory yield by using a photoresist having good resolution. CONSTITUTION:An AZ1350B.SF film 2 which is a novolak type photoresist is selectively formed on an InP semiconductor substrate 1 and a silicon nitride film 3 and an RV-1100N film 4 which is a novolak type negative photoresist are successively formed over the entire surface; thereafter, the photoresists are subjected to interference exposing by using two beams of He-Cd laser light. The RV-1100N film 4 is then developed and with the periodically formed RV-1100N film 4 as a mask, the silicon nitride film 3 is etched and further with the silicon nitride film 3 and the AZ1350B.SF film 2 as a mask, the InP semiconductor substrate 1 is etched to obtain the diffraction grating 5. After the RV-1100N film 4 is removed, the silicon nitride film 3 is removed and an NNR film 6 which is the negative type photoresist is formed only on the diffraction grating 5. The AZ1350B.SF film 2 is developed and with the NNR film 6 and the AZ1350B.SF film 2 as a mask, the InP semiconductor substrate 1 is etched to obtain the diffraction grating 7.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、回折格子の製造方法に関し、特に半導体基板
上に回折格子を製造するための回折格子の製造方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for manufacturing a diffraction grating, and particularly to a method for manufacturing a diffraction grating on a semiconductor substrate.

(従来の技術) 近年長距離大容量光伝送システムの光源として単一軸モ
ード半導体レーザの研究・開発が活発に行なわれている
。その中で分布帰環形(DFB)半導体レーザは、その
単一軸モードの制御性および温度範囲の広さなどの安定
性の面と、他の単一軸モード半導体レーザに比べて製作
し易いという面から生目を集めている。
(Prior Art) In recent years, research and development of single-axis mode semiconductor lasers have been actively conducted as light sources for long-distance, high-capacity optical transmission systems. Among these, distributed feedback (DFB) semiconductor lasers are popular due to their stability, such as controllability of single-axis mode and wide temperature range, and because they are easier to manufacture compared to other single-axis mode semiconductor lasers. I'm collecting fresh eyes.

DFBレーザは、素子内に均一な回折格子を有する構造
をとっており、この回折格子の周期で定まるブラッグ波
長近傍で単一波長で発振する。しかしながら、従来の均
一な回折格子を有するDFBレーザでは、ブラッグ波長
に対して対称な2本の近接した発振可能なモードが存在
する。このことは、2軸モ一ド動作を意味し、単一軸モ
ードレーザとしては好ましくない。通常DFBレーザで
は、光を取り出すために一端はへきかい面を用い、もう
一端は7アブ1ルペローモードを抑制するために、端面
反対を抑えた無反射コーティングを施した構造がとられ
る。このように端面反射率が非対称である構造のDFB
レーザの反射鏡損失特性はブラッグ波長に対して非対称
になり、一つの縦モードが選択される傾向にある。とこ
ろが、反射鏡損失特性は端面反射鏡の位置において、回
折格子がどのような位相で終わるかにより著しく変化す
る。従って、従来のDFBレーザでは主モードと次のモ
ードとの間の反射鏡損失差が小さい場合も多く2本のモ
ードで発振する素子も多数あった。そこで、このような
不安定性を除去するためにDFBレーザの内部に回折格
子の周期をλg/4(λgは素子内を伝播する光の波長
)だけずらした構造のDFBレーザが試作された。これ
に関する文献の例として宇高他著の1984年11月2
2日発行のエレクトロニクスレターズ誌(Electr
onics Letters)第20巻4号1008〜
1010頁記載の論文をあげることができる。
A DFB laser has a structure having a uniform diffraction grating within the element, and oscillates at a single wavelength near the Bragg wavelength determined by the period of the diffraction grating. However, in a conventional DFB laser with a uniform diffraction grating, there are two closely oscillatable modes that are symmetrical about the Bragg wavelength. This means biaxial mode operation, which is not preferred as a single axis mode laser. Normally, a DFB laser has a structure in which one end uses a cleavage surface to extract light, and the other end is coated with an anti-reflection coating to suppress the 7-ab1 Le Perot mode. A DFB with a structure in which the end face reflectance is asymmetric like this
The reflector loss characteristics of a laser are asymmetric with respect to the Bragg wavelength, and one longitudinal mode tends to be selected. However, the reflector loss characteristics vary significantly depending on the phase of the diffraction grating at the position of the end reflector. Therefore, in conventional DFB lasers, the difference in mirror loss between the main mode and the next mode is often small, and there are many elements that oscillate in two modes. Therefore, in order to eliminate such instability, a DFB laser was prototyped with a structure in which the period of the diffraction grating inside the DFB laser was shifted by λg/4 (λg is the wavelength of light propagating within the element). An example of literature related to this is Utaka et al., November 2, 1984.
Electronics Letters magazine (Electr) published on the 2nd
onics Letters) Volume 20 No. 4 1008~
I can list a paper with 1010 pages.

このような構造のDFBレーザをV4シフト型DFBレ
ーザと呼んでいる。
A DFB laser having such a structure is called a V4 shift type DFB laser.

、V4シフト型DFBレーザはブラッグ波長に完全に一
致した1本の軸モードで発振することを特徴としている
。このため、従来の素子で見られた2軸モードで発振す
るような素子は極めて少なくなり、歩留り向上の点で大
変有望である。ところで、DFBレーザの回折格子の周
期Δは発振波長λと次のような関係にある。
, V4 shift type DFB laser is characterized by oscillation in one axial mode that completely matches the Bragg wavelength. For this reason, the number of devices that oscillate in the biaxial mode, which is seen in conventional devices, is extremely rare, and this is very promising in terms of yield improvement. Incidentally, the period Δ of the diffraction grating of the DFB laser has the following relationship with the oscillation wavelength λ.

ここで、neは素子内の等側屈折率、mは回折格子の次
数、λgは素子内を伝播する光の波長である。
Here, ne is the isolateral refractive index within the element, m is the order of the diffraction grating, and λg is the wavelength of light propagating within the element.

従って、1次の回折格子(m=1)の周期は、λg A=− で与えられる。このことから1次の回折格子を使ったV
4シフト型の回折格子は、シフト領域を境にして左右の
回折格子の凹凸を反転させればよいことがわかる。1次
のV44シフト型折格子を使った、V44シフト型折格
子の製法としては、代表的なものとして以下の4方法が
あげられる。
Therefore, the period of the first-order diffraction grating (m=1) is given by λg A=-. From this, V using a first-order diffraction grating
It can be seen that in the case of a four-shift type diffraction grating, the unevenness of the left and right diffraction gratings can be reversed with the shift region as a boundary. Typical methods for manufacturing a V44 shift type folded lattice using a first-order V44 shift type folded lattice include the following four methods.

第1の方法としては、ノボラック系ポジ型フォトレジス
トと環化ゴム系ネガ型フォトレジストを重ね塗りして干
渉露光を行ない、ポジ型フォトレジストとネガ型フォト
レジストとの逆感光性を利用した方法がある。この方法
の文献としては、宇高他著の1984年11月22日発
行のエレクトロニクス・レターズ誌(Electron
ics Letters)第20巻4号1008〜10
10頁記載の論文をあげることができる。
The first method is to apply interference exposure by overcoating a novolac-based positive photoresist and a cyclized rubber-based negative photoresist, and utilize the reverse photosensitivity of the positive photoresist and negative photoresist. There is. Documents on this method include Electronics Letters, published November 22, 1984, by Utaka et al.
ics Letters) Volume 20 No. 4 1008-10
I can list a 10-page paper.

第2の方法としては、位相シフトに相当する断差を有す
る石英板をフォトレジストを塗布した基板に密着させて
干渉露光を行なう方法があり、この方法の文献としては
白崎他著の電信通信学会技術報告0QE85−60巻、
57〜64頁記載の論文をあげることができる。
The second method is to perform interference exposure by bringing a quartz plate with a difference corresponding to a phase shift into close contact with a substrate coated with photoresist. Technical report 0QE85-60,
The article listed on pages 57-64 can be cited.

第3の方法としては、位相シフトに相当する断差を有す
る石英板を光学系の中に組み込んで、干渉露光を行なう
方法があり、この方法の文献としては、辻他著の昭和6
0年秋季第46回応用物理学会学術講演会予稿集202
頁記載の2a−N−10r位相面投影型干渉露光法によ
る。シフト回折格子の作製jをあげることができる。
A third method is to incorporate a quartz plate with a difference corresponding to the phase shift into the optical system and perform interference exposure.
Proceedings of the 46th Japan Society of Applied Physics Academic Conference, Autumn 202
According to the 2a-N-10r phase plane projection type interference exposure method described on page 2. The manufacturing process of the shifted diffraction grating can be mentioned.

第4の方法としては、ノボラック系のネガ型フォトレジ
ストとノボラック系のポジ型フォトレジストとの間に中
間層をはさんで干渉露光を行なう方法があり、この方法
の文献としては昭和60年秋琲第46回応用物理学会学
術講演会予稿集202頁記載の2a−N−9rノボラッ
ク系ネガ・ポジレジストによる)J4シフト回折格子]
をあげることができる。
A fourth method is to perform interference exposure by sandwiching an intermediate layer between a novolac negative photoresist and a novolac positive photoresist. 2a-N-9r novolac negative/positive resist) J4 shift diffraction grating described in the proceedings of the 46th Japan Society of Applied Physics Academic Conference, page 202]
can be given.

(発明が解決しようとする問題点) 上述した従来の回折格子の製造方法には次のような欠点
が存在する。
(Problems to be Solved by the Invention) The conventional method for manufacturing a diffraction grating described above has the following drawbacks.

第1の方法では、環化ゴム系ネガ型フォトレジストの解
像度が悪く、またプロセスの工数が多いため再現性に乏
しいという欠点がある。第2の方法では、遷移領域が〜
10pmと大きいという欠点がある。第3の方法では、
収差のために回折格子形成面積が非常に小さくなる(〜
7mm2)という欠点がある。第4の方法では、ノボラ
ック系のネガ型フォトレジストを用いているために第1
の方法とは異なり解像度はよいが、現像条件の制御が大
変難しく、歩留りが悪いという欠点があった。
The first method has disadvantages in that the resolution of the cyclized rubber-based negative photoresist is poor and the reproducibility is poor due to the large number of process steps. In the second method, the transition region is ~
It has the disadvantage of being large, at 10 pm. In the third method,
Due to aberrations, the area where the diffraction grating is formed becomes very small (~
7mm2). In the fourth method, since a novolac-based negative photoresist is used, the first
Unlike the method described above, this method has good resolution, but it has the disadvantage that it is very difficult to control the developing conditions and the yield is low.

本発明の目的は、第4の方法を改善して)J4シフト型
DFBレーザに用いるための回折格子の製造方法として
、不整がなく、形状が良好な回折格子を歩留りよく製造
する方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for producing a diffraction grating with no irregularities and a good shape with a high yield, as a method for producing a diffraction grating for use in a J4 shift type DFB laser by improving the fourth method. There is a particular thing.

(問題点を解決するための手段) 本発明による回折格子の製造方法は、基板上の第1の領
域に第1のフォトレジストを形成する第1の工程と、前
記第1の工程の後に第2の膜を前記基板の前記第1の領
域上の前記第1のフォトレジストおよび前記基板の前記
第1の領域以外の第2の領域の露出面を覆うように形成
する第2の工程と、前記第2の工程の後に前記第1のフ
ォトレジストとは逆感光性の第3のフォトレジストを前
記第2の膜を覆うように形成する第3の工程と、前記第
3の工程の後に前記第1および前記第3のフォトレジス
トを縞状に露光した後前記第3のフォトレジストを現像
して前記第3のフォトレジストをマスクとして前記第2
の膜をエツチングする第4の工程と、前記第4の工程の
後に前記基板の前記第2の領域を前記第2の膜をマスク
としてエツチングした後前記第3のフォトレジストを除
去し、その後前記第2の膜を除去する第5の工程と、前
記第5の工程の後に第4のフォトレジストを前記基板の
前記第2の領域のみを覆い、前記基板の前記第1の領域
は覆わないように選択的に形成する第6の工程と、前記
第6の工程の後に前記第1のフォトレジストを現像した
後、前記基板を前記第1のフォトレジストおよび前記第
4のフォトレジストをマスクとしてエツチングする第7
の工程とを含んで構成される。
(Means for Solving the Problems) A method for manufacturing a diffraction grating according to the present invention includes a first step of forming a first photoresist in a first region on a substrate, and a second step after the first step. a second step of forming a second film to cover the first photoresist on the first region of the substrate and the exposed surface of a second region of the substrate other than the first region; After the second step, a third photoresist having a photoresist opposite to that of the first photoresist is formed to cover the second film; After exposing the first and third photoresists in a striped manner, the third photoresist is developed, and the second photoresist is exposed using the third photoresist as a mask.
a fourth step of etching the film; and after the fourth step, the second region of the substrate is etched using the second film as a mask, and then the third photoresist is removed; a fifth step of removing the second film; and after the fifth step, applying a fourth photoresist so as to cover only the second region of the substrate but not the first region of the substrate; a sixth step of selectively forming a photoresist, and after developing the first photoresist after the sixth step, etching the substrate using the first photoresist and the fourth photoresist as a mask. 7th to do
It consists of the following steps.

(作用) 本発明の詳細な説明する。本発明の方法では解像度のよ
いフォトレジストを用いているので、前記第1の方法と
は異なり形状の良好な回折格子を得ることができる。ま
た、前記第2の方法では位相シフト板の段差が〜2pm
であるため、フレネル回折により遷移領域が〜10pm
と大きくなってしまうが、本発明の方法ではフォトレジ
ストの重ね塗りの際の段差は500人程度であり、遷移
領域は〜lN1mである。
(Function) The present invention will be explained in detail. Since the method of the present invention uses a photoresist with good resolution, it is possible to obtain a diffraction grating with a good shape, unlike the first method. In addition, in the second method, the step of the phase shift plate is ~2 pm.
Therefore, the transition region is ~10 pm due to Fresnel diffraction.
However, in the method of the present invention, the difference in level during overcoating of photoresist is about 500, and the transition region is ~1N1 m.

前記第3の方法では、光学系の中に位相シフト板を組込
んでいるために収差の影響で回折格子形成面積が7mm
2と極めて小さくなってしまうが、本発明の方法では、
光学系は、ミラー、レンズ、ビームスプリッタ−、ビー
ムエクスパンダ−だけから構成されているので収差の影
響で回折格子の形成面積が制限されるといったようなこ
とはない。以下では、図を用いて本発明の方法と第4の
方法を対比させて本発明の原理を述べる。第2図(a)
〜Cg)はノボラック系ネガ・ポジ型フォトレジストを
用いてM4シフト回折格子を製作する場合の従来の工程
をその工程順に示す図である。以下その工程を工程順に
簡単に説明する。第2図(a)の工程では、InP基板
1の上に選択的にポジ型フォトレジスト膜2を形成する
。第2図(b)に示す工程では、InP基板1の露出面
とポジ型フォトレジスト膜2を覆うように窒化シリコン
膜3を形成する。第2図(e)に示す工程では窒化シリ
コン膜3を覆うようにネガ型フォトレジスト膜4を形成
した後、波長3250人の2本のHe−Cdレーザ光を
用いて干渉露光する。第2図(d)に示す工程では、窒
化シリコン膜3の下にポジ型フォトレジスト膜2が存在
しない領域の上のネガ型フォトレジスト膜4のみを周期
状にパターニングし、残りの領域の上のネガ型フォトレ
ジスト膜4は完全に除去するように現像する。第2図(
e)に示す工程では窒化シリコン膜3をネガ型フォトレ
ジスト膜4が残っている領域では周期状のパターンにな
るように、そしてネガ型フォトレジスト膜4が残ってい
ない領域では窒化シリコン膜3が完全になくなるように
、ネガ型フォトレジスト膜4をエツチングマスクとして
エツチングする。第2図(g)に示す工程では周期状に
パターニングされた窒化シリコン膜3とポジ型のフォト
レジスト膜2をエツチングマスクとしてInP基板1を
臭化水素系のエッチャントでエツチングする。
In the third method, since the phase shift plate is incorporated into the optical system, the area where the diffraction grating is formed is 7 mm due to the influence of aberrations.
However, in the method of the present invention,
Since the optical system consists only of mirrors, lenses, beam splitters, and beam expanders, the formation area of the diffraction grating is not limited by the influence of aberrations. Below, the principle of the present invention will be described by comparing the method of the present invention and the fourth method using figures. Figure 2(a)
-Cg) are diagrams illustrating the conventional steps for manufacturing an M4 shift diffraction grating using a novolak-based negative/positive photoresist in the order of the steps. The steps will be briefly explained below in order. In the step shown in FIG. 2(a), a positive photoresist film 2 is selectively formed on the InP substrate 1. As shown in FIG. In the step shown in FIG. 2(b), a silicon nitride film 3 is formed to cover the exposed surface of the InP substrate 1 and the positive photoresist film 2. As shown in FIG. In the step shown in FIG. 2(e), a negative photoresist film 4 is formed to cover the silicon nitride film 3, and then interference exposure is performed using two He--Cd laser beams with a wavelength of 3250 nm. In the step shown in FIG. 2(d), only the negative photoresist film 4 above the area where the positive photoresist film 2 does not exist under the silicon nitride film 3 is patterned periodically, and the remaining area is patterned. The negative photoresist film 4 is developed to be completely removed. Figure 2 (
In the step shown in e), the silicon nitride film 3 is formed in a periodic pattern in the area where the negative photoresist film 4 remains, and the silicon nitride film 3 is formed in the area where the negative photoresist film 4 does not remain. Etching is performed using the negative photoresist film 4 as an etching mask so that the etching is completely removed. In the step shown in FIG. 2(g), the InP substrate 1 is etched with a hydrogen bromide etchant using the periodically patterned silicon nitride film 3 and the positive photoresist film 2 as an etching mask.

以上が、従来の方法である。以下では従来の方法で歩留
りが悪かった原因について述べる。
The above is the conventional method. Below, we will discuss the reasons why the yield was poor in the conventional method.

従来の方法では、第2図(g)の工程に示すようにIn
P基板1を1回だけエツチングすることによってInP
基板1全面に回折格子8を形成することができるように
するために、第2図(d)に示す工程のような現像方法
を用いていた。すなわち、窒化シリコン膜3の下にはポ
ジ型フォトレジスト膜2がない領域(これを第2の領域
と名付ける)とポジ型フォトレジスト膜2が存在する領
域(これを第1の領域と名付ける)があるが、第2の領
域の上のネガ型フォトレジスト膜4のみを周期状にパタ
ーニングし、第1の領域の上のネガ型フォトレジスト膜
4は完全に除去してしまうような現像条件を設定しなけ
ればならなかった。しかしながら、この現像条件は大変
厳しく、実際に現像を行なうと第1、第2の領域の上の
ネガ型フォトレジスト膜4がともにパターニングされて
残るか、または第1、第2の領域の上のネが型フォトレ
ジスト膜4がともに除去されてしまうことが多かった。
In the conventional method, as shown in the step of FIG. 2(g), In
By etching the P substrate 1 only once, InP
In order to be able to form the diffraction grating 8 on the entire surface of the substrate 1, a developing method as shown in FIG. 2(d) was used. That is, under the silicon nitride film 3, there are a region where there is no positive photoresist film 2 (this will be named the second region) and a region where the positive photoresist film 2 is present (this will be named the first region). However, development conditions are set such that only the negative photoresist film 4 on the second region is periodically patterned, and the negative photoresist film 4 on the first region is completely removed. had to be set. However, this development condition is very strict, and when the development is actually carried out, both the negative photoresist film 4 on the first and second regions will be patterned and remain, or the negative photoresist film 4 on the first and second regions will remain patterned. In many cases, the square photoresist film 4 was also removed.

第1、第2の領域の上のネガ型フォトレジスト膜4がと
もにパターニングされて残っていると第1の領域の下の
InP基板1に回折格子を形成することができなくなる
。また、第1、第2の領域の上のネガ型フォトレジスト
がともに除去されていると第2の領域の下のInP基板
1に回折格子を形成することができなくなる。このため
、従来の方法では歩留りが悪かったわけである。
If the negative photoresist films 4 on the first and second regions are both patterned and remain, it becomes impossible to form a diffraction grating on the InP substrate 1 under the first region. Furthermore, if the negative photoresist above the first and second regions are both removed, it becomes impossible to form a diffraction grating on the InP substrate 1 below the second region. For this reason, the conventional method had a poor yield.

本発明で用いる方法では、第1図(d)に示すように1
度第1、第2の領域の上のネガ型のフォトレジスト膜4
がともにパターニングされるように現像する(この現像
条件は従来の方法に比べてゆるい)。そして、ネガ型フ
ォトレジスト膜4をエツチングマスクとして窒化シリコ
ン膜3を周期状のパターンになるようにエツチングした
後、第2の領域の下の基板1にこのパターンを転写する
。この時ポジ型フォトレジスト膜2はまだ現像されてい
ないので、第1の領域の基板部分はエツチングされない
。その後ネガ型フォトレジスト膜4を完全に除去した後
、窒化シリコン膜3を除去してがら、回折格子5のでき
た基板部分だけ、すなわち第2の領域のみを膜6で覆う
。この膜6は、ポジ型フォトレジスト膜2を現像した後
基板1をエツチングする際に既に形成されている回折格
子5が削られないように保護するためのものであり、保
護膜6を名づける。そして、ポジ型フォトレジスト膜2
を現像した後ポジ形フォトレジスト膜2と膜6をエツチ
ングマスクとして基板1をエツチングするものである。
In the method used in the present invention, 1
Negative photoresist film 4 on the first and second regions
Developed so that both are patterned (this development condition is looser than in conventional methods). Then, after etching the silicon nitride film 3 into a periodic pattern using the negative photoresist film 4 as an etching mask, this pattern is transferred to the substrate 1 under the second region. At this time, since the positive photoresist film 2 has not yet been developed, the substrate portion in the first region is not etched. After that, the negative photoresist film 4 is completely removed, and while the silicon nitride film 3 is removed, only the substrate portion where the diffraction grating 5 is formed, that is, only the second region, is covered with the film 6. This film 6 is for protecting the already formed diffraction grating 5 from being etched when etching the substrate 1 after developing the positive photoresist film 2, and is therefore named the protective film 6. Then, a positive photoresist film 2
After developing, the substrate 1 is etched using the positive photoresist film 2 and film 6 as an etching mask.

本発明の方法は、不整がなく形状が良好な回折格子を歩
留りよく製作できるという点で有効である。
The method of the present invention is effective in that a diffraction grating with no irregularities and a good shape can be manufactured with a high yield.

(実施例) 以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図(a)〜(i)は本発明の一実施例である回折格
子の製造方法をその工程順に説明する図である。
FIGS. 1(a) to 1(i) are diagrams illustrating a method for manufacturing a diffraction grating according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

第1図(a)に示す工程では、InP半導体基板1上に
ノボラック系ポジ形フォトレジストであるA21350
B−8F膜2(ヘキスト社製)を膜厚500人、周期3
00pmテ選択的に形成する。第1図(b)に示す工程
ではInP基 −板1とA21350B−8F膜2を覆
うように窒化シリコン膜3を膜厚が80人となるように
形成する。第1図(c)に示す工程では窒化シリコン膜
3を覆うようにA21350B。
In the step shown in FIG. 1(a), A21350, which is a novolak-based positive photoresist, is applied on the InP semiconductor substrate 1.
B-8F membrane 2 (manufactured by Hoechst) with a thickness of 500 people and a cycle of 3
00pm selectively formed. In the step shown in FIG. 1(b), a silicon nitride film 3 is formed to a thickness of 80 nm so as to cover the InP substrate 1 and the A21350B-8F film 2. In the step shown in FIG. 1(c), the silicon nitride film 3 is covered with A21350B.

8F膜2とは逆感光性のノボラック系ネガ型フォトレジ
ストであるRV−1100N膜4(日立化成社製)を膜
厚が1000人となるように形成した後、波長3250
人の2本のHe−Cdレーザ光を用いて、水平面に対す
る入射角43.2°で干渉露光を行なう。第1図(d)
に示す工程ではRV−1100N膜4をRV−1100
N膜専用デヘロツパ(日立化成社製)で現像する。第1
図(e)に示す工程では、周期状に形成されたRV−1
100N膜4をエツチングマスクとして窒化シリコン膜
3をバッフアート・フッ酸(B、H,F、)でエツチン
グする。第1図(Oに示す工程では周期状に形成された
窒化シリコン膜3及びAZ1350B、SF膜2をエツ
チングマスクとしてInP半導体基板1をHBr:H2
O2:H2O(10:0.1:100)の混合液でエツ
チングし、回折格子5を得ることができる。第1図(g
)ニ示す工程テli、RV−1100膜4をRV−11
00N膜専用デベロツパで除去した後、B、HoF、で
窒化シリコン膜3を除去し、その後環化ゴム系のネガ型
フォトレジストであるNNR膜6(ナガヤ社製)を膜厚
が5000人となるように回折格子5の上のみを覆うよ
うに形成する。第1図(h)に示す工程ではAZ135
0 B・SF膜2をAZデベロッパー(ヘキスト社製)
で現像する。第1図(i)に示す工程では、NNR膜6
及び周期状に形成されたAZ1350 B−8F膜2を
エツチングマスクとして、InP半導体基板工をHBr
:H2O2:H2O(10:0.1:100)の混合液
でエツチングし、回折格子7を得ることができる。
8F film 2 is a reverse-sensitivity novolak-based negative photoresist RV-1100N film 4 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), which is formed to a film thickness of 1000 nm, and then a wavelength of 3250 nm.
Interference exposure is performed using two human He-Cd laser beams at an incident angle of 43.2° with respect to a horizontal plane. Figure 1(d)
In the process shown in , the RV-1100N film 4 is
Develop with a deherotspa (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) exclusively for N film. 1st
In the step shown in Figure (e), the RV-1
Using the 100N film 4 as an etching mask, the silicon nitride film 3 is etched with buffered hydrofluoric acid (B, H, F, etc.). In the step shown in FIG.
The diffraction grating 5 can be obtained by etching with a mixed solution of O2:H2O (10:0.1:100). Figure 1 (g
) Steps shown in step 1: convert RV-1100 membrane 4 to RV-11
After removing it with a developer dedicated to 00N film, remove the silicon nitride film 3 with B, HoF, and then apply NNR film 6 (manufactured by Nagaya Co., Ltd.), which is a cyclized rubber-based negative photoresist, to a film thickness of 5000 nm. It is formed so as to cover only the top of the diffraction grating 5. In the process shown in Figure 1 (h), AZ135
0 B・SF film 2 using AZ developer (manufactured by Hoechst)
Develop it with In the step shown in FIG. 1(i), the NNR film 6
Using the periodic AZ1350 B-8F film 2 as an etching mask, the InP semiconductor substrate was etched with HBr.
The diffraction grating 7 can be obtained by etching with a mixed solution of :H2O2:H2O (10:0.1:100).

(発明の効果) 本発明の回折格子の製造方法は、溝の深い、V44シフ
ト折格子を歩留りよく得ることができる効果がある。歩
留りはV4シフトのない通常の回折格子を製造する場合
と同等(80%以上)である。
(Effects of the Invention) The method for manufacturing a diffraction grating of the present invention has the effect that a V44-shifted diffraction grating with deep grooves can be obtained with a high yield. The yield is the same (80% or more) as when manufacturing a normal diffraction grating without V4 shift.

本発明により、周期2000〜2500人、深さ〜10
00人の良好な形状(のこぎり状)の回折格子を半導体
基板全面に形成することができた。尚、遷移領域は1μ
m以下であった。この回折格子を用いて半導体レーザを
製作したところ、)J4シフトのない均一な回折格子を
用いた半導体レーザに比べてしきい値電流が数社低下し
、また単一モード発振の歩留りが98%と向上し、本発
明の方向が有効であることが判った。
According to the present invention, the period 2000-2500 people, depth ~10
A diffraction grating with a good shape (sawtooth shape) could be formed on the entire surface of the semiconductor substrate. In addition, the transition region is 1μ
m or less. When a semiconductor laser was manufactured using this diffraction grating, the threshold current was several times lower than that of a semiconductor laser using a uniform diffraction grating without J4 shift, and the single mode oscillation yield was 98%. It was found that the direction of the present invention is effective.

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

第1図(a)〜(i)は本発明の一実施例の工程図であ
る。第1図において、1はInP基板、2はノボラック
系のポジ型フォトレジスト、3は窒化シリコン、4はノ
ボラック系のネガ型フォトレジスト、5はネガ型のフォ
トレジスト4および窒化シリコン3をマスクとして形成
された回折格子、6は環化ゴム系のネガ型フォトレジス
ト、7はノボラック系のポジ型フォトレジスト2をマス
クとして形成された回折格子である。 第2図(a)〜(g)は従来の方法の工程図である。第
2図において1はInP基板、2はノボラック系ポジ型
フォトレジスト、3は中間層、4はノボラック系のネガ
型フォトレジスト、8は中間層3とノボラック系のポジ
型フォトレジスト2をマスクとして形成さ第2の領域 
第1の領域 <e> 第2図 第2の領域第1の領域 (a) (d) (e) (f) (g)
FIGS. 1(a) to 1(i) are process diagrams of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an InP substrate, 2 is a novolac positive photoresist, 3 is silicon nitride, 4 is a novolac negative photoresist, and 5 is a negative photoresist 4 and silicon nitride 3 as a mask. The formed diffraction gratings include a cyclized rubber-based negative photoresist 6 and a novolak-based positive photoresist 2 as a mask. FIGS. 2(a) to 2(g) are process diagrams of the conventional method. In Figure 2, 1 is an InP substrate, 2 is a novolac positive photoresist, 3 is an intermediate layer, 4 is a novolac negative photoresist, and 8 is an intermediate layer 3 and a novolac positive photoresist 2 as a mask. second area formed
First area <e> Figure 2 Second area First area (a) (d) (e) (f) (g)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 基板上の第1の領域に第1のフォトレジストを形成する
第1の工程と、前記第1の工程の後に第2の膜を前記基
板の前記第1の領域上の前記第1のフォトレジストおよ
び前記基板の前記第1の領域以外の第2の領域の露出面
を覆うように形成する第2の工程と、前記第2の工程の
後に前記第1のフォトレジストとは逆感光性の第3のフ
ォトレジストを前記第2の膜を覆うように形成する第3
の工程と、前記第3の工程の後に前記第1および前記第
3のフォトレジストを縞状に露光した後前記第3のフォ
トレジストを現像して前記第3のフォトレジストをマス
クとして前記第2の膜をエッチングする第4の工程と、
前記第4の工程の後に前記基板の前記第2の領域を前記
第2の膜をマスクとしてエッチングした後前記第3のフ
ォトレジストを除去し、その後前記第2の膜を除去する
第5の工程と、前記第5の工程の後に第4の膜を前記基
板の前記第2の領域のみを覆い、前記基板の前記第1の
領域は覆わないように選択的に形成する第6の工程と、
前記第6の工程の後に前記第1のフォトレジストを現像
した後、前記基板を前記第1のフォトレジストおよび前
記第4の膜をマスクとしてエッチングする第7の工程と
を含むことを特徴とする回折格子の製造方法。
a first step of forming a first photoresist on a first region of the substrate; and after the first step, applying a second film to the first photoresist on the first region of the substrate; and a second step of forming a second photoresist to cover the exposed surface of a second region other than the first region of the substrate; a third photoresist formed to cover the second film;
After the third step, the first and third photoresists are exposed in stripes, the third photoresist is developed, and the second photoresist is exposed using the third photoresist as a mask. a fourth step of etching the film;
After the fourth step, a fifth step of etching the second region of the substrate using the second film as a mask, removing the third photoresist, and then removing the second film. and a sixth step of selectively forming a fourth film after the fifth step so as to cover only the second region of the substrate and not cover the first region of the substrate;
A seventh step of developing the first photoresist after the sixth step and etching the substrate using the first photoresist and the fourth film as a mask. A method of manufacturing a diffraction grating.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5225039A (en) * 1991-05-14 1993-07-06 Canon Kabushiki Kaisha Method for producing a diffraction grating
US5233187A (en) * 1991-01-22 1993-08-03 Canon Kabushiki Kaisha Multi-wavelength light detecting and/or emitting apparatuses having serially arranged grating directional couplers
EP0604407A3 (en) * 1988-08-26 1995-02-22 At & T Corp Manufacturing process for photonic integrated circuits.

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