JPS6314321B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6314321B2 JPS6314321B2 JP17441281A JP17441281A JPS6314321B2 JP S6314321 B2 JPS6314321 B2 JP S6314321B2 JP 17441281 A JP17441281 A JP 17441281A JP 17441281 A JP17441281 A JP 17441281A JP S6314321 B2 JPS6314321 B2 JP S6314321B2
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- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- diffraction grating
- layer
- silicon wafer
- manufacturing
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- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Weting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、シリコン単結晶を用いて分散角度
の大きい高性能回折格子を作製するシリコン回折
格子の作製法に関する。
の大きい高性能回折格子を作製するシリコン回折
格子の作製法に関する。
シリコン単結晶の化学エツチング速度の面方位
依存性を利用して作られる回折格子は高度に精密
な半導体加工プロセスにより、高効率、高精度の
ものが量産性よく、低価格で作製可能と云う特徴
を有している。
依存性を利用して作られる回折格子は高度に精密
な半導体加工プロセスにより、高効率、高精度の
ものが量産性よく、低価格で作製可能と云う特徴
を有している。
これらの特徴により、シリコン回折格子は光フ
アイバ通信の光合分波器へ適用することが注目さ
れているが、従来のシリコン回折格子では、光の
分散角度を大きくとれないという欠点があり、こ
のシリコン回折格子を用いた光合分波器では、小
型化が困難であつた。
アイバ通信の光合分波器へ適用することが注目さ
れているが、従来のシリコン回折格子では、光の
分散角度を大きくとれないという欠点があり、こ
のシリコン回折格子を用いた光合分波器では、小
型化が困難であつた。
第１図はシリコンウエーハに回折格子を形成す
る従来の回折格子の作製方法を示すものである。
ある種の化学製品では、シリコンの結晶面方位に
よりそのエツチングする速度が大きく異なる。
る従来の回折格子の作製方法を示すものである。
ある種の化学製品では、シリコンの結晶面方位に
よりそのエツチングする速度が大きく異なる。
このような異方性エツチヤントを用いることに
より、シリコンウエーハ上に断面が鋭い角度をも
つた回折格子を形成することが可能である。シリ
コンウエーハ１上に幅ｂを有するストライプ状の
酸化シリコン膜４を形成し、異方性エツチヤント
を用いると、第１図ａに示す断面形状をもつた格
子が形成される。さらに、エツチングが進行する
と、第１図ｂに示す構造の格子ができあがる。
より、シリコンウエーハ上に断面が鋭い角度をも
つた回折格子を形成することが可能である。シリ
コンウエーハ１上に幅ｂを有するストライプ状の
酸化シリコン膜４を形成し、異方性エツチヤント
を用いると、第１図ａに示す断面形状をもつた格
子が形成される。さらに、エツチングが進行する
と、第１図ｂに示す構造の格子ができあがる。
一方、回折格子の分散角度は入射波長変化に対
する回折角度の比で表わせ、それは回折格子の格
子間隔ｄと次の関係がある。
する回折角度の比で表わせ、それは回折格子の格
子間隔ｄと次の関係がある。
dθ／dλ∝１／ｄ
分散角度を大きくするためには、格子間隔ｄを
小さくすればよいが、シリコンウエーハ１を用い
た場合、格子間隔ｄはシリコンウエーハ表面に形
成する酸化シリコン膜４や窒化膜などのレジスト
膜の微細パターン形成に限界がある。
小さくすればよいが、シリコンウエーハ１を用い
た場合、格子間隔ｄはシリコンウエーハ表面に形
成する酸化シリコン膜４や窒化膜などのレジスト
膜の微細パターン形成に限界がある。
従来、シリコン回折格子の微細化の限界は異方
性エツチングの際のレジスト膜である酸化膜や窒
化膜のパターニング限界およびこれらのレジスト
膜とシリコンウエーハとの密着性に依存してい
た。
性エツチングの際のレジスト膜である酸化膜や窒
化膜のパターニング限界およびこれらのレジスト
膜とシリコンウエーハとの密着性に依存してい
た。
第１図ｂに示す回折格子の場合、レジスト膜と
の密着力が弱く、異方性エツチングの際にレジス
ト膜が剥離した場合に生ずる回折格子の欠陥５の
状況を示している。
の密着力が弱く、異方性エツチングの際にレジス
ト膜が剥離した場合に生ずる回折格子の欠陥５の
状況を示している。
この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、回折格子を上記のような化学エツチングによ
つてシリコンウエーハ上に作製する際に、化学エ
ツチングレジスト膜としてイオン打ち込み法によ
つて硼素を高濃度ドープしたP+層を用いること
により、高精度で回折格子を作製することのでき
るシリコン回折格子の作製法を提供することを目
的とする。
で、回折格子を上記のような化学エツチングによ
つてシリコンウエーハ上に作製する際に、化学エ
ツチングレジスト膜としてイオン打ち込み法によ
つて硼素を高濃度ドープしたP+層を用いること
により、高精度で回折格子を作製することのでき
るシリコン回折格子の作製法を提供することを目
的とする。
以下、この発明のシリコン回折格子の作製法の
実施例について図面に基づき説明するが、その実
施例の具体的な説明に先立ち、まず、P+層が化
学エツチングレジスト層として使える理由につい
て概述する。
実施例について図面に基づき説明するが、その実
施例の具体的な説明に先立ち、まず、P+層が化
学エツチングレジスト層として使える理由につい
て概述する。
ドープ濃度を７×1019cm-3以上にすると、化学
エツチヤントであるアミン系水溶液に対して極め
てすぐれた対腐蝕性を示すことになる。
エツチヤントであるアミン系水溶液に対して極め
てすぐれた対腐蝕性を示すことになる。
ここで、この発明の実施例の説明に移行するこ
とにする。第２図はこの発明のシリコン回折格子
の作製法に適用されるシリコンウエーハの見取図
である。アミン系水溶液のような異方性化学エツ
チヤントによれば、この第２図において、〔111〕
面に対するエツチング速度が他の面に対して著し
く遅いため、〔100〕面上に平行ストライプ状のマ
スクを設けてエツチングを行えば、〔111〕面で対
称なＶ溝を形成できる。
とにする。第２図はこの発明のシリコン回折格子
の作製法に適用されるシリコンウエーハの見取図
である。アミン系水溶液のような異方性化学エツ
チヤントによれば、この第２図において、〔111〕
面に対するエツチング速度が他の面に対して著し
く遅いため、〔100〕面上に平行ストライプ状のマ
スクを設けてエツチングを行えば、〔111〕面で対
称なＶ溝を形成できる。
ここで、〔111〕面に角度θBをなす〔hkk〕面を
ウエーハ面として上記のようなエツチングを行え
ば、この面上にブレーズ角θBのエシエレツト型回
折格子を作成できる。
ウエーハ面として上記のようなエツチングを行え
ば、この面上にブレーズ角θBのエシエレツト型回
折格子を作成できる。
第２図は上記のような回折格子作製用のシリコ
ンウエーハの見取図であるが、このようなシリコ
ンウエーハ１の〔hkk〕面に硼素をイオン打ち込
みし、表面近傍にP+層を形成する。
ンウエーハの見取図であるが、このようなシリコ
ンウエーハ１の〔hkk〕面に硼素をイオン打ち込
みし、表面近傍にP+層を形成する。
このP+層は化学エツチングレジストとして使
用するため、硼素ドープ濃度は７×1019cm-3以上
にし、イオン打ち込みエネルギーは硼素原子がウ
エーハ表面近傍に集中して、ドープできる大きさ
に決める。
用するため、硼素ドープ濃度は７×1019cm-3以上
にし、イオン打ち込みエネルギーは硼素原子がウ
エーハ表面近傍に集中して、ドープできる大きさ
に決める。
次に、第３図のように、ホトリソグラフイによ
つて格子間隔がｄ、幅ｂの回折格子パターンを形
成する。このようにした表面を第４図に示すよう
にイオンミリング法などにより、P+層２をエツ
チングする。
つて格子間隔がｄ、幅ｂの回折格子パターンを形
成する。このようにした表面を第４図に示すよう
にイオンミリング法などにより、P+層２をエツ
チングする。
この後、ホトレジスト３を除去して、第５図に
示すような格子間隔がｄ（ただし、ｄ＞ｂ）の格
子状のP+層２をシリコンウエーハ１の表面上に
形成する。
示すような格子間隔がｄ（ただし、ｄ＞ｂ）の格
子状のP+層２をシリコンウエーハ１の表面上に
形成する。
このようにして形成した面をアミン系エツチン
グ液によつてP+層間のシリコンをエツチングし
て、第６図に示すような非対称エシエレツト型回
折格子を作製する。
グ液によつてP+層間のシリコンをエツチングし
て、第６図に示すような非対称エシエレツト型回
折格子を作製する。
以上説明したように、この発明のシリコン回折
格子の作製法によれば、シリコンの化学エツチン
グのレジスト膜としてP+層を用いるようにした
ので、酸化シリコン層に比べてドライエツチング
プロセスでのパターニングが容易であると共に、
回折格子を形成するシリコン単結晶基板との密着
性がすぐれ、化学エツチング工程中で剥離が生じ
にくくなる。これにともない、シリコンウエーハ
上に微細なパターンを高精度で形成することがで
き、格子間隔の狭い、すなわち、高分散度の回折
格子の作製が可能となる利点を有する。
格子の作製法によれば、シリコンの化学エツチン
グのレジスト膜としてP+層を用いるようにした
ので、酸化シリコン層に比べてドライエツチング
プロセスでのパターニングが容易であると共に、
回折格子を形成するシリコン単結晶基板との密着
性がすぐれ、化学エツチング工程中で剥離が生じ
にくくなる。これにともない、シリコンウエーハ
上に微細なパターンを高精度で形成することがで
き、格子間隔の狭い、すなわち、高分散度の回折
格子の作製が可能となる利点を有する。
第１図ａおよび第１図ｂはそれぞれ従来のシリ
コン回折格子の作製過程を示す図、第２図はこの
発明のシリコン回折格子の作製法に適用されるシ
リコンウエーハの見取図、第３図ないし第６図は
この発明のシリコン回折格子の作製法の一実施例
の工程説明図である。 １……シリコンウエーハ、２……P+層、３…
…ホトレジスト。
コン回折格子の作製過程を示す図、第２図はこの
発明のシリコン回折格子の作製法に適用されるシ
リコンウエーハの見取図、第３図ないし第６図は
この発明のシリコン回折格子の作製法の一実施例
の工程説明図である。 １……シリコンウエーハ、２……P+層、３…
…ホトレジスト。
Claims (1)
- １ シリコンウエーハ面に硼素原子を高濃度にイ
オン打ち込みしてP+層を形成し、このP+層上に
ホトリソグラフイによつて格子パターンを形成し
た後に選択的に上記P+層をエツチングして化学
エツチングレジスト層としてのP+層を格子状に
上記シリコンウエーハ上に形成し、このP+層以
外のシリコンウエーハをアミン系水溶液からなる
化学エツチング液でエツチングしてシリコン回折
格子を形成することを特徴とするシリコン回折格
子の作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17441281A JPS5876804A (ja) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | シリコン回折格子の作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17441281A JPS5876804A (ja) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | シリコン回折格子の作製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5876804A JPS5876804A (ja) | 1983-05-10 |
| JPS6314321B2 true JPS6314321B2 (ja) | 1988-03-30 |
Family
ID=15978097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17441281A Granted JPS5876804A (ja) | 1981-11-02 | 1981-11-02 | シリコン回折格子の作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5876804A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0214628U (ja) * | 1988-07-07 | 1990-01-30 | ||
| JPH02126314U (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-18 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6517734B1 (en) * | 2000-07-13 | 2003-02-11 | Network Photonics, Inc. | Grating fabrication process using combined crystalline-dependent and crystalline-independent etching |
| JP2003075622A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Toshiba Corp | 回折格子、回折格子の加工方法及び光学要素 |
-
1981
- 1981-11-02 JP JP17441281A patent/JPS5876804A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0214628U (ja) * | 1988-07-07 | 1990-01-30 | ||
| JPH02126314U (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-18 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5876804A (ja) | 1983-05-10 |
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