JP2002071992A - 光半導体素子の製造方法 - Google Patents
光半導体素子の製造方法Info
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- JP2002071992A JP2002071992A JP2000262167A JP2000262167A JP2002071992A JP 2002071992 A JP2002071992 A JP 2002071992A JP 2000262167 A JP2000262167 A JP 2000262167A JP 2000262167 A JP2000262167 A JP 2000262167A JP 2002071992 A JP2002071992 A JP 2002071992A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光半導体素子の製造方法に関し、テーパ光導
波層の膜厚比を十分に大きくするとともに、マスクの剥
離を防止する。 【解決手段】 光導波路2に対応する開口部を有すると
ともに、光能動部1に対応する連結部を有する一対の矩
形マスク部4,5の角部に光導波路2のストライプ方向
に伸びる帯状マスク部6,7を有し、帯状マスク部6,
7の内、光導波路2の両側に位置する帯状マスク部6の
間隔が、角部から離れるにしたがって拡がる形状のマス
クパターンを用いて、サイドエッチングを伴うエッチン
グと選択成長を行う。
波層の膜厚比を十分に大きくするとともに、マスクの剥
離を防止する。 【解決手段】 光導波路2に対応する開口部を有すると
ともに、光能動部1に対応する連結部を有する一対の矩
形マスク部4,5の角部に光導波路2のストライプ方向
に伸びる帯状マスク部6,7を有し、帯状マスク部6,
7の内、光導波路2の両側に位置する帯状マスク部6の
間隔が、角部から離れるにしたがって拡がる形状のマス
クパターンを用いて、サイドエッチングを伴うエッチン
グと選択成長を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子の製造
方法に関するものであり、例えば、pinフォトダイオ
ードからなる受光部とテーパ光導波路部とをバットジョ
イント成長で結合する際のマスク剥がれの問題と層厚分
布の問題を同時に解決するためのマスク形状に特徴のあ
る光半導体素子の製造方法に関するものである。
方法に関するものであり、例えば、pinフォトダイオ
ードからなる受光部とテーパ光導波路部とをバットジョ
イント成長で結合する際のマスク剥がれの問題と層厚分
布の問題を同時に解決するためのマスク形状に特徴のあ
る光半導体素子の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の急激な情報量の増加に伴い、超高
速大容量光通信用の光源や受光素子の開発が急務となっ
ており、その一つとして、i型InGaAsを光吸収層
とするpinフォトダイオードと集光レンズ機能を有す
る膜厚テーパ光導波路とをバットジョイント成長で集積
化した超高速受光素子の開発が行われている。
速大容量光通信用の光源や受光素子の開発が急務となっ
ており、その一つとして、i型InGaAsを光吸収層
とするpinフォトダイオードと集光レンズ機能を有す
る膜厚テーパ光導波路とをバットジョイント成長で集積
化した超高速受光素子の開発が行われている。
【0003】従来の受光素子においてはn型基板と反対
側のp型層の表面から光を入射していたが、膜厚テーパ
光導波路を集積化することによって、レンズなしでも効
率良くpinフォトダイオードを構成するi型InGa
As光吸収層に集光させることが可能になる。
側のp型層の表面から光を入射していたが、膜厚テーパ
光導波路を集積化することによって、レンズなしでも効
率良くpinフォトダイオードを構成するi型InGa
As光吸収層に集光させることが可能になる。
【0004】ここで、図5を参照して、従来のテーパ光
導波路を集積化したpinフォトダイオードの製造工程
を説明するが、断面構造は、後述する本発明の製造工程
と同様であるので、図3及び図4も借用して説明する。
なお、図5は、pinフォトダイオードを2個分製造す
るための従来のマスクパターンの概略的平面図であり、
実際には、このようなマスクパターンがウェハ上に周期
的に設けられているものであり、また、図3及び図4の
各図は受光部18を含む位置の〔011〕方向に沿った
概略的断面図である。
導波路を集積化したpinフォトダイオードの製造工程
を説明するが、断面構造は、後述する本発明の製造工程
と同様であるので、図3及び図4も借用して説明する。
なお、図5は、pinフォトダイオードを2個分製造す
るための従来のマスクパターンの概略的平面図であり、
実際には、このようなマスクパターンがウェハ上に周期
的に設けられているものであり、また、図3及び図4の
各図は受光部18を含む位置の〔011〕方向に沿った
概略的断面図である。
【0005】図5及び図3(a)参照 まず、(100)面を主面とする半絶縁性InP基板1
1上に、例えば、MOVPE法(有機金属気相成長法)
を用いて、厚さが、例えば、2μmのn型InPバッフ
ァ層12、厚さが、例えば、0.3μmのi型InGa
As光吸収層13、厚さが、例えば、2μmのp型In
Pクラッド層14、厚さが0.05μmで波長組成が
1.3μmのp型InGaAsPコンタクト層15、及
び、厚さが、例えば、0.05μmのp型InP保護層
16を順次成長させる。
1上に、例えば、MOVPE法(有機金属気相成長法)
を用いて、厚さが、例えば、2μmのn型InPバッフ
ァ層12、厚さが、例えば、0.3μmのi型InGa
As光吸収層13、厚さが、例えば、2μmのp型In
Pクラッド層14、厚さが0.05μmで波長組成が
1.3μmのp型InGaAsPコンタクト層15、及
び、厚さが、例えば、0.05μmのp型InP保護層
16を順次成長させる。
【0006】次いで、CVD法を用いて、全面にSiO
2 膜を堆積させ、図5に示すパターンにエッチングして
SiO2 マスク17を形成する。例えば、長手方向であ
る〔011〕方向の長さLa を1200μm、大きな矩
形マスク部の長さLb を800μm、受光部18の幅L
c を10μm、〔0−11〕方向の幅Wa を500μ
m、ストライプ状開口部の幅Wb を15μm、隣接する
チップとマスクとの間隔We を70μm、矩形マスク部
の角部から〔011〕方向に伸びる帯状マスク部23,
31の幅をWm とする。なお、本明細書においては、明
細書作成の都合上、通常“1バー”で表される結晶指数
を“−1”で表記するものであり、また、〔011〕方
向は〈101〉方向や〈110〉方向等の結晶学的に
〈011〉方向と等価な結晶方位を含むものである。
2 膜を堆積させ、図5に示すパターンにエッチングして
SiO2 マスク17を形成する。例えば、長手方向であ
る〔011〕方向の長さLa を1200μm、大きな矩
形マスク部の長さLb を800μm、受光部18の幅L
c を10μm、〔0−11〕方向の幅Wa を500μ
m、ストライプ状開口部の幅Wb を15μm、隣接する
チップとマスクとの間隔We を70μm、矩形マスク部
の角部から〔011〕方向に伸びる帯状マスク部23,
31の幅をWm とする。なお、本明細書においては、明
細書作成の都合上、通常“1バー”で表される結晶指数
を“−1”で表記するものであり、また、〔011〕方
向は〈101〉方向や〈110〉方向等の結晶学的に
〈011〉方向と等価な結晶方位を含むものである。
【0007】この場合の帯状マスク部23,31は、後
述するサイドエッチング工程において、矩形マスク部の
角部が過剰に深くエッチングされないようにするために
設けるものであり、また、凹状開口部30は、後述する
i型InGaAsP光導波層を成長する際に、A点とB
点における膜厚比を大きくして、良好な特性のテーパ光
導波路を形成するために設けるものである。因に、A点
とB点における膜厚比dA /dB は、通常の素子設計に
際しては4以上が要求される。
述するサイドエッチング工程において、矩形マスク部の
角部が過剰に深くエッチングされないようにするために
設けるものであり、また、凹状開口部30は、後述する
i型InGaAsP光導波層を成長する際に、A点とB
点における膜厚比を大きくして、良好な特性のテーパ光
導波路を形成するために設けるものである。因に、A点
とB点における膜厚比dA /dB は、通常の素子設計に
際しては4以上が要求される。
【0008】図3(b)参照 次いで、HCl:H2 O2 :H2 O混合液をエッチャン
トとして用いて、p型InP保護層16のみを選択的に
エッチングしてp型InGaAsPコンタクト層15を
露出させる。
トとして用いて、p型InP保護層16のみを選択的に
エッチングしてp型InGaAsPコンタクト層15を
露出させる。
【0009】図3(c)参照 次いで、H2 SO4 :H2 O2 :H2 O混合液をエッチ
ャントとして用いてコントロールエッチングすることに
よって、p型InGaAsPコンタクト層15を選択的
にエッチングするとともに、オーバーエッチングするこ
とによって深さw1 が約1μmのサイドエッチング部2
4を形成する。
ャントとして用いてコントロールエッチングすることに
よって、p型InGaAsPコンタクト層15を選択的
にエッチングするとともに、オーバーエッチングするこ
とによって深さw1 が約1μmのサイドエッチング部2
4を形成する。
【0010】図4(d)参照 次いで、HBr液を用いて、p型InPクラッド層14
を選択的にエッチングする。この場合、p型InPクラ
ッド層14エッチングは、p型InGaAsPコンタク
ト層15のエッジ部分から伸長した(111)A面で自
動的に停止する。なお、このエッチング工程において、
p型InP保護層16もサイドエッチングされる。
を選択的にエッチングする。この場合、p型InPクラ
ッド層14エッチングは、p型InGaAsPコンタク
ト層15のエッジ部分から伸長した(111)A面で自
動的に停止する。なお、このエッチング工程において、
p型InP保護層16もサイドエッチングされる。
【0011】図4(e)参照 次いで、H2 SO4 :H2 O2 :H2 O混合液をエッチ
ャントとして用いてコントロールエッチングすることに
よって、i型InGaAs光吸収層13を選択的にエッ
チングするとともに、オーバーエッチングすることによ
って、p型InPクラッド層14の(111)A面の先
端部から深さw2 が約0.3μmのサイドエッチング部
25を形成する。
ャントとして用いてコントロールエッチングすることに
よって、i型InGaAs光吸収層13を選択的にエッ
チングするとともに、オーバーエッチングすることによ
って、p型InPクラッド層14の(111)A面の先
端部から深さw2 が約0.3μmのサイドエッチング部
25を形成する。
【0012】図4(f)参照 次いで、再び、MOVPE法によって、SiO2 マスク
17を選択成長マスクとして結晶成長を行うことによっ
て、波長組成が、例えば、1.2μmのi型InGaA
sP光導波層26及びi型InPクラッド層27を順次
成長させて、テーパ光導波路を形成し、図5のC点のマ
スク下のi型InGaAs光吸収層13を主要部とする
pinフォトダイオードとバットジョイントする。
17を選択成長マスクとして結晶成長を行うことによっ
て、波長組成が、例えば、1.2μmのi型InGaA
sP光導波層26及びi型InPクラッド層27を順次
成長させて、テーパ光導波路を形成し、図5のC点のマ
スク下のi型InGaAs光吸収層13を主要部とする
pinフォトダイオードとバットジョイントする。
【0013】この場合、i型InGaAsP光導波層2
6の成長に際しては、成長雰囲気ガス圧を高くして原料
ガスの気相拡散長を短くし、SiO2 マスク17の形状
に起因して図5におけるA点とB点において膜厚分布が
形成されるようにする。
6の成長に際しては、成長雰囲気ガス圧を高くして原料
ガスの気相拡散長を短くし、SiO2 マスク17の形状
に起因して図5におけるA点とB点において膜厚分布が
形成されるようにする。
【0014】一方、i型InPクラッド層27の成長に
際しては、成長雰囲気ガス圧を低くして原料ガスの気相
拡散長を長くし、表面が平坦になって良好なバットジョ
イントを形成するようにする。最後に、中央において
〔0−11〕方向に沿って素子分割することによって、
2個のテーパ導波路集積化フォトダイオードが得られ
る。
際しては、成長雰囲気ガス圧を低くして原料ガスの気相
拡散長を長くし、表面が平坦になって良好なバットジョ
イントを形成するようにする。最後に、中央において
〔0−11〕方向に沿って素子分割することによって、
2個のテーパ導波路集積化フォトダイオードが得られ
る。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のSiO
2 マスク17における帯状マスク部23,31の幅Wm
が、太すぎると、A点とB点におけるi型InGaAs
P光導波層26の膜厚比dA /dB を十分大きくするこ
とができず、一方、幅Wm を細くし過ぎると、p型In
GaAsPコンタクト層15のサイドエッチング工程に
おいて帯状マスク部23,31の下のp型InGaAs
Pコンタクト層15が完全にエッチングされてSiO2
マスク17が剥離してしまうという問題がある。
2 マスク17における帯状マスク部23,31の幅Wm
が、太すぎると、A点とB点におけるi型InGaAs
P光導波層26の膜厚比dA /dB を十分大きくするこ
とができず、一方、幅Wm を細くし過ぎると、p型In
GaAsPコンタクト層15のサイドエッチング工程に
おいて帯状マスク部23,31の下のp型InGaAs
Pコンタクト層15が完全にエッチングされてSiO2
マスク17が剥離してしまうという問題がある。
【0016】図6参照 図6は、上述の図4(f)に示す工程において、i型I
nGaAsP光導波層26を150Torrの圧力の下
で選択成長した場合の膜厚比dA /dB の帯状マスク部
の幅Wm 依存性を示す図である。図から明らかように、
帯状マスク部の幅Wm の増加とともに、膜厚比dA /d
B が低下することが理解される。
nGaAsP光導波層26を150Torrの圧力の下
で選択成長した場合の膜厚比dA /dB の帯状マスク部
の幅Wm 依存性を示す図である。図から明らかように、
帯状マスク部の幅Wm の増加とともに、膜厚比dA /d
B が低下することが理解される。
【0017】上述のように、素子設計上は、通常、膜厚
比dA /dB としては4以上の値が要求されるので、膜
厚比dA /dB を4以上にするためには、帯状マスク部
の幅Wm は5μm以下にしなければならないことが理解
される。
比dA /dB としては4以上の値が要求されるので、膜
厚比dA /dB を4以上にするためには、帯状マスク部
の幅Wm は5μm以下にしなければならないことが理解
される。
【0018】一方、高さが約2μmのメサ構造において
良好なバットジョイント成長を実現するためには、図5
におけるC点のマスク下のp型InGaAsPコンタク
ト層15に〔011〕方向に深さが約1μmのサイドエ
ッチング部24を形成する必要がある。
良好なバットジョイント成長を実現するためには、図5
におけるC点のマスク下のp型InGaAsPコンタク
ト層15に〔011〕方向に深さが約1μmのサイドエ
ッチング部24を形成する必要がある。
【0019】しかし、このエッチング工程におけるエッ
チング速度は、〔0−11〕方向のエッチング速度が
〔011〕方向のエッチング速度の約2倍という異方性
を有しているので、〔0−11〕方向に約2μmの深い
サイドエッチング部が形成される。
チング速度は、〔0−11〕方向のエッチング速度が
〔011〕方向のエッチング速度の約2倍という異方性
を有しているので、〔0−11〕方向に約2μmの深い
サイドエッチング部が形成される。
【0020】したがって、膜厚比dA /dB を4以上に
するためには、帯状マスク部の幅W m を細くし過ぎた場
合、p型InGaAsPコンタクト層15のサイドエッ
チング工程において、帯状マスク部23,31の下のp
型InGaAsPコンタクト層15が両側から完全にエ
ッチングされてSiO2 マスク17が剥離することにな
る。
するためには、帯状マスク部の幅W m を細くし過ぎた場
合、p型InGaAsPコンタクト層15のサイドエッ
チング工程において、帯状マスク部23,31の下のp
型InGaAsPコンタクト層15が両側から完全にエ
ッチングされてSiO2 マスク17が剥離することにな
る。
【0021】このマスク剥離の問題を解決するために
は、帯状マスク部の幅Wm を太くすれば良いが、そうす
ると、上述の膜厚比dA /dB を大きくすることができ
ないことになる。即ち、膜厚比dA /dB とマスクの剥
離の問題は、トレードオフの関係にあり、帯状マスク部
の幅Wm をどのように設定しても、上述の2つの問題を
同時に解決することができなかった。
は、帯状マスク部の幅Wm を太くすれば良いが、そうす
ると、上述の膜厚比dA /dB を大きくすることができ
ないことになる。即ち、膜厚比dA /dB とマスクの剥
離の問題は、トレードオフの関係にあり、帯状マスク部
の幅Wm をどのように設定しても、上述の2つの問題を
同時に解決することができなかった。
【0022】したがって、本発明は、テーパ光導波層の
膜厚比を十分に大きくするとともに、マスクの剥離を防
止することを目的とする。
膜厚比を十分に大きくするとともに、マスクの剥離を防
止することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図1はテ
ーパ導波路集積化受光素子1個分のマスクパターンの概
略的平面図である。 図1参照 上述の目的を達成するために、本発明においては、光能
動部1と光導波路2とをバットジョイント成長によって
結合する光半導体装置の製造方法において、光導波路2
に対応する開口部を有するとともに光能動部1に対応す
る連結部を有する一対の矩形マスク部4,5の角部に、
光導波路2のストライプ方向に伸びる帯状マスク部6,
7を有し、帯状マスク部6,7の内、光導波路2の両側
に位置する帯状マスク部6の間隔が、角部から離れるに
したがって拡がる形状のマスクパターンを用いて、サイ
ドエッチングを伴うエッチングと選択成長を行うことを
特徴とする。
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図1はテ
ーパ導波路集積化受光素子1個分のマスクパターンの概
略的平面図である。 図1参照 上述の目的を達成するために、本発明においては、光能
動部1と光導波路2とをバットジョイント成長によって
結合する光半導体装置の製造方法において、光導波路2
に対応する開口部を有するとともに光能動部1に対応す
る連結部を有する一対の矩形マスク部4,5の角部に、
光導波路2のストライプ方向に伸びる帯状マスク部6,
7を有し、帯状マスク部6,7の内、光導波路2の両側
に位置する帯状マスク部6の間隔が、角部から離れるに
したがって拡がる形状のマスクパターンを用いて、サイ
ドエッチングを伴うエッチングと選択成長を行うことを
特徴とする。
【0024】このように、帯状マスク部6,7の内、光
導波路2の両側に位置する帯状マスク部6の間隔が角部
から離れるにしたがって拡がるように形成することによ
って、帯状マスク部6,7の幅Wm を太くしても、光導
波路2の膜厚比、即ち、光導波路2の光能動部1との結
合部の膜厚と、テーパ光導波路3の光入力端部の膜厚の
比を十分大きく取ることができ、それによって、サイド
エッチング工程において、マスクの剥離を防止すること
ができる。
導波路2の両側に位置する帯状マスク部6の間隔が角部
から離れるにしたがって拡がるように形成することによ
って、帯状マスク部6,7の幅Wm を太くしても、光導
波路2の膜厚比、即ち、光導波路2の光能動部1との結
合部の膜厚と、テーパ光導波路3の光入力端部の膜厚の
比を十分大きく取ることができ、それによって、サイド
エッチング工程において、マスクの剥離を防止すること
ができる。
【0025】この場合の帯状マスク部6,7の幅Wm は
7μm以上であることが望ましく、また、光導波路2の
幅WS は20μm以下で、且つ、光導波路2の先端部に
おける一対の帯状マスク部6の間隔WT は20μm以上
であることが望ましい。
7μm以上であることが望ましく、また、光導波路2の
幅WS は20μm以下で、且つ、光導波路2の先端部に
おける一対の帯状マスク部6の間隔WT は20μm以上
であることが望ましい。
【0026】上述のように、光導波路2の両側に位置す
る帯状マスク部6の間隔が角部から離れるにしたがって
拡がるように形成することによって、帯状マスク部6,
7の幅Wm を7μm以上にしても、光導波路2の膜厚比
を4以上にすることが可能になり、帯状マスク部6,7
の直下におけるコンタクト層のサイドエッチングによる
消失を防止することができる。
る帯状マスク部6の間隔が角部から離れるにしたがって
拡がるように形成することによって、帯状マスク部6,
7の幅Wm を7μm以上にしても、光導波路2の膜厚比
を4以上にすることが可能になり、帯状マスク部6,7
の直下におけるコンタクト層のサイドエッチングによる
消失を防止することができる。
【0027】また、光導波路2の幅WS を20μm以下
とし、且つ、光導波路2の先端部における一対の帯状マ
スク部6の間隔WT を20μm以上とすることによっ
て、光導波路2の膜厚比を4以上にすることができる。
とし、且つ、光導波路2の先端部における一対の帯状マ
スク部6の間隔WT を20μm以上とすることによっ
て、光導波路2の膜厚比を4以上にすることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】ここで、図2乃至図4を参照し
て、本発明の実施の形態の製造工程を説明する。なお、
図2は、pinフォトダイオードを2個分製造するため
のマスクパターンの概略的平面図であり、実際には、こ
のようなマスクパターンがウェハ状に周期的に設けられ
ているものであり、また、図3及び図4の各図は受光部
18を含む位置の〔011〕方向に沿った概略的断面図
である。
て、本発明の実施の形態の製造工程を説明する。なお、
図2は、pinフォトダイオードを2個分製造するため
のマスクパターンの概略的平面図であり、実際には、こ
のようなマスクパターンがウェハ状に周期的に設けられ
ているものであり、また、図3及び図4の各図は受光部
18を含む位置の〔011〕方向に沿った概略的断面図
である。
【0029】図2及び図3(a)参照 まず、(100)面を主面とする半絶縁性InP基板1
1上に、MOVPE法を用いて、厚さが、例えば、2μ
mのn型InPバッファ層12、厚さが、例えば、0.
3μmで、In組成比が0.53のi型InGaAs光
吸収層13、厚さが、例えば、2μmのp型InPクラ
ッド層14、厚さが0.05μmで波長組成が1.3μ
mのp型InGaAsPコンタクト層15、及び、厚さ
が、例えば、0.05μmのp型InP保護層16を順
次成長させる。
1上に、MOVPE法を用いて、厚さが、例えば、2μ
mのn型InPバッファ層12、厚さが、例えば、0.
3μmで、In組成比が0.53のi型InGaAs光
吸収層13、厚さが、例えば、2μmのp型InPクラ
ッド層14、厚さが0.05μmで波長組成が1.3μ
mのp型InGaAsPコンタクト層15、及び、厚さ
が、例えば、0.05μmのp型InP保護層16を順
次成長させる。
【0030】この場合、後述するエッチングによって、
図2における受光部18におけるp型InPクラッド層
14/i型InGaAs光吸収層13/n型InPクラ
ッド層12によって、pinフォトダイオードが構成さ
れる。
図2における受光部18におけるp型InPクラッド層
14/i型InGaAs光吸収層13/n型InPクラ
ッド層12によって、pinフォトダイオードが構成さ
れる。
【0031】次いで、CVD法を用いて、全面にSiO
2 膜を堆積させ、図2に示すパターンにエッチングして
SiO2 マスク17を形成する。例えば、長手方向であ
る〔011〕方向の長さLa を1200μm、大きな矩
形マスク部の長さLb を800μm、受光部18の幅L
c を10μm、テーパ導波路部20の先端の平行部分の
長さLd を40μm、〔0−11〕方向の幅Waを50
0μm、ストライプ状開口部の幅Wb を20μm以下、
例えば、15μm、テーパ導波路部20の端部の幅Wc
を20μm以上、例えば、75μm、矩形マスク部の角
部から〔011〕方向に伸びる帯状マスク部22,23
の幅Wd を7μm以上、例えば、10μm、隣接するチ
ップとマスクとの間隔We を70μmとする。なお、こ
の場合の凹状開口部21も、後述するi型InGaAs
P光導波層を成長する際に、A点とB点における膜厚比
を大きくして、テーパ光導波路を形成する効果を増すた
めに設けるものである。
2 膜を堆積させ、図2に示すパターンにエッチングして
SiO2 マスク17を形成する。例えば、長手方向であ
る〔011〕方向の長さLa を1200μm、大きな矩
形マスク部の長さLb を800μm、受光部18の幅L
c を10μm、テーパ導波路部20の先端の平行部分の
長さLd を40μm、〔0−11〕方向の幅Waを50
0μm、ストライプ状開口部の幅Wb を20μm以下、
例えば、15μm、テーパ導波路部20の端部の幅Wc
を20μm以上、例えば、75μm、矩形マスク部の角
部から〔011〕方向に伸びる帯状マスク部22,23
の幅Wd を7μm以上、例えば、10μm、隣接するチ
ップとマスクとの間隔We を70μmとする。なお、こ
の場合の凹状開口部21も、後述するi型InGaAs
P光導波層を成長する際に、A点とB点における膜厚比
を大きくして、テーパ光導波路を形成する効果を増すた
めに設けるものである。
【0032】図3(b)参照 以降は、従来例と同様に、HCl:H2 O2 :H2 O混
合液をエッチャントとして用いて、p型InP保護層1
6のみを選択的にエッチングしてp型InGaAsPコ
ンタクト層15を露出させる。
合液をエッチャントとして用いて、p型InP保護層1
6のみを選択的にエッチングしてp型InGaAsPコ
ンタクト層15を露出させる。
【0033】図3(c)参照 次いで、H2 SO4 :H2 O2 :H2 O混合液をエッチ
ャントとして用いてコントロールエッチングすることに
よって、p型InGaAsPコンタクト層15を選択的
にエッチングするとともに、オーバーエッチングするこ
とによって深さw1 が約1μmのサイドエッチング部2
4を形成する。
ャントとして用いてコントロールエッチングすることに
よって、p型InGaAsPコンタクト層15を選択的
にエッチングするとともに、オーバーエッチングするこ
とによって深さw1 が約1μmのサイドエッチング部2
4を形成する。
【0034】図4(d)参照 次いで、HBr液を用いて、p型InPクラッド層14
を選択的にエッチングする。この場合、p型InPクラ
ッド層14エッチングは、p型InGaAsPコンタク
ト層15のエッジ部分から伸長した(111)A面で自
動的に停止する。なお、このエッチング工程において、
p型InP保護層16もサイドエッチングされる。
を選択的にエッチングする。この場合、p型InPクラ
ッド層14エッチングは、p型InGaAsPコンタク
ト層15のエッジ部分から伸長した(111)A面で自
動的に停止する。なお、このエッチング工程において、
p型InP保護層16もサイドエッチングされる。
【0035】図4(e)参照 次いで、H2 SO4 :H2 O2 :H2 O混合液をエッチ
ャントとして用いてコントロールエッチングすることに
よって、i型InGaAs光吸収層13を選択的にエッ
チングするとともに、オーバーエッチングすることによ
って、p型InPクラッド層14の(111)A面の先
端部から深さw2 が約0.3μmのサイドエッチング部
25を形成する。
ャントとして用いてコントロールエッチングすることに
よって、i型InGaAs光吸収層13を選択的にエッ
チングするとともに、オーバーエッチングすることによ
って、p型InPクラッド層14の(111)A面の先
端部から深さw2 が約0.3μmのサイドエッチング部
25を形成する。
【0036】この一連のエッチング工程における、p型
InGaAsPコンタクト層15の〔0−11〕方向の
サイドエッチング量は約2μmであった。しかし、帯状
マスク部22,23の幅Wd は10μmであるので、両
側からサイドエッチングされても約6μmの幅でp型I
nGaAsPコンタクト層15が残存するので、SiO
2 マスク17が剥離することはない。
InGaAsPコンタクト層15の〔0−11〕方向の
サイドエッチング量は約2μmであった。しかし、帯状
マスク部22,23の幅Wd は10μmであるので、両
側からサイドエッチングされても約6μmの幅でp型I
nGaAsPコンタクト層15が残存するので、SiO
2 マスク17が剥離することはない。
【0037】図4(f)参照 次いで、再び、MOVPE法によって、SiO2 マスク
17を選択成長マスクとして、例えば、150Torr
の圧力下で結晶成長を行うことによって、波長組成が、
例えば、1.2μmのi型InGaAsP光導波層26
を堆積させる。この場合、図2のA点におけるi型In
GaAsP光導波層26の膜厚dA とB点における膜厚
dB の比dA /dB は4であり、十分高い膜厚比を実現
することができた。
17を選択成長マスクとして、例えば、150Torr
の圧力下で結晶成長を行うことによって、波長組成が、
例えば、1.2μmのi型InGaAsP光導波層26
を堆積させる。この場合、図2のA点におけるi型In
GaAsP光導波層26の膜厚dA とB点における膜厚
dB の比dA /dB は4であり、十分高い膜厚比を実現
することができた。
【0038】なお、i型InGaAsP光導波層26の
成長に際して、p型InPクラッド層の(111)A面
にも若干i型InGaAsP層が堆積するが、素子特性
上の問題は発生しない。
成長に際して、p型InPクラッド層の(111)A面
にも若干i型InGaAsP層が堆積するが、素子特性
上の問題は発生しない。
【0039】引き続いて、例えば、10Torrの圧力
下で結晶成長を行うことによって、i型InPクラッド
層27を堆積させて、テーパ光導波路を形成する。この
場合、図2のA点におけるi型InPクラッド層27の
膜厚DA とB点における膜厚DB の比DA /DB は約
1.5であり、平坦性の良好なバットジョイントを実現
することができた。最後に、中央において〔0−11〕
方向に沿って素子分割することによって、2個のテーパ
導波路集積化フォトダイオードが得られる。なお、この
場合の膜厚比dA /dB 及びDA /DB は図5に示した
従来例と同様であった。
下で結晶成長を行うことによって、i型InPクラッド
層27を堆積させて、テーパ光導波路を形成する。この
場合、図2のA点におけるi型InPクラッド層27の
膜厚DA とB点における膜厚DB の比DA /DB は約
1.5であり、平坦性の良好なバットジョイントを実現
することができた。最後に、中央において〔0−11〕
方向に沿って素子分割することによって、2個のテーパ
導波路集積化フォトダイオードが得られる。なお、この
場合の膜厚比dA /dB 及びDA /DB は図5に示した
従来例と同様であった。
【0040】この様に、本発明の実施の形態において
は、テーパ導波路形成領域における開口部の幅を受光部
から離れるにしたがって広くなるようにしているので、
開口部の幅を規定する帯状マスク部の幅を太くしても、
図5に示した従来の場合と同程度にテーパ光導波層の膜
厚比を十分大きくすることができ、、SiO2 マスクは
p型InGaAsPコンタクト層のサイドエッチングに
伴って剥離することがない。
は、テーパ導波路形成領域における開口部の幅を受光部
から離れるにしたがって広くなるようにしているので、
開口部の幅を規定する帯状マスク部の幅を太くしても、
図5に示した従来の場合と同程度にテーパ光導波層の膜
厚比を十分大きくすることができ、、SiO2 マスクは
p型InGaAsPコンタクト層のサイドエッチングに
伴って剥離することがない。
【0041】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は実施の形態に記載された構成・条件に限ら
れるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、
上記の実施の形態においては、エッチングマスク及び選
択成長マスクとしてSiO2 マスクを用いているが、S
iO2 マスクに限られるものではなく、SiNマスクを
用いても良いものである。
が、本発明は実施の形態に記載された構成・条件に限ら
れるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、
上記の実施の形態においては、エッチングマスク及び選
択成長マスクとしてSiO2 マスクを用いているが、S
iO2 マスクに限られるものではなく、SiNマスクを
用いても良いものである。
【0042】また、上記の実施の形態においては、ディ
スクリートデバイスとしてのテーパ導波路集積化pin
フォトダイオードとして説明しているが、光集積回路装
置に設けたフォトダイオードの光入力部の構成として用
いても良いものである。
スクリートデバイスとしてのテーパ導波路集積化pin
フォトダイオードとして説明しているが、光集積回路装
置に設けたフォトダイオードの光入力部の構成として用
いても良いものである。
【0043】また、上記の実施の形態においては、光能
動部を受光部として説明しているが、発光部としても良
いものであり、その場合には、テーパ導波路は光出力用
テーパ導波路として作用することになる。
動部を受光部として説明しているが、発光部としても良
いものであり、その場合には、テーパ導波路は光出力用
テーパ導波路として作用することになる。
【0044】ここで、再び、図1を参照して、本発明の
詳細な構成の特徴点を説明する。 図1参照 (付記1) 光能動部1と光導波路2とをバットジョイ
ント成長によって結合する光半導体素子の製造方法にお
いて、前記光導波路2に対応する開口部を有するととも
に前記光能動部1に対応する連結部を有する一対の矩形
マスク部4,5の角部に、前記光導波路2のストライプ
方向に伸びる帯状マスク部6,7を有し、前記帯状マス
ク部6,7の内、前記光導波路2の両側に位置する帯状
マスク部6の間隔が、前記角部から離れるにしたがって
拡がる形状のマスクパターンを用いて、サイドエッチン
グを伴うエッチングと選択成長を行うことを特徴とする
光半導体素子の製造方法。 (付記2) 上記帯状マスク部6,7の幅が、7μm以
上であることを特徴とする付記1記載の光半導体装置の
製造方法。 (付記3) 上記光導波路2の幅は20μm以下で、且
つ、前記光導波路2の先端部における上記一対の帯状マ
スク部6の間隔が20μm以上であることを特徴とする
付記1または2に記載の光半導体装置の製造方法。 (付記4) 上記光能動部1が、pinフォトダイオー
ドであり、上記光導波路2の先端部がテーパ光導波路3
であることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1に記
載の光半導体装置の製造方法。 (付記5) 上記ストライプ方向が〔011〕方向であ
り、上記矩形マスクの短手方向が〔0−11〕方向であ
ることを特徴とする付記1乃至4のいずれか1に記載の
光半導体装置の製造方法。 (付記6) 上記サイドエッチングを伴うエッチング工
程の一つが、光能動部1の大きさを決定するためのコン
タクト層のエッチング工程であることを特徴とする付記
1乃至5のいずれか1に記載の光半導体装置の製造方
法。
詳細な構成の特徴点を説明する。 図1参照 (付記1) 光能動部1と光導波路2とをバットジョイ
ント成長によって結合する光半導体素子の製造方法にお
いて、前記光導波路2に対応する開口部を有するととも
に前記光能動部1に対応する連結部を有する一対の矩形
マスク部4,5の角部に、前記光導波路2のストライプ
方向に伸びる帯状マスク部6,7を有し、前記帯状マス
ク部6,7の内、前記光導波路2の両側に位置する帯状
マスク部6の間隔が、前記角部から離れるにしたがって
拡がる形状のマスクパターンを用いて、サイドエッチン
グを伴うエッチングと選択成長を行うことを特徴とする
光半導体素子の製造方法。 (付記2) 上記帯状マスク部6,7の幅が、7μm以
上であることを特徴とする付記1記載の光半導体装置の
製造方法。 (付記3) 上記光導波路2の幅は20μm以下で、且
つ、前記光導波路2の先端部における上記一対の帯状マ
スク部6の間隔が20μm以上であることを特徴とする
付記1または2に記載の光半導体装置の製造方法。 (付記4) 上記光能動部1が、pinフォトダイオー
ドであり、上記光導波路2の先端部がテーパ光導波路3
であることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1に記
載の光半導体装置の製造方法。 (付記5) 上記ストライプ方向が〔011〕方向であ
り、上記矩形マスクの短手方向が〔0−11〕方向であ
ることを特徴とする付記1乃至4のいずれか1に記載の
光半導体装置の製造方法。 (付記6) 上記サイドエッチングを伴うエッチング工
程の一つが、光能動部1の大きさを決定するためのコン
タクト層のエッチング工程であることを特徴とする付記
1乃至5のいずれか1に記載の光半導体装置の製造方
法。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、テーパ光導波層を形成
するための帯状マスク部の幅を7μm以上にするととも
に、帯状マスク部の間隔が、光能動部から離れるにつれ
て拡がる形状にしているので、テーパ光導波層の膜厚比
を十分に大きくすることができるとともに、マスクの剥
離を防止することができ、高性能のテーパ導波路集積化
光半導体素子の実用化に寄与するところが大きい。
するための帯状マスク部の幅を7μm以上にするととも
に、帯状マスク部の間隔が、光能動部から離れるにつれ
て拡がる形状にしているので、テーパ光導波層の膜厚比
を十分に大きくすることができるとともに、マスクの剥
離を防止することができ、高性能のテーパ導波路集積化
光半導体素子の実用化に寄与するところが大きい。
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の実施の形態の途中までの製造工程の説
明図である。
明図である。
【図3】本発明の実施の形態の図2以降の途中までの製
造工程の説明図である。
造工程の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態の図3以降の製造工程の説
明図である。
明図である。
【図5】従来のマスクパターンの概略的平面図である。
【図6】i型InGaAsP光導波層の膜厚比dA /d
B の帯状マスク部の幅依存性の説明図である。
B の帯状マスク部の幅依存性の説明図である。
1 光能動部 2 光導波路 3 テーパ光導波路 4 矩形マスク部 5 矩形マスク部 6 帯状マスク部 7 帯状マスク部 11 半絶縁性InP基板 12 n型InPバッファ層 13 i型InGaAs光吸収層 14 p型InPクラッド層 15 p型InGaAsPコンタクト層 16 p型InP保護層 17 SiO2 マスク 18 受光部 19 ストライプ状開口部 20 テーパ導波路部 21 凹状開口部 22 帯状マスク部 23 帯状マスク部 24 サイドエッチング部 25 サイドエッチング部 26 i型InGaAsP光導波層 27 i型InPクラッド層 29 テーパ導波路部 30 凹部開口部 31 帯状マスク部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H037 AA01 BA11 CA34 DA03 DA06 2H047 KA04 KA13 KB03 MA07 PA21 PA24 QA02 TA00 5F049 MA04 MB07 NA08 NA20 NB01 PA04 PA14 QA03 QA08 SS04 SZ20 5F088 AA03 AB07 BB01 CB04 CB14 DA01 DA17 DA20 GA05
Claims (5)
- 【請求項1】 光能動部と光導波路とをバットジョイン
ト成長によって結合する光半導体素子の製造方法におい
て、前記光導波路に対応する開口部を有するとともに前
記光能動部に対応する連結部を有する一対の矩形マスク
部の角部に、前記光導波路のストライプ方向に伸びる帯
状マスク部を有し、前記帯状マスク部の内、前記光導波
路の両側に位置する帯状マスク部の間隔が、前記角部か
ら離れるにしたがって拡がる形状のマスクパターンを用
いて、サイドエッチングを伴うエッチングと選択成長を
行うことを特徴とする光半導体素子の製造方法。 - 【請求項2】 上記帯状マスク部の幅が、7μm以上で
あることを特徴とする請求項1記載の光半導体装置の製
造方法。 - 【請求項3】 上記光導波路の幅は20μm以下で、且
つ、前記光導波路の先端部における上記一対の帯状マス
ク部の間隔が20μm以上であることを特徴とする請求
項1または2に記載の光半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 上記光能動部が、pinフォトダイオー
ドであり、上記光導波路の先端部がテーパ光導波路であ
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記
載の光半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 上記ストライプ方向が〔011〕方向で
あり、上記矩形マスクの短手方向が〔0−11〕方向で
あることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に
記載の光半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000262167A JP2002071992A (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 光半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000262167A JP2002071992A (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 光半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002071992A true JP2002071992A (ja) | 2002-03-12 |
Family
ID=18749887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000262167A Withdrawn JP2002071992A (ja) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | 光半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002071992A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010109215A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Nec Corp | 半導体光集積素子および半導体光集積素子の製造方法 |
JP2013051319A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体レーザ素子の製造方法 |
WO2023161971A1 (ja) * | 2022-02-22 | 2023-08-31 | 三菱電機株式会社 | 導波路型受光素子及び光受信装置 |
-
2000
- 2000-08-31 JP JP2000262167A patent/JP2002071992A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010109215A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Nec Corp | 半導体光集積素子および半導体光集積素子の製造方法 |
JP2013051319A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体レーザ素子の製造方法 |
WO2023161971A1 (ja) * | 2022-02-22 | 2023-08-31 | 三菱電機株式会社 | 導波路型受光素子及び光受信装置 |
JP7433563B2 (ja) | 2022-02-22 | 2024-02-19 | 三菱電機株式会社 | 光受信装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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