JPS6281085A - エツチングマスク - Google Patents
エツチングマスクInfo
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- JPS6281085A JPS6281085A JP22030485A JP22030485A JPS6281085A JP S6281085 A JPS6281085 A JP S6281085A JP 22030485 A JP22030485 A JP 22030485A JP 22030485 A JP22030485 A JP 22030485A JP S6281085 A JPS6281085 A JP S6281085A
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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〕
本発明はエツチングマスク、特に埋め込み構造半導体レ
ーザの製造用エツチングマスクに関する。
ーザの製造用エツチングマスクに関する。
Ｉ ｎＧａＡｓＰ／ ＩｎＰ系埋め込み構造半導体レー
ザ（以下ＢＨレーザと記す）は、光通信の主要デバイス
として活発に開発が進められてきた。ＢＨレーザには種
々の構造が報告されているが、中でも北村らによって出
願された（特願昭５７−１６６６６６号）二重チャンネ
ル埋め込みへテロ構造半導体レーザ（以下ＤＣ−ＰＢＨ
レーデと記す）は、優れた特性を有し、すでに実用化さ
れている。
ザ（以下ＢＨレーザと記す）は、光通信の主要デバイス
として活発に開発が進められてきた。ＢＨレーザには種
々の構造が報告されているが、中でも北村らによって出
願された（特願昭５７−１６６６６６号）二重チャンネ
ル埋め込みへテロ構造半導体レーザ（以下ＤＣ−ＰＢＨ
レーデと記す）は、優れた特性を有し、すでに実用化さ
れている。
このｐｃ−ｐＢＨレーザは、第４図に示すような手順で
製造されている。まず、第４図（ａ）に示すように、Ｉ
ｎＰ基板１上にＩｎＰバッファ一層２、ＩｎＧａＡｓＰ
活性層３．１ｎＰクラッド層４を順次成長する。次に第
４図ら）に示すように、レジスト２０を塗布し、フォト
リソグラフィーによりストライプパターンを形成する。
製造されている。まず、第４図（ａ）に示すように、Ｉ
ｎＰ基板１上にＩｎＰバッファ一層２、ＩｎＧａＡｓＰ
活性層３．１ｎＰクラッド層４を順次成長する。次に第
４図ら）に示すように、レジスト２０を塗布し、フォト
リソグラフィーによりストライプパターンを形成する。
そして、第４図（Ｃ）に示すように、レジスト２０をマ
スクとしてブロム・メタノールで溝部分２１をエツチン
グし、発光領域を含むメサ部分２２を形成する。最後に
、第４図（ｃｌ）に示すように、レジスト２０を除去し
た後、電流阻止層２３の埋め込み成長を行う。
スクとしてブロム・メタノールで溝部分２１をエツチン
グし、発光領域を含むメサ部分２２を形成する。最後に
、第４図（ｃｌ）に示すように、レジスト２０を除去し
た後、電流阻止層２３の埋め込み成長を行う。
以上述べた工程において、レジスト２０をマスクとして
エツチングする場合、次のような問題点があった。すな
わち第４図（Ｃ）に示すようにサイドエッチング量が大
きいために、メサ部分２２の幅、すなわちレーザの活性
層幅を１μｍ程度に再現性良く制御することが困難であ
った。同様な問題はＳｉＯ□などの誘電体をマスクとし
て用いた場合でも生じ、この場合もマスクの幅と活性層
の幅をほぼ同じにすることは難しく、活性層幅の再現性
に問題があった。
エツチングする場合、次のような問題点があった。すな
わち第４図（Ｃ）に示すようにサイドエッチング量が大
きいために、メサ部分２２の幅、すなわちレーザの活性
層幅を１μｍ程度に再現性良く制御することが困難であ
った。同様な問題はＳｉＯ□などの誘電体をマスクとし
て用いた場合でも生じ、この場合もマスクの幅と活性層
の幅をほぼ同じにすることは難しく、活性層幅の再現性
に問題があった。
本発明の目的は、活性層幅を再現性良く得ることのでき
るＢＨレーザの製造用エツチングマスクを提供すること
にある。
るＢＨレーザの製造用エツチングマスクを提供すること
にある。
本発明は、ＩｎＰ基板上に、少なくともＩｎＧａＡｓＰ
活性層およびＩｎＰクラッド層を含むダブルヘテロ構造
を形成した後、活性領域をメサ形状にエツチングする際
のエツチングマスクであって、前記活性層よりエネルギ
ーギャップが小さいかまたは等しいＩｎＧａＡｓＰ層よ
り成ることを特徴としている。
活性層およびＩｎＰクラッド層を含むダブルヘテロ構造
を形成した後、活性領域をメサ形状にエツチングする際
のエツチングマスクであって、前記活性層よりエネルギ
ーギャップが小さいかまたは等しいＩｎＧａＡｓＰ層よ
り成ることを特徴としている。
第１図を用いて、本発明によるエツチングマスクを用い
たＢＨレーザの製造方法における基本的な過程を順に説
明する。まず、第１図（ａ）に示すように（００１）面
方位ＩｎＰ基板１０１上にＩｎＰバッファ一層１０２．
ＩｎＧａＡｓＰ活性層１０３．ＩｎＰクラッド層１０４
１本発明に係るＩｎＧａΔｓＰマスク層１０５を順次成
長する。この時マスク層１０５のエネルギーギャップＥ
ｍは活性層１０３のエネルギーギャップＥａよりも小さ
いかまたは等しいものとし、また活性層１０３とマスク
層１０５の層厚はほぼ等しいものとする。次に第１図ら
）に示すように、マスク層１０５上に通常のフォトリソ
グラフィーによってレジスト１２０のストライプパター
ンを＜１１０〉方向に形成する。そして、第１図（Ｃ）
に示すように、マスク層１０５を選択エツチングする。
たＢＨレーザの製造方法における基本的な過程を順に説
明する。まず、第１図（ａ）に示すように（００１）面
方位ＩｎＰ基板１０１上にＩｎＰバッファ一層１０２．
ＩｎＧａＡｓＰ活性層１０３．ＩｎＰクラッド層１０４
１本発明に係るＩｎＧａΔｓＰマスク層１０５を順次成
長する。この時マスク層１０５のエネルギーギャップＥ
ｍは活性層１０３のエネルギーギャップＥａよりも小さ
いかまたは等しいものとし、また活性層１０３とマスク
層１０５の層厚はほぼ等しいものとする。次に第１図ら
）に示すように、マスク層１０５上に通常のフォトリソ
グラフィーによってレジスト１２０のストライプパター
ンを＜１１０〉方向に形成する。そして、第１図（Ｃ）
に示すように、マスク層１０５を選択エツチングする。
この時エツチング液としてはＩｎＧａＡｓＰの選択エツ
チング液としてよく知られているＨ２ＳＯ，系またはフ
ェリシアン化カリウム系を用いる。マスク層１０５はご
く薄い（０，１〜０．２μｍ）ため、はとんどサイドエ
ツチングはなくレジスト１２０ と同じパターンが形成
できる。次に、第１図（ｄ）に示すように、レジスト１
２０を除去した後、ＨＣｊｉ系（例えばＨＣβ＋２Ｈ３
ＰＯ４）のエツチングを用いて、ＩｎＰクラッド層１０
４の溝部分１２１を活性層１０３まで選択エツチングす
る。ＨＣｌ系のエツチング液はＩｎＧａＡｓＰをマスク
として用いた場合はとんどサイドエッチがなく、かつほ
ぼ垂直にエツチングが行なわれる。したがって図に示す
ように、中央のメサ部分１２２の幅をマスクのパターン
とほぼ同じにすることができる。次に、第り図（ｅ）に
示すように、溝部分１２１の活性層１０３およびマスク
層１０５を除去する。この際、マスク層１０５のＥｍは
活性層層１０３のＥａより小さいかまたは等しいために
、Ｈ２ＳＯ４系またはフェリシアン化カリウム系のエツ
チング液を用いると、マスク層１０５の方が活性層１０
３より速くエツチングされる。これはそれらのエツチン
グ液のエツチング速度が、エネルギーギャップの小さい
ＩｎＧａＡｓＰはど大きいためである。例えば３Ｈ２Ｓ
Ｏ４＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２０のエツチング液を用いた場合、
Ｅｍ＝０．８１ｅＶ、Ｅａ＝０．９６ｅＶとすると、エ
ツチング速度は約３倍異なる。したがってエツチング時
間を適当に調節することにより、不必要なマスク層１０
５の除去と同時に、活性領域の幅をメサ部分１２２の幅
と同じにすることができる。もしＥｍ＞Ｅａとすると、
活性層１０３がマスク層１０５より速くエツチングされ
てしまい、マスク層１０５を完全に除去しようとすると
メサ部分１２２に含まれる活性領域の幅がサイドエッチ
によって狭くなってしまうという問題が生じる。したが
って、Ｅｍ≦Ｅａとなるようにマスク層１０５を選定す
ることが必要となるのである。
チング液としてよく知られているＨ２ＳＯ，系またはフ
ェリシアン化カリウム系を用いる。マスク層１０５はご
く薄い（０，１〜０．２μｍ）ため、はとんどサイドエ
ツチングはなくレジスト１２０ と同じパターンが形成
できる。次に、第１図（ｄ）に示すように、レジスト１
２０を除去した後、ＨＣｊｉ系（例えばＨＣβ＋２Ｈ３
ＰＯ４）のエツチングを用いて、ＩｎＰクラッド層１０
４の溝部分１２１を活性層１０３まで選択エツチングす
る。ＨＣｌ系のエツチング液はＩｎＧａＡｓＰをマスク
として用いた場合はとんどサイドエッチがなく、かつほ
ぼ垂直にエツチングが行なわれる。したがって図に示す
ように、中央のメサ部分１２２の幅をマスクのパターン
とほぼ同じにすることができる。次に、第り図（ｅ）に
示すように、溝部分１２１の活性層１０３およびマスク
層１０５を除去する。この際、マスク層１０５のＥｍは
活性層層１０３のＥａより小さいかまたは等しいために
、Ｈ２ＳＯ４系またはフェリシアン化カリウム系のエツ
チング液を用いると、マスク層１０５の方が活性層１０
３より速くエツチングされる。これはそれらのエツチン
グ液のエツチング速度が、エネルギーギャップの小さい
ＩｎＧａＡｓＰはど大きいためである。例えば３Ｈ２Ｓ
Ｏ４＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２０のエツチング液を用いた場合、
Ｅｍ＝０．８１ｅＶ、Ｅａ＝０．９６ｅＶとすると、エ
ツチング速度は約３倍異なる。したがってエツチング時
間を適当に調節することにより、不必要なマスク層１０
５の除去と同時に、活性領域の幅をメサ部分１２２の幅
と同じにすることができる。もしＥｍ＞Ｅａとすると、
活性層１０３がマスク層１０５より速くエツチングされ
てしまい、マスク層１０５を完全に除去しようとすると
メサ部分１２２に含まれる活性領域の幅がサイドエッチ
によって狭くなってしまうという問題が生じる。したが
って、Ｅｍ≦Ｅａとなるようにマスク層１０５を選定す
ることが必要となるのである。
以上のメサエッチングの後、通常のＤＣ−ＰＢＨ構造の
埋め込み成長を行い、素子化する。
埋め込み成長を行い、素子化する。
第２図に、本発明のエツチングマスクを用いて製造した
ＤＣ−ＰＢＨレーザの断面構造を模式的に示す。基本的
な製造手順は、第１図において説明した製造手順と同じ
であるから、第１図をも参照しながら説明する。
ＤＣ−ＰＢＨレーザの断面構造を模式的に示す。基本的
な製造手順は、第１図において説明した製造手順と同じ
であるから、第１図をも参照しながら説明する。
まず、ＬＰＥ法（液相エピタキシー法）によって（００
１”）面方位ｎ−１ｎＰ基板１０１上に、ｎ−ＩｎＰバ
ッファ一層１０２ 、ＩｎＧａＡｓＰ （Ｅａ−０，９
６ｅＶ）活性層１０３、ｐ−１ｎＰクラッド層１０４、
ＩｎＧａＡｓＰ （Ｅｍ＝０．８１ｅＶ）マスク層１０
５を順に成長した後、＜１１０ ＞方向にフォトレジス
ト１２０を用いてストライプパターンを形成する。
１”）面方位ｎ−１ｎＰ基板１０１上に、ｎ−ＩｎＰバ
ッファ一層１０２ 、ＩｎＧａＡｓＰ （Ｅａ−０，９
６ｅＶ）活性層１０３、ｐ−１ｎＰクラッド層１０４、
ＩｎＧａＡｓＰ （Ｅｍ＝０．８１ｅＶ）マスク層１０
５を順に成長した後、＜１１０ ＞方向にフォトレジス
ト１２０を用いてストライプパターンを形成する。
ストライプは中央のメサ部分１２２の幅が１．５μｍ、
両側の溝部分１２１の幅が５μｍである。マスク層１０
５を３Ｈ２Ｓ０４＋Ｈ２０□＋Ｈ２０のエツチング液を
用いて、選択エツチングした後、レジスト１２０を除去
し、溝部分１２１をＨｃｌ＋２Ｈ３ＰＯ４のエツチング
液を用いて、活性層１０３までエツチングする。
両側の溝部分１２１の幅が５μｍである。マスク層１０
５を３Ｈ２Ｓ０４＋Ｈ２０□＋Ｈ２０のエツチング液を
用いて、選択エツチングした後、レジスト１２０を除去
し、溝部分１２１をＨｃｌ＋２Ｈ３ＰＯ４のエツチング
液を用いて、活性層１０３までエツチングする。
次に３Ｈ□Ｓ Ｏｓ 十Ｈ２０２＋ Ｈ２０を用いて溝
部分１２１の活性層１０３およびマスク層１０５をエツ
チングする。
部分１２１の活性層１０３およびマスク層１０５をエツ
チングする。
次に、２回目のＬＰＥ法によってｐ−１ｎＰ層１０６゜
ｎ−ＩｎＰ層１０７．ｐ−Ｉｎｐ層１０ｇ、 ｐ−Ｉ
ｎ Ｇ ａＡｓＰ層１０９の各埋め込み層を順次成長す
る。このようにして製造したＤＣ−ＰＢＨレーザは活性
層幅が１．５μｍ±０．２μｍであり、非常に均一性の
良いものが得られた。これは従来のレジストや誘電体の
エツチングマスクを使用した場合の活性層幅のバラツキ
が±０．４μｍ程度であったことと比べて大きく改善さ
れている。また、８０％以上の素子のしきい値は２０ｍ
Ａ±２ｍＡの範囲に入っており高い歩留りが得られてい
る。
ｎ−ＩｎＰ層１０７．ｐ−Ｉｎｐ層１０ｇ、 ｐ−Ｉ
ｎ Ｇ ａＡｓＰ層１０９の各埋め込み層を順次成長す
る。このようにして製造したＤＣ−ＰＢＨレーザは活性
層幅が１．５μｍ±０．２μｍであり、非常に均一性の
良いものが得られた。これは従来のレジストや誘電体の
エツチングマスクを使用した場合の活性層幅のバラツキ
が±０．４μｍ程度であったことと比べて大きく改善さ
れている。また、８０％以上の素子のしきい値は２０ｍ
Ａ±２ｍＡの範囲に入っており高い歩留りが得られてい
る。
第３図は、本発明のエツチングマスクを用いて製造した
他のＤＣ−ＰＢＨレーザの模式的断面を示す。第２図の
半導体レーザと異なる点は活性層１０３の下にｎ−１ｎ
ＧａＡｓＰガイド層１１０が存在することである。この
ような構造はストリップ埋め込みへテロ構造として知ら
れており、横モードの安定化などに有効である。なお、
第３図において第２図と同一の要素には同一の番号を付
して示している。
他のＤＣ−ＰＢＨレーザの模式的断面を示す。第２図の
半導体レーザと異なる点は活性層１０３の下にｎ−１ｎ
ＧａＡｓＰガイド層１１０が存在することである。この
ような構造はストリップ埋め込みへテロ構造として知ら
れており、横モードの安定化などに有効である。なお、
第３図において第２図と同一の要素には同一の番号を付
して示している。
この素子の製造方法も基本的には第１図において説明し
た方法と同じである。第１図（６）に示すように、Ｉｎ
ＧａＡｓＰマスク層１０５をマスクとして溝部分１２１
をエツチングした後、マスク層および溝部分の活性層１
０３をエツチングする。この際、ガイド層１１０のエネ
ルギーギャップは活性層１０３のエネルギーギャップよ
り大きいため、ガイド層１１０のエツチング速度はマス
ク層１０５や活性層１０３と比べて遅い。そのため第３
図に示したように溝部分１２１のガイド層１１０を残す
ことが可能である。この素子においても第２図の半導体
レーザと同様の特性が得られ、さらに３０ｍＷ以上の高
い出力まで安定な基本横モード発振をすることが確認で
きた。
た方法と同じである。第１図（６）に示すように、Ｉｎ
ＧａＡｓＰマスク層１０５をマスクとして溝部分１２１
をエツチングした後、マスク層および溝部分の活性層１
０３をエツチングする。この際、ガイド層１１０のエネ
ルギーギャップは活性層１０３のエネルギーギャップよ
り大きいため、ガイド層１１０のエツチング速度はマス
ク層１０５や活性層１０３と比べて遅い。そのため第３
図に示したように溝部分１２１のガイド層１１０を残す
ことが可能である。この素子においても第２図の半導体
レーザと同様の特性が得られ、さらに３０ｍＷ以上の高
い出力まで安定な基本横モード発振をすることが確認で
きた。
以上の実施例は二つの溝によってメサを形成するＤＣ−
ＰＢＨレーザについて適用した例であるが、他のタイプ
のＢＨレーザ、例えば中央のメサ部以外の活性層をすべ
て除去したタイプのＢＨレーザにも同様に適用できるこ
とは言うまでもない。
ＰＢＨレーザについて適用した例であるが、他のタイプ
のＢＨレーザ、例えば中央のメサ部以外の活性層をすべ
て除去したタイプのＢＨレーザにも同様に適用できるこ
とは言うまでもない。
以上のように本発明のエツチングマスクによれば、活性
層幅１μｍ程度のＢＨレーザを非常に均一性良く製造す
ることができた。また再現性についても、活性層幅がフ
ォトリソグラフィーの精度でほぼ決定される１、５±０
．２μｍ程度の幅に制御できるため、良好な結果が得ら
れた。さらに、本発明のエツチングマスクは、活性領域
に回折格子を有する分布帰環形半導体レーザなどにも容
易に適用できる。
層幅１μｍ程度のＢＨレーザを非常に均一性良く製造す
ることができた。また再現性についても、活性層幅がフ
ォトリソグラフィーの精度でほぼ決定される１、５±０
．２μｍ程度の幅に制御できるため、良好な結果が得ら
れた。さらに、本発明のエツチングマスクは、活性領域
に回折格子を有する分布帰環形半導体レーザなどにも容
易に適用できる。
第１図は、本発明のエツチングマスクを用いたＢＨレー
ザの基本的な製造過程を示す図、第２図および第３図は
本発明のエツチングマスクを用いて製造したＤＣ−ＰＢ
Ｈレーザのそれぞれ模式的断面図、 第４図は従来のエツチングマスクを用いたＤＣ−ＰＢＨ
レーザの製造過程を示す図である。 ｔ 、 ｉｏｉ ・・・・・・ ＩｎＰ基板２．１０
２ ・・・・・・ ＩｎＰバッファ層３ 、１０３
− Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ活性層４．１０４
・・・・・・ ＩｎＰクラッド層１０５ ・・・・
・・・・・・・・ ＩｎＧａＡｓＰマスク層１０６〜１
０９・・・・・・ 埋め込み層２０ 、１２０・・・・
・・ レジスト２１ 、１２１・・・・・・ 溝部分 ２２ 、１２２・・・・・・ メサ部分代理人 弁理士
岩 佐 義 幸 （ａ） （ｂ） （ｄ） （Ｃ） （ｅ） １２１ ラ糞吉ｐ ＪｎＸ 第２図
ザの基本的な製造過程を示す図、第２図および第３図は
本発明のエツチングマスクを用いて製造したＤＣ−ＰＢ
Ｈレーザのそれぞれ模式的断面図、 第４図は従来のエツチングマスクを用いたＤＣ−ＰＢＨ
レーザの製造過程を示す図である。 ｔ 、 ｉｏｉ ・・・・・・ ＩｎＰ基板２．１０
２ ・・・・・・ ＩｎＰバッファ層３ 、１０３
− Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ活性層４．１０４
・・・・・・ ＩｎＰクラッド層１０５ ・・・・
・・・・・・・・ ＩｎＧａＡｓＰマスク層１０６〜１
０９・・・・・・ 埋め込み層２０ 、１２０・・・・
・・ レジスト２１ 、１２１・・・・・・ 溝部分 ２２ 、１２２・・・・・・ メサ部分代理人 弁理士
岩 佐 義 幸 （ａ） （ｂ） （ｄ） （Ｃ） （ｅ） １２１ ラ糞吉ｐ ＪｎＸ 第２図
Claims (1)
- （１）ＩｎＰ基板上に、少なくともＩｎＧａＡｓＰ活性
層およびＩｎＰクラッド層を含むダブルヘテロ構造を形
成した後、活性領域をメサ形状にエッチングする際のエ
ッチングマスクであって、前記活性層よりエネルギーギ
ャップが小さいかまたは等しいＩｎＧａＡｓＰ層より成
ることを特徴とするエッチングマスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22030485A JPS6281085A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | エツチングマスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22030485A JPS6281085A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | エツチングマスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281085A true JPS6281085A (ja) | 1987-04-14 |
Family
ID=16749045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22030485A Pending JPS6281085A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | エツチングマスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6281085A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6450490A (en) * | 1987-08-20 | 1989-02-27 | Nec Corp | Buried semiconductor laser and manufacture thereof |
| JP2017107976A (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 日本電信電話株式会社 | 半導体素子の製造方法 |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP22030485A patent/JPS6281085A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6450490A (en) * | 1987-08-20 | 1989-02-27 | Nec Corp | Buried semiconductor laser and manufacture thereof |
| JP2017107976A (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 日本電信電話株式会社 | 半導体素子の製造方法 |
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