JPH0256810B2

JPH0256810B2 -

Info

Publication number: JPH0256810B2
Application number: JP59182113A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamaguchi
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1990-12-03
Also published as: JPS6159839A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はInPあるいはInGaAsPからなる半導体
をエツチングするためのエツチング液に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an etching solution for etching a semiconductor made of InP or InGaAsP.

（従来技術とその問題点）素子内部に回折格子を有し、この回折格子の分
布帰還を利用して単一波長で発振する1.3〜1.6μ
ｍ帯のInP／InGaAsP分布帰還型（DFB）ある
いは分布反射型（DBR）の半導体レーザは、高
速変調時にも安定な単一波長で動作するため長距
離大容量の光フアイバ通信用光源として有望であ
る他、劈開端面を必要としないため光集積素子へ
の応用も期待されている。(Prior art and its problems) The device has a diffraction grating inside and utilizes the distributed feedback of this diffraction grating to oscillate at a single wavelength of 1.3 to 1.6μ.
m-band InP/InGaAsP distributed feedback (DFB) or distributed reflection (DBR) semiconductor lasers are promising as light sources for long-distance, high-capacity optical fiber communications because they operate at a stable single wavelength even during high-speed modulation. In addition, it is also expected to be applied to optical integrated devices because it does not require cleaved end faces.

ところで、これらDFB、DBRレーザを製作す
る場合、InPまたはInGaAsP基板上に回折格子を
形成する必要がある。回折格子は一般に半導体基
板表面に塗布したホトレジストを二光束干渉露光
法により周期状に形成し、このホトレジストをマ
スクとして半導体基板をエツチングすることによ
り形成される。この回折格子はInPあるいは
InGaAsP基板の（100）面上に＜01１＞方向と平
行に形成するのであるが、深くて良好な回折格子
を得るためにはエツチング面が（111）面となる
ようなエツチング液を用いなくてはならない。ま
た、回折格子製作用に用いられるホトレジスト
は、通常AZ1350などのポジ型レジストであり、
このポジ型レジストはアルコール類に溶けるた
め、エツチング液は非アルコール系でなくてはな
らない。 By the way, when manufacturing these DFB and DBR lasers, it is necessary to form a diffraction grating on an InP or InGaAsP substrate. Diffraction gratings are generally formed by forming a photoresist coated on the surface of a semiconductor substrate in a periodic manner using a two-beam interference exposure method, and then etching the semiconductor substrate using the photoresist as a mask. This diffraction grating is InP or
It is formed on the (100) plane of the InGaAsP substrate parallel to the <011> direction, but in order to obtain a deep and good diffraction grating, it is necessary to use an etching solution that makes the etching plane the (111) plane. Must not be. In addition, the photoresist used for producing diffraction gratings is usually a positive resist such as AZ1350.
Since this positive resist is soluble in alcohol, the etching solution must be non-alcoholic.

このようなエツチング液の一つに昭和57年春の
応用物理学関係連合講演会、講演予稿集の第4p
−Ｈ−５番で宇高らが「1.5μｍ帯InGaAsP／InP
分布帰還型埋め込み構造レーザの作製」と題して
報告している中にあるように、臭化水素（HBr）
−硝酸（HNO₃）−水（H₂O）系のエツチング液
があり、InP基板上に良好な回折格子を製作する
ことが可能である。ところが、これらエツチング
液の中にはInP及びInGaAsP共に同じ速度でエツ
チングするものがない。 One such etching solution was used in the 4th page of the lecture proceedings of the Spring 1981 Applied Physics Conference.
-H-5, Utaka et al. “1.5 μm band InGaAsP/InP
As reported in the report entitled “Fabrication of distributed feedback buried structure laser”, hydrogen bromide (HBr)
- Nitric acid (HNO ₃ ) - water (H ₂ O) based etching solutions are available, and it is possible to fabricate a good diffraction grating on an InP substrate. However, none of these etching solutions etches both InP and InGaAsP at the same speed.

例えば前述のHBr−HNO₃−H₂O系のエツチン
グ液においても、1982年５月発行のジヤーナル・
オブ・エレクトロケミカル・ソサエテイ誌
（Jornal of Electrochemical Society）の第1053
頁〜1062頁でS.Adachiらが「Chemical Etching
of InGaAsP／InP DH Wafer」と題して報告し
ている中で示されているように、InGaAsPに対
するエツチングレートの方がInPに対するものよ
り大きい。 For example, regarding the HBr-HNO ₃ -H ₂ O-based etching solution mentioned above,
Journal of Electrochemical Society No. 1053
“Chemical Etching” by S. Adachi et al.
As shown in the report titled ``Of InGaAsP/InP DH Wafer'', the etching rate for InGaAsP is higher than that for InP.

従つて、このようなエツチング液を用いて、
InPまたInGaAsP基板に回折格子を形成する場
合、基板の種類に応じてエツチング時間を変えな
ければならなかつた。また、InP、InGaAsPが交
互に繰り返す多層構造半導体ウエハに回折格子を
形成しようとした場合、各層によつてエツチング
レートが異なるため回折格子が崩れた形となつて
しまつた。更に、半導体表面にInP及びInGaAsP
双方が露出している半導体基板に回折格子を形成
しようとした場合InPが露出した面と、InGaAsP
が露出した面での回折格子の深さが異つてしまい
面内で均一な回折格子を得ることができなかつ
た。 Therefore, using such an etching solution,
When forming a diffraction grating on an InP or InGaAsP substrate, the etching time had to be changed depending on the type of substrate. Furthermore, when attempting to form a diffraction grating on a semiconductor wafer with a multilayer structure in which InP and InGaAsP are alternately repeated, the etching rate differs depending on each layer, resulting in a distorted diffraction grating. Furthermore, InP and InGaAsP are added to the semiconductor surface.
When trying to form a diffraction grating on a semiconductor substrate that has both sides exposed, the InP side and the InGaAsP side are exposed.
The depth of the diffraction grating on the exposed surface differs, making it impossible to obtain a uniform diffraction grating within the surface.

以上の説明では話をわかりやすくするため回折
格子を作る例について述べたが、InP、InGaAsP
を含んだ積層構造をメサエツチングする場合にも
あてはまる。 In the above explanation, an example of making a diffraction grating was given to make the discussion easier to understand, but InP, InGaAsP
This also applies to mesa etching of laminated structures containing

（発明の目的）本発明の目的は、InP及びInGaAsPに対して同
じエツチングレートを示し、且つ＜01１＞方向に
平行なエツチング面が（111）面となるような、
非アルコール系のエツチング液を提供することに
ある。(Objective of the Invention) The object of the present invention is to provide a structure in which the etching rate is the same for InP and InGaAsP, and the etching plane parallel to the <011> direction is the (111) plane.
The purpose of the present invention is to provide a non-alcoholic etching solution.

（発明の構成）本発明によるエツチング液は、InPあるいは
InGaAsPからなる半導体をエツチングするエツ
チング液として、少くとも臭化水素、過酸化水
素、水の混合液からなることを特徴とする。(Structure of the Invention) The etching solution according to the present invention is InP or
The etching solution for etching a semiconductor made of InGaAsP is characterized by comprising at least a mixed solution of hydrogen bromide, hydrogen peroxide, and water.

（発明の原理） InP及びInGaAsP双方に対して、ほぼ同じエツ
チングレートを示し、且つ、＜01１＞方向に平行
なエツチングに対してエツチング面が（111）面
となるようなエツチング液として、最も一般的な
臭素（Br₂）＋メチルアルコール（CH₃OH）があ
る。ところが、このエツチング液はアルコール系
であるため回折格子製作用エツチング液としては
使用できない。(Principle of the Invention) The most common etching solution is one that exhibits approximately the same etching rate for both InP and InGaAsP, and which makes the etching plane the (111) plane when etched parallel to the <011> direction. bromine (Br ₂ ) + methyl alcohol (CH ₃ OH). However, since this etching solution is alcohol-based, it cannot be used as an etching solution for producing diffraction gratings.

そこで、アルコールを含まず且つこの臭素を含
んだエツチング液として、臭化水素（HBr）を
ベースにした種々の混合液について検討を行つ
た。その結果、臭化水素（HBr）＋過酸化水素
（H₂O₂）＋水（H₂O）系の混合液がInP、
InGaAsP双方に対して同じエツチングレートを
示し、且つ、＜01１＞方向に平行なエツチングに
対して、エツチング面が（111）面となることが
判つた。また、ポジ型ホトレジストに対しても悪
影響はないことが判つた。第１図にエツチング液
10HBr＋0.1H₂O₂＋mH₂O（但し、HBrは47％臭
化水素、H₂O₂は30％過酸化水素である。）のInP
及びInGaAsPに対するエツチングレートのｍ依
存性を示す。エツチングレートは混合する水の量
により調整でき、水の量を増すほど小さくなつ
た。第２図にエツチング液10HBr＋nH₂O₂＋
100H₂OのInP及びInGaAsPに対するエツチング
レートのｎ依存性を示す。 Therefore, we investigated various mixed solutions based on hydrogen bromide (HBr) as etching solutions that do not contain alcohol but contain bromine. As a result, a mixture of hydrogen bromide (HBr) + hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ) + water (H ₂ O) was found to be InP,
It was found that the etching rate was the same for both InGaAsP and that the etched plane was the (111) plane when etched parallel to the <011> direction. It was also found that there was no adverse effect on positive photoresists. Figure 1 shows the etching solution.
InP of 10HBr + 0.1H ₂ O ₂ + mH ₂ O (where HBr is 47% hydrogen bromide and H ₂ O ₂ is 30% hydrogen peroxide)
and m dependence of etching rate for InGaAsP. The etching rate can be adjusted by adjusting the amount of water mixed, and becomes smaller as the amount of water increases. Figure 2 shows etching solution 10HBr + nH ₂ O ₂ +
The n dependence of the etching rate of 100H ₂ O on InP and InGaAsP is shown.

エツチングレートはH₂O₂の量に比例した。こ
のように、HBr、H₂O₂、H₂Oからなるエツチン
グ液は、H₂O₂、H₂Oの量を適当に調製すること
により、種々のエツチングレートが得られる。ま
た、その混合比に依らず、InPとInGaAsPに対す
るエツチングレートは常に同じである。特に、
HBr、H₂O₂、H₂Oの混合比を10：0.1：100にす
れば、約0.24μｍ／秒のエツチングレートの、回
折格子製作に適したエツチング液が得られる。 The etching rate was proportional to the amount _of _H2O2 . In this way, the etching solution composed of HBr, H ₂ O ₂ and H ₂ O can provide various etching rates by appropriately adjusting the amounts of H ₂ O ₂ and H ₂ O. Furthermore, the etching rates for InP and InGaAsP are always the same regardless of their mixing ratio. especially,
If the mixing ratio of HBr, H ₂ O ₂ and H ₂ O is 10:0.1:100, an etching solution suitable for producing a diffraction grating can be obtained with an etching rate of about 0.24 μm/sec.

（実施例）以下に、本発明によるエツチング液を用いた実
施例を図面を用いて詳細に説明する。(Example) Examples using the etching solution according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第３図に第１の実施例として、本発明によるエ
ツチング液を用いて、InP及びInGaAsPの多層構
造からなる半導体基板表面に回折格子を形成する
工程を断面図を用いて順に示した。第３図ａでは
InP層１及びInGaAsP層２が交互に繰り返す多層
構造半導体基板３の（100）面上にホトレジスト
４として1/3に希釈したAZ1350を塗布する。第３
図ｂでは、ホトレジスト４を二光束干渉露光法を
用いて＜01１＞方向と平行な周期状のストライプ
に形成する。第３図ｃではホトレジスト４をマス
クとしてエツチング液10HBr＋0.1H₂O₂＋
100H₂Oを用いて半導体基板３をエツチングす
る。この際InP層１及びInGaAsP層２共に同じ速
度でエツチングされるため、エツチング面は凹凸
のないきれいな（111）面となる。第３図ｄでは
ホトレジスト４を除去することによつて、多層構
造からなる半導体基板３表面に三角形状で均一性
のよい回折格子５を得ることができた。 As a first embodiment, FIG. 3 sequentially shows the steps of forming a diffraction grating on the surface of a semiconductor substrate having a multilayer structure of InP and InGaAsP using an etching solution according to the present invention using cross-sectional views. In Figure 3 a
AZ1350 diluted to 1/3 is applied as a photoresist 4 onto the (100) plane of a multilayer semiconductor substrate 3 in which InP layers 1 and InGaAsP layers 2 are alternately repeated. Third
In FIG. b, the photoresist 4 is formed into periodic stripes parallel to the <011> direction using a two-beam interference exposure method. In Fig. 3c, the etching solution is 10HBr + 0.1H ₂ O ₂ + using the photoresist 4 as a mask.
The semiconductor substrate 3 is etched using 100H ₂ O. At this time, since both the InP layer 1 and the InGaAsP layer 2 are etched at the same speed, the etched surface becomes a clean (111) surface with no unevenness. In FIG. 3d, by removing the photoresist 4, a triangular and highly uniform diffraction grating 5 could be obtained on the surface of the semiconductor substrate 3 having a multilayer structure.

（実施例２）第４図は第２の実施例として、本発明によるエ
ツチング液を用いて、表面にInP及びInGaAsP双
方が露出している半導体基板に形成した回折格子
の断面図を示す。InP基板１上に部分的に
InGaAsP層２が形成されている半導体基板３表
面に、実施例１と同様にして回折格子５を形成し
た。InP１及びInGaAsP２が露出した表面ともに
良好な三角形状の回折格子５が得られており、全
面にわたつて均一な回折格子５が得られた。(Example 2) FIG. 4 shows, as a second example, a cross-sectional view of a diffraction grating formed on a semiconductor substrate with both InP and InGaAsP exposed on the surface using an etching solution according to the present invention. Partially on InP substrate 1
A diffraction grating 5 was formed in the same manner as in Example 1 on the surface of the semiconductor substrate 3 on which the InGaAsP layer 2 was formed. A good triangular diffraction grating 5 was obtained on both surfaces where InP1 and InGaAsP2 were exposed, and a uniform diffraction grating 5 was obtained over the entire surface.

尚、本発明の実施例において、HBr＋H₂O₂＋
H₂Oからなるエツチング液の混合比を10：0.1：
100としたが、HBr、H₂O₂、H₂Oからなるエツチ
ング液であればInP及びInGaAsP共に同じ速度で
エツチングされるため、混合比はこれに限ること
はない。また、本実施例では、ホトレジスト４を
周期状に形成する手段として二光束干渉露光法を
用いたが、例えば電子ビーム露光法等を用いても
よい。更に、本実施例では、本発明によるエツチ
ング液を回折格子製作用に用いたが、使用する用
途としてはこれに限ることはなくInPまたは
InGaAsPからなる半導体のエツチング工程なら
ば、他の用途例えばメサを形成する等にも使用で
きる。 In addition, in the examples of the present invention, HBr+H ₂ O ₂ +
The mixing ratio of etching solution consisting of _H2O was 10:0.1:
However, the mixing ratio is not limited to this because InP and InGaAsP are etched at the same rate if the etching solution is made of HBr, H ₂ O ₂ , and H ₂ O. Further, in this embodiment, a two-beam interference exposure method is used as a means for forming the photoresist 4 in a periodic manner, but for example, an electron beam exposure method or the like may be used. Furthermore, in this example, the etching solution according to the present invention was used for fabricating a diffraction grating, but the use is not limited to this and can be used for InP or
The etching process for semiconductors made of InGaAsP can also be used for other purposes, such as forming mesas.

（発明の効果）本発明によればInPとInGaAsPを同じエツチン
グ速度でエツチングできるためエツチングで形成
された部分の形状が形くずれしない。(Effects of the Invention) According to the present invention, since InP and InGaAsP can be etched at the same etching speed, the shape of the portion formed by etching does not deform.

この結果、この発明は種々の素子作製に利用で
きその応用範囲は大きい。ちなみに、この発明を
InP／InGaAsP系の多重量子井戸半導体ウエハに
実施例１で示したと同様に回折格子５を形成する
のに利用したところ、単一軸モード発振の多重量
子井戸型DFBレーザを得ることができた。また、
実施例２で製作した半導体基板３において
InGaAsP層２を除去することによつて部分的に
回折格子が形成されたInP基板１が得られ、それ
を利用して部分的に回折格子５が埋め込まれた
DFBレーザを製作することができた。 As a result, the present invention can be used for manufacturing various devices and has a wide range of applications. By the way, this invention
When used to form a diffraction grating 5 on an InP/InGaAsP multi-quantum well semiconductor wafer in the same manner as shown in Example 1, a multi-quantum well DFB laser with single-axis mode oscillation could be obtained. Also,
In the semiconductor substrate 3 manufactured in Example 2
By removing the InGaAsP layer 2, an InP substrate 1 on which a diffraction grating was partially formed was obtained, and using this, a diffraction grating 5 was partially embedded.
We were able to create a DFB laser.

[Brief explanation of the drawing]

第１図、第２図は本発明のエツチング液の組成
とエツチング速度の関係を示す図、第３図は本発
明のエツチング液を用いて回折格子を作製する工
程例を示した図、第４図本発明のエツチング液を
用いて作製された回折格子の一例を示す図であ
る。図中、１はInP層、２はInGaAsP層、３は半導
体基板、４はホトレジスト、５は回折格子であ
る。 1 and 2 are diagrams showing the relationship between the composition and etching rate of the etching solution of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing an example of the process for producing a diffraction grating using the etching solution of the present invention, and FIG. Figure 1 is a diagram showing an example of a diffraction grating manufactured using the etching solution of the present invention. In the figure, 1 is an InP layer, 2 is an InGaAsP layer, 3 is a semiconductor substrate, 4 is a photoresist, and 5 is a diffraction grating.

Claims

[Claims]

1. An etching solution for etching a semiconductor made of InP or InGaAsP, which is characterized by comprising at least a mixed solution of hydrogen bromide, hydrogen peroxide, and water.