JPH06101428B2 - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH06101428B2 JPH06101428B2 JP59055452A JP5545284A JPH06101428B2 JP H06101428 B2 JPH06101428 B2 JP H06101428B2 JP 59055452 A JP59055452 A JP 59055452A JP 5545284 A JP5545284 A JP 5545284A JP H06101428 B2 JPH06101428 B2 JP H06101428B2
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- JP
- Japan
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- thin film
- substrate
- semiconductor laser
- face
- forming
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/69—Inorganic materials
- H10P14/692—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses
- H10P14/6938—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal oxynitrides or metal oxycarbides
- H10P14/6939—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal oxynitrides or metal oxycarbides characterised by the metal
- H10P14/69391—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal oxynitrides or metal oxycarbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/63—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
- H10P14/6326—Deposition processes
- H10P14/6328—Deposition from the gas or vapour phase
- H10P14/6329—Deposition from the gas or vapour phase using physical ablation of a target, e.g. physical vapour deposition or pulsed laser deposition
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は高周波スパッタ装置を用いた薄膜の形成方法に
関する。
関する。
（ロ） 従来技術 現在半導体レーザの長寿命化を図るためその端面をAl2O
3（酸化アルミニウム）、SiO2（二酸化シリコン）等の
絶縁膜にてコーティングすることが一般に行われている
（IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS,VOL.QE−
16.NO.3,MARCH 1980,p248〜p250）。
3（酸化アルミニウム）、SiO2（二酸化シリコン）等の
絶縁膜にてコーティングすることが一般に行われている
（IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS,VOL.QE−
16.NO.3,MARCH 1980,p248〜p250）。
上記絶縁膜の形成方法としては電子ビーム蒸着法、プラ
ズマCVD法、スパッタ法等が用いられてきた。しかし従
来のこの種方法により形成された絶縁膜と基板との界面
に発生する界面準位密度が１×1012/cm2.eV以下となっ
たという報告はなかった。
ズマCVD法、スパッタ法等が用いられてきた。しかし従
来のこの種方法により形成された絶縁膜と基板との界面
に発生する界面準位密度が１×1012/cm2.eV以下となっ
たという報告はなかった。
（ハ） 発明の目的 本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、薄膜形成後の
界面準位密度が１×1012/cm2・eV（cm-2・eV-1）以下と
なる薄膜の形成方法を提供せんとするものである。
界面準位密度が１×1012/cm2・eV（cm-2・eV-1）以下と
なる薄膜の形成方法を提供せんとするものである。
（ニ） 発明の構成 本発明者は一般的に周知の高周波スパッタ装置（例えば
特願昭57−123825号に記載された高周波スパッタ装置）
を用いて種々の条件下で基板上に薄膜を形成した。以下
に斯る薄膜形成実験の実験方法及びその結果を示す。
特願昭57−123825号に記載された高周波スパッタ装置）
を用いて種々の条件下で基板上に薄膜を形成した。以下
に斯る薄膜形成実験の実験方法及びその結果を示す。
＜実験Ｉ＞ まず、１×10-6Torr以下に排気され、かつその雰囲気温
度が200℃〜300℃の高周波スパッタ装置内において、30
分以上熱処理を施されたｎ型GaAs単結晶基板を準備し、
斯る基板上にAl2O3からなる絶縁膜を形成した。この膜
形成時の高周波スパッタ装置内は10-2〜10-1TorrのAr雰
囲気とし、上記基板の温度を変化させたところ、第１図
に示す如く基板温度に対応して基板と絶縁膜との界面に
発生する界面準位密度が変化することがわかる。
度が200℃〜300℃の高周波スパッタ装置内において、30
分以上熱処理を施されたｎ型GaAs単結晶基板を準備し、
斯る基板上にAl2O3からなる絶縁膜を形成した。この膜
形成時の高周波スパッタ装置内は10-2〜10-1TorrのAr雰
囲気とし、上記基板の温度を変化させたところ、第１図
に示す如く基板温度に対応して基板と絶縁膜との界面に
発生する界面準位密度が変化することがわかる。
第１図より明らかな如く、基板温度が100℃〜160℃の間
で界面準位密度が1012/cm2・eV以下となる。これは100
℃以上に基板温度を設定すると、基板表面に付着した不
純物がスムーズに除去できるためであり、また基板温度
が160℃以上では飛来してくるAl2O3中のO--と上記基板
とが反応し界面準位が高くなるためであると考えられ
る。
で界面準位密度が1012/cm2・eV以下となる。これは100
℃以上に基板温度を設定すると、基板表面に付着した不
純物がスムーズに除去できるためであり、また基板温度
が160℃以上では飛来してくるAl2O3中のO--と上記基板
とが反応し界面準位が高くなるためであると考えられ
る。
＜実験II＞ まず、１×10-6Torr以下に排気され、かつその雰囲気温
度が200℃〜300℃の高周波スパッタ装置内において、30
分以上熱処理が施されたｎ型GaAs単結晶基板を準備し、
斯る基板上にAl2O3からなる絶縁膜を形成した。この膜
形成時の基板温度を100℃〜160℃に保持し、高周波スパ
ッタ装置内のAr雰囲気の圧力を変化させたところ、第２
図に示す如く装置内圧力が上昇するにしたがって界面準
位密度が低下することが判明した。
度が200℃〜300℃の高周波スパッタ装置内において、30
分以上熱処理が施されたｎ型GaAs単結晶基板を準備し、
斯る基板上にAl2O3からなる絶縁膜を形成した。この膜
形成時の基板温度を100℃〜160℃に保持し、高周波スパ
ッタ装置内のAr雰囲気の圧力を変化させたところ、第２
図に示す如く装置内圧力が上昇するにしたがって界面準
位密度が低下することが判明した。
第２図より明らかな如く、装置内圧力が３×10-2Torr以
上では界面準位密度は1012/cm2・eV以下となる。これは
装置内圧力の上昇と共に基板に飛来するArイオンの運動
エネルギーが減少し基板表面に生じるダメージが減少す
るためであると考えられる。
上では界面準位密度は1012/cm2・eV以下となる。これは
装置内圧力の上昇と共に基板に飛来するArイオンの運動
エネルギーが減少し基板表面に生じるダメージが減少す
るためであると考えられる。
尚、上記実験では基板をGaAsとし、また薄膜材料としAl
2O3を用いたが、基板としては他にGaAlAs、GaP、InP等
を用い、薄膜材料としてはSiO2、Si3N4等を用い任意に
組合せても同様な結果が得られることも実験により確認
されている。
2O3を用いたが、基板としては他にGaAlAs、GaP、InP等
を用い、薄膜材料としてはSiO2、Si3N4等を用い任意に
組合せても同様な結果が得られることも実験により確認
されている。
本発明は斯る知見に鑑みてなされたもので、その特徴
は、高周波スパッタ装置を用いて半導体レーザの端面上
に絶縁性薄膜を形成する薄膜の形成方法において、上記
絶縁性薄膜と上記端面との界面での界面準位密度を１×
1012/cm2・eV以下とするように、上記半導体レーザの温
度を100〜160℃、上記装置内圧力を約３×10-2Torr以上
として上記絶縁性薄膜を形成することにある。
は、高周波スパッタ装置を用いて半導体レーザの端面上
に絶縁性薄膜を形成する薄膜の形成方法において、上記
絶縁性薄膜と上記端面との界面での界面準位密度を１×
1012/cm2・eV以下とするように、上記半導体レーザの温
度を100〜160℃、上記装置内圧力を約３×10-2Torr以上
として上記絶縁性薄膜を形成することにある。
（ホ） 実施例 本発明の実施例として、第３図に示すCSP型半導体レー
ザの端面に本発明を用いてAl2O3膜をコーティングし
た。
ザの端面に本発明を用いてAl2O3膜をコーティングし
た。
第３図中、（１）はSi（シリコン）がドーブされキャリ
ア濃度が１〜２×1018/cm3のｎ型GaAs（ガリウム砒素）
基板であり、該基板の一主面上には幅６μｍ、深さ1.5
μｍで紙面垂直方向に延在する溝が形成されている。
（２）は上記基板（１）の主面上に積層された第１クラ
ッド層であり、該クラッド層はTe（テルル）がドープさ
れたキャリア濃度が１〜３×1018/cm3のｎ型Ga0.5Al0.5
As（ガリウムアルミ砒素）からなり、又その表面形状が
凹状となるように上記溝上部での層厚を１〜1.5μｍ、
その他の部分（以下平坦部と称す）での層厚を0.1〜0.3
μｍとした。（３）は上記第１クラッド層（２）上に積
層された活性層であり、該活性層はノンドープでキャリ
ア濃度が1015〜1016/cm3のGa0.85Al0.15Asからなり、そ
の層厚は約0.1μｍである。（４）は上記活性層（３）
上に積層された第２クラッド層であり、該クラッド層は
Ge（ゲルマニウム）がドープされたキャリア濃度５×10
17〜３×1018/cm3のｐ型Ga0.5Al0.5Asからなり、その層
厚は表面形状が平坦となるように溝上部が約1.5μｍ、
平坦部で約1.2μｍとなっている。（５）は上記溝直上
の第１クラッド層（４）上に積層されたキャップ層であ
り、該キャップ層はGeがドープされたキャリア濃度が５
×1018〜５×1019/cm3のｐ型GaAsからなり、その層厚は
0.5〜1.5μｍである。（６）は上記キャップ層（５）の
両側の第２クラッド層（４）上に形成された埋込層であ
り、該埋込層は例えばノンドープZnSe（ジンクセレン）
等の高抵抗材料からなる。
ア濃度が１〜２×1018/cm3のｎ型GaAs（ガリウム砒素）
基板であり、該基板の一主面上には幅６μｍ、深さ1.5
μｍで紙面垂直方向に延在する溝が形成されている。
（２）は上記基板（１）の主面上に積層された第１クラ
ッド層であり、該クラッド層はTe（テルル）がドープさ
れたキャリア濃度が１〜３×1018/cm3のｎ型Ga0.5Al0.5
As（ガリウムアルミ砒素）からなり、又その表面形状が
凹状となるように上記溝上部での層厚を１〜1.5μｍ、
その他の部分（以下平坦部と称す）での層厚を0.1〜0.3
μｍとした。（３）は上記第１クラッド層（２）上に積
層された活性層であり、該活性層はノンドープでキャリ
ア濃度が1015〜1016/cm3のGa0.85Al0.15Asからなり、そ
の層厚は約0.1μｍである。（４）は上記活性層（３）
上に積層された第２クラッド層であり、該クラッド層は
Ge（ゲルマニウム）がドープされたキャリア濃度５×10
17〜３×1018/cm3のｐ型Ga0.5Al0.5Asからなり、その層
厚は表面形状が平坦となるように溝上部が約1.5μｍ、
平坦部で約1.2μｍとなっている。（５）は上記溝直上
の第１クラッド層（４）上に積層されたキャップ層であ
り、該キャップ層はGeがドープされたキャリア濃度が５
×1018〜５×1019/cm3のｐ型GaAsからなり、その層厚は
0.5〜1.5μｍである。（６）は上記キャップ層（５）の
両側の第２クラッド層（４）上に形成された埋込層であ
り、該埋込層は例えばノンドープZnSe（ジンクセレン）
等の高抵抗材料からなる。
斯る半導体レーザを、まず装置内圧力１×10-6Torr以
下、雰囲気温度200℃〜300℃の装置内において30分〜１
時間程度熱処理した後、装置内圧力が10-1Torr程度でか
つAr雰囲気の高周波スパッタ装置内に上記半導体レーザ
を150℃程度の温度に保持し、高周波スパッタリング法
により上記半導体レーザの端面に2400〜2500Å厚のAl2O
3膜を形成したところ、その端面に発生した界面準位の
密度は1012/cm2・eV以下となった。また斯る半導体レー
ザを80℃の高温雰囲気中で連続発振実験を行なったとき
の実験結果を第４図中白丸で示す。尚、このときの発振
出力は5mWであった。
下、雰囲気温度200℃〜300℃の装置内において30分〜１
時間程度熱処理した後、装置内圧力が10-1Torr程度でか
つAr雰囲気の高周波スパッタ装置内に上記半導体レーザ
を150℃程度の温度に保持し、高周波スパッタリング法
により上記半導体レーザの端面に2400〜2500Å厚のAl2O
3膜を形成したところ、その端面に発生した界面準位の
密度は1012/cm2・eV以下となった。また斯る半導体レー
ザを80℃の高温雰囲気中で連続発振実験を行なったとき
の実験結果を第４図中白丸で示す。尚、このときの発振
出力は5mWであった。
第４図から明らかなように、本実施例半導体レーザでは
3000時間以上の連続発振時にも一定の印加電流で一定の
出力値が得られることが判る。
3000時間以上の連続発振時にも一定の印加電流で一定の
出力値が得られることが判る。
また、図中黒丸は第３図に示した半導体レーザにおいて
端面にコーティングする際、端面に発生した界面準位の
密度が1012/cm2・eVより大となった際の発振特性を示す
もので、本実施例に較べて劣化しやすいことがわかる。
端面にコーティングする際、端面に発生した界面準位の
密度が1012/cm2・eVより大となった際の発振特性を示す
もので、本実施例に較べて劣化しやすいことがわかる。
（ヘ） 発明の効果 本発明は、高周波スパッタ装置を用いて半導体レーザの
端面上に絶縁性薄膜を形成する薄膜の形成方法におい
て、上記絶縁性薄膜と上記端面との界面での界面準位密
度を１×1012/cm2・eV以下とするように、上記半導体レ
ーザの温度を100〜160℃、上記装置内圧力を約３×10-2
Torr以上として上記絶縁性薄膜を形成するので、斯る方
法で絶縁性薄膜が端面上に形成された半導体レーザは劣
化が抑制され、長時間一定出力で連続発振が可能とな
る。
端面上に絶縁性薄膜を形成する薄膜の形成方法におい
て、上記絶縁性薄膜と上記端面との界面での界面準位密
度を１×1012/cm2・eV以下とするように、上記半導体レ
ーザの温度を100〜160℃、上記装置内圧力を約３×10-2
Torr以上として上記絶縁性薄膜を形成するので、斯る方
法で絶縁性薄膜が端面上に形成された半導体レーザは劣
化が抑制され、長時間一定出力で連続発振が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】 第１図、第２図は本発明者が行なった実験結果を示すグ
ラフ、第３図、第４図は本発明の実施例を示し、第３図
は断面図、第４図は特性図である。
ラフ、第３図、第４図は本発明の実施例を示し、第３図
は断面図、第４図は特性図である。
Claims (1)
- 【請求項１】高周波スパッタ装置を用いて半導体レーザ
の端面上に絶縁性薄膜を形成する薄膜の形成方法におい
て、上記絶縁性薄膜と上記端面との界面での界面準位密
度を１×1012/cm2・eV以下とするように、上記半導体レ
ーザの温度を100〜160℃、上記装置内圧力を約３×10-2
Torr以上として上記絶縁性薄膜を形成することを特徴と
する薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59055452A JPH06101428B2 (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59055452A JPH06101428B2 (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60198730A JPS60198730A (ja) | 1985-10-08 |
| JPH06101428B2 true JPH06101428B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=12998991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59055452A Expired - Fee Related JPH06101428B2 (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101428B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5729577A (en) * | 1980-07-30 | 1982-02-17 | Anelva Corp | Automatic continuous sputtering apparatus |
| JPS57104224A (en) * | 1980-12-22 | 1982-06-29 | Hitachi Ltd | Forming method of insulating thin film |
-
1984
- 1984-03-22 JP JP59055452A patent/JPH06101428B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60198730A (ja) | 1985-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |