JPH09148676A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH09148676A JPH09148676A JP7304100A JP30410095A JPH09148676A JP H09148676 A JPH09148676 A JP H09148676A JP 7304100 A JP7304100 A JP 7304100A JP 30410095 A JP30410095 A JP 30410095A JP H09148676 A JPH09148676 A JP H09148676A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温で高純度の窒化けい素膜を製造する方法
を提供する。 【解決手段】 ECR装置に6Ｎの固体Siをターゲットとし
てセットし、窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しなが
らECRプラズマを起こす。このときの温度は200℃以下で
ある。ECRプラズマによりSiとNが効率よく反応し、基板
上に堆積し、SiN 膜を製造できる。このようにECRプラ
ズマを用いたSiN膜の製造方法により高純度の固体Siを
用いているので当然高純度のSiN膜を低温で堆積でき、
基板にはダメージを与えず、堆積されたSiNは非常に平
坦である。
を提供する。 【解決手段】 ECR装置に6Ｎの固体Siをターゲットとし
てセットし、窒素ガスおよびアルゴンガスを導入しなが
らECRプラズマを起こす。このときの温度は200℃以下で
ある。ECRプラズマによりSiとNが効率よく反応し、基板
上に堆積し、SiN 膜を製造できる。このようにECRプラ
ズマを用いたSiN膜の製造方法により高純度の固体Siを
用いているので当然高純度のSiN膜を低温で堆積でき、
基板にはダメージを与えず、堆積されたSiNは非常に平
坦である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザおよ
びその製造方法に関するものである。
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化珪素（以下SiNと記す）は、半導体
素子の製造プロセスにおいて多用されている。特に半導
体レーザでは端面反射膜や端面のパッシベーション膜と
して用いられている。
素子の製造プロセスにおいて多用されている。特に半導
体レーザでは端面反射膜や端面のパッシベーション膜と
して用いられている。
【０００３】従来、SiN膜はマグネトロンスパッタ装置
を用いて堆積していた。ターゲットにはSiNを用いて、
プラズマガスにはアルゴンを用いた。マグネトロンスパ
ッタ装置は、装置が安価で取扱が簡単である反面、ター
ゲットのSiNは化合物であるため純度があまり高くな
く、その結果堆積したSiN膜も高純度のものが得られな
かった。
を用いて堆積していた。ターゲットにはSiNを用いて、
プラズマガスにはアルゴンを用いた。マグネトロンスパ
ッタ装置は、装置が安価で取扱が簡単である反面、ター
ゲットのSiNは化合物であるため純度があまり高くな
く、その結果堆積したSiN膜も高純度のものが得られな
かった。
【０００４】また、SiN膜の堆積がプラズマの放電電極
間で行われるため、堆積する基板自身がスパッタされ、
その結果プラズマのダメージが大きく、用途が限定され
ていた。
間で行われるため、堆積する基板自身がスパッタされ、
その結果プラズマのダメージが大きく、用途が限定され
ていた。
【０００５】また、SiN膜はCVD法で堆積する方法もあ
る。供給ガスとしては、SiH4、Si2F6等のシリコン化合
物ガスおよびNH3、N2等のＮを含むガスを用いる。熱CVD
法では前記の供給ガスを基板をか熱することにより反応
を促進しSiN膜を堆積する。その時の温度は500℃〜1000
℃である。そのため耐熱性の低い基板には使用すること
が困難であった。また、堆積温度と常温との差が大き
く、熱膨張係数の違いにより基板に大きな応力が発生す
る。
る。供給ガスとしては、SiH4、Si2F6等のシリコン化合
物ガスおよびNH3、N2等のＮを含むガスを用いる。熱CVD
法では前記の供給ガスを基板をか熱することにより反応
を促進しSiN膜を堆積する。その時の温度は500℃〜1000
℃である。そのため耐熱性の低い基板には使用すること
が困難であった。また、堆積温度と常温との差が大き
く、熱膨張係数の違いにより基板に大きな応力が発生す
る。
【０００６】プラズマCVD法としては、特開昭61-99677
号公報に示されるものなどがある。プラズマの放電によ
り供給ガスの反応を促進させてSiN膜を堆積する。その
ため比較的低温でSiN膜を堆積できるが、SiN膜の堆積が
プラズマの放電電極間で行われるため、プラズマのダメ
ージが大きく、用途が限定されていた。
号公報に示されるものなどがある。プラズマの放電によ
り供給ガスの反応を促進させてSiN膜を堆積する。その
ため比較的低温でSiN膜を堆積できるが、SiN膜の堆積が
プラズマの放電電極間で行われるため、プラズマのダメ
ージが大きく、用途が限定されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のSiN
膜の堆積には、マグネトロンスパッタ装置によれば、タ
ーゲットの純度があまり高くなく、高純度のSiN膜を得
られず、また堆積中にプラズマによるダメージが入る、
ということがある。また、熱CVD法では高温での堆積が
必要となり、基板への応力が大きく、プラズマCVD法で
は、プラズマのダメージが入る、ということであった。
膜の堆積には、マグネトロンスパッタ装置によれば、タ
ーゲットの純度があまり高くなく、高純度のSiN膜を得
られず、また堆積中にプラズマによるダメージが入る、
ということがある。また、熱CVD法では高温での堆積が
必要となり、基板への応力が大きく、プラズマCVD法で
は、プラズマのダメージが入る、ということであった。
【０００８】そこで本発明は、低温で高純度の窒化けい
素膜を堆積した半導体レーザおよびその製造方法を提供
することを目的とする。
素膜を堆積した半導体レーザおよびその製造方法を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明のSiN膜の製造方法は、ECRプラズマを用いるも
のである。その原料には、高純度の固体Siと窒素ガスを
用いている。
に本発明のSiN膜の製造方法は、ECRプラズマを用いるも
のである。その原料には、高純度の固体Siと窒素ガスを
用いている。
【００１０】またこのSiN膜の製造方法を、半導体レー
ザ等の半導体発光素子の共振器端面のコーティングに応
用するものである。
ザ等の半導体発光素子の共振器端面のコーティングに応
用するものである。
【００１１】本発明のSiN膜の製造方法は、SiN膜の堆積
を比較的低温（200℃以下）で堆積できる作用と、基板
へのダメージなしでSiN膜の堆積できる作用と、高純度
のSiN膜を堆積できる作用がある。その結果、応力の少
ないSiN膜を堆積でき、半導体素子の電極の電気的特性
を劣化することなくSiN膜を堆積でき、半導体素子の光
の出射部分の光学的特性を劣化することなくSiN膜を堆
積でき、緻密なSiN膜を堆積できる。
を比較的低温（200℃以下）で堆積できる作用と、基板
へのダメージなしでSiN膜の堆積できる作用と、高純度
のSiN膜を堆積できる作用がある。その結果、応力の少
ないSiN膜を堆積でき、半導体素子の電極の電気的特性
を劣化することなくSiN膜を堆積でき、半導体素子の光
の出射部分の光学的特性を劣化することなくSiN膜を堆
積でき、緻密なSiN膜を堆積できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
説明する。
説明する。
【００１３】（実施の形態１）SiN膜の堆積にECR(Elect
ron Cyclotron Resonance)プラズマを用いる。反応式
は、Si（固体）+N2 → SiN、である。
ron Cyclotron Resonance)プラズマを用いる。反応式
は、Si（固体）+N2 → SiN、である。
【００１４】Siの原料には固体Siを用いる。この理由は
高純度のもの（シックスナイン（６Ｎ））が簡単に手に
入るからであり、かつ、高純度のSiN膜が堆積できるか
らである。
高純度のもの（シックスナイン（６Ｎ））が簡単に手に
入るからであり、かつ、高純度のSiN膜が堆積できるか
らである。
【００１５】図1のECR装置に6Ｎの固体Siをターゲット
になるようセットし、窒素ガス（流量13sccm)及びアル
ゴンガス（流量13sccm)を導入しながらECRプラズマを起
こす。このときの温度は室温である。ECRプラズマを用
いると、SiとNのイオン化率が高く、効率よくSiN膜が堆
積できる。堆積したSiN膜の平坦性を調べると図２に示
すように極めて平坦であった。ECRプラズマは指向性が
強く、基板に対して垂直に反応種が供給されるので、均
等にSiNが堆積され平坦なSiN膜を得ることができる。ま
たECRプラズマはダメージが少なく堆積したSiN膜をスパ
ッタしないので、堆積したままの平坦性を保つことがで
きる。
になるようセットし、窒素ガス（流量13sccm)及びアル
ゴンガス（流量13sccm)を導入しながらECRプラズマを起
こす。このときの温度は室温である。ECRプラズマを用
いると、SiとNのイオン化率が高く、効率よくSiN膜が堆
積できる。堆積したSiN膜の平坦性を調べると図２に示
すように極めて平坦であった。ECRプラズマは指向性が
強く、基板に対して垂直に反応種が供給されるので、均
等にSiNが堆積され平坦なSiN膜を得ることができる。ま
たECRプラズマはダメージが少なく堆積したSiN膜をスパ
ッタしないので、堆積したままの平坦性を保つことがで
きる。
【００１６】図3はSiNの堆積方法とSiN膜の屈折率を示
したものである。SiN膜中に水素などの不純物が存在す
ると緻密さが減少し、屈折率は下がる。ECR法では低い
堆積温度で熱CVDと同等の屈折率が得られ、不純物が少
なく緻密な膜が堆積できる。
したものである。SiN膜中に水素などの不純物が存在す
ると緻密さが減少し、屈折率は下がる。ECR法では低い
堆積温度で熱CVDと同等の屈折率が得られ、不純物が少
なく緻密な膜が堆積できる。
【００１７】図4はSiN膜の堆積温度と、室温でのSiN薄
膜が基板に与える応力の関係を示す図である。低温で堆
積したSiN膜の応力が小さい。ECR法では低温でSiN膜を
堆積できるため、応力の少ないSiN膜を得ることができ
る。
膜が基板に与える応力の関係を示す図である。低温で堆
積したSiN膜の応力が小さい。ECR法では低温でSiN膜を
堆積できるため、応力の少ないSiN膜を得ることができ
る。
【００１８】このようにECRプラズマを用いたSiN膜の製
造は高純度の固体Siを用いているので、当然高純度のSi
N膜を堆積できるだけでなく、熱CVD法のように高温での
堆積を必要とせず、耐熱性の低い基板にも使用すること
ができ、低温で堆積できるので応力も少なく、平坦で高
品質なものが得られる。
造は高純度の固体Siを用いているので、当然高純度のSi
N膜を堆積できるだけでなく、熱CVD法のように高温での
堆積を必要とせず、耐熱性の低い基板にも使用すること
ができ、低温で堆積できるので応力も少なく、平坦で高
品質なものが得られる。
【００１９】またSiH4、Si2F6等の反応ガスを使わない
のでSi化合物のような中間生成物もなく高純度のSiN膜
を堆積でき、堆積室にパーティクルなども発生しにく
い。
のでSi化合物のような中間生成物もなく高純度のSiN膜
を堆積でき、堆積室にパーティクルなども発生しにく
い。
【００２０】さらにECR法は、低ダメージであり、窒素
プラズマの活性化率が高いので、成長レートも大きく、
効率よくSiN膜を堆積できる。
プラズマの活性化率が高いので、成長レートも大きく、
効率よくSiN膜を堆積できる。
【００２１】（実施の形態2）実施の形態1で説明したSi
N膜を半導体レーザの端面のコーティングに応用した実
施の形態について説明する。
N膜を半導体レーザの端面のコーティングに応用した実
施の形態について説明する。
【００２２】図1の装置内に、ウエハーからバーの状態
に切り出した半導体レーザを、端面にプラズマが照射さ
れるように設置する。図5に示すようにフロントコート
としてレーザの端面に例えば実施の形態1で述べた条件
でSiN膜を809Å堆積する。次に例えば酸素ガス（流量13
sccm)及びアルゴンガス（流量13sccm)を導入しSiO2膜を
1172Å堆積する。SiN膜とSiO2膜によりレーザ端面の酸
化を防止し、端面反射膜を形成する。
に切り出した半導体レーザを、端面にプラズマが照射さ
れるように設置する。図5に示すようにフロントコート
としてレーザの端面に例えば実施の形態1で述べた条件
でSiN膜を809Å堆積する。次に例えば酸素ガス（流量13
sccm)及びアルゴンガス（流量13sccm)を導入しSiO2膜を
1172Å堆積する。SiN膜とSiO2膜によりレーザ端面の酸
化を防止し、端面反射膜を形成する。
【００２３】前述のように第一層目にSiN膜を堆積し、
第二層目にSiO2膜を堆積したときの反射率を図7に示
す。第一層目のSiN膜を809Å堆積しただけでは反射率が
0.1％以下となりレーザ発振が困難となる。またSiN膜の
膜厚を809Åからずらせば計算上は、27％以下の範囲
で、任意の値を取りうるが、この場合膜厚が少しずれた
だたで反射率が大きく変化し、半導体レーザの特性が大
きく変化し、歩留まりを低下させる原因となる。これを
防ぐため二層構造とし、希望する反射率に近い値を取り
うる範囲が広い部分で用いて再現性の良い端面のコーテ
ィングを実現する（図7の701の部分）。
第二層目にSiO2膜を堆積したときの反射率を図7に示
す。第一層目のSiN膜を809Å堆積しただけでは反射率が
0.1％以下となりレーザ発振が困難となる。またSiN膜の
膜厚を809Åからずらせば計算上は、27％以下の範囲
で、任意の値を取りうるが、この場合膜厚が少しずれた
だたで反射率が大きく変化し、半導体レーザの特性が大
きく変化し、歩留まりを低下させる原因となる。これを
防ぐため二層構造とし、希望する反射率に近い値を取り
うる範囲が広い部分で用いて再現性の良い端面のコーテ
ィングを実現する（図7の701の部分）。
【００２４】フロントコートの第一層目にSiN膜を堆積
する理由は、SiO2膜に比べて熱伝導率が高く放熱性に優
れ素子の動作電流の上昇を防止することができる。また
第一層目にSiO2膜を用いるとレーザチップとSiO2膜の界
面で相互拡散を生じ素子が劣化するので、第一層目はSi
N膜がよい。
する理由は、SiO2膜に比べて熱伝導率が高く放熱性に優
れ素子の動作電流の上昇を防止することができる。また
第一層目にSiO2膜を用いるとレーザチップとSiO2膜の界
面で相互拡散を生じ素子が劣化するので、第一層目はSi
N膜がよい。
【００２５】またSiN膜の堆積においては、レーザ端面
にダメージを及ぼすことが少なく、ダメージによる光出
力の劣化もない。
にダメージを及ぼすことが少なく、ダメージによる光出
力の劣化もない。
【００２６】リアコートは反射率が最適となるよう膜を
組み合わせて構成する。図6は半導体レーザの光出力一
定の動作電流の経時変化を示す。ECR法により堆積したS
iN膜を用いたものは端面へのダメージが少なくSiN膜の
堆積による劣化がなく、その結果経時変化も少なく信頼
性が高い。さらに堆積したSiN膜は平坦であり、レーザ
の端面での反射率を正確に制御することができる。
組み合わせて構成する。図6は半導体レーザの光出力一
定の動作電流の経時変化を示す。ECR法により堆積したS
iN膜を用いたものは端面へのダメージが少なくSiN膜の
堆積による劣化がなく、その結果経時変化も少なく信頼
性が高い。さらに堆積したSiN膜は平坦であり、レーザ
の端面での反射率を正確に制御することができる。
【００２７】なお、第二層目は、SiO2膜の代わりにSiON
膜を用いても良い。SiON膜の堆積は、窒素ガス、酸素ガ
ス及びアルゴンガスを導入して堆積する。窒素ガスと酸
素ガスの流量比を変化させることにより屈折率を1.45〜
2.1で変化させることができる。その結果、フロントコ
ートを最適な反射率に調整することができる。
膜を用いても良い。SiON膜の堆積は、窒素ガス、酸素ガ
ス及びアルゴンガスを導入して堆積する。窒素ガスと酸
素ガスの流量比を変化させることにより屈折率を1.45〜
2.1で変化させることができる。その結果、フロントコ
ートを最適な反射率に調整することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、低温、高
純度、基板にダメージを与えず、かつ平坦性の高いSiN
膜を容易に堆積することができる。
純度、基板にダメージを与えず、かつ平坦性の高いSiN
膜を容易に堆積することができる。
【００２９】また、ECR法により作製したSiN膜を半導体
レーザの端面に用いると、端面の酸化を防止し、かつ熱
伝導率が良いので動作電流の安定した信頼性の高い半導
体レーザを実現することができる。
レーザの端面に用いると、端面の酸化を防止し、かつ熱
伝導率が良いので動作電流の安定した信頼性の高い半導
体レーザを実現することができる。
【図１】固体ソースを用いたECRプラズマ装置の構造断
面図
面図
【図２】(a)はECRプラズマを用いた場合の膜のラフネス
を示す特性図 (b)はマグネトロンスパッタを用いた場合の膜のラフネ
スを示す特性図
を示す特性図 (b)はマグネトロンスパッタを用いた場合の膜のラフネ
スを示す特性図
【図３】堆積方法とSiN膜の屈折率を示す図
【図４】SiN膜の堆積温度と基板に与える応力の関係を
示す図
示す図
【図５】端面コートの構成を表す図
【図６】光出力一定における動作電流の経時変化を示す
図
図
【図７】二層膜を用いたときの反射率を示す図
101 マグネトロン 102 プラズマ生成室 103 電磁石コイル 104 Siターゲット 105 RF電源 106 ECRプラズマ 107 試料 108 薄膜堆積室 109 窒素ガス 110 アルゴンガス 201 SiN膜 202 基板 203 SiN膜 204 基板 501 SiN膜 502 SiO2膜 503 フロントコート 504 リアコート 505 レーザ光 701 端面コート端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊渕 康仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】半導体基板と、 該半導体基板上に形成された、活性層と、該活性層を挟
む一対のクラッド層とを備えた半導体レーザであって、 前記半導体レーザの共振器端面の少なくとも一方が構成
元素に珪素と窒素を含む第一の絶縁物と、前記第一の絶
縁物上に堆積された第二の絶縁物によって形成されてい
ることを特徴をする半導体レーザ。 - 【請求項２】請求項１に記載の半導体レーザであって、
前記第一の絶縁物の屈折率が前記第二の絶縁物の屈折率
よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】請求項１に記載の半導体レーザであって、
前記第一の絶縁物がSiNであることを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項４】請求項１に記載の半導体レーザであって、
前記第一の絶縁物がSiONであることを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項５】請求項１に記載の半導体レーザであって、
前記第二の絶縁物がSiO2であることを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項６】請求項１に記載の半導体レーザであって、
前記第二の絶縁物がSiONであることを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項７】半導体レーザの共振器端面の少なくとも一
方に、固体珪素と電子サイクロトロン共鳴プラズマとを
用いて、構成元素に珪素と窒素を含む絶縁物を堆積した
ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項８】請求項７に記載の半導体レーザであって、
前記絶縁物がSiNであることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項９】請求項７に記載の半導体レーザであって、
前記絶縁物がSiONであることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項１０】半導体レーザの共振器端面の少なくとも
一方に、固体珪素と電子サイクロトロン共鳴プラズマと
を用いて構成元素に珪素と窒素を含む第一の絶縁物を堆
積する工程と、前記第一の絶縁物上に第二の絶縁物を堆
積する工程とを有することを特徴をする半導体レーザの
製造方法。 - 【請求項１１】請求項１０に記載の半導体レーザの製造
方法であって、前記第一の絶縁物がSiNであることを特
徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１２】請求項１０に記載の半導体レーザの製造
方法であって、前記第一の絶縁物がSiONであることを特
徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１３】請求項１０に記載の半導体レーザの製造
方法であって、前記第二の絶縁物がSiO2であることを特
徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１４】請求項１０に記載の半導体レーザの製造
方法であって、前記第二の絶縁物がSiONであることを特
徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304100A JPH09148676A (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304100A JPH09148676A (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148676A true JPH09148676A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=17929034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7304100A Pending JPH09148676A (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09148676A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09283843A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
| JPH11233896A (ja) * | 1997-12-11 | 1999-08-27 | Mitsubishi Chemical Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JPH11284271A (ja) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
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-
1995
- 1995-11-22 JP JP7304100A patent/JPH09148676A/ja active Pending
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