CN101868888B - 半导体器件的制造方法、半导体器件、通信设备和半导体激光器 - Google Patents

Abstract

一种在结构中包括半导体层和其上堆积的电介质层的半导体器件的制造方法，包括：半导体层形成步骤，形成半导体层；表面处理步骤，对于所述半导体层形成步骤中形成的所述半导体层的表面，实施用于除去残留碳化合物的表面处理；电介质膜形成步骤，在所述表面处理步骤中实施过表面处理的半导体层的表面的至少一部分，以对应于所述表面处理后的表面状态的堆积条件，形成电介质膜；热处理步骤，通过对所述电介质膜形成步骤中形成了电介质膜的所述半导体层实施热处理，使所述半导体层的至少一部分区域的结晶状态改变。由此，可以使电介质膜的作用充分发挥。

Description

半导体器件的制造方法、半导体器件、通信设备和半导体激光器

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法、半导体器件、通信设备和半导体激光器。更详细地，本发明涉及结构中包括半导体层叠构造的半导体器件的制造方法、半导体器件、通信设备和半导体激光器。

背景技术

半导体光器件中，有如发光器件、光接收器件等的进行电-光转换/光-电转换的光器件，和如光波导、光开关、隔离器(isolator)、光子晶体等的进行光信号的传输等的光器件。

进行上述电-光转换/光-电转换的光器件中，对于半导体激光器、发光二极管等的发光器件，结构中包括半导体层叠构造，该半导体层叠构造如半导体异质构造或量子阱构造那样由包括活性层的多个半导体层构成。涉及的发光器件利用如下所记载的半导体层叠构造中的辐射复合作用进行电-光转换。

另一方面，光接收器件也同样在结构中包括由多个半导体层构成的半导体层叠构造。涉及的光接收器件利用如下所记载的半导体层叠构造中的规定的半导体层的光吸收作用进行光-电转换。

进行上述光信号的传输的光器件，在结构中包括了根据其种类而折射率预先决定的多个半导体层(或者包括由电光效应而折射率可变的半导体层的多个半导体层)所组成的半导体层叠构造。涉及的进行光信号的传输的光器件，利用多个半导体层间的折射率差，进行期望的光信号传输。

以上的光器件具有以半导体层叠构造为主的结构，但在其制造步骤中包括用于使如下所记载的半导体层叠构造的规定的半导体层的物性改变的工艺。

例如，作为光器件的半导体激光器的情况下，对于用于使由辐射复合所产生的光共振而产生的激光在外部取出的出射面，形成窗口区域。也就是说，在半导体激光器中出射面由于高密度的光吸收而劣化，有引起光学灾变(COD，CatastrophicOpticalDamage)的情况。因此，在形成了窗口区域的半导体激光器中，通过增大相当于出射面的位置的半导体层叠构造的半导体的能带隙，减小该位置的出射光的吸收。

为了形成这样的窗口区域，如例如专利文献1所述，GaAs系半导体激光器中，在半导体层叠构造的层叠上形成具有促进与窗口区域对应的半导体层叠构造中Ga的扩散的作用的电介质膜。而且，通过对该半导体层叠构造实施热处理，进行与窗口区域对应的半导体层叠构造中的规定半导体层的混晶化，改变该半导体层的物性值，也就是说，进行使能带隙变大的工艺。涉及的方法称作无杂质空穴扩散(IFVD，ImpurityFreeVacancyDisordering)法。

[专利文献1]特开平7-122816号公报

在制造结构中包括半导体层叠构造的光器件时，在半导体层叠构造的层叠上形成电介质膜后，实施热处理的情况下，有半导体层叠构造的层叠表面上形成的电介质膜中在所述热处理时产生裂纹从而电介质膜的作用降低的情况。由此，会有形成了电介质膜的半导体表面上发生开裂，之后在该半导体表面上形成电极的情况下接触电阻增大等问题。尤其本发明着眼的IFVD法中，将窗口区域混晶化，为达到期望大小的能带隙，需要比一般热处理使用的温度更高温度的热处理，在由现有使用的惯用的工艺制作器件的情况下，由其热处理而在电介质层发生裂纹从而严重损坏电介质层的功能，结果无法形成期望大小的能带隙，或是有随着电介质层产生裂纹的半导体层表面的开裂带来的接触电阻增大的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题而作，目的在于提供在具有在半导体层表面上形成电介质膜后进行热处理的步骤的半导体器件的制造方法中，即使在进行包括热处理的工艺之后，也能够使电介质膜的作用充分发挥的处理方法、以及半导体器件、通信设备、半导体激光器。

为解决上述问题，达到目的，本发明涉及的半导体器件的制造方法，为结构中包括半导体层和其上堆积的电介质层的半导体器件的制造方法，其特征在于包括：半导体层形成步骤，形成半导体层；表面处理步骤，对于所述半导体层形成步骤中形成的所述半导体层的表面，实施用于除去残留碳化合物的表面处理；电介质膜形成步骤，在所述表面处理步骤中实施过表面处理的半导体层的表面的至少一部分，以对应于所述表面处理后的表面状态的堆积条件，形成电介质膜；和热处理步骤，通过对所述电介质膜形成步骤中形成了电介质膜的所述半导体层实施热处理，使所述半导体层的至少一部分区域的结晶状态改变。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述半导体器件为光器件。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述半导体器件为半导体激光器。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述半导体层，为由多种类的半导体层所组成的半导体层叠构造。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述半导体层叠构造中包括化合物系半导体层。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述至少一部分区域，为半导体激光器的窗口区域。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述热处理步骤中的所述热处理的温度，为所述半导体层叠构造的至少一层的至少一部分区域的结晶状态成为包括混晶的状态的温度以上。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述表面处理步骤中，使用硫酸混合液实施所述表面处理。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述化合物系半导体层为GaAs系半导体层，通过所述表面处理步骤，所述表面与水的接触角为60度以下。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述电介质膜形成步骤中，以所述电介质膜的折射率成为与所述表面状态对应的值的堆积条件，使所述电介质膜堆积。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述电介质膜为SiN，所述折射率为2.1以下。

另外，本发明所涉及的半导体器件的制造方法，其特征在于，上述发明中，所述热处理步骤的所述热处理的温度为800℃以上。

另外，本发明所涉及的半导体器件，其特征在于，通过上述发明的任意一项所涉及的半导体器件的制造方法来制造。

另外，本发明所涉及的通信设备，其特征在于，使用上述发明所涉及的半导体器件。

(发明效果)

根据本发明的半导体器件的制造方法，可以恰当地进行包括热处理的工艺，达到不降低所使用的电介质膜的作用的显著的作用效果。

附图说明

图1为以制造步骤顺序表示用于构成根据本发明的实施方式所涉及的光器件的制造方法所制造的光器件的半导体层叠构造的截面图。

图2为表示制造根据本发明的实施方式所涉及的光器件的制造方法所制造的光器件的步骤的流程图。

图3为用于说明本发明的实施方式所涉及的光器件的制造方法的示意图。

图4为根据本发明的实施方式所涉及的光器件的制造方法所制造的半导体激光器元件的立体图。

图5为图4所示的半导体激光器元件的与z轴或x轴垂直的方向的截面图。

图6为用于表示制造图4所示的半导体激光器元件的步骤的、图4所示的半导体激光器元件的与z轴垂直的方向的截面图。

图7为用于表示制造图4所示的半导体激光器元件的步骤的、基板上的半导体层叠构造的一部分截面图。

图8为表示基于本发明的洗净方法的表面状态的图。

图9为表示关于热处理后的半导体层叠构造的层叠表面的表面状态的图。

图10为表示对半导体层叠构造的层叠表面上形成的电介质膜的折射率和与半导体层叠构造的层叠表面上的水的亲和性的、热处理后的层叠表面的表面开裂有无的关系的图。

图11为表示热处理温度和相当于窗口区域的半导体层的能带隙的增加关系的曲线图。

图12为用于表示制造图4所示的半导体激光器元件的另外的步骤的、图4所示的半导体激光器元件的与z轴垂直的方向的半导体基板上的半导体层叠构造的一部分的截面图。

图13为表示根据本发明的混晶化所带来的能带隙的增大与热处理温度的关系的图。

符号说明

1半导体层叠构造

2半导体层

3层叠表面

4、4’电介质膜

5区域

6水

10半导体激光器元件

11半导体层叠构造

12半导体层

14半导体基板

15出射区域

16水

17脊

18激光

19低反射膜

20高反射膜

21绝缘层

22上部电极

23下部电极

30层叠表面

40、40’电介质膜

具体实施方式

本发明基于下列发现，即通过将半导体层的表面状态与该半导体层上堆积的电介质层的折射率设为规定的关系，从而通过之后的热处理步骤可防止表面的开裂。以下参照附图，对本发明的实施方式所涉及的光器件的制造方法进行说明。图1(a)表示用于构成根据本发明的实施方式所涉及的光器件的制造方法所制造的未图示的光器件的半导体层叠构造1的截面。半导体层叠构造1由多个半导体层2-1、2-2～2-n所构成，这些多个(n层)半导体层2-1、2-2～2-n的半导体材料为多种类。

此处本发明的实施方式所涉及的光器件的制造方法中，如以下的说明，包括对上述半导体层叠构造1实施热处理的步骤，并利用涉及的热处理的热作用。由此，通过如上所述半导体层2-1、2-2～2-n的半导体材料为多种类，使各半导体层2-1、2-2～2-n各自受到的热作用不同，能够实现热处理的实效。

此外，上述半导体材料无特别的限定，但优选由多个构成原子所构成的化合物系半导体。其理由为，通过利用由多个构成原子所构成的化合物系半导体形成半导体层2-1、2-2～2-n，从而因为该化合物系半导体的构成原子的结合能根据构成原子的种类而不同，所以变得容易接受上述热处理的热作用。换言之，由于构成半导体层的半导体的构成原子的结合能根据构成原子的种类而不同，根据热处理的热作用，构成原子的一部分移动，而那个地方的半导体的结晶状态变得容易改变。此处，构成原子是用于构成半导体材料自身的原子。当然，不仅是化合物系半导体，即使是单一元素组成的半导体材料，如果根据热处理的热作用由构成原子的移动而结晶状态改变，则也可以作为本半导体层叠构造1的半导体层2-1、2-2～2-n而利用。

此外，光器件虽未图示，但只要是结构中包括上述半导体层叠构造1的光器件，什么样的光器件都可以。例如作为光器件，有如发光器件、光接收器件等的进行电-光转换/光-电转换的光器件，和如光波导、光开关、隔离器、光子晶体等的进行光信号的传输的光器件。另外，本发明不限于光器件，对于半导体层上形成电介质层的半导体器件，其粘合性的改善为必要的，例如MOS二极管或MOS晶体管等半导体器件，本发明可广泛适用。

对于制造结构中包括上述半导体层叠构造1的光器件的步骤，参照图1(a)～(c)所示的说明光器件的制造步骤的一部分的截面图、图2所示的流程图和图3所示的示意图而进行说明。

首先，制作图1(a)所示的半导体层叠构造1(图2，ST1)。然后，对图1(a)所示的半导体层叠构造1的层叠表面3实施表面处理(图2，ST2)。

此处，对半导体层叠构造1的层叠表面3实施了表面处理后的状态，如图3所示，在实施了表面处理的半导体层叠构造1的层叠表面3上，在假设存在水6的情况下，优选为层叠表面3表示亲水性的性质。其理由为，本发明的表面处理之后，层叠表面3表示所涉及的性质，就是说表示层叠表面3被清洁化，即碳化合物和氧化物被除去，下面的步骤中半导体层叠构造1的层叠表面3上形成电介质膜的情况下，可以提高电介质膜的膜质，进而实现提高对电介质膜的层叠表面3的粘合性。由此可以使形成的电介质膜的作用得以充分发挥。

此外，层叠表面3表示亲水性的性质，具体是指表示层叠表面3上的水6对于层叠表面3的接触角θ为60°以下。另一方面，层叠表面3的性质不为亲水性，也就是说，层叠表面3的性质为疏水性时，上述接触角θ为90°以上(为亲水性和疏水性之间的性质的情况下，θ为60～90°)。接触角θ可用测角仪(goniometer)式接触角测定装置等来测定。此外，通过目视，也可以大体区分θ为60°以下、在60～90°的范围内、还是90°以上，在处理步骤中，通过目视确认层叠表面的水的接触角，可以掌握大致的表面状态。

如上所述，对半导体层叠构造1的层叠表面3实施表面处理的情况下，优选为使用酸性液体实施表面处理。也就是说其理由为，制作了如图1(a)所示的半导体层叠构造1之后，半导体层叠构造1的层叠表面3接触空气而被氧化的情况下，通过使用酸性液体实施层叠表面3的表面处理，可以有效进行表面形成的氧化物和由表面加工带来的附着于表面的碳化合物的残留物等的污染的去除，可以实现层叠表面3的清净化。

对层叠表面3实施表面处理之后，如图1(b)所示，在半导体层叠构造1的层叠表面3的至少一部分的规定的位置，形成例如电介质膜4(图2，ST3)。在半导体层叠构造1的层叠表面3形成电介质膜4的目的为，使电介质膜4具有通过以下说明的热处理使与形成了该电介质膜4的层叠表面3的区域相当的构成半导体层叠构造1的半导体层2-1、2-2～2-n中至少一层的至少一部分区域的结晶状态的改变促进的作用。

此处，促进使半导体层的结晶状态改变的作用，是指例如构成半导体层叠构造1的半导体层2-1、2-2～2-n的构成原子由热处理的热作用而移动，或是使该移动了的原子的空穴移动时所涉及的移动促进。更具体而言，在电介质膜4具有吸收移动的半导体层2-1、2-2～2-n的构成原子或是移动的空穴的作用的情况下，可以促进使半导体层的结晶状态改变的作用。

另一方面，如图1(b)所示，也可以在形成了电介质膜4的区域以外的层叠表面3上形成与电介质膜4不同的其它电介质膜4’。在半导体层叠构造1的层叠表面3上形成电介质膜4’的目的是，在以下说明的热处理中保护层叠表面3，在图1(c)的区域5b的半导体层叠构造1中使电介质膜4’具有使结晶状态改变减小的作用。

接下来，对层叠表面3的规定的位置形成电介质膜4的半导体层叠构造1实施热处理(图2，ST4)。该热处理的目的，如下一段的说明，使层叠表面3的规定的位置形成的电介质膜4所形成的区域(图1(c)的区域5a)的半导体层叠构造1的至少一层的至少一部分区域的结晶状态改变。

对半导体层叠构造1进行热处理时，在电介质膜4有使半导体层的结晶状态的改变促进的作用的情况下，如图1(c)所示，电介质膜4形成区域(图1(c)的区域5a)的半导体层叠构造1的至少一层的至少一部分区域的结晶状态改变。另一方面，电介质膜4’形成的区域(图1(c)的区域5b)中，结晶状态的改变少。

图1(c)中，表示电介质膜4形成的区域(图1(c)的区域5a)的半导体层叠构造1的半导体层2-1、2-2～2-n的所有层的结晶状态改变的情况。然而，通过热处理，电介质膜4形成区域的半导体层叠构造1的半导体层2-1、2-2～2-n当中哪个半导体层的结晶状态改变，在很大程度上取决于构成各半导体层2-1、2-2～2-n的半导体材料。例如，当相互相邻的半导体层2-1、2-2～2-n相互的半导体材料的构成原子的结合能的差相对较大时，半导体层的结晶状态则容易改变。

热处理结束后，通过对半导体层叠构造1实施其它必要的处理(图2，ST5)，光器件完成。此处，其它必要的处理，是指附加构成光器件的半导体层叠构造1以外的构成物，和/或通过对半导体层叠构造1进行与上述表面处理和热处理不同的处理，制作该光器件的完成体。

例如，光器件为发光器件、光接收器件的情况下，所涉及的处理为用于发光器件、光接收器件的成形的物理加工半导体层叠构造1的蚀刻、钝化膜的形成、电极的形成、反射膜的形成。而在光器件为光波导、光开关、隔离器、光子晶体的情况下，所涉及的处理为用于光波导、光开关、隔离器、光子晶体的成形的物理加工半导体层叠构造1的蚀刻、钝化膜的形成、必要的电极的形成等。

(实施例)

对以上说明的本发明的实施方式所涉及的光器件的制造方法，列举更加具体的光器件的制造方法进行说明。作为由本发明的实施方式所涉及的光器件的制造方法所制造的光器件的具体例，可以举半导体激光器元件，图4表示其立体图。图4所示的半导体激光器元件10，实施用于形成脊(ridge)17的形状的规定的物理加工，并以在GaAs半导体基板14上形成了层叠了包括活性层的GaAs系的多个半导体层的半导体层叠构造11的构造作为基本构造。

半导体激光器元件10，进一步地在脊17的纵向的两端部，通过与半导体层叠构造11一体化的半导体基板14被解理，具有2个解理面。2个解理面当中，为使半导体层叠构造11的活性层内产生的光以上述2个解理面为反射镜而共振而生成的激光18从半导体激光器元件10的出射区域15取出至半导体激光器元件10的外部，在一个解理面上形成低反射膜19。而另一解理面上，为使生成的激光18只从低反射膜19一侧高效取出至半导体激光器元件10的外部，形成高反射膜20。

图5(a)为具体说明图4所示的半导体激光器元件10的构造，表示与图4的z轴(光出射方向)相垂直的面的截面图。另外，图5(b)表示与图4的x轴相垂直的面，且穿过脊17部分的面(也就是说包括半导体激光器元件的共振器的面)的截面图。半导体激光器元件10，在结构中包括在厚度100μm左右的GaAs半导体基板14上形成的半导体层叠构造11。半导体层叠构造11从下层依次由厚度100nm左右的GaAs构成的n缓冲层12-1、厚度2μm左右的AlGaAs(Al的组成为40％)构成的n覆盖层12-2、厚度400nm左右的AlGaAs(Al的组成为30％)构成的n引导层12-3、活性层12-4、厚度400nm左右的AlGaAs(Al的组成为30％)构成的p引导层12-5、厚度1μm左右的AlGaAs(Al的组成为50％)构成的p覆盖层12-6、厚度500nm左右的GaAs构成的为了与电极取得接触而被高浓度地掺杂(doping)的p接触层12-7这样的多种类的半导体层所构成。

活性层12-4进一步地构成为从下层依次由AlGaAs(Al的组成为30％)构成的下部阻挡层12-4a、InGaAs构成的量子阱层12-4b、AlGaAs(Al的组成为30％)构成的上部阻挡层12-4c构成的量子阱构造。此处量子阱构造不仅为单一量子阱构造，也可以为多重量子阱构造。

半导体激光器元件10中，为了限制活性层12-4中注入电流的区域，物理加工半导体层叠构造11的上部的一部分，形成脊17。也就是说，物理加工半导体层叠构造11的上部侧的p覆盖层12-6的一部分和p接触层12-7，使加工部分为脊17的形状。

此外，半导体激光器元件10中，为了使电流从外部注入活性层12-4，在p接触层12-7面一侧形成上部电极22，在GaAs半导体基板14的背面形成下部电极23。此外，从外部注入电流时，为使只能从脊17的顶部注入，脊17顶部以外的半导体层叠构造11的面经由绝缘层21形成上部电极22。

此处，如上所述，由加工半导体层叠构造11的一部分而形成的脊17，从上部电极22和下部电极23注入的电流在活性层12-4的一部分集中，激光18被取出到半导体激光器元件10的外部。然而，由于从出射区域15(参照图4)射出的激光18的光密度为高密度，从防止发生COD的观点出发，在包括光出射端面的规定的区域中，设置对激光吸收少的半导体材料所构成的窗口区域15a，之外的区域作为非窗口区域15b(参照图5b)。

成为窗口区域的区域15a，通过构成半导体层叠构造11的上述GaAs系的化合物系半导体层的III族原子扩散，产生包括混晶的状态，从而构成区域15a的半导体层叠构造11的半导体层的结晶状态成为改变了的状态。

对制造以上的结构的半导体激光器元件10的步骤参照附图进行说明。首先如图6(a)所示，使用采用通常所使用的MOCVD(金属有机化学气相沉积，MetalOrganicChemicalVaporDeposition)法的MOCVD装置，在GaAs半导体基板14上，外延生长由n缓冲层12-1、n覆盖层12-2、n引导层12-3、活性层12-4、p引导层12-5、p覆盖层12-6、p接触层12-7构成的半导体层叠构造11。

在外延生长半导体层叠构造11时为使规定的半导体层具有导电性，在n缓冲层12-1、n覆盖层12-2的外延生长过程中，进行Si的掺杂，在p覆盖层12-6、p接触层12-7的外延生长过程中，进行C的掺杂。

半导体基板14上，在外延生长半导体层叠构造11后，将半导体基板14搬出MOCVD装置外，进行半导体层叠构造11的层叠表面30的表面处理。本实施例的表面处理，使用和光纯药工业(株)浓硫酸(95％以上)的原液，对半导体层叠构造11的层叠表面30进行90秒的表面洗净处理。之后进行5分钟的纯水洗净。

进行表面处理之后，为了确认表面处理后的层叠表面30的表面状态，实施在层叠表面30上使水滴下的检查。检查的结果，在进行了上述使用浓硫酸的表面处理的情况下，在表面处理后，在层叠表面30上使水16滴下时，如图7所示，水16的接触角θ表示作为表示亲水性的角度的约60

本实施例中以上述的由浓硫酸的处理为优选例而示出，而如果是可以将表面碳化合物的残留成分降低至实际可忽视的量的方法，则可以作为本发明的表明洗净处理来利用。作为一例，也可以使用硫酸系的蚀刻剂(硫酸∶过氧化氢∶水＝3∶1∶50)进行表面处理。

检查结束后，对与图6(b)所示的半导体层叠构造11的区域15a和区域15b相当的层叠表面30，使用CVD装置，形成折射率分别为1.9、2.1的SiN所构成的电介质膜40、电介质膜40’。此外，为比较还另行制作了使折射率在2～2.2改变的SiN构成的电介质膜40’成膜的样本。

在层叠表面30上电介质40、电介质40’成膜后，对半导体层叠构造11实施热处理。本实施例中，用于进行热处理的装置为RTA(快速退火RapidThermalAnnealing)装置。此外，热处理的条件是温度为900℃，处理时间为30秒。

通过进行热处理，如图6(c)所示电介质膜40形成的区域15a的半导体层叠构造11的至少一层的至少一部分区域的结晶状态改变。另外，电介质膜40’形成的区域15b中，结晶状态的改变少。本实施例的情况下，由热处理，构成构成半导体层叠构造11的半导体层12-1、12-2～12-7的Ga原子向电介质膜40的方向移动，被电介质膜40吸收。构成半导体层12-1、12-2～12-7的Ga原子移动之后，剩下空穴，剩下位置的半导体层12-1、12-2～12-7的结晶状态成为包括混晶的状态。半导体层12-1、12-2～12-7的结晶状态为包括混晶的状态下，该半导体层的能带隙增加，形成从半导体激光器元件10射出的激光不被能带隙增加的层所吸收的窗口区域。此外，热处理的温度为上述的情况下，相当于窗口区域的半导体层的能带隙的增加为70meV左右，相当于非窗口区域的半导体层的能带隙的增加为10meV左右。

进行热处理后，进行层叠表面30的表面状态的检查。首先，为表示与现有的表面洗净处理相比较，图8(a)中表示由本发明的洗净方法所洗净的半导体表面上堆积电介质层的样本的俄歇(Auger)分析结果，图8(b)中表示利用现有的丙酮或盐酸的惯用的洗净方法所洗净的半导体表面上堆积电介质层的样本的俄歇分析结果。由图的对比，根据本发明的洗净方法，可见由于表面加工引发的表面的残留碳化合物显著减少至实际可忽视的程度。另外，可见氧化物也同样被去除。图9(a)表示由本发明的表面处理后堆积电介质膜、进行热处理后的层叠表面30的表面状态，但特别是电介质膜中不会产生裂纹，层叠表面30的表面状态良好，未降低电介质膜的作用。另一方面，图9(b)表示在基于现有的洗净法的表面处理后堆积电介质膜、进行热处理后的层叠表面30的表面状态，但由于电介质膜中产生裂纹，电介质膜从层叠表面30剥离，降低了电介质膜的作用。此处图9(a)和图9(b)分别对应于图8(a)和图8(b)，可见表面洗净后的残留碳化合物的有无对之后的电介质层的状态有很大的影响。

进一步地，对于为了比较而使堆积条件改变从而另行制作的、折射率在2～2.2改变的SiN所构成的电介质膜40’在层叠表面30上成膜的样本，也进行了热处理后的层叠表面30的表面状态的检查。检查结果在图10中示出。

图10示出对于层叠表面30上形成的电介质膜40’的折射率和半导体层叠构造11的层叠表面30的水的亲和性，热处理后的层叠表面30的表面开裂(图9所示的电介质膜的剥离)的有无的关系。从图10中的理解，表示表面处理后的层叠表面30为亲水性，且构成层叠表面30上形成的电介质膜的SiN的折射率为2.1以下的条件的情况下，不产生表面开裂。也就是说，满足此条件的情况下，热处理下不使电介质膜的作用降低，可以恰当地进行该热处理。

图10所示的关系为在构成半导体层叠构造11的半导体层12为GaAs系、半导体层叠构造11的层叠表面30上形成的电介质膜为SiN的情况下的关系。然而，即使半导体层12不为GaAs系，或者电介质膜不为SiN，只要表面处理后的层叠表面30显示为亲水性，而电介质膜的折射率在规定值以下的话，层叠表面30上就不产生表面开裂，可以认为恰当地进行了热处理。

也就是说，表面处理后的表面状态，与半导体层叠构造11的层叠表面30和电介质膜的粘合性有关，电介质膜的折射率与构成电介质膜的电介质的密度有关。另外，电介质的密度与给予形成电介质膜的层叠表面30的应力有关。由此，电介质膜的折射率在对应于层叠表面30的表面状态的规定值以下的情况下，该电介质膜在半导体层叠构造11的层叠表面30上形成时，由于在电介质膜和层叠表面30的半导体层之间作用的应力在最佳状态，可以说热处理后不会产生表面开裂。换言之，不限于上述材料，关于半导体层与其上堆积的电介质层，半导体层的表面状态与电介质层的折射率之间与图10所示同样的关系成立，通过设定使层叠表面30的表面状态与电介质层的折射率在热处理后的电介质膜为良好的范围的条件，可改善半导体层与电介质层的粘合性，且形成热处理后不剥离的电介质层。

本实施方式中热处理的温度为900℃，而也另行制作了在其它温度下进行热处理的样本，进行相当于窗口区域的半导体层的能带隙的增加的测定。图11为表示热处理的温度和相当于窗口区域的半导体层的能带隙的增加关系的曲线图。由图11可知，如果热处理温度在800℃以上，则显示为半导体层12-1、12-2～12-7的结晶状态为包括混晶的状态(相当于窗口区域的半导体层的能带隙增加)。

热处理结束后，进行了为完成半导体激光器元件10的其它的必要的工艺。首先，为形成脊17，在半导体层叠构造11的层叠表面30中对相当于脊17的顶部的位置进行平版印刷(lithography)、掩模(masking)。掩模后，如图12(a)所示，通过蚀刻而去除掩模了的地方以外的p接触层12-7、和p覆盖层12-6的上部，形成脊17。

脊17形成后，对半导体层叠构造11的露出面使用CVD装置，使由SiN构成的绝缘层成膜。然后如图12(b)所示，去除上部电极22(参照图5(a))所接触位置的绝缘层21。然后在形成上部电极22之后，研磨半导体基板14的背面至厚度为100μm左右为止，在研磨面上形成下部电极23。然后将半导体基板14搬入退火(anneal)装置，进行所形成的电极的烧结。烧结结束后，半导体基板14解理为条状，使用CVD装置，在解理面的一个面上形成由电介质多层膜构成的低反射膜19，在另一面上形成由电介质多层膜构成的高反射膜20。最后，按各半导体激光器元件10切分成为条状的半导体基板14，完成半导体激光器元件10。基于本发明的半导体激光器元件可以应用于使用了当前普及的半导体激光器的通信设备。

最后，图13中表示根据本发明的具有GaAs的活性层的半导体层叠构造的混晶化的能带隙差(ΔEg，活性层的窗口区域与非窗口区域的能带隙的差)与热处理温度之间的关系。根据本发明，与现有技术相比，在相同温度下可到达更高的ΔEg。另外，与现有技术相比，由于显现表面开裂的边界温度变高，所以与现有技术相比可在高温进行热处理，结果可制作具有大的能带隙的窗口区域。热处理温度在900℃左右下，可使窗口区域的能带隙的增加为70meV以上，非窗口区域的能带隙的增加为10meV以下，可以制作以往无表面开裂的制作困难的ΔEg＞50emV的窗口。

如上，根据本发明，能达到以下显著效果：半导体层与电介质层的粘合性改善，不会产生电介质膜的开裂(剥离)，电介质层的作用(窗口区域的混晶化的促进和非窗口区域的混晶抑制)被充分发挥，且不会使接触电阻增大。

产业上的可利用性

本发明可适当地利用于例如光通信领域所用的各种半导体器件。

Claims (8)

1.一种半导体器件的制造方法，所述半导体器件在结构中包括半导体层和在该半导体层上堆积的电介质层，该制造方法的特征在于，包括：

半导体层形成步骤，形成所述半导体层；

表面处理步骤，对于所述半导体层形成步骤中形成的所述半导体层的表面，实施用于除去残留碳化合物的表面处理；

电介质膜形成步骤，在所述表面处理步骤中实施过表面处理的半导体层的表面的至少一部分，以对应于所述表面处理后的表面状态的堆积条件，形成电介质膜；和

热处理步骤，通过对所述电介质膜形成步骤中形成了电介质膜的所述半导体层实施热处理，从而使所述半导体层的至少一部分区域的结晶状态改变，

所述半导体层为GaAs系半导体层，

在所述表面处理步骤中，使用硫酸混合液实施表面处理，使得所述表面与水的接触角成为60度以下，

所述电介质膜形成步骤中所形成的电介质膜的折射率为2.1以下，

所述半导体器件为半导体激光器，

所述至少一部分区域为半导体激光器的窗口区域，

所述窗口区域与非窗口区域的能带隙差ΔEg大于50meV。

2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，

所述半导体层为由多种类的半导体层构成的半导体层叠构造。

3.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，

所述半导体层叠构造中包括化合物系半导体层。

4.根据权利要求3所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，

所述热处理步骤中的热处理的温度，是所述半导体层叠构造的至少一层的至少一部分区域的结晶状态成为包括混晶的状态的温度以上的温度。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，

所述电介质膜为SiN。

6.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，

所述热处理步骤中的所述热处理的温度为800℃以上。

7.一种半导体器件，其特征在于，

通过权利要求1～6中任意一项所述的半导体器件的制造方法来制造。

8.一种通信设备，其特征在于，

使用了权利要求7所述的半导体器件。