JP2000082863A - Manufacture of semiconductor light emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体発光素子
の製造方法に関し、特に、共振器端面にパッシベーショ
ン膜または窓層を形成するようにした半導体発光素子の
製造に適用して好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a method suitable for manufacturing a semiconductor light emitting device in which a passivation film or a window layer is formed on an end face of a resonator. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体レーザにおいては、素子寿命や信
頼性を低下させる要因の一つとして、共振器端面の劣化
の問題が知られている。この端面劣化には、共振器端面
において酸化が進行する慢性的な劣化と、半導体レーザ
を高光出力密度で動作させたときに共振器端面が瞬時に
破壊される急激な劣化、いわゆる光学損傷（ＣＯＤ，Ca
tastrophic Optical Damage ）とがある。2. Description of the Related Art In a semiconductor laser, a problem of deterioration of a cavity facet is known as one of factors for reducing the life and reliability of an element. The end face deterioration includes chronic deterioration in which oxidation progresses on the end face of the resonator, and rapid deterioration in which the end face of the resonator is instantaneously destroyed when the semiconductor laser is operated at a high light output density, so-called optical damage (COD). , Ca
tastrophic Optical Damage).
【０００３】この対策として、従来より、半導体レーザ
においては、共振器端面にＡｌ2 Ｏ3 膜のようなパッシ
ベーション膜が設けられ、共振器端面における酸化の進
行を抑える工夫がなされている。また、例えば、高出力
型の半導体レーザにおいては、ＣＯＤレベルを向上させ
るために、通常、共振器端面に、この共振器端面から出
射される光を吸収しない、言い換えれば、活性層よりも
バンドギャップの大きい半導体からなる窓層が設けら
れ、共振器端面における光密度を低減する工夫がなされ
ている。[0003] As a countermeasure, conventionally, a semiconductor laser, a passivation film such as Al 2 O 3 film is provided on the cavity end face, devised to suppress the progress of oxidation in the cavity end face has been made. Also, for example, in a high-power type semiconductor laser, in order to improve the COD level, normally, the light emitted from the cavity facet is not absorbed on the cavity facet, in other words, the band gap is larger than that of the active layer. A window layer made of a semiconductor having a large diameter is provided to reduce the light density at the end face of the resonator.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように共振器端面にパッシベーション膜や窓層を設けて
端面劣化を抑えるようにしても、共振器端面を形成する
プロセスからパッシベーション膜または窓層を形成する
プロセスまでの間に、共振器端面に酸化膜ができている
と、この酸化膜によって共振器端面に表面準位が形成さ
れ、パッシベーション膜や窓層を設けることによって期
待される効果、例えばＣＯＤレベルの向上効果などを十
分に得ることはできない。このため、従来技術によっ
て、パッシベーション効果や窓効果を最大限に引き出す
ためには、例えば、共振器端面の形成からパッシベーシ
ョン膜または窓層の形成までを、酸素を除去したプロセ
ス条件および環境で一貫して行わなければならず、高価
な設備と高度な管理とが必要であり、半導体レーザの製
造コストが上昇するという問題があった。However, even if the passivation film or the window layer is provided on the end face of the resonator to suppress the deterioration of the end face as described above, the passivation film or the window layer is removed from the process of forming the end face of the resonator. If an oxide film is formed on the cavity facet before the forming process, a surface level is formed on the cavity facet by the oxide film, and the effect expected by providing a passivation film or a window layer, for example, The effect of improving the COD level cannot be sufficiently obtained. For this reason, in order to maximize the passivation effect and the window effect by the conventional technology, for example, from the formation of the resonator end face to the formation of the passivation film or the window layer, the process conditions and the environment from which oxygen has been removed have to be consistent. This requires expensive equipment and sophisticated management, and raises the manufacturing cost of the semiconductor laser.
【０００５】そこで、そのような高価な設備と高度な管
理とを伴う一貫プロセスを用いることなく、低コストで
信頼性の高い半導体レーザを製造することができる手法
として、硫黄（Ｓ）を含む溶液を用いて共振器端面をウ
エット処理することにより、共振器端面から酸化膜を除
去すると共に、Ｓ原子またはＳ分子の表面トラップによ
って表面酸化を抑制するようにした技術（例えば、特許
第２６８０９７１号）が提案されている。[0005] Therefore, as a method of manufacturing a highly reliable semiconductor laser at low cost without using an integrated process involving such expensive equipment and sophisticated management, a solution containing sulfur (S) is used. A technique in which an oxide film is removed from the end face of the resonator by performing wet treatment on the end face of the resonator by using a method, and surface oxidation is suppressed by surface trapping of S atoms or S molecules (for example, Japanese Patent No. 2680971). Has been proposed.
【０００６】しかしながら、例えばＡｌＧａＡｓ系半導
体レーザやＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザのようなＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザにおいて、
硫黄は、レーザ構造を形成する半導体層に取り込まれた
ときにｎ型不純物となる物質である。したがって、共振
器端面に硫黄が残存した状態で熱処理などが施され、こ
の硫黄がレーザ構造を形成する半導体層内で活性化した
場合、共振器端面でのリーク電流の発生原因になる。ま
た、共振器端面に硫黄が残存する状態で窓層などを成長
させると、その成長時の熱によって硫黄が昇華し、成長
装置内にｎ型不純物である硫黄が飛散し、系の汚染を引
き起こすという問題がある。また、この場合、窓層が昇
華した硫黄を取り込みながら成長することによって、所
定外のｎ型半導体層が共振器端面の近傍に形成されてし
まい、これによってもリーク電流が発生する。[0006] However, for example, II such as an AlGaAs semiconductor laser or an AlGaInP semiconductor laser is used.
In a semiconductor laser using an IV group compound semiconductor,
Sulfur is a substance that becomes an n-type impurity when taken into a semiconductor layer forming a laser structure. Therefore, when heat treatment or the like is performed in a state where sulfur remains on the cavity facet, and this sulfur is activated in the semiconductor layer forming the laser structure, it causes leakage current at the cavity facet. Further, when a window layer or the like is grown in a state where sulfur remains on the cavity end face, the sulfur during the growth causes sublimation of sulfur, and sulfur, which is an n-type impurity, scatters in the growth apparatus, causing system contamination. There is a problem. Further, in this case, the window layer grows while taking in the sublimated sulfur, so that an n-type semiconductor layer other than the predetermined one is formed in the vicinity of the resonator end face, which also causes a leak current.
【０００７】さらに、ウエット処理に用いられる硫黄を
含む溶液は、それ自体がエッチング効果を有するもので
ある。一方、半導体レーザにおいては、通常、組成の異
なる複数の半導体層を積層させることによってレーザ構
造が形成されている。したがって、組成の異なる各半導
体層間では、硫黄を含む溶液によるエッチングレートも
異なってくるために、この硫黄を含む溶液を用いて共振
器端面をウエット処理した場合、共振器端面に段差が形
成される。このように共振器端面に段差が形成される
と、共振器端面において光の損失が生じるために、やは
りレーザ特性が悪化する。Further, the sulfur-containing solution used for the wet treatment has an etching effect by itself. On the other hand, in a semiconductor laser, a laser structure is usually formed by laminating a plurality of semiconductor layers having different compositions. Therefore, the etching rate of the solution containing sulfur is different between the semiconductor layers having different compositions. Therefore, when the cavity end face is wet-processed using the sulfur-containing solution, a step is formed on the cavity end face. . When a step is formed on the end face of the resonator in this manner, light loss occurs on the end face of the resonator, so that the laser characteristics also deteriorate.
【０００８】したがって、この発明の目的は、共振器端
面の表面準位を低減することができ、光学損傷レベル、
信頼性および特性の向上を図ることができる半導体発光
素子の製造方法を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to reduce the surface level of the cavity end face, and to reduce the optical damage level,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device capable of improving reliability and characteristics.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の発明による半導体発光素子の製造
方法は、基板上に発光素子構造を形成する半導体層を成
長させる工程と、発光素子構造を形成する半導体層に共
振器端面を形成する工程と、共振器端面をリンを含む雰
囲気中で熱処理する工程と、共振器端面にパッシベーシ
ョン膜または共振器端面から出射される光を吸収しない
半導体からなる窓層を形成する工程とを有することを特
徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising the steps of: growing a semiconductor layer forming a light emitting device structure on a substrate; Forming a cavity facet on the semiconductor layer forming the light emitting element structure, heat treating the cavity facet in an atmosphere containing phosphorus, and absorbing light emitted from the passivation film or the cavity facet on the cavity facet. Forming a window layer made of a semiconductor not to be used.
【００１０】この発明の第２の発明による半導体発光素
子の製造方法は、基板上に発光素子構造を形成する半導
体層を成長させる工程と、発光素子構造を形成する半導
体層に共振器端面を形成する工程と、共振器端面をリン
を含む雰囲気中でプラズマ処理する工程と、共振器端面
にパッシベーション膜または共振器端面から出射される
光を吸収しない半導体からなる窓層を形成する工程とを
有することを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein a semiconductor layer forming a light emitting device structure is grown on a substrate, and a cavity facet is formed in the semiconductor layer forming the light emitting device structure. Performing a plasma treatment on the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus, and forming a passivation film or a window layer made of a semiconductor that does not absorb light emitted from the resonator end face on the resonator end face. It is characterized by the following.
【００１１】この発明の第３の発明による半導体発光素
子の製造方法は、基板上に発光素子構造を形成する半導
体層を成長させる工程と、発光素子構造を形成する半導
体層に共振器端面を形成する工程と、共振器端面に、構
成元素にリンを含む材料からなるパッシベーション膜ま
たは構成元素にリンを含みかつ共振器端面から出射され
る光を吸収しない半導体からなる窓層を形成し、この
際、パッシベーション膜または窓層の形成に用いられる
原料のうちリンを含む原料をパッシベーション膜または
窓層形成用の処理室内に所定時間導入した後、パッシベ
ーション膜または窓層の形成に用いられる全ての原料を
処理室内に導入してパッシベーション膜または窓層の実
質的な形成を行う工程とを有することを特徴とするもの
である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein a semiconductor layer forming a light emitting device structure is grown on a substrate, and a cavity facet is formed in the semiconductor layer forming the light emitting device structure. Forming a passivation film made of a material containing phosphorus as a constituent element or a window layer made of a semiconductor containing phosphorus as a constituent element and not absorbing light emitted from the end face of the resonator. After introducing a phosphorus-containing material among the raw materials used for forming the passivation film or the window layer into the processing chamber for forming the passivation film or the window layer for a predetermined time, all the raw materials used for forming the passivation film or the window layer are removed. A step of substantially forming a passivation film or a window layer by being introduced into a processing chamber.
【００１２】この発明において、発光素子構造を形成す
る半導体層は、少なくとも、基板上の第１導電型の第１
のクラッド層と、この上の活性層と、この上の第２導電
型の第２のクラッド層とからなる。これらの発光素子構
造を形成する半導体層は、典型的には有機金属化学気相
成長法または分子線エピタキシー法により成長させる。
これらの発光素子構造を形成する半導体層の材料として
は、典型的にはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が用いられる
が、場合によっては窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いてもよい。ここで、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群より選ばれた
少なくとも一種類のＩＩＩ族元素と、ＡｓおよびＰから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のＶ族元素とから
なる。また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、Ｇ
ａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群より選ばれた少なく
とも一種類のＩＩＩ族元素と、少なくともＮを含み、場
合によってはさらにＡｓまたはＰを含むＶ族元素とから
なる。すなわち、この発明は、例えば、光ディスク装置
の光源などに用いられるＡｌＧａＡｓ系半導体発光素子
や赤色発光可能なＡｌＧａＩｎＰ半導体発光素子の製造
は勿論、長波長帯のＧａＩｎＡｓ系半導体発光素子やＩ
ｎＰ系半導体発光素子、さらには、青色発光可能なＧａ
Ｎ系半導体発光素子の製造にも適用可能である。In the present invention, the semiconductor layer forming the light emitting element structure includes at least a first conductive type first layer on the substrate.
, An active layer thereon, and a second conductive type second cladding layer thereon. The semiconductor layers forming these light emitting element structures are typically grown by metal organic chemical vapor deposition or molecular beam epitaxy.
As a material of a semiconductor layer forming these light emitting element structures, a group III-V compound semiconductor is typically used, but a nitride group III-V compound semiconductor may be used in some cases. Here, the group III-V compound semiconductor includes at least one group III element selected from the group consisting of Ga, Al, In, and B, and at least one group V element selected from the group consisting of As and P. Consists of elements. In addition, nitride III-V compound semiconductors are
It is composed of at least one group III element selected from the group consisting of a, Al, In and B, and a group V element containing at least N and, in some cases, further containing As or P. That is, the present invention is applicable not only to the manufacture of an AlGaAs-based semiconductor light-emitting element used as a light source of an optical disk device and the like, but also to a long-wavelength band GaInAs-based semiconductor light-emitting element
nP-based semiconductor light emitting device, and further, Ga capable of emitting blue light
It is also applicable to the manufacture of N-based semiconductor light emitting devices.
【００１３】この発明において、パッシベーション膜の
材料としては、例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ
4 などが用いられる。このパッシベーション膜は、例え
ば、蒸着法、化学気相成長法またはプラズマ化学気相成
長法により形成される。また、この発明において、窓層
の材料としては、好適には例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体または窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が用いら
れる。この窓層は、例えば、有機金属化学気相成長法ま
たは分子線エピタキシー法により形成される。In the present invention, the material of the passivation film is, for example, Al 2 O 3 , SiO 2 , Si 3 N
4 etc. are used. This passivation film is formed by, for example, an evaporation method, a chemical vapor deposition method, or a plasma chemical vapor deposition method. In the present invention, as the material of the window layer, for example, a III-V compound semiconductor or a nitride III-V compound semiconductor is preferably used. This window layer is formed by, for example, a metal organic chemical vapor deposition method or a molecular beam epitaxy method.
【００１４】この発明の第１の発明において、共振器端
面をリンを含む雰囲気中で熱処理する工程は、好適には
発光素子構造を形成する半導体層の成長温度より低い温
度で行われる。In the first aspect of the present invention, the step of heat-treating the cavity end face in an atmosphere containing phosphorus is preferably performed at a temperature lower than the growth temperature of the semiconductor layer forming the light emitting element structure.
【００１５】この発明の第１の発明において、共振器端
面をリンを含む雰囲気中で熱処理する工程と、共振器端
面にパッシベーション膜または窓層を形成する工程と
は、別々の処理室で行ってもよいし、同一の処理室で行
ってもよい。共振器端面をリンを含む雰囲気中で熱処理
する工程と、共振器端面にパッシベーション膜または窓
層を形成する工程とを同一の処理室で行う場合、これら
の工程は、例えば、パッシベーション膜または窓層形成
用の処理室で連続して行うことができる。In the first aspect of the present invention, the step of heat-treating the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus and the step of forming a passivation film or a window layer on the resonator end face are performed in separate processing chambers. Or in the same processing chamber. In the case where the step of heat-treating the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus and the step of forming a passivation film or a window layer on the resonator end face are performed in the same processing chamber, these steps include, for example, a passivation film or a window layer. It can be performed continuously in a processing chamber for forming.
【００１６】この発明の第１の発明においては、共振器
端面をリンを含む雰囲気中で熱処理した後、共振器端面
にパッシベーション膜または窓層を形成する前に、共振
器端面に付着したリンを除去してもよい。共振器端面に
付着したリンの除去は、例えば、基板を加熱してリンを
昇華させることにより行うことが可能である。この場
合、共振器端面に付着したリンは、発光素子構造を形成
する半導体層の成長温度より低い温度で除去することが
好ましい。また、共振器端面に付着したリンを除去した
後、共振器端面にパッシベーション膜または窓層を形成
するまでの間に、共振器端面が再度酸化されることを防
止する観点から、共振器端面をリンを含む雰囲気中で熱
処理する工程、共振器端面に付着したリンを除去する工
程、共振器端面にパッシベーション膜または窓層を形成
する工程のうち、少なくとも共振器端面に付着したリン
を除去する工程と、共振器端面にパッシベーション膜ま
たは窓層を形成する工程とは、同一の処理室で行うこと
が好ましい。共振器端面に付着したリンを除去する工程
と、共振器端面にパッシベーション膜または窓層を形成
する工程とを同一の処理室で行う場合、これらの工程
は、例えば、パッシベーション膜または窓層形成用の処
理室で連続して行うことができる。In the first aspect of the present invention, after the resonator end face is heat-treated in an atmosphere containing phosphorus, phosphorus adhering to the resonator end face is formed before a passivation film or a window layer is formed on the resonator end face. It may be removed. The removal of phosphorus attached to the end face of the resonator can be performed, for example, by heating the substrate to sublimate the phosphorus. In this case, it is preferable that phosphorus attached to the end face of the resonator be removed at a temperature lower than the growth temperature of the semiconductor layer forming the light emitting element structure. From the viewpoint of preventing the end face of the resonator from being oxidized again before removing the phosphorus attached to the end face of the resonator and before forming the passivation film or the window layer on the end face of the resonator, the end face of the resonator is removed. A step of heat-treating in an atmosphere containing phosphorus, a step of removing phosphorus adhering to the resonator end face, and a step of forming a passivation film or a window layer on the resonator end face, wherein at least phosphorus adhering to the resonator end face is removed. The step of forming the passivation film or the window layer on the end face of the resonator is preferably performed in the same processing chamber. When the step of removing phosphorus adhering to the resonator end face and the step of forming a passivation film or a window layer on the resonator end face are performed in the same processing chamber, these steps are performed, for example, for forming a passivation film or a window layer. Can be continuously performed in the processing chamber.
【００１７】この発明の第２の発明において、共振器端
面をリンを含む雰囲気中でプラズマ処理する工程は、好
適には発光素子構造を形成する半導体層の成長温度より
低い温度で行わる。In the second aspect of the present invention, the step of performing plasma treatment on the end face of the resonator in an atmosphere containing phosphorus is preferably performed at a temperature lower than the growth temperature of the semiconductor layer forming the light emitting element structure.
【００１８】この発明の第２の発明において、共振器端
面をリンを含む雰囲気中でプラズマ処理する工程と、共
振器端面にパッシベーション膜または窓層を形成する工
程とは、別々の処理室で行ってもよいし、同一の処理室
で行ってもよい。共振器端面をリンを含む雰囲気中でプ
ラズマ処理する工程と、共振器端面にパッシベーション
膜または窓層を形成する工程とを同一の処理室で行う場
合、これらの工程は、例えば、パッシベーション膜また
は窓層形成用の処理室で連続して行うことができる。In the second aspect of the present invention, the step of performing plasma processing on the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus and the step of forming a passivation film or a window layer on the resonator end face are performed in separate processing chambers. Or in the same processing chamber. In the case where the step of performing plasma processing on the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus and the step of forming a passivation film or a window layer on the resonator end face are performed in the same processing chamber, these steps may be performed, for example, using a passivation film or a window. It can be performed continuously in a processing chamber for forming a layer.
【００１９】この発明の第２の発明においては、共振器
端面をリンを含む雰囲気中でプラズマ処理した後、共振
器端面にパッシベーション膜または窓層を形成する前
に、共振器端面に付着したリンを除去してもよい。共振
器端面に付着したリンの除去は、例えば、基板を加熱し
てリンを昇華させることにより行うことが可能である。
この場合、共振器端面に付着したリンは、発光素子構造
を形成する半導体層の成長温度より低い温度で除去する
ことが好ましい。また、共振器端面に付着したリンを除
去した後、共振器端面にパッシベーション膜または窓層
を形成するまでの間に、共振器端面が再度酸化されるこ
とを防止する観点から、共振器端面をリンを含む雰囲気
中でプラズマ処理する工程、共振器端面に付着したリン
を除去する工程、共振器端面にパッシベーション膜また
は窓層を形成する工程のうち、少なくとも共振器端面に
付着したリンを除去する工程と、共振器端面にパッシベ
ーション膜または窓層を形成する工程とは、同一の処理
室で行うことが好ましい。共振器端面に付着したリンを
除去する工程と、共振器端面にパッシベーション膜また
は窓層を形成する工程とを同一の処理室で行う場合、こ
れらの工程は、例えば、パッシベーション膜または窓層
形成用の処理室で連続して行うことができる。In the second aspect of the present invention, after the end face of the resonator is subjected to the plasma treatment in an atmosphere containing phosphorus, before the passivation film or the window layer is formed on the end face of the resonator, the phosphor adhered to the end face of the resonator is formed. May be removed. The removal of phosphorus attached to the end face of the resonator can be performed, for example, by heating the substrate to sublimate the phosphorus.
In this case, it is preferable that phosphorus attached to the end face of the resonator be removed at a temperature lower than the growth temperature of the semiconductor layer forming the light emitting element structure. From the viewpoint of preventing the end face of the resonator from being oxidized again before removing the phosphorus attached to the end face of the resonator and before forming the passivation film or the window layer on the end face of the resonator, the end face of the resonator is removed. Among the steps of performing a plasma treatment in an atmosphere containing phosphorus, removing phosphorus adhering to the resonator end face, and forming a passivation film or a window layer on the resonator end face, at least removing phosphorus adhering to the resonator end face. The step and the step of forming a passivation film or a window layer on the end face of the resonator are preferably performed in the same processing chamber. When the step of removing phosphorus adhering to the resonator end face and the step of forming a passivation film or a window layer on the resonator end face are performed in the same processing chamber, these steps are performed, for example, for forming a passivation film or a window layer. Can be continuously performed in the processing chamber.
【００２０】この発明の第１の発明および第２の発明に
おいて、リンを含む雰囲気は、例えば、フォスフィンガ
ス、ターシャリーブチルフォスフィンガスまたはこれら
を含む混合ガスにより構成される。また、この発明の第
３の発明において、リンを含む原料は、例えば、フォス
フィンガスまたはターシャリーブチルフォスフィンガス
である。In the first and second aspects of the present invention, the atmosphere containing phosphorus is composed of, for example, phosphine gas, tertiary butyl phosphine gas, or a mixed gas containing these. In the third aspect of the present invention, the raw material containing phosphorus is, for example, phosphine gas or tertiary butyl phosphine gas.
【００２１】上述のように構成されたこの発明の第１の
発明によれば、発光素子構造を形成する半導体層に共振
器端面を形成した後、共振器端面をリンを含む雰囲気中
で熱処理することにより、共振器端面に形成された酸化
膜が除去されるので、共振器端面の表面準位を低減する
ことができる。また、酸化膜が除去された後の共振器端
面にはリンが付着し、これによって共振器端面がリンに
よって非活性化され、酸化されにくい状態となるため、
共振器端面にパッシーベーション膜または窓層を形成す
るまでの間に、共振器端面が再度酸化されることを防止
することができる。According to the first aspect of the present invention configured as described above, after forming a cavity facet in a semiconductor layer forming a light emitting element structure, the cavity facet is heat-treated in an atmosphere containing phosphorus. This removes the oxide film formed on the cavity facet, so that the surface level of the cavity facet can be reduced. In addition, phosphorus adheres to the resonator end face after the oxide film is removed, and the resonator end face is deactivated by phosphorus, so that it becomes hard to be oxidized.
Until the passivation film or the window layer is formed on the end face of the resonator, the end face of the resonator can be prevented from being oxidized again.
【００２２】上述のように構成されたこの発明の第２の
発明によれば、発光素子構造を形成する半導体層に共振
器端面を形成した後、共振器端面をリンを含む雰囲気中
でプラズマ処理することにより、共振器端面に形成され
た酸化膜が除去されるので、共振器端面の表面準位を低
減することができる。また、酸化膜が除去された後の共
振器端面にはリンが付着し、これによって共振器端面が
リンによって非活性化され、酸化されにくい状態となる
ため、共振器端面にパッシーベーション膜または窓層を
形成するまでの間に、共振器端面が再度酸化されること
を防止することができる。According to the second aspect of the present invention configured as described above, after forming a cavity facet in a semiconductor layer forming a light emitting element structure, the cavity facet is subjected to plasma treatment in an atmosphere containing phosphorus. By doing so, the oxide film formed on the end face of the resonator is removed, so that the surface level of the end face of the resonator can be reduced. In addition, phosphorus adheres to the cavity end face after the oxide film is removed, and the phosphor end face is deactivated by phosphorus, and is hardly oxidized. Therefore, a passivation film or a window is formed on the cavity end face. Until the layer is formed, the end face of the resonator can be prevented from being oxidized again.
【００２３】上述のように構成されたこの発明の第３の
発明によれば、共振器端面に、構成元素にリンを含む材
料からなるパッシベーション膜または構成元素にリンを
含みかつ共振器端面から出射される光を吸収しない半導
体からなる窓層を形成する際に、パッシベーション膜ま
たは窓層の実質的な形成に先立って、パッシベーション
膜または窓層の形成に用いられる原料のうちリンを含む
原料をパッシベーション膜または窓層形成用の処理室内
に所定時間導入することにより、共振器端面に形成され
た酸化膜が除去されるので、共振器端面の表面準位を低
減することができる。また、共振器端面からの酸化膜の
除去と、パッシベーション膜または窓層の形成とを同一
の処理室で連続して行うようにしていることにより、酸
化膜が除去された後の共振器端面が再度酸化されること
を防止することができる。According to the third aspect of the present invention configured as described above, a passivation film made of a material containing phosphorus as a constituent element or a phosphor containing phosphorus as a constituent element is emitted from the end face of the resonator. When forming a window layer made of a semiconductor that does not absorb the light to be irradiated, prior to the substantial formation of the passivation film or the window layer, passivation is performed using a phosphorus-containing material among the raw materials used for forming the passivation film or the window layer. The oxide film formed on the end face of the resonator is removed by introducing it into the processing chamber for forming the film or the window layer for a predetermined time, so that the surface level of the end face of the resonator can be reduced. In addition, since the removal of the oxide film from the cavity end face and the formation of the passivation film or the window layer are performed continuously in the same processing chamber, the cavity end face after the oxide film is removed is reduced. It can be prevented from being oxidized again.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals.
【００２５】まず、この発明の第１の実施形態について
説明する。ここでは、この発明による半導体発光素子の
製造方法を、共振器端面に窓構造を有するＡｌＧａＡｓ
系半導体レーザの製造に適用した場合について説明す
る。このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、ＤＨ（Double
Heterostructure）構造を有する。図１〜図４は、この
第１の実施形態による半導体レーザの製造方法を説明す
るための断面図であり、図１は、半導体レーザの共振器
長方向と垂直な断面、図２〜図４は、半導体レーザの共
振器長方向と平行な断面を示す。First, a first embodiment of the present invention will be described. Here, a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention is described by using an AlGaAs having a window structure on a cavity end face.
A case where the present invention is applied to the production of a semiconductor laser will be described. This AlGaAs-based semiconductor laser is a DH (Double
Heterostructure) structure. 1 to 4 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment. FIG. 1 is a cross section perpendicular to the cavity length direction of the semiconductor laser. Shows a cross section parallel to the cavity length direction of the semiconductor laser.
【００２６】この第１の実施形態による半導体レーザの
製造方法においては、まず、図１Ａに示すように、例え
ば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ
型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッ
ド層２、アンドープのＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ
型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層５を順次成長させる。ここで、ｎ型Ａｌx1Ｇ
ａ1-x1Ａｓクラッド層２およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ
クラッド層４におけるＡｌ組成比ｘ１と、Ａｌx2Ｇａ
1-x2Ａｓ活性層３におけるＡｌ組成比ｘ２とは、０≦ｘ
２＜ｘ１≦１の関係を満たしている。これらのｘ１およ
びｘ２の一例を挙げると、ｘ１＝０．５、ｘ２＝０．１
である。また、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２に
は、ｎ型不純物として例えばＳｉまたはＳｅが導入さ
れ、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層５には、ｐ型不純物として例えばＺｎ
またはＭｇが導入される。In the method of manufacturing a semiconductor laser according to the first embodiment, first, as shown in FIG. 1A, for example, n metal is deposited by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
An n-type Al x1 Ga 1-x1 As clad layer 2, an undoped Al x2 Ga 1-x2 As active layer 3, a p - type GaAs substrate 1,
Al x1 Ga 1-x1 As clad layer 4 and p-type GaAs
The cap layer 5 is sequentially grown. Here, n-type Al x1 G
a 1-x1 As clad layer 2 and p-type Al x1 Ga 1-x1 As
Al composition ratio x1 in cladding layer 4 and Al x2 Ga
The Al composition ratio x2 in the 1-x2 As active layer 3 is 0 ≦ x
2 <x1 ≦ 1 is satisfied. As an example of these x1 and x2, x1 = 0.5, x2 = 0.1
It is. The n-type Al x1 Ga 1-x1 As clad layer 2 is doped with, for example, Si or Se as an n-type impurity, and the p-type Al x1 Ga 1-x1 As clad layer 4 and the p-type G
The aAs cap layer 5 includes, for example, Zn as a p-type impurity.
Alternatively, Mg is introduced.
【００２７】次に、図１Ｂに示すように、ｐ型ＧａＡｓ
キャップ層５の全面に例えばＳｉＯ2 膜やＳｉＮ膜を形
成した後、これをエッチングによりパターニングして所
定幅のストライプ状のマスク（図示せず）を形成する。
次に、このマスクを用いて、ウエットエッチング法によ
りｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４の厚さ方向の途
中の深さまでエッチングし、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓク
ラッド層４の上層部、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５を一方
向に延びる所定幅のリッジストライプ形状にパターニン
グする。Next, as shown in FIG. 1B, p-type GaAs
After forming, for example, a SiO 2 film or a SiN film on the entire surface of the cap layer 5, this is patterned by etching to form a stripe-shaped mask (not shown) having a predetermined width.
Next, using the mask to etch the p-type Al x1 Ga 1-x1 As the middle of the depth of the thickness direction of the cladding layer 4 by wet etching, the p-type Al x1 Ga 1-x1 As cladding layer 4 The upper layer portion, the p-type GaAs cap layer 5, is patterned into a ridge stripe shape having a predetermined width extending in one direction.
【００２８】次に、図１Ｃに示すように、上述のエッチ
ングに用いたものと同一のマスクを成長マスクとして用
いて、例えばＭＯＣＶＤ法により、リッジストライプ部
の両側の部分を埋め込むようにｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層
６を成長させる。このｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層６には、
ｎ型不純物として例えばＳｉまたはＳｅが導入される。
この後、上述のマスクをエッチング除去する。Next, as shown in FIG. 1C, using the same mask as that used for the above-mentioned etching as a growth mask, n-type GaAs is embedded by MOCVD, for example, so as to bury the portions on both sides of the ridge stripe portion. The current confinement layer 6 is grown. The n-type GaAs current confinement layer 6 includes:
For example, Si or Se is introduced as an n-type impurity.
Thereafter, the mask is removed by etching.
【００２９】次に、図２Ａに示すように、ｐ型ＧａＡｓ
キャップ層５およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層６（図２Ａ
においては図示せず）の全面に、例えばＳｉＯ2 膜やＳ
ｉＮ膜を形成した後、これをエッチングによりパターニ
ングして所定形状のマスク７を形成する。このマスク７
は、共振器端面を形成する部分に開口を有する。Next, as shown in FIG. 2A, p-type GaAs
The cap layer 5 and the n-type GaAs current confinement layer 6 (FIG. 2A)
Is not shown in the figure), for example, an SiO 2 film or S
After forming the iN film, the iN film is patterned by etching to form a mask 7 having a predetermined shape. This mask 7
Has an opening at the portion forming the resonator end face.
【００３０】次に、図２Ｂに示すように、マスク７をエ
ッチングマスクとして用いて、例えば反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）法により、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層
６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａ
ｓクラッド層４、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３およびｎ
型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２を、ｎ型ＧａＡｓ基
板１の表面が露出するまでエッチングする。このとき、
ｎ型ＧａＡｓ基板１が例えば０．５μｍ程度エッチング
されるようにしてもよい。これにより、レーザ構造を形
成する半導体層が所定の共振器の形状にパターニングさ
れると共に、この共振器の両端に、エッチング端面から
なる共振器端面８が形成される。このＲＩＥのエッチン
グガスとしては、例えば塩素系ガスまたは臭素系ガスを
用いる。Next, as shown in FIG. 2B, using the mask 7 as an etching mask, the n-type GaAs current confinement layer 6, the p-type GaAs cap layer 5, the p-type GaAs cap layer 5, for example, by reactive ion etching (RIE). Al x1 Ga 1-x1 A
s cladding layer 4, Al x2 Ga 1-x2 As active layer 3 and n
The type Al x1 Ga 1-x1 As clad layer 2 is etched until the surface of the n-type GaAs substrate 1 is exposed. At this time,
The n-type GaAs substrate 1 may be etched, for example, by about 0.5 μm. As a result, the semiconductor layer forming the laser structure is patterned into a predetermined resonator shape, and the resonator end faces 8 formed by etching end faces are formed at both ends of the resonator. As the RIE etching gas, for example, a chlorine-based gas or a bromine-based gas is used.
【００３１】ここで、これらの共振器端面８を形成する
際のエッチングは、一般にＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法によ
る結晶成長に比べて低真空条件で行われるため、雰囲気
中に残存する酸素などによって、形成された共振器端面
８が酸化される。また、共振器端面８の形成後、基板が
大気中に取り出されることによっても、共振器端面８は
酸化される。符号９は、このようにして共振器端面８に
形成された酸化膜（自然酸化膜）を示す。この酸化膜９
の厚さは、例えば数原子層〜数十原子層程度である。な
お、実際には、この酸化膜はエッチング底面にも形成さ
れるが、図２Ｂにおいては、共振器端面８に形成された
酸化膜９のみを示す。Here, the etching for forming these resonator end faces 8 is generally performed under a lower vacuum condition than the crystal growth by the MOCVD method or the MBE method. The cavity facet 8 thus oxidized. Further, after the formation of the resonator end face 8, the substrate is taken out into the atmosphere, so that the resonator end face 8 is oxidized. Reference numeral 9 denotes an oxide film (natural oxide film) thus formed on the cavity end face 8. This oxide film 9
Is about several atomic layers to several tens of atomic layers, for example. Note that, although this oxide film is actually formed also on the etching bottom surface, FIG. 2B shows only the oxide film 9 formed on the resonator end face 8.
【００３２】次に、上述のように共振器端面８の形成ま
で行った状態のｎ型ＧａＡｓ基板１を、例えば、熱処理
装置に搬入する。そして、図３Ａに示すように、マスク
７を用いて、共振器端面８を、例えばフォスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）ガス、ターシャリーブチルフォスフィン（ＴＢ
Ｐ）ガスまたはこれらを含む混合ガスのようなリンを含
む雰囲気中で熱処理する。この熱処理は、例えば、ｐ型
Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４やｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓクラッド層２に導入された不純物が、Ａｌx2Ｇａ
1-x2Ａｓ活性層３に拡散することを防止するために、例
えば、レーザ構造を形成する半導体層の成長温度（例え
ば８００℃前後の温度）より低い温度で行うことが好ま
しい。この熱処理条件の一例を挙げると、プロセスガス
としてＰＨ3ガスを用い、圧力を１００Ｔｏｒｒ、基板
温度を６５０℃とする。この条件での熱処理に要する時
間は、例えば、共振器端面８に数原子層〜数十原子層程
度の酸化膜９が形成されている場合で、約２０〜３０分
である。これにより、共振器端面８から酸化膜９が除去
されると共に、酸化膜９が除去された後の共振器端面８
にリンが付着し、共振器端面８がリンによって非活性化
された状態となる。この場合、リンは、レーザ構造を形
成する半導体層と弱い化学的な結合力によって共振器端
面８に吸着していると考えられる。符号１０は、この共
振器端面８に吸着したリンの層（リン吸着層）を示す。
このリン吸着層１０の厚さは例えば数原子層〜数十原子
層程度である。このリン吸着層１０は、共振器端面８の
酸化を防止する保護膜として作用する。なお、実際に
は、この熱処理によって、エッチング底面に形成された
酸化膜も除去され、このエッチング底面にもリン吸着層
が形成されるが、図３Ａにおいては、共振器端面８に形
成されたリン吸着層１０のみを示す。また、この場合、
共振器端面８に吸着したリンの一部がレーザ構造を形成
する半導体層と強く結合することにより、あるいは、共
振器端面８の内部に拡散することにより、共振器端面８
の一部がリン化層であるＡｌx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y 層
またはＧａＡｓy Ｐ1-y 層に置き代わっていてもよい。Next, the n-type GaAs substrate 1 in a state where the formation of the resonator end face 8 has been performed as described above is carried into, for example, a heat treatment apparatus. Then, as shown in FIG. 3A, using a mask 7, the resonator end face 8 is formed by, for example, phosphine (P
H 3 ) gas, tertiary butyl phosphine (TB
P) Heat treatment is performed in an atmosphere containing phosphorus such as a gas or a mixed gas containing these gases. This heat treatment is performed, for example, on the p-type Al x1 Ga 1-x1 As clad layer 4 or the n-type Al x1 Ga 1-x1.
The impurity introduced into the As cladding layer 2 is Al x2 Ga
In order to prevent the diffusion into the 1-x2 As active layer 3, it is preferable to carry out, for example, a temperature lower than the growth temperature of the semiconductor layer forming the laser structure (for example, a temperature around 800 ° C.). As an example of the heat treatment conditions, PH 3 gas is used as the process gas, the pressure is set to 100 Torr, and the substrate temperature is set to 650 ° C. The time required for the heat treatment under these conditions is, for example, about 20 to 30 minutes when the oxide film 9 of several to several tens of atomic layers is formed on the resonator end face 8. As a result, the oxide film 9 is removed from the cavity facet 8 and the cavity facet 8 after the oxide film 9 is removed.
Is attached, and the resonator end face 8 is in a state of being deactivated by phosphorus. In this case, it is considered that phosphorus is adsorbed on the cavity facet 8 by a weak chemical bonding force with the semiconductor layer forming the laser structure. Reference numeral 10 indicates a phosphorus layer (phosphorus adsorption layer) adsorbed on the resonator end face 8.
The thickness of the phosphorus adsorption layer 10 is, for example, about several atomic layers to several tens of atomic layers. The phosphorus adsorption layer 10 functions as a protective film for preventing the end face 8 of the resonator from being oxidized. Actually, this heat treatment also removes the oxide film formed on the etching bottom surface, and also forms a phosphorus adsorption layer on the etching bottom surface. In FIG. 3A, however, the phosphorus film formed on the resonator end surface 8 is formed. Only the adsorption layer 10 is shown. Also, in this case,
A part of the phosphorus adsorbed on the cavity facet 8 is strongly coupled to the semiconductor layer forming the laser structure, or is diffused into the cavity facet 8, so that the phosphor face 8 is diffused.
Some of may be replaced placed Al x Ga 1-x As y P 1-y layer or GaAs y P 1-y layer is a phosphide layer.
【００３３】次に、上述のように共振器端面８から酸化
膜９が除去され、共振器端面８にリン吸着層１０が形成
された状態のｎ型ＧａＡｓ基板１を、例えばマスク７を
そのまま残した状態で、例えばＭＯＣＶＤ装置に搬入す
る。そして、図３Ｂに示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１
を加熱して共振器端面８に付着したリンを昇華させるこ
とによりリン吸着層１０を除去する。ここで、この工程
は、例えば、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４やｎ
型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２に導入された不純物
が、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３に拡散することを防止
するために、例えば、レーザ構造を形成する半導体層の
成長温度（例えば８００℃前後の温度）より低い温度で
行うことが好ましい。この場合、具体的には、リン吸着
層１０を除去する際には基板温度を４００〜５００℃と
する。なお、このとき基板温度は、共振器端面８の表面
に形成されたＡｌx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y 層やＧａＡｓ
yＰ1-y 層のようなリン化層からリンを脱離させるため
に必要な温度であり、単に共振器端面８に吸着したリン
を除去するのであれば、基板温度は数十度、例えば５０
℃程度で十分である。Next, the oxide film 9 is removed from the resonator end face 8 as described above, and the n-type GaAs substrate 1 in which the phosphorus adsorption layer 10 is formed on the resonator end face 8 is left as it is, for example, the mask 7. In this state, the wafer is carried into, for example, a MOCVD apparatus. Then, as shown in FIG. 3B, the n-type GaAs substrate 1
Is heated to sublimate the phosphorus adhered to the resonator end face 8 to remove the phosphorus adsorption layer 10. Here, this step includes, for example, the p-type Al x1 Ga 1-x1 As clad layer 4 and the n-type
In order to prevent impurities introduced into the type Al x1 Ga 1-x1 As clad layer 2 from diffusing into the Al x2 Ga 1-x2 As active layer 3, for example, the growth temperature of a semiconductor layer forming a laser structure (For example, at a temperature around 800 ° C.). In this case, specifically, when removing the phosphorus adsorption layer 10, the substrate temperature is set to 400 to 500 ° C. The substrate temperature at this time is, Al x Ga 1-x As y P 1-y layer and GaAs formed on the surface of the cavity end face 8
This is a temperature required for desorbing phosphorus from a phosphide layer such as a y P 1-y layer. If the phosphorus adsorbed on the resonator end face 8 is simply removed, the substrate temperature may be several tens of degrees, for example, 50
C is enough.
【００３４】次に、連続して、マスク７を成長マスクと
して、ＭＯＣＶＤ法により、所定の成長温度で、共振器
端面８を含む全面に窓層となるＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ膜１
１を成長させる。このＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ膜１１として
は、共振器端面８から出射されるレーザ光を吸収しない
ように、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３よりバンドギャッ
プが大きいものが用いられる。すなわち、Ａｌx3Ｇａ
1-x3Ａｓ膜１１におけるＡｌ組成比ｘ３は、Ａｌx2Ｇａ
1-x2Ａｓ活性層３におけるＡｌ組成比ｘ２との間に、０
≦ｘ２＜ｘ３≦１の関係を満たし、一例を挙げるとｘ３
＝０．２である。このＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ膜１１の厚さ
は、例えば３００ｎｍである。なお、実際には、Ａｌx3
Ｇａ1-x3Ａｓ膜１１はエッチング底面にも形成される
が、図３Ｂにおいては、共振器端面８に形成されたＡｌ
x3Ｇａ1-x3Ａｓ膜１１のみを示す。また、このＡｌx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓ膜１１の成長に先立って行われるリン吸着層
１０の除去工程は、基板温度をＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ膜１
１の成長温度に設定する際の昇温過程の一部として行っ
てもよい。Subsequently, the Al x 3 Ga 1 -x 3 As film 1 serving as a window layer is continuously formed on the entire surface including the resonator end face 8 at a predetermined growth temperature by MOCVD using the mask 7 as a growth mask.
Grow one. As the Al x3 Ga 1-x3 As film 11, a film having a band gap larger than that of the Al x2 Ga 1-x2 As active layer 3 is used so as not to absorb the laser light emitted from the resonator end face 8. That is, Al x3 Ga
The Al composition ratio x3 in the 1-x3 As film 11 is Al x2 Ga
1-x2 0% between Al composition ratio x2 in As active layer 3
≤ x2 <x3 ≤ 1 and, for example, x3
= 0.2. The thickness of the Al x3 Ga 1-x3 As film 11 is, for example, 300 nm. In addition, actually, Al x3
Although the Ga 1-x3 As film 11 is also formed on the etching bottom surface, in FIG.
shows only x3 Ga 1-x3 As layer 11. Also, this Al x3 G
The step of removing the phosphorus adsorption layer 10 performed before the growth of the a 1 -x3 As film 11 is performed by setting the substrate temperature to the Al x3 Ga 1 -x3 As film 1.
This may be performed as part of the temperature raising process when setting the growth temperature to 1.
【００３５】次に、図４に示すように、マスク７をエッ
チング除去した後、例えば真空蒸着法およびリフトオフ
法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５およびｎ型ＧａＡ
ｓ電流狭窄層６（図４においては図示せず）の上に、Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１２を形成すると
共に、例えば真空蒸着法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１の
裏面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極１３
を形成する。Next, as shown in FIG. 4, after the mask 7 is removed by etching, the p-type GaAs cap layer 5 and the n-type GaAs are formed by, for example, a vacuum deposition method and a lift-off method.
On the s current confinement layer 6 (not shown in FIG. 4), T
A p-side electrode 12 such as an i / Pt / Au electrode is formed, and an n-side electrode 13 such as an AuGe / Ni / Au electrode is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 1 by, for example, a vacuum deposition method.
To form
【００３６】その後、上述のようにレーザ構造が形成さ
れたｎ型ＧａＡｓ基板１をバー状に加工すると共に、こ
のバーをチップ化することにより、目的とするＡｌＧａ
Ａｓ系半導体レーザを完成させる。Thereafter, the n-type GaAs substrate 1 on which the laser structure is formed as described above is processed into a bar shape, and the bar is formed into a chip, thereby forming the target AlGa
An As-based semiconductor laser is completed.
【００３７】以上、この第１の実施形態によれば、レー
ザ構造を形成する半導体層に共振器端面８を形成した
後、共振器端面８をリンを含む雰囲気中で熱処理するこ
とにより、共振器端面８に形成された酸化膜９が除去さ
れるので、共振器端面８の表面準位を低減することがで
きる。また、酸化膜９が除去された後の共振器端面８
は、リンによって非活性化され酸化されにくい状態とな
るため、共振器端面８に窓層を形成するまでの間に、共
振器端面８が再度酸化されることを防止することができ
る。これにより、酸化膜による表面準位による影響をほ
とんど受けることの無い良好な窓層を形成することがで
きるので、窓効果を最大限に引き出すことができ、した
がって、半導体レーザの光学損傷レベル、信頼性および
動作特性の向上を図ることができる。As described above, according to the first embodiment, after the cavity facet 8 is formed on the semiconductor layer forming the laser structure, the cavity facet 8 is subjected to a heat treatment in an atmosphere containing phosphorus to thereby provide a cavity. Since the oxide film 9 formed on the end face 8 is removed, the surface level of the resonator end face 8 can be reduced. Also, the cavity facet 8 after the oxide film 9 has been removed.
Is inactivated by phosphorus and hardly oxidized, so that the cavity facet 8 can be prevented from being oxidized again before the window layer is formed on the cavity facet 8. This makes it possible to form a good window layer which is hardly affected by surface levels due to the oxide film, so that the window effect can be maximized. Performance and operating characteristics can be improved.
【００３８】また、この第１の実施形態においては、窓
層となるＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ膜１１を成長させる前に、
ＭＯＣＶＤ装置内でリンを昇華させて共振器端面８から
リン吸着層１０を除去するようにしているが、この場
合、リンはＶ族元素であり、レーザ構造や窓層を形成す
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のドーパント不純物ではな
いため、系の汚染を考える必要がなくなるという利点が
ある。In the first embodiment, before growing the Al x 3 Ga 1 -x 3 As film 11 serving as the window layer,
In the MOCVD apparatus, phosphorus is sublimated to remove the phosphorus adsorption layer 10 from the cavity facet 8. In this case, phosphorus is a group V element, and the group III-V for forming a laser structure or a window layer is used. Since it is not a dopant impurity of a compound semiconductor, there is an advantage that it is not necessary to consider system contamination.
【００３９】また、この第１の実施形態においては、酸
化膜９が除去された後の共振器端面８がリンによって非
活性化され、大気中でも酸化されにくいという利点があ
るため、この第１の実施形態は、共振器端面８から酸化
膜９を除去した後、ただちに窓層を形成しない場合に適
している。In the first embodiment, the cavity end face 8 after the removal of the oxide film 9 has the advantage that it is inactivated by phosphorus and is hardly oxidized in the atmosphere. The embodiment is suitable when the window layer is not formed immediately after removing the oxide film 9 from the resonator end face 8.
【００４０】また、この第１の実施形態においては、レ
ーザ構造を形成する半導体層に共振器端面を形成する工
程から、共振器端面に窓層を形成する工程までを、エッ
チング装置、熱処理装置およびＭＯＣＶＤ装置が真空搬
送路により結合されたマルチチャンバー装置を用いた一
貫プロセスにより行うようにしてもよい。この場合、上
述のように、共振器端面をリンを含む雰囲気中で熱処理
することによって共振器端面から酸化膜が除去されると
共に、酸化膜が除去された後の共振器端面はリンによっ
て非活性化され酸化されにくい状態となるため、従来の
ように、残留酸素を徹底して排除した高度な真空環境を
維持する必要がなく、製造コストを低減することができ
ると共に、管理が容易になるという利点がある。In the first embodiment, the steps from the step of forming the cavity facet on the semiconductor layer forming the laser structure to the step of forming the window layer on the cavity facet are performed by an etching apparatus, a heat treatment apparatus, The MOCVD apparatus may be performed by an integrated process using a multi-chamber apparatus connected by a vacuum transfer path. In this case, as described above, the oxide film is removed from the resonator end face by performing a heat treatment in an atmosphere containing phosphorus as described above, and the resonator end face after the oxide film is removed is deactivated by phosphorus. It is difficult to oxidize, so there is no need to maintain an advanced vacuum environment in which residual oxygen has been thoroughly eliminated as in the past, reducing manufacturing costs and facilitating management. There are advantages.
【００４１】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。上述の第１の実施形態においては、共振器端
面８をリンを含む雰囲気中で熱処理する工程、この処理
によって共振器端面８に付着したリンを除去する工程お
よび共振器端面８に窓層となるＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ膜１
１を形成する工程を別々の処理室で行うようにしている
が、この第２の実施形態においては、上述の一連の工程
を同一の処理室で連続して行う。Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the above-described first embodiment, a step of heat-treating the resonator end face 8 in an atmosphere containing phosphorus, a step of removing phosphorus adhering to the resonator end face 8 by this processing, and a window layer on the resonator end face 8 Al x3 Ga 1-x3 As film 1
Although the step of forming 1 is performed in separate processing chambers, in the second embodiment, the above-described series of steps are continuously performed in the same processing chamber.
【００４２】すなわち、この第２の実施形態による半導
体レーザの製造方法においては、第１の実施形態による
半導体レーザの製造方法と同様な工程に従って、レーザ
構造を形成する半導体層に共振器端面８を形成する工程
まで行った後、図２Ｂに示す状態のｎ型ＧａＡｓ基板１
を、例えばＭＯＣＶＤ装置に搬入する。そして、このＭ
ＯＣＶＤ装置内に例えばＰＨ3 ガスを導入し、例えば第
１の実施形態におけると同様な条件で共振器端面８を熱
処理する。これにより、共振器端面８に形成された酸化
膜９が除去されると共に、酸化膜９が除去された後の共
振器端面８にリン吸着膜１０が形成される（図３Ａ参
照）。次に、これに連続して、例えば第１の実施形態に
おけると同様に、ｎ型ＧａＡｓ基板１を加熱してリンを
昇華させることによって共振器端面８に形成されたリン
吸着層１０を除去した後、ＭＯＣＶＤ法により、共振器
端面８に窓層となるＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ膜１１を成長さ
せる（図３Ｂ参照）。That is, in the method of manufacturing a semiconductor laser according to the second embodiment, the cavity facet 8 is formed on the semiconductor layer forming the laser structure in accordance with the same steps as those of the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment. After the steps up to the formation, the n-type GaAs substrate 1 in the state shown in FIG.
Is carried into, for example, a MOCVD apparatus. And this M
For example, a PH 3 gas is introduced into the OCVD apparatus, and the resonator end face 8 is heat-treated under the same conditions as in the first embodiment, for example. As a result, the oxide film 9 formed on the resonator end face 8 is removed, and the phosphorus adsorption film 10 is formed on the resonator end face 8 after the removal of the oxide film 9 (see FIG. 3A). Next, subsequently to this, for example, as in the first embodiment, the n-type GaAs substrate 1 is heated to sublimate phosphorus, thereby removing the phosphorus adsorption layer 10 formed on the resonator end face 8. Thereafter, an Al x3 Ga 1-x3 As film 11 serving as a window layer is grown on the resonator end face 8 by MOCVD (see FIG. 3B).
【００４３】この後、第１の実施形態による半導体レー
ザの製造方法と同様に工程を進めて、目的とするＡｌＧ
ａＡｓ系半導体レーザを完成させる。Thereafter, the process is advanced in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, and the desired AlG
An aAs-based semiconductor laser is completed.
【００４４】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができる他、共振器端面８
をリンを含む雰囲気中で熱処理する工程（共振器端面８
から酸化膜９を除去する工程）、この熱処理によって共
振器端面８に付着したリンを除去する工程および共振器
端面８に窓層となるＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ膜１１を形成す
る工程を同一の処理室で連続して行うようにしているこ
とにより、酸化膜９が除去された後の共振器端面８の再
酸化がより効果的に抑制されると共に、第１の実施形態
に比べて製造プロセスを簡略化することができるという
利点がある。また、共振器端面８をリンを含む雰囲気中
で熱処理する工程から共振器端面８に窓層となるＡｌx3
Ｇａ1-x3Ａｓ膜１１を形成する工程までの一連の工程
は、ＭＯＣＶＤ装置を用いて行うことができるため、こ
の半導体レーザの製造に使用される製造装置の増加を抑
えることができる。According to the second embodiment, the same advantages as in the first embodiment can be obtained, and the cavity facet 8 can be obtained.
Heat treatment in an atmosphere containing phosphorus (resonator end face 8
Removing the oxide film 9 from the substrate), removing phosphorus adhering to the resonator end face 8 by this heat treatment, and forming an Al x3 Ga 1-x3 As film 11 serving as a window layer on the resonator end face 8. In this case, the reoxidation of the resonator end face 8 after the removal of the oxide film 9 is more effectively suppressed, and the production is performed more easily than in the first embodiment. There is an advantage that the process can be simplified. Further, since the resonator end face 8 is subjected to a heat treatment in an atmosphere containing phosphorus, Al x 3
Since a series of steps up to the step of forming the Ga 1-x3 As film 11 can be performed using a MOCVD apparatus, an increase in the number of manufacturing apparatuses used for manufacturing the semiconductor laser can be suppressed.
【００４５】次に、この発明の第３の実施形態について
説明する。上述の第１および第２の実施形態において
は、共振器端面をリンを含む雰囲気中で熱処理すること
により、共振器端面から酸化膜を除去するようにしてい
るが、この第３の実施形態においては、共振器端面をリ
ンを含む雰囲気中でプラズマ処理することにより、共振
器端面から酸化膜を除去する。Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the above-described first and second embodiments, the oxide film is removed from the end face of the resonator by heat-treating the end face of the resonator in an atmosphere containing phosphorus. Removes an oxide film from the end face of the resonator by performing plasma processing on the end face of the resonator in an atmosphere containing phosphorus.
【００４６】すなわち、この第３の実施形態による半導
体レーザの製造方法においては、第１の実施形態による
半導体レーザの製造方法と同様の工程に従って、レーザ
構造を形成する半導体層に共振器端面８を形成する工程
まで行った後、図２Ｂに示す状態のｎ型ＧａＡｓ基板１
を例えばプラズマ処理装置に搬入する。そして、マスク
７を用いて共振器端面８をリンを含む雰囲気中でプラズ
マ処理する。このプラズマ処理は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓクラッド層４やｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層
２に導入された不純物が、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３
に拡散することを防止するために、レーザ構造を形成す
る半導体層の成長温度（例えば８００℃前後の温度）よ
り低い温度で行うことが好ましい。このプラズマ処理条
件の一例を挙げると、プロセスガスとしてフォスフィン
（ＰＨ3 ）を用い、圧力を１００Ｔｏｒｒ、基板温度を
２００℃とする。これにより、第１の実施形態の図３Ａ
に示すと同様に、共振器端面８から酸化膜９が除去され
ると共に、酸化膜９が除去された後の共振器端面８にリ
ン吸着層１０が形成され、共振器端面８がリンによって
非活性化された状態となる。That is, in the method of manufacturing a semiconductor laser according to the third embodiment, the cavity facet 8 is formed on the semiconductor layer forming the laser structure in accordance with the same steps as those of the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment. After the steps up to the formation, the n-type GaAs substrate 1 in the state shown in FIG.
Is carried into, for example, a plasma processing apparatus. Then, the plasma processing is performed on the resonator end face 8 using the mask 7 in an atmosphere containing phosphorus. This plasma treatment is performed using p-type Al x1 Ga 1-x1
The impurities introduced into the As cladding layer 4 and the n-type Al x1 Ga 1-x1 As cladding layer 2 are converted into the Al x2 Ga 1-x2 As active layer 3.
In order to prevent diffusion into the semiconductor layer, the temperature is preferably lower than the growth temperature of the semiconductor layer forming the laser structure (for example, a temperature around 800 ° C.). As an example of the plasma processing conditions, phosphine (PH 3 ) is used as a process gas, the pressure is set to 100 Torr, and the substrate temperature is set to 200 ° C. Thereby, FIG. 3A of the first embodiment is obtained.
In the same manner as shown in FIG. 5, the oxide film 9 is removed from the resonator end face 8, and the phosphorus adsorption layer 10 is formed on the resonator end face 8 after the oxide film 9 has been removed. It will be in an activated state.
【００４７】次に、図３Ａに示す状態のｎ型ＧａＡｓ基
板１を、例えばＭＯＣＶＤ装置に搬入する。そして、例
えば第１の実施形態におけると同様に、ｎ型ＧａＡｓ基
板１を加熱してリンを昇華させることによって共振器端
面８に形成されたリン吸着層１０を除去した後、ＭＯＣ
ＶＤ法により共振器端面８に窓層となるＡｌx3Ｇａ1-x3
Ａｓ膜１１を成長させる（図３Ｂ参照）。Next, the n-type GaAs substrate 1 in the state shown in FIG. 3A is carried into, for example, a MOCVD apparatus. Then, as in the first embodiment, the phosphorus adsorption layer 10 formed on the resonator end face 8 is removed by heating the n-type GaAs substrate 1 to sublimate phosphorus, and then the MOC
Al x3 Ga 1-x3 to be a window layer on the resonator end face 8 by the VD method
The As film 11 is grown (see FIG. 3B).
【００４８】この後、第１の実施形態による半導体レー
ザの製造方法と同様に工程を進めて、目的とするＡｌＧ
ａＡｓ系半導体レーザを完成させる。Thereafter, the process is advanced in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, and the desired AlG
An aAs-based semiconductor laser is completed.
【００４９】この第３の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができる他、共振器端面８
をリンを含む雰囲気中でプラズマ処理することにより酸
化膜９を除去するようにしていることにより、共振器端
面８からの酸化膜９の除去を、第１の実施形態に比べて
低い温度で行うことができるという利点がある。According to the third embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
Is subjected to plasma treatment in an atmosphere containing phosphorus to remove oxide film 9 from cavity end face 8 at a lower temperature than in the first embodiment. There is an advantage that can be.
【００５０】次に、この発明の第４の実施形態について
説明する。この第４の実施形態においては、共振器端面
に、構成元素にリンを含みかつ共振器端面から出射され
る光を吸収しない（Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３よりバ
ンドギャップの大きい）半導体からなる窓層を形成す
る。図５は、この第４の実施形態による半導体レーザの
製造方法を説明するための断面図であり、半導体レーザ
の共振器長方向と平行な断面を示す。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, a semiconductor containing phosphorus as a constituent element and not absorbing light emitted from the resonator end face (having a larger band gap than the Al x2 Ga 1 -x2 As active layer 3) is provided on the end face of the resonator. Is formed. FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the semiconductor laser according to the fourth embodiment, and shows a cross section parallel to the cavity length direction of the semiconductor laser.
【００５１】すなわち、この第４の実施形態による半導
体レーザの製造方法においては、第１の実施形態による
半導体レーザの製造方法と同様な工程に従って、レーザ
構造を形成する半導体層に共振器端面８を形成する工程
まで行った後、図２Ｂに示す状態のｎ型ＧａＡｓ基板１
を例えばＭＯＣＶＤ装置に搬入し、マスク７を成長マス
クとして、ＭＯＣＶＤ法により所定の成長温度で、共振
器端面８を含む全面に窓層としてＡｌＧａＩｎＰ膜１４
を成長させる。この際、まず、図５Ａに示すように、Ａ
ｌＧａＩｎＰの成長に用いられる原料、例えばトリメチ
ルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）およびフォスフ
ィン（ＰＨ3 ）のうち、リンを含む原料、すなわちＰＨ
3 をＭＯＣＶＤ装置の反応室内に所定時間導入し、共振
器端面８から酸化膜９を除去する。この処理に要する時
間は、共振器端面８に数原子層〜数十原子層程度の酸化
膜９が形成されている場合で約２０〜３０分である。リ
ンを含む原料としては、ＰＨ3 にかえてＴＢＰを用いて
もよい。なお、酸化膜９が除去された後の共振器端面８
にはリン吸着層が形成されるが、図５Ａにおいては、こ
のリン吸着層が図示省略されている。That is, in the method of manufacturing the semiconductor laser according to the fourth embodiment, the cavity facet 8 is formed on the semiconductor layer forming the laser structure according to the same steps as those of the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment. After the steps up to the formation, the n-type GaAs substrate 1 in the state shown in FIG.
Is carried into, for example, an MOCVD apparatus, and the AlGaInP film 14 is used as a window layer on the entire surface including the resonator end face 8 at a predetermined growth temperature by MOCVD using the mask 7 as a growth mask.
Grow. At this time, first, as shown in FIG.
Raw materials used for growing lGaInP, for example, trimethyl aluminum (TMA), trimethyl gallium (TM
G), among trimethylindium (TMI) and phosphine (PH 3 ), a raw material containing phosphorus, that is, PH
3 is introduced into the reaction chamber of the MOCVD apparatus for a predetermined time, and the oxide film 9 is removed from the cavity end face 8. The time required for this process is about 20 to 30 minutes when the oxide film 9 of several to several tens of atomic layers is formed on the cavity facet 8. As the raw material containing phosphorus, may be used TBP in place of the PH 3. The cavity facet 8 after the oxide film 9 has been removed.
5A, a phosphorus adsorption layer is formed, but the phosphorus adsorption layer is not shown in FIG. 5A.
【００５２】次に、連続して、ＡｌＧａＩｎＰの成長に
用いられる全ての原料、すなわちＴＭＡ、ＴＭＧ、ＴＭ
ＩおよびＰＨ3 を反応室内に導入し、図５Ｂに示すよう
に、窓層となるＡｌＧａＩｎＰ膜１４の実質的な成長を
行う。このＡｌＧａＩｎＰ膜１４の厚さは、例えば３０
０ｎｍである。なお、この場合、ＡｌＧａＩｎＰ膜１４
は、リン吸着層が残存する状態で共振器端面８上に形成
されることになるが、このＡｌＧａＩｎＰ膜１４は構成
元素にＰを含んでいるため、特に問題とはならない。ま
た、窓層となるＡｌＧａＩｎＰ膜１４を成長させるため
には、基板温度をＡｌＧａＩｎＰの成長温度（例えば６
００℃）まで昇温させる必要があり、通常、この昇温過
程においては、基板温度を２０〜３０分程度で６００℃
まで昇温させるようにしている。したがって、ＡｌＧａ
ＩｎＰ膜１４の実質的な成長に先立って行われる酸化膜
９の除去工程は、この昇温過程の一部として行ってもよ
い。Next, all the raw materials used for growing AlGaInP, that is, TMA, TMG, TM
I and PH 3 are introduced into the reaction chamber, and the AlGaInP film 14 serving as a window layer is substantially grown as shown in FIG. 5B. The thickness of the AlGaInP film 14 is, for example, 30
0 nm. In this case, the AlGaInP film 14
Is formed on the resonator end face 8 in a state where the phosphorus adsorption layer remains. However, since the AlGaInP film 14 contains P as a constituent element, there is no particular problem. In order to grow the AlGaInP film 14 serving as a window layer, the substrate temperature is set to the growth temperature of AlGaInP (for example, 6 ° C.).
00 ° C.), and usually, in this temperature increasing process, the substrate temperature is raised to 600 ° C. for about 20 to 30 minutes.
Temperature. Therefore, AlGa
The step of removing the oxide film 9 performed prior to the substantial growth of the InP film 14 may be performed as a part of this temperature raising process.
【００５３】この後、第１の実施形態による半導体レー
ザの製造方法と同様に工程を進めて、目的とするＡｌＧ
ａＡｓ系半導体レーザを完成させる。Thereafter, the process is advanced in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, and the target AlG
An aAs-based semiconductor laser is completed.
【００５４】この第４の実施形態によれば、窓層となる
ＡｌＧａＩｎＰ膜１４の実質的な成長に先立って、Ａｌ
ＧａＩｎＰの成長に用いられる原料のうちリンを含む原
料を反応室内に所定時間導入することにより、共振器端
面８から酸化膜９を除去することができるので、第１の
実施形態と同様な利点を得ることができる他、共振器端
面８からの酸化膜９の除去および共振器端面８への窓層
の形成を、同一の処理室内で連続して行うようにしてい
ることにより、第２の実施形態と同様な利点を得ること
ができる。According to the fourth embodiment, prior to the substantial growth of the AlGaInP film 14 serving as a window layer,
The oxide film 9 can be removed from the end face 8 of the resonator by introducing a source material containing phosphorus from among the source materials used for growing GaInP into the reaction chamber for a predetermined time, so that the same advantages as those of the first embodiment can be obtained. In addition to the above, the second embodiment is realized by removing the oxide film 9 from the cavity facet 8 and forming the window layer on the cavity facet 8 continuously in the same processing chamber. The same advantages as in the form can be obtained.
【００５５】以上この発明の実施形態について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数
値、材料、構造、プロセスなどはあくまで例にすぎず、
これに限定されるものではない。具体的には、上述の第
１〜第４の実施形態においては、窓層を構成する半導体
膜およびレーザ構造を構成する半導体層をＭＯＣＶＤ法
により成長させるようにしているが、これらは、分子線
エピタキシー（ＭＢＥ）法により成長させるようにして
もよい。Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. For example, the numerical values, materials, structures, processes, and the like described in the embodiments are merely examples,
It is not limited to this. Specifically, in the first to fourth embodiments, the semiconductor film forming the window layer and the semiconductor layer forming the laser structure are grown by MOCVD. The growth may be performed by an epitaxy (MBE) method.
【００５６】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、共振器端面８の形成する際のエッチングマスクと
して用いたマスク７を、共振器端面８を熱処理またはプ
ラズマ処理する際のマスクおよび共振器端面８に窓層を
形成する際の成長マスクとして兼用しているが、共振器
端面８を熱処理またはプラズマ処理する際および共振器
端面８に窓層を形成する際に、その都度、専用のマスク
を形成するようにしてもよい。In the first to fourth embodiments, the mask 7 used as an etching mask when forming the cavity facet 8 is replaced with a mask used when the cavity facet 8 is subjected to heat treatment or plasma treatment. Although it is also used as a growth mask when forming a window layer on the cavity facet 8, a dedicated mask is used each time the cavity facet 8 is subjected to heat treatment or plasma treatment and when a window layer is formed on the cavity facet 8. May be formed.
【００５７】また、上述の第１〜第３の実施形態におい
ては、共振器端面８に形成されたリン吸着層１０を除去
した後、共振器端面８に窓層を形成するようにしている
が、これは、共振器端面８にリン吸着層１０が残存する
状態で窓層を形成するようにしてもよい。In the above-described first to third embodiments, the window layer is formed on the resonator end face 8 after removing the phosphorus adsorption layer 10 formed on the resonator end face 8. Alternatively, the window layer may be formed in a state where the phosphorus adsorption layer 10 remains on the resonator end face 8.
【００５８】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、共振器端面８に窓層を形成するようにしている
が、共振器端面８には、窓層に代えてパッシベーション
膜を形成するようにしてもよい。このパッシベーション
膜の形成には、例えば、蒸着法、ＣＶＤ法またはプラズ
マＣＶＤ法などを用いることができる。なお、パッシベ
ーション膜をプラズマＣＶＤ法により形成する場合は、
共振器端面８をリンを含む雰囲気中でプラズマ処理する
ことによって共振器端面８から酸化膜９を除去する工程
と、このプラズマ処理によって酸化膜９が除去された後
の共振器端面８に形成されたリン吸着層１０を除去する
工程および共振器端面８にパッシベーション膜を形成す
る工程とを、同一の処理室で連続して行うことができる
という利点を得ることができる。In the first to fourth embodiments described above, the window layer is formed on the cavity facet 8, but a passivation film is formed on the cavity facet 8 instead of the window layer. You may make it. For forming the passivation film, for example, an evaporation method, a CVD method, a plasma CVD method, or the like can be used. When the passivation film is formed by the plasma CVD method,
A step of removing the oxide film 9 from the resonator end face 8 by performing a plasma treatment on the resonator end face 8 in an atmosphere containing phosphorus, and a step of forming the resonator end face 8 after the oxide film 9 is removed by the plasma treatment. There is an advantage that the step of removing the phosphorus adsorption layer 10 and the step of forming a passivation film on the resonator end face 8 can be performed continuously in the same processing chamber.
【００５９】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、この発明を、レーザ構造を構成する半導体層をエ
ッチングすることにより共振器端面８を形成するように
した、いわゆるエッチト・ミラー・レーザの製造に適用
した場合について説明したが、この発明は、レーザ構造
を構成する半導体層を基板と共に劈開することにより共
振器端面を形成するようにした、いわゆる劈開レーザに
適用することも可能である。In the above-described first to fourth embodiments, the present invention relates to a so-called etched mirror in which a cavity facet 8 is formed by etching a semiconductor layer constituting a laser structure. Although the description has been given of the case where the present invention is applied to the manufacture of a laser, the present invention can also be applied to a so-called cleaved laser in which a cavity facet is formed by cleaving a semiconductor layer constituting a laser structure together with a substrate. is there.
【００６０】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、この発明をＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザの製造に適用した場合について説明したが、この発明
は、ＳＣＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造に
適用することも可能である。また、この発明は、ＡｌＧ
ａＡｓ系発光ダイオードの製造は勿論、ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた半導体発光素子全般の製造に適用す
ることが可能であり、具体的には、ＡｌＧａＩｎＰ系半
導体発光素子、ＧａＩｎＡｓ系半導体発光素子、ＩｎＰ
系半導体発光素子、場合によっては、ＧａＮ系半導体発
光素子の製造に適用することが可能である。In the first to fourth embodiments described above, the case where the present invention is applied to the manufacture of an AlGaAs-based semiconductor laser having a DH structure has been described. However, the present invention relates to an AlGaAs-based semiconductor laser having a SCH structure. It is also possible to apply to manufacture of. Further, the present invention relates to AlG
It can be applied not only to the manufacture of aAs-based light-emitting diodes but also to the manufacture of all semiconductor light-emitting devices using III-V compound semiconductors. Specifically, AlGaInP-based semiconductor light-emitting devices, GaInAs-based semiconductor light-emitting devices, InP
The present invention can be applied to the production of a system-based semiconductor light-emitting device, and in some cases, a GaN-based semiconductor light-emitting device.
【００６１】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、この発明による酸化膜の除去方法を、共振器端面
からの酸化膜除去に適用しているが、この発明による酸
化膜の除去方法は、基板上に膜を形成する前の成膜前処
理として、半導体発光素子の製造工程の他の箇所にも適
用可能である。具体的には、この発明による酸化膜の除
去方法は、例えば、図１Ｃに示すように２回目のエピタ
キシャル成長によって電流狭窄層を成長させる前の前処
理や、図４に示すようにコンタクト電極を形成する際
に、表面酸化物による表面準位によりコンタクト抵抗の
上昇が見られる場合の前処理、さらには、ＭＯＣＶＤ法
やＭＢＥ法などで結晶成長を行う際に、低温での結晶成
長が必要で、熱アニーリングなどで基板表面の酸化膜除
去ができない場合の前処理にも適用することが可能であ
る。なお、上述と同様な成膜前処理は、半導体発光素子
の製造以外に、半導体装置全般の製造に適用可能である
ことは言うまでもない。In the first to fourth embodiments, the method of removing an oxide film according to the present invention is applied to the removal of an oxide film from an end face of a resonator. The method can be applied to other parts of the manufacturing process of the semiconductor light emitting device as a pre-film formation process before forming a film on the substrate. Specifically, the method of removing an oxide film according to the present invention includes, for example, a pretreatment before growing a current confinement layer by a second epitaxial growth as shown in FIG. 1C and a formation of a contact electrode as shown in FIG. When performing a pretreatment in which contact resistance increases due to a surface level due to a surface oxide, and further performing a crystal growth by MOCVD or MBE, crystal growth at a low temperature is necessary. The present invention can also be applied to pretreatment when an oxide film on a substrate surface cannot be removed by thermal annealing or the like. Needless to say, the same pre-deposition process as described above can be applied to the manufacture of semiconductor devices in general, in addition to the manufacture of semiconductor light-emitting elements.
【００６２】[0062]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、共振器端面へのパッシベーション膜または窓層の形
成に先立って、共振器端面に形成された酸化膜が除去さ
れるので、共振器端面の表面準位を低減することができ
ると共に、酸化膜が除去された後の共振器端面がリンに
よって非活性化され、酸化されにくい状態となるため、
共振器端面にパッシーベーション膜または窓層を形成す
るまでの間に、共振器端面が再度酸化されることを防止
することができる。これにより、酸化膜による表面準位
による影響をほとんど受けることの無い良好なパッシベ
ーション膜または窓層を形成することができるので、パ
ッシベーション効果または窓効果を最大限に引き出すこ
とができ、したがって、半導体発光素子の光学損傷レベ
ル、信頼性および動作特性の向上を図ることができる。As described above, according to the present invention, the oxide film formed on the end face of the resonator is removed prior to the formation of the passivation film or the window layer on the end face of the resonator. Since the surface level of the end face can be reduced, and the end face of the resonator after the oxide film is removed is deactivated by phosphorus, so that it becomes hard to be oxidized.
Until the passivation film or the window layer is formed on the end face of the resonator, the end face of the resonator can be prevented from being oxidized again. This makes it possible to form a good passivation film or window layer which is hardly affected by the surface state due to the oxide film, so that the passivation effect or the window effect can be maximized. The optical damage level, reliability, and operation characteristics of the element can be improved.
【図１】この発明の第１の実施形態による半導体レーザ
の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 1 is a sectional view for explaining a method for manufacturing a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の第１の実施形態による半導体レーザ
の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
【図３】この発明の第１の実施形態による半導体レーザ
の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 3 is a sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention;
【図４】この発明の第１の実施形態による半導体レーザ
の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 4 is a sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention;
【図５】この発明の第４の実施形態による半導体レーザ
の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 5 is a sectional view for explaining a method for manufacturing a semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention.
１・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・・ｎ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓクラッド層、３・・・Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性
層、４・・・ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、５・
・・ｐ型ＧａＡｓキャップ層、６・・・ｎ型ＧａＡｓ電
流狭窄層、７・・・マスク、８・・・共振器端面、９・
・・酸化膜、１０・・・リン吸着層、１１・・・Ａｌx3
Ｇａ1-x3Ａｓ膜、１２・・・ｐ側電極、１３・・・ｎ側
電極、１４・・・ＡｌＧａＩｎＰ膜1 ... n-type GaAs substrate, 2 ... n-type Al x1 Ga
1-x1 As clad layer, 3 ... Al x2 Ga 1-x2 As active layer, 4 ... p-type Al x1 Ga 1-x1 As clad layer, 5.
..P-type GaAs cap layer, 6... N-type GaAs current confinement layer, 7... Mask, 8... Resonator end face, 9.
..Oxide film, 10 ... Phosphorus adsorption layer, 11 ... Al x3
Ga 1-x3 As film, 12 ... p-side electrode, 13 ... n-side electrode, 14 ... AlGaInP film
Claims (25)
層を成長させる工程と、 上記発光素子構造を形成する半導体層に共振器端面を形
成する工程と、 上記共振器端面をリンを含む雰囲気中で熱処理する工程
と、 上記共振器端面にパッシベーション膜または上記共振器
端面から出射される光を吸収しない半導体からなる窓層
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
素子の製造方法。A step of growing a semiconductor layer forming a light emitting element structure on a substrate; a step of forming a resonator end face in the semiconductor layer forming the light emitting element structure; and an atmosphere containing phosphorus in the resonator end face. A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: a step of performing heat treatment in a cavity; and a step of forming a passivation film or a window layer made of a semiconductor that does not absorb light emitted from the cavity end face on the cavity end face. .
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体または窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなることを特徴とする請求項１記載の
半導体発光素子の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the semiconductor layer forming the light emitting device structure is made of a III-V compound semiconductor or a nitride III-V compound semiconductor.
たは窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを
特徴とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the window layer is made of a group III-V compound semiconductor or a nitride group III-V compound semiconductor.
熱処理する工程を、上記発光素子構造を形成する半導体
層の成長温度より低い温度で行うようにしたことを特徴
とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the step of heat-treating the cavity end face in an atmosphere containing phosphorus is performed at a temperature lower than a growth temperature of a semiconductor layer forming the light-emitting element structure. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
熱処理する工程と、上記共振器端面に上記パッシベーシ
ョン膜または上記窓層を形成する工程とを同一の処理室
で行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の半導
体発光素子の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the step of heat-treating the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus and the step of forming the passivation film or the window layer on the resonator end face are performed in the same processing chamber. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein
熱処理した後、上記共振器端面に上記パッシベーション
膜または上記窓層を形成する前に、さらに、上記共振器
端面に付着したリンを除去する工程を有することを特徴
とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。6. After the heat treatment of the end face of the resonator in an atmosphere containing phosphorus, before forming the passivation film or the window layer on the end face of the resonator, further remove phosphorus adhering to the end face of the resonator. 2. The method according to claim 1, further comprising the step of:
る工程を、上記発光素子構造を形成する半導体層の成長
温度より低い温度で行うようにしたことを特徴とする請
求項６記載の半導体発光素子の製造方法。7. The semiconductor according to claim 6, wherein the step of removing phosphorus adhering to the end face of the resonator is performed at a temperature lower than a growth temperature of a semiconductor layer forming the light emitting element structure. A method for manufacturing a light-emitting element.
る工程と、上記共振器端面に上記パッシベーション膜ま
たは上記窓層を形成する工程とを同一の処理室で行うよ
うにしたことを特徴とする請求項６記載の半導体発光素
子の製造方法。8. The method according to claim 1, wherein the step of removing phosphorus adhering to the resonator end face and the step of forming the passivation film or the window layer on the resonator end face are performed in the same processing chamber. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 6.
熱処理する工程と、上記共振器端面に付着したリンを除
去する工程と、上記共振器端面に上記パッシベーション
膜または上記窓層を形成する工程とを同一の処理室で行
うようにしたことを特徴とする請求項６記載の半導体発
光素子の製造方法。9. A step of heat-treating the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus, a step of removing phosphorus adhering to the resonator end face, and forming the passivation film or the window layer on the resonator end face. 7. The method according to claim 6, wherein the steps are performed in the same processing chamber.
ンガス、ターシャリーブチルフォスフィンガスまたはこ
れらを含む混合ガスにより構成されていることを特徴と
する請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。10. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the atmosphere containing phosphorus is formed of phosphine gas, tertiary butyl phosphine gas, or a mixed gas containing these.
体層を成長させる工程と、 上記発光素子構造を形成する半導体層に共振器端面を形
成する工程と、 上記共振器端面をリンを含む雰囲気中でプラズマ処理す
る工程と、 上記共振器端面にパッシベーション膜または上記共振器
端面から出射される光を吸収しない半導体からなる窓層
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
素子の製造方法。11. A step of growing a semiconductor layer forming a light emitting element structure on a substrate; a step of forming a resonator facet in the semiconductor layer forming the light emitting element structure; and an atmosphere containing phosphorus in the resonator facet. Manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: a step of performing a plasma treatment in a cavity; and a step of forming a passivation film or a window layer made of a semiconductor that does not absorb light emitted from the resonator end face on the end face of the resonator. Method.
はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体または窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１１記
載の半導体発光素子の製造方法。12. The semiconductor layer forming the light emitting device structure is a III-V compound semiconductor or a nitride III-V.
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 11, comprising a group III compound semiconductor.
または窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなること
を特徴とする請求項１１記載の半導体発光素子の製造方
法。13. The method according to claim 11, wherein the window layer is made of a group III-V compound semiconductor or a nitride group III-V compound semiconductor.
でプラズマ処理する工程を、上記発光素子構造を形成す
る半導体層の成長温度より低い温度で行うようにしたこ
とを特徴とする請求項１１記載の半導体発光素子の製造
方法。14. The method according to claim 11, wherein the step of performing plasma treatment on the end face of the resonator in an atmosphere containing phosphorus is performed at a temperature lower than a growth temperature of a semiconductor layer forming the light emitting element structure. The manufacturing method of the semiconductor light emitting device according to the above.
でプラズマ処理する工程と、上記共振器端面に上記パッ
シベーション膜または上記窓層を形成する工程とを同一
の処理室で行うようにしたことを特徴とする請求項１１
記載の半導体発光素子の製造方法。15. The method according to claim 15, wherein the step of plasma-treating the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus and the step of forming the passivation film or the window layer on the resonator end face are performed in the same processing chamber. The method according to claim 11, wherein
The manufacturing method of the semiconductor light emitting device according to the above.
でプラズマ処理した後、上記共振器端面に上記パッシベ
ーション膜または上記窓層を形成する前に、さらに、上
記共振器端面に付着したリンを除去する工程を有するこ
とを特徴とする請求項１１記載の半導体発光素子の製造
方法。16. After the plasma processing of the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus, before forming the passivation film or the window layer on the resonator end face, further remove phosphorus adhering to the resonator end face. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 11, further comprising a step of removing.
する工程を、上記発光素子構造を形成する半導体層の成
長温度より低い温度で行うようにしたことを特徴とする
請求項１６記載の半導体発光素子の製造方法。17. The semiconductor according to claim 16, wherein the step of removing phosphorus adhering to the end face of the resonator is performed at a temperature lower than a growth temperature of a semiconductor layer forming the light emitting element structure. A method for manufacturing a light-emitting element.
する工程と、上記共振器端面に上記パッシベーション膜
または上記窓層を形成する工程とを同一の処理室で行う
ようにしたことを特徴とする請求項１６記載の半導体発
光素子の製造方法。18. The method according to claim 18, wherein the step of removing phosphorus adhering to the end face of the resonator and the step of forming the passivation film or the window layer on the end face of the resonator are performed in the same processing chamber. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 16.
でプラズマ処理する工程と、上記共振器端面に付着した
リンを除去する工程と、上記共振器端面に上記パッシベ
ーション膜または上記窓層を形成する工程とを同一の処
理室で行うようにしたことを特徴とする請求項１６記載
の半導体発光素子の製造方法。19. A step of performing plasma treatment on the resonator end face in an atmosphere containing phosphorus, a step of removing phosphorus attached to the resonator end face, and forming the passivation film or the window layer on the resonator end face. 17. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the step of performing is performed in the same processing chamber.
ンガス、ターシャリーブチルフォスフィンガスまたはこ
れらを含む混合ガスにより構成されていることを特徴と
する請求項１１記載の半導体発光素子の製造方法。20. The method according to claim 11, wherein the atmosphere containing phosphorus is made of phosphine gas, tertiary butyl phosphine gas, or a mixed gas containing them.
体層を成長させる工程と、 上記発光素子構造を形成する半導体層に共振器端面を形
成する工程と、 上記共振器端面に、構成元素にリンを含む材料からなる
パッシベーション膜または構成元素にリンを含みかつ上
記共振器端面から出射される光を吸収しない半導体から
なる窓層を形成し、この際、上記パッシベーション膜ま
たは上記窓層の形成に用いられる原料のうちリンを含む
原料を上記パッシベーション膜または上記窓層形成用の
処理室内に所定時間導入した後、上記パッシベーション
膜または上記窓層の形成に用いられる全ての原料を上記
処理室内に導入して上記パッシベーション膜または上記
窓層の実質的な形成を行う工程とを有することを特徴と
する半導体発光素子の製造方法。21. A step of growing a semiconductor layer forming a light emitting element structure on a substrate; a step of forming a resonator facet on the semiconductor layer forming the light emitting element structure; A passivation film made of a material containing phosphorus or a window layer made of a semiconductor containing phosphorus as a constituent element and not absorbing light emitted from the resonator end face is formed, and in this case, forming the passivation film or the window layer After introducing a phosphorus-containing raw material into the passivation film or the window layer forming processing chamber for a predetermined time, all the raw materials used for forming the passivation film or the window layer are introduced into the processing chamber. Performing a substantial formation of the passivation film or the window layer by performing the method described above.
導体または窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる
ことを特徴とする請求項２１記載の半導体発光素子の製
造方法。22. The method according to claim 21, wherein the semiconductor layer is made of a group III-V compound semiconductor or a nitride group III-V compound semiconductor.
Ｉ−Ｖ族化合物半導体または窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体からなることを特徴とする請求項２１記載の半
導体発光素子の製造方法。23. The window layer containing phosphorus as a constituent element.
22. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 21, comprising a group IV compound semiconductor or a group III-V compound semiconductor nitride.
とを特徴とする請求項２１記載の半導体発光素子の製造
方法。24. The method according to claim 21, wherein the window layer is made of AlGaInP.
ガスまたはターシャリーブチルフォスフィンガスである
ことを特徴とする請求項２１記載の半導体発光素子の製
造方法。25. The method according to claim 21, wherein the phosphorus-containing material is phosphine gas or tertiary butyl phosphine gas.
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- 1998-09-04 JP JP10251577A patent/JP2000082863A/en active Pending
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