專利名稱：半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法、半導(dǎo)體光學(xué)激光元件的制造方法以及半導(dǎo)體光學(xué)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法、半導(dǎo)體光學(xué)激光元件的制造方法以及半導(dǎo)體光學(xué)器件。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體光學(xué)器件中包括發(fā)光器件和光接收器件等這樣的進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換/ 光-電轉(zhuǎn)換的光學(xué)器件，以及光導(dǎo)波路、光學(xué)開關(guān)、隔離器和光子晶體等這樣的進(jìn)行光信號的傳送等的光學(xué)器件。這樣的光學(xué)器件具有以半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)為主的構(gòu)成，并且有時候在其制造工藝中包含用于改變半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)中規(guī)定的半導(dǎo)體層的物理屬性的熱處理工序。例如，在GaAs系半導(dǎo)體激光中，光射出端面由于強(qiáng)的光密度的緣故而變差，有時會引起被稱為COD (Catastrophic Optical Damage 光學(xué)災(zāi)變損傷)的損傷。作為該問題的對策，提出了通過使相當(dāng)于光射出面之處的帶隙大于活性層內(nèi)部的帶隙，從而設(shè)置與活性層內(nèi)部相比激光吸收變少的窗區(qū)域的方法。為了形成該窗區(qū)域，在窗區(qū)域上形成促進(jìn)( 的擴(kuò)散的電介質(zhì)膜，并且在非窗區(qū)域上沉積了抑制( 的擴(kuò)散的電介質(zhì)膜，然后，進(jìn)行規(guī)定的熱處理，進(jìn)行對應(yīng)于窗區(qū)域的區(qū)域的混晶化，進(jìn)行使帶隙變大的工序。這種方法被稱為 IFVDdmpurity Free Vacancy Disordering)法(參照專利文獻(xiàn)1)。例如采用以富N條件成膜的SiNx膜作為促進(jìn)( 的擴(kuò)散的電介質(zhì)膜，采用以富Si條件成膜的SiNx膜作為抑制( 的擴(kuò)散的電介質(zhì)膜(參照專利文獻(xiàn)2)。(現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))(專利文獻(xiàn))專利文獻(xiàn)1 JP特開平7_12觀16號公報專利文獻(xiàn)2 國際公開第2005/057744號公報(發(fā)明要解決的技術(shù)課題)但是，在IFVD法中，為了將窗區(qū)域混晶化并實現(xiàn)具有所希望的大小的帶隙，需要以高于一般在熱處理中所使用的溫度的溫度進(jìn)行熱處理。例如，在專利文獻(xiàn)2中所記載的方法中，需要以930°C的高溫進(jìn)行熱處理。但是，經(jīng)過這樣的高溫?zé)崽幚碇?，電介質(zhì)膜出現(xiàn)了裂紋，其結(jié)果是，在形成了電介質(zhì)膜的半導(dǎo)體表面上產(chǎn)生皸裂，之后會產(chǎn)生當(dāng)在該半導(dǎo)體表面形成電極時接觸電阻增大的問題。另外，經(jīng)過這樣的高溫處理之后，連本來不希望進(jìn)行混晶化的非窗區(qū)域也會被混晶化，因此，不能獲得所希望的激光特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述課題而實現(xiàn)的，其目的是提供一種能夠降低由于熱處理所帶來的不良影響的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法、半導(dǎo)體光學(xué)激光元件的制造方法以及不會由于熱處理的緣故而導(dǎo)致變差的半導(dǎo)體光學(xué)器件。(解決技術(shù)課題的手段)
為了解決上述課題并實現(xiàn)目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法，是包括半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法，其特征為，具有半導(dǎo)體層形成工序，用于形成半導(dǎo)體層；第一電介質(zhì)膜形成工序，在上述半導(dǎo)體層表面的第一區(qū)域形成第一電介質(zhì)膜；第二電介質(zhì)膜形成工序，在上述半導(dǎo)體層表面的第二區(qū)域形成第二電介質(zhì)膜，該第二電介質(zhì)膜具有比上述第一電介質(zhì)膜高的密度；以及熱處理工序，在由于對上述第二電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行的熱處理所引起的帶隙的變化量變得大于由于對上述第一電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行的熱處理所引起的帶隙的變化量的溫度區(qū)域，實施熱處理。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法的特征為在上述熱處理工序中，在上述第二電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層的帶隙的變化量相對于熱處理溫度的變化率小于上述第一電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層的帶隙的變化量相對于熱處理溫度的變化率的溫度區(qū)域，實施熱處理。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法的特征為上述第二電介質(zhì)膜具有高于上述第一電介質(zhì)膜的折射率。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法的特征為上述第二電介質(zhì)膜是用與上述第一電介質(zhì)膜相同的材料形成的電介質(zhì)膜。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法的特征為上述第一電介質(zhì)膜以及上述第二電介質(zhì)膜是包括硅的電介質(zhì)膜，上述第二電介質(zhì)膜中的硅成分比，高于上述第一電介質(zhì)膜中的硅成分比。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光元件的制造方法，該半導(dǎo)體激光元件在半導(dǎo)體層中包含與電極接觸的接觸層以及活性層，并且，在沿著光射出的方向的端面區(qū)域中具有上述半導(dǎo)體層的帶隙大于其他區(qū)域的窗區(qū)域，該半導(dǎo)體激光元件的制造方法的特征為，具有接觸層形成工序，用于形成含有雜質(zhì)的上述接觸層；第一電介質(zhì)膜形成工序，在上述接觸層表面中的與作為上述窗區(qū)域以外的區(qū)域的非窗區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域中形成第一電介質(zhì)膜；第二電介質(zhì)膜形成工序，在上述接觸層表面中的與上述窗區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域中形成第二電介質(zhì)膜；以及熱處理工序，通過在上述第二電介質(zhì)膜下部的接觸層的雜質(zhì)能夠擴(kuò)散的溫度區(qū)域?qū)嵤崽幚?，使上述第二電介質(zhì)膜下部的接觸層的雜質(zhì)擴(kuò)散得比上述第一電介質(zhì)膜下部的接觸層的雜質(zhì)更多，并形成上述第二電介質(zhì)膜下部的上述半導(dǎo)體層的至少一部分區(qū)域已混晶化的窗區(qū)域。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件，是端面發(fā)射型的半導(dǎo)體光學(xué)器件，具有第一電極；半導(dǎo)體基板；具有在上述基板上依次形成的第一導(dǎo)電型包覆層、活性層、第二導(dǎo)電型包覆層和以第二導(dǎo)電型雜質(zhì)進(jìn)行了摻雜的接觸層的層疊結(jié)構(gòu)；以及在上述接觸層上形成、且構(gòu)成將上述層疊結(jié)構(gòu)夾在與上述第一電極之間的電流路徑的第二電極，上述端面發(fā)射型的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為，至少在激光的射出側(cè)端面附近具有窗區(qū)域，該窗區(qū)域具有比非窗區(qū)域大的帶隙，上述接觸層的窗區(qū)域的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度比上述接觸層的非窗區(qū)域的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度低。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為上述接觸層的窗區(qū)域的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度比上述接觸層的非窗區(qū)域的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度低2X IO17CnT3以上。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為在上述接觸層與上述活性層之間的上述窗區(qū)域，形成有電流狹窄層。
另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為上述電流狹窄層從窗區(qū)域延伸到非窗區(qū)域的一部分。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為上述半導(dǎo)體層是層疊有多個半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)，上述電流狹窄層具有比在該電流狹窄層的上下所形成的半導(dǎo)體層中的晶格常數(shù)大的晶格常數(shù)。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為在上述接觸層與上述活性層之間具有包含擴(kuò)散種的擴(kuò)散層。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為在上述電流狹窄層下部具有包含擴(kuò)散種的擴(kuò)散層。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為上述基板以及上述層疊結(jié)構(gòu)由III-V 族系化合物構(gòu)成。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為上述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)為ZruMg或Be。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為上述擴(kuò)散種是作為P型雜質(zhì)的SuMg或 Be,作為η型雜質(zhì)的Si或％，作為界面雜質(zhì)的0、C、H或S，或者空穴中的任意一種。另外，本發(fā)明的通信系統(tǒng)的特征為，具有包括上述任意一項中所記載的半導(dǎo)體光學(xué)器件的發(fā)送器；一端與上述發(fā)送器進(jìn)行了光耦合的2km以上的光纖；以及與上述光纖的另一端進(jìn)行了光耦合的接收器。(發(fā)明的效果)本發(fā)明通過在半導(dǎo)體層表面的第一區(qū)域形成第一電介質(zhì)膜，在半導(dǎo)體層表面的第二區(qū)域形成具有比第一電介質(zhì)膜高的密度的第二電介質(zhì)膜，并且在由于對第二電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理所引起的帶隙的變化量變得大于由于對第一電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理所引起的帶隙的變化量的溫度區(qū)域?qū)嵤崽幚?，由此，使半?dǎo)體層中的上述第二電介質(zhì)膜下部的上述半導(dǎo)體層的至少一部分區(qū)域的結(jié)晶狀態(tài)變化，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)熱處理工序中的處理溫度的低溫化，從而能夠降低由熱處理所導(dǎo)致的不良的影響，因此， 能夠?qū)崿F(xiàn)不會因為熱處理而導(dǎo)致變差的半導(dǎo)體光學(xué)器件以及半導(dǎo)體激光元件。


圖1是通過實施方式中的半導(dǎo)體激光元件的制造方法所制造的半導(dǎo)體激光的立體圖。圖2是與圖1中的ζ軸垂直的面的剖視圖。圖3是與圖1中的χ軸垂直的面、并且通過隆起(ridge)部分的面的剖視圖。圖4是用于表示圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的、與圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的X軸垂直的面的剖視圖。圖5是用于表示圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的、與圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的X軸垂直的面的剖視圖。圖6是用于表示圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的、與圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的X軸垂直的面的剖視圖。圖7是用于表示圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的、與圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的ζ軸垂直的面的剖視圖。
圖8是用于表示圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的、與圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的ζ軸垂直的面的剖視圖。圖9是表示RTA的熱處理溫度與由于該熱處理而變化的半導(dǎo)體層的帶隙的變化量的關(guān)系的圖。圖10是表示RTA的熱處理溫度與由于該熱處理而變化的半導(dǎo)體層的帶隙的變化量的關(guān)系的圖。圖11是表示RTA的熱處理溫度與由于該熱處理而變化的半導(dǎo)體層的帶隙的變化量的關(guān)系的圖。圖12是表示在775°C、180秒的條件下進(jìn)行了 RTA處理的情況下所層疊的電介質(zhì)膜的折射率與在表面上形成了這些膜的半導(dǎo)體層的能量移動的關(guān)系的圖。圖13是與用于說明實施方式1中的混晶化處理的半導(dǎo)體激光元件中的重要部分的X軸垂直的面的剖視圖。圖14是表示由于熱處理工序在ρ-接觸層內(nèi)部所減少的ρ型雜質(zhì)濃度與窗區(qū)域中的帶隙的變化量的關(guān)系的圖。圖15是用于表示圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的其他例子的、與圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的X軸垂直的面的剖視圖。圖16是用于表示圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的其他例子的、與圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的χ軸垂直的面的剖視圖。圖17是與實施方式2中的半導(dǎo)體激光元件的ζ軸垂直的面的剖視圖。圖18是與實施方式2中的半導(dǎo)體激光元件的χ軸垂直的面、并且通過隆起部分的面的剖視圖。圖19是表示圖18所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的剖視圖。圖20是表示圖18所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的剖視圖。圖21是表示圖18所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的剖視圖。圖22是與用于說明實施方式2中的混晶化處理的半導(dǎo)體激光元件中的重要部分的X軸垂直的面的剖視圖。圖23是使用實施方式1和2中的半導(dǎo)體激光元件的通信系統(tǒng)的概略圖。圖M是利用實施方式中的光學(xué)器件的制造方法所制造的光學(xué)器件的俯視圖。圖25是用于表示圖M所示的光學(xué)器件的制造工序的、圖M所示的光學(xué)器件的AA 線剖視圖。圖沈是用于表示圖M所示的光學(xué)器件的制造工序的、圖M所示的光學(xué)器件的AA 線剖視圖。圖27是用于表示圖M所示的光學(xué)器件的制造工序的、圖M所示的光學(xué)器件的AA 線剖視圖。
具體實施例方式以下，關(guān)于作為本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法，以半導(dǎo)體激光元件的制造方法為例進(jìn)行說明。而且，本發(fā)明不局限于該實施方式。另外，在附圖的記載中， 對相同的部分標(biāo)注相同的符號。另外，附圖只是示意性的描述，各層的厚度與寬度的關(guān)系、各層的比率等與實際情況不同，這一點需要注意。即使在附圖相互之間也包括彼此的尺寸的關(guān)系或比率不同的部分。(實施方式1)首先，對實施方式1的半導(dǎo)體激光元件的制造方法進(jìn)行說明。圖1是利用實施方式中的半導(dǎo)體激光元件的制造方法所制造的半導(dǎo)體激光的立體圖。圖1所示的半導(dǎo)體激光元件1被實施用于形成隆起6的形狀的規(guī)定的加工處理，并且其基本結(jié)構(gòu)為在基板11上形成將包括活性層的GaAs系的多個半導(dǎo)體層進(jìn)行了層疊的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10。半導(dǎo)體激光元件1還具有通過在隆起6的長度方向的兩個端部上劈開與半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10 —體化的半導(dǎo)體基板11而形成的兩個面的劈開面。在兩個劈開面中的一個劈開面上形成低反射膜3，該低反射膜3用于將激光4從半導(dǎo)體激光元件1的射出區(qū)域5引出到半導(dǎo)體激光元件1的外部，上述激光4是通過以上述兩個劈開面作為反射鏡而使在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的活性層內(nèi)生成的光發(fā)生諧振而生成的。在另一個劈開面上形成高反射膜2， 該高反射膜2用于將所生成的激光4只從低反射膜3 —側(cè)有效地引出到半導(dǎo)體激光元件1 的外部。接下來，參照圖2以及圖3對圖1所示的半導(dǎo)體激光元件1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。為了具體說明圖1所示的半導(dǎo)體激光元件1的結(jié)構(gòu)，圖2表示的是與圖1中的Z軸(光射出方向)垂直的面的剖視圖。另外，圖3是表示與圖1中的χ軸垂直的面、并且通過隆起6部分的面(即包括半導(dǎo)體激光元件的諧振器的面)的剖視圖。如圖2以及圖3所示，半導(dǎo)體激光元件1在作為η型GaAs基板的基板11上按順序?qū)盈Bm-緩沖層12、η-包覆層13、η-引導(dǎo)層14、活性層15、ρ-引導(dǎo)層16、ρ-包覆層17、 P-接觸層18以及絕緣層19。另外，半導(dǎo)體激光元件1在ρ-接觸層18的上部形成上部電極 20，在基板11的下部形成下部電極21。另外，在形成于活性層15的上側(cè)的ρ-引導(dǎo)層16、 在對活性層15層疊ρ型包覆(clad)的一側(cè)所形成的ρ-包覆層17、以及為了對活性層15 注入空穴而形成的P-接觸層18中，摻雜Si作為雜質(zhì)。如圖2以及圖3所示，半導(dǎo)體激光元件1具有使注入到活性層15的電流變窄成帶狀、并且作為沿著帶的光導(dǎo)波路發(fā)揮功能的隆起6形狀，包括ρ-包覆層17的上層以及ρ-接觸層18在內(nèi)的層區(qū)域的激光射出方向和垂直方向的寬度被加工成狹窄的臺面(mesa)形狀。另外，在半導(dǎo)體激光元件1中的光射出端面上設(shè)置有與非窗區(qū)域M相比激光的吸收少的窗區(qū)域23?；?1的材料中包含n-GaAs。n_緩沖層12是為了在基板11上生長高質(zhì)量的外延層的層疊結(jié)構(gòu)而所需的緩沖層，在層材料中含有n-GaAs。n_包覆層13和η-引導(dǎo)層 14的折射率和厚度被確定為實現(xiàn)針對層疊方向的任意的光封閉狀態(tài)，并且在層材料中含有 H-AlGaAs0 η-引導(dǎo)層14的Al成分優(yōu)選20%以上且小于40%。另外，通常的做法是通過使η-包覆層13的Al成分與η-引導(dǎo)層14的Al成分相比增大，從而減小折射率。在本發(fā)明的形成窗區(qū)域的大輸出端面放射型多模半導(dǎo)體激光元件中，η-引導(dǎo)層14的厚度優(yōu)選為 200nm以上，例如400nm左右。η-包覆層13的厚度在1 μ m以上、3 μ m左右即可。η-引導(dǎo)層14有時會使用有意不進(jìn)行摻雜的高純度層，但是在將η-引導(dǎo)層14的厚度設(shè)定在IOOnm 以上的情況下，殘留雜質(zhì)的影響大，最好實施摻雜。在此，雖然以端面放射型多模半導(dǎo)體激光元件為例，但是本發(fā)明也能夠適用端面放射型單模半導(dǎo)體激光元件，這是毋庸置疑的。活性層15具有下部阻擋層15a、量子阱層15b以及上部阻擋層15c。下部阻擋層15a以及上部阻擋層15c具有將載流子封閉在量子阱層15b中的屏障的功能，且包含有意不進(jìn)行摻雜的高純度的AKiaAs作為材料。量子阱層1 包含有意不進(jìn)行摻雜的高純度的 InGaAs作為材料。被封閉的載流子的發(fā)光復(fù)合能量取決于通過量子阱層15b的h成分以及膜厚、下部阻擋層15a以及上部阻擋層15c的成分所決定的勢阱的結(jié)構(gòu)。上面雖然對單一的量子阱層(SQW)的構(gòu)成進(jìn)行了說明，但是，有時也具有將量子阱層1 與下部阻擋層 15a以及上部阻擋層15c的層疊進(jìn)行了所希望次數(shù)的反復(fù)的多重量子阱層(MQW)的構(gòu)成。 另外，上面雖然對有意不進(jìn)行摻雜的高純度層的構(gòu)成進(jìn)行了說明，但是，有時也在量子阱層 15b、下部阻擋層15a以及上部阻擋層15c中有意地添加施主或受主。而且，有時下部阻擋層1 和η-引導(dǎo)層14為相同的成分，另外，由于有時上部阻擋層15c和ρ-引導(dǎo)層16為相同的成分，因此，不一定需要構(gòu)成下部阻擋層1 和上部阻擋層15c。ρ-引導(dǎo)層16和ρ-包覆層17與上述η-包覆層13和η_引導(dǎo)層14成對，折射率和厚度被確定為實現(xiàn)針對層疊方向上的任意的光封閉狀態(tài)。P-引導(dǎo)層16和ρ-包覆層17 在層材料中含有p-AKiaAs。ρ-引導(dǎo)層16的Al成分一般為20%以上，優(yōu)選為30%以上。 P-包覆層17的Al成分一般為40 50%左右，為了將層中的光場向η-包覆層13的方向錯開以減小導(dǎo)波路損耗，而將P-包覆層17的Al成分設(shè)定為比η-包覆層13大出若干。另夕卜，P-引導(dǎo)層16的Al成分被設(shè)定為小于ρ-包覆層17的Al成分。在本發(fā)明中的形成了窗區(qū)域的大輸出端面放射型多模激光元件中，P-引導(dǎo)層16的膜厚優(yōu)選為200nm以上，例如為400nm左右。ρ-包覆層17的厚度為1 2 μ m即可。另外，雖然ρ-引導(dǎo)層16有時也使用有意不進(jìn)行摻雜的高純度層，但是，在將引導(dǎo)層的厚度設(shè)定為IOOnm以上的情況下，由殘留雜質(zhì)引起的導(dǎo)電性變動的影響大，因此，就算是為了提高制造可重復(fù)性，也最好實施有意識的摻雜。另外，在P-包覆層17中形成電流狹窄層17a，該電流狹窄層17a是利用η型半導(dǎo)體層形成的，且通過使注入電流變窄，來提高活性層15中的電流密度。P-接觸層18為了對活性層15注入空穴而需要與電極接觸，因此，以高濃度摻雜了作為ρ型雜質(zhì)的Si。在半導(dǎo)體激光元件1中，由于對半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的一部分進(jìn)行加工所形成的隆起6的緣故，從上部電極20和下部電極21注入的電流會集中在活性層15的一部分中，激光4會被引出到半導(dǎo)體激光元件1的外部。由于從射出區(qū)域5(參照圖1)所射出的激光4 的光密度為高密度，因此，在半導(dǎo)體激光元件1中，在包括光射出端面的規(guī)定區(qū)域設(shè)置激光的吸收少的窗區(qū)域23，將除此之外的區(qū)域作為非窗區(qū)域24，由此來防止產(chǎn)生COD。在窗區(qū)域23中，構(gòu)成窗區(qū)域23的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的半導(dǎo)體層的至少一部分被混晶化。窗區(qū)域23的能量帶隙由于該混晶化的原因而變大，其結(jié)果是，會產(chǎn)生非窗區(qū)域M 的能量帶隙與窗區(qū)域23的能量帶隙之差。由此，在半導(dǎo)體激光元件1中抑制光射出端面區(qū)域的激光的吸收，以防止產(chǎn)生COD。接下來，參照附圖4 附圖8對半導(dǎo)體激光元件1的制造工序進(jìn)行說明。圖4 圖6是用于表示圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的、與圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的χ軸垂直的面的剖視圖；圖7以及圖8是用于表示圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的制造工序的、與圖1所示的半導(dǎo)體激光元件的ζ軸垂直的面的剖視圖。如圖4所示，使用采用通常所使用的MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor D印osition)法的MOCVD裝置，在GaAs半導(dǎo)體基板11上外延生長由η-緩沖層12、η-包覆層13、η_引導(dǎo)層14、活性層15、ρ-引導(dǎo)層 16、ρ-包覆層17、電流狹窄層17a以及ρ-接觸層18構(gòu)成的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10。當(dāng)外延生長半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10時，為了在規(guī)定的半導(dǎo)體層維持導(dǎo)電性，在η-緩沖層12、n-包覆層13 的外延生長的過程中，進(jìn)行作為η型雜質(zhì)的Si的摻雜，以作為雜質(zhì)；在P-包覆層17、ρ-接觸層18的外延生長過程中，進(jìn)行作為ρ型雜質(zhì)的Si的摻雜，以作為雜質(zhì)。另外，通過只與窗區(qū)域?qū)?yīng)地形成包含η型雜質(zhì)的半導(dǎo)體層，從而在P-包覆層17內(nèi)形成電流狹窄層17a。然后，使用催化劑CVD (Chemical Vapor Deposition)法在ρ-接觸18的表面沉積 SiNx膜。在本實施例中，雖然對在SiNx膜生長中使用催化劑CVD進(jìn)行了說明，但是，根據(jù)用途也能夠使用等離子CVD法等其他方法。該SiNx膜是在大幅度增加SiH4流量的富Si條件下成膜的，是Si的比率高于理想配比成分的致密的膜。然后，進(jìn)行光刻工序以及蝕刻工序， 除去與窗區(qū)域23對應(yīng)的區(qū)域以外的SiNx膜，由此，如圖5所示，在ρ-接觸層18的表面的與窗區(qū)域23對應(yīng)的區(qū)域形成混晶化促進(jìn)膜25。另外，混晶化促進(jìn)膜25形成為在半導(dǎo)體激光元件1的長度方向的前后，覆蓋活性層15。接下來，通過利用催化劑CVD法，并使用與混晶化促進(jìn)膜25相同的材料，從而在 P-接觸層18以及混晶化促進(jìn)膜25上沉積在富N的條件下成膜的SiNx膜，形成混晶化抑制膜沈。構(gòu)成該混晶化抑制膜沈的SiNx膜是N的比率高于理想配比成分的膜，是在使作為原料的硅烷和氨氣的流量成為富氨的狀態(tài)下成膜的。由于混晶化抑制膜26是在富N條件下成膜的SiNx膜，因此，與在富Si條件下成膜的混晶化促進(jìn)膜25相比，是密度低且稀疏的膜。換句話說，在與窗區(qū)域23對應(yīng)的區(qū)域上所形成的混晶化促進(jìn)膜25是具有密度高于在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的區(qū)域上所形成的混晶化抑制膜沈的致密的膜。并且，在形成于相同的材料上的電介質(zhì)膜中，隨著密度的提高，折射率也提高，因此可以說，在與窗區(qū)域23對應(yīng)的區(qū)域上所形成的混晶化促進(jìn)膜25是具有折射率高于在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的區(qū)域上所形成的混晶化抑制膜沈的膜。例如，混晶化促進(jìn)膜25由折射率為2. 05的S i Nx膜形成，混晶化抑制膜26由折射率為1.85的SiNx膜形成。另外，作為混晶化促進(jìn)膜25形成的在富 Si條件下成膜的SiNx膜，在進(jìn)行熱處理的情況下具有使其正下方的半導(dǎo)體層內(nèi)部的雜質(zhì)擴(kuò)散的作用。在形成混晶化促進(jìn)膜25和混晶化抑制膜沈之后，對半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10實施熱處理工序。作為用于進(jìn)行該熱處理的裝置，使用RTA(Rapid Thermal Annealing)裝置。該熱處理工序是在對混晶化促進(jìn)膜25下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理所引起的帶隙的變化量變得大于在對混晶化抑制膜沈下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理所引起的帶隙的變化量的溫度區(qū)域中實施熱處理。作為該熱處理工序，進(jìn)行例如775°C、180秒的RTA處理。通過進(jìn)行該熱處理，在混晶化促進(jìn)膜25正下方的半導(dǎo)體層、即ρ-接觸層18中含有的Si擴(kuò)散到半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的內(nèi)部、也就是進(jìn)一步向下層擴(kuò)散。并且，該熱處理使混晶化促進(jìn)膜25下部的ρ-接觸層18的Si擴(kuò)散得比混晶化抑制膜沈下部的ρ-接觸層18的Si多，如圖6所示，使形成了混晶化促進(jìn)膜25的區(qū)域的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10的至少一個層中的至少一部分區(qū)域混晶化。其結(jié)果是，使得對混晶化促進(jìn)膜25下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理所引起的帶隙的變化量大于在對混晶化抑制膜沈下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理所引起的帶隙的變化量，以在混晶化促進(jìn)膜25下部形成窗區(qū)域23。另外，形成了混晶化抑制膜沈的區(qū)域成為沒有進(jìn)行混晶化的非窗區(qū)域?qū)?。然后，在除去促進(jìn)膜25和抑制膜沈之后，進(jìn)行光刻工序以及蝕刻工序，如圖7所示，如果需要與上部電極20接觸的區(qū)域以外的ρ-接觸層18，則除去ρ-包覆層17的上層的一部分，形成隆起結(jié)構(gòu)。接下來，在形成絕緣層19之后，進(jìn)行光刻工序以及蝕刻工序，如圖 8所示，除去與上部電極20接觸的區(qū)域以外的絕緣層19。然后，在形成上部電極20以及下部電極21之后，將半導(dǎo)體晶片劈開，在劈開面上形成高反射膜2以及低反射膜3，之后，通過對每個半導(dǎo)體激光元件1進(jìn)行切割，形成最終的半導(dǎo)體激光元件。如上所述，在本實施方式1中，在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上形成在富N條件下成膜的SiNx膜作為混晶化抑制膜25，在與窗區(qū)域23對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu) 10上形成具有比在富N條件下成膜的SiNx膜高的密度的高折射率膜的富Si的SiNx膜作為混晶化促進(jìn)膜26。另外，作為好的例子，雖然使用了與理想配比成分的大小關(guān)系來對SiNx 膜的Si或N的成分進(jìn)行了說明，但是只要能產(chǎn)生充分的密度差或折射率差就不局限于此。在此，圖9表示RTA熱處理溫度和由于該熱處理而變化的半導(dǎo)體層的帶隙的移動量的關(guān)系。以下，將因為RTA處理而變化的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的帶隙的移動量作為能量移動進(jìn)行說明。圖9中的直線Ll對應(yīng)于在半導(dǎo)體層上形成作為低折射率膜的在富N條件下成膜的SiNx膜的狀態(tài)下實施熱處理的情況；直線L2對應(yīng)于在半導(dǎo)體層上形成作為高折射率膜的在富Si條件下成膜的SiNx膜的狀態(tài)下實施熱處理的情況。在半導(dǎo)體激光元件中，為了防止C0D，需要使窗區(qū)域的帶隙大于活性層內(nèi)部的非窗區(qū)域中的帶隙，并充分地確保非窗區(qū)域的帶隙與窗區(qū)域的帶隙之差。以往，為了確保能夠防止該COD的帶隙差Δ Eg,如直線Ll所示，在混晶化促進(jìn)膜中采用在高溫區(qū)域能量移動大的低折射率膜來形成窗區(qū)域；如直線L2所示，在混晶化抑制膜中采用即使在高溫區(qū)域能量移動也小的高折射率膜來形成非窗區(qū)域。即，以往，在與作為包括激光射出端面的區(qū)域的窗區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體層上形成稀疏的膜即低折射率的SiNx膜，以作為混晶化促進(jìn)膜；在與非窗區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上，形成具有比在富N條件下成膜的SiNx膜高的密度并且為高折射率的富Si的SiNx膜，以作為混晶化抑制膜。并且，以往，在能夠確保帶隙差△ Eg的溫度TO下進(jìn)行熱處理，使作為稀疏的膜的混晶化促進(jìn)膜吸收所擴(kuò)散的( ，并使因此產(chǎn)生的空穴擴(kuò)散到活性層15中，由此，將混晶化促進(jìn)膜下方的量子阱層15b混晶化，形成窗區(qū)域。但是，以往，由于為了進(jìn)行混晶化而需要在例如930°C的高溫下進(jìn)行熱處理，因此， 由于該高溫?zé)崽幚淼木壒?，在作為混晶化促進(jìn)膜以及混晶化抑制膜所形成的SiNx膜上出現(xiàn)裂紋，因此，在形成了 SiNx膜的半導(dǎo)體表面上會發(fā)生皸裂，之后，在該半導(dǎo)體表面形成電極的情況下，會出現(xiàn)接觸電阻增大的問題。另外，由于該高溫處理，連原本不希望進(jìn)行混晶化的非窗區(qū)域也會被混晶化，所以，存在不能獲得所希望的激光特性的問題。因此，本實施方式1的著眼點在于形成高折射率膜的情況與形成低折射率膜的情況相比，半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的能量移動相對于RTA溫度的傾斜度、即半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的能量移動相對于RTA溫度的變化率小。在對應(yīng)于高折射率膜的能量移動和對應(yīng)于低折射率膜的能量移動的大小關(guān)系逆轉(zhuǎn)的溫度區(qū)域，即在對高折射率膜下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理而引起的帶隙的變化量變得大于對低折射率膜下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理而引起的帶隙的變化量的溫度區(qū)域?qū)嵤┝藷崽幚?。另外，熱處理溫度是高折射率膜下部的半?dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的帶隙的變化量相對于RTA溫度的變化率小于低折射率膜下部的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的帶隙的變化量相對于RTA溫度的變化率的溫度區(qū)域。具體而言，在本實施方式1中，如圖10的箭頭Yl所示，求出比溫度TO更位于低溫一側(cè)的各能量移動，并求出對應(yīng)于高折射率膜的能量移動與對應(yīng)于低折射率的能量移動的大小關(guān)系、與作為以往的熱處理溫度的溫度TO的大小關(guān)系逆轉(zhuǎn)的溫度區(qū)域。即，對應(yīng)于高折射率膜的能量移動變得大于對應(yīng)于低折射率膜的能量移動的溫度區(qū)域。如圖10所示，該溫度區(qū)域低于與高折射率膜對應(yīng)的直線L2和與低折射率膜對應(yīng)的直線Ll相交叉的溫度T2。并且，由圖10的箭頭Y2所示可知，能夠確保可防止COD的帶隙差ΔΕ g的熱處理溫度是與以往的熱處理溫度TO相比格外低的溫度Tl。因此，在本實施方式1中，在與窗區(qū)域23對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上形成高折射率膜作為混晶化促進(jìn)膜 25，在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上形成低折射率膜作為混晶化抑制膜沈，然后，在溫度Tl下實施熱處理工序，由此，使作為高折射率膜的混晶化促進(jìn)膜25下部的半導(dǎo)體層的帶隙比作為低折射率膜的混晶化抑制膜26下部的半導(dǎo)體層的帶隙大出AEg。圖11表示的是實際上在與窗區(qū)域23對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上形成高折射率膜，在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上形成低折射率膜的情況下的RTA的熱處理溫度與能量移動的關(guān)系。直線Lll對應(yīng)的是在將作為低折射率膜的在富N條件下成膜的SiNx膜形成在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上的狀態(tài)下實施了 30秒的RTA處理的情況；直線L 21對應(yīng)的是在將作為高折射率膜的在富Si條件下成膜的SiNx膜形成在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上的狀態(tài)下實施了 30秒的RTA處理的情況。另外，直線L12對應(yīng)的是在將作為低折射率膜的在富N條件下成膜的SiNx膜形成在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上的狀態(tài)下實施了 180秒的RTA處理的情況；直線L22對應(yīng)的是在將作為高折射率膜的在富Si條件下成膜的SiNx膜形成在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上的狀態(tài)下實施了 180秒的RTA處理的情況。由圖11所示可知，無論是在哪一種RTA處理時間的情況下，都存在隨著降低RTA 處理溫度，與高折射率膜對應(yīng)的能量移動變得大于與低折射率膜對應(yīng)的能量移動的區(qū)域。 例如，在RTA處理時間為30秒的情況下，在大約不到850°C的溫度下，與高折射率膜對應(yīng)的能量移動變得大于與低折射率膜對應(yīng)的能量移動。并且，在RTA處理時間為30秒的情況下， 通過在大約810°C的溫度下進(jìn)行處理，能夠確保比可防止COD的帶隙差A(yù)Eg更大的帶隙差 AEgl0因此，在本實施方式1中，作為在與窗區(qū)域23對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上形成了高折射率膜作為混晶化促進(jìn)膜25、且在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上形成了低折射率膜作為混晶化抑制膜26之后的熱處理工序，例如實施了 810°C、30秒的RTA處理。而且，如直線L 12以及直線L 22所示，在RTA處理時間為180秒的情況下，與RTA 處理時間為30秒的情況相比，能量移動與RTA處理溫度的關(guān)系直線還要向低溫一側(cè)移動。 因此，在RTA處理時間為180秒的情況下，在比RTA處理時間為30秒的情況更低的溫度、即大約不到820°C的溫度下，與高折射率膜對應(yīng)的能量移動變得大于與低折射率膜對應(yīng)的能量移動。并且，在RTA處理時間為180秒的情況下，通過在大約775°C的溫度下進(jìn)行處理，能夠確保比在810°C、30秒的RTA處理中能確保的帶隙差A(yù)Egl更大的帶隙差A(yù)Eg2。因此， 在本實施方式1中，作為在與窗區(qū)域23對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上形成了高折射率膜作為混晶促進(jìn)膜25、且在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10上形成了低折射率膜作為混晶化抑制膜26之后的熱處理工序，例如實施了 775°C、180秒的RTA處理。另外，也能夠改變上述熱處理條件，進(jìn)行更低溫的熱處理，并且，能夠通過延長熱處理時間而設(shè)定為半導(dǎo)體層生長溫度以下。另外，也可以根據(jù)層疊的電介質(zhì)膜的折射率的關(guān)系與在表面上形成了這些膜的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的能量移動的關(guān)系，選擇作為混晶化促進(jìn)膜25所形成的高折射率膜以及作為混晶化抑制膜26所形成的低折射率膜。圖12表示的是在775°C、180秒的條件下進(jìn)行 RTA處理的情況下所層疊的電介質(zhì)膜的折射率與在表面上形成了這些膜的半導(dǎo)體層的能量移動的關(guān)系。如圖12所示，當(dāng)在775°C、180秒的條件下進(jìn)行了 RTA處理時，隨著折射率提高，能量轉(zhuǎn)換也提高；隨著折射率降低，能量轉(zhuǎn)換也降低。因此，可以根據(jù)所希望的帶隙差 AEg，來調(diào)整作為混晶化促進(jìn)膜25所形成的電介質(zhì)膜的折射率以及作為混晶化抑制膜沈所形成的電介質(zhì)膜的折射率。在本實施方式1中，例如，采用作為用于形成窗區(qū)域23的高折射率膜折射率為2. 05的在富Si條件下成膜的SiNx膜、并采用作為用于形成非窗區(qū)域的低折射率膜折射率為1. 85的在富N條件下成膜的SiNx膜，由此，在窗區(qū)域23與非窗區(qū)域 24之間確保大約25meV的帶隙差。如上所述，在本實施方式1中，形成低折射率層作為混晶化抑制膜沈，并且形成具有比低折射率層高的密度的高折射率層作為混晶化促進(jìn)膜25，由此，即使是以特別低于以往的溫度進(jìn)行的熱處理也能夠使高折射率膜下部的半導(dǎo)體層的至少一部分混晶化。因此， 在本實施方式中，由于能夠以低于以往的溫度進(jìn)行混晶化，所以不會發(fā)生混晶化促進(jìn)膜以及混晶化抑制膜的裂紋，因此能夠防止半導(dǎo)體表面的皸裂，同時也能夠防止非窗區(qū)域的混晶化。其結(jié)果是，在本實施方式1中，即使是具有當(dāng)在半導(dǎo)體層的表面上形成電介質(zhì)膜之后進(jìn)行熱處理的工序的情況，也能夠降低熱處理帶來的不良影響，能夠制造所需要的半導(dǎo)體激光元件。參照圖13對本實施方式1中的窗區(qū)域形成的機(jī)理進(jìn)行說明。當(dāng)在與窗區(qū)域23對應(yīng)的區(qū)域323中形成作為高密度的高折射率膜的混晶化促進(jìn)膜25，在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的區(qū)域324中形成作為低密度的低折射率膜的混晶化抑制膜沈，并且進(jìn)行了熱處理時，在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)10中的區(qū)域323和區(qū)域3M之間由于密度差的緣故而會產(chǎn)生熱膨脹率差。其結(jié)果是，如箭頭YlO所示，在層疊了高密度的高折射率層的區(qū)域323中明顯地顯示出失真。于是，為了穩(wěn)定該失真所導(dǎo)致的不穩(wěn)定化的層疊結(jié)構(gòu)之間的能量，作為P-接觸層18內(nèi)部的擴(kuò)散種的ai3ib發(fā)生移動?？梢哉J(rèn)為該ai3ib是為了能量的穩(wěn)定化，而在高折射率層層疊于正上方的P-接觸層18內(nèi)，如箭頭Yll所示，向與成為失真的原因的混晶化促進(jìn)膜25相反的方向、即向活性層一側(cè)15移動。作為該Zn31b如箭頭Yll所示移動的結(jié)果， Zn31b會碰撞構(gòu)成ρ-接觸層18的原子31d或構(gòu)成ρ-包覆層17的原子32a，碰撞該&i31b 的各原子31d、32a也如箭頭Y12所示，按順序向活性層15—側(cè)移動。然后，移動的各原子 31d,32a與其他的原子32b等碰撞，與該各原子31d、3h碰撞的原子32b也如箭頭Y13所示，按順序向活性層15 —側(cè)移動。通過這樣反復(fù)進(jìn)行，混晶化促進(jìn)膜25下部的各構(gòu)成層的各原子以及空穴等會雪崩式移動，區(qū)域323的半導(dǎo)體層混晶化，形成窗區(qū)域23。如上所示， 作為在高密度富Si條件下成膜的高折射率膜的SiNx膜在進(jìn)行熱處理的情況下，具有使正下方的半導(dǎo)體層內(nèi)部的雜質(zhì)擴(kuò)散的作用。另外，在形成了低密度的混晶化抑制膜沈的區(qū)域3M中，為了不出現(xiàn)失真，ρ-接觸層18內(nèi)的&131C不會像箭頭Y21所示向活性層15 —側(cè)移動。因此，在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的區(qū)域324中，作為擴(kuò)散種的&i31c不會移動。因此，ρ-接觸層18、p-包覆層17以及ρ-引導(dǎo)層16內(nèi)部的各原子或空穴也不會移動，因此，在區(qū)域3M中不會發(fā)生混晶化，會發(fā)揮作為非窗區(qū)域M的功能。
另外，以往，窗區(qū)域的接觸層雜質(zhì)濃度與非窗區(qū)域的接觸層雜質(zhì)濃度相比，是高或同等。相比之下，在本實施方式1中，在P-接觸18內(nèi)含有的Si擴(kuò)散到其他的半導(dǎo)體層內(nèi)， 由此，形成窗區(qū)域23。因此，ρ-接觸層18內(nèi)的Si濃度降低，與上部電極20的接觸電阻也提高，從而還發(fā)揮抑制漏電流的這一效果。另外，對于為了形成窗區(qū)域23，而需要將作為在ρ-接觸層18內(nèi)含有的ρ型雜質(zhì)的ai擴(kuò)散到什么程度進(jìn)行具體說明。在通過利用多個條件分別進(jìn)行熱處理工序而形成的各個半導(dǎo)體元件中，求出在Ρ-接觸層18內(nèi)部減少的Ρ型雜質(zhì)濃度與窗區(qū)域中的帶隙的變化量的關(guān)系。圖14表示的是由于熱處理工序而導(dǎo)致在P-接觸層18內(nèi)部減少的P型雜質(zhì)濃度與窗區(qū)域中的帶隙的變化量的關(guān)系。以下，將由于進(jìn)行熱處理而變化的半導(dǎo)體層的帶隙的變化量作為能量移動進(jìn)行說明。窗區(qū)域23的帶隙比非窗區(qū)域M的帶隙變化大，所以能夠抑制窗區(qū)域23的激光的吸收。因此，需要通過熱處理工序來推進(jìn)窗區(qū)域23中的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的混晶化，以便窗區(qū)域23的帶隙變得大于非窗區(qū)域的帶隙。換句話說，如果進(jìn)行混晶化，則窗區(qū)域23的帶隙變得大于非窗區(qū)域的帶隙，能量移動變大，因此，可以認(rèn)為能量移動表示的是混晶化程度。在圖14中，隨著ρ-接觸層18的窗區(qū)域中的ρ型雜質(zhì)濃度減少，窗區(qū)域的能量移動變大。這是因為通過進(jìn)行熱處理工序，與窗區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域的P-接觸層18的Si由于擴(kuò)散的緣故而移動到其他的半導(dǎo)體層中，從而推動了窗區(qū)域中的半導(dǎo)體層的混晶化。因此，在本實施方式ι中，為了推動窗區(qū)域的混晶化，熱處理工序需要在以下的條件下進(jìn)行，該條件為使混晶化促進(jìn)膜25下部的P-接觸層18的Si擴(kuò)散得比混晶化抑制膜沈的下部的P-接觸層18的Si更多，并且使混晶化促進(jìn)膜25下部的P-接觸層18的Si濃度低于混晶化抑制膜26下部的P-接觸層18的Si濃度。并且，如圖14所示，在ρ-接觸層18的窗區(qū)域中的ρ型雜質(zhì)濃度的減少量低于 2X IO17Cm-3的情況下，窗區(qū)域的能量移動為0，因此，半導(dǎo)體層的混晶化的進(jìn)展不充分，不會形成合適的窗區(qū)域23。因此，為了使窗區(qū)域恰當(dāng)?shù)鼗炀Щ瘉硪鸫皡^(qū)域的能量移動，需要在P-接觸層18內(nèi)部減少的ρ型雜質(zhì)濃度變得高于2X IO17CnT3的條件下進(jìn)行熱處理工序。 換句話說，在本實施方式1中，通過進(jìn)行熱處理工序，混晶化促進(jìn)膜25下部的ρ-接觸層18 的Si濃度變得比混晶化抑制膜26下部的ρ-接觸層18的Si濃度低2X IO17CnT3以上。另外，在實施方式1中，雖然作為在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上形成的高折射率膜以及低折射率膜，以形成SiNx膜的情況為例進(jìn)行了說明，但是，只要能夠通過改變成分比來控制密度以及折射率，則不局限于SiNx膜，也可以采用例如SiO2膜作為高折射率膜以及低折射率膜。在這種情況下，可以在與窗區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上形成高密度、高折射率的在富 Si條件下成膜的SiO2膜，并且在與非窗區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上形成低密度、低折射率的在富ο條件下成膜的SW2膜。并且，可以在由于在富Si條件下成膜的SiA膜下部的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的熱處理而引起的帶隙的變化量變得大于由于在富0條件下成膜的SiA 膜下部的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的熱處理而引起的帶隙的變化量的溫度區(qū)域?qū)嵤崽幚?，進(jìn)行在富Si條件下成膜的SiO2膜下部的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的混晶化。另外，在非窗區(qū)域以及窗區(qū)域形成的電介質(zhì)膜只要能夠控制密度以及折射率，就不局限于由同一材料所形成的同種類的電介質(zhì)膜，也可以是由不同材料所形成的不同種類的電介質(zhì)膜。另外，在關(guān)于本實施方式1的圖5以及圖6中，雖然以先形成成為混晶化促進(jìn)膜25的在富Si條件下成膜的SiNx膜，后形成成為混晶化抑制膜沈的在富N條件下成膜的SiNx 膜的情況為例進(jìn)行了說明，但是毋庸置，疑本發(fā)明不局限于此。具體而言，如圖15所示，在 P-接觸18上沉積在富N條件下成膜的SiNx膜，然后，進(jìn)行光刻工序以及蝕刻工序，并除去與非窗區(qū)域M對應(yīng)的區(qū)域以外的SiNx膜，由此形成混晶化抑制膜26。然后，也可以如圖16 所示，在P-接觸層18以及混晶化抑制膜沈上沉積在富Si條件下成膜的SiNx膜，形成混晶化促進(jìn)膜25。(實施方式2)接下來，對實施方式2進(jìn)行說明。圖17是與實施方式2中的半導(dǎo)體激光的ζ軸垂直的面的剖視圖；圖18是與實施方式2中的半導(dǎo)體激光的χ軸垂直的面的剖視圖。如圖17以及圖18所示，實施方式2的半導(dǎo)體激光元件201的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)210， 除了電流狹窄層17a之外，還具有包括擴(kuò)散層217b的ρ-包覆層217。該擴(kuò)散層217b在電流狹窄層17a和活性層15之間，設(shè)置在電流狹窄層17a的正下方。擴(kuò)散層217b是由與ρ-包覆層217相同的材料形成的半導(dǎo)體層，是高濃度地含有作為擴(kuò)散種的Si的半導(dǎo)體層。接下來，參照圖19 圖21對半導(dǎo)體激光元件201的制造工序進(jìn)行說明。如圖19 所示，與實施方式ι相同，在GaAs半導(dǎo)體基板11上形成Π-緩沖層12、η-包覆層13、η-引導(dǎo)層14、活性層15、ρ-引導(dǎo)層16。然后，將Si的濃度比其他區(qū)域都高的擴(kuò)散層217b和含有η型雜質(zhì)的電流狹窄層17a對應(yīng)地只形成在窗區(qū)域中，其他的區(qū)域進(jìn)行Si的摻雜而形成 P-包覆層217。接下來，進(jìn)行與實施方式1相同的處理，形成ρ-接觸層18。然后，進(jìn)行與圖 5所示的處理相同的處理，如圖20所示，在ρ-接觸層18的表面的與窗區(qū)域23對應(yīng)的區(qū)域中形成混晶化促進(jìn)膜25，在與非窗區(qū)域M對應(yīng)的區(qū)域形成混晶化抑制膜26。然后，通過進(jìn)行與實施方式1相同的熱處理工序，從而形成圖21所示的窗區(qū)域23。然后，進(jìn)行與圖7所示的處理相同的處理，形成隆起結(jié)構(gòu)，進(jìn)行與圖8所示的處理相同的處理，在形成上部電極 20以及下部電極21之后，劈開半導(dǎo)體晶片，在劈開面上形成高反射膜2以及低反射膜3，切割成每一個半導(dǎo)體激光元件201。在本實施方式2中，在電流狹窄層17a和活性層15之間還形成了以高濃度含有作為擴(kuò)散種的Si的擴(kuò)散層217b。在該擴(kuò)散層217b中含有的S1與在ρ-接觸層18中含有的 Zn同樣，具有通過進(jìn)行熱處理工序而擴(kuò)散的功能。因此，如圖22所示，在熱處理工序中，擴(kuò)散層217b中的Z n33a也如箭頭Y213所示地向活性層15—側(cè)移動，與構(gòu)成ρ-包覆層217 的原子32b或構(gòu)成ρ-引導(dǎo)層16的原子3 碰撞。然后，與該&i33a碰撞的各原子32b和 3 也如箭頭Y214所示，按順序向活性層15—側(cè)移動。因此，在如箭頭Y12所示而進(jìn)行雪崩式移動的Zn31a或原子31d、3h中，即使在不會有如箭頭Y212那樣與下一個原子碰撞而停止移動的原子3 存在的情況下，也會由于未設(shè)置在P-接觸層18而是設(shè)置在活性層15 一側(cè)的擴(kuò)散層217b內(nèi)的Si 33a移動的緣故，會使移動到活性層15 —側(cè)的原子32b和34a 得到補(bǔ)充。因此，在實施方式2中，因為該擴(kuò)散層217b的&i33a的移動，到達(dá)活性層15的各原子以及空穴的量增加，因此，能夠比實施方式1更充分地推進(jìn)混晶化，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的半導(dǎo)體激光元件。另外，在本實施方式2中，如圖18所示，當(dāng)以與層疊方向垂直的面來切割半導(dǎo)體激光元件1時，形成電流狹窄層17a，以便從電流狹窄層17a的半導(dǎo)體激光元件1端部起的長度Wb變得比從窗區(qū)域23的該半導(dǎo)體激光元件端部起的長度Wa長。這樣一來，由于使從電流狹窄層17a的半導(dǎo)體激光元件1端部起的長度Wb變得比從窗區(qū)域23的該半導(dǎo)體激光元件端部起的長度Wa長，因此，能夠可靠地防止Si向電流注入?yún)^(qū)域擴(kuò)散，并能夠?qū)崿F(xiàn)漏電流的降低。另外，在本實施方式1和2中形成電流狹窄層17a，以便該電流狹窄層17a的晶格常數(shù)變得比形成在電流狹窄層17a上下的半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)大。通過如這樣來設(shè)定電流狹窄層17a的晶格常數(shù)，使作為擴(kuò)散種的Si變得容易穿過電流狹窄層17a的晶格之間，因此，各原子能夠有效地移動，活性層15會被恰當(dāng)?shù)鼗炀Щ?。另外，在本實施方?中，雖然以在作為擴(kuò)散種的Si以及碰撞Si移動的原子中到達(dá)活性層15的Si以及原子變多的方式，在電流狹窄層17a和活性層15之間形成擴(kuò)散層 217b的情況為例進(jìn)行了說明，但是毋庸置疑，不局限于此。擴(kuò)散層217b也可以按照能夠補(bǔ)充作為擴(kuò)散種的Si的方式設(shè)置在含有作為擴(kuò)散種的的P-接觸層18和活性層15之間的任意一個上。另外，也可以設(shè)置多層的擴(kuò)散層217b，以便能夠充分地補(bǔ)充作為擴(kuò)散種的 Zn。另外，在本實施方式1和2中，雖然作為擴(kuò)散種而以P型的雜質(zhì)Z η為例進(jìn)行了說明，但是毋庸置疑，擴(kuò)散種不局限于Zn，也可以是ρ型雜質(zhì)中的Mg和Be等其他的雜質(zhì)。在本實施方式2中，作為擴(kuò)散層217b的擴(kuò)散種，除了上述的ρ-型雜質(zhì)以外，也可以是η型雜質(zhì)的Si或％。而且，也可以是當(dāng)再次生長時所混入的例如0、C、H和S這樣的界面雜質(zhì)或者在低溫結(jié)晶生長等情況下所導(dǎo)入的空穴。另外，在本實施方式1和2中，雖然以具有隆起結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光元件為例進(jìn)行了說明，但顯然，能夠適用的不局限于具有隆起結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光元件。在上述兩個實施例中，雖然將對在GaAs半導(dǎo)體基板11上形成η-緩沖層12、η_包覆層13、η_引導(dǎo)層14、活性層15、ρ-引導(dǎo)層16、ρ-包覆層217以及ρ-接觸層18的結(jié)構(gòu)作為最優(yōu)選例進(jìn)行了說明，但是，也可以是在GaAs半導(dǎo)體基板11上按順序形成ρ-緩沖層、ρ-包覆層、ρ-引導(dǎo)層、活性層、η-引導(dǎo)層、η-包覆層以及η-接觸層的結(jié)構(gòu)。另外，也能夠按照所希望的振蕩波長，由 InP等其他材料的基板或其他的材料系來構(gòu)成層疊結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明的激光元件能夠用于與光纖耦合的半導(dǎo)體激光模塊、或光通信中的發(fā)送器、或發(fā)揮本發(fā)明的高輸出特性的以往無法實現(xiàn)的發(fā)送器和接收器(或者繼電器)之間為長距離的通信系統(tǒng)。例如，可以如圖23所示的通信系統(tǒng)310那樣，使用本實施方式1 和2的半導(dǎo)體激光元件來構(gòu)成激發(fā)光源302。該激發(fā)光源302具有在本實施方式1和2所說明的半導(dǎo)體激光元件302i 30&。另外，除了激發(fā)光源302，通信系統(tǒng)310還具有對半導(dǎo)體激光元件30 30 所輸出的激發(fā)光進(jìn)行波導(dǎo)的多模光纖321 321n ；耦合多模光纖 321 所波導(dǎo)的激發(fā)光，并且使其從雙包覆層光纖331輸出的TFB(Tapered Fiber Bundle) 303 ；與雙包覆層光纖331在連接點Cl處連接的光纖光柵裝置301b ；與光纖光柵裝置301b在連接點C2處連接的光纖304 ；具有與光纖光柵裝置301b相同結(jié)構(gòu)，與光纖304在連接點C3處連接的光纖光柵裝置301c ；具有與光纖光柵裝置301c在連接點C4處連接的單模光纖351的準(zhǔn)直儀部件305 ；以及配置在準(zhǔn)直儀部件305的輸出端側(cè)，并且設(shè)置于光學(xué)臺361上的波長轉(zhuǎn)換元件306。另外，該光纖304 —般具有2Km以上的長度，各裝置和各光纖進(jìn)行光連接。
另外，在本實施方式1和2中，雖然以制造半導(dǎo)體激光元件的情況為例進(jìn)行了說明，但顯然不局限于此，也能夠適用于具有光導(dǎo)波路結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管和光接收器件等。 艮口，能夠用于具有以半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)為主的構(gòu)成，并且在其制造工藝中包括使該半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)中的規(guī)定的半導(dǎo)體層混晶化的工序的光學(xué)器件。作為這種光學(xué)器件，如圖M所示，以具有被混晶化的包覆區(qū)域423a以及發(fā)揮作為光導(dǎo)波區(qū)域的功能的核心區(qū)域42 的光學(xué)器件為例對制造方法進(jìn)行說明。圖25 圖27是圖M的AA線剖視圖。如圖25所示，首先，在規(guī)定基板411上外延生長由下部包覆層413、 光導(dǎo)波層415以及上部包覆層417形成的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)。然后，如圖沈所示，在上部包覆層417表面中的與包覆區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域上形成高密度的高折射率膜425，在上部包覆層417 表面中的與核心區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域上形成低密度的低折射率膜426。接下來，在由對高折射率膜425下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理所引起的帶隙的變化量變得大于由對低折射率膜426 下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理所引起的帶隙的變化量的溫度區(qū)域?qū)嵤崽幚怼Ｆ浣Y(jié)果是，如圖27所示，高折射率膜425下部的半導(dǎo)體層的至少一部分的區(qū)域、即與包覆區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域423的至少一部分的區(qū)域混晶化。另外，在與核心區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域424中，由于形成了低折射率膜426，因此，不會發(fā)生半導(dǎo)體層的混晶化。在熱處理工序結(jié)束之后，通過實施其他必要的處理，完成光學(xué)器件。例如，添加構(gòu)成光學(xué)器件的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)以外的構(gòu)成物，以及/或者進(jìn)行與對半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行的上述表面處理或熱處理不同的處理。例如，在光學(xué)器件為發(fā)光器件、光接收器件的情況下， 為了形成發(fā)光器件、光接收器件的本體，而進(jìn)行對半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)物理性加工的蝕刻、鈍化膜形成、電極形成以及反射膜形成等各工序，來完成光學(xué)器件。本申請發(fā)明不局限于半導(dǎo)體激光，也能用于導(dǎo)波路器件等具有折射率差的器件中。附圖標(biāo)記的說明1，201半導(dǎo)體激光元件2高反射膜3低反射膜4 激光5射出區(qū)域6 隆起10,210半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)11,411 基板12 η-緩沖層13 η-包覆層14 η-引導(dǎo)層15 活性層15a下部阻擋層15b量子阱層15c上部阻擋層16 P-引導(dǎo)層
17，217 ρ-包覆層17a電流狹窄層18 ρ-接觸層19 絕緣層20 上部電極21 下部電極23，323 窗區(qū)域24，324非窗區(qū)域25 混晶化促進(jìn)膜26 混晶化抑制膜217b 擴(kuò)散層302激發(fā)光源30 30 半導(dǎo)體激光元件304 光纖305 準(zhǔn)直儀306波長轉(zhuǎn)換元件310通信系統(tǒng)321: 321n多模光纖331 雙包覆層光纖351 單模光纖361 光學(xué)臺413下部包覆層415光導(dǎo)波層417上部包覆層423a混晶化的包覆區(qū)域424a核心區(qū)域425高折射率膜426低折射率膜
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法，上述半導(dǎo)體光學(xué)器件包括半導(dǎo)體層，上述半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法的特征為，具有半導(dǎo)體層形成工序，用于形成半導(dǎo)體層；第一電介質(zhì)膜形成工序，在上述半導(dǎo)體層表面的第一區(qū)域形成第一電介質(zhì)膜；第二電介質(zhì)膜形成工序，在上述半導(dǎo)體層表面的第二區(qū)域形成第二電介質(zhì)膜，該第二電介質(zhì)膜具有比上述第一電介質(zhì)膜還高的密度；以及熱處理工序，在由于對上述第二電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行的熱處理所引起的帶隙的變化量變得大于由于對上述第一電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行的熱處理所引起的帶隙的變化量的溫度區(qū)域，實施熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法，其特征為在上述熱處理工序中，在上述第二電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層的帶隙的變化量相對于熱處理溫度的變化率小于上述第一電介質(zhì)膜下部的半導(dǎo)體層的帶隙的變化量相對于熱處理溫度的變化率的溫度區(qū)域，實施熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法，其特征為上述第二電介質(zhì)膜具有高于上述第一電介質(zhì)膜的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法，其特征為上述第二電介質(zhì)膜是用與上述第一電介質(zhì)膜相同的材料形成的電介質(zhì)膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法，其特征為上述第一電介質(zhì)膜以及上述第二電介質(zhì)膜是含有硅的電介質(zhì)膜，上述第二電介質(zhì)膜中的硅成分比，高于上述第一電介質(zhì)膜中的硅成分比。
6.一種半導(dǎo)體激光元件的制造方法，該半導(dǎo)體激光元件在半導(dǎo)體層中包含與電極接觸的接觸層以及活性層，并且，在沿著光射出的方向的端面區(qū)域中具有上述半導(dǎo)體層的帶隙大于其他區(qū)域的窗區(qū)域，該半導(dǎo)體激光元件的制造方法的特征為，具有接觸層形成工序，用于形成含有雜質(zhì)的上述接觸層；第一電介質(zhì)膜形成工序，在上述接觸層表面中的與作為上述窗區(qū)域以外的區(qū)域的非窗區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域中形成第一電介質(zhì)膜；第二電介質(zhì)膜形成工序，在上述接觸層表面中的與上述窗區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域中形成第二電介質(zhì)膜；以及熱處理工序，通過在上述第二電介質(zhì)膜下部的接觸層的雜質(zhì)能夠擴(kuò)散的溫度區(qū)域?qū)嵤崽幚?，使上述第二電介質(zhì)膜下部的接觸層的雜質(zhì)擴(kuò)散得比上述第一電介質(zhì)膜下部的接觸層的雜質(zhì)更多，并形成上述第二電介質(zhì)膜下部的上述半導(dǎo)體層的至少一部分區(qū)域已混晶化的窗區(qū)域。
7.一種半導(dǎo)體光學(xué)器件，是端面發(fā)射型的半導(dǎo)體光學(xué)器件，具有第一電極；半導(dǎo)體基板；層疊結(jié)構(gòu)，其具有在上述基板上依次形成的第一導(dǎo)電型包覆層、活性層、第二導(dǎo)電型包覆層、和以第二導(dǎo)電型雜質(zhì)進(jìn)行了摻雜的接觸層；以及第二電極，其在上述接觸層上形成、且構(gòu)成將上述層疊結(jié)構(gòu)夾在該第二電極與上述第一電極之間的電流路徑，上述端面發(fā)射型的半導(dǎo)體光學(xué)器件的特征為，至少在激光的射出側(cè)端面附近具有窗區(qū)域，該窗區(qū)域具有比非窗區(qū)域大的帶隙， 上述接觸層的窗區(qū)域的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度比上述接觸層的非窗區(qū)域的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度低。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其特征為上述接觸層的窗區(qū)域的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度比上述接觸層的非窗區(qū)域的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度低2 X IO17CnT3以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其特征為在上述接觸層與上述活性層之間的上述窗區(qū)域，形成有電流狹窄層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其特征為 上述電流狹窄層從窗區(qū)域延伸到非窗區(qū)域的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其特征為 上述半導(dǎo)體層是層疊有多個半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)，上述電流狹窄層具有比在該電流狹窄層的上下所形成的半導(dǎo)體層中的晶格常數(shù)還大的晶格常數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其特征為 在上述接觸層與上述活性層之間具有包含擴(kuò)散種的擴(kuò)散層。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其特征為 在上述電流狹窄層下部具有包含擴(kuò)散種的擴(kuò)散層。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其特征為 上述基板以及上述層疊結(jié)構(gòu)由III-V族系化合物構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其特征為 上述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)為Zn、Mg或Be。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其特征為上述擴(kuò)散種是作為P型雜質(zhì)的SuMg或Be、作為η型雜質(zhì)的Si或％、作為界面雜質(zhì)的 0、C、H或S、或者空穴中的任意一種。
17.一種通信系統(tǒng)，其特征為，具有包括權(quán)利要求7 16中任一項所述的半導(dǎo)體光學(xué)器件的發(fā)送器； 一端與上述發(fā)送器進(jìn)行了光耦合的2km以上的光纖；以及與上述光纖的另一端進(jìn)行了光耦合的接收器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法、半導(dǎo)體光學(xué)激光元件的制造方法以及半導(dǎo)體光學(xué)器件。本發(fā)明的包含半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制造方法為，在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(12-18)表面的第一區(qū)域上形成第一電介質(zhì)膜(26)，在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(12-18)表面的第二區(qū)域上形成具有比第一電介質(zhì)膜(26)高的密度的第二電介質(zhì)膜(25)，在由于對第二電介質(zhì)膜(25)下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行的熱處理所引起的帶隙的變化量變得大于由于對第一電介質(zhì)膜(26)下部的半導(dǎo)體層進(jìn)行的熱處理所引起的帶隙的變化量的溫度區(qū)域?qū)嵤崽幚?，在第一電介質(zhì)膜(26)下部的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(12-18)上形成窗區(qū)域(23)。
文檔編號H01S5/16GK102474071SQ201080027929
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者谷口英廣 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社