(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャッタを閉にした状態で蒸着源に電子ビームを照射する第１の工程と、
前記電子ビームの照射を停止すると共に、前記シャッタを開にし、前記第１の工程の電子ビーム照射によって前記蒸着源から余熱によって蒸発する材料を被蒸着物上に蒸着する第２の工程と、を有し、
前記シャッタを閉にすると共に第１の工程を行うことにより、前記第１の工程と第２の工程とを、交互に繰り返して薄膜を形成してなることを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜の製造方法を用いて薄膜の最初の一定層厚を形成し、引き続いて、連続的な電子ビーム蒸着を行って、１つの薄膜を形成することを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記薄膜の最初の一定層厚の厚さが１nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項２に記載の薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記シャッタが前記蒸着源の近傍に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記シャッタは、前記蒸着源から被蒸着物へ向かう分子流に対して閉じたり開いたりする複数の開口部を有してなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記シャッタは複数のスリットを有する下部シャッタ及び複数のスリットを有する上部シャッタを備え、
前記下部シャッタ及び前記上部シャッタをそれらの軸を中心に回転させることにより、前記シャッタの開閉を行うことを特徴とする請求項５に記載の薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記シャッタは複数のブレードを備え、
前記ブレードをその軸を中心に回転させることにより、前記シャッタの開閉を行うことを特徴とする請求項５に記載の薄膜の製造方法。
【請求項８】
シャッタを閉にした状態で蒸着源に電子ビームを照射する第１の工程と、
前記電子ビームの照射を停止すると共に、前記シャッタを開にし、前記第１の工程の電子ビーム照射によって前記蒸着源から余熱によって蒸発する材料を被蒸着物上に蒸着する第２の工程と、を有し、
前記シャッタを閉にすると共に第１の工程を行うことにより、前記第１の工程と第２の工程とを、交互に繰り返して形成された薄膜を有することを特徴とする半導体素子。
【請求項９】
前記薄膜が反射膜であることを特徴とする請求項８に記載の半導体素子。
【請求項１０】
前記半導体素子が半導体レーザであることを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子上などへの薄膜の電子ビーム蒸着方法に関し、特に半導体レーザの光ビーム出射端面のコーティングなど、高エネルギーイオンまたは電子の衝撃によるダメージ・影響を極力抑える必要のある場合に適した薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザは、光ディスクや光通信における基幹部品として今日幅広く用いられている。
【０００３】
半導体レーザにおいては通常、光の出射部分に誘電体膜を形成し、光出射部分の保護と反射率の制御を行っている。誘電体膜としては、アルミナ、ＳｉＯｘ（酸化シリコン）、ＳｉＮｘ（窒化シリコン）などが良く用いられている。その形成手法としては、主に電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）が用いられる。
【０００４】
一般には薄膜の形成方法として、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）の他、抵抗加熱蒸着、スパッタ、プラズマＣＶＤ、ＥＣＲ−ＣＶＤなどがある。これらの方式のうち、抵抗加熱以外については、蒸着源に電子ビームあるいはプラズマでエネルギーを与え、結果としてイオンあるいは電子を発生しているため、イオンあるいは電子の衝撃による半導体のダメージが生じるという問題がある。
【０００５】
抵抗加熱蒸着では、蒸着源を高融点金属でできたボートに載せ、ボートに電流を流すことにより蒸着源を加熱・蒸発させる。そのため、ボート用高融点金属の軟化点に近づくとボート形状が維持できなくなるため融点の高い材料の蒸着には不向きであり、また加熱されたときボート材料と反応する材料についても用いることができない。
【０００６】
電子ビーム蒸着法は、蒸着源の加熱には高エネルギー電子を用いているが、被蒸着材料が直接プラズマなどの高エネルギーイオンにさらされることがないので、スパッタ・プラズマＣＶＤ・ＥＣＲ−ＣＶＤよりは高エネルギーイオンまたは電子の衝撃による半導体へのダメージが少ない。また、例えばアルミナ膜の形成の場合、アルミナの融点が高く、抵抗加熱で蒸着するのは難しいため、 特に半導体レーザの反射膜形成に用いる場合にはＥＢ蒸着が一般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
高エネルギーイオン・電子のダメージに敏感な、高出力半導体レーザの反射膜蒸着の場合、残存するＥＢ蒸着のダメージを除去することにより、さらに最大出力・寿命の向上が図れるものと考えられる。
【０００８】
電子ビーム蒸着における半導体などへのダメージ低減策に関して、従来提案されているものとして、例えば特開昭６０−１６５３７４号公報がある。これは図８に示すように、電子銃フィラメント８から発生した電子ビームを電磁石９によって曲げ、蒸着源１０へ当てているが、その際蒸着源１０から副次的に発生する電子あるいはイオンが被蒸着物６に達しないようにするため、蒸着源１０と被蒸着物６の間に磁石７を配置している。なお、１１はシャッタ、５はベルジャー、１２は正イオン防壁である。
【０００９】
この方法は、磁場中を運動する荷電粒子は進行方向を曲げられるという原理に基づいているが、荷電粒子の曲げられ方は、電荷を質量で割った値によって決まる。この値は電子の場合に対し、イオンでは数万分の１から数十万分の１となるため、電子とイオンを同時に除去するのは困難である。またイオンの中には、１個の原子がイオン化したものから、多数の原子の固まりがイオン化したクラスタイオンなどさまざまな質量のものがあり、クラスタイオンを磁場で曲げるのはほぼ不可能である。
【００１０】
本発明では、電子・単イオン・クラスタイオンのいずれも被蒸着物に達することなく、半導体などへのダメージのない薄膜の電子ビーム蒸着による製造方法及びダメージのない方法によって製造された半導体素子を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電子ビーム蒸着方法による薄膜の製造方法は、シャッタを閉にした状態で蒸着源に電子ビームを照射する第１の工程と、電子ビーム照射を停止すると共に、前記シャッタを開にし、前記第１の工程の電子ビーム照射によって前記蒸着源から蒸発する材料を余熱によって被蒸着物上に蒸着する第２の工程と、を有し、前記シャッタを閉にすると共に第１の工程を行うことにより、前記第１の工程と前記第２の工程とを、交互に繰り返して薄膜を形成してなることによって上記の目的を達成する。
【００１２】
電子ビーム蒸着は、通常（１）電子ビームによる蒸着源の加熱、（２）加熱された蒸着源よりの蒸発、の２つの過程を同時に行っている。従来この２つは分離不能であるという思いこみがあったが、本発明においてはこの２者を分離する。高エネルギーイオンまたは電子が発生するのは（１）の過程のみである。
【００１３】
まず図１（ａ）に示すように、電子ビームの照射を間欠的に行う。電子ビームの照射を間欠的に行うためには、電子ビーム引き出し用電圧を間欠的に印加する方法と、電子ビーム発生フィラメントへの電流を間欠的に変化させる方法が考えられるが、通常は変化がより急激なフィラメント電流変化が適している。この結果、被蒸着物の温度は図１（ｂ）の様な変化を示す。電子ビームを停止した後、すぐに温度が下がらない点が重要である。
【００１４】
ただし、蒸着速度は極めて急速に低下していき、例えば通常のアルミナ蒸着の場合、電子ビーム停止後０．５秒程度で蒸着速度はほぼゼロになる。シャッタは、図１（ｃ）に示すように、電子ビームを停止した時に開く。電子ビームを照射しているときは、高エネルギーイオンまたは電子が発生しているので、シャッタを閉にしてこれらが半導体上に到達しないようにする。この繰り返しにより、高エネルギーイオン・電子のダメージのない電子ビーム蒸着を実現できる。
【００１５】
この発明に係る電子ビーム蒸着方法による薄膜の製造方法は、前記の電子ビーム蒸着法を用いて薄膜の最初の一定層厚を形成し、引き続いて、連続的な電子ビーム蒸着を行って、１つの薄膜を形成することによって上記の目的を達成する。
【００１６】
本発明の電子ビームの余熱による蒸着方法は、被蒸着物へのダメージを低減するためには非常に適しているが、蒸着速度が通常の方式に比べてかなり低下してしまう。本発明では、薄膜が最初の一定層厚形成されれば、その後で電子あるいはイオンが被蒸着物に衝突しても、最初に形成した薄膜自体が衝撃をくい止める役割をすることに着目して、蒸着の初期のみを本発明の電子ビームの余熱による蒸着法を用い、途中から通常の電子ビーム蒸着に切り替える方法を開示する。
本発明は、前記薄膜の最初の一定層厚の厚さが１nm以上50nm以下であることによって上記の目的を達成する。
この発明に係る薄膜の製造方法に用いる電子ビーム蒸着装置は、前記シャッタが前記蒸着源の近傍に設置されていることによって上記の目的を達成する。
【００１７】
この発明に係る薄膜の製造方法に用いる電子ビーム蒸着装置は、前記シャッタが、前記蒸着源から被蒸着物へ向かう分子流に対して閉じたり開いたりする複数の開口部を有してなることによって上記の目的を達成する。
【００１８】
本発明は、前記シャッタは蒸着源から見て複数の開口部を有することにより、０．５秒以下で閉から開に切り替えられ、特に電子ビームの余熱による蒸着方法を実現するための、電子ビーム蒸着装置を用いた薄膜の製造方法を開示する。
【００１９】
本発明においては頻繁にシャッタを開閉するが、この場合従来のシャッタを用いると、通常問題にならなかった膜厚分布を生じる。これは、従来のシャッタの開閉が１秒程度と遅く、蒸着源からみてシャッタが最初に開く部分の延長線にある部分へより多くの材料が蒸着されるためである（実施例１の図４を用いた説明参照）。これを避けるため、蒸着源からみて複数の開口部を有するシャッタも開示している。これらのシャッタを用いることにより、本発明の間欠ＥＢ蒸着においても面内分布のない蒸着が実現でき、また高速のシャッタ開閉を行うことができる。
【００２０】
この発明に係る薄膜の製造方法に用いる電子ビーム蒸着装置は、前記シャッタが複数のスリットを有する下部シャッタ及び複数のスリットを有する上部シャッタを備え、そのシャッタをなす部材に軸を有する回転、すなわち、前記下部シャッタ及び前記上部シャッタをそれらの軸を中心に回転させることによって、前記シャッタの開閉を行ってなることによって上記の目的を達成する。
【００２１】
従来の電子ビーム蒸着装置と異なって、シャッタをなす部材に回転軸があるため、高速のシャッタ開閉を容易に実現できる。
【００２２】
この発明に係る薄膜の製造方法に用いる電子ビーム蒸着装置は、前記シャッタが、複数枚のブレードで構成され、前記ブレードをその軸を中心に回転させることにより、前記シャッタの開閉を行うことによって上記の目的を達成する。
【００２３】
シャッタは、シャッタをなす部材に開口部を有するものを複数枚組み合わせてそれぞれを回転させて、所望のタイミングで、分子流に対し、閉じたり開いたりするものであってもよく、またシャッタをなす部材に開口部はなく、このシャッタをなす部材の回転位置で、分子流に対し、開口部を有する状態になったり、閉じた状態になったりするものであってもよい。
【００２４】
本発明は、前記のいずれかの発明に係る製造方法によって形成された薄膜を有する半導体素子とすることによって上記の目的を達成する。特に半導体レーザを作成するのに好適である。特に半導体レーザの端面コーティング膜を形成する際、ダメージを少なくすることができ、効果が顕著に現れる。
【００２５】
本発明は、前記の薄膜が反射膜であることによって上記の目的を達成する。前記のいずれかの発明を用いて、半導体レーザの反射膜を作成する。これによって、半導体レーザの最大光出力が向上することが確認された。
【００２６】
前記反射膜を形成する前に、Ｓ（硫黄）を前記反射膜が形成される前の半導体表面に付着させる工程を行うことにより、Ｓ処理の効果を保ったまま反射膜の形成ができ、Ｓ処理の効果をさらに向上させることができる。
本発明は、前記半導体素子が半導体レーザであることによって、上記の目的を達成する。
【００２７】
前記のいずれかの発明（間欠ＥＢ蒸着）を用いて半導体レーザのリッジストライプ形成用マスク膜を形成する。これによって、半導体レーザの連続動作寿命試験において、寿命が向上することが確認された。
【００２８】
前記反射膜、又はリッジストライプ形成用マスク膜として、アルミナ、ＳｉＯｘ（酸化シリコン）といった従来通常ＥＢ蒸着で蒸着していた比較的融点の高い誘電体蒸着材料のいずれかを形成する際に用いると、半導体レーザ特性が向上することを確認した。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【００３０】
＜実施例１＞実施例１は、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの端面反射膜蒸着に本発明を適用するものである。
【００３１】
半導体レーザの斜視構造図を図２に示す。ｎ型ＧａＡｓ基板５０上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層５１、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５２、アンドープＡｌＧａＡｓ活性層５３、ｐ型第１ＡｌＧａＡｓクラッド層５４、ｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層５５をエピタキシャル成長する。ｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層をストライプ状に除去し、引き続いてｐ型第２ＡｌＧａＡｓクラッド層５６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５７を成長する。ｎ型ＧａＡｓ基板側表面にｎ側電極６５、ｐ型ＧａＡｓキャップ層表面にｐ側電極６６を形成する。電極形成は抵抗加熱による金属蒸着で行う。
【００３２】
電極形成後の半導体レーザを形成したウエハを、レーザの共振器長間隔の幅のバー状になるよう劈開する。
【００３３】
ここで、一部のバーについてはＳ処理を以下のようにして行う。半導体レーザ・バーを、室温の硫化アンモニウム溶液に１分間浸漬し、純水で水洗し、窒素ガスを吹き付けて乾燥させる。これにより、劈開面上の酸素を除去してＳに置き換え、半導体表面の界面準位を減少できる。
【００３４】
バーの前端面が下になるよう、バーを並べて治具に挿入し、治具を電子ビーム蒸着機にセットする。
【００３５】
ここで本発明による前面反射膜６７の電子ビーム蒸着を行う。図１に示すように、シャッタ閉の状態（時間Ａ）で電子ビームのフィラメント電流を流して蒸着源を加熱し、電子ビームのフィラメント電流を止めてからシャッタを開く（時間Ｂ）。被蒸着物の温度は電子ビーム加熱に対して時間的なズレを生じる。シャッタ閉の時間は１秒、開の時間は０．５秒とした。
【００３６】
蒸着機のシャッタはこの素早い開閉に対応し、蒸着膜厚の分布を生じないよう、図３の様な工夫が施してある。図３（ａ）は蒸着源とシャッタの位置関係を示す図である。蒸着源２０を電子ビームで加熱することにより発生する分子流２１は、下部シャッタ２２と上部シャッタ２３を共に通過する場合のみ試料（図示せず）に到達する。複数のブレードよりなる下部シャッタ２２と上部シャッタ２３は各ブレードの軸Ｘ−Ｘ’、Ｙ−Ｙ’を中心に同期して回転している。図１（ｃ）で時間Ａに相当する、電子ビームを照射している時のシャッタは図３（ｂ）に示すように、分子流２１は下部シャッタ２２あるいは上部シャッタ２３のいずれかに遮られて、試料には到達せず、蒸着は行われない。一方図１（ｃ）で時間Ｂに相当する、電子ビームの照射を停止した時においては、図３（ｃ）に示すように下部シャッタ２２および上部シャッタ２３が分子流２１を通過するようになるので、試料に蒸着が行われる。
【００３７】
本実施例では、アルミナ単膜よりなる前面反射膜６７を１７０ｎｍ蒸着するが、その最初の一定層厚（１、２、５、１０、２０、５０ｎｍおよび１７０ｎｍ全部）は本発明の「電子ビームを停止した状態でシャッタを開く」という間欠蒸着を行い、残りの層厚はシャッタを全開にしたまま電子ビームを照射し、通常の電子ビーム蒸着を行う。これは、蒸着の最初は半導体表面が露出しておりイオン衝撃によるダメージがあるのに対し、ある程度蒸着した後は蒸着膜が半導体表面を保護し、イオン衝撃によるダメージがほとんどなくなるため、蒸着速度が早い通常の蒸着の方が好ましいためである。間欠蒸着を行う層厚を変えたのは最適条件を探るためである。
【００３８】
蒸着直前の真空度は４×１０-4Ｐａ、蒸着源からシャッタまでの距離は約１０ｃｍ、蒸着源から試料までの距離は約４０ｃｍ、電子ビームの印加電圧は７ｋＶ、フィラメント電流は１２０ｍＡ（本発明法のピーク時）および８０ｍＡ（従来法の連続蒸着時）である。
【００３９】
引き続き半導体レーザ端面の前後を入れ替え、後面反射膜６８のコーティングを行う。後面反射膜６８は、第１のアルミナ（１１８ｎｍ）、第１のシリコン（５９ｎｍ）、第２のアルミナ（１１８ｎｍ）、第２のシリコン（５９ｎｍ）、第３のアルミナ（２３６ｎｍ）の計５層よりなる。このうち本発明の蒸着方法（電子ビームを間欠的に停止しシャッタを開く）は、第１のアルミナ膜について行い、残りは通常の連続蒸着法を用いる。
【００４０】
このようにして反射膜を形成した半導体レーザ・バーをチップに分割し、パッケージにマウントし、ハーメチックシールを行う。
【００４１】
比較のため、同一ウエハより取り出したバーを用いて、従来の連続電子ビーム蒸着法によるレーザも作製した。
【００４２】
本発明の製造法による半導体レーザおよび比較例の半導体レーザについて、最大光出力試験を行った。
【００４３】
その結果、比較例の半導体レーザの最大出力は１８０ｍＷであったのに対し、本発明の製造法による半導体レーザの最大出力は２５０ｍＷであり、本発明の優位性が認められた。
【００４４】
さらに、前面反射膜および後面反射膜の第１のアルミナについて、初期の１ｎｍ、２ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、５０ｎｍについて間欠蒸着を行い、引き続いて通常の連続蒸着を行った結果を図５に示す。さらに、Ｓ処理（後述）を行ったものについても同様の実験を行い、その結果を合わせて図５に示す。
【００４５】
これより、初期の１〜５０ｎｍのみ間欠蒸着を行うだけでも、連続蒸着に比べて最大光出力増大効果があることが判明した。さらに、Ｓ処理を行った場合にも間欠蒸着の効果があり、さらに全体として最大出力が向上することがわかった。これより、本発明の間欠蒸着は、半導体自体へのダメージを抑制する効果に加え、付着したＳを維持する効果もあるものと推定される。
【００４６】
本実施例に示すように、シャッタが複数の開口部を有するように構成することにより、面内分布の均一性が向上する。図４（ａ）に示す従来型の、単に蒸着源を覆うだけのシャッタ２４（シャッタ部２４ａ、支持棒２４ｂ、支持柱２４ｃよりなる）であれば、高速の開閉がむずかしいだけでなく、蒸着源２０からみてシャッタが最初に開く部分の延長線上にある試料２５ａに特に多くの分子流２１ａが到達し、より厚い膜が蒸着される。本実施例に用いたシャッタでは図４（ｂ）に示すように、シャッタ２２・２３に複数の開口部を設けることにより、シャッタが開き始めた時に試料２５ａ、２５ｂ、２５ｃに同時に蒸着が始まり、膜厚の分布の均一性が大幅に向上する。
【００４７】
本実施例は、以下のように変更することが可能である。
【００４８】
本実施例は、半導体レーザの端面劣化抑制に効果を発揮する窓構造（端面近傍の光吸収を抑制する構造であり、Ｗｉｎｄｏｗ構造あるいはＮｏｎ−Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ−Ｍｉｒｒｏｒ構造とも呼ばれる）半導体レーザと組み合わせて、窓構造を有する光出射部を覆うように反射膜を蒸着することにより、さらに端面劣化を抑制することができる。
【００４９】
本実施例においては、複数の開口部を有するシャッタを用いたが、通常の１つの開口を有するシャッタを用いてもよい。その場合膜厚の分布が増加するものの、蒸着する試料が少なければ膜厚分布の影響を抑えられる。
【００５０】
本発明は、実施例１に示したＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ、実施例２に示すＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザだけでなく、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＩｎＧａＮ系半導体レーザなどにも適用することができる。ストライプ型半導体レーザ以外にも、面発光型レーザに適用することができる。
【００５１】
＜実施例２＞実施例２は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの端面反射膜蒸着に本発明を適用するものである。
【００５２】
図６（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板７０上に、ｎ型ＧａＡｓ第一バッファ層７１、ｎ型ＧａＩｎＰ第二バッファ層７２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７３、ＭＱＷ活性層７４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層７５、エッチングストップ層７６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層７７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層７８を形成する。ここでアンドープＭＱＷ活性層は、４層のＡｌＧａＩｎＰバリア層（１０ｎｍ）の間に発振波長が６３０ｎｍとなるＧａＩｎＰウェル層（８ｎｍ）を３層挟んだものである。
【００５３】
図６（ｂ）に示すように、上記ウエハにアルミナ膜９０、レジスト９１を形成し、レジスト９１をストライプ状に整形し、これをマスクとしてアルミナ膜９０をストライブ状に整形する。さらにアルミナ膜９０をマスクとして、ストライプ状のリッジ（凸型）形状を、ｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層７８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層７７をエッチングすることにより形成する。ｎ型ＧａＩｎＰブロック層７９を全面に形成する。
【００５４】
図６（ｃ）に示すように、アルミナ膜９０をエッチングにより除去し、さらにｐ型ＧａＡｓコンタクト層８０を全面に形成する。
【００５５】
ｎ型ＧａＡｓ基板面にｎ側電極８５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層表面にｐ側電極８６を形成する。
【００５６】
このようにして作製されたウエハをレーザの共振器長（５００μｍ）間隔に劈開してバー状にし、劈開面の前面をそろえて治具に挿入する。
【００５７】
バーの前端面が下になるよう、バーを並べて治具に挿入し、治具を電子ビーム蒸着機にセットする。
【００５８】
ここで本発明によるＳｉＯｘ膜の電子ビーム蒸着を行う。
【００５９】
蒸着機のシャッタは本発明の実施に必要な素早い開閉に対応し、蒸着膜厚の分布を生じないよう、図７の様な工夫が施してある。
【００６０】
図７（ａ）は蒸着源とシャッタの関係を示す斜視図である。蒸着源２０を電子ビームで加熱することにより発生する分子流２１は、下部シャッタ２２ｂと上部シャッタ２３ｂを共に通過する場合のみ試料（図示せず）に到達する。複数のスリットを有する下部シャッタ２２ｂと上部シャッタ２３ｂは異なる速度で回転している。図１（ｃ）で時間Ａに相当する、電子ビームを照射している時のシャッタは図７（ｂ）に示すように、分子流２１は下部シャッタ２２ｂあるいは上部シャッタ２３ｂのいずれかに遮られて、試料には到達せず、蒸着は行われない。一方図１（ｃ）で時間Ｂに相当する、電子ビームの照射を停止した時においては、図７（ｃ）に示すように下部シャッタ２２ｂおよび上部シャッタ２３ｂのスリットが一致し分子流２１を通過するようになるので、試料に蒸着が行われる。なお、本実施例では時間Ａを１秒、時間Ｂを２秒とした。
【００６１】
本実施例では、前面反射膜８７（ＳｉＯｘ膜１５８ｎｍ）の最初の３０ｎｍは本発明の「電子ビームを停止した状態でシャッタを開く」という蒸着を行い、残りの１２８ｎｍはシャッタを全開にしたまま電子ビームを照射し、通常の電子ビーム蒸着を行う。
【００６２】
引き続き半導体レーザ端面の前後を入れ替え、後面反射膜８８のコーティングを行う。後面の場合、第１のＳｉＯｘ（１０５ｎｍ）、第１のシリコン（４６ｎｍ）、第２のＳｉＯｘ（１０５ｎｍ）、第２のシリコン（４６ｎｍ）、第３のＳｉＯｘ（２１０ｎｍ）の計５層を交互に蒸着して高反射率コーティングを行う。このうち本発明の蒸着方法（電子ビームを間欠的に停止しシャッタを開く）は、第１のＳｉＯｘ膜の最初の３０ｎｍについて行い、残りは通常の連続蒸着法を用いる。
【００６３】
このようにして反射膜を形成した半導体レーザ・バーをチップに分割し、パッケージにマウントし、ハーメチックシールを行う。
【００６４】
比較のため、同一ウエハより取り出したバーを用いて、従来の連続的な電子ビーム蒸着法によるレーザも作製した。
【００６５】
本発明の製造法による半導体レーザおよび比較例の半導体レーザについて、最大光出力試験を行った。
【００６６】
その結果、本発明の製造法による半導体レーザの最大出力は１８０ｍＷ、比較例の半導体レーザの最大出力は１２０ｍＷであり、本発明の優位性が認められた。
【００６７】
＜実施例３＞実施例２は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザのマスク膜蒸着に本発明を適用するものである。
【００６８】
図６（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板７０上に、ｎ型ＧａＡｓ第一バッファ層７１、ｎ型ＧａＩｎＰ第二バッファ層７２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７３、ＭＱＷ活性層７４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層７５、エッチングストップ層７６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層７７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層７８を形成する。ここでアンドープＭＱＷ活性層は、４層のＡｌＧａＩｎＰバリア層（１０ｎｍ）の間に発振波長が６３０ｎｍとなるＧａＩｎＰウェル層（８ｎｍ）を３層挟んだものである。
【００６９】
図６（ｂ）に示すように、上記ウエハにアルミナ膜（５００ｎｍ）９０、レジスト９１を形成し、レジスト９１をストライプ状に整形し、これをマスクとしてアルミナ膜９０をストライブ状に整形する。ここで、アルミナ膜を本発明の間欠ＥＢ蒸着法によって５００ｎｍ形成する。さらにアルミナ膜９０をマスクとして、ストライプ状のリッジ（凸型）形状を、ｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層７８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層７７をエッチングすることにより形成する。ｎ型ＧａＩｎＰブロック層７９を全面に形成する。
【００７０】
図６（ｃ）に示すように、アルミナ膜９０をエッチングにより除去し、さらにｐ型ＧａＡｓコンタクト層８０を全面に形成する。
【００７１】
さらにｐ型ＧａＡｓコンタクト層８０を全面に形成する。
【００７２】
ｎ型ＧａＡｓ基板面にｎ側電極８５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層表面にｐ側電極８６を形成する。
【００７３】
このようにして作製されたウエハをレーザの共振器長（５００μｍ）間隔に劈開してバー状にし、劈開面の前面をそろえて治具に挿入する。
【００７４】
バーの前端面が下になるよう、バーを並べて治具に挿入し、治具を電子ビーム蒸着機にセットする。
【００７５】
ここで本発明によるＳｉＯｘ反射膜の電子ビーム蒸着を行うが、これは実施例２と同じなので詳細は省略する。
【００７６】
このようにして反射膜を形成した半導体レーザ・バーをチップに分割し、パッケージにマウントし、ハーメチックシールを行う。
【００７７】
実施例２で作製した、反射膜のみ間欠ＥＢ蒸着を行ったレーザと比較して寿命試験を行った。条件は７０℃４０ｍＷ連続動作試験である。
【００７８】
その結果、反射膜のみ間欠ＥＢ蒸着を行ったレーザの寿命は５個の平均が１４５０時間であるのに対し、反射膜とアルミナマスク膜９０の両方について間欠ＥＢ蒸着を行ったレーザの寿命は５個の平均が２３５０時間と寿命の向上が認められた。これは、従来法のマスク蒸着の際にレーザストライプ部にダメージが生じていたのが、間欠ＥＢ蒸着によって低減されたためと考えられる。このようなダメージは、ＭＱＷ活性層７４から離れたｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層７８に生じると考えられる。連続動作試験によって温度分布や電流注入によるストレスのため欠陥の領域が次第に拡大していき、ＭＱＷ活性層７４に達して光の吸収などの作用を生じ、最終的に故障するものと推定される。
【００７９】
【発明の効果】
本発明では、半導体素子の製造において広く用いられている電子ビーム蒸着法において、従来原理的に避けられないと思われていた電子・イオンの衝撃によるダメージをほぼなくすことができる。
【００８０】
本発明では、間欠電子ビーム蒸着方法が蒸着速度の低下という副作用を有することから、蒸着初期のみ間欠電子ビーム蒸着方法を適用することにより、ダメージ低減効果と蒸着速度の両立を図れる。
【００８１】
本発明では、間欠電子ビーム蒸着法を従来のシャッタで行うと、切替速度が遅いためほとんど蒸着せず、また層厚分布が生じるという問題があったため、間欠電子ビーム蒸着法の実施に適した新規シャッタを有する電子ビーム蒸着装置を用いることによってそれを克服できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム蒸着方法の手順を示す説明図である。
【図２】実施例１において作製した半導体レーザの構造図である。
【図３】実施例１に用いる本発明のシャッタの説明図である。
【図４】従来のシャッタと実施例１に用いる本発明のシャッタの比較説明図である。
【図５】実施例１による半導体レーザの最大光出力を示す図である。
【図６】実施例２・３における半導体レーザの作製断面図および構造図である。
【図７】実施例２に用いる本発明のシャッタの説明図である。
【図８】従来の電子ビーム蒸着法のベルジャー内部図である。
【符号の説明】
２０  蒸着源
２１  分子流
２２、２２ｂ  下部シャッタ
２３、２３ｂ  上部シャッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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