(57)【要約】【課題】Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から電流狭窄層が水蒸気酸化されて、発光素子部内に電流狭窄構造が形成される発光素子において、発光素子の劣化を抑制できる発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の発光素子の製造方法は、Ａｌを含む電流狭窄層を有するメサ側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程（Ｓ１０２）と、酸化された電流狭窄層がメサ側面で露出された状態で、発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４５０度以下に加熱し予め定められた加熱時間で加熱する加熱工程と（Ｓ１０４）、加熱工程後にメサ側面に保護膜を成膜させる成膜工程と（Ｓ１０６）とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、
酸化された電流狭窄層が前記側面で露出された状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し予め定められた加熱時間で加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後に前記側面に保護膜を成膜させる成膜工程と、
を備えた発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程は、前記電流狭窄層内の水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換し得る温度で行われる、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程は、不活性ガスの雰囲気で行われる、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを保持する酸化用炉内を減圧の不活性ガスに置換し、ウエハを加熱することにより行われる、請求項１ないし３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記成膜工程は、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１ないし４いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを成膜用炉内で減圧の不活性ガスの雰囲気で加熱し、前記成膜工程は、前記成膜用炉内の不活性ガスを成膜用ガスに置換し、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１ないし３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも高い、請求項１ないし６いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも低い、請求項１ないし６いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記成膜工程の成膜温度は、前記加熱工程の温度と等しい、請求項１ないし６いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記加熱工程の加熱時間は、少なくとも１５分である、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１ないし１１いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１３】
Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、
酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し予め定められた加熱時間で処理する加熱工程と、
前記加熱工程後に、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、前記側面を樹脂または無機物含有液体を塗布する工程である、請求項１３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、常温下または大気圧下において行われる工程である、請求項１３または１４に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記加熱工程の加熱時間は、少なくとも１５分である、請求項１３ないし１５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１３ないし１５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１３ないし１７いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１９】
Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、
酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し加熱処理する工程と、
前記加熱処理後に、前記側面を保護部材で覆う処理のための温度および気圧に切り替えて、前記側面を前記保護部材で覆う工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記側面を前記保護部材で覆う工程における温度よりも、前記加熱処理する工程における温度の方を高く設定する、請求項１９に記載の発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記加熱処理によるエネルギーは、酸化された電流狭窄層内の水酸化アルミニウムが酸化アルミニウムに変換するのに十分な大きさである、請求項１９に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型半導体レーザは、基板に垂直な方向にレーザ出力を取り出せ、さらに２次元集積によるアレイ化が容易であることから、電子機器等の光源に利用されている。例えば、プリンターに内蔵されている感光体への潜像書込み用光源、光通信用光源、光学マウス用光源などに利用可能である。
【０００３】
典型的な面発光型半導体レーザは、半導体基板上に設けられた一対の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）と、一対のＤＢＲの間に設けられた活性層、および共振器スペーサ層とから構成されており、ＤＢＲの両側に設けられた電極により活性層へ電流を注入し、基板に対して垂直方向にレーザ発振を生じさせる構成となっている。現在実用化されている多くの面発光型半導体レーザは、低閾値電流化や横モード制御のためにＡｌ組成の高いＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層を水蒸気酸化により形成した酸化狭窄層を備えている。このような面発光型半導体レーザは、酸化型面発光型半導体レーザと呼ばれる。水蒸気酸化されたＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層近傍の半導体結晶には酸化の変位で生じた結晶欠陥が多数存在している。
【０００４】
酸化型面発光型半導体レーザは、動作時間と共に、同じ注入電流値であっても、光出力が低下するという劣化がある。劣化に至る主な原因の一例として、酸化狭窄層にある結晶欠陥から端を発した転位が、素子駆動中の発熱や電流によるエネルギーを得て、発光領域の活性層まで増殖しながら成長した結果、活性層が非発光となり得ることが挙げられる。
【０００５】
面発光型半導体レーザの光出力の安定化に関する従来技術として、特許文献１に開示された面発光型半導体レーザの製造方法が知られている。特許文献１に開示された製造方法では、バーンインにおいて素子抵抗値が変動することを抑制するために、酸化工程の後に４５０度以上の温度で一定時間保持するアニール処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３１７８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された製造方法は、アニール処理を行っているものの、当該アニール処理の目的は、素子抵抗値を固定化することにより面発光型半導体レーザの初期不良を低減させるというものである。従って、特許文献１に開示された面発光型半導体レーザの製造方法は、面発光型半導体レーザの経時的な劣化を抑制するものではない。
【０００８】
本発明の目的は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から電流狭窄層が水蒸気酸化されて、発光素子部内に電流狭窄構造が形成される発光素子において、発光素子の劣化を抑制できる発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、酸化された電流狭窄層が前記側面で露出された状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し予め定められた加熱時間で加熱する加熱工程と、前記加熱工程後に前記側面に保護膜を成膜させる成膜工程と、を備えた発光素子の製造方法。
請求項２は、前記加熱工程は、前記電流狭窄層内の水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換し得る温度で行われる、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
請求項３は、前記加熱工程は、不活性ガスの雰囲気で行われる、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
請求項４は、前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを保持する酸化用炉内を減圧の不活性ガスに置換し、ウエハを加熱することにより行われる、請求項１ないし３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項５は、前記成膜工程は、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１ないし４いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項６は、前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを成膜用炉内で減圧の不活性ガスの雰囲気で加熱し、前記成膜工程は、前記成膜用炉内の不活性ガスを成膜用ガスに置換し、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１ないし３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項７は、前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも高い、請求項１ないし６いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項８は、前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも低い、請求項１ないし６いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項９は、前記成膜工程の成膜温度は、前記加熱工程の温度と等しい、請求項１ないし６いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１０は、前記加熱工程の加熱時間は、少なくとも１５分である、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
請求項１１は、前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
請求項１２は、前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１ないし１１いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１３は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し予め定められた加熱時間で処理する加熱工程と、前記加熱工程後に、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程と、を備える発光素子の製造方法。
請求項１４は、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、前記側面を樹脂または無機物含有液体を塗布する工程である、請求項１３に記載の発光素子の製造方法。
請求項１５は、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、常温下または大気圧下において行われる工程である、請求項１３または１４に記載の発光素子の製造方法。
請求項１６は、前記加熱工程の加熱時間は、少なくとも１５分である、請求項１３ないし１５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１７は、前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１３ないし１５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１８は、前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１３ないし１７いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１９は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し加熱処理する工程と、前記加熱処理後に、前記側面を保護部材で覆う処理のための温度および気圧に切り替えて、前記側面を前記保護部材で覆う工程と、を備える発光素子の製造方法。
請求項２０は前記側面を前記保護部材で覆う工程における温度よりも、前記加熱処理する工程における温度の方を高く設定する、請求項１９に記載の発光素子の製造方法。
請求項２１は、前記加熱処理によるエネルギーは、酸化された電流狭窄層内の水酸化アルミニウムが酸化アルミニウムに変換するのに十分な大きさである、請求項１９に記載の発光素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜２、７〜２１によれば、発光素子の劣化を抑制できる。
請求項３によれば、電流狭窄層内に新たな水酸基の発生を抑制することができる。
請求項４によれば、同一炉を用いて酸化工程から連続的に加熱工程を実施することができる。
請求項５によれば、より迅速に保護膜を成膜することができる。
請求項６によれば、同一炉を用いて加熱工程から連続的に成膜工程を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る面発光型半導体レーザの概略断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る面発光型半導体レーザの製造工程の加熱処理を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施例に係る面発光型半導体レーザの製造方法の概略工程断面図である。
【図４】加熱処理に利用可能な真空容器の一例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る加熱処理の温度と時間の例を示す図である。
【図６】本発明の実施例による加熱処理が行われた面発光型半導体レーザの効果を説明する図である。
【図７】本発明の実施例による加熱処理が行われた面発光型半導体レーザと従来の面発光型半導体レーザとの光出力を対比するグラフである。
【図８】本発明の実施例による加熱処理の好ましい例を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施例による加熱処理の他の好ましい例を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例による加熱処理の他の好ましい例を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施例によるＶＣＳＥＬの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明は、面発光型半導体レーザ、発光サイリスタ、発光ダイオードなど種々の発光素子の製造方法に適用することが可能である。また、本発明は、Ａｌ組成を含む半導体層を酸化させ得る構成を有する発光素子の製造方法に適用することが可能である。Ａｌ組成を含む半導体層は、例えば、発光素子の電流狭窄層あるいは酸化狭窄層として利用され得る。以下の実施例の説明では、発光素子として面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を例示し、面発光型半導体レーザをＶＣＳＥＬと称する。また、図面のスケールは、発明の特徴を分かり易くするために強調しており、必ずしも実際のデバイスのスケールと同一ではないことに留意すべきである。
【実施例】
【００１３】
典型的な面発光レーザ素子の製造方法では、結晶成長工程において半導体結晶中の酸化および酸素化合物の濃度を規定値以下にすることで、光出力劣化原因となる結晶欠陥を抑制することは可能である。しかしながら、このような方法は、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓからなる電流狭窄層を水蒸気酸化させたときの電流狭窄層近傍に発生する結晶欠陥や結晶欠陥を誘発する物質を抑制することができない。例えば、ＡｌＡｓからなる電流狭窄層を水蒸気酸化させたとき、下記の反応式に示す反応が起こる。主反応として、ＡｌＡｓのＡｌは、Ａｌ２Ｏ３の安定した電気的絶縁性の完全な酸化物になるが、副反応として、Ａ
ｌＯ（ＯＨ）またはＡｌＯ（ＯＨ）３のような水酸基である水酸化アルミニウムが生成さ
れてしまう。面発光型半導体レーザを動作させたときに、この水酸基は、比較的不安定であるため、Ａｌとの結合と遊離を繰り返しながら、電流狭窄層から活性層へと移動し、活性層内に結晶欠陥を発生させ、更なる通電動作に伴い、伸延成長して転位となり、レーザ光出力の劣化を招くものと考えられる。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
それ故、水蒸気酸化工程を経ている限り、面発光型半導体レーザ素子には、その電流狭窄層近傍に多数の結晶欠陥や、電流狭窄層内に結晶欠陥を誘発する物質が残存し、これが原因となって、動作経過時間に伴う光出力の劣化が引き起こされると考えられる。以下、本実施例のＶＣＳＥＬの構成および製造方法を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施例に係るＶＣＳＥＬの構成例を示す概略断面図である。同図に示すように、ＶＣＳＥＬ１０は、ｎ型のＧａＡｓ基板１００上に、低屈折率層と高屈折率層を交互に重ねたｎ型の分布ブラック型反射鏡（Distributed Bragg Reflector：以下、ＤＢＲという）１０２、下部ＤＢＲ１０２上に形成された活性領域１０４と、活性領域１０４上に形成された低屈折率層と高屈折率層を交互に重ねたｐ型の上部ＤＢＲ１０６とを積層して構成される。これらの半導体層は、一連のエピタキシャル成長によって形成される。基板１００上には、上部ＤＢＲ１０６から下部ＤＢＲ１０２に至る円筒状のメサ（柱状構造）Ｍが形成されている。
【００１７】
下部ＤＢＲ１０２は、例えば、ｎ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層との複数層積層体で、各層の厚さはλ／（４ｎｒ）（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）であり、これらを交互に４０．５周期で積層してある。ｎ型不純物であるシリコンをドーピングした後のキャリア濃度は、一例として、３×１０18ｃｍ-3である。
【００１８】
活性領域１０４は、上部および下部スペーサ層に挟まれた量子井戸活性層を含み、下部スペーサ層は、例えば、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層であり、量子井戸活性層は、例えば、アンドープＡｌ0.１１Ｇａ0.８９Ａｓ量子井戸層およびアンドープのＡｌ0.３Ｇａ0.７Ａｓ障壁層であり、上部スペーサ層は、例えば、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層である。
【００１９】
上部ＤＢＲ１０６は、例えば、ｐ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層との積層体で、各層の厚さはλ／（４ｎｒ）（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）であり、これらを交互に２０ないし３０周期程度積層してある。ｐ型不純物であるカーボンをドーピングした後のキャリア濃度は、一例として、３×１０18ｃｍ-3である。上部ＤＢＲ１０６の最上層には、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層が形成され、コンタクト層のキャリア濃度は、例えば、１×１０19ｃｍ-3である。また、上部ＤＢＲ１０６の最下層もしくはその内部には、ｐ型のＡｌ組成の高いＡｌＧａＡｓまたはＡｌＡｓから構成された電流狭窄層１０８が形成される。電流狭窄層１０８は、後述するように酸化工程によって選択的に酸化され、酸化領域１０８Ａによって囲まれた導電領域（酸化アパーチャ）１０８Ｂを有する電流狭窄構造となる。
【００２０】
上部ＤＢＲ１０６上には、例えば、Ｔｉ／Ａｕなどの積層金属から構成された環状のｐ側電極１１０が形成される。ｐ側電極１１０の中央には、円形状の光出射口が形成され、光出射口の中心は、導電領域１０８Ｂの中心（光軸）にほぼ一致する。ｐ側電極１１０は、上部ＤＢＲ１０６に電気的に接続され、上部ＤＢＲ１０６内にキャリアを注入する。
【００２１】
メサＭの底部、側面および頂部の外縁を覆うように層間絶縁膜１１２が形成される。層間絶縁膜１１２は、例えば、ＳｉＮ（シリコン窒化膜）、ＳｉＯＮ（シリコン酸窒化膜）、ＳｉＯ２（シリコン酸化膜）などの誘電体膜から構成される。また、ｐ側電極１１０の光出射口を覆うように円形状の出射保護膜１１２Ａが形成される。出射保護膜１１２Ａは、層間絶縁膜１１２と同時に形成されてもよいし、別々の工程で形成されてもよい。
【００２２】
層間絶縁膜１１２と出射保護膜１１２Ａとの間には、ｐ側電極１１０を露出させるコンタクトホールが形成され、当該コンタクトホールを介して金属配線１１４がｐ側電極１１０に接続される。金属配線１１４は、メサＭの側面および底面を延在し、図示しない電極パッド等に接続される。また、基板１００の裏面には、ｎ側電極１１６が形成される。
【００２３】
なお、図１には省略されているが、レーザ素子の直列抵抗を下げるため、ｐ型の上部ＤＢＲ１０６およびｎ型の下部ＤＢＲ１０２の少なくとも一方の中に、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層との間の中間のＧａＡｓ／ＡｌＡｓ混晶比を有する中間層（グレーデッド層）を挿入してもよい。
【００２４】
次に、本実施例によるＶＣＳＥＬの製造方法について、図２のフローおよび図３の工程断面図を参照して説明する。先ず、図３（Ａ）に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１００上に、ｎ型の下部ＤＢＲ１０２、活性領域１０４、ｐ型の上部ＤＢＲ１０６が積層される。次に、図２のステップＳ１００に示すように、電流狭窄層１０８が露出する深さまで半導体層をエッチングし、メサＭを形成する。図３（Ｂ）に示すように、上部ＤＢＲ１０６上にマスクＭＫが形成され、マスクＭＫによって露出された半導体層をエッチングする。エッチングは、例えば、塩素あるいは塩素および三塩化ホウ素をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチングにより行われる。
また、エッチングは、少なくとも電流狭窄層１０８を露出する深さまで行われ、好ましくは下部ＤＢＲ１０２に到達する深さまで行われる。
【００２５】
メサＭの形成後、電流狭窄層１０８の酸化処理が行われる（Ｓ１０２）。基板が酸化用炉内に移送され、好ましくは、水蒸気を多く含んだ窒素雰囲気で満たした炉内において、高温で熱処理することにより酸化が行われる。これにより、図３（Ｃ）に示すように、メサＭの側面に露出された電流狭窄層１０８の一部が酸化される。酸化時間または酸化温度を制御することで、電流狭窄層１０８には、所望の酸化アパーチャ径を有する導電領域１０８Ｂが形成される。
【００２６】
電流狭窄層１０８の酸化工程が終了すると、次に、基板の加熱処理が行われる（Ｓ１０４）。加熱処理は、好ましくは、水分を含まない減圧下あるいは真空の雰囲気化で、かつ基板温度を１５０度以上、４００℃以下にして予め定められた時間行われる。水分子を含まない減圧下で加熱処理を行うことで、電流狭窄層１０８の酸化がそれ以上進行しないようにし、同時に、電流狭窄層１０８内にさらに水酸基を発生させないようにするためである。減圧の圧力は、真空に近い値、好ましくは１００Ｐａ（Ｐａｓｃａｌ：パスカル）以下であり、より好ましくは５０Ｐａ以下である。また、水分子を含まない環境としては、水蒸気とその他の気体との分圧比が０．１％以下の環境であり、例えば、窒素Ｎ２、アルゴンＡｒなどの不活性ガスの雰囲気において加熱処理をすることが好ましい。
【００２７】
加熱処理の温度（加熱温度）は、基板温度が１５０度以上、４００℃以下、より好ましくは１９０度以上、４００度以下であることが望ましい。基板温度を１５０度以上にすることで、電流狭窄層１０８内の水酸基を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）に変換させるのに十分なエネルギーを与えることができる。また、加熱時間は、１５分以上が望ましい。
１５分以上とすることで、電流狭窄層１０８内の水酸基を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）に変換させるのに必要なエネルギーを与えることができる。より好ましくは１時間以上である。なお、本実施例では、加熱温度と加熱時間についての評価試験を行って上記条件を設定しているが、その詳細については後述する。
【００２８】
図４は、加熱処理に利用可能な真空容器の一例を示す断面図である。真空容器２００は、ヒーター２１０と、ヒーター２１０上に配置され、基板を支持する一定の厚さを有する石英製のサセプタ２２０とを含む。ヒーター２１０は、例えば、抵抗加熱により、３００度以上に発熱することが可能であり、サセプタ２２０上に搭載されたＶＣＳＥＬの基板１００を１５０度以上に加熱することが可能である。真空容器２００の上部には、複数の孔が形成されたシャワープレート２３０が取り付けられ、シャワープレート２３０の孔を介してガスを一定流量で噴射することができる。シャワープレート２３０は、例えば、流量１００ｃｃ／分程度で、窒素等の不活性ガスを真空容器２００内に供給することができる。これにより、真空容器２００内を水分が存在しないような環境にすることができる。また、真空容器２００は、図示しない真空ポンプと接続可能な排気口２４０を含み、排気口２４０を介して空気を排気させることで、真空容器内を大気圧よりも低い減圧状態にすることができる。
【００２９】
上記したように、電流狭窄層１０８の酸化工程が終了すると、基板１００が真空容器２００内に移送され、サセプタ２２０上に保持される。シャワープレート２３０から純窒素が供給されるとともに、真空容器２００内が減圧され、さらにヒーター２１０による加熱が開始される。こうして、基板１００が１５０度以上、４００℃以下に加熱され、水分を含まない減圧下において予め定められた時間の加熱処理（アニール）が行われる。これにより、電流狭窄層１０８の酸化領域１０８Ａに残留する水酸化アルミニウムである水酸基が低減される。
【００３０】
加熱処理が終了すると、メサＭの側面を覆う保護膜として層間絶縁膜１１２が形成される（Ｓ１０６）。層間絶縁膜１１２は、本例では、化学気相成長（Chemical Vapor deposition:ＣＶＤという）により成膜される。ＣＶＤには、例えば、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、光ＣＶＤなどがある。ＣＶＤに用いる誘電体材料ガスは、例えば、モノシラン、ジシラン、オルトケイ酸テトラエチルＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏなどである。なお、保護膜は外気から半導体層を保護できるものであれば絶縁物に限定されず、他の材料を使用してもよい。
【００３１】
次に、図５を参照して、本実施例の好ましい加熱処理について説明する。図５（Ａ）は、加熱処理が行われないときの層間絶縁膜１１２の形成時の従来技術に係る温度プロファイルであり、図５（Ｂ）ないし（Ｄ）は、本実施例の加熱処理を実施したときの層間絶縁膜１１２の形成時の温度プロファイルを示している。
【００３２】
ＣＶＤでは、誘電体材料ガスを反応させるため、チャンバー内の温度を高温に加熱する。このため、チャンバー内の基板がそれによって加熱されることになるが、一般的なＣＶＤでは、チャンバー内の温度が所望の値に到達するや否や即座に成膜が開始される。これを示したのが図５（Ａ）のプロファイルである。すなわち、チャンバー内の温度が、成膜温度Ｔｃに到達すると、基板は、層間絶縁膜が形成されない状態で非常に短時間ｔｄだけ加熱された状態に置かれた後、成膜が開始される。この短時間ｔｄは、加熱処理を意図するものではなく、この短時間ｔｄによって電流狭窄層１０８内の水酸基が影響を受けないので、短時間ｔｄは、事実上、加熱処理と看做されるものではない。ｔｎは、成膜に要する時間を表している。
【００３３】
図５（Ｂ）のプロファイルでは、加熱処理による温度Ｔａが、ＣＶＤによる成膜温度Ｔｃよりも大きい場合を示している。基板１００は、図４に示す真空容器２００内に保持され、基板１００が加熱温度Ｔａに到達すると、加熱温度Ｔａが加熱期間ｔｍだけ継続される。加熱期間ｔｍは、好ましくは、少なくとも１５分程度であり、より好ましくは１時間である。加熱処理が終了すると、基板は、同じチャンバー内またはＣＶＤ用のチャンバー内において成膜温度Ｔｃに加熱され、成膜される。なお、図５（Ｂ）には、加熱処理の温度Ｔａから成膜温度Ｔｃへ直線的な温度変化が示されているが、これは、便宜上、そのように示しているだけであり、もし、基板を異なるチャンバーへ移送するならば、ＴａからＴｃへの温度の変化は、このような直線的な変化にならないことは当業者であれば容易に理解し得ることである。
【００３４】
図５（Ｃ）のプロファイルは、加熱処理の加熱温度Ｔａが、ＣＶＤによる成膜温度Ｔｃとほぼ等しい場合を示している。加熱処理により加熱期間ｔｍは、図５（Ａ）に示す時間ｔｄよりも非常に大きいことは言うまでもない。この加熱処理の終了後に、ＣＶＤによる層間絶縁膜１１２の成膜が行われる。図５（Ｄ）のプロファイルは、加熱処理の加熱温度Ｔａが、ＣＶＤによる成膜温度Ｔｃよりも低い場合を示している。この場合にも、加熱処理の終了後に、ＣＶＤによる層間絶縁膜の成膜が行われる。
【００３５】
次に、図６を参照して、本実施例の加熱処理による効果について説明する。図６に示すように、電流狭窄層１０８を水蒸気酸化したとき、メサ側面から内部に酸化が進行し、酸化領域１０８Ａが形成され、これにより、中央には酸化されていない導電領域１０８Ｂが形成される。ここで、酸化領域１０８Ａには、Ａｌと水との副反応によって、ＡｌＯ（ＯＨ）あるいはＡｌＯ（ＯＨ）３のような水酸化アルミニウムである水酸基が残存している。
【００３６】
電流狭窄層１０８の水蒸気酸化の後であって、かつ、層間絶縁膜１１２の形成前に、加熱処理を行うことで、以下の反応式に表されるように、酸化領域１０８Ａに残存する水酸化アルミニウムが熱エネルギーによって化学的に安定な酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３に変換される。同時に、この反応により発生した水分子Ｈ２Ｏは、酸化領域１０８Ａの端部を通じてメサ側面から外部へ効率よく排出させることができる。下記の反応式のΔは、熱エネルギーを意味している。
【００３７】
【数２】
2017050316.tif 000004
【００３８】
このように、酸化処理と層間絶縁膜形成との間に加熱処理を施すことで、結晶欠陥を誘発する水酸基が酸化領域１０８Ａの内部に存在しなくなる、あるいは減少させることができ、これにより、活性層内の結晶欠陥の増殖が抑制され、光出力の劣化に係る信頼性が向上される。
【００３９】
次に、図７を参照して、本実施例に係るＶＣＳＥＬの具体的な評価試験に伴う効果について説明する。本実施例では、図７（Ｃ）に示す条件Ａないし条件Ｈの、８つの条件下において評価試験を実施した。図７（Ａ）は、ＶＣＳＥＬを通電し続けたときの各条件における寿命試験の結果を表すグラフであり、試験開始前の光出力を１００％としたときの通電時間の推移に伴う光出力の低下を示している。図７（Ｂ）は、条件Ｇにおける寿命を１として規格化し、各条件における寿命を比較したグラフである。
【００４０】
ここで、本実施例では、光出力が初期値の７５％まで低下するのに要する時間ｔ７５を寿命時間と定義している。図７（Ａ）では、寿命時間ｔ７５の一例として、条件Ｅの場合の寿命時間ｔ７５の位置を示している。また、図７（Ａ）に示すように、寿命時間ｔ７５には下限値ｔ７５＊を設定されており、本実施例に係る発光素子の製造方法は、この下限値ｔ７５＊以上の寿命を有する場合の製造方法である。なお、初期値の何％まで低下するのに要する時間を寿命時間とするかは、この７５％に限られず、加速試験の条件等に応じて適切な値を設定してよい。
【００４１】
まず、図７（Ｃ）を参照して、条件Ａないし条件Ｈの各条件の内容について説明する。
図７（Ｃ）において、条件Ａないし条件Ｅは、各々本実施例に係る発光素子の製造方法の一態様であり、条件Ｆないし条件Ｈは比較例に係る発光素子の製造方法である。
【００４２】
条件Ａは、図５（Ｂ）に示す温度プロファイルに対応し、加熱温度＝４００度、加熱時間＝１時間、５０Ｐａの減圧、窒素中で加熱処理を行い、その後、成膜温度＝２５０度でＣＶＤ成膜した。
【００４３】
条件Ｂは、図５（Ｂ）に示す温度プロファイルに対応し、加熱温度＝３０５度、加熱時間＝１時間、５０Ｐａの減圧、窒素中で加熱処理を行い、その後、成膜温度＝２５０度でＣＶＤ成膜した。
【００４４】
条件Ｃは、図５（Ｄ）に示す温度プロファイルに対応し、加熱温度＝１９２度、加熱時間＝１時間、５０Ｐａの減圧、窒素中で加熱処理を行い、その後、成膜温度＝２５０度でＣＶＤ成膜した。
【００４５】
条件Ｄは、図５（Ｂ）に示す温度プロファイルに対応し、加熱温度＝３０５度、加熱時間＝１５分、５０Ｐａの減圧、窒素中で加熱処理を行い、その後、成膜温度＝２５０度でＣＶＤ成膜した。
【００４６】
条件Ｅは、図５（Ｄ）に示す温度プロファイルに対応し、加熱温度＝１５５度、加熱時間＝１時間、５０Ｐａの減圧、窒素中で加熱処理を行い、その後、成膜温度＝２５０度でＣＶＤ成膜した。
【００４７】
条件Ｆは、図５（Ｄ）に示す温度プロファイルに対応し、加熱温度＝１０５度、加熱時間＝１時間、５０Ｐａの減圧、窒素中で加熱処理を行い、その後、成膜温度＝２５０度でＣＶＤ成膜した。
【００４８】
条件Ｇは、加熱処理を伴わない従来の方法であり、図５（Ａ）に示す温度プロファイルに対応する。すなわち、加熱処理なしで、５分かけて基板が室温から２５０度の成膜温度に到達したらすぐにＣＶＤ成膜した。
【００４９】
条件Ｈは、図５（Ｂ）に示す温度プロファイルに対応し、加熱温度＝３０５度、加熱時間＝１時間、１０１３２５Ｐａ（大気圧）、窒素中で加熱処理を行い、その後、成膜温度＝２５０度でＣＶＤ成膜した。
【００５０】
図７における条件Ａないし条件Ｅ（本実施例の条件）のグラフと条件Ｇ（従来の方法）のグラフとを比較して明らかなように、従来の方法により製造されたＶＣＳＥＬは、加熱処理がされていないため、電流狭窄層内に残存する水酸基の影響により活性層の結晶欠陥の増殖の進行が速くなり、本実施例の製造方法と比べると、寿命が非常に短い。
【００５１】
また、条件ＨのＶＣＳＥＬは、大気圧で加熱処理が行われた結果、条件Ｇ（従来の方法）により製造されたＶＣＳＥＬよりも寿命が短くなっている。これは、加熱処理による熱エネルギーによって水酸基が酸化アルミニウムに変換されたとしても、大気圧であるために水分が外部に放出されずに内部に残存し、これが原因となって活性層の結晶欠陥を引き起こすものと推測される。それ故、加熱処理において、圧力の減圧は重要なパラメータであることがわかる。
【００５２】
一方、条件Ａないし条件Ｅ（本実施例の条件）により製造されたＶＣＳＥＬは、条件Ｇ（従来の方法）および条件Ｈ（比較例）により製造されたＶＣＳＥＬと比べて、大幅に寿命が延びていることがわかる。図７（Ａ）に示す条件Ａないし条件Ｈのグラフについてさらに検討した結果、製造条件について以下のことが明らかとなった。
【００５３】
すなわち、条件Ｆのグラフと、条件Ａないし条件Ｃおよび条件Ｅのグラフの各々とを比較すると、条件Ｆの寿命は下限値ｔ７５＊より大幅に小さいため、加熱温度として１５０度以上必要なことがわかる。また、条件Ａないし条件Ｃおよび条件Ｅのグラフについて比較すると、加熱温度が高い方がより寿命が長いことがわかる。その一方、条件Ａのグラフと条件Ｂのグラフとを比較すると寿命の差がほとんどないことから、加熱温度の寿命に対する効果は約４００度で飽和しており、４００度以上の加熱温度にしてもあまり意味がないことがわかる。
【００５４】
さらには、あまり加熱温度を高くすると、例えば４５０度以上にすると、ＡｌＡｓ層の酸化層とＡｌＧａＡｓ層との熱膨張係数の差に起因して、当該層間の境界で剥がれが発生する虞がある。また、電極の金属とＧａとの合金化が過度に進み、電極の欠損やエピタキシャル層の欠損につながる虞もある。さらに、Ａｓの脱利が発生し、Ｇａが析出するという現象も懸念される。その上、酸化工程前に、出射口部に出射保護膜を形成する工程を設けている場合は、この出射保護膜が剥がれてしまう虞もある。以上のような理由から、本実施例では、加熱温度の上限を４００度としている。他方、加熱温度の下限については、条件Ａないし条件Ｃのグラフと、条件Ｅのグラフを比較すると、加熱温度を１９０度以上にすることにより、寿命が大きく延びることがわかる。
【００５５】
一方、加熱時間については、条件Ｂのグラフ及び条件Ｄのグラフから、１５分以上必要なことがわかり、１時間とすることがより好適であることがわかる。
【００５６】
以上の検討をまとめて、本実施例に係る発光素子の製造方法における加熱処理は、以下に示す条件で行うこととした。
加熱温度は、１５０度以上、４００度以下とし、より好ましくは１９０度以上、４００度以下とする。
加熱時間は、１５分以上、より好ましくは１時間以上とする。
減圧の圧力は、真空に近い値、好ましくは１００Ｐａ以下とし、より好ましくは５０Ｐａ以下とする。
【００５７】
次に、本実施例の製造方法における加熱処理およびＣＶＤ成膜処理の好ましい例について説明する。図８に示す工程は、ＶＣＳＥＬの酸化処理を行う酸化用炉内で加熱処理を実施する例である。先ず、ＶＣＳＥＬのウエハ（基板）を酸化用炉内に挿入し（Ｓ２００）、次に、酸化用炉内で電流狭窄層を水蒸気酸化する（Ｓ２０２）。次に、酸化用炉内の水蒸気を含むガスを、窒素やアルゴン等の不活性ガスに置換する（Ｓ２０４）。次に、酸化用炉内でウエハの加熱処理が行われる（Ｓ２０６）。加熱処理の終了後、酸化用炉からウエハを取り出し、ウエハを、ＣＶＤ成膜用のチャンバー内に移送し（Ｓ２０８）、チャンバー内に誘電体材料ガスを導入し、ＣＶＤ成膜を行う（Ｓ２１０）。このような処理工程により、酸化処理と加熱処理とを同一の酸化用炉内で連続的に行うことができ、生産効率を向上させることができる。
【００５８】
図９に示す工程は、加熱処理と成膜処理とを同一チャンバー内で実施する例である。ステップＳ２００、Ｓ２０２は、図８のときと同様である。電流狭窄層の酸化が終了すると、次に、ウエハが成膜用チャンバー内に移送される（Ｓ２２０）。次に、成膜用チャンバー内に、窒素やアルゴン等の不活性ガスが充填され（Ｓ２２２）、成膜用チャンバー内で加熱処理が行われる（Ｓ２２４）。加熱処理が終了したら、成膜用チャンバー内の不活性ガスを誘電体材料ガスに置換し、成膜を行う（Ｓ２２６）。このような処理工程により、加熱処理と成膜処理とを同一のチャンバー内で連続的に行うことができ、生産効率を向上させることができる。
【００５９】
図１０の工程は、図９の工程の変形例である。ステップＳ２００、２０２、２２０は、図９のときと同様である。ウエハが成膜用チャンバー内に移送された後、成膜用チャンバー内に誘電体材料ガスが供給され（Ｓ２３０）、誘電体材料ガスの雰囲気下で加熱処理が行われる（Ｓ２３２）。このような処理は、図５（Ｄ）に示すように、加熱温度Ｔａが成膜温度Ｔｃよりも低い場合に有効である。加熱処理が終了したら、成膜用チャンバー内の温度を成膜温度にまで上昇させ、成膜が行われる（Ｓ２３４）。
【００６０】
次に、本発明の他の実施例について説明する。上記した実施例では、加熱処理後に、メサを覆う層間絶縁膜（誘電体膜）をＣＶＤにより形成する例を示したが、当該他の実施例は、加熱処理後に、メサの側面を覆う保護部材として液相材料を使用するものである。
【００６１】
液相材料を保護部材として使用する方法として、液相材料をウエハ表面にポッティングさせたり、あるいはウエハを回転させそこに液相材料を滴下するスピンコーティングなどの塗布法を用いることができる。これらの塗布は、通常、大気圧下で、かつ常温で実施することができる。但し、液相材料を塗布後、液相材料を硬化させるための加熱処理を行うことも可能である。液相材料は、例えば、ベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ樹脂）、ポリイミド樹脂、無機物含有系のスピンオングラス、スピンオン誘電体材（シリカ系ガラス）を用いることができる。
【００６２】
図１１は、他の実施例により製造されたＶＣＳＥＬ１０Ａの断面図である。図１と同一構成については同一番号を付してある。本実施例のＶＣＳＥＬ１０Ａは、上記の実施例と同様に、電流狭窄層１０８の酸化処理の終了後に加熱処理が行われ、その後に、メサＭを覆うように液相材料１３０が塗布され、液相材料１３０が硬化される。液相材料１３０は、必要に応じて平坦な表面が得られるようにエッチバックされたり、あるいはコンタクトホールを形成するためにパターンニングされてもよい。そして、液相材料１３０の表面を延在するように金属配線１１４が形成される。金属配線１１４の直下に膜厚の大きな液相材料１３０が介在することで、金属配線１１４のキャパシタンスが低減される。それ故、第２の実施例のＶＣＳＥＬ１０Ａは、例えば光通信などの高速駆動用の光源に適している。
【００６３】
なお、上記実施例では、メサ側面の保護は、ＣＶＤによる成膜や液相材料の塗布による例を示したが、これ以外にも、固体相材料により絶縁膜を形成することも可能である。個体相材料は、物理蒸着（ＰＶＤ）により形成され、ＰＶＤは、例えば、スパッタリング、真空蒸着、イオンビーム蒸着、分子ビーム蒸着、イオンプレーティングなどがある。ＰＶＤの場合、着膜時にウエハを加熱するものであってもよい。
【００６４】
また、上記実施例では、図１、図１１に示すようなメサを例示したが、電流狭窄層の酸化工程において、メサは必ずしも必須ではない。例えば、上部ＤＢＲの表面から下部ＤＢＲに向けて一定の深さの孔をエッチングにより形成する。好ましくは、このような孔は、光軸を中心に円形状に配置されるように複数形成される。そして、これらの孔の側面に露出された電流狭窄層を酸化させることができる。この場合、複数の孔の各中心から同心円状に広がった複数の円形状の酸化領域が連結され、これらによって非酸化領域（酸化アパーチャ）が包囲される。
【００６５】
また、上記実施例では、本発明をＶＣＳＥＬに適用した場合の例を示したが、水蒸気酸化を伴う電流狭窄層を有する素子であればＶＣＳＥＬ以外の素子であってもよい。例えば、水蒸気酸化を伴う電流狭窄層を有する発光ダイオードや発光サイリスタに適用してもよい。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１０Ａ  ＶＣＳＥＬ
１００    基板
１０２    下部ＤＢＲ
１０４    活性領域
１０６    上部ＤＢＲ
１０８    電流狭窄層
１０８Ａ  酸化領域
１０８Ｂ  導電領域（酸化アパーチャ）
１１０    ｐ側電極
１１２    層間絶縁膜
１１２Ａ  出射保護膜
１１４    金属配線
１１６    ｎ側電極
１３０    液相材料
２００    真空容器
２１０    ヒーター
２２０    サセプタ
２３０    シャワープレート
２４０    排気口
Ｍ        メサ
ＭＫ      マスク
【図１】
2017050316.tif 000005
【図２】
2017050316.tif 000006
【図３】
2017050316.tif 000007
【図４】
2017050316.tif 000008
【図５】
2017050316.tif 000009
【図６】
2017050316.tif 000010
【図７】
2017050316.tif 000011
【図８】
2017050316.tif 000012
【図９】
2017050316.tif 000013
【図１０】
2017050316.tif 000014
【図１１】
2017050316.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月28日(2016.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、
酸化された電流狭窄層が前記側面で露出された状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し予め定められた加熱時間で加熱することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱工程と、
前記加熱工程後に前記側面に保護膜を成膜させる成膜工程と、
を備えた発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程は、不活性ガスの雰囲気で行われる、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを保持する酸化用炉内を減圧の不活性ガスに置換し、ウエハを加熱することにより行われる、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記成膜工程は、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１ないし３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを成膜用炉内で減圧の不活性ガスの雰囲気で加熱し、前記成膜工程は、前記成膜用炉内の不活性ガスを成膜用ガスに置換し、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも高い、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも低い、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記成膜工程の成膜温度は、前記加熱工程の温度と等しい、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記加熱工程の加熱時間は、少なくとも１５分である、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１２】
Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、
酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し予め定められた加熱時間で処理することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱工程と、
前記加熱工程後に、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、前記側面を樹脂または無機物含有液体を塗布する工程である、請求項１２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、常温下または大気圧下において行われる工程である、請求項１２または１３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記加熱工程の加熱時間は、少なくとも１５分である、請求項１２ないし１４いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１２ないし１４いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１２ないし１６いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１８】
Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、
酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱処理を行う工程と、
前記加熱処理後に、前記側面を保護部材で覆う処理のための温度および気圧に切り替えて、前記側面を前記保護部材で覆う工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記側面を前記保護部材で覆う工程における温度よりも、前記加熱処理する工程における温度の方を高く設定する、請求項１８に記載の発光素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項１は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、酸化された電流狭窄層が前記側面で露出された状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し予め定められた加熱時間で加熱することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱工程と、前記加熱工程後に前記側面に保護膜を成膜させる成膜工程と、を備えた発光素子の製造方法。
請求項２は、前記加熱工程は、不活性ガスの雰囲気で行われる、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
請求項３は、前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを保持する酸化用炉内を減圧の不活性ガスに置換し、ウエハを加熱することにより行われる、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
請求項４は、前記成膜工程は、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１ないし３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項５は、前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを成膜用炉内で減圧の不活性ガスの雰囲気で加熱し、前記成膜工程は、前記成膜用炉内の不活性ガスを成膜用ガスに置換し、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
請求項６は、前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも高い、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項７は、前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも低い、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項８は、前記成膜工程の成膜温度は、前記加熱工程の温度と等しい、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項９は、前記加熱工程の加熱時間は、少なくとも１５分である、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
請求項１０は、前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
請求項１１は、前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１２は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し予め定められた加熱時間で処理することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱工程と、前記加熱工程後に、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程と、を備える発光素子の製造方法。
請求項１３は、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、前記側面を樹脂または無機物含有液体を塗布する工程である、請求項１２に記載の発光素子の製造方法。
請求項１４は、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、常温下または大気圧下において行われる工程である、請求項１２または１３に記載の発光素子の製造方法。
請求項１５は、前記加熱工程の加熱時間は、少なくとも１５分である、請求項１２ないし１４いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１６は、前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１２ないし１４いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１７は、前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１２ないし１６いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１８は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱処理を行う工程と、前記加熱処理後に、前記側面を保護部材で覆う処理のための温度および気圧に切り替えて、前記側面を前記保護部材で覆う工程と、を備える発光素子の製造方法。
請求項１９は前記側面を前記保護部材で覆う工程における温度よりも、前記加熱処理する工程における温度の方を高く設定する、請求項１８に記載の発光素子の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項１、６〜１９によれば、発光素子の劣化を抑制できる。
請求項２によれば、電流狭窄層内に新たな水酸基の発生を抑制することができる。
請求項３によれば、同一炉を用いて酸化工程から連続的に加熱工程を実施することができる。
請求項４によれば、より迅速に保護膜を成膜することができる。
請求項５によれば、同一炉を用いて加熱工程から連続的に成膜工程を実施することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月20日(2016.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、
酸化された電流狭窄層が前記側面で露出された状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し少なくとも１５分の加熱時間で加熱することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱工程と、
前記加熱工程後に前記側面に保護膜を成膜させる成膜工程と、
を備えた発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程は、不活性ガスの雰囲気で行われる、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを保持する酸化用炉内を減圧の不活性ガスに置換し、ウエハを加熱することにより行われる、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記成膜工程は、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１ないし３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを成膜用炉内で減圧の不活性ガスの雰囲気で加熱し、前記成膜工程は、前記成膜用炉内の不活性ガスを成膜用ガスに置換し、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも高い、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも低い、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記成膜工程の成膜温度は、前記加熱工程の温度と等しい、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１ないし９いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、
酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し少なくとも１５分の加熱時間で処理することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱工程と、
前記加熱工程後に、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、前記側面を樹脂または無機物含有液体を塗布する工程である、請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、常温下または大気圧下において行われる工程である、請求項１１または１２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１１ないし１３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１１ないし１４いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項１６】
Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、
酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する少なくとも１５分の加熱時間の加熱処理を行う工程と、
前記加熱処理後に、前記側面を保護部材で覆う処理のための温度および気圧に切り替えて、前記側面を前記保護部材で覆う工程と、
を備える発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記側面を前記保護部材で覆う工程における温度よりも、前記加熱処理する工程における温度の方を高く設定する、請求項１６に記載の発光素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項１は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、酸化された電流狭窄層が前記側面で露出された状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し少なくとも１５分の加熱時間で加熱することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱工程と、前記加熱工程後に前記側面に保護膜を成膜させる成膜工程と、を備えた発光素子の製造方法。
請求項２は、前記加熱工程は、不活性ガスの雰囲気で行われる、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
請求項３は、前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを保持する酸化用炉内を減圧の不活性ガスに置換し、ウエハを加熱することにより行われる、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
請求項４は、前記成膜工程は、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１ないし３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項５は、前記加熱工程は、前記発光素子部が形成されたウエハを成膜用炉内で減圧の不活性ガスの雰囲気で加熱し、前記成膜工程は、前記成膜用炉内の不活性ガスを成膜用ガスに置換し、減圧および加熱された状態において化学気相成長によって前記側面に保護膜を成膜させる工程である、請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
請求項６は、前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも高い、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項７は、前記加熱工程の温度は、前記成膜工程の成膜温度よりも低い、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項８は、前記成膜工程の成膜温度は、前記加熱工程の温度と等しい、請求項１ないし５いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項９は、前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１に記載の発光素子の製造方法。
請求項１０は、前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１ないし９いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１１は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱し少なくとも１５分の加熱時間で処理することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する加熱工程と、前記加熱工程後に、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程と、を備える発光素子の製造方法。
請求項１２は、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、前記側面を樹脂または無機物含有液体を塗布する工程である、請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
請求項１３は、前記側面を液相原料の保護部材で覆う工程は、常温下または大気圧下において行われる工程である、請求項１１または１２に記載の発光素子の製造方法。
請求項１４は、前記加熱工程の加熱時間は、１時間以上である、請求項１１ないし１３いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１５は、前記加熱工程の減圧は、１００パスカル以下である、請求項１１ないし１４いずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
請求項１６は、Ａｌを含む電流狭窄層を有する発光素子部の側面から当該電流狭窄層を水蒸気酸化させ、当該発光素子部内に電流狭窄構造を形成する酸化工程と、酸化された電流狭窄層が前記側面で露出した状態で、前記発光素子部を減圧状態において、１５０度以上、４００度以下に加熱することにより、前記酸化工程において前記電流狭窄層内に生成された水酸化アルミニウムを酸化アルミニウムに変換する少なくとも１５分の加熱時間の加熱処理を行う工程と、前記加熱処理後に、前記側面を保護部材で覆う処理のための温度および気圧に切り替えて、前記側面を前記保護部材で覆う工程と、を備える発光素子の製造方法。
請求項１７は前記側面を前記保護部材で覆う工程における温度よりも、前記加熱処理する工程における温度の方を高く設定する、請求項１６に記載の発光素子の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項１、６〜１７によれば、発光素子の劣化を抑制できる。
請求項２によれば、電流狭窄層内に新たな水酸基の発生を抑制することができる。
請求項３によれば、同一炉を用いて酸化工程から連続的に加熱工程を実施することができる。
請求項４によれば、より迅速に保護膜を成膜することができる。
請求項５によれば、同一炉を用いて加熱工程から連続的に成膜工程を実施することができる。