专利名称:蒸镀用的氧化钇组成物及反射防止膜的制造方法
本发明涉及蒸镀用的氧化钇组成物及反射防止膜的制造方法。
如在Appl.Phys.Lett Vo L.47、NO.5，第450页和Applied Optics，Vol.23，NO.1，第161页上说明的那样，人们通常使用ZrO2或Si3N4作为蒸镀材料对由Si或Ga As制成的元件进行反射防止膜的形成。这是因为这些元件的折射率为3.5，要求反射防止膜的折射率值在理论上为3.5]]>＝1.87。折射率大致能满足1.87的蒸镀材料是ZrO2和Si3N4。这些材料的块状的折射率各为2.05和1.98，然而在作为薄膜使用的情况下，通过调整蒸镀条件，可以达到折射率n＝1.87。关于这个事实显示在T.L.Paoli，Appl.Phys.Lett.47(5)，450(1985)，第450页和G.Eisens-tein，Appl.Optics，23(1)，161(1984)，第162页上。以往在使用ZrO2或Si3N4那样的蒸镀组成物来生成用于Si或Ga As的反射防止膜时，即使能使反射率达到零，但由于反射率的时效变化特性关系，未必就能满意。因此，历来的组成物，尽管其初期特性能满足要求，但存在时效变化大的缺点。
本发明的为解决上述问题，提供了一种蒸镀用的氧化钇组成物。此外，另一个目的是提供一种制造化学上安定的、耐久性好的、反射防止性能优良的蒸镀膜的方法和材料。
涉及本发明的蒸镀用氧化钇组成物是一种含有氧化钛和氧化锆的组成物。另外，涉及另一个发明的反射防止膜的制造方法是使用了含有氧化钛和氧化锆的蒸镀用氧化钇的方法。
用本发明的蒸镀用氧化钇组成物，可获得折射率可接近于理论上的要求值1.87的薄膜，且时效变化也变小了。
实施例在研究对于生成用于GaAs或Si的反射防止膜所必需的蒸镀材料时，弄清了作为时效变化小的材料，Y2O3是一种优良的材料。然而，由于它的折射率略小一点，不是最合适的，因此要避免单独使用Y2O3。
因此，把Y2O3和折射率大的物质组合起来，以得到所希望的材料。在想要得到混合膜时，希望各种物质各自的蒸气压要接近。那是因为在蒸镀中蒸镀材料的组份会起变化。因为在2300℃～2600℃的温度范围内，Y2O3和ZrO2的蒸气压几乎是相等的，所以以Y2O3和ZrO2作为主要的混合物质，再为了补正折射率起见添加一些TiO2能减轻ZrO2所特有的在膜厚方向的组份的不均匀性。
当使表面反射率R为零时，表面反射率R随薄膜的折射率nf变动的变化最小。也就是说，使表面反射率为零是得到时效变化小的反射防止膜的必要条件。
如式(1)所示，表面反射率R是薄膜的折射率nf的二次函数R＝( (no·ns-nf2)/(no·ns+nf2) )2……(1)式中，no是入射介质的折射率，当入射介质是空气时，no＝1.00。ns是基片的折射率，当基片是Ga As时，ns＝3.5。
把(1)式简化就成了(2)式R∝(nf-1.87)2……(2)表面反射率R随薄膜的折射率nf的变化而引起的变化如式(3)所示，可理解为nf越接近1.88，变化率越小。
(dR)/(dnf) ∝2(nf-1.87) ……(3)单独用Y2O3所得到的表面反射率R(%)从图1可知如表1所示。
表1
如设计一种混合膜，使所得的折射率可满足以下条件，即表面反射率R为0.25%以下，则根据图1，式(4)可成立。
1.732＜nf＜2.048 ……(4)又，可满足表面反射率为0.05%以下的nf，从图2可知式(5)可成立1.775＜nf＜1.992 ……(5)根据图3，可满足(4)式或(5)式的TiO2和ZrO2的混合率如表2所示。
表2
实施例1在氧化钇中加入重量比为10%的氧化锆、1%的氧化钛后使之充分混合，以500kg/cm2的压力冲压成型后，在约1300℃下进行约3小时的烧结从而得到蒸镀试验用的片剂(タブレツト)。接着把这个试剂填入配置在蒸镀装置中的电子枪里。排气至真空度达5×10-5Torr后，也注意玻璃基片的上面和Ga As基片上的情况，边加大电子枪的输出功率，提高片剂的温度使其熔化，再在基片温度300℃下进行蒸镀直至光学膜厚达到nd＝120nm。被蒸镀于玻璃基片上的本试剂的蒸镀膜，其折射率n＝1.84，也无吸收，对Ga As基片的粘着力大，而且化学上安定、耐久性好，在Ga As基片上的表面反射率几乎为0%，而且作为长时间内能保持其初期特性的反射防止用材料得到了极其满意的薄膜。
实施例2在氧化钇中加入重量比为20%的氧化锆和1.5%氧化钛后，用上述实施例同样的方法得到片剂。用与上述实施例同样的方法，在基片温度120℃下，在Ga As-Ga Al As系的激光二极管的端面上进行蒸镀的结果，激光发射面的反射率几乎成为零，开始显示出SLD(超级发光二极管)的特性。
这个特性可持续较长时间。
比较例在氧化钇中加入重量比为20%的氧化锆和8%的氧化钛，以上述实施例1同样的方法得到片剂。取基片温度为120℃，其它的条件以与实施例2同样的方法在Ga As-Ga Al As系的激光二极管的端面上进行蒸镀。其结果为，表面反射率显示约1.2%，没能得到作为SLD元件的特性。
从上记的结果可见，蒸镀用氧化钇组成物中所含有的氧化锆的量为0～90%重量，0～80%重量为好;含有的氧化钛的量为0～7.3%重量，0.5～4.8%重量为好。
作为被蒸镀物的另一个适用例，可以在由Si半导体制成的发光二极管、光电二极管等上用作反射防止膜。
在上述实施例中，是就电子枪加热的方法进行说明的，但用作为溅射的靶子的方法也可期待同样的效果。
如上所述，由于本发明由Si或Ga As制成的半导体的折射率来生成反射防止膜而把由氧化钇、氧化锆、氧化钛组成的混合组成物作蒸镀材料，故能使被蒸镀物上的表面反射率几乎为零。此外，由于时效变化小，动作时间可以延长。
下面是对附图的简单说明。
图1和图2是薄膜的折射率与表面反射率的关系的示意图，图3是TiO2的混合量与薄膜的折射率的关系的示意图。
权利要求
1.一种蒸镀用的氧化钇组成物，其特征在于含有氧化钛和氧化锆。
2.一种如权利要求
1所述的蒸镀用氧化钇组成物，其特征在于氧化钛的含量为0～7.3%重量，氧化锆的含量为0～90%重量。
3.一种如权利要求
1或2所述的蒸镀用氧化钇组成物，其特征在于是在把氧化钇、氧化钛和氧化锆混合后烧结成片剂状。
4.一种反射防止膜的制造方法，其特征在于使用含有氧化钛和氧化锆的蒸镀用氧化钇组成物制造如硅或Ga As那样的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的薄膜。
5.一种如权利要求
4所述的反射防止膜的制造方法，其特征在于用电子枪加热氧化钇组合物。
专利摘要
本发明涉及一种含有氧化钛和氧化锆的蒸镀用的氧化钇组成物，及用这种组成物作为蒸镀材料制造用于如硅或GaAs那样的III-V族化合物半导体用的反射防止膜，该反射防止膜能使被蒸镀物上的表面反射率几乎为零。而且，由于时效变化小，动作时间可以延长。
文档编号H01L33/44GK87107819SQ87107819
公开日1988年8月17日 申请日期1987年11月12日
发明者坪井俊吾 申请人:三菱电机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan