JPH02181485A - 化合物半導体の形成方法および該化合物半導体を用いた半導体装置 - Google Patents
化合物半導体の形成方法および該化合物半導体を用いた半導体装置Info
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- JPH02181485A JPH02181485A JP29389A JP29389A JPH02181485A JP H02181485 A JPH02181485 A JP H02181485A JP 29389 A JP29389 A JP 29389A JP 29389 A JP29389 A JP 29389A JP H02181485 A JPH02181485 A JP H02181485A
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- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は可視光発光半導体の形成に用いられる化合物半
導体の形成方法および該化合物半導体を用いた半導体装
置。
導体の形成方法および該化合物半導体を用いた半導体装
置。
従来のＡＱＧａＩｎＰ系混晶から成る可視半導体レーザ
では昭和６３年春４；応用物理学関係連合講演会講演予
稿集、ｐ９０３：講演番号３ Ｌ ａ −ＺＰ−１にみ
られるように、クラッド層の比抵抗ならびに熱抵抗が大
きいのでこの層のノソさを可能な限り薄くすることによ
って実用的な性能のレーザー素子を得ていた。この半導
体レーザを第２図に示す。
では昭和６３年春４；応用物理学関係連合講演会講演予
稿集、ｐ９０３：講演番号３ Ｌ ａ −ＺＰ−１にみ
られるように、クラッド層の比抵抗ならびに熱抵抗が大
きいのでこの層のノソさを可能な限り薄くすることによ
って実用的な性能のレーザー素子を得ていた。この半導
体レーザを第２図に示す。
可視光とくに赤色光を発する半導体レーザはその基本と
なる二重異種接合を Ｐ型（ＡＱＸＧ ａ Ｌ−Ｘ）＋１．Ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ
ｐ ／アンドープＧａ、、、 Ｉ ｎ、、、 Ｐ ／
ｎ型（Ａ ｆｌｘＧａｌ−ｘ）ｏ、５ Ｔｎｏ、ｓＰな
る混晶の３Ｍ構造で形成する。ここで、Ｘは通常０ 、
３５ ＜ ｘ ＜ ０ 、６５が選ばれる。中心の活性
層は厚さ約０．１μｍであり、この上下にキャリアを閉
込めかつ光を導波するためのｐ型およびｎ型のクラッド
層が通常１〜１．５μｍの厚さに有１幾金属エピタキシ
ャル成長法１こよりそれぞれ形成されている。ｐ型りラ
ッド層を形成するためには推鉛がドーパントとじてよく
用いられる。これは亜鉛が他のドーパントに比しドーピ
ングの制御性がよいこと及びいわゆるメモリ効果が小さ
いことに由来する。
なる二重異種接合を Ｐ型（ＡＱＸＧ ａ Ｌ−Ｘ）＋１．Ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ
ｐ ／アンドープＧａ、、、 Ｉ ｎ、、、 Ｐ ／
ｎ型（Ａ ｆｌｘＧａｌ−ｘ）ｏ、５ Ｔｎｏ、ｓＰな
る混晶の３Ｍ構造で形成する。ここで、Ｘは通常０ 、
３５ ＜ ｘ ＜ ０ 、６５が選ばれる。中心の活性
層は厚さ約０．１μｍであり、この上下にキャリアを閉
込めかつ光を導波するためのｐ型およびｎ型のクラッド
層が通常１〜１．５μｍの厚さに有１幾金属エピタキシ
ャル成長法１こよりそれぞれ形成されている。ｐ型りラ
ッド層を形成するためには推鉛がドーパントとじてよく
用いられる。これは亜鉛が他のドーパントに比しドーピ
ングの制御性がよいこと及びいわゆるメモリ効果が小さ
いことに由来する。
しかしながら、（Ａ Ｑ ＸＧ ａ ｔ−ｘ）ｏ、ｓ
Ｉ ｎ ｏ、、 Ｐ結品成長時にいかなる条件で亜鉛を
ドープしてもその正孔濃度は通常２〜３×１０１７ｃｍ
−’程度であり、最高４ Ｘ １０１７ｃ ｍ−３にし
かならない。
Ｉ ｎ ｏ、、 Ｐ結品成長時にいかなる条件で亜鉛を
ドープしてもその正孔濃度は通常２〜３×１０１７ｃｍ
−’程度であり、最高４ Ｘ １０１７ｃ ｍ−３にし
かならない。
このような正孔濃度を有する該結晶の比抵抗はせいぜい
０．５Ω・Ｑ Ｉｎ前後であって、厚いクラッド層をも
ちいてストライプレーザを形成した場合にはその直列抵
抗は１００前後となってしまう。
０．５Ω・Ｑ Ｉｎ前後であって、厚いクラッド層をも
ちいてストライプレーザを形成した場合にはその直列抵
抗は１００前後となってしまう。
このためこの層における発熱が甚しくなり連続振温度が
５０°Ｃ程度となる。連続発振温度を７０〜８０℃とし
て実用に耐えるレーザを′４１１るにはｐ型りラッド層
の厚みを０．７〜０．９μｎｌと薄くすることによって
抵抗を減らさなければならない。
５０°Ｃ程度となる。連続発振温度を７０〜８０℃とし
て実用に耐えるレーザを′４１１るにはｐ型りラッド層
の厚みを０．７〜０．９μｎｌと薄くすることによって
抵抗を減らさなければならない。
しかし、これは先導波路とじての厚さからいうと不充分
であって発熱の問題を回避するためにこの点を逆に犠牲
にしていることになる。
であって発熱の問題を回避するためにこの点を逆に犠牲
にしていることになる。
このような事情から
ｐ型（Ａ Ｑ ｘＧ ａ １−Ｘ）０．５ Ｉ ｒ＋
。、５ Ｐの正孔濃度を高くし低抵抗化する方法の出現
は可視光発光゛に導体レーザの高性能化のため切望され
ていた。
。、５ Ｐの正孔濃度を高くし低抵抗化する方法の出現
は可視光発光゛に導体レーザの高性能化のため切望され
ていた。
本発明の目的は、上記正孔を度を高くする方法および正
孔濃度の高いｐ型（Ａ Ｑ ＸＧ ａ ｘ−ｘ）ｕ、ｚ
Ｔｎｏ、５Ｐ層を用いた半導体装置を提供することに
ある。
孔濃度の高いｐ型（Ａ Ｑ ＸＧ ａ ｘ−ｘ）ｕ、ｚ
Ｔｎｏ、５Ｐ層を用いた半導体装置を提供することに
ある。
上記［Ｊ的を達するために、
ｐ型（Ａ ＱｘＧ ａｘ−ｘ）ｏ、ｓ Ｉ ｎ１１．、
Ｐ結晶（０＜ ｘく１）を該結晶の成長温度以下の温度
で、不活性ガスまたは水素ガスを主体とする雰囲気中で
熱処理したものである。
Ｐ結晶（０＜ ｘく１）を該結晶の成長温度以下の温度
で、不活性ガスまたは水素ガスを主体とする雰囲気中で
熱処理したものである。
また、本発明の方法により正孔濃度の高いＰ型（Ａ Ｑ
、ｘＧ ａ、−Ｘ）＋１．Ｓ Ｉ ｎ、、、Ｐ結晶層を
有する半導体装置を実現できる。
、ｘＧ ａ、−Ｘ）＋１．Ｓ Ｉ ｎ、、、Ｐ結晶層を
有する半導体装置を実現できる。
正孔濃度が高くなる原因は現在のところ不明であるが、
第１図に示すように、上記熱処理により正孔濃度は再現
性良く増加することがわかった。
第１図に示すように、上記熱処理により正孔濃度は再現
性良く増加することがわかった。
また、本発明によれば、約５２０℃で熱処理した場合約
５分間の熱処理で、約４４０℃で熱処理した場合】０分
間の熱処理で従来の正孔濃度の最高１直である４ Ｘ
１０１７ｃｍ−’を超えることが可能である。
５分間の熱処理で、約４４０℃で熱処理した場合】０分
間の熱処理で従来の正孔濃度の最高１直である４ Ｘ
１０１７ｃｍ−’を超えることが可能である。
また、熱処理温度が結晶成長温度の６９０℃に近づくと
正孔濃度増加の効果が薄れてくることがわかる。
正孔濃度増加の効果が薄れてくることがわかる。
このような正孔濃度の高い
ｐ型（Ａ ＱｘＧ ａｌ−ｘ）ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ’、ｓ
Ｐ結品層を例えば第２図の半導体レーザのｐ型クラッド
層４に用いれば、熱抵抗の小さい半導体レーザを実現で
きる。
Ｐ結品層を例えば第２図の半導体レーザのｐ型クラッド
層４に用いれば、熱抵抗の小さい半導体レーザを実現で
きる。
以下に本発明の一実施例を述べろ。
有機金属エピタキシャル成長法により砒化ガリウム結晶
の（１００）基板上に ｐ （Ａ ＡＬｌ、６５Ｇ ”０．３ＪＬ１．Ｓ ｒ
ＩＩｏ、、 Ｐｌ、７）薄膜エピタキシャル結晶層を
１μｍ成長させる。このときの成長温度は６９０ ’Ｃ
で大気圧下で成長させる。
の（１００）基板上に ｐ （Ａ ＡＬｌ、６５Ｇ ”０．３ＪＬ１．Ｓ ｒ
ＩＩｏ、、 Ｐｌ、７）薄膜エピタキシャル結晶層を
１μｍ成長させる。このときの成長温度は６９０ ’Ｃ
で大気圧下で成長させる。
ガスの全流量は１７０ｃｍ’／ｓ、原料のフｙ？スフィ
ン、トリエチルアルミニウム、１−リエチルカリウム、
１〜リメチルインジウムおよびジメチル亜鉛の分圧はそ
れぞれ３．５ｘｔｏ−３，ｔ、２５ｘ１０−’、 ２．
２．ｘ １０−’、 ６．７ Ｘ １０−’、 ２ ｘ
ｌｏ−’であり、水素をキャリアガスとしている。
ン、トリエチルアルミニウム、１−リエチルカリウム、
１〜リメチルインジウムおよびジメチル亜鉛の分圧はそ
れぞれ３．５ｘｔｏ−３，ｔ、２５ｘ１０−’、 ２．
２．ｘ １０−’、 ６．７ Ｘ １０−’、 ２ ｘ
ｌｏ−’であり、水素をキャリアガスとしている。
得られた結晶の正孔濃度をＣ−■法にて８１１１定した
ところ２，５ Ｘ Ｉ Ｑ１７ａ ｍ−’であった。こ
の結晶を水素中で５５０℃、１０分間熱処理すると正孔
濃度が５ Ｘ １０１７ｃ ｍ−３に増加した。同条な
効果はアルシンを０．１％含む水素雰囲気中でも得られ
た。他方フォスフインを０．１％含む水素雰囲気中で熱
処理した場合は正孔濃度は１．５×１０”’Ｃｍ−’に
減少することが判った。また水素ガスの代りにヘリウム
、アルゴン、窒素などの不活性ガスを使用しても同様の
効果をあげることができる。またドーパントとしてマグ
ネシウム、カドミウムを用いた場合も同様の改善がみら
れる。
ところ２，５ Ｘ Ｉ Ｑ１７ａ ｍ−’であった。こ
の結晶を水素中で５５０℃、１０分間熱処理すると正孔
濃度が５ Ｘ １０１７ｃ ｍ−３に増加した。同条な
効果はアルシンを０．１％含む水素雰囲気中でも得られ
た。他方フォスフインを０．１％含む水素雰囲気中で熱
処理した場合は正孔濃度は１．５×１０”’Ｃｍ−’に
減少することが判った。また水素ガスの代りにヘリウム
、アルゴン、窒素などの不活性ガスを使用しても同様の
効果をあげることができる。またドーパントとしてマグ
ネシウム、カドミウムを用いた場合も同様の改善がみら
れる。
熱処理温度、熱処理時間によって正孔濃度がどのように
変化するかを調べた結果を第１図に示した。８囲気は水
素である。この結果熱処理時間は短時間でも効果があり
、長時間（１０分間程度又はそれ以上）処理しても変ら
ないことがわかる。
変化するかを調べた結果を第１図に示した。８囲気は水
素である。この結果熱処理時間は短時間でも効果があり
、長時間（１０分間程度又はそれ以上）処理しても変ら
ないことがわかる。
熱処理百度については、４００℃以上で６５０℃以下が
好ましく、それを超えるとやや効果は下がり気味である
。
好ましく、それを超えるとやや効果は下がり気味である
。
本発明によれば、
ｐ型（Ａ ＱｘＧ ａｘ−ｘ）ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｉｐ
結晶の正孔濃度を増大することができるので、該結晶を
用いた半導体装置、特に１丁視光半導体レーザにおける
発熱量を減少させ、より高い連続発振温度、より高い発
振効率を実現することができる。
結晶の正孔濃度を増大することができるので、該結晶を
用いた半導体装置、特に１丁視光半導体レーザにおける
発熱量を減少させ、より高い連続発振温度、より高い発
振効率を実現することができる。
第１図は本発明の熱処理温度及び熱処理時間の効果を示
す図、第２図は従来のＡＱＧａＩｎＰ系混品から成る可
視半導体レーザの断面図である。 符号の説明 ４・ ｐ型Ａ Ｑ、 Ｇ Ｑ １ ｎ Ｐクラッド層。
す図、第２図は従来のＡＱＧａＩｎＰ系混品から成る可
視半導体レーザの断面図である。 符号の説明 ４・ ｐ型Ａ Ｑ、 Ｇ Ｑ １ ｎ Ｐクラッド層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｐ型（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿０＿．＿５Ｉ
ｎ＿０＿．＿５Ｐ結晶（０＜ｘ≦１を成長温度以下の温
度において、不活性ガスまたは水素を主体とする雰囲気
中で熱処理し、もって該結晶の正孔濃度を高めることを
特徴とする化合物半導体の形成方法。 ２、上記熱処理温度は４００℃以上６５０℃以下である
特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体の形成方法。 ３、正孔濃度が４×１０＾１＾７ｃｍ＾−＾３より大き
いｐ型（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿０＿．＿５Ｉｎ
＿０＿．＿５Ｐ層（０＜ｘ≦１）を有することを特徴と
する化合物半導体装置。 ４、上記ｐ型（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿０＿．＿
５Ｉｎ＿０＿．＿５Ｐ層は半導体レーザのクラッド層で
あり、上記ｘの値は０．３５≦ｘ≦０．６５である特許
請求の範囲第３項記載の化合物半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29389A JPH02181485A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 化合物半導体の形成方法および該化合物半導体を用いた半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29389A JPH02181485A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 化合物半導体の形成方法および該化合物半導体を用いた半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02181485A true JPH02181485A (ja) | 1990-07-16 |
Family
ID=11469858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29389A Pending JPH02181485A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 化合物半導体の形成方法および該化合物半導体を用いた半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02181485A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622533A (ja) * | 1985-06-27 | 1987-01-08 | Nec Corp | ＩｎＧａＡｓイオン注入導電層の形成方法 |
| JPS62200784A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6343387A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-24 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP29389A patent/JPH02181485A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622533A (ja) * | 1985-06-27 | 1987-01-08 | Nec Corp | ＩｎＧａＡｓイオン注入導電層の形成方法 |
| JPS62200784A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6343387A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-24 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
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