JPH02241028A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH02241028A JPH02241028A JP1062497A JP6249789A JPH02241028A JP H02241028 A JPH02241028 A JP H02241028A JP 1062497 A JP1062497 A JP 1062497A JP 6249789 A JP6249789 A JP 6249789A JP H02241028 A JPH02241028 A JP H02241028A
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- Japan
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- crystal growth
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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
本発明は半導体レーザ装置等、２回以上の結晶成長工程
により製造される半導体装置の製造方法に関するもので
ある。
により製造される半導体装置の製造方法に関するもので
ある。
従来の技術
近年、化合物半導体の結晶成長の方法として、従来のＬ
ＰＥ法（液相成長法）に代わり、より膜厚・組成の制御
性、量産性に優れているＭＯＣＶＤ法（有機金属気相熱
分解法）が精力的に研究・開発され実用化されてきてい
る。とりわ番才、■−Ｖ族化合物半導体系においては、
ＬＰＥ法では不可能とされている高Ａｌ組成半導体基板
上への単結晶成長を実現できる方法としてＭＯＣＶＤ法
は有望視されており、実際、ＳＡ （Ｓｅｌｆ Ａｌｉ
ｇｎ）型半導体レーザ装置やＮＡＭ （Ｎｏｎ−Ａｂｓ
ｏｒｐｔｉｏｎＭｉｒｒｏｒ ）型半導体レーザ装置の
製造方法として活発に研究・開発されている。（例えば
、Ａ ＋）［）Ｉ 。
ＰＥ法（液相成長法）に代わり、より膜厚・組成の制御
性、量産性に優れているＭＯＣＶＤ法（有機金属気相熱
分解法）が精力的に研究・開発され実用化されてきてい
る。とりわ番才、■−Ｖ族化合物半導体系においては、
ＬＰＥ法では不可能とされている高Ａｌ組成半導体基板
上への単結晶成長を実現できる方法としてＭＯＣＶＤ法
は有望視されており、実際、ＳＡ （Ｓｅｌｆ Ａｌｉ
ｇｎ）型半導体レーザ装置やＮＡＭ （Ｎｏｎ−Ａｂｓ
ｏｒｐｔｉｏｎＭｉｒｒｏｒ ）型半導体レーザ装置の
製造方法として活発に研究・開発されている。（例えば
、Ａ ＋）［）Ｉ 。
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、３７ （１９８０）Ｐ、２６２）
以下、図面を参照しながら、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系
におけるＳＡ型半導体レーザ装置の製造方法について説
明する。
以下、図面を参照しながら、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系
におけるＳＡ型半導体レーザ装置の製造方法について説
明する。
第３図はＳＡ型半導体レーザ装置の製造方法を示すもの
である。
である。
第３図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板である。
２はｎ−Ｇ ａ Ａ ｓバフフッ層、３はｎ−ＡｌｙＧ
ａｌ−ｙＡｓクラッド層、４はＡ ｅ ＸＧ ａ １−
ＸＡ Ｓ活性層、５はｐ−Ａｌ、Ｇａ１−ｙＡｓクラッ
ド層、６はｎ−ＧａＡｓ電流ブロッキング層、７はｐ−
ＡｌｙＧａｐ−ｙＡｓクラッド層、８はｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層、９，１０はオーミック電極である。
ａｌ−ｙＡｓクラッド層、４はＡ ｅ ＸＧ ａ １−
ＸＡ Ｓ活性層、５はｐ−Ａｌ、Ｇａ１−ｙＡｓクラッ
ド層、６はｎ−ＧａＡｓ電流ブロッキング層、７はｐ−
ＡｌｙＧａｐ−ｙＡｓクラッド層、８はｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層、９，１０はオーミック電極である。
第３図（ａ）に示すように、第１回目の結晶成長工程に
より、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロッキング層６までの成長を
行なう。
より、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロッキング層６までの成長を
行なう。
次に第３図（ｂ）に示すように、化学エツチングにより
ｐ−Ａｌ ｙＧａＩ−ｙＡｓクラッド層５まで達する溝
を形成する。
ｐ−Ａｌ ｙＧａＩ−ｙＡｓクラッド層５まで達する溝
を形成する。
次に第３図（Ｃ）に示すように、第２回目の結晶成長工
程によりｐ−Ａｉ！ｙＧａｌ−ｙＡｓクラッド層７及び
ｐ−ＧａＡｓキャップ層８の成長を行なう。
程によりｐ−Ａｉ！ｙＧａｌ−ｙＡｓクラッド層７及び
ｐ−ＧａＡｓキャップ層８の成長を行なう。
最後に、第３図（ｄ）に示すように、オーミック電極９
，１０を形成する。
，１０を形成する。
さて、第３図（Ｃ）に示した第２回目の結晶成長工程で
は、溝を形成した部分にＡｌ組成ｙの高いＡｌ ｙ Ｇ
ａｐ−ｙＡｓ層（通常ｙは０．３以上）が露出している
ため、そこに酸化膜が形成される。このためＬＰＥ法で
は単結晶の成長が極めて困難であったが、ＭＯＣＶＤ法
では成長中の雰囲気ガスであるＨ２の還元作用により比
較的容易に単結晶を得ることが可能であるとされている
。
は、溝を形成した部分にＡｌ組成ｙの高いＡｌ ｙ Ｇ
ａｐ−ｙＡｓ層（通常ｙは０．３以上）が露出している
ため、そこに酸化膜が形成される。このためＬＰＥ法で
は単結晶の成長が極めて困難であったが、ＭＯＣＶＤ法
では成長中の雰囲気ガスであるＨ２の還元作用により比
較的容易に単結晶を得ることが可能であるとされている
。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、ＭＯＣＶＤ法においても第２回目の結晶
成長工程で良好な結晶性を有する半導体層を再現性よく
形成することは困難であった。とりわけ、第２回目の結
晶成長工程で形成された半導体層のドーピング（不純物
添加）効率及び表面形状の再現性に乏しく、このことは
ＳＡ型半導体レーザ装置を製造した際の直列抵抗のばら
つき、光波の散乱による吸収係数のばらつきを招（致命
的な問題点であった。
成長工程で良好な結晶性を有する半導体層を再現性よく
形成することは困難であった。とりわけ、第２回目の結
晶成長工程で形成された半導体層のドーピング（不純物
添加）効率及び表面形状の再現性に乏しく、このことは
ＳＡ型半導体レーザ装置を製造した際の直列抵抗のばら
つき、光波の散乱による吸収係数のばらつきを招（致命
的な問題点であった。
本発明は上記欠点に鑑み、第２回目の結晶成長工程にお
いて良好な結晶性を有する半導体層を再現性よく形成す
ることのできる製造方法を提供するものである。
いて良好な結晶性を有する半導体層を再現性よく形成す
ることのできる製造方法を提供するものである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために、本発明は、第２回目の結晶
成長工程開始時に、Ｖ族原料分子供給モル数の■族原料
分子モル数に対する比（以下これをＶ１ｍ比と称す）を
２０以下にすることを特徴とする半導体装置の製造方法
を提供するものである。
成長工程開始時に、Ｖ族原料分子供給モル数の■族原料
分子モル数に対する比（以下これをＶ１ｍ比と称す）を
２０以下にすることを特徴とする半導体装置の製造方法
を提供するものである。
作用
第２回目の結晶成長直前の一基板表面には酸化された高
Ａｌ組成半導体層が存在するが、この表面酸化膜を構成
する○原子は、成長前の熱過程におけるＨ２の還元作用
により０２．Ｈ２Ｏ等の形で表面を脱離する。この際表
面に残されたＡｌ原子は、気相から供給されるＡｓ原子
又はＡｓ化合物をとらえ、Ａ！！Ａｓ結合を形成するが
、このＡｉ！Ａｓ分子は、通常のＭＯＣＶＤ成長におい
て成長に寄与するＧａＡｓ分子と異なり、表面を拡散せ
ずにその場にとどまる。このようなＡｌＡｓ分子は３次
元成長を促す核となり、欠陥を誘起するものと考えられ
る。
Ａｌ組成半導体層が存在するが、この表面酸化膜を構成
する○原子は、成長前の熱過程におけるＨ２の還元作用
により０２．Ｈ２Ｏ等の形で表面を脱離する。この際表
面に残されたＡｌ原子は、気相から供給されるＡｓ原子
又はＡｓ化合物をとらえ、Ａ！！Ａｓ結合を形成するが
、このＡｉ！Ａｓ分子は、通常のＭＯＣＶＤ成長におい
て成長に寄与するＧａＡｓ分子と異なり、表面を拡散せ
ずにその場にとどまる。このようなＡｌＡｓ分子は３次
元成長を促す核となり、欠陥を誘起するものと考えられ
る。
この核は、供給されるＡｓ原料のモル数に伴って増加す
るため、Ａｓ原料の供給量を減らす、即ちＶ１ｍ比を下
げることによって欠陥の少ない成長層を得ることが可能
となる。
るため、Ａｓ原料の供給量を減らす、即ちＶ１ｍ比を下
げることによって欠陥の少ない成長層を得ることが可能
となる。
実施例
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。
説明する。
本実施例では、第３図に示したＳＡ型半導体レーザ装置
を、常圧縦型ＭＯＣＶＤ装置にて製造し、第２回目の結
晶成長工程におけるＶ１ｍ比が表面欠陥密度及び吸収係
数にどのような影響を及ぼすかを調べた。この際、成長
温度は８００℃、成長速度は６μｍ ／ ｈ ｒ一定と
した。
を、常圧縦型ＭＯＣＶＤ装置にて製造し、第２回目の結
晶成長工程におけるＶ１ｍ比が表面欠陥密度及び吸収係
数にどのような影響を及ぼすかを調べた。この際、成長
温度は８００℃、成長速度は６μｍ ／ ｈ ｒ一定と
した。
第２回目の結晶成長工程を経た基板表面には、Ａｉ！Ｇ
ａＡｓの露出したストライプ部分への成長層にのみ直径
５μｍ程度の欠陥が観測された。
ａＡｓの露出したストライプ部分への成長層にのみ直径
５μｍ程度の欠陥が観測された。
第１図は、この欠陥の面密度と第２回目の結晶成長工程
におけるＶｌＴｌ比との関係を示すものである。第１図
に示したようにＶ／Ｉ比が２０以下の場合には欠陥はほ
とんど観測されないが、Ｖ／■比が４０以上では急激に
増加する。
におけるＶｌＴｌ比との関係を示すものである。第１図
に示したようにＶ／Ｉ比が２０以下の場合には欠陥はほ
とんど観測されないが、Ｖ／■比が４０以上では急激に
増加する。
第２図は、このＳＡ型半導体レーザ装置を動作させたと
きの微分効率の逆数とキャビティ長の関係から求まる吸
収係数のＶ１ｍ比依存性を示すものである。第２図に示
したように、Ｖ／ＩＩＩ比が２０以下の場合には吸収係
数は約ＬｏａＩ１１−’で一定となるが、Ｖ１ｍ比が４
０を超えると急激に増加し、しかもばらつきが大きくな
る。これはストライプ上に欠陥が分布することにより、
散乱損失が増加するためと考えられる。
きの微分効率の逆数とキャビティ長の関係から求まる吸
収係数のＶ１ｍ比依存性を示すものである。第２図に示
したように、Ｖ／ＩＩＩ比が２０以下の場合には吸収係
数は約ＬｏａＩ１１−’で一定となるが、Ｖ１ｍ比が４
０を超えると急激に増加し、しかもばらつきが大きくな
る。これはストライプ上に欠陥が分布することにより、
散乱損失が増加するためと考えられる。
以上のように、第２回目の結晶成長工程においてＶ／Ｉ
比を２０以下に抑えることにより、欠陥密度が極端に低
く、吸収係数の小さいＳＡ型半導体レーザ装置を再現性
よく製造することができた。
比を２０以下に抑えることにより、欠陥密度が極端に低
く、吸収係数の小さいＳＡ型半導体レーザ装置を再現性
よく製造することができた。
発明の効果
以上のように、本発明による製造方法は、Ａｌを組成に
含む半導体基板上へのＭＯＣＶＤ成長において、結晶性
に優れた半導体層を再現性よく得ることが可能な技術を
提供するものであり、その実用的効果は大なるものがあ
る。
含む半導体基板上へのＭＯＣＶＤ成長において、結晶性
に優れた半導体層を再現性よく得ることが可能な技術を
提供するものであり、その実用的効果は大なるものがあ
る。
第１図は本発明の一実施例で製造したＳＡ型半導体レー
ザ装置のストライブ部分の欠陥密度のＶ１ｍ比依存性を
示す図、第２図は同半導体レーザ装置の吸収係数のＶ１
ｍ比依存性を示す図、第３図はＳＡ型半導体レーザ装置
の各従来の製造工程における断面図を示す。 １・・・・・・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・・・・ｎ−
ＧａＡｓバッファ層、３・・・−ｎ−Ａｌ Ｏ，５ｃａ
０．５／”Ｊクラッド層、４・・・・・・ＡｌＯ，１２
Ｇａｏ、ＨＡｓ活性層、５・・・・・・ｐ−Ａｌｇ、５
Ｇａｏ、ｓＡＳクラッド層、６−− ｎ −ＧａＡｓ電
流ブロッキング層、７・・・・・・Ｉ） Ａｉ！０．
５Ｇ ａｏ、５Ａ ｓクラッド層、８−− ｐ −Ｇ
ａ Ａ ｓキヤツプ層、９・・・・・・ｐ側オーミック
電極、１０・・・・・・ｎ側オーミック電極。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第１図 第３図 第２図 （ｂ） （ｃｌ）
ザ装置のストライブ部分の欠陥密度のＶ１ｍ比依存性を
示す図、第２図は同半導体レーザ装置の吸収係数のＶ１
ｍ比依存性を示す図、第３図はＳＡ型半導体レーザ装置
の各従来の製造工程における断面図を示す。 １・・・・・・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・・・・ｎ−
ＧａＡｓバッファ層、３・・・−ｎ−Ａｌ Ｏ，５ｃａ
０．５／”Ｊクラッド層、４・・・・・・ＡｌＯ，１２
Ｇａｏ、ＨＡｓ活性層、５・・・・・・ｐ−Ａｌｇ、５
Ｇａｏ、ｓＡＳクラッド層、６−− ｎ −ＧａＡｓ電
流ブロッキング層、７・・・・・・Ｉ） Ａｉ！０．
５Ｇ ａｏ、５Ａ ｓクラッド層、８−− ｐ −Ｇ
ａ Ａ ｓキヤツプ層、９・・・・・・ｐ側オーミック
電極、１０・・・・・・ｎ側オーミック電極。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第１図 第３図 第２図 （ｂ） （ｃｌ）
Claims (1)
- Ａｌを組成に含む第１の化合物半導体層上に、III族お
よびＶ族を含む第２の化合物半導体層をＭＯＣＶＤ法（
有機金属気相熱分解成長法）により結晶成長する場合、
結晶成長開始時のＶ族原料分子供給モル数のIII族原料
分子供給モル数に対する比を２０以下にすることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062497A JPH02241028A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062497A JPH02241028A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241028A true JPH02241028A (ja) | 1990-09-25 |
Family
ID=13201863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1062497A Pending JPH02241028A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02241028A (ja) |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP1062497A patent/JPH02241028A/ja active Pending
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