JPH0448622A - ３―４族化合物半導体層への炭素ドーピング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 皮業上Ω■朋玉団 本発明は、半導体レーザ等に形成される■−■族化合物
半導体層への炭素ドーピング方法に関する。

腫】ゴｌ支七 上記Ｉ［１−ＩＶ族化合物半導体層の作製においてはＭ
ＢＥ法（分子線成長法）等が用いられるが、この場合に
おけるＰ型ドーパントとしてはベリリウム（Ｂｅ）を用
いていた。そして、このＢｅのドーピング量の制御は、
主としてＢｅを装填゛、たルツボの温度を制御すること
により行っていた。

が”°　しよ°と　る量 ここで、−船釣に、半導体層上に電極を形成すると、そ
の界面で接触抵抗が生しる。この接触抵抗は、半導体層
と電極との接触面積、及び半導体のキャリア濃度に依存
する。

ところが、半導体デバイスの用途によっては上記接触面
積を小さくする必要がある。したがって、半導体デバイ
スの電気特性の低下を防止するためには、半導体のキャ
リア濃度を大きくする必要が生じる。

しかしながら、上記従来の如＜Ｂｅをドーパントとして
用いた場合には、キャリア濃度としてＩＱ　”Ｃｌ−３
程度しかドーピングすることができない。

この結果、接触抵抗を低くすることができず、半導体デ
バイスの電気特性が低下するという課題を有していた。

本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであリ、接触
面積を小さくした場合であっても電極と半導体層との界
面における接触抵抗の増大を抑制することができるｆｉ
ｒ−ＩＶ族化合物半導体への炭素ドーピング方法を提供
することを目的とする。

°　　　”るための 本発明は上記目的を達成するために、基板上に■−■族
化合物半導体層を結晶成長させる際の炭素ドーピング方
法であって、■族原料として■族金属と■族金属の金属
有機物とを用いると共に、これらの前記基板への供給比
と基板の温度とを制御することにより、炭素のドーピン
グ量を制御することを特徴とする。

詐−一一一里一 上記ドーピング方法においては、金属有機物が分解した
ことにより生じた炭素がＰ型ドーパントとして用いられ
ることになる。このようにドーパントとして炭素を用い
れば、ドーパントとしてベリリウムを用いた場合に比べ
てドーピング量が飛躍的に増大する。これは、ベリリウ
ムの場合には原子が小さいということ等に起因して格子
間に侵入することがあるのに対して、炭素の場合には原
子がある程度大きいので格子間に侵入することが抑制さ
れるという理由によるものと考えられる。

加えて、上記の方法であれば、■族金属と■族金属の金
属有機物との基板への供給比を制御することにより、炭
素の■族金属に対する供給比を調節することができ、且
つ基板の温度を制御することにより炭素の取込み量を調
節することができる。

これらのことから、ＩＩＩ−ＩＶ族化合物半導体層への
炭素のドーピング量を容易に制御することが可能となる
。

スーー」１−一医 本発明の一実施例を、以下に説明する。

〔実施例〕

本発明の一例であるメサ型半導体レーザ（共振器長：２
５０μｍ）の構造は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、Ｓｉドー
プＧａＡｓバッファ層（０，７μｍ）と、ｎ−Ａｌｏ、
　４Ｇａｏ、　６Ａ５クラッド層（１μｍ）と、アンド
ープＧａＡｓ活性層（５００人）と、ｐ−Ａｌｏ、　４
Ｇａ０．　ｂＡｓクラッド層（１μｍ）と、ｐ−ＧａＡ
Ｓオーミックコンタクト層（０，３μｍ）とが順に形成
され、且つ上記ｎ型ＧａＡｓ基板とｐ−ＧａＡｓオーミ
ックコンタクト層との表面には電極が形成されているよ
うな構造である。

ここで、上記構造のメサ型半導体レーザを製造する際に
は、ＭＢＥ装置を用いた。このＭＢＥ装置は、４つの金
属原料〔ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（／ｌ）、　
　ヒ素（Ａｓ）、　　シリコン（Ｓｉ）〕を加熱するた
めのセルとるつぼ、及び有機金属（トリメチルガリウム
（ＴＭＧ））をキャリアガス（Ｈ２）により導入するた
めのノズルとを有している。

また、上記装置において、基板に供給する分子線強度の
制御は、金属原料においては各セルの温度で制御し、Ｔ
ＭＧにおいてはキャリアガスの流量で制御している。

更に、各々の分子線の基板への供給の有無は、各々のセ
ルに臨んで設けられたシャッタを開閉することにより行
った。

次に、上記ＭＢＥ装置を用いてメサ型半導体レーザを作
製する方法について説明する。

先ず、ＭＢＥ装置を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、Ｓ
ｉドープＧａＡｓバッファ層と、ｎ−ＡＩｏ、　ａＧａ
、、　６Ａｓクラ、ノド層と、アンドープＧａＡｓ活性
層と、ｐ−ＡｌｏｌＧａｏ。

６Ａｓクラッド層と、ｐ−ＧａＡｓオーミックコンタク
ト層とを成長させる。この際の成長条件は以下の通りで
ある。

■ＳｉＳｉドープＧａＡｓバッファ層アンドープＧａＡ
ｓ活性層までの成長条件。

（１）基板温度：Ｔｓｉ６８０’ｃ （２）金属Ｇａ分子線強度：　Ｆ　、、＝＝　８　Ｘ　
１０−’ｔｏｒｒ（３）Ａ／２分子線強度：　ＦＡａ−
１，５Ｘ　１０−’Ｌｏｒｒ（４）Ａｓ分子線強度：　
Ｆ　Ａｓ＝　Ｉ　Ｘ　１０−５ｔｏｒｒ（５）Ｓｉセル
温度：　Ｔｓｉ−１１００°Ｃ■ｐ−Ａ１１）、　４Ｇ
ａｏ、　＝Ａｓクラッド層の成長条件（１）〜（４）ま
では上記■と同一の条件加えて、ＴＭＣ，をＨ２ガスに
よりＴＭＧ分子線強度Ｆｔ、１ａ　−２Ｘ　１０づｔｏ
ｒｒで供給■ｐ−ＧａＡｓオーミックコンタクト層の成
長条件（１）Ｔ！　−６００°Ｃ （２）　Ｆ　ｔｓｃ　　＝　５　Ｘ　１０−６ｔｏｒｒ
（３）　Ｆ　ａｓ＝　Ｉ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ上記■
■の場合において、ＦＧ、とＦＴＭ。との比、及びＴ、
を制御することによりｐ型キャリア濃度を変えることが
可能である。即ち、Ｆ　ＴＮＧの割合を多くするか、或
いはＴ、を低くすれば、ドーピング量を増大させること
が可能となる一方、ＦＴＭ、の割合を少なくするか、或
いはＴ、を高くすれば、ドーピング量を低減させること
が可能となる。

具体的に上記■■の場合には、ｐ−ＡＩ。、　ａＧａｏ
、　ｈＡｓクラッド層のキャリア濃度は５　Ｘ　１０　
”Ｃ！ｌ−’となり、ｐ−ＧａＡｓオーミックコンタク
ト層のキャリア濃度は２Ｘ１０２°Ｃｌ−３となってい
る。

次に、上記方法で作製した成長ウェハを、ストライプ幅
１μｍだけ残して、ｐ−ＧａＡｓオーミックコンタクト
層からｎ−Ａｌｏ、　ａＧａｏ、　６Ａｓクラッド層（
この層におけるエツチング深さは０．２μｍ）までをエ
ツチングして除去した。この後、ｎ型ＧａＡｓ基板とｐ
−ＧａＡｓオーミックコンタクト層との表面に電極を形
成した。このようにして、共振器長２５０μｍのメサ型
半導体レーザを作製した。

このようにして作製した半導体レーザを、以下（Ａ）レ
ーザと称する。

〔比較例〕

従来のＢｅドープによる成長法によって、同一構造の半
導体レーザを作製した。

このようにして作製した半導体レーザを、以下（Ｘ）レ
ーザと称する。

〔実験〕

上記本発明の（Ａ）レーザと比較例の（Ｘ）レーザとの
Ｉ−■特性を調べたので、その結果を下記に示す。

その結果、（Ｘ）レーザでは電流値３０ｍＡのときの電
圧が２．３〜２．５■であるのに対して、（Ａ）レーザ
では同一電流のときの電圧が１．９〜２．ＯＶであって
、著しく低下していることが認められる。したがって、
（Ａ）レーザは（：０レーザと比べて、飛躍的に向上す
ることが窺える。

これは、（Ａ）レーザは（Ｘ）レーザと比べてＰ型ドー
パントのドーピング量が多くなっているということに起
因するものと考えられる。

光所■四且 以上のように本発明によれば、ドーピング量が飛躍的に
増大すると共に、ドーピング量を容易に制御することが
できる。したがって、半導体層と電極との接触面積を小
さくした場合であっても、これらの界面における接触抵
抗の増大を抑制することが可能となる。

加えて、炭素はベリリウムの如く有害な物質ではないの
で、製造時における作業の安全性等を向上させることが
できるという効果もある。

手　続　（甫　正　書印発） 平成２年１１月２日 平成２年特許願第１５６５６１号 ２、発明の名称 ｍ−ｖ族化合物半導体層への炭素ドーピング方法３、補
正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　守口市京阪本通２丁目１８番地 名称　（１８８）三洋電機株式会社 特許出願人：三洋電機　株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にIII−IV族化合物半導体層を結晶成長さ
   せる際の炭素ドーピング方法であって、 III族原料としてIII族金属とIII族金属の金属有機物と
   を用いると共に、これらの前記基板への供給比と基板の
   温度とを制御することにより、炭素のドーピング量を制
   御することを特徴とするIII−IV族化合物半導体層への
   炭素ドーピング方法。