JPH09312445A - 半導体発光素子の製造方法および半導体結晶成長装置 - Google Patents
半導体発光素子の製造方法および半導体結晶成長装置Info
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- JPH09312445A JPH09312445A JP8129545A JP12954596A JPH09312445A JP H09312445 A JPH09312445 A JP H09312445A JP 8129545 A JP8129545 A JP 8129545A JP 12954596 A JP12954596 A JP 12954596A JP H09312445 A JPH09312445 A JP H09312445A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低欠陥のZnSe系半導体レーザを提供する。
【解決手段】 第1の成長室においてn型GaAs基板上にG
aAsバッファ層を形成し、さらにZn層を形成した後に、
第2の成長室においてZnSe系材料を用いた半導体発光素
子構造を形成する。III−V族化合物半導体を第1の成長
室させ、その成長室でZn層を形成した後に、第2の成
長室においてII−VI族化合物半導体を成長させ、半
導体発光素子構造を形成する。これによってIII−V族
とII−VI族との半導体界面に発生する欠陥が低減され
超寿命の半導体発光素子が実現できる。
aAsバッファ層を形成し、さらにZn層を形成した後に、
第2の成長室においてZnSe系材料を用いた半導体発光素
子構造を形成する。III−V族化合物半導体を第1の成長
室させ、その成長室でZn層を形成した後に、第2の成
長室においてII−VI族化合物半導体を成長させ、半
導体発光素子構造を形成する。これによってIII−V族
とII−VI族との半導体界面に発生する欠陥が低減され
超寿命の半導体発光素子が実現できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は青色域の短波長にお
いて発光可能な半導体レーザに関するものである。
いて発光可能な半導体レーザに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光デイスクの高密度化、レーザプ
リンタの高解像化をはかるため、短波長半導体レーザの
要求があり、ZnSe系II−VI族半導体を用いた青、緑色半
導体レーザの研究開発が盛んに行われている。
リンタの高解像化をはかるため、短波長半導体レーザの
要求があり、ZnSe系II−VI族半導体を用いた青、緑色半
導体レーザの研究開発が盛んに行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】GaAs基板上に形成され
たZnSe系II−VI(以下、便宜上2−6と記す。)族半導
体を用いたレーザにおいては、Electronics Letters 14
th March 1996 Vol. 32、第552頁〜553頁に記載されて
いるように室温連続発振が達成されている。しかしなが
ら、例えばApplied Physics Letters 12th September 1
994 Vol. 16、第1331頁〜第1333頁に記載されているよ
うに、GaAs基板とZnSe系2−6族半導体界面において多
くの積層欠陥が発生しているため通電時に欠陥が増殖
し、素子の劣化を招いている。2−6族半導体成長室に
おいてGaAs基板表面にまずZnを照射した後にZnSe系2−
6族半導体を成長することにより積層欠陥の発生が抑制
されることがProceeding of the International Sympos
ium on Blue Laser and LightEmitting Diodes (March
5-7 1996)、第66頁〜第69頁に記載されている。
たZnSe系II−VI(以下、便宜上2−6と記す。)族半導
体を用いたレーザにおいては、Electronics Letters 14
th March 1996 Vol. 32、第552頁〜553頁に記載されて
いるように室温連続発振が達成されている。しかしなが
ら、例えばApplied Physics Letters 12th September 1
994 Vol. 16、第1331頁〜第1333頁に記載されているよ
うに、GaAs基板とZnSe系2−6族半導体界面において多
くの積層欠陥が発生しているため通電時に欠陥が増殖
し、素子の劣化を招いている。2−6族半導体成長室に
おいてGaAs基板表面にまずZnを照射した後にZnSe系2−
6族半導体を成長することにより積層欠陥の発生が抑制
されることがProceeding of the International Sympos
ium on Blue Laser and LightEmitting Diodes (March
5-7 1996)、第66頁〜第69頁に記載されている。
【0004】この原因としては、積層欠陥の発生が界面
におけるGa原子とSe原子との結合に起因しておりZn照射
によりGa-Se結合が抑制されたためであると解釈されて
いる。しかしながら、SeやS等の6族元素は蒸気圧が高
いために超高真空下においても12−6族半導体成長室
雰囲気には多数のSeやS分子が存在しており、基板表面
への6族原子の付着が生じるため、本方法においては、
Ga原子と6族原子の結合を完全に抑制することは困難で
あるという問題点が存在している。
におけるGa原子とSe原子との結合に起因しておりZn照射
によりGa-Se結合が抑制されたためであると解釈されて
いる。しかしながら、SeやS等の6族元素は蒸気圧が高
いために超高真空下においても12−6族半導体成長室
雰囲気には多数のSeやS分子が存在しており、基板表面
への6族原子の付着が生じるため、本方法においては、
Ga原子と6族原子の結合を完全に抑制することは困難で
あるという問題点が存在している。
【0005】また、InP基板上にZnSe系2−6族半導体
を成長する試みが、電気学会研究会資料、電子材料研究
会(1995年12月6日)EFM-95-21、第1頁〜第9頁に記載さ
れている。
を成長する試みが、電気学会研究会資料、電子材料研究
会(1995年12月6日)EFM-95-21、第1頁〜第9頁に記載さ
れている。
【0006】InP基板を用いた場合にもGaAs基板を用い
た場合と同様に、界面における3族原子と6族原子との
結合に起因して発生する積層欠陥が素子の劣化を引き起
こすという問題点が存在している。
た場合と同様に、界面における3族原子と6族原子との
結合に起因して発生する積層欠陥が素子の劣化を引き起
こすという問題点が存在している。
【0007】また、GaAs基板上とZnSe系2−6族半導体
との界面にAlxGa1-xAs(0<x≦1)層を挿入することによ
りGaAsとZnSeの伝導帯不連続に起因する電子の障壁が緩
和され、発光素子の動作電圧が低減することが、第43回
応用物理学関係連合講演会講演予稿集(1996年3月)28a
-C-3、第1073頁に記載されている。
との界面にAlxGa1-xAs(0<x≦1)層を挿入することによ
りGaAsとZnSeの伝導帯不連続に起因する電子の障壁が緩
和され、発光素子の動作電圧が低減することが、第43回
応用物理学関係連合講演会講演予稿集(1996年3月)28a
-C-3、第1073頁に記載されている。
【0008】しかしながら、3-5族半導体成長室にお
いてGaAs基板にAlxGa1-xAs(0<x≦1)層を形成した後に
基板を移送し、2-6族半導体成長室において2-6族半
導体を成長する場合、AlxGa1-xAs表面が化学的に極めて
活性であるため、移送中に不純物が付着し、新たな結晶
欠陥の発生要因になるという問題点が存在している。
いてGaAs基板にAlxGa1-xAs(0<x≦1)層を形成した後に
基板を移送し、2-6族半導体成長室において2-6族半
導体を成長する場合、AlxGa1-xAs表面が化学的に極めて
活性であるため、移送中に不純物が付着し、新たな結晶
欠陥の発生要因になるという問題点が存在している。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本件の第1の発明では、GaAs基板上に形成したGaAs
バッファ層上にZn層を形成した後、基板を2−6族半導
体成長室に搬送しZnSe系2−6族半導体を用いた発光素
子を作製する。以上の方法によりGaAs基板のGa原子と成
長層の6族原子との原子結合を抑制し、界面における積
層欠陥の発生を抑制することが可能となる。
めに本件の第1の発明では、GaAs基板上に形成したGaAs
バッファ層上にZn層を形成した後、基板を2−6族半導
体成長室に搬送しZnSe系2−6族半導体を用いた発光素
子を作製する。以上の方法によりGaAs基板のGa原子と成
長層の6族原子との原子結合を抑制し、界面における積
層欠陥の発生を抑制することが可能となる。
【0010】第2の発明では、InP基板上に形成したInGa
Asバッファ層上にZn層を形成した後、基板を2−6族半
導体成長室に搬送しZnSe系2−6族半導体を用いた発光
素子を作製する。以上の方法によりInGaAsバッファ層の
GaおよびIn原子と成長層の6族原子との原子結合を抑制
し、界面における積層欠陥の発生を抑制することが可能
となる。
Asバッファ層上にZn層を形成した後、基板を2−6族半
導体成長室に搬送しZnSe系2−6族半導体を用いた発光
素子を作製する。以上の方法によりInGaAsバッファ層の
GaおよびIn原子と成長層の6族原子との原子結合を抑制
し、界面における積層欠陥の発生を抑制することが可能
となる。
【0011】第3の発明では、GaAs基板上にGaAsバッフ
ァ層を形成した後、雰囲気中に6族および5族分子が存
在しない第3の成長室においてGaAsバッファ層上にZn層
を形成した後、基板を2−6族半導体成長室に搬送しZn
Se系2−6族半導体を用いた発光素子を作製する。以上
の方法によりGaAs基板のGa原子と成長層の6族原子との
原子結合を抑制し、界面における積層欠陥の発生を抑制
することが可能となる。
ァ層を形成した後、雰囲気中に6族および5族分子が存
在しない第3の成長室においてGaAsバッファ層上にZn層
を形成した後、基板を2−6族半導体成長室に搬送しZn
Se系2−6族半導体を用いた発光素子を作製する。以上
の方法によりGaAs基板のGa原子と成長層の6族原子との
原子結合を抑制し、界面における積層欠陥の発生を抑制
することが可能となる。
【0012】第4の発明では、InP基板上にInGaAsバッフ
ァ層を形成した後、雰囲気中に6族および5族分子が存
在しない第3の成長室においてInGaAsバッファ層上にZn
層を形成した後、基板を2−6族半導体成長室に搬送し
ZnSe系2−6族半導体を用いた発光素子を作製する。以
上の方法によりInGaAsバッファ層のGaおよびIn原子と成
長層の6族原子との原子結合を抑制し、界面における積
層欠陥の発生を抑制することが可能となる。
ァ層を形成した後、雰囲気中に6族および5族分子が存
在しない第3の成長室においてInGaAsバッファ層上にZn
層を形成した後、基板を2−6族半導体成長室に搬送し
ZnSe系2−6族半導体を用いた発光素子を作製する。以
上の方法によりInGaAsバッファ層のGaおよびIn原子と成
長層の6族原子との原子結合を抑制し、界面における積
層欠陥の発生を抑制することが可能となる。
【0013】第5の発明では、GaAs基板上に形成したGaA
sバッファ層上にAlxGa1-xAs(0<x≦1)層を形成し、さ
らにAlxGa1-xAs(0<x≦1)層上にZn層を形成した後、基
板を2−6族半導体成長室に搬送しZnSe系2−6族半導
体を用いた発光素子を作製する。以上の方法により化学
的に活性なAlxGa1-xAs表面がZn層によって不活性化され
ることにより搬送中の不純物の付着が抑制され、界面に
おける積層欠陥の発生を抑制することが可能となる。
sバッファ層上にAlxGa1-xAs(0<x≦1)層を形成し、さ
らにAlxGa1-xAs(0<x≦1)層上にZn層を形成した後、基
板を2−6族半導体成長室に搬送しZnSe系2−6族半導
体を用いた発光素子を作製する。以上の方法により化学
的に活性なAlxGa1-xAs表面がZn層によって不活性化され
ることにより搬送中の不純物の付着が抑制され、界面に
おける積層欠陥の発生を抑制することが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下本発明による半導体発光素子
の製造方法の実施例について、図面を参照しながら説明
する。
の製造方法の実施例について、図面を参照しながら説明
する。
【0015】(実施の形態1)第1の発明による半導体
発光素子の製造方法の概略と製造装置の概念図を図1に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のGaAs(001)基板1(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。3−5族半導体成長用のMBE成長室102に
は、Ga、As、SiおよびZnを蒸発させるためのセルが備え
られている。Asビームを照射しながらGaAs基板1を600℃
まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、Ga、Asおよ
びSiビームを照射することによりSiドープGaAsバッファ
層2(層厚500nm、キャリア濃度1x1018cm-3)を成長し
た。GaおよびAsビーム強度はそれぞれ3x10-7および1x10
-5Torrであった。次に、成長室102においてバッファ層2
の表面上に、基板温度250℃でZnビームを照射すること
によりZn層3を形成した。Znビーム強度は1x10-7Torr、
照射時間は5分間であった。このとき、試料表面再構成
が(2x4)再構成から(1x4)再構成に変化することが高速電
子線回折により確認された。
発光素子の製造方法の概略と製造装置の概念図を図1に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のGaAs(001)基板1(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。3−5族半導体成長用のMBE成長室102に
は、Ga、As、SiおよびZnを蒸発させるためのセルが備え
られている。Asビームを照射しながらGaAs基板1を600℃
まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、Ga、Asおよ
びSiビームを照射することによりSiドープGaAsバッファ
層2(層厚500nm、キャリア濃度1x1018cm-3)を成長し
た。GaおよびAsビーム強度はそれぞれ3x10-7および1x10
-5Torrであった。次に、成長室102においてバッファ層2
の表面上に、基板温度250℃でZnビームを照射すること
によりZn層3を形成した。Znビーム強度は1x10-7Torr、
照射時間は5分間であった。このとき、試料表面再構成
が(2x4)再構成から(1x4)再構成に変化することが高速電
子線回折により確認された。
【0016】GaAsバッファ層2およびZn層3を形成した基
板1を基板移送室103を介して2−6族半導体成長用のMB
E成長室104に搬送した。基板移送室103の真空度は1x10-
10Torrであった。2−6族半導体成長用のMBE成長室104
において、Zn層3上にClドープn型ZnSe層4(層厚25nm、
キャリア濃度1x1018cm-3)、Clドープn型Zn0.9Mg0.1S0.
2Se0.8クラッド層5(層厚1000nm、キャリア濃度5x1017c
m-3)、ノンドープZnS0.07Se0.93光ガイド層6(層厚120
nm)、Zn0.8Cd0.2Se活性層7(層厚6nm)、ノンドープZn
S0.07Se0.93光ガイド層8(層厚120nm)、Nドープp型Zn
0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層9(層厚1000nm、キャリア
濃度1x1017cm-3)、Nドープp型ZnSe層10(層厚25nm、キ
ャリア濃度3x1017cm-3)、Nドープp型ZnTe層コンタクト
層11(層厚20nm、キャリア濃度5x1018cm-3)を順次形成
した。MBE成長の原料にはZnSe、ZnS、Mg、CdSeおよびZn
Teを用いた。n型ドーパント原料にはZnCl2、p型ドーパ
ントには高周波放電にょり生成されたN2ラジカルを用い
た。本発明により作製した半導体発光素子は、2−6族
半導体層と3−5族半導体層との界面にZnを照射する
ことによって、積層欠陥密度は1x10-3cm-2であった。
板1を基板移送室103を介して2−6族半導体成長用のMB
E成長室104に搬送した。基板移送室103の真空度は1x10-
10Torrであった。2−6族半導体成長用のMBE成長室104
において、Zn層3上にClドープn型ZnSe層4(層厚25nm、
キャリア濃度1x1018cm-3)、Clドープn型Zn0.9Mg0.1S0.
2Se0.8クラッド層5(層厚1000nm、キャリア濃度5x1017c
m-3)、ノンドープZnS0.07Se0.93光ガイド層6(層厚120
nm)、Zn0.8Cd0.2Se活性層7(層厚6nm)、ノンドープZn
S0.07Se0.93光ガイド層8(層厚120nm)、Nドープp型Zn
0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層9(層厚1000nm、キャリア
濃度1x1017cm-3)、Nドープp型ZnSe層10(層厚25nm、キ
ャリア濃度3x1017cm-3)、Nドープp型ZnTe層コンタクト
層11(層厚20nm、キャリア濃度5x1018cm-3)を順次形成
した。MBE成長の原料にはZnSe、ZnS、Mg、CdSeおよびZn
Teを用いた。n型ドーパント原料にはZnCl2、p型ドーパ
ントには高周波放電にょり生成されたN2ラジカルを用い
た。本発明により作製した半導体発光素子は、2−6族
半導体層と3−5族半導体層との界面にZnを照射する
ことによって、積層欠陥密度は1x10-3cm-2であった。
【0017】(実施の形態2)第2の発明による半導体
発光素子の製造方法の概略と成長装置の概念図を図2に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のInP(001)基板12(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。3−5族半導体成長用のMBE成長室102に
は、In、Ga、As、SiおよびZnを蒸発させるためのセルが
備えられている。Asビームを照射しながらInP基板12を5
20℃まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、In、G
a、AsおよびSiビームを照射することによりSiドープIn
0.47Ga0.53Asバッファ層13(層厚500nm、キャリア濃度1
x1018cm-3)を成長した。In、GaおよびAsビーム強度はそ
れぞれ3x10-7、3x10-7および1x10-5Torrであった。次
に、バッファ層13の表面上に、基板温度250℃でZnビー
ムを照射することによりZn層3を形成した。Znビーム強
度は1x10-7Torr、照射時間は5分間であった。このと
き、試料表面再構成が(2x4)再構成から(1x4)再構成に変
化することが高速電子線回折により確認された。
発光素子の製造方法の概略と成長装置の概念図を図2に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のInP(001)基板12(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。3−5族半導体成長用のMBE成長室102に
は、In、Ga、As、SiおよびZnを蒸発させるためのセルが
備えられている。Asビームを照射しながらInP基板12を5
20℃まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、In、G
a、AsおよびSiビームを照射することによりSiドープIn
0.47Ga0.53Asバッファ層13(層厚500nm、キャリア濃度1
x1018cm-3)を成長した。In、GaおよびAsビーム強度はそ
れぞれ3x10-7、3x10-7および1x10-5Torrであった。次
に、バッファ層13の表面上に、基板温度250℃でZnビー
ムを照射することによりZn層3を形成した。Znビーム強
度は1x10-7Torr、照射時間は5分間であった。このと
き、試料表面再構成が(2x4)再構成から(1x4)再構成に変
化することが高速電子線回折により確認された。
【0018】In0.5Ga0.5Asバッファ層13およびZn層3を
形成した基板12を基板移送室103を介して2−6族半導
体成長用のMBE成長室104に搬送した。基板移送室103の
真空度は1x10-10Torrであった。2−6族半導体成長用
のMBE成長室104において、Zn層3上にClドープn型Mg0.27
(Zn0.48Cd0.52)0.73Seクラッド層14(層厚1000nm、キャ
リア濃度5x1017cm-3)、ノンドープMg0.25(Zn0.48Cd0.5
2)Se0.75光ガイド層15(層厚120nm)、Zn0.5Cd0.5Se活
性層16(層厚6nm)、ノンドープMg0.25(Zn0.48Cd0.52)S
e0.75光ガイド層17(層厚120nm)、Nドープp型Mg0.27(Z
n0.48Cd0.52)0.73Seクラッド層18(層厚1000nm、キャリ
ア濃度1x1017cm-3)、Nドープp型ZnSe0.5Te0.5層19(層
厚25nm、キャリア濃度3x1017cm-3)、Nドープp型ZnTe層
コンタクト層20(層厚20nm、キャリア濃度5x1018cm-3)
を順次形成した。MBE成長の原料にはZnSe、ZnS、Mg、Cd
SeおよびZnTeを用いた。n型ドーパント原料にはZnCl2、
p型ドーパントには高周波放電にょり生成されたN2ラジ
カルを用いた。本発明により作製した半導体発光素子に
おける積層欠陥密度は1x10-3cm-2であった。
形成した基板12を基板移送室103を介して2−6族半導
体成長用のMBE成長室104に搬送した。基板移送室103の
真空度は1x10-10Torrであった。2−6族半導体成長用
のMBE成長室104において、Zn層3上にClドープn型Mg0.27
(Zn0.48Cd0.52)0.73Seクラッド層14(層厚1000nm、キャ
リア濃度5x1017cm-3)、ノンドープMg0.25(Zn0.48Cd0.5
2)Se0.75光ガイド層15(層厚120nm)、Zn0.5Cd0.5Se活
性層16(層厚6nm)、ノンドープMg0.25(Zn0.48Cd0.52)S
e0.75光ガイド層17(層厚120nm)、Nドープp型Mg0.27(Z
n0.48Cd0.52)0.73Seクラッド層18(層厚1000nm、キャリ
ア濃度1x1017cm-3)、Nドープp型ZnSe0.5Te0.5層19(層
厚25nm、キャリア濃度3x1017cm-3)、Nドープp型ZnTe層
コンタクト層20(層厚20nm、キャリア濃度5x1018cm-3)
を順次形成した。MBE成長の原料にはZnSe、ZnS、Mg、Cd
SeおよびZnTeを用いた。n型ドーパント原料にはZnCl2、
p型ドーパントには高周波放電にょり生成されたN2ラジ
カルを用いた。本発明により作製した半導体発光素子に
おける積層欠陥密度は1x10-3cm-2であった。
【0019】(実施の形態3)第3の発明による半導体
発光素子の製造方法の概略と成長装置の概念図を図3に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のGaAs(001)基板1(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。Asビームを照射しながらGaAs基板1を600℃
まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、Ga、Asおよ
びSiビームを照射することによりSiドープGaAsバッファ
層2(層厚500nm、キャリア濃度1x1018cm-3)を成長し
た。GaおよびAsビーム強度はそれぞれ3x10-7および1x10
-5Torrであった。
発光素子の製造方法の概略と成長装置の概念図を図3に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のGaAs(001)基板1(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。Asビームを照射しながらGaAs基板1を600℃
まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、Ga、Asおよ
びSiビームを照射することによりSiドープGaAsバッファ
層2(層厚500nm、キャリア濃度1x1018cm-3)を成長し
た。GaおよびAsビーム強度はそれぞれ3x10-7および1x10
-5Torrであった。
【0020】次に、基板1を基板移送室103を介してZnセ
ルを備えた成長室105に搬送した。成長室105において、
バッファ層2の表面上に、基板温度250℃でZnビームを照
射することによりZn層3を形成した。Znビーム強度は1x1
0-7Torr、照射時間は5分間であった。このとき、試料表
面再構成が(2x4)再構成から(1x4)再構成に変化すること
が高速電子線回折により確認された。
ルを備えた成長室105に搬送した。成長室105において、
バッファ層2の表面上に、基板温度250℃でZnビームを照
射することによりZn層3を形成した。Znビーム強度は1x1
0-7Torr、照射時間は5分間であった。このとき、試料表
面再構成が(2x4)再構成から(1x4)再構成に変化すること
が高速電子線回折により確認された。
【0021】次に、GaAsバッファ層2およびZn層3を形成
した基板1を基板移送室103を介して2−6族半導体成長
用のMBE成長室104に搬送した。基板移送室の真空度は1x
10-10Torrであった。2−6族半導体成長用のMBE成長室
104において、Zn層3上にClドープn型ZnSe層4(層厚25n
m、キャリア濃度1x1018cm-3)、Clドープn型Zn0.9Mg0.1
S0.2Se0.8クラッド層5(層厚1000nm、キャリア濃度5x10
17cm-3)、ノンドープZnS0.07Se0.93光ガイド層6(層厚
120nm)、Zn0.8Cd0.2Se活性層7(層厚6nm)、ノンドー
プZnS0.07Se0.93光ガイド層8(層厚120nm)、Nドープp
型Zn0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層9(層厚1000nm、キャ
リア濃度1x1017cm-3)、Nドープp型ZnSe層10(層厚25n
m、キャリア濃度3x1017cm-3)、Nドープp型ZnTe層コン
タクト層11(層厚20nm、キャリア濃度5x1018cm-3)を順
次形成した。MBE成長の原料にはZnSe、ZnS、Mg、CdSeお
よびZnTeを用いた。n型ドーパント原料にはZnCl2、p型
ドーパントには高周波放電にょり生成されたN2ラジカル
を用いた。本発明により作製した半導体発光素子におけ
る積層欠陥密度は1x10-3cm-2であった。
した基板1を基板移送室103を介して2−6族半導体成長
用のMBE成長室104に搬送した。基板移送室の真空度は1x
10-10Torrであった。2−6族半導体成長用のMBE成長室
104において、Zn層3上にClドープn型ZnSe層4(層厚25n
m、キャリア濃度1x1018cm-3)、Clドープn型Zn0.9Mg0.1
S0.2Se0.8クラッド層5(層厚1000nm、キャリア濃度5x10
17cm-3)、ノンドープZnS0.07Se0.93光ガイド層6(層厚
120nm)、Zn0.8Cd0.2Se活性層7(層厚6nm)、ノンドー
プZnS0.07Se0.93光ガイド層8(層厚120nm)、Nドープp
型Zn0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層9(層厚1000nm、キャ
リア濃度1x1017cm-3)、Nドープp型ZnSe層10(層厚25n
m、キャリア濃度3x1017cm-3)、Nドープp型ZnTe層コン
タクト層11(層厚20nm、キャリア濃度5x1018cm-3)を順
次形成した。MBE成長の原料にはZnSe、ZnS、Mg、CdSeお
よびZnTeを用いた。n型ドーパント原料にはZnCl2、p型
ドーパントには高周波放電にょり生成されたN2ラジカル
を用いた。本発明により作製した半導体発光素子におけ
る積層欠陥密度は1x10-3cm-2であった。
【0022】(実施の形態4)第4の発明による半導体
発光素子の製造方法の概略と成長装置の概念図を図4に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のInP(001)基板12(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。Asビームを照射しながらInP基板12を520℃
まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、In、Ga、As
およびSiビームを照射することによりSiドープIn0.47Ga
0.53Asバッファ層13(層厚500nm、キャリア濃度1x1018c
m-3)を成長した。In、GaおよびAsビーム強度はそれぞれ
3x10-7、3x10-7および1x10-5Torrであった。
発光素子の製造方法の概略と成長装置の概念図を図4に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のInP(001)基板12(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。Asビームを照射しながらInP基板12を520℃
まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、In、Ga、As
およびSiビームを照射することによりSiドープIn0.47Ga
0.53Asバッファ層13(層厚500nm、キャリア濃度1x1018c
m-3)を成長した。In、GaおよびAsビーム強度はそれぞれ
3x10-7、3x10-7および1x10-5Torrであった。
【0023】次に、InGaAsバッファ層13を形成した基板
1を基板移送室103を介してZnセルを備えた成長室105に
搬送した。成長室105において、InGaAsバッファ層13の
表面上に、基板温度250℃でZnビームを照射することに
よりZn層3を形成した。Znビーム強度は1x10-7Torr、照
射時間は5分間であった。このとき、試料表面再構成が
(2x4)再構成から(1x4)再構成に変化することが高速電子
線回折により確認された。
1を基板移送室103を介してZnセルを備えた成長室105に
搬送した。成長室105において、InGaAsバッファ層13の
表面上に、基板温度250℃でZnビームを照射することに
よりZn層3を形成した。Znビーム強度は1x10-7Torr、照
射時間は5分間であった。このとき、試料表面再構成が
(2x4)再構成から(1x4)再構成に変化することが高速電子
線回折により確認された。
【0024】次に、In0.5Ga0.5Asバッファ層13およびZn
層3を形成した基板12を基板移送室103を介して2−6族
半導体成長用のMBE成長室104に搬送した。基板移送室10
3の真空度は1x10-10Torrであった。2−6族半導体成長
用のMBE成長室104において、Zn層3上にClドープn型Mg0.
27(Zn0.48Cd0.52)0.73Seクラッド層14(層厚1000nm、キ
ャリア濃度5x1017cm-3)、ノンドープMg0.25(Zn0.48Cd
0.52)Se0.75光ガイド層15(層厚120nm)、Zn0.5Cd0.5Se
活性層16(層厚6nm)、ノンドープMg0.25(Zn0.48Cd0.5
2)Se0.75光ガイド層17(層厚120nm)、Nドープp型Mg0.2
7(Zn0.48Cd0.52)0.73Seクラッド層18層厚1000nm、キャ
リア濃度1x1017cm-3)、Nドープp型ZnSe0.5Te0.5層19
(層厚25nm、キャリア濃度3x1017cm-3)、Nドープp型Zn
Te層コンタクト層20(層厚20nm、キャリア濃度5x1018cm
-3)を順次形成した。MBE成長の原料にはZnSe、ZnS、M
g、CdSeおよびZnTeを用いた。n型ドーパント原料にはZn
Cl2、p型ドーパントには高周波放電にょり生成されたN2
ラジカルを用いた。本発明により作製した半導体発光素
子における積層欠陥密度は1x10-3cm-2であった。
層3を形成した基板12を基板移送室103を介して2−6族
半導体成長用のMBE成長室104に搬送した。基板移送室10
3の真空度は1x10-10Torrであった。2−6族半導体成長
用のMBE成長室104において、Zn層3上にClドープn型Mg0.
27(Zn0.48Cd0.52)0.73Seクラッド層14(層厚1000nm、キ
ャリア濃度5x1017cm-3)、ノンドープMg0.25(Zn0.48Cd
0.52)Se0.75光ガイド層15(層厚120nm)、Zn0.5Cd0.5Se
活性層16(層厚6nm)、ノンドープMg0.25(Zn0.48Cd0.5
2)Se0.75光ガイド層17(層厚120nm)、Nドープp型Mg0.2
7(Zn0.48Cd0.52)0.73Seクラッド層18層厚1000nm、キャ
リア濃度1x1017cm-3)、Nドープp型ZnSe0.5Te0.5層19
(層厚25nm、キャリア濃度3x1017cm-3)、Nドープp型Zn
Te層コンタクト層20(層厚20nm、キャリア濃度5x1018cm
-3)を順次形成した。MBE成長の原料にはZnSe、ZnS、M
g、CdSeおよびZnTeを用いた。n型ドーパント原料にはZn
Cl2、p型ドーパントには高周波放電にょり生成されたN2
ラジカルを用いた。本発明により作製した半導体発光素
子における積層欠陥密度は1x10-3cm-2であった。
【0025】(実施の形態5)第5の発明による半導体
発光素子の製造方法の概略と製造装置の概念図を図5に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のGaAs(001)基板1(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。3−5族半導体成長用のMBE成長室102に
は、Al、Ga、As、SiおよびZnを蒸発させるためのセルが
備えられている。Asビームを照射しながらGaAs基板1を6
00℃まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、Ga、As
およびSiビームを照射することによりSiドープGaAsバッ
ファ層2(層厚500nm、キャリア濃度1x1018cm-3)を成長
した。GaおよびAsビーム強度はそれぞれ3x10-7および1x
10-5Torrであった。次に、成長室102においてAl、Ga、A
sおよびSiビームを照射することによりSiドープn型Al
0.3Ga0.7As層(層厚500nm、キャリア濃度1x1018cm-3)21
を成長した。次に、成長室102においてAl0.3Ga0.7As層2
1の表面上に、基板温度250℃でZnビームを照射すること
によりZn層3を形成した。Znビーム強度は1x10-7Torr、
照射時間は5分間であった。このとき、試料表面再構成
が(2x4)再構成から(1x4)再構成に変化することが高速電
子線回折により確認された。
発光素子の製造方法の概略と製造装置の概念図を図5に
示す。成長は分子線エピタキシャル成長(MBE)法を用い
た。基板にはSiドープn型のGaAs(001)基板1(キャリア
濃度1x1018cm-3)を用いた。基板はまず、ロードロック
室101を介して、3−5族半導体成長用のMBE成長室102
に搬送した。3−5族半導体成長用のMBE成長室102に
は、Al、Ga、As、SiおよびZnを蒸発させるためのセルが
備えられている。Asビームを照射しながらGaAs基板1を6
00℃まで加熱して自然酸化膜の除去を行った後、Ga、As
およびSiビームを照射することによりSiドープGaAsバッ
ファ層2(層厚500nm、キャリア濃度1x1018cm-3)を成長
した。GaおよびAsビーム強度はそれぞれ3x10-7および1x
10-5Torrであった。次に、成長室102においてAl、Ga、A
sおよびSiビームを照射することによりSiドープn型Al
0.3Ga0.7As層(層厚500nm、キャリア濃度1x1018cm-3)21
を成長した。次に、成長室102においてAl0.3Ga0.7As層2
1の表面上に、基板温度250℃でZnビームを照射すること
によりZn層3を形成した。Znビーム強度は1x10-7Torr、
照射時間は5分間であった。このとき、試料表面再構成
が(2x4)再構成から(1x4)再構成に変化することが高速電
子線回折により確認された。
【0026】GaAsバッファ層2、Al0.3Ga0.7As層21およ
びZn層3を形成した基板1を基板移送室103を介して2−
6族半導体成長用のMBE成長室104に搬送した。基板移送
室103の真空度は1x10-10Torrであった。2−6族半導体
成長用のMBE成長室104において、Zn層3上にClドープn型
ZnSe層4(層厚25nm、キャリア濃度1x1018cm-3)、Clド
ープn型Zn0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層5(層厚1000n
m、キャリア濃度5x1017cm-3)、ノンドープZnS0.07Se0.
93光ガイド層6(層厚120nm)、Zn0.8Cd0.2Se活性層7
(層厚6nm)、ノンドープZnS0.07Se0.93光ガイド層8
(層厚120nm)、Nドープp型Zn0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッ
ド層9(層厚1000nm、キャリア濃度1x1017cm-3)、Nドー
プp型ZnSe層10(層厚25nm、キャリア濃度3x1017cm-
3)、Nドープp型ZnTe層コンタクト層11(層厚20nm、キ
ャリア濃度5x1018cm-3)を順次形成した。MBE成長の原
料にはZnSe、ZnS、Mg、CdSeおよびZnTeを用いた。n型ド
ーパント原料にはZnCl2、p型ドーパントには高周波放電
にょり生成されたN2ラジカルを用いた。本発明により作
製した半導体発光素子における積層欠陥密度は1x10-3cm
-2であった。
びZn層3を形成した基板1を基板移送室103を介して2−
6族半導体成長用のMBE成長室104に搬送した。基板移送
室103の真空度は1x10-10Torrであった。2−6族半導体
成長用のMBE成長室104において、Zn層3上にClドープn型
ZnSe層4(層厚25nm、キャリア濃度1x1018cm-3)、Clド
ープn型Zn0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッド層5(層厚1000n
m、キャリア濃度5x1017cm-3)、ノンドープZnS0.07Se0.
93光ガイド層6(層厚120nm)、Zn0.8Cd0.2Se活性層7
(層厚6nm)、ノンドープZnS0.07Se0.93光ガイド層8
(層厚120nm)、Nドープp型Zn0.9Mg0.1S0.2Se0.8クラッ
ド層9(層厚1000nm、キャリア濃度1x1017cm-3)、Nドー
プp型ZnSe層10(層厚25nm、キャリア濃度3x1017cm-
3)、Nドープp型ZnTe層コンタクト層11(層厚20nm、キ
ャリア濃度5x1018cm-3)を順次形成した。MBE成長の原
料にはZnSe、ZnS、Mg、CdSeおよびZnTeを用いた。n型ド
ーパント原料にはZnCl2、p型ドーパントには高周波放電
にょり生成されたN2ラジカルを用いた。本発明により作
製した半導体発光素子における積層欠陥密度は1x10-3cm
-2であった。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、3−5族
化合物半導体層の上にZnを照射した後に2−6族化合
物半導体層を形成することによって欠陥密度を低減する
ことができ、その結果、青色までの波長において発光可
能な半導体レーザの信頼性を向上させることが可能とな
る。
化合物半導体層の上にZnを照射した後に2−6族化合
物半導体層を形成することによって欠陥密度を低減する
ことができ、その結果、青色までの波長において発光可
能な半導体レーザの信頼性を向上させることが可能とな
る。
【図1】第1の発明の実施の形態による半導体製造方法
と製造装置を示す図
と製造装置を示す図
【図2】第2の発明の実施の形態による半導体製造方法
と製造装置を示す図
と製造装置を示す図
【図3】第3の発明の実施の形態による半導体製造方法
と製造装置を示す図
と製造装置を示す図
【図4】第4の発明の実施の形態による半導体製造方法
と製造装置を示す図
と製造装置を示す図
【図5】第5の発明の実施の形態による半導体製造方法
と製造装置を示す図
と製造装置を示す図
1 n型GaAs基板 2 Siドープn型GaAsバッファ層 3 Zn層 4 Clドープn型ZnSe層 5 Clドープn型ZnMgSSeクラッド層 6 ノンドープZnSSe光ガイド層 7 ZnCdSe活性層 8 ノンドープZnSSe光ガイド層 9 Nドープp型ZnMgSSeクラッド層 10 Nドープp型ZnSe層 11 Nドープp型ZnTeコンタクト層 12 n型InP基板 13 Siドープn型InGaAsバッファ層 14 Clドープn型MgZnCdSeクラッド層 15 ノンドープMgZnCdSe光ガイド層 16 ZnCdSe活性層 17 ノンドープMgZnCdSe光ガイド層 18 Nドープp型MgZnCdSeクラッド層 19 Nドープp型ZnSeTe層 20 Nドープp型ZnTeコンタクト層 21 Siドープn型AlGaAs層 101 ロードロック室 102 III-V族半導体成長室 103 基板移送室 104 II-VI族半導体成長室 105 Zn成長用成長室
Claims (15)
- 【請求項1】分子線エピタキシャル成長法を用いたZnSe
系半導体発光素子用半導体結晶を形成する結晶成長法に
おいて、III−V族半導体結晶を作製する第1の成長室
と、ZnSe系II−VI族半導体結晶を作製する第2の成長室
と、前記第1の成長室と第2の成長室を連結する基板移送
室を有し、前記第1の成長室内にZn原料を蒸発させるた
めのセルを設置することを特徴とする半導体結晶成長装
置。 - 【請求項2】第1の成長室においてGaAs基板上にGaAsエ
ピタキシャル層を形成し、前記GaAsエピタキシャル成長
層上にZn層を形成した後、基板移送室を介してGaAs基板
を第2の成長室に搬送し、ZnSe系半導体発光素子用半導
体結晶を形成することを特徴とする半導体結晶製造方
法。 - 【請求項3】第1の成長室においてInP基板上にInGaAsエ
ピタキシャル層を形成し、前記InGaAsエピタキシャル成
長層上にZn層を形成した後、基板移送室を介してInP基
板を第2の成長室に搬送し、ZnSe系半導体発光素子用半
導体結晶を形成することを特徴とする半導体結晶製造方
法。 - 【請求項4】第1の成長室においてGaAs基板上にGaAsエ
ピタキシャル層を形成し、前記GaAsエピタキシャル成長
層上にAlxGa1-xAs(0<x≦1)層を形成し、上記AlxGa1-x
As(0<x≦1)層上にZn層を形成した後、基板移送室を介
してGaAs基板を第2の成長室に搬送し、ZnSe系半導体発
光素子用半導体結晶を形成することを特徴とする半導体
結晶製造方法。 - 【請求項5】分子線エピタキシャル成長法を用いたZnSe
系半導体発光素子用半導体結晶を形成する結晶成長法に
おいて、III−V族半導体結晶を作製する第1の成長室
と、ZnSe系II−VI族半導体結晶を作製する第2の成長室
と、Zn原料を蒸発させるためのセルが設置された第3の
成長室と、前記第1の成長室と第2の成長室と第3の成長
室を連結する基板移送室を有することを特徴とする半導
体結晶成長装置。 - 【請求項6】第1の成長室においてGaAs基板上にGaAsエ
ピタキシャル層を形成した後、基板移送室を介してGaAs
基板を前記第3の成長室に搬送し、前記GaAsエピタキシ
ャル成長層上にZn層を形成した後、基板移送室を介して
GaAs基板を第2の成長室に搬送し、ZnSe系半導体発光素
子用半導体結晶を形成することを特徴とする半導体結晶
製造方法。 - 【請求項7】第1の成長室においてInP基板上にInGaAsエ
ピタキシャル層を形成した後、基板移送室を介してInP
基板を前記第3の成長室に搬送し、前記InGaAsエピタキ
シャル成長層上にZn層を形成した後、基板移送室を介し
てInP基板を第2の成長室に搬送し、ZnSe系半導体発光素
子用半導体結晶を形成することを特徴とする半導体結晶
製造方法。 - 【請求項8】Zn層の厚さが1原子層であることを特徴と
する請求項2、3、4、6、7のいずれかに記載の半導
体結晶製造方法。 - 【請求項9】表面再構成が(2x4)再構成であるGaAsエピ
タキシャル層表面にZn層を形成することを特徴とする請
求項2または6に記載の半導体結晶製造方法。 - 【請求項10】Zn層を形成した後の表面再構成が(1x4)
再構成であることを特徴とする請求項2または6に記載
の半導体結晶製造方法。 - 【請求項11】表面再構成が(2x4)再構成であるInGaAs
エピタキシャル層表面にZn層を形成することを特徴とす
る請求項3または7に記載の半導体結晶製造方法。 - 【請求項12】GaAs基板上にZn層を有し、上記Zn層上に
ZnSe系のII−VI族半導体により構成される発光素子を有
することを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項13】InP基板上にInGaAs層を有し、上記InGaA
s層上にZn層を有し、上記Zn層上にII−VI族半導体によ
り構成される発光素子を有することを特徴とする半導体
発光素子。 - 【請求項14】GaAs基板上にAlxGa1-xAs(0<x≦1)層を
有し、上記AlxGa1-xAs(0<x≦1)層上にZn層を有し、上
記Zn層上にZnSe系のII−VI族半導体により構成される発
光素子を有することを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項15】Zn層の厚さが1原子層であることを特徴
とする請求項12、13または14に記載の半導体発光
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8129545A JPH09312445A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 半導体発光素子の製造方法および半導体結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8129545A JPH09312445A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 半導体発光素子の製造方法および半導体結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09312445A true JPH09312445A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=15012171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8129545A Pending JPH09312445A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 半導体発光素子の製造方法および半導体結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09312445A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008124210A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Sony Corp | 半導体発光素子およびその製造方法、並びに光装置 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP8129545A patent/JPH09312445A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008124210A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Sony Corp | 半導体発光素子およびその製造方法、並びに光装置 |
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