JPH0936494A - Method for manufacturing compound semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing compound semiconductor deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 化合物半導体装置の製造方法に関し、良好な
AlInAs/InPヘテロ界面を実現する手段を提供
する。
【構成】 有機金属気相成長(MOVPE)法によっ
て、InP基板またはInP層の上にInAlAs層お
よび他の化合物半導体層を積層して化合物半導体装置を
製造する際、このInP基板またはInP層の上に、I
nPおよびInAlAsとは組成を異にする化合物半導
体からなる中間層を介してInAlAs層を成長する。
この中間層を、InPと実質的に格子定数が等しいIn
GaAs結晶層、または、格子定数の違いに起因する格
子不整合転位の発生に対する臨界膜厚以下の膜厚を有す
るGaAs、またはInPと格子定数が異なるInGa
As結晶層、または、InPと実質的に格子定数が等し
いInGaAs層、またはInおよびGaを主な III/
V族元素とするInAlGaAs結晶層を用いる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a means for realizing a favorable AlInAs / InP hetero interface in a method for manufacturing a compound semiconductor device. When a compound semiconductor device is manufactured by laminating an InAlAs layer and another compound semiconductor layer on an InP substrate or an InP layer by a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, the InP substrate or the InP layer is formed on the InP substrate or the InP layer. I
An InAlAs layer is grown through an intermediate layer made of a compound semiconductor having a composition different from that of nP and InAlAs.
This intermediate layer is formed of InP whose lattice constant is substantially equal to InP.
InGaAs having a lattice constant different from that of GaAs crystal layer or GaAs having a film thickness equal to or less than a critical film thickness for occurrence of lattice mismatch dislocation due to difference in lattice constant, or InP
As crystal layer, or InGaAs layer having substantially the same lattice constant as InP, or In and Ga mainly III /
An InAlGaAs crystal layer containing a group V element is used.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、有機金属気相成長法に
よってInP基板上にInAlAs層および他の化合物
半導体層を積層する化合物半導体装置の製造方法に関す
る。従来の1μm帯の光通信に用いられる化合物半導体
装置では、InP/InGaAsP/InP−DH(ダ
ブルへテロ)構造を標準構造としてきた。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a compound semiconductor device in which an InAlAs layer and another compound semiconductor layer are laminated on an InP substrate by a metal organic chemical vapor deposition method. In a conventional compound semiconductor device used for optical communication in the 1 μm band, an InP / InGaAsP / InP-DH (double hetero) structure has been used as a standard structure.
【0002】ここにInP層はクラッド層として作用
し、InGaAsP層は発光層あるいは光閉じ込め層と
して作用する。しかし、注入キャリアや光の発光層近傍
へのより強い閉じ込めの可能性からInAlAsをクラ
ッド層、InAlGaAs層を発光層や光閉じ込め層に
用いるInP基板上のInAlAs/InAlGaAs
/InAlAs基本構造が近年試みられている。この構
造は歴史的に、分子線エピタキシー法(MBE)によっ
て形成されてきたが、装置の量産性から有機金属気相成
長法(MOVPE)によって形成することが望ましい。Here, the InP layer acts as a clad layer, and the InGaAsP layer acts as a light emitting layer or a light confining layer. However, because of the possibility of stronger confinement of injected carriers and light in the vicinity of the light emitting layer, InAlAs / InAlGaAs on the InP substrate using InAlAs for the cladding layer and the InAlGaAs layer for the light emitting layer and the light confining layer is used.
/ InAlAs basic structure has been tried in recent years. This structure has historically been formed by the molecular beam epitaxy method (MBE), but it is desirable to form it by the metal organic vapor phase epitaxy method (MOVPE) because of the mass productivity of the device.
【0003】この構造の結晶成長における最重要部はも
っとも組成不連続が大きな、InAlAs/InPヘテ
ロ界面をいかに形成するかにあるが、本発明はMOVP
E法によって良好なInAlAs/InPヘテロ構造を
形成する手段を提供することを目的とする。The most important part in the crystal growth of this structure is how to form the InAlAs / InP hetero interface having the largest composition discontinuity.
It is an object of the present invention to provide a means for forming a good InAlAs / InP heterostructure by the E method.
【0004】[0004]
【従来の技術】図4は、従来の化合物半導体装置の模式
的断面図である。この図において、21はn型InP
(100)基板、22はn型InPクラッド層、23は
n型AlInAsクラッド層、24はInAlGaAs
光閉じ込め層、25は多重量子井戸発光層、26はIn
AlGaAs光閉じ込め層、27はp型AlInAsク
ラッド層、28はp型InPクラッド層、29はp型コ
ンタクト層である。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional compound semiconductor device. In this figure, 21 is n-type InP
(100) substrate, 22 n-type InP clad layer, 23 n-type AlInAs clad layer, 24 InAlGaAs
Light confinement layer, 25 is a multiple quantum well light emitting layer, and 26 is In
An AlGaAs optical confinement layer, 27 is a p-type AlInAs clad layer, 28 is a p-type InP clad layer, and 29 is a p-type contact layer.
【0005】従来の化合物半導体装置においては、n型
InP(100)基板21の上に、バッファ層としても
機能するn型InPクラッド層22、n型AlInAs
クラッド層23、InAlGaAs光閉じ込め層24、
異なる組成からなるInAlGaAs/InAlGaA
s多重量子井戸発光層25、InAlGaAs光閉じ込
め層26、p型AlInAsクラッド層27、p型In
Pクラッド層28、p型InGaAsコンタクト層29
を成長する。In a conventional compound semiconductor device, an n-type InP (100) substrate 21, an n-type InP clad layer 22 that also functions as a buffer layer, and an n-type AlInAs are used.
Cladding layer 23, InAlGaAs optical confinement layer 24,
InAlGaAs / InAlGaA with different compositions
s multiple quantum well light emitting layer 25, InAlGaAs optical confinement layer 26, p-type AlInAs cladding layer 27, p-type In
P clad layer 28, p-type InGaAs contact layer 29
To grow.
【0006】この従来の化合物半導体装置の構造におい
て、最も組成不連続が大きなヘテロ界面は、n型AlI
nAsクラッド層23/n型InPクラッド層22およ
びp型InPクラッド層28/p型AlInAsクラッ
ド層27界面であり、これらの界面を良好に形成するこ
とが装置の結晶性の向上にとって重要である。In the structure of this conventional compound semiconductor device, the hetero interface having the largest composition discontinuity is n-type AlI.
These are the interfaces of the nAs clad layer 23 / n-type InP clad layer 22 and the p-type InP clad layer 28 / p-type AlInAs clad layer 27, and it is important to form these interfaces well in order to improve the crystallinity of the device.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の発明者らは、
n型AlInAsクラッド層23/n型InPクラッド
層22界面、すなわち、InP上のAlInAs成長が
MOVPE成長では困難であることを見出した。SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention
It was found that MOVPE growth is difficult to grow AlInAs on the n-type AlInAs clad layer 23 / n-type InP clad layer 22 interface, that is, InP.
【0008】図5、図6、図7は、従来技術によってI
nP層の上に成長したAlInAs層の表面の結晶構造
の顕微鏡写真である。この場合、InPバッファ層の膜
厚を0.5μmとし、AlInAs層の膜厚を1μmと
した。FIG. 5, FIG. 6, and FIG.
It is a microscope picture of the crystal structure of the surface of the AlInAs layer grown on the nP layer. In this case, the thickness of the InP buffer layer was 0.5 μm and the thickness of the AlInAs layer was 1 μm.
【0009】成長温度が約650℃である場合は、Al
InAs層の表面は著しく荒れており、高温成長でのA
lInAs/InP成長が困難であることを意味してい
る(図5参照)。When the growth temperature is about 650 ° C., Al
The surface of the InAs layer is extremely rough, and
This means that it is difficult to grow lInAs / InP (see FIG. 5).
【0010】成長温度を約620℃に下げて成長を行っ
た場合、この状態はある程度改善されるが、まだ多数の
表面欠陥が観察された(図6参照)When the growth temperature was lowered to about 620 ° C. and the growth was performed, this state was improved to some extent, but many surface defects were still observed (see FIG. 6).
【0011】さらに、成長温度を下げ、約590℃で成
長を行った場合、新たな種類の表面荒れが観察された。
これは低温成長でAlを多く含んだ結晶の成長が困難で
あることを意味する(図7参照)。このように、成長温
度の最適化によっては良好なAlInAs/InPヘテ
ロ界面を実現することは困難である。本発明は、良好な
AlInAs/InPヘテロ界面を実現する手段を提供
することを目的とする。Further, when the growth temperature was lowered and the growth was carried out at about 590 ° C., a new kind of surface roughness was observed.
This means that it is difficult to grow a crystal containing a large amount of Al by low temperature growth (see FIG. 7). Thus, it is difficult to realize a good AlInAs / InP hetero interface by optimizing the growth temperature. An object of the present invention is to provide a means for realizing a good AlInAs / InP hetero interface.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体装
置の製造方法においては上記の課題を解決するため、有
機金属気相成長法によってInP基板またはInP層の
上にInAlAs層および他の化合物半導体層を積層し
て化合物半導体装置を製造する際、該InP基板または
InP層の上に、InPおよびInAlAsとは組成を
異にする化合物半導体からなる中間層を介してInAl
As層を成長する工程を採用した。In order to solve the above-mentioned problems in the method of manufacturing a compound semiconductor device of the present invention, an InAlAs layer and another compound semiconductor are formed on an InP substrate or an InP layer by a metal organic chemical vapor deposition method. When a compound semiconductor device is manufactured by stacking layers, InAl is formed on the InP substrate or InP layer with an intermediate layer made of a compound semiconductor having a composition different from that of InP and InAlAs.
The step of growing the As layer was adopted.
【0013】この場合、中間層として、InPと実質的
に格子定数が等しいInGaAs結晶層を用いることが
できる。In this case, an InGaAs crystal layer having substantially the same lattice constant as InP can be used as the intermediate layer.
【0014】また、この場合、中間層として、格子定数
の違いに起因する格子不整合転位の発生に対する臨界膜
厚以下の膜厚を有するGaAs、またはInPと格子定
数が異なるInGaAs結晶層を用いることができる。Further, in this case, as the intermediate layer, GaAs having a film thickness equal to or less than the critical film thickness for occurrence of lattice mismatch dislocation due to difference in lattice constant, or InGaAs crystal layer having a lattice constant different from InP is used. You can
【0015】また、この場合、中間層として、InPと
実質的に格子定数が等しいInGaAsP結晶層、また
はInおよびGaを主な III族元素とするInAlGa
As結晶層を用いることができる。Further, in this case, as the intermediate layer, an InGaAsP crystal layer having a lattice constant substantially equal to that of InP, or InAlGa containing In and Ga as main group III elements.
An As crystal layer can be used.
【0016】また、本発明にかかる化合物半導体装置の
製造方法においては、有機金属気相成長法によってIn
P基板上にInAlAs層および他の化合物半導体層を
積層して化合物半導体装置を製造する際、該InP基板
またはInP層の上に、InAlAs層をクラッド層と
し、該InAlAs層の上部に発光層を有する化合物半
導体発光装置を製造する場合で、InPと実質的に格子
定数が等しいInGaAs結晶層、格子定数の違いに起
因する格子不整合転位の発生に対する臨界膜厚以下の膜
厚を有するGaAs、またはInPと格子定数が異なる
InGaAs結晶層、あるいは、InPと実質的に格子
定数が等しいInGaAsP結晶層、またはInおよび
Gaを主な III−V族元素とするInAlGaAs結晶
層からなる中間層を介してInAlAs層を成長する場
合に、該中間層の吸収短波長を発光層の発光波長よりも
短くなるように該中間層の膜厚を薄膜量子井戸化する工
程を採用した。Further, in the method of manufacturing a compound semiconductor device according to the present invention, In is formed by metalorganic vapor phase epitaxy.
When a compound semiconductor device is manufactured by laminating an InAlAs layer and another compound semiconductor layer on a P substrate, an InAlAs layer is used as a clad layer on the InP substrate or the InP layer, and a light emitting layer is formed on the InAlAs layer. In manufacturing a compound semiconductor light emitting device having the same, an InGaAs crystal layer having a lattice constant substantially equal to that of InP, GaAs having a film thickness equal to or less than a critical film thickness for occurrence of lattice mismatch dislocation due to a difference in lattice constant, or InAlAs via an InGaAs crystal layer having a lattice constant different from that of InP, an InGaAsP crystal layer having a lattice constant substantially the same as InP, or an intermediate layer made of an InAlGaAs crystal layer containing In and Ga as main III-V group elements. When the layer is grown, the absorption short wavelength of the intermediate layer is adjusted so that it becomes shorter than the emission wavelength of the light emitting layer. The step of changing the film thickness of the interlayer to a thin film quantum well was adopted.
【0017】[0017]
【作用】図1は、本発明の化合物半導体装置の製造方法
の原理説明図である。この図において、1はInP層、
2はInGaAs等の中間層、3はAlInAs層であ
る。本発明の化合物半導体装置の製造方法においては、
InP層1の上にAlInAs層3を成長してAlIn
As/InPヘテロ界面をMOVPE法によって形成す
る場合、InP層1の上に、AlInAsおよびInP
とは異なる組成のInGaAs等の中間層2を介してA
lInAs層3を成長する。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the method of manufacturing a compound semiconductor device according to the present invention. In this figure, 1 is an InP layer,
Reference numeral 2 is an intermediate layer such as InGaAs, and 3 is an AlInAs layer. In the method of manufacturing a compound semiconductor device of the present invention,
AlInAs layer 3 is grown on InP layer 1 to form AlIn
When the As / InP hetero interface is formed by the MOVPE method, AlInAs and InP are formed on the InP layer 1.
Through an intermediate layer 2 of InGaAs or the like having a composition different from
The lInAs layer 3 is grown.
【0018】このように、AlInAs/InPヘテロ
界面に、AlInAsおよびInPとは組成が異なる化
合物半導体層を中間層として挿入することによって、従
来技術において生じていた表面の荒れの発生という問題
点を、MOVPE法によって完全に回避できることを実
験的に見出した。As described above, by inserting a compound semiconductor layer having a composition different from that of AlInAs and InP as an intermediate layer at the AlInAs / InP hetero interface, the problem that the surface roughness occurs in the prior art is solved. It was experimentally found that the MOVPE method can be completely avoided.
【0019】図2は、本発明によってInP層の上に成
長したAlInAs層の表面の結晶構造の顕微鏡写真で
ある。この図は、AlInAs/InPヘテロ界面に、
膜厚10nmのInGaAs薄膜を挿入した場合の表面
観察の結果を示している。成長温度は図5の最高温度で
ある650℃である。図に見られるように、InGaA
s薄膜の挿入によって、図5で見られた表面荒れは完全
に消失し、良好なInP層1の上のAlInAs層の成
長を実現することができた。なお、図中のヒロック状の
模様はInP基板の貫通転位に関係するもので、AlI
nAs層の成長とは無関係のものである。FIG. 2 is a photomicrograph of the crystal structure of the surface of the AlInAs layer grown on the InP layer according to the present invention. This figure shows the AlInAs / InP hetero interface
The results of surface observation when an InGaAs thin film having a film thickness of 10 nm is inserted are shown. The growth temperature is 650 ° C., which is the maximum temperature in FIG. As seen in the figure, InGaA
By inserting the s thin film, the surface roughness seen in FIG. 5 disappeared completely, and good growth of the AlInAs layer on the InP layer 1 could be realized. The hillock pattern in the figure relates to threading dislocations of the InP substrate.
It has nothing to do with the growth of the nAs layer.
【0020】なお、AlInAs層の上のInP層の成
長は、実験の温度範囲(590℃〜650℃)で問題な
く良好な結晶成長が可能であった。このように、AlI
nAs/InPヘテロ界面に中間層を挿入することは、
結晶性の向上に大きな効果を有するが、その原因は不明
である。ただし、発明者らは挿入層がInGaAsに限
らず、 III−V族元素におけるAl組成の少ない化合物
半導体層を挿入することが有効であることを実験的に確
認している。すなわち、挿入層としてはInGaAsに
限らず、InGaAsPやAl組成の小さなInAlG
aAsでもよい。また、充分に薄膜であればGaAs等
基板と格子定数が異なる半導体層を挿入してもよい。In the growth of the InP layer on the AlInAs layer, good crystal growth was possible without problems in the experimental temperature range (590 ° C. to 650 ° C.). In this way, AlI
Inserting an intermediate layer at the nAs / InP heterointerface
It has a great effect on improving the crystallinity, but the cause is unknown. However, the inventors have experimentally confirmed that the insertion layer is not limited to InGaAs and it is effective to insert a compound semiconductor layer having a small Al composition in the III-V group element. That is, the insertion layer is not limited to InGaAs, but may be InGaAsP or InAlG having a small Al composition.
It may be aAs. Further, if the film is sufficiently thin, a semiconductor layer such as GaAs having a lattice constant different from that of the substrate may be inserted.
【0021】[0021]
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を光通信用半
導体レーザの製造を例にして説明する。 (第1実施例)図3は、第1実施例の化合物半導体装置
の製造方法の説明図である。この図において、11はn
型InP(001)面方位基板、12はn型InPクラ
ッド層、13はn型AlInAsクラッド層、14はI
nAlGaAs光閉じ込め層、15は異なる組成からな
るInAlGaAs/InAlGaAs多重量子井戸発
光層、16はInAlGaAs光閉じ込め層、17はp
型AlInAsクラッド層、18はp型InPクラッド
層、19はp型InGaAsコンタクト層、20はn型
InGaAs中間層である。EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below with reference to the manufacture of a semiconductor laser for optical communication. (First Embodiment) FIG. 3 is an explanatory view of a method of manufacturing a compound semiconductor device of the first embodiment. In this figure, 11 is n
Type InP (001) plane oriented substrate, 12 n-type InP clad layer, 13 n-type AlInAs clad layer, and 14 I
nAlGaAs optical confinement layer, 15 InAlGaAs / InAlGaAs multiple quantum well light emitting layers having different compositions, 16 InAlGaAs optical confinement layer, 17 p
Is a p-type InP clad layer, 18 is a p-type InGaAs contact layer, and 20 is an n-type InGaAs intermediate layer.
【0022】本発明の一実施例の化合物半導体装置であ
る光通信用半導体レーザにおいては、この図に示されて
いるように、n型InP(001)面方位基板11の上
に、0.5μmのn型InPクラッド層12、n型In
GaAs中間層20、0.5μmのn型AlInAsク
ラッド層13、0.1μmのInAlGaAs光閉じ込
め層14、異なる組成からなるInAlGaAs/In
AlGaAs多重量子井戸発光層15、0.1μmのI
nAlGaAs光閉じ込め層16、0.5μmのp型A
lInAsクラッド層17、0.5μmのp型InPク
ラッド層18、0.3μmのp型InGaAsコンタク
ト層19を形成する。In a semiconductor laser for optical communication which is a compound semiconductor device of one embodiment of the present invention, as shown in this figure, 0.5 μm is formed on an n-type InP (001) plane oriented substrate 11. N-type InP clad layer 12, n-type In
GaAs intermediate layer 20, 0.5 μm n-type AlInAs cladding layer 13, 0.1 μm InAlGaAs optical confinement layer 14, InAlGaAs / In having different compositions.
AlGaAs multiple quantum well emission layer 15, 0.1 μm I
nAlGaAs optical confinement layer 16, 0.5 μm p-type A
An lInAs clad layer 17, a 0.5 μm p-type InP clad layer 18, and a 0.3 μm p-type InGaAs contact layer 19 are formed.
【0023】この場合、n型InGaAs中間層20
は、例えば1.55μmの波長を有する発光層からの発
光の吸収損失を低減するための薄膜にすることが望まし
い。特に、n型InGaAs中間層20の膜厚を1nm
程度まで薄膜量子井戸化すると、量子シフトによって吸
収損失をなくすることができる。すなわち、中間層の吸
収端波長を発光層の発光波長よりも短くするように中間
層を膜厚を薄膜量子化することが望ましい。In this case, the n-type InGaAs intermediate layer 20
Is preferably a thin film for reducing absorption loss of light emitted from a light emitting layer having a wavelength of 1.55 μm, for example. Especially, the thickness of the n-type InGaAs intermediate layer 20 is set to 1 nm.
If a thin film quantum well is formed to some extent, absorption loss can be eliminated by the quantum shift. That is, it is desirable to quantize the film thickness of the intermediate layer so that the absorption edge wavelength of the intermediate layer is shorter than the emission wavelength of the light emitting layer.
【0024】(第2実施例)この実施例においては、中
間層を、InPと格子定数が異なるGaAsまたはIn
GaAsとする。この場合は、中間層の膜厚を、格子定
数の違いに起因する格子不整合転位の発生に対する臨界
膜厚以下の膜厚に設定することが望ましい。GaAsを
中間層とする場合は、1あるいは2分子層程度まで薄膜
化することが必要である。(Second Embodiment) In this embodiment, the intermediate layer is made of GaAs or In having a lattice constant different from that of InP.
GaAs. In this case, it is desirable to set the film thickness of the intermediate layer to a film thickness equal to or less than the critical film thickness for the occurrence of lattice mismatch dislocation due to the difference in lattice constant. When GaAs is used as the intermediate layer, it is necessary to reduce the thickness to about 1 or 2 molecular layers.
【0025】(第3実施例)この実施例においては、中
間層をInPと実質的に格子定数が等しいInおよびG
aを主な III族元素とするInAlGaAsとする。こ
の場合、InAlGaAsの(Al+Ga)を一定に
し、その内訳を変化して実験した結果、Alが数十%を
超えると、InP/InAlGaAs接合が困難になる
ことがわかった。(Third Embodiment) In this embodiment, the intermediate layer is made of InP and G having substantially the same lattice constant as InP.
InAlGaAs containing a as a main group III element is used. In this case, as a result of an experiment in which (Al + Ga) of InAlGaAs was made constant and the content thereof was changed, it was found that the InP / InAlGaAs junction becomes difficult when Al exceeds several tens%.
【0026】前記の各実施例の化合物半導体装置の製造
方法においては、各半導体層を通常のMOVPE法によ
って容易に成長することができ、原料としては例えば、
トリメチルインジウム(TMIn)、トリエチルガリウ
ム(TEGa)、トリメチルアルミニウム(TMA
l)、フォスフィン(PH3 )、アルシン(AsH3 )
を用い、キャリアガスとして水素を用いるのが一般的で
ある。In the method of manufacturing the compound semiconductor device of each of the above-mentioned embodiments, each semiconductor layer can be easily grown by the usual MOVPE method, and the raw material is, for example,
Trimethylindium (TMIn), triethylgallium (TEGa), trimethylaluminum (TMA)
l), phosphine (PH 3 ), arsine (AsH 3 ).
Is generally used, and hydrogen is generally used as a carrier gas.
【0027】Alを含む結晶の結晶性を向上するために
成長温度は650℃程度に高温化し、各層の成長速度は
1時間あたり1μmの程度にする。V/III 比はInP
に対して100程度、InAlAsに対して50程度、
InAlGaAsに対してはAl組成に対応して20〜
50の範囲で適当に調節し、InGaAsに対して20
程度に下げるのがよい。In order to improve the crystallinity of the crystal containing Al, the growth temperature is raised to about 650 ° C., and the growth rate of each layer is set to about 1 μm per hour. V / III ratio is InP
About 100, about 50 for InAlAs,
For InAlGaAs, depending on the Al composition, 20 to
Adjust appropriately in the range of 50 and 20 for InGaAs
It is better to lower it.
【0028】GaAs結晶を中間層とする場合は、膜厚
の制御性を向上するためにGaAs層の成長速度を0.
1μm/h程度まで下げるのがよい。この設定によって
約10秒間で1分子層成長することになり、膜厚制御が
充分可能になる。実際の成長に際しては、結晶基板表面
を硫酸等で洗浄し、流水処理を施し、成長室内に大気が
混入しないように真空搬送によって成長室内に基板を設
置し、フォスフィン雰囲気で昇温し、基板温度の安定後
に結晶成長を行う。この真空搬送は重要で、成長室内に
大気が混入した場合は本発明をもってしても良好な結晶
成長は困難である。When a GaAs crystal is used as the intermediate layer, the growth rate of the GaAs layer is set to 0.
It is preferable to reduce the speed to about 1 μm / h. By this setting, one molecular layer is grown in about 10 seconds, and the film thickness can be controlled sufficiently. In actual growth, the surface of the crystal substrate is washed with sulfuric acid, etc., treated with running water, and the substrate is placed in the growth chamber by vacuum transfer so that air is not mixed into the growth chamber. After the stabilization of, crystal growth is performed. This vacuum transfer is important, and good crystal growth is difficult even with the present invention when the atmosphere is mixed in the growth chamber.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
MOVPE成長でInP結晶上に容易にInAlAs結
晶が成長できるようになり、AlInAs結晶を含んだ
化合物半導体装置の品質を向上することができる。As described above, according to the present invention,
The MOVPE growth makes it possible to easily grow the InAlAs crystal on the InP crystal and improve the quality of the compound semiconductor device containing the AlInAs crystal.
【図1】本発明の化合物半導体装置の製造方法の原理説
明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a method for manufacturing a compound semiconductor device according to the present invention.
【図2】本発明によってInP層の上に成長したAlI
nAs層の表面の結晶構造の顕微鏡写真である。FIG. 2 AlI grown on InP layer according to the present invention
It is a microscope picture of the crystal structure of the surface of an nAs layer.
【図3】第1実施例の化合物半導体装置の製造方法の説
明図である。FIG. 3 is an explanatory view of the method for manufacturing the compound semiconductor device of the first embodiment.
【図4】従来の化合物半導体装置の模式的断面図であ
る。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional compound semiconductor device.
【図5】従来技術によってInP層の上に成長したAl
InAs層の表面の結晶構造の顕微鏡写真(1)であ
る。FIG. 5: Al grown on an InP layer by a conventional technique
It is a micrograph (1) of the crystal structure of the surface of an InAs layer.
【図6】従来技術によってInP層の上に成長したAl
InAs層の表面の結晶構造の顕微鏡写真(2)であ
る。FIG. 6 Al grown on an InP layer by a conventional technique.
It is a micrograph (2) of the crystal structure of the surface of an InAs layer.
【図7】従来技術によってInP層の上に成長したAl
InAs層の表面の結晶構造の顕微鏡写真(3)であ
る。FIG. 7: Al grown on an InP layer by a conventional technique
It is a micrograph (3) of the crystal structure of the surface of an InAs layer.
1 InP層 2 InGaAs等の中間層 3 AlInAs層 11 n型InP(001)面方位基板 12 n型InPクラッド層 13 n型AlInAsクラッド層 14 InAlGaAs光閉じ込め層 15 InAlGaAs/InAlGaAs多重量子井
戸発光層 16 InAlGaAs光閉じ込め層 17 p型AlInAsクラッド層 18 p型InPクラッド層 19 p型InGaAsコンタクト層 20 n型InGaAs中間層 21 n型InP(100)基板 22 n型InPクラッド層 23 n型AlInAsクラッド層 24 InAlGaAs光閉じ込め層 25 多重量子井戸発光層 26 InAlGaAs光閉じ込め層 27 p型AlInAsクラッド層 28 p型InPクラッド層 29 p型InGaAsコンタクト層1 InP layer 2 Intermediate layer such as InGaAs 3 AlInAs layer 11 n-type InP (001) plane oriented substrate 12 n-type InP clad layer 13 n-type AlInAs clad layer 14 InAlGaAs optical confinement layer 15 InAlGaAs / InAlGaAs multiple quantum well light emitting layer 16 InAlGaAs Optical confinement layer 17 p-type AlInAs clad layer 18 p-type InP clad layer 19 p-type InGaAs contact layer 20 n-type InGaAs intermediate layer 21 n-type InP (100) substrate 22 n-type InP clad layer 23 n-type AlInAs clad layer 24 InAlGaAs light Confinement layer 25 Multiple quantum well light emitting layer 26 InAlGaAs optical confinement layer 27 p-type AlInAs clad layer 28 p-type InP clad layer 29 p-type InGaAs contact layer
Claims (5)
またはInP層の上にInAlAs層および他の化合物
半導体層を積層して化合物半導体装置を製造する際、該
InP基板またはInP層の上に、InPおよびInA
lAsとは組成を異にする化合物半導体からなる中間層
を介してInAlAs層を成長する工程を含むことを特
徴とする化合物半導体装置の製造方法。1. When manufacturing a compound semiconductor device by laminating an InAlAs layer and another compound semiconductor layer on an InP substrate or an InP layer by a metal organic chemical vapor deposition method, the compound semiconductor device is manufactured on the InP substrate or the InP layer. InP and InA
A method of manufacturing a compound semiconductor device, which comprises a step of growing an InAlAs layer through an intermediate layer made of a compound semiconductor having a composition different from that of lAs.
数が等しいInGaAs結晶層を用いることを特徴とす
る請求項1に記載された化合物半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 1, wherein an InGaAs crystal layer having a lattice constant substantially equal to that of InP is used as the intermediate layer.
る格子不整合転位の発生に対する臨界膜厚以下の膜厚を
有するGaAs、またはInPと格子定数が異なるIn
GaAs結晶層を用いることを特徴とする請求項1に記
載された化合物半導体装置の製造方法。3. An intermediate layer having a lattice constant different from that of GaAs or InP having a film thickness equal to or less than a critical film thickness for occurrence of lattice mismatch dislocation due to a difference in lattice constant.
The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 1, wherein a GaAs crystal layer is used.
数が等しいInGaAsP結晶層、またはInおよびG
aを主な III族元素とするInAlGaAs結晶層を用
いることを特徴とする請求項1に記載された化合物半導
体装置の製造方法。4. An InGaAsP crystal layer having a lattice constant substantially equal to that of InP, or In and G as the intermediate layer.
The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 1, wherein an InAlGaAs crystal layer containing a as a main group III element is used.
上にInAlAs層および他の化合物半導体層を積層し
て化合物半導体装置を製造する際、該InP基板または
InP層の上に、InAlAs層をクラッド層とし、該
InAlAs層の上部に発光層を有する化合物半導体発
光装置を製造する場合で、InPと実質的に格子定数が
等しいInGaAs結晶層、格子定数の違いに起因する
格子不整合転位の発生に対する臨界膜厚以下の膜厚を有
するGaAs、またはInPと格子定数が異なるInG
aAs結晶層、あるいは、InPと実質的に格子定数が
等しいInGaAsP結晶層、またはInおよびGaを
主な III族元素とするInAlGaAs結晶層からなる
中間層を介してInAlAs層を成長する場合に、該中
間層の吸収短波長を発光層の発光波長よりも短くなるよ
うに該中間層の膜厚を薄膜量子井戸化することを特徴と
する化合物半導体装置の製造方法。5. When a compound semiconductor device is manufactured by laminating an InAlAs layer and another compound semiconductor layer on an InP substrate by a metal organic chemical vapor deposition method, an InAlAs layer is clad on the InP substrate or the InP layer. In the case of manufacturing a compound semiconductor light emitting device having a light emitting layer on the InAlAs layer as a layer, an InGaAs crystal layer having a lattice constant substantially equal to that of InP, and a lattice mismatch dislocation caused by a difference in lattice constant are generated. InG having a lattice constant different from that of GaAs or InP having a thickness less than the critical thickness
When an InAlAs layer is grown through an intermediate layer composed of an aAs crystal layer, an InGaAsP crystal layer whose lattice constant is substantially equal to InP, or an InAlGaAs crystal layer containing In and Ga as a main group III element, A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising forming the thickness of the intermediate layer into a thin film quantum well so that the absorption short wavelength of the intermediate layer is shorter than the emission wavelength of the light emitting layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20680695A JPH0936494A (en) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | Method for manufacturing compound semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20680695A JPH0936494A (en) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | Method for manufacturing compound semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936494A true JPH0936494A (en) | 1997-02-07 |
Family
ID=16529406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20680695A Withdrawn JPH0936494A (en) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | Method for manufacturing compound semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0936494A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108117A1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device |
| WO2009101892A1 (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Eudyna Devices Inc. | Method for manufacturing semiconductor device |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP20680695A patent/JPH0936494A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108117A1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device |
| US7924896B2 (en) | 2006-03-22 | 2011-04-12 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device |
| JP4983791B2 (en) * | 2006-03-22 | 2012-07-25 | 富士通株式会社 | Optical semiconductor element |
| WO2009101892A1 (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Eudyna Devices Inc. | Method for manufacturing semiconductor device |
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