JPH0936494A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造方法Info
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- JPH0936494A JPH0936494A JP20680695A JP20680695A JPH0936494A JP H0936494 A JPH0936494 A JP H0936494A JP 20680695 A JP20680695 A JP 20680695A JP 20680695 A JP20680695 A JP 20680695A JP H0936494 A JPH0936494 A JP H0936494A
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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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）
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）
【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。
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。
【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。
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。
【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。
に格子定数が等しいＩｎＧａＡｓ結晶層を用いることが
できる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
明図である。
【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。
ｎＡｓ層の表面の結晶構造の顕微鏡写真である。
【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。
明図である。
【図４】従来の化合物半導体装置の模式的断面図であ
る。
る。
【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。
ＩｎＡｓ層の表面の結晶構造の顕微鏡写真（１）であ
る。
【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。
ＩｎＡｓ層の表面の結晶構造の顕微鏡写真（２）であ
る。
【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。
ＩｎＡｓ層の表面の結晶構造の顕微鏡写真（３）であ
る。
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
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
Claims (5)
- 【請求項１】 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。 - 【請求項２】 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。 - 【請求項３】 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。 - 【請求項４】 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。 - 【請求項５】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20680695A JPH0936494A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20680695A JPH0936494A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936494A true JPH0936494A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16529406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20680695A Withdrawn JPH0936494A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0936494A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108117A1 (ja) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Fujitsu Limited | 光半導体素子 |
| WO2009101892A1 (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Eudyna Devices Inc. | 半導体デバイスの製造方法 |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP20680695A patent/JPH0936494A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108117A1 (ja) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Fujitsu Limited | 光半導体素子 |
| US7924896B2 (en) | 2006-03-22 | 2011-04-12 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device |
| JP4983791B2 (ja) * | 2006-03-22 | 2012-07-25 | 富士通株式会社 | 光半導体素子 |
| WO2009101892A1 (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Eudyna Devices Inc. | 半導体デバイスの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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