JPH10126005A5

JPH10126005A5 -

Info

Publication number: JPH10126005A5
Application number: JP1996283424A
Authority: JP
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2016-10-04

Description

【００１７】
請求項７記載の発明は、Ｎを含んだＧａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ＜１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層からなるクラッド層、ガイド層あるいはバリア層を、Ｇａ原料の供給の有無あるいはＧａ原料の供給量の増減によりヘテロ接合を形成し、そのＧａ組成を、Ｇａ_ａＩｎ_１−ａＮ_ｂＡｓ_ｃＰ_{１−ｂ−ｃ}（０≦ａ＜１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成された発光層のＧａ組成よりも大きく形成することにより、Ｖ族原料の供給量に比較して少ないＩＩＩ族原料の供給量を変更するだけで、供給量の多いＮの原料を発光層とバリア層の成長時に被成長基板上に供給したり、供給を止めたりする必要がなく、気相成長等の場合に、ガスの流れの乱れを抑えて、容易に、かつ、再現性良く半導体発光素子を製造することのできる半導体発光素子の製造方法を提供することを目的としている。
請求項８乃至請求項１３記載の発明は、温度特性が良好で、簡単、かつ、容易に製造することのできる高性能の１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の長波長の半導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的としている。

【００３３】
上記構成によれば、Ｎを含んだＧａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ＜１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層からなるクラッド層、ガイド層あるいはバリア層を、Ｇａ原料供給の有無あるいはＧａ原料の供給量の増減によりヘテロ接合を形成し、そのＧａ組成を、Ｇａ_ａＩｎ_１−ａＮ_ｂＡｓ_ｃＰ_{１−ｂ−ｃ}（０≦ａ＜１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成された発光層のＧａ組成よりも大きく形成しているので、Ｖ族原料の供給量に比較して少ないＩＩＩ族原料の供給量を変更するだけで済み、供給量の多いＮの原料を発光層とバリア層の成長時に被成長基板上に供給したり、供給を止めたりする必要がなく、気相成長等の場合に、ガスの流れの乱れを抑制することができ、半導体発光素子を容易に、かつ、再現性良く製造することができる。
また、請求項８記載の発明は、ＩｎＰ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、Ｖ族にＮと他のＶ族を含む混晶半導体層からなることを特徴としている。
また、請求項９記載の発明は、ＩｎＰ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、Ｖ族にＮと他のＶ族を含むＧａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ＜１、０＜ｅ＜１、０≦ｆ＜１）混晶半導体層からなることを特徴としている。
また、請求項１０記載の発明は、請求項８または請求項９に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層にさらに直接接する層のうち、活性層とは反対側の半導体層は、Ｇａ_ｘＩｎ_１−ｘＡｓ_ｙＰ_１−ｙ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）層からなることを特徴としている。
また、請求項１１記載の発明は、請求項８または請求項９に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接しＶ族にＮと他のＶ族を含む半導体層のＧａ組成が、活性層のＧａ組成よりも大きいことを特徴としている。
また、請求項１２記載の発明は、請求項８乃至請求項１１のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記活性層と前記活性層と直接接する半導体層は、いずれかがＩｎＰ基板に対して圧縮歪を有し、いずれかが引っ張り歪を有することを特徴としている。
また、請求項１３記載の発明は、請求項１乃至請求項６，請求項８乃至請求項１２のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法において、Ｎを含む半導体層は、Ｎの原料として有機系窒素化合物を用いた減圧ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により結晶成長されることを特徴としている。

【００４９】
すなわち、一般に、ＧａＩｎＡｓＰに数％程度の少量のＮを添加すると、格子定数が小さくなり、バンドギャップエネルギーが小さくなる傾向にある。そこで、ＩｎＰより格子定数の大きいＧａ_ｘＩｎ_１−ｘＡｓ_ｙＰ_１−ｙにＮを添加すると、バンドギャップエネルギーが、Ｇａ_ｘＩｎ_１−ｘＡｓ_ｙＰ_１−ｙよりも小さくなり、さらに、格子定数がＩｎＰと一致する条件が存在する。このように、ＧａＩｎＮＡｓＰ層は、ＩｎＰ層である被成長基板２に格子整合可能であるので、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯の素子を形成することが可能である。

【００９７】
請求項７記載の発明の半導体発光素子の製造方法によれば、Ｎを含んだＧａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ＜１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層からなるクラッド層、ガイド層あるいはバリア層を、Ｇａ原料供給の有無あるいはＧａ原料の供給量の増減によりヘテロ接合を形成し、そのＧａ組成を、Ｇａ_ａＩｎ_１−ａＮ_ｂＡｓ_ｃＰ_{１−ｂ−ｃ}（０≦ａ＜１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成された発光層のＧａ組成よりも大きく形成しているので、Ｖ族原料の供給量に比較して少ないＩＩＩ族原料の供給量を変更するだけで済み、供給量の多いＮの原料を発光層とバリア層の成長時に被成長基板上に供給したり、供給を止めたりする必要がなく、気相成長等の場合に、ガスの流れの乱れを抑制することができ、半導体発光素子を容易に、かつ、再現性良く製造することができる。
請求項８乃至請求項１３記載の発明によれば、温度特性が良好で、簡単、かつ、容易に製造することのできる高性能の１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の長波長の半導体発光素子を提供することができる。

Claims

発光層とクラッド層、あるいは、発光層とガイド層とクラッド層、あるいは、発光層とバリア層とガイド層とクラッド層が積層された積層構造からなる半導体発光素子において、前記発光層は、少なくともＮを含む混晶半導体Ｇａ_ａＩｎ_１−ａＮ_ｂＡｓ_ｃＰ_{１−ｂ−ｃ}（０≦ａ＜１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成され、前記積層構造は、ＩｎＰ基板上に形成され、かつ、前記発光層と当該発光層よりもバンドギャップエネルギーの大きい他の層とにより形成されたヘテロ接合を含むことを特徴とする半導体発光素子。
請求項１記載の半導体発光素子において、前記ガイド層、あるいは、前記バリア層、あるいは、前記クラッド層は、前記発光層よりもバンドギャップエネルギーの大きいＧａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ＜１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層で形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
請求項１記載の半導体発光素子において、前記バリア層及び前記ガイド層は、Ｇａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ≦１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層で形成され、前記クラッド層は、前記バリア層及び前記ガイド層よりもバンドギャップエネルギーの大きいＧａ_ｘＩｎ_１−ｘＡｓ_ｙＰ_１−ｙ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）層で形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記発光層は、ミスフィット転位の発生する臨界歪量以内の格子歪を有していることを特徴とする半導体発光素子。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記発光層は、ミスフィット転位の発生する臨界歪量以内の圧縮格子歪を有し、Ｇａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ＜１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層で形成された前記バリア層は、ミスフィット転位の発生する臨界歪量以内の引っ張り格子歪を有していることを特徴とする半導体発光素子。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記発光層は、ミスフィット転位の発生する臨界歪量以内の引っ張り格子歪を有し、Ｇａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ＜１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層で形成された前記バリア層は、ミスフィット転位の発生する臨界歪量以内の圧縮格子歪を有していることを特徴とする半導体発光素子。
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の前記Ｎを含んだＧａ_ａＩｎ_１−ａＮ_ｂＡｓ_ｃＰ_{１−ｂ−ｃ}（０≦ａ＜１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成された前記発光層及びＮを含んだＧａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ＜１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層からなる前記クラッド層、あるいは、前記ガイド層、あるいは、前記バリア層を有する半導体発光素子の製造方法であって、前記クラッド層、あるいは、前記ガイド層、あるいは、前記バリア層は、Ｇａ原料の供給の有無あるいはＧａ原料の供給量の増減によりヘテロ接合が形成され、そのＧａ組成が前記発光層のＧａ組成よりも大きく形成されていることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
ＩｎＰ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、Ｖ族にＮと他のＶ族を含む混晶半導体層からなることを特徴とする半導体発光素子。
ＩｎＰ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、Ｖ族にＮと他のＶ族を含むＧａ_ｄＩｎ_１−ｄＮ_ｅＡｓ_ｆＰ_{１−ｅ−ｆ}（０≦ｄ＜１、０＜ｅ＜１、０≦ｆ＜１）混晶半導体層からなることを特徴とする半導体発光素子。
請求項８または請求項９に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層にさらに直接接する層のうち、活性層とは反対側の半導体層は、Ｇａ_ｘＩｎ_１−ｘＡｓ_ｙＰ_１−ｙ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）層からなることを特徴とする半導体発光素子。
請求項８または請求項９に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接しＶ族にＮと他のＶ族を含む半導体層のＧａ組成が、活性層のＧａ組成よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。
請求項８乃至請求項１１のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記活性層と前記活性層と直接接する半導体層は、いずれかがＩｎＰ基板に対して圧縮歪を有し、いずれかが引っ張り歪を有することを特徴とする半導体発光素子。
請求項１乃至請求項６，請求項８乃至請求項１２のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法において、Ｎを含む半導体層は、Ｎの原料として有機系窒素化合物を用いた減圧ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により結晶成長されることを特徴とする半導体素子の製造方法。