JPH10200211A - 化合物半導体層の成長方法および気相成長装置 - Google Patents
化合物半導体層の成長方法および気相成長装置Info
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- JPH10200211A JPH10200211A JP339097A JP339097A JPH10200211A JP H10200211 A JPH10200211 A JP H10200211A JP 339097 A JP339097 A JP 339097A JP 339097 A JP339097 A JP 339097A JP H10200211 A JPH10200211 A JP H10200211A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長
させた後、その上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長
させる場合、それらのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層との界面から発生する積層欠
陥を大幅に低減することができる化合物半導体層の成長
方法およびそれに用いる気相成長装置を提供する。 【解決手段】 第１の成長室１においてＭＢＥ法または
ＭＯＣＶＤ法により基板５上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後、基板５を搬送路３を通して第２の
成長室２に搬送し、この第２の成長室２においてＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層上にＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法
によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる場合
に、搬送中の基板５の温度を３００℃以上５７０℃以下
に保ち、また、第２の成長室２におけるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層の成長開始前に基板５を４８０℃以上５７
０℃以下に加熱する。
させた後、その上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長
させる場合、それらのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層との界面から発生する積層欠
陥を大幅に低減することができる化合物半導体層の成長
方法およびそれに用いる気相成長装置を提供する。 【解決手段】 第１の成長室１においてＭＢＥ法または
ＭＯＣＶＤ法により基板５上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後、基板５を搬送路３を通して第２の
成長室２に搬送し、この第２の成長室２においてＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層上にＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法
によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる場合
に、搬送中の基板５の温度を３００℃以上５７０℃以下
に保ち、また、第２の成長室２におけるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層の成長開始前に基板５を４８０℃以上５７
０℃以下に加熱する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、化合物半導体層
の成長方法および気相成長装置に関し、特に、ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、その上にＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層を成長させる必要のある素子、例え
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体発光素子
や高速動作素子の製造に適用して好適なものである。
の成長方法および気相成長装置に関し、特に、ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、その上にＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層を成長させる必要のある素子、例え
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体発光素子
や高速動作素子の製造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザ光を用いて記録／再生を行
う光ディスクや光磁気ディスクに対する記録／再生の高
密度化または高解像度化のために、青色ないし緑色で発
光可能な半導体レーザに対する要求が高まっており、そ
の実用化を目指して活発に研究が行われている。
う光ディスクや光磁気ディスクに対する記録／再生の高
密度化または高解像度化のために、青色ないし緑色で発
光可能な半導体レーザに対する要求が高まっており、そ
の実用化を目指して活発に研究が行われている。
【０００３】このような青色ないし緑色で発光可能な半
導体発光素子の製造に用いる材料としては、Ｚｎ、Ｍ
ｇ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｈｇなどのうちの少なくとも一種類以
上のＩＩ族元素とＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏなどのうち
の少なくとも一種類以上のＶＩ族元素とからなるＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体が最も有望である。特に、四元混晶
であるＺｎＭｇＳＳｅは、ＧａＡｓ基板上への結晶成長
が可能で、波長４００〜５５０ｎｍ帯の青色ないし緑色
で発光可能な半導体レーザをＧａＡｓ基板を用いて製造
するときのクラッド層や光導波層に適していることが知
られている（例えば、Electronics Letters 28(1992)17
98、Electronics Letters 29(1993)1488、Appl.Phys.Le
tt.,66(1995)656)。
導体発光素子の製造に用いる材料としては、Ｚｎ、Ｍ
ｇ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｈｇなどのうちの少なくとも一種類以
上のＩＩ族元素とＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏなどのうち
の少なくとも一種類以上のＶＩ族元素とからなるＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体が最も有望である。特に、四元混晶
であるＺｎＭｇＳＳｅは、ＧａＡｓ基板上への結晶成長
が可能で、波長４００〜５５０ｎｍ帯の青色ないし緑色
で発光可能な半導体レーザをＧａＡｓ基板を用いて製造
するときのクラッド層や光導波層に適していることが知
られている（例えば、Electronics Letters 28(1992)17
98、Electronics Letters 29(1993)1488、Appl.Phys.Le
tt.,66(1995)656)。
【０００４】このＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた半
導体発光素子においては、信頼性および寿命が大きな問
題となっており、発光強度の劣化などの原因である結晶
欠陥密度を低減し、結晶性を向上させることが重要な課
題となっている。そこで、この結晶欠陥密度を低減する
ために、ＧａＡｓ基板上にまずＧａＡｓバッファ層を成
長させ、その上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長さ
せる方法が用いられている。
導体発光素子においては、信頼性および寿命が大きな問
題となっており、発光強度の劣化などの原因である結晶
欠陥密度を低減し、結晶性を向上させることが重要な課
題となっている。そこで、この結晶欠陥密度を低減する
ために、ＧａＡｓ基板上にまずＧａＡｓバッファ層を成
長させ、その上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長さ
せる方法が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにＧａＡｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層を成長させて半導体発光素子を製造した場合において
も、ＧａＡｓバッファ層とその上に成長されたＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層との界面から発生する積層欠陥が高
密度で存在するため、信頼性および寿命に優れた半導体
発光素子は実現されていない。
うにＧａＡｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層を成長させて半導体発光素子を製造した場合において
も、ＧａＡｓバッファ層とその上に成長されたＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層との界面から発生する積層欠陥が高
密度で存在するため、信頼性および寿命に優れた半導体
発光素子は実現されていない。
【０００６】最近の研究によれば、ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体を用いた半導体発光素子の信頼性は、その基板か
ら生じる結晶欠陥の密度に大きく依存する。例えば、分
子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によりＧａＡｓ基板上に
ＺｎＳｅ層を成長させようとするとき、Ｓｅが基板のＧ
ａと反応してしまうため、これが積層欠陥発生の原因に
なるとの報告がなされている（Appl.Phys.Lett.,68(199
6)2413) 。また、積層欠陥が原因となって、ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体を用いた半導体発光素子の劣化が進行す
ることも明らかにされている(Appl.Phys.Lett.,63(199
3)3107)。これらの実験事実は、その後の各研究機関に
よる追試でも確認されつつある。
半導体を用いた半導体発光素子の信頼性は、その基板か
ら生じる結晶欠陥の密度に大きく依存する。例えば、分
子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によりＧａＡｓ基板上に
ＺｎＳｅ層を成長させようとするとき、Ｓｅが基板のＧ
ａと反応してしまうため、これが積層欠陥発生の原因に
なるとの報告がなされている（Appl.Phys.Lett.,68(199
6)2413) 。また、積層欠陥が原因となって、ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体を用いた半導体発光素子の劣化が進行す
ることも明らかにされている(Appl.Phys.Lett.,63(199
3)3107)。これらの実験事実は、その後の各研究機関に
よる追試でも確認されつつある。
【０００７】これらのことから、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子の信頼性および寿命の向上
を図るためには、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とその上
に成長されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層との界面から
発生する積層欠陥などの結晶欠陥を低減する必要があ
る。
導体を用いた半導体発光素子の信頼性および寿命の向上
を図るためには、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とその上
に成長されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層との界面から
発生する積層欠陥などの結晶欠陥を低減する必要があ
る。
【０００８】したがって、この発明の目的は、ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を
成長させる場合に、それらのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層とＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層との界面から発生する
積層欠陥などの結晶欠陥の大幅な低減を図ることができ
る化合物半導体層の成長方法および気相成長装置を提供
することにある。
Ｖ族化合物半導体層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を
成長させる場合に、それらのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層とＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層との界面から発生する
積層欠陥などの結晶欠陥の大幅な低減を図ることができ
る化合物半導体層の成長方法および気相成長装置を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以
下にその概要を説明する。
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以
下にその概要を説明する。
【００１０】図１にＧａＡｓ表面に対するＳの付着係数
の温度依存性を示す。ただし、このＳの付着係数の温度
依存性は、基板温度を変えてＧａＡｓ基板上にＭＢＥ法
によりＺｎＭｇＳＳｅ層を成長させ、そのＳ組成の基板
温度による変化を調べることにより求めたものである。
また、Ｓの分子線源の原料にはＺｎＳを用い、基板温度
以外の条件は同一とした。図１より、基板温度が上昇す
るとともにＳの付着係数は小さくなることがわかる。
の温度依存性を示す。ただし、このＳの付着係数の温度
依存性は、基板温度を変えてＧａＡｓ基板上にＭＢＥ法
によりＺｎＭｇＳＳｅ層を成長させ、そのＳ組成の基板
温度による変化を調べることにより求めたものである。
また、Ｓの分子線源の原料にはＺｎＳを用い、基板温度
以外の条件は同一とした。図１より、基板温度が上昇す
るとともにＳの付着係数は小さくなることがわかる。
【００１１】また、Ｓｅについても、例えば基板温度が
３００℃のときと４００℃のときとではその成長速度が
異なり、４００℃のときの方が成長速度が小さいので、
付着係数は基板温度の上昇とともに小さくなる。Ｔｅに
ついても同様の傾向を示すものと考えられる。
３００℃のときと４００℃のときとではその成長速度が
異なり、４００℃のときの方が成長速度が小さいので、
付着係数は基板温度の上昇とともに小さくなる。Ｔｅに
ついても同様の傾向を示すものと考えられる。
【００１２】ところで、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用
いた半導体発光素子をＭＢＥ法により製造する場合にお
いては通常、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の成長室
とＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長室とを搬送路
で接続した構成のＭＢＥ装置が用いられる。そして、ま
ず、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の成長室内におい
て基板ホルダー上にＧａＡｓ基板を装着した後、このＧ
ａＡｓ基板を所定の成長温度に加熱してその上にＧａＡ
ｓバッファ層を成長させる。次に、基板ホルダーの加熱
を停止した後、この基板ホルダーを搬送路に設けられた
中間室内に搬送する。次に、この中間室内においてトラ
ンスファーロッドによりＧａＡｓ基板を基板ホルダーか
ら取り外した後、別のトランスファーロッドに移し替
え、このトランスファーロッドによりＧａＡｓ基板をＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体成長用の基板ホルダーに装着す
る。その後、この基板ホルダーをＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体成長用の成長室内に導入し、この成長室内において
ＧａＡｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を
成長させる。
いた半導体発光素子をＭＢＥ法により製造する場合にお
いては通常、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の成長室
とＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長室とを搬送路
で接続した構成のＭＢＥ装置が用いられる。そして、ま
ず、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の成長室内におい
て基板ホルダー上にＧａＡｓ基板を装着した後、このＧ
ａＡｓ基板を所定の成長温度に加熱してその上にＧａＡ
ｓバッファ層を成長させる。次に、基板ホルダーの加熱
を停止した後、この基板ホルダーを搬送路に設けられた
中間室内に搬送する。次に、この中間室内においてトラ
ンスファーロッドによりＧａＡｓ基板を基板ホルダーか
ら取り外した後、別のトランスファーロッドに移し替
え、このトランスファーロッドによりＧａＡｓ基板をＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体成長用の基板ホルダーに装着す
る。その後、この基板ホルダーをＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体成長用の成長室内に導入し、この成長室内において
ＧａＡｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を
成長させる。
【００１３】しかしながら、本発明者の知見によれば、
この場合、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の成長室か
らＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長室にＧａＡｓ
基板を搬送する間に、ＧａＡｓバッファ層の表面に主と
してＳ、ＳｅなどのＶＩ族元素が不純物として付着して
しまうことにより、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の
成長室内においてＧａＡｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層を成長させたとき、それらの不純物が核
となって、ＧａＡｓバッファ層とＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層との界面から積層欠陥が高密度で発生してしま
う。ここで、成長室や搬送路が十分に清浄で汚染がなけ
れば、これらの不純物の付着は起きないと考えられる
が、実際には、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長を行っ
たＭＢＥ装置においては、これらの不純物による汚染は
避けられないものと考えられる。
この場合、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の成長室か
らＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長室にＧａＡｓ
基板を搬送する間に、ＧａＡｓバッファ層の表面に主と
してＳ、ＳｅなどのＶＩ族元素が不純物として付着して
しまうことにより、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の
成長室内においてＧａＡｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層を成長させたとき、それらの不純物が核
となって、ＧａＡｓバッファ層とＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層との界面から積層欠陥が高密度で発生してしま
う。ここで、成長室や搬送路が十分に清浄で汚染がなけ
れば、これらの不純物の付着は起きないと考えられる
が、実際には、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長を行っ
たＭＢＥ装置においては、これらの不純物による汚染は
避けられないものと考えられる。
【００１４】本発明者の検討によれば、この積層欠陥の
低減のためには、ＧａＡｓ基板の表面にＳ、Ｓｅなどの
ＶＩ族元素の不純物を付着させないことがまず必要であ
り、それらの不純物が付着してしまった場合には、ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体の成長前にそれらを除去しておく
ことが必要である。そして、このためには、ＳおよびＳ
ｅなどの付着係数が、基板温度の上昇とともに小さくな
るという先に述べた事実を積極的に利用し、基板の搬送
中におけるＳ、Ｓｅなどの不純物の付着を低減するか、
付着した不純物を脱離させて除去することが有効であ
る。
低減のためには、ＧａＡｓ基板の表面にＳ、Ｓｅなどの
ＶＩ族元素の不純物を付着させないことがまず必要であ
り、それらの不純物が付着してしまった場合には、ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体の成長前にそれらを除去しておく
ことが必要である。そして、このためには、ＳおよびＳ
ｅなどの付着係数が、基板温度の上昇とともに小さくな
るという先に述べた事実を積極的に利用し、基板の搬送
中におけるＳ、Ｓｅなどの不純物の付着を低減するか、
付着した不純物を脱離させて除去することが有効であ
る。
【００１５】具体的には、まず、搬送中の基板表面への
Ｓ、Ｓｅなどの不純物の付着を低減するためには、基板
ホルダーを保温することなどにより搬送中の基板の温度
が３００℃以下、好適には４８０℃以下にならないよう
にするのが有効である。図２に、搬送時の最低温度と積
層欠陥密度との関係を示す。ただし、この積層欠陥密度
の測定に用いた試料は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長
用の成長室においてＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ
層を成長させた後、このＧａＡｓ基板をＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体成長用の成長室に搬送し、この成長室におい
て、まずＺｎの分子線を２０分間照射してからＺｎＳｅ
層を成長させることにより作製した。ここで、搬送時の
最低温度とは、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長
室に基板ホルダーが取り付けられた際の温度である。こ
れは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の成長室におい
てＧａＡｓ層を成長させる際には、Ａｓの分子線を照射
して（２×４）β構造と呼ばれる表面構造が観測される
ようにするため、成長温度を約５５０℃とするが、成長
終了後、基板ホルダーの加熱を停止し、搬送を行ってい
る間に温度が下がり、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用
の成長室内で最低の温度になるからである。図２による
と、搬送時の最低温度が低下すればするほど積層欠陥密
度が増加している。これは、搬送時の成長室内でのＳ、
Ｓｅなどの不純物を核として積層欠陥が発生するためで
あり、搬送中の温度を上昇させることにより、これらの
不純物は付着しにくくなることを意味している。
Ｓ、Ｓｅなどの不純物の付着を低減するためには、基板
ホルダーを保温することなどにより搬送中の基板の温度
が３００℃以下、好適には４８０℃以下にならないよう
にするのが有効である。図２に、搬送時の最低温度と積
層欠陥密度との関係を示す。ただし、この積層欠陥密度
の測定に用いた試料は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長
用の成長室においてＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ
層を成長させた後、このＧａＡｓ基板をＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体成長用の成長室に搬送し、この成長室におい
て、まずＺｎの分子線を２０分間照射してからＺｎＳｅ
層を成長させることにより作製した。ここで、搬送時の
最低温度とは、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長
室に基板ホルダーが取り付けられた際の温度である。こ
れは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の成長室におい
てＧａＡｓ層を成長させる際には、Ａｓの分子線を照射
して（２×４）β構造と呼ばれる表面構造が観測される
ようにするため、成長温度を約５５０℃とするが、成長
終了後、基板ホルダーの加熱を停止し、搬送を行ってい
る間に温度が下がり、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用
の成長室内で最低の温度になるからである。図２による
と、搬送時の最低温度が低下すればするほど積層欠陥密
度が増加している。これは、搬送時の成長室内でのＳ、
Ｓｅなどの不純物を核として積層欠陥が発生するためで
あり、搬送中の温度を上昇させることにより、これらの
不純物は付着しにくくなることを意味している。
【００１６】次に、搬送時に基板表面に付着したＳ、Ｓ
ｅなどの不純物をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長前
に除去するためには、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用
の成長室におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長開
始前に基板を４８０℃以上の温度に昇温して基板表面に
付着した不純物を脱離させることが有効である。図３
に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長室内での昇
温時の最高温度と積層欠陥密度との関係を示す。ただ
し、昇温はＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長室内
に基板ホルダーを取り付けた後に行った。図３による
と、昇温時の最高温度が高いほど積層欠陥が低減してお
り、基板表面に付着した不純物が脱離していることがわ
かる。これは、この不純物の脱離に伴い積層欠陥密度が
低減したものと考えられる。
ｅなどの不純物をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長前
に除去するためには、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用
の成長室におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長開
始前に基板を４８０℃以上の温度に昇温して基板表面に
付着した不純物を脱離させることが有効である。図３
に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長室内での昇
温時の最高温度と積層欠陥密度との関係を示す。ただ
し、昇温はＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の成長室内
に基板ホルダーを取り付けた後に行った。図３による
と、昇温時の最高温度が高いほど積層欠陥が低減してお
り、基板表面に付着した不純物が脱離していることがわ
かる。これは、この不純物の脱離に伴い積層欠陥密度が
低減したものと考えられる。
【００１７】そして、これらの手法により、積層欠陥密
度を１×１０4 ｃｍ-2程度に低減することができること
が確認され、さらに部分的には１０3 ｃｍ-2台にまで積
層欠陥密度を低減することができることも確認され、こ
れらの手法が有効であることがわかった。また、この手
法は、使用するＭＢＥ装置が古かったり、使用前に別の
物質を成長させていた場合などに特に有効な方法であ
る。
度を１×１０4 ｃｍ-2程度に低減することができること
が確認され、さらに部分的には１０3 ｃｍ-2台にまで積
層欠陥密度を低減することができることも確認され、こ
れらの手法が有効であることがわかった。また、この手
法は、使用するＭＢＥ装置が古かったり、使用前に別の
物質を成長させていた場合などに特に有効な方法であ
る。
【００１８】以上はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をＭＢＥ法により成長させ
る場合であるが、同様な手法は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法により成長させ、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をＭＢ
Ｅ法により成長させる場合などにも適用することができ
る。ここで、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をＭＯＣＶＤ
法により成長させる場合には、成長後に原料ガスの供給
を停止して反応管内を窒素ガスでパージし、さらに反応
管内を真空排気した後にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長
用の成長室に搬送する。
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をＭＢＥ法により成長させ
る場合であるが、同様な手法は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法により成長させ、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をＭＢ
Ｅ法により成長させる場合などにも適用することができ
る。ここで、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をＭＯＣＶＤ
法により成長させる場合には、成長後に原料ガスの供給
を停止して反応管内を窒素ガスでパージし、さらに反応
管内を真空排気した後にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長
用の成長室に搬送する。
【００１９】この発明は、以上の検討に基づいて案出さ
れたものである。
れたものである。
【００２０】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第１の発明による化合物半導体層の成長方法
は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の第１の成長室に
おいて分子線エピタキシー法または有機金属化学気相成
長法により基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長
させた後、基板をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の第
２の成長室に搬送し、この第２の成長室において分子線
エピタキシー法または有機金属化学気相成長法により基
板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるように
した化合物半導体層の成長方法において、第１の成長室
から第２の成長室への搬送中の基板の温度を３００℃以
上５７０℃以下に保つようにしたことを特徴とするもの
である。
の発明の第１の発明による化合物半導体層の成長方法
は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の第１の成長室に
おいて分子線エピタキシー法または有機金属化学気相成
長法により基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長
させた後、基板をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の第
２の成長室に搬送し、この第２の成長室において分子線
エピタキシー法または有機金属化学気相成長法により基
板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるように
した化合物半導体層の成長方法において、第１の成長室
から第２の成長室への搬送中の基板の温度を３００℃以
上５７０℃以下に保つようにしたことを特徴とするもの
である。
【００２１】この発明の第１の発明において、基板表面
へのＳ、ＳｅなどのＶＩ族元素などの不純物の付着をよ
り有効に防止するために、好適には、第１の成長室から
第２の成長室への搬送中の基板の温度を４８０℃以上５
７０℃以下に保つ。
へのＳ、ＳｅなどのＶＩ族元素などの不純物の付着をよ
り有効に防止するために、好適には、第１の成長室から
第２の成長室への搬送中の基板の温度を４８０℃以上５
７０℃以下に保つ。
【００２２】この発明の第２の発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体成長用の第１の成長室において分子線エピタ
キシー法または有機金属化学気相成長法により基板上に
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、基板をＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体成長用の第２の成長室に搬送
し、この第２の成長室において分子線エピタキシー法ま
たは有機金属化学気相成長法により基板上にＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体層を成長させるようにした化合物半導体
層の成長方法において、第２の成長室におけるＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層の成長開始前に基板を４８０℃以上
５７０℃以下の温度に加熱するようにしたことを特徴と
するものである。
合物半導体成長用の第１の成長室において分子線エピタ
キシー法または有機金属化学気相成長法により基板上に
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、基板をＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体成長用の第２の成長室に搬送
し、この第２の成長室において分子線エピタキシー法ま
たは有機金属化学気相成長法により基板上にＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体層を成長させるようにした化合物半導体
層の成長方法において、第２の成長室におけるＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層の成長開始前に基板を４８０℃以上
５７０℃以下の温度に加熱するようにしたことを特徴と
するものである。
【００２３】この発明の第１の発明および第２の発明に
おいて、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、典型的にはＧ
ａＡｓ層である。また、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、ＣｄおよびＨｇからなる群より
選ばれた少なくとも一種類以上のＩＩ族元素とＯ、Ｓ、
Ｓｅ、ＴｅおよびＰｏからなる群より選ばれた少なくと
も一種類以上のＶＩ族元素とからなり、具体例をいくつ
か挙げると、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ層、ＺｎＭｇＳＳｅ
層、ＺｎＳＳｅ層、ＺｎＳｅ層、ＺｎＴｅ層などであ
る。
おいて、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、典型的にはＧ
ａＡｓ層である。また、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、ＣｄおよびＨｇからなる群より
選ばれた少なくとも一種類以上のＩＩ族元素とＯ、Ｓ、
Ｓｅ、ＴｅおよびＰｏからなる群より選ばれた少なくと
も一種類以上のＶＩ族元素とからなり、具体例をいくつ
か挙げると、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ層、ＺｎＭｇＳＳｅ
層、ＺｎＳＳｅ層、ＺｎＳｅ層、ＺｎＴｅ層などであ
る。
【００２４】この発明の第３の発明は、分子線エピタキ
シー法または有機金属化学気相成長法によりＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させるための第１の成長室と、
分子線エピタキシー法または有機金属化学気相成長法に
よりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるための第
２の成長室と、第１の成長室と第２の成長室との間で基
板を搬送するための搬送路とを有する気相成長装置にお
いて、第１の成長室から第２の成長室への搬送中の基板
の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つことができる
ように構成されていることを特徴とするものである。
シー法または有機金属化学気相成長法によりＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させるための第１の成長室と、
分子線エピタキシー法または有機金属化学気相成長法に
よりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるための第
２の成長室と、第１の成長室と第２の成長室との間で基
板を搬送するための搬送路とを有する気相成長装置にお
いて、第１の成長室から第２の成長室への搬送中の基板
の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つことができる
ように構成されていることを特徴とするものである。
【００２５】この発明の第３の発明においては、基板表
面へのＳ、ＳｅなどのＶＩ族元素などの不純物の付着を
より有効に防止するために、好適には、第１の成長室か
ら第２の成長室への搬送中の基板の温度を４８０℃以上
５７０℃以下に保つことができるようにする。
面へのＳ、ＳｅなどのＶＩ族元素などの不純物の付着を
より有効に防止するために、好適には、第１の成長室か
ら第２の成長室への搬送中の基板の温度を４８０℃以上
５７０℃以下に保つことができるようにする。
【００２６】この発明の第３の発明において、第１の成
長室から第２の成長室への搬送中の基板の温度を３００
℃以上５７０℃以下に保つためには、具体的には、例え
ば、基板ホルダーの熱容量を十分に大きくしたり、トラ
ンスファーロッドを加熱可能に構成し、このトランスフ
ァーロッドにより基板を保持したときにこの基板を加熱
したりすればよい。
長室から第２の成長室への搬送中の基板の温度を３００
℃以上５７０℃以下に保つためには、具体的には、例え
ば、基板ホルダーの熱容量を十分に大きくしたり、トラ
ンスファーロッドを加熱可能に構成し、このトランスフ
ァーロッドにより基板を保持したときにこの基板を加熱
したりすればよい。
【００２７】この発明において、分子線エピタキシー法
には、ガス原料を用いた分子線エピタキシー法や有機金
属化合物原料を用いた分子線エピタキシー（ＭＯＭＢ
Ｅ）法などの各種の分子線エピタキシー法が含まれる。
には、ガス原料を用いた分子線エピタキシー法や有機金
属化合物原料を用いた分子線エピタキシー（ＭＯＭＢ
Ｅ）法などの各種の分子線エピタキシー法が含まれる。
【００２８】上述のように構成されたこの発明の第１の
発明によれば、第１の成長室から第２の成長室への搬送
中の基板の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つよう
にしていることにより、搬送中の基板表面へのＳ、Ｓｅ
などの不純物の付着を防止することができる。
発明によれば、第１の成長室から第２の成長室への搬送
中の基板の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つよう
にしていることにより、搬送中の基板表面へのＳ、Ｓｅ
などの不純物の付着を防止することができる。
【００２９】上述のように構成されたこの発明の第２の
発明によれば、第２の成長室におけるＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層の成長開始前に基板を４８０℃以上５７０℃
以下の温度に加熱するようにしていることにより、搬送
中に基板表面に付着したＳ、Ｓｅなどの不純物を脱離さ
せて除去することができる。
発明によれば、第２の成長室におけるＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層の成長開始前に基板を４８０℃以上５７０℃
以下の温度に加熱するようにしていることにより、搬送
中に基板表面に付着したＳ、Ｓｅなどの不純物を脱離さ
せて除去することができる。
【００３０】上述のように構成されたこの発明の第３の
発明によれば、第１の成長室から第２の成長室への搬送
中の基板の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つこと
ができるように構成されていることにより、搬送中の基
板表面へのＳ、Ｓｅなどの不純物の付着を防止すること
ができる。
発明によれば、第１の成長室から第２の成長室への搬送
中の基板の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つこと
ができるように構成されていることにより、搬送中の基
板表面へのＳ、Ｓｅなどの不純物の付着を防止すること
ができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００３２】まず、以下の実施形態においてＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層およびＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の
成長に用いるＭＢＥ装置について説明する。図４はこの
ＭＢＥ装置の構成を示す。
族化合物半導体層およびＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の
成長に用いるＭＢＥ装置について説明する。図４はこの
ＭＢＥ装置の構成を示す。
【００３３】図４に示すように、このＭＢＥ装置は、そ
れぞれ超高真空に排気可能な真空容器からなる第１の成
長室１および第２の成長室２が超高真空に排気可能な搬
送路３で接続された構成を有する。ここで、第１の成長
室１はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用であり、第２の
成長室２はＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用である。第
１の成長室１と搬送路３との間および第２の成長室２と
搬送路３との間にはそれぞれゲートバルブ（図示せず）
が設けられ、搬送時にこれらのゲートバルブが開閉され
る。
れぞれ超高真空に排気可能な真空容器からなる第１の成
長室１および第２の成長室２が超高真空に排気可能な搬
送路３で接続された構成を有する。ここで、第１の成長
室１はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用であり、第２の
成長室２はＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用である。第
１の成長室１と搬送路３との間および第２の成長室２と
搬送路３との間にはそれぞれゲートバルブ（図示せず）
が設けられ、搬送時にこれらのゲートバルブが開閉され
る。
【００３４】これらの第１の成長室１および第２の成長
室２は互いに同一の構成を有する。すなわち、これらの
第１の成長室１および第２の成長室２においては、例え
ばヒータ（図示せず）を内蔵するＭｏ製の基板ホルダー
４が配置され、この基板ホルダー４に基板５が例えばＩ
ｎ（図示せず）を用いて取り付けられるようになってい
る。この基板５の表面に対向してプラズマセル６および
必要な個数の分子線源７が配置されている。プラズマセ
ル６としては、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）セル
や高周波（ＲＦ）プラズマセルなどが用いられ、これら
に例えば窒素ガスなどを外部から供給することによりＮ
2 プラズマを生成することができるようになっている。
分子線源７としては、クヌーセンセル（Ｋセル）やバル
ブセルが用いられる。また、分子線源７の原料には、単
体原料、それらをクラッキングしたもの、化合物半導体
原料などが用いられる。
室２は互いに同一の構成を有する。すなわち、これらの
第１の成長室１および第２の成長室２においては、例え
ばヒータ（図示せず）を内蔵するＭｏ製の基板ホルダー
４が配置され、この基板ホルダー４に基板５が例えばＩ
ｎ（図示せず）を用いて取り付けられるようになってい
る。この基板５の表面に対向してプラズマセル６および
必要な個数の分子線源７が配置されている。プラズマセ
ル６としては、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）セル
や高周波（ＲＦ）プラズマセルなどが用いられ、これら
に例えば窒素ガスなどを外部から供給することによりＮ
2 プラズマを生成することができるようになっている。
分子線源７としては、クヌーセンセル（Ｋセル）やバル
ブセルが用いられる。また、分子線源７の原料には、単
体原料、それらをクラッキングしたもの、化合物半導体
原料などが用いられる。
【００３５】このＭＢＥ装置においては、基板ホルダー
４は、十分に大きな熱容量を有するように例えば十分に
大きな肉厚に構成されており、第１の成長室１において
成長を行った後に基板ホルダー４の加熱を停止し、搬送
路３内を基板ホルダー４を搬送する間、基板５の温度が
少なくとも３００℃以上、例えば４００〜５００℃に保
たれるようになっている。
４は、十分に大きな熱容量を有するように例えば十分に
大きな肉厚に構成されており、第１の成長室１において
成長を行った後に基板ホルダー４の加熱を停止し、搬送
路３内を基板ホルダー４を搬送する間、基板５の温度が
少なくとも３００℃以上、例えば４００〜５００℃に保
たれるようになっている。
【００３６】次に、この発明の一実施形態によるＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体レーザの製造方法に
ついて説明する。この半導体レーザは、ＳＣＨ（Separa
te Confinement Heterostructure) 構造を有するもので
ある。
ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体レーザの製造方法に
ついて説明する。この半導体レーザは、ＳＣＨ（Separa
te Confinement Heterostructure) 構造を有するもので
ある。
【００３７】この第１の実施形態による半導体レーザを
製造するには、まず、図４に示すＭＢＥ装置の超高真空
に排気されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の第１の
成長室１内に試料交換室（図示せず）を介してｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１（図５）を導入し、基板ホルダー４に装着
する。ここで、このｎ型ＧａＡｓ基板１１にはｎ型不純
物として例えばＳｉがドープされている。次に、基板ホ
ルダー４をヒータにより加熱してｎ型ＧａＡｓ基板１１
を例えば５８０℃付近の温度に加熱し、その表面をサー
マルエッチングすることにより表面酸化膜などを除去し
て表面清浄化を行う。次に、このｎ型ＧａＡｓ基板１１
を所定の成長温度、例えば約５５０℃に保持し、図５に
示すように、このｎ型ＧａＡｓ基板１１上にＭＢＥ法に
よりｎ型不純物として例えばＳｉがドープされたｎ型Ｇ
ａＡｓバッファ層１２を成長させる。
製造するには、まず、図４に示すＭＢＥ装置の超高真空
に排気されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の第１の
成長室１内に試料交換室（図示せず）を介してｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１（図５）を導入し、基板ホルダー４に装着
する。ここで、このｎ型ＧａＡｓ基板１１にはｎ型不純
物として例えばＳｉがドープされている。次に、基板ホ
ルダー４をヒータにより加熱してｎ型ＧａＡｓ基板１１
を例えば５８０℃付近の温度に加熱し、その表面をサー
マルエッチングすることにより表面酸化膜などを除去し
て表面清浄化を行う。次に、このｎ型ＧａＡｓ基板１１
を所定の成長温度、例えば約５５０℃に保持し、図５に
示すように、このｎ型ＧａＡｓ基板１１上にＭＢＥ法に
よりｎ型不純物として例えばＳｉがドープされたｎ型Ｇ
ａＡｓバッファ層１２を成長させる。
【００３８】次に、基板ホルダー４の加熱を停止した
後、この基板ホルダー４を搬送路３に設けられた中間室
内に搬送する。次に、この中間室内においてトランスフ
ァーロッドによりｎ型ＧａＡｓ基板１１を基板ホルダー
４から取り外した後、別のトランスファーロッドに移し
替え、このトランスファーロッドによりｎ型ＧａＡｓ基
板１１をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の基板ホルダ
ー４に装着する。次に、この基板ホルダー４をＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体成長用の第２の成長室２内に導入す
る。この場合、上述のように基板ホルダー４の熱容量が
十分に大きいので、このｎ型ＧａＡｓ基板１１の搬送中
の温度は３００℃以上、例えば４００〜５００℃に保つ
ことができ、その表面にＳ、Ｓｅなどの不純物が付着す
るのを防止することができる。
後、この基板ホルダー４を搬送路３に設けられた中間室
内に搬送する。次に、この中間室内においてトランスフ
ァーロッドによりｎ型ＧａＡｓ基板１１を基板ホルダー
４から取り外した後、別のトランスファーロッドに移し
替え、このトランスファーロッドによりｎ型ＧａＡｓ基
板１１をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長用の基板ホルダ
ー４に装着する。次に、この基板ホルダー４をＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体成長用の第２の成長室２内に導入す
る。この場合、上述のように基板ホルダー４の熱容量が
十分に大きいので、このｎ型ＧａＡｓ基板１１の搬送中
の温度は３００℃以上、例えば４００〜５００℃に保つ
ことができ、その表面にＳ、Ｓｅなどの不純物が付着す
るのを防止することができる。
【００３９】次に、この第２の成長室２において、レー
ザ構造を形成する各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長
を行うが、それに先立ち、基板ホルダー４を加熱するこ
とによりｎ型ＧａＡｓ基板１１を４８０℃以上の温度、
例えば５１０℃に昇温し、例えば１〜２分間保持する。
これによって、搬送中などにＧａＡｓバッファ層１２の
表面に付着したＳ、Ｓｅなどの不純物を脱離させて除去
することができる。次に、ｎ型ＧａＡｓ基板１１を例え
ば２８０℃程度の成長温度に設定した後、ｎ型ＧａＡｓ
バッファ層１２上に、Ｚｎの分子線を２０分間照射して
から、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１３、ｎ型ＺｎＭｇＳＳ
ｅクラッド層１４、例えばＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94からなる
ｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１５、例えば厚さが３．５ｎｍ
の単一量子井戸構造のＺｎ0.6 Ｃｄ0.4 Ｓｅからなる活
性層１６、例えばＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94からなるｐ型Ｚｎ
ＳＳｅ光導波層１７、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１
８、ｐ型ＺｎＳＳｅ層１９、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層
２０、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸（ＭＱＷ）
層２１およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２２を、順次成
長させる。
ザ構造を形成する各ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長
を行うが、それに先立ち、基板ホルダー４を加熱するこ
とによりｎ型ＧａＡｓ基板１１を４８０℃以上の温度、
例えば５１０℃に昇温し、例えば１〜２分間保持する。
これによって、搬送中などにＧａＡｓバッファ層１２の
表面に付着したＳ、Ｓｅなどの不純物を脱離させて除去
することができる。次に、ｎ型ＧａＡｓ基板１１を例え
ば２８０℃程度の成長温度に設定した後、ｎ型ＧａＡｓ
バッファ層１２上に、Ｚｎの分子線を２０分間照射して
から、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１３、ｎ型ＺｎＭｇＳＳ
ｅクラッド層１４、例えばＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94からなる
ｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１５、例えば厚さが３．５ｎｍ
の単一量子井戸構造のＺｎ0.6 Ｃｄ0.4 Ｓｅからなる活
性層１６、例えばＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94からなるｐ型Ｚｎ
ＳＳｅ光導波層１７、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１
８、ｐ型ＺｎＳＳｅ層１９、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層
２０、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸（ＭＱＷ）
層２１およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２２を、順次成
長させる。
【００４０】ここで、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１３、ｎ
型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１４およびｎ型ＺｎＳＳｅ
光導波層１５には、ｎ型不純物として例えばＣｌがドー
プされている。また、ｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１７、ｐ
型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１８、ｐ型ＺｎＳＳｅ層１
９、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層２０、ｐ型ＺｎＴｅ／Ｚ
ｎＳｅＭＱＷ層２１およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２
２には、ｐ型不純物として例えばＮがドープされてい
る。また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１３、ｎ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅクラッド層１４およびｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１
５のｎ型不純物としてのＣｌのドーピングは、例えば、
ＺｎＣｌ2 の分子線源７を用いて行う。一方、ｐ型Ｚｎ
ＳＳｅ光導波層１７、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１
８、ｐ型ＺｎＳＳｅ層１９、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層
２０、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２１およびｐ型
ＺｎＴｅコンタクト層２２のｐ型不純物としてのＮのド
ーピングは、図４に示すＭＢＥ装置の第２の成長室２の
プラズマセル６により発生されたＮ2 プラズマを基板表
面に照射することにより行う。
型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１４およびｎ型ＺｎＳＳｅ
光導波層１５には、ｎ型不純物として例えばＣｌがドー
プされている。また、ｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１７、ｐ
型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１８、ｐ型ＺｎＳＳｅ層１
９、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層２０、ｐ型ＺｎＴｅ／Ｚ
ｎＳｅＭＱＷ層２１およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２
２には、ｐ型不純物として例えばＮがドープされてい
る。また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１３、ｎ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅクラッド層１４およびｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１
５のｎ型不純物としてのＣｌのドーピングは、例えば、
ＺｎＣｌ2 の分子線源７を用いて行う。一方、ｐ型Ｚｎ
ＳＳｅ光導波層１７、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１
８、ｐ型ＺｎＳＳｅ層１９、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層
２０、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２１およびｐ型
ＺｎＴｅコンタクト層２２のｐ型不純物としてのＮのド
ーピングは、図４に示すＭＢＥ装置の第２の成長室２の
プラズマセル６により発生されたＮ2 プラズマを基板表
面に照射することにより行う。
【００４１】これらの層の厚さは、例えば、ｎ型ＺｎＭ
ｇＳＳｅクラッド層１４およびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラ
ッド層１８は１０００ｎｍ、ｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１
５およびｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１７は１００ｎｍ、ｐ
型ＺｎＳＳｅ層１９は３０００ｎｍ、ｐ型ＺｎＳｅコン
タクト層２０は１００ｎｍである。
ｇＳＳｅクラッド層１４およびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラ
ッド層１８は１０００ｎｍ、ｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１
５およびｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１７は１００ｎｍ、ｐ
型ＺｎＳＳｅ層１９は３０００ｎｍ、ｐ型ＺｎＳｅコン
タクト層２０は１００ｎｍである。
【００４２】次に、ＺｎＴｅコンタクト層２２上に所定
幅のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、このレジストパターンをマスクとして、少
なくともｐ型ＺｎＳＳｅ層１９に達するまでウエットエ
ッチング法によりエッチングする。これによって、ｐ型
ＺｎＳｅコンタクト層２０、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭ
ＱＷ層２１およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２２がスト
ライプ形状にパターニングされる。
幅のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、このレジストパターンをマスクとして、少
なくともｐ型ＺｎＳＳｅ層１９に達するまでウエットエ
ッチング法によりエッチングする。これによって、ｐ型
ＺｎＳｅコンタクト層２０、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭ
ＱＷ層２１およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２２がスト
ライプ形状にパターニングされる。
【００４３】次に、上述のエッチングに用いたレジスト
パターンを残したまま全面にＡｌ2Ｏ3 膜を真空蒸着し
た後、このレジストパターンを、その上に形成されたＡ
ｌ2Ｏ3 膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、ストライプ部以外の部分のｐ型ＺｎＳＳｅ層１９
上にのみＡｌ2 Ｏ3 膜からなる絶縁層２３が形成され
る。この絶縁層２３は電流狭窄を行うためのものであ
る。
パターンを残したまま全面にＡｌ2Ｏ3 膜を真空蒸着し
た後、このレジストパターンを、その上に形成されたＡ
ｌ2Ｏ3 膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、ストライプ部以外の部分のｐ型ＺｎＳＳｅ層１９
上にのみＡｌ2 Ｏ3 膜からなる絶縁層２３が形成され
る。この絶縁層２３は電流狭窄を行うためのものであ
る。
【００４４】次に、ストライプ形状のｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層２２および絶縁層２３の全面にＰｄ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜を順次真空蒸着してＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極
からなるｐ側電極２４を形成し、その後必要に応じて熱
処理を行って、このｐ側電極２４をｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層２２にオーミックコンタクトさせる。一方、ｎ型
ＧａＡｓ基板１１の裏面にはＩｎ電極のようなｎ側電極
２５を形成する。
タクト層２２および絶縁層２３の全面にＰｄ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜を順次真空蒸着してＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極
からなるｐ側電極２４を形成し、その後必要に応じて熱
処理を行って、このｐ側電極２４をｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層２２にオーミックコンタクトさせる。一方、ｎ型
ＧａＡｓ基板１１の裏面にはＩｎ電極のようなｎ側電極
２５を形成する。
【００４５】次に、以上のようにしてレーザ構造が形成
されたｎ型ＧａＡｓ基板１１をバー状に劈開して両共振
器端面を形成し、さらに端面コーティングを施した後、
このバーを劈開してチップ化し、パッケージングを行
う。
されたｎ型ＧａＡｓ基板１１をバー状に劈開して両共振
器端面を形成し、さらに端面コーティングを施した後、
このバーを劈開してチップ化し、パッケージングを行
う。
【００４６】以上のように、この一実施形態によれば、
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の第１の成長室１にお
いてＭＢＥ法によりｎ型ＧａＡｓ基板１１上にｎ型Ｇａ
Ａｓバッファ層１２を成長させた後、このｎ型ＧａＡｓ
基板１１を搬送路３を通してＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
成長用の第２の成長室２に搬送する間、このｎ型ＧａＡ
ｓ基板１１の温度を３００℃以上５７０℃以下に保って
いることにより、この搬送中にｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２の表面にＳ、Ｓｅなどの不純物が付着するのを防止
することができる。さらに、第２の成長室２において、
成長開始前にｎ型ＧａＡｓ基板１１を４８０℃以上５７
０℃以下の温度に加熱していることにより、搬送中など
にこのｎ型ＧａＡｓバッファ層１２の表面にＳ、Ｓｅな
どの不純物が付着しても、これらの不純物を脱離させて
除去することができる。そして、これらによりｎ型Ｇａ
Ａｓバッファ層１２の表面が清浄化されることにより、
その清浄な表面にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長さ
せることができ、これによってｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２とその上に成長されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
との界面から発生する積層欠陥の密度を例えば１０3 ｃ
ｍ-2台程度と大幅に低減することができる。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の第１の成長室１にお
いてＭＢＥ法によりｎ型ＧａＡｓ基板１１上にｎ型Ｇａ
Ａｓバッファ層１２を成長させた後、このｎ型ＧａＡｓ
基板１１を搬送路３を通してＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
成長用の第２の成長室２に搬送する間、このｎ型ＧａＡ
ｓ基板１１の温度を３００℃以上５７０℃以下に保って
いることにより、この搬送中にｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２の表面にＳ、Ｓｅなどの不純物が付着するのを防止
することができる。さらに、第２の成長室２において、
成長開始前にｎ型ＧａＡｓ基板１１を４８０℃以上５７
０℃以下の温度に加熱していることにより、搬送中など
にこのｎ型ＧａＡｓバッファ層１２の表面にＳ、Ｓｅな
どの不純物が付着しても、これらの不純物を脱離させて
除去することができる。そして、これらによりｎ型Ｇａ
Ａｓバッファ層１２の表面が清浄化されることにより、
その清浄な表面にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長さ
せることができ、これによってｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２とその上に成長されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
との界面から発生する積層欠陥の密度を例えば１０3 ｃ
ｍ-2台程度と大幅に低減することができる。
【００４７】図６は、積層欠陥密度と半導体レーザの寿
命との関係を示す。図６より、この一実施形態により得
られる積層欠陥密度では、半導体レーザの寿命を飛躍的
に延ばすことができることがわかる。
命との関係を示す。図６より、この一実施形態により得
られる積層欠陥密度では、半導体レーザの寿命を飛躍的
に延ばすことができることがわかる。
【００４８】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
【００４９】例えば、上述の一実施形態において用いた
数値や構造などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて
これと異なる数値や構造などを用いてもよい。具体的に
は、図４に示すＭＢＥ装置の構成は一例に過ぎず、これ
と異なる構成のＭＢＥ装置を用いてもよい。
数値や構造などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて
これと異なる数値や構造などを用いてもよい。具体的に
は、図４に示すＭＢＥ装置の構成は一例に過ぎず、これ
と異なる構成のＭＢＥ装置を用いてもよい。
【００５０】また、上述の一実施形態においては、第１
の成長室１から第２の成長室２への搬送中にｎ型ＧａＡ
ｓ基板１１の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つと
ともに、第２の成長室２におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層の成長開始前にｎ型ＧａＡｓ基板１１を４８０℃
以上５７０℃以下の温度に加熱しているが、これらのう
ちいずれか一方だけを行っても、同等の効果を得ること
ができる。
の成長室１から第２の成長室２への搬送中にｎ型ＧａＡ
ｓ基板１１の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つと
ともに、第２の成長室２におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層の成長開始前にｎ型ＧａＡｓ基板１１を４８０℃
以上５７０℃以下の温度に加熱しているが、これらのう
ちいずれか一方だけを行っても、同等の効果を得ること
ができる。
【００５１】また、例えば、上述の一実施形態におい
て、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２１のｐ型ＺｎＴ
ｅ層の代わりにｐ型ＢｅＴｅ層またはｐ型ＧａＡｓ層を
用い、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２２の代わりにｐ型Ｂ
ｅＴｅコンタクト層またはｐ型ＧａＡｓコンタクト層を
用い、ｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１５およびｐ型ＺｎＳＳ
ｅ光導波層１７の代わりにそれぞれｎ型ＢｅＺｎＳｅ光
導波層およびｐ型ＢｅＺｎＳｅ光導波層を用い、ｎ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅクラッド層１４およびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ
クラッド層１８の代わりにそれぞれｎ型ＢｅＭｇＺｎＳ
ｅクラッド層およびｐ型ＢｅＭｇＺｎＳｅクラッド層を
用いてもよい。
て、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２１のｐ型ＺｎＴ
ｅ層の代わりにｐ型ＢｅＴｅ層またはｐ型ＧａＡｓ層を
用い、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２２の代わりにｐ型Ｂ
ｅＴｅコンタクト層またはｐ型ＧａＡｓコンタクト層を
用い、ｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１５およびｐ型ＺｎＳＳ
ｅ光導波層１７の代わりにそれぞれｎ型ＢｅＺｎＳｅ光
導波層およびｐ型ＢｅＺｎＳｅ光導波層を用い、ｎ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅクラッド層１４およびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ
クラッド層１８の代わりにそれぞれｎ型ＢｅＭｇＺｎＳ
ｅクラッド層およびｐ型ＢｅＭｇＺｎＳｅクラッド層を
用いてもよい。
【００５２】さらにまた、上述の一実施形態において
は、この発明をＳＣＨ構造の半導体レーザの製造に適用
した場合について説明したが、この発明は、ＤＨ（Doub
le Heterostructure）構造の半導体レーザはもちろん、
発光ダイオードの製造に適用することも可能であり、さ
らにはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた高速半導体素
子の製造に適用することも可能である。
は、この発明をＳＣＨ構造の半導体レーザの製造に適用
した場合について説明したが、この発明は、ＤＨ（Doub
le Heterostructure）構造の半導体レーザはもちろん、
発光ダイオードの製造に適用することも可能であり、さ
らにはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた高速半導体素
子の製造に適用することも可能である。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、第１の成長室から第２の成長室への搬送中の基板の
温度を３００℃以上５７０℃以下に保ち、あるいは、第
２の成長室におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長
開始前に基板を４８０℃以上５７０℃以下に加熱するよ
うにしていることにより、搬送中の基板表面への不純物
の付着を防止し、あるいは、搬送中などに基板表面に付
着した不純物を除去することができ、これによってＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層とその上に成長されるＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層との界面から発生する積層欠陥の大
幅な低減を図ることができる。
ば、第１の成長室から第２の成長室への搬送中の基板の
温度を３００℃以上５７０℃以下に保ち、あるいは、第
２の成長室におけるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長
開始前に基板を４８０℃以上５７０℃以下に加熱するよ
うにしていることにより、搬送中の基板表面への不純物
の付着を防止し、あるいは、搬送中などに基板表面に付
着した不純物を除去することができ、これによってＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層とその上に成長されるＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層との界面から発生する積層欠陥の大
幅な低減を図ることができる。
【図１】基板温度とＳの付着係数との関係を示す略線図
である。
である。
【図２】搬送時の最低温度と積層欠陥密度との関係を示
す略線図である。
す略線図である。
【図３】昇温時の最高温度と積層欠陥密度との関係を示
す略線図である。
す略線図である。
【図４】この発明の一実施形態において用いられるＭＢ
Ｅ装置の構成を示す略線図である。
Ｅ装置の構成を示す略線図である。
【図５】この発明の一実施形態による半導体レーザの製
造方法を説明するための断面図である。
造方法を説明するための断面図である。
【図６】積層欠陥密度と半導体レーザの寿命との関係を
示す略線図である。
示す略線図である。
１・・・第１の成長室、２・・・第２の成長室、３・・
・搬送路、４・・・基板ホルダー、５・・・基板、６・
・・プラズマセル、７・・・分子線源、１１・・・ｎ型
ＧａＡｓ基板、１２・・・ｎ型ＧａＡｓバッファ層、１
３・・・ｎ型ＺｎＳｅバッファ層、１４・・・ｎ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅクラッド層、１５・・・ｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層、１６・・・活性層、１７・・・ｐ型ＺｎＳＳｅ光
導波層、１８・・・ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、２
０・・・ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層、２１・・・ｐ型Ｚ
ｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層、２２・・・ｐ型ＺｎＴｅコ
ンタクト層、２４・・・ｐ側電極、２５・・・ｎ側電極
・搬送路、４・・・基板ホルダー、５・・・基板、６・
・・プラズマセル、７・・・分子線源、１１・・・ｎ型
ＧａＡｓ基板、１２・・・ｎ型ＧａＡｓバッファ層、１
３・・・ｎ型ＺｎＳｅバッファ層、１４・・・ｎ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅクラッド層、１５・・・ｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層、１６・・・活性層、１７・・・ｐ型ＺｎＳＳｅ光
導波層、１８・・・ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、２
０・・・ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層、２１・・・ｐ型Ｚ
ｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層、２２・・・ｐ型ＺｎＴｅコ
ンタクト層、２４・・・ｐ側電極、２５・・・ｎ側電極
Claims (9)
- 【請求項１】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の第１
の成長室において分子線エピタキシー法または有機金属
化学気相成長法により基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後、上記基板をＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体成長用の第２の成長室に搬送し、この第２の成長室
において分子線エピタキシー法または有機金属化学気相
成長法により上記基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
を成長させるようにした化合物半導体層の成長方法にお
いて、 上記第１の成長室から上記第２の成長室への搬送中の上
記基板の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つように
したことを特徴とする化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項２】 上記第１の成長室から上記第２の成長室
への搬送中の上記基板の温度を４８０℃以上５７０℃以
下に保つようにしたことを特徴とする請求項１記載の化
合物半導体層の成長方法。 - 【請求項３】 上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層はＧａ
Ａｓ層であることを特徴とする請求項１記載の化合物半
導体層の成長方法。 - 【請求項４】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層は、Ｚ
ｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、ＣｄおよびＨｇからなる群より選ばれ
た少なくとも一種類以上のＩＩ族元素とＯ、Ｓ、Ｓｅ、
ＴｅおよびＰｏからなる群より選ばれた少なくとも一種
類以上のＶＩ族元素とからなることを特徴とする請求項
１記載の化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項５】 ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体成長用の第１
の成長室において分子線エピタキシー法または有機金属
化学気相成長法により基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後、上記基板をＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体成長用の第２の成長室に搬送し、この第２の成長室
において分子線エピタキシー法または有機金属化学気相
成長法により上記基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
を成長させるようにした化合物半導体層の成長方法にお
いて、 上記第２の成長室における上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層の成長開始前に上記基板を４８０℃以上５７０℃以
下の温度に加熱するようにしたことを特徴とする化合物
半導体層の成長方法。 - 【請求項６】 上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層はＧａ
Ａｓ層であることを特徴とする請求項５記載の化合物半
導体層の成長方法。 - 【請求項７】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層は、Ｚ
ｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、ＣｄおよびＨｇからなる群より選ばれ
た少なくとも一種類以上のＩＩ族元素とＯ、Ｓ、Ｓｅ、
ＴｅおよびＰｏからなる群より選ばれた少なくとも一種
類以上のＶＩ族元素とからなることを特徴とする請求項
５記載の化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項８】 分子線エピタキシー法または有機金属化
学気相成長法によりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長
させるための第１の成長室と、 分子線エピタキシー法または有機金属化学気相成長法に
よりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるための第
２の成長室と、 上記第１の成長室と上記第２の成長室との間で基板を搬
送するための搬送路とを有する気相成長装置において、 上記第１の成長室から上記第２の成長室への搬送中の上
記基板の温度を３００℃以上５７０℃以下に保つことが
できるように構成されていることを特徴とする気相成長
装置。 - 【請求項９】 上記第１の成長室から上記第２の成長室
への搬送中の上記基板の温度を４８０℃以上５７０℃以
下に保つことができるように構成されていることを特徴
とする請求項８記載の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP339097A JPH10200211A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 化合物半導体層の成長方法および気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP339097A JPH10200211A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 化合物半導体層の成長方法および気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200211A true JPH10200211A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11556044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP339097A Pending JPH10200211A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 化合物半導体層の成長方法および気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10200211A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003083164A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | Lg Electronics Inc. | Surface treatment system, surface treatment method and product produced by surface treatment method |
-
1997
- 1997-01-10 JP JP339097A patent/JPH10200211A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003083164A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | Lg Electronics Inc. | Surface treatment system, surface treatment method and product produced by surface treatment method |
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