JPH10308557A - Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体層の形成方法およびｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置 - Google Patents
Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体層の形成方法およびｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置Info
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- JPH10308557A JPH10308557A JP11571297A JP11571297A JPH10308557A JP H10308557 A JPH10308557 A JP H10308557A JP 11571297 A JP11571297 A JP 11571297A JP 11571297 A JP11571297 A JP 11571297A JP H10308557 A JPH10308557 A JP H10308557A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力化、高信頼性化、長寿命化をはかった
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置を得る。 【解決手段】 ダイヤモンド型ないしは閃亜鉛鉱型構造
を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成
方法において、上記単結晶半導体基体の、上記ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層を成長させる主面を、（００１）結
晶面の面方位に選定し、この主面上に、１層以上のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層を、その成長表面が周期的うね
りを生じる条件をもって成長させて欠陥の運動や増殖を
抑制する効果を有する欠陥抑制層を形成する。
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置を得る。 【解決手段】 ダイヤモンド型ないしは閃亜鉛鉱型構造
を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成
方法において、上記単結晶半導体基体の、上記ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層を成長させる主面を、（００１）結
晶面の面方位に選定し、この主面上に、１層以上のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層を、その成長表面が周期的うね
りを生じる条件をもって成長させて欠陥の運動や増殖を
抑制する効果を有する欠陥抑制層を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層の形成方法およびＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置
に係わる。
導体層の形成方法およびＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置
に係わる。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色発光のダイオードやレーザダ
イオード等の短波長半導体発光装置は、高密度光記録用
光源、フルカラー表示ディスプレー用光源、光化学反応
処理用光源、医療用光源等の各種光エレクトロニクス機
器用光源としての要求が高まっており、その研究も盛ん
に行われている。
イオード等の短波長半導体発光装置は、高密度光記録用
光源、フルカラー表示ディスプレー用光源、光化学反応
処理用光源、医療用光源等の各種光エレクトロニクス機
器用光源としての要求が高まっており、その研究も盛ん
に行われている。
【０００３】ＩＩ−ＶＩ族半導体は、上述の青色半導体
発光装置としての有望な材料の一つである。従来、この
ＩＩ−ＶＩ族半導体発光装置等のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体装置は、ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
や、ＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体による単結
晶基体上に、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法あ
るいは有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法で、Ｚｎ，Ｍ
ｇ，Ｃｄ，ＨｇおよびＢｅのうちの１種以上と、Ｓ，Ｓ
ｅ，Ｔｅの１種以上とからなる多層のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層がエピタキシャル成長されて形成される。
発光装置としての有望な材料の一つである。従来、この
ＩＩ−ＶＩ族半導体発光装置等のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体装置は、ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
や、ＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体による単結
晶基体上に、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法あ
るいは有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法で、Ｚｎ，Ｍ
ｇ，Ｃｄ，ＨｇおよびＢｅのうちの１種以上と、Ｓ，Ｓ
ｅ，Ｔｅの１種以上とからなる多層のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層がエピタキシャル成長されて形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したエ
ピタキシャル成長層には、その下地面とエピタキシャル
層との界面を起源とする面状欠陥、例えば積層欠陥、あ
るいは線欠陥である転位が発生しやすいという問題があ
る。これら欠陥は、半導体発光装置においては、その動
作中に非発光中心として働き、素子の性能を低下させ
る。さらに、これらの欠陥は、長時間動作中に増殖し、
非発光領域を成長させることによって寿命の低下を来
し、信頼性の高い半導体発光装置を得ることが困難であ
った。
ピタキシャル成長層には、その下地面とエピタキシャル
層との界面を起源とする面状欠陥、例えば積層欠陥、あ
るいは線欠陥である転位が発生しやすいという問題があ
る。これら欠陥は、半導体発光装置においては、その動
作中に非発光中心として働き、素子の性能を低下させ
る。さらに、これらの欠陥は、長時間動作中に増殖し、
非発光領域を成長させることによって寿命の低下を来
し、信頼性の高い半導体発光装置を得ることが困難であ
った。
【０００５】そこで、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置、
特に青色あるいは青緑色発光素子としてのＩＩ−ＶＩ族
半導体発光装置の長寿命化が強く望まれている。
特に青色あるいは青緑色発光素子としてのＩＩ−ＶＩ族
半導体発光装置の長寿命化が強く望まれている。
【０００６】このＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置、特に
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体半導体発光装置における長寿
命化、高信頼性化の１つの解決策には、装置の動作直後
に観察される非発光中心の密度を可能な限り低減するこ
とが重要である。この半導体発光装置の動作直後に観察
される非発光中心の起源は、基体／エピタキシャル層界
面で発生する積層欠陥であることがわかっている（S.To
miya,Applied PhysicsLetters,66p,1208-1210,(199
6))。したがって、この積層欠陥の密度を低減すれば良
く、下地面とエピタキシャル層との界面の製造方法を工
夫することによって、積層欠陥密度は１０3 ｃｍ-2台以
下に減少させることが可能になってきている（S.Tamigu
chi,T.Hino,S.Itho,K.Nakano,A.Ishibashi and M.Iked
a,ElectronicsLetter 32p.552-553(1996))。
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体半導体発光装置における長寿
命化、高信頼性化の１つの解決策には、装置の動作直後
に観察される非発光中心の密度を可能な限り低減するこ
とが重要である。この半導体発光装置の動作直後に観察
される非発光中心の起源は、基体／エピタキシャル層界
面で発生する積層欠陥であることがわかっている（S.To
miya,Applied PhysicsLetters,66p,1208-1210,(199
6))。したがって、この積層欠陥の密度を低減すれば良
く、下地面とエピタキシャル層との界面の製造方法を工
夫することによって、積層欠陥密度は１０3 ｃｍ-2台以
下に減少させることが可能になってきている（S.Tamigu
chi,T.Hino,S.Itho,K.Nakano,A.Ishibashi and M.Iked
a,ElectronicsLetter 32p.552-553(1996))。
【０００７】しかながら、さらなる長寿命化、高信頼性
化をはかるには、装置の動作中に観察される非発光中心
の増殖速度を抑制することである。非発光中心の増殖
は、本発明者等の研究によると、転位網の増殖によるも
のであることが明らかになった。すなわち、この転位網
等の結晶欠陥の運動や増殖を抑制する構造を作製するこ
とがＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置、特に半導体発光装
置における長寿命化、高信頼性化において重要である。
化をはかるには、装置の動作中に観察される非発光中心
の増殖速度を抑制することである。非発光中心の増殖
は、本発明者等の研究によると、転位網の増殖によるも
のであることが明らかになった。すなわち、この転位網
等の結晶欠陥の運動や増殖を抑制する構造を作製するこ
とがＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置、特に半導体発光装
置における長寿命化、高信頼性化において重要である。
【０００８】本発明では、このＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体装置の長寿命化を阻む非発光領域の増殖の速度を抑制
するとか、装置内の転位網等の結晶欠陥の運動や増殖を
抑制することによって、装置の長寿命化および高信頼性
をはかる。
体装置の長寿命化を阻む非発光領域の増殖の速度を抑制
するとか、装置内の転位網等の結晶欠陥の運動や増殖を
抑制することによって、装置の長寿命化および高信頼性
をはかる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ダイヤモンド
型ないしは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上
に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層の形成方法において、その単結晶半
導体基体の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる
主面を、（００１）結晶面の面方位に選定し、この主面
上に、１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を、その
成長表面が周期的うねりを生じる条件をもって成長させ
て欠陥の運動や増殖を抑制する効果を有する欠陥抑制層
を形成する。
型ないしは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上
に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層の形成方法において、その単結晶半
導体基体の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる
主面を、（００１）結晶面の面方位に選定し、この主面
上に、１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を、その
成長表面が周期的うねりを生じる条件をもって成長させ
て欠陥の運動や増殖を抑制する効果を有する欠陥抑制層
を形成する。
【００１０】また、本発明は、ダイヤモンド型ないしは
閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層の形成方法において、その単結晶半導体基体
の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面を、
（００１）結晶面の面方位に選定し、この主面上に、１
層以上の、少なくとも３種類以上の構成元素からなるＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を、その成長方向に平行な組
成変調構造が出現する条件をもって成長させて欠陥の運
動や増殖を抑制する効果を有する欠陥抑制層を形成す
る。
閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層の形成方法において、その単結晶半導体基体
の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面を、
（００１）結晶面の面方位に選定し、この主面上に、１
層以上の、少なくとも３種類以上の構成元素からなるＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を、その成長方向に平行な組
成変調構造が出現する条件をもって成長させて欠陥の運
動や増殖を抑制する効果を有する欠陥抑制層を形成す
る。
【００１１】また、本発明は、ダイヤモンド型ないしは
閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層が成長されてなるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体装置において、その単結晶半導体基体の、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面が、（００
１）結晶面の面方位に選定され、この主面上に、１層以
上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、その成長表面が周
期的うねりを生じるように成膜された欠陥の運動や増殖
を抑制する効果を有する欠陥抑制層を具備する構造とす
る。
閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層が成長されてなるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体装置において、その単結晶半導体基体の、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面が、（００
１）結晶面の面方位に選定され、この主面上に、１層以
上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、その成長表面が周
期的うねりを生じるように成膜された欠陥の運動や増殖
を抑制する効果を有する欠陥抑制層を具備する構造とす
る。
【００１２】更に、本発明は、ダイヤモンド型ないしは
閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層が成長されてなるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体装置において、その単結晶半導体基体の、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面が、（００
１）結晶面の面方位に選定され、この主面上に、１層以
上の、少なくとも３種類以上の構成元素からなるＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層が、その成長方向に平行な組成変
調構造が出現するように成膜された欠陥の運動や増殖を
抑制する効果を有する欠陥抑制層を具備する構造とす
る。
閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層が成長されてなるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体装置において、その単結晶半導体基体の、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面が、（００
１）結晶面の面方位に選定され、この主面上に、１層以
上の、少なくとも３種類以上の構成元素からなるＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層が、その成長方向に平行な組成変
調構造が出現するように成膜された欠陥の運動や増殖を
抑制する効果を有する欠陥抑制層を具備する構造とす
る。
【００１３】また、本発明は、その半導体基体を、上記
（００１）結晶面から＜１１０＞結晶軸方向に２°〜１
６°傾けた面方位に選定する。
（００１）結晶面から＜１１０＞結晶軸方向に２°〜１
６°傾けた面方位に選定する。
【００１４】Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層の成長は、ＶＩ
族原料とＩＩ族原料の供給をいわゆるＩＩ族リッチ、す
なわちその比ＶＩ／ＩＩを、０．７以上１．０未満に選
定して行う。
族原料とＩＩ族原料の供給をいわゆるＩＩ族リッチ、す
なわちその比ＶＩ／ＩＩを、０．７以上１．０未満に選
定して行う。
【００１５】上述したように本発明は、ダイヤモンド型
ないしは閃亜鉛鉱型構造を有する（００１）基体面上に
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長において、ＩＩ族リ
ッチな成長条件化において成長表面が〔１１０〕方向に
周期的に凹凸に表面にうねりが発生すること、また、構
成元素が少なくとも３種類以上からなるＩＩ−ＶＩ族混
晶化合物半導体薄膜の成長において、ＩＩ族リッチな成
長条件下において、成長方向に平行な〔１１０〕方向の
組成変調構造が出現することを積極的に利用することに
よって欠陥の運動や増殖を抑制する効果を有する欠陥層
を形成するものである。
ないしは閃亜鉛鉱型構造を有する（００１）基体面上に
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の成長において、ＩＩ族リ
ッチな成長条件化において成長表面が〔１１０〕方向に
周期的に凹凸に表面にうねりが発生すること、また、構
成元素が少なくとも３種類以上からなるＩＩ−ＶＩ族混
晶化合物半導体薄膜の成長において、ＩＩ族リッチな成
長条件下において、成長方向に平行な〔１１０〕方向の
組成変調構造が出現することを積極的に利用することに
よって欠陥の運動や増殖を抑制する効果を有する欠陥層
を形成するものである。
【００１６】すなわち、本発明は、本発明者等は劣化し
たＩＩ−ＶＩ族化合物半導体による青色半導体発光装置
の解析から動作中に成長した非発光領域は結晶成長時に
導入された結晶欠陥から成長した転位網から構成されて
いることを明らかにしたことに基いてなされたものであ
る。
たＩＩ−ＶＩ族化合物半導体による青色半導体発光装置
の解析から動作中に成長した非発光領域は結晶成長時に
導入された結晶欠陥から成長した転位網から構成されて
いることを明らかにしたことに基いてなされたものであ
る。
【００１７】すなわち、本発明は、この転位網の性質を
解析した結果、この転位網のバーガースぺクトルは（０
０１）面に対して４５°傾いたａ／２＜０１１＞型（ａ
は格子定数）であり、動作の際、電子と正孔との再結合
による転位の上昇および滑り運動によって転位網が成長
することが判ったことによってなされたものである。転
位の動きに対する障害であるパイエルスポテンシャル
は、結晶格子に対応する周期的な変動をもっており、結
晶を構成する結晶内応力あるいは組成の変動によって変
調させることができる。表面の周期的凹凸うねりは結晶
内に周期的な応力場を生じさせることがわかっている
（H.Gao,J.Mech,Phys.Solids vol.39,p443(1991)) 。し
たがって、表面を周期的にうねらしたり、あるいは、組
成変調構造を作り込むことによって、転位の動きを抑制
することができる。
解析した結果、この転位網のバーガースぺクトルは（０
０１）面に対して４５°傾いたａ／２＜０１１＞型（ａ
は格子定数）であり、動作の際、電子と正孔との再結合
による転位の上昇および滑り運動によって転位網が成長
することが判ったことによってなされたものである。転
位の動きに対する障害であるパイエルスポテンシャル
は、結晶格子に対応する周期的な変動をもっており、結
晶を構成する結晶内応力あるいは組成の変動によって変
調させることができる。表面の周期的凹凸うねりは結晶
内に周期的な応力場を生じさせることがわかっている
（H.Gao,J.Mech,Phys.Solids vol.39,p443(1991)) 。し
たがって、表面を周期的にうねらしたり、あるいは、組
成変調構造を作り込むことによって、転位の動きを抑制
することができる。
【００１８】そこで、本発明によれば、ＩＩ族リッチな
成長条件によって、〔１１０〕方向に周期的に表面が凹
凸にうねらさせ、あるいは〔１１０〕方向に組成変調構
造を出現させることによって、〔１１０〕方向の転位の
運動を抑制させることで、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装
置の長寿命化を阻む非発光領域の増殖の速度を抑制さ
せ、素子の長寿命化あるいは高信頼性化をはかることが
できるものである。
成長条件によって、〔１１０〕方向に周期的に表面が凹
凸にうねらさせ、あるいは〔１１０〕方向に組成変調構
造を出現させることによって、〔１１０〕方向の転位の
運動を抑制させることで、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装
置の長寿命化を阻む非発光領域の増殖の速度を抑制さ
せ、素子の長寿命化あるいは高信頼性化をはかることが
できるものである。
【００１９】一方、多層積層半導体層にヘテロ界面を挿
入することによっても、転位の動きに対する障害である
パイエルスポテンシャルを変調させることができる。し
たがって、上述した（００１）面から〔１−１０〕方向
に２°〜１６°傾いた主面とすることによって積層ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層の面方向と交叉する方向に、積
層構造において、この半導体層の面方向と交わる方向に
ヘテロ界面を挿入することによって、パイエルスポテン
シャルを〔１−１０〕方向に変調させることができて、
発光領域の増殖の運動を抑制できるのである。
入することによっても、転位の動きに対する障害である
パイエルスポテンシャルを変調させることができる。し
たがって、上述した（００１）面から〔１−１０〕方向
に２°〜１６°傾いた主面とすることによって積層ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層の面方向と交叉する方向に、積
層構造において、この半導体層の面方向と交わる方向に
ヘテロ界面を挿入することによって、パイエルスポテン
シャルを〔１−１０〕方向に変調させることができて、
発光領域の増殖の運動を抑制できるのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明方法は、ダイヤモンド型な
いしは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の形成方法において、その単結晶半導体
基体の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面
を、（００１）結晶面の面方位に選定し、この主面上
に、１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を、その成
長表面が周期的うねりを生じる条件、すなわちＩＩ族リ
ッチの原料供給条件で、かつ温度条件等の設定によって
成長させて欠陥の運動や増殖を抑制する効果を有する欠
陥抑制層を形成する。
いしは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の形成方法において、その単結晶半導体
基体の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面
を、（００１）結晶面の面方位に選定し、この主面上
に、１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を、その成
長表面が周期的うねりを生じる条件、すなわちＩＩ族リ
ッチの原料供給条件で、かつ温度条件等の設定によって
成長させて欠陥の運動や増殖を抑制する効果を有する欠
陥抑制層を形成する。
【００２１】また、本発明方法は、ダイヤモンド型ない
しは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層の形成方法において、その単結晶半導体基
体の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面
を、（００１）結晶面の面方位に選定し、この主面上
に、１層以上の、少なくとも３種類以上の構成元素から
なるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を、その成長方向に平
行な組成変調構造が出現する条件、すなわちＩＩ族リッ
チの原料供給条件で、かつ温度条件等の設定によって成
長させて欠陥の運動や増殖を抑制する効果を有する欠陥
抑制層を形成する。
しは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層の形成方法において、その単結晶半導体基
体の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面
を、（００１）結晶面の面方位に選定し、この主面上
に、１層以上の、少なくとも３種類以上の構成元素から
なるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を、その成長方向に平
行な組成変調構造が出現する条件、すなわちＩＩ族リッ
チの原料供給条件で、かつ温度条件等の設定によって成
長させて欠陥の運動や増殖を抑制する効果を有する欠陥
抑制層を形成する。
【００２２】また、本発明装置は、ダイヤモンド型ない
しは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層が成長されてなるＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体装置において、その単結晶半導体基体
の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面が、
（００１）結晶面の面方位に選定され、この主面上に、
１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、その成長表
面が周期的うねりを生じるように成膜された欠陥の運動
や増殖を抑制する効果を有する欠陥抑制層を具備する構
造とする。
しは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層が成長されてなるＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体装置において、その単結晶半導体基体
の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面が、
（００１）結晶面の面方位に選定され、この主面上に、
１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、その成長表
面が周期的うねりを生じるように成膜された欠陥の運動
や増殖を抑制する効果を有する欠陥抑制層を具備する構
造とする。
【００２３】更に、本発明装置は、ダイヤモンド型ない
しは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層が成長されてなるＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体装置において、その単結晶半導体基体
の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面が、
（００１）結晶面の面方位に選定され、この主面上に、
１層以上の、少なくとも３種類以上の構成元素からなる
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、その成長方向に平行な
組成変調構造が出現するように成膜された欠陥の運動や
増殖を抑制する効果を有する欠陥抑制層を具備する構造
とする。
しは閃亜鉛鉱型構造を有する単結晶半導体基体上に、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層が成長されてなるＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体装置において、その単結晶半導体基体
の、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を成長させる主面が、
（００１）結晶面の面方位に選定され、この主面上に、
１層以上の、少なくとも３種類以上の構成元素からなる
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、その成長方向に平行な
組成変調構造が出現するように成膜された欠陥の運動や
増殖を抑制する効果を有する欠陥抑制層を具備する構造
とする。
【００２４】また、本発明方法においては、そのＩＩ−
ＶＩ族半導体層の少なくとも１層のエピタキシャル成長
においてＩＩ族リッチ、すなわちＩＩ族原料とＶＩ族原
料との供給比、ＶＩ／ＩＩ比を１未満、好ましくは０．
７以上１未満とする。
ＶＩ族半導体層の少なくとも１層のエピタキシャル成長
においてＩＩ族リッチ、すなわちＩＩ族原料とＶＩ族原
料との供給比、ＶＩ／ＩＩ比を１未満、好ましくは０．
７以上１未満とする。
【００２５】また、本発明は、上述した各発明におい
て、その半導体基体を、上記（００１）結晶面から＜０
１１＞結晶軸方向、特に〔１−１０〕軸に２°〜１６°
好ましくは２〜１０°傾けた面方位に選定する。
て、その半導体基体を、上記（００１）結晶面から＜０
１１＞結晶軸方向、特に〔１−１０〕軸に２°〜１６°
好ましくは２〜１０°傾けた面方位に選定する。
【００２６】更に、本発明は、そのＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層が、少なくとも活性層とこの活性層を挟んで隣
接し、この活性層に比しバンドギャップが大なる第１お
よび第２の導電型を有する半導体層、例えば第１および
第２のクラッド層、あるいは第１および第２のガイド層
と第１および第２のクラッド層を有し、少なくとも活性
層とこれに隣接する半導体層例えば第１および第２のク
ラッド層あるいは第１および第２のガイド層との界面
に、上記周期的うねりを生じさせるようにする。
半導体層が、少なくとも活性層とこの活性層を挟んで隣
接し、この活性層に比しバンドギャップが大なる第１お
よび第２の導電型を有する半導体層、例えば第１および
第２のクラッド層、あるいは第１および第２のガイド層
と第１および第２のクラッド層を有し、少なくとも活性
層とこれに隣接する半導体層例えば第１および第２のク
ラッド層あるいは第１および第２のガイド層との界面
に、上記周期的うねりを生じさせるようにする。
【００２７】また、本発明は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層が、少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、
この活性層に比しバンドギャップが大なる第１および第
２の導電型を有する半導体層、例えば第１および第２の
クラッド層あるいは第１および第２のガイド層と第１お
よび第２のクラッド層を有し、少なくともその活性層と
これに隣接する半導体層例えば第１および第２のガイド
層あるいは第１および第２のクラッド層とに渡って、活
性層の面方向と直交する方向に上記組成変調構造を生じ
させた構成とする。
体層が、少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、
この活性層に比しバンドギャップが大なる第１および第
２の導電型を有する半導体層、例えば第１および第２の
クラッド層あるいは第１および第２のガイド層と第１お
よび第２のクラッド層を有し、少なくともその活性層と
これに隣接する半導体層例えば第１および第２のガイド
層あるいは第１および第２のクラッド層とに渡って、活
性層の面方向と直交する方向に上記組成変調構造を生じ
させた構成とする。
【００２８】また、本発明は、上記ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層が、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃｄ，ＨｇおよびＢｅのうち
の１種以上と、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの１種以上からなる化合
物半導体層、例えばＺｎＳｅ，ＺｎＣｄＳｅ，ＺｎＴ
ｅ、ＺｎＳＳｅ，ＺｎＭｇＳＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層によることができる。
半導体層が、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃｄ，ＨｇおよびＢｅのうち
の１種以上と、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの１種以上からなる化合
物半導体層、例えばＺｎＳｅ，ＺｎＣｄＳｅ，ＺｎＴ
ｅ、ＺｎＳＳｅ，ＺｎＭｇＳＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層によることができる。
【００２９】単結晶半導体基体１０１は、上述したよう
にダイヤモンド型ないしは閃亜鉛鉱型構造の、ＩＩＩ−
Ｖ族の例えばＧａＡｓ，ＧａＰ単結晶基体、あるいはＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の例えばＺｎＳｅ，ＺｎＳＳ
ｅ、更にあるいはＳｉ等の単体半導体基体を用いること
ができる。
にダイヤモンド型ないしは閃亜鉛鉱型構造の、ＩＩＩ−
Ｖ族の例えばＧａＡｓ，ＧａＰ単結晶基体、あるいはＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の例えばＺｎＳｅ，ＺｎＳＳ
ｅ、更にあるいはＳｉ等の単体半導体基体を用いること
ができる。
【００３０】そして、本発明による上述したＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体層のエピタキシャル成長は、例えば図１
にその概略構成図を示すＭＢＥ（分子線エピタキシー）
装置によって行うことができる。このＭＢＥ装置は、真
空蒸着装置の一種であり、超真空排気装置（図示せず）
を備えたステンレス製高真空チェンバー１（後述する第
２のチェンバーとなる）を有し、このチェンバー１内
に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をエピタキシャル成長
する単結晶半導体基体１０１が保持される基体ホルダー
２が配置される。また、チェンバー１には、基体１０１
に向かってＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の材料源である複
数の分子線源（Ｋセル）３が配置される。また、このチ
ェンバー１には基体ホルダー２に対してプラズマ化した
Ｎ（窒素）を照射するプラズマ発生室４が設けられる。
このプラズマ発生室４は、例えば図示のようにＥＣＲ
（Electron Cyclotron Resonance) セルやＲＦ（高周
波）セルによって構成される。また、チェンバー１に対
し、予備室５が設けられ、半導体基体１０１は此処に一
旦配置されて、チェンバー１内に導入される。
族化合物半導体層のエピタキシャル成長は、例えば図１
にその概略構成図を示すＭＢＥ（分子線エピタキシー）
装置によって行うことができる。このＭＢＥ装置は、真
空蒸着装置の一種であり、超真空排気装置（図示せず）
を備えたステンレス製高真空チェンバー１（後述する第
２のチェンバーとなる）を有し、このチェンバー１内
に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層をエピタキシャル成長
する単結晶半導体基体１０１が保持される基体ホルダー
２が配置される。また、チェンバー１には、基体１０１
に向かってＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の材料源である複
数の分子線源（Ｋセル）３が配置される。また、このチ
ェンバー１には基体ホルダー２に対してプラズマ化した
Ｎ（窒素）を照射するプラズマ発生室４が設けられる。
このプラズマ発生室４は、例えば図示のようにＥＣＲ
（Electron Cyclotron Resonance) セルやＲＦ（高周
波）セルによって構成される。また、チェンバー１に対
し、予備室５が設けられ、半導体基体１０１は此処に一
旦配置されて、チェンバー１内に導入される。
【００３１】本発明によるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
の形成方法の一例を説明する。まず、単結晶半導体基体
１０１として（００１）結晶面を主面とするＧａＡｓ基
体を用意した。この基体１０１上に、図１で説明したＭ
ＢＥ装置を用いてＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94ヘテロエピタキシ
ャル半導体層２００を厚さ１μｍに、成長温度（基体温
度）２８０℃で、ＩＩ族のＺｎとＶＩ族のＳｅおよびＳ
について、これらＩＩ族およびＶＩ族のＶＩ／ＩＩ比
を、各分子線強度比を変えることによって変えてそれぞ
れエピタキシャル成長させた。図２および図３は、これ
らのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層表面のＡＦＭ（Atomic
Force Microscopy:原子間力走査顕微鏡）像を模式的に
示したもので、図２は、ＶＩ／ＩＩ＝０．４７５とした
場合、図３は、ＶＩ／ＩＩ＝１．３とした場合である。
これによれば、ＶＩ族リッチな条件では、図３に示すよ
うに、島状の表面モフォロジーを示すのに対して、本発
明によるＩＩ族リッチな条件では、図２に示すように、
表面に周期的うねり２０１が発生した。このうねり２０
１は、〔１−１０〕軸方向に沿って延び、〔１１０〕軸
方向に凹凸が繰返されるように生じた。また、このとき
のうねりの周期Ｔは６０ｎｍで、高さは１０ｎｍであっ
た。
の形成方法の一例を説明する。まず、単結晶半導体基体
１０１として（００１）結晶面を主面とするＧａＡｓ基
体を用意した。この基体１０１上に、図１で説明したＭ
ＢＥ装置を用いてＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94ヘテロエピタキシ
ャル半導体層２００を厚さ１μｍに、成長温度（基体温
度）２８０℃で、ＩＩ族のＺｎとＶＩ族のＳｅおよびＳ
について、これらＩＩ族およびＶＩ族のＶＩ／ＩＩ比
を、各分子線強度比を変えることによって変えてそれぞ
れエピタキシャル成長させた。図２および図３は、これ
らのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層表面のＡＦＭ（Atomic
Force Microscopy:原子間力走査顕微鏡）像を模式的に
示したもので、図２は、ＶＩ／ＩＩ＝０．４７５とした
場合、図３は、ＶＩ／ＩＩ＝１．３とした場合である。
これによれば、ＶＩ族リッチな条件では、図３に示すよ
うに、島状の表面モフォロジーを示すのに対して、本発
明によるＩＩ族リッチな条件では、図２に示すように、
表面に周期的うねり２０１が発生した。このうねり２０
１は、〔１−１０〕軸方向に沿って延び、〔１１０〕軸
方向に凹凸が繰返されるように生じた。また、このとき
のうねりの周期Ｔは６０ｎｍで、高さは１０ｎｍであっ
た。
【００３２】そして、このように、表面に周期的凹凸う
ねりが形成されると、周期的応力場が生じ、転位等の欠
陥の運動や増殖の障害になる。すなわち、欠陥抑制層が
形成されることになる。
ねりが形成されると、周期的応力場が生じ、転位等の欠
陥の運動や増殖の障害になる。すなわち、欠陥抑制層が
形成されることになる。
【００３３】また、このエピタキシャル成長層に対し、
平面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscopy）によ
る観察を行ったところ、ＩＩ族リッチな条件において、
周期的な縞状コントラストが観察された。これは上記う
ねりと共に、エピタキシャル成長方向に伸びる組成変調
部が、うねりのピッチに対応するピッチをもってが生じ
ていることによる。すなわち、いま、ＺｎＳＳｅの組成
をＺｎＳX Ｓｅ1-X として表すと、周期的凹凸うねり２
０１に対応して、すなわちこの周期と同一周期をもって
ｘ値が変化する。つまり、組成変調が、エピタキシャル
成長方向に沿って形成される。言い換えれば基体１０１
の面と直交する方向に、この組成変化による壁が発生す
る。そして、この組成変調によって、転位等の欠陥の運
動を抑制することができるので、本発明であるＩＩ族リ
ッチな条件で成長させると、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
薄膜内に組成変調構造によっても欠陥の運動や増殖の障
害となる欠陥抑制層が形成される。
平面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscopy）によ
る観察を行ったところ、ＩＩ族リッチな条件において、
周期的な縞状コントラストが観察された。これは上記う
ねりと共に、エピタキシャル成長方向に伸びる組成変調
部が、うねりのピッチに対応するピッチをもってが生じ
ていることによる。すなわち、いま、ＺｎＳＳｅの組成
をＺｎＳX Ｓｅ1-X として表すと、周期的凹凸うねり２
０１に対応して、すなわちこの周期と同一周期をもって
ｘ値が変化する。つまり、組成変調が、エピタキシャル
成長方向に沿って形成される。言い換えれば基体１０１
の面と直交する方向に、この組成変化による壁が発生す
る。そして、この組成変調によって、転位等の欠陥の運
動を抑制することができるので、本発明であるＩＩ族リ
ッチな条件で成長させると、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
薄膜内に組成変調構造によっても欠陥の運動や増殖の障
害となる欠陥抑制層が形成される。
【００３４】次に、本発明を半導体発光装置に適用する
場合の一例を、図４の概略断面図を参照して説明する。
この例においては、ＳＣＨ(Separate Confinement Hete
rostructure)型の半導体発光ダイオードに適用した場合
を示す。この場合、図示しないが、第１のチェンバー内
で、（００１）面方位とされたｎ型ＧａＡｓ単結晶半導
体基体１０１上に、ｎ型ＧａＡｓによる第１のバッファ
層１０２をエピタキシャル成長する。
場合の一例を、図４の概略断面図を参照して説明する。
この例においては、ＳＣＨ(Separate Confinement Hete
rostructure)型の半導体発光ダイオードに適用した場合
を示す。この場合、図示しないが、第１のチェンバー内
で、（００１）面方位とされたｎ型ＧａＡｓ単結晶半導
体基体１０１上に、ｎ型ＧａＡｓによる第１のバッファ
層１０２をエピタキシャル成長する。
【００３５】これを、図１で説明したＭＢＥ装置のチェ
ンバー１による第２のチェンバー内に搬送する。このチ
ェンバー１内で、半導体基体１０１の温度を２８０℃に
保持する。この状態で、ｎ型のＺｎＳｅによる第２のバ
ッファ層１０３をＭＢＥ法でエピタキシャル成長し、こ
の上に順次連続的に、それぞれＩＩ族リッチな成長条件
で、厚さ１μｍ程度のｎ型不純物のＣｌをドーピングし
たＺｎＭｇＳＳｅによる第１のクラッド１０４、このク
ラッド層１０４に比しバンドギャップが小さい、厚さ１
００ｎｍのＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94よりなる第１のガイド層
１０５、更にこれよりバンドギャップが小さい厚さ６ｎ
ｍのＺｎ0.8 Ｃｄ0.2 Ｓｅによる活性層１０６をエピタ
キシャル成長し、さらにこれに連続してそれぞれｐ型の
不純物のＮ（窒素）をドーピングした厚さ１０ｎｍで活
性層１０６に比しバンドギャップが大なるＺｎＳ0.06Ｓ
ｅ0.94よりなる第２のガイド層１０７、更にこの第２の
ガイド層１０７に比してバンドギャップが大なる厚さ１
μｍ程度のＺｎＭｇＳＳｅによる第２のクラッド１０
８、厚さ１μｍ程度のＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94によるキャッ
プ層１０９、厚さ１００ｎｍ程度のＺｎＳｅ等よりなる
中間層１１０、ＺｎＳｅとＺｎＴｅとが交互に積層され
た超格子構造半導体層１１１、ＺｎＴｅよりなるコンタ
クト層１１２をエピタキシャル成長する。
ンバー１による第２のチェンバー内に搬送する。このチ
ェンバー１内で、半導体基体１０１の温度を２８０℃に
保持する。この状態で、ｎ型のＺｎＳｅによる第２のバ
ッファ層１０３をＭＢＥ法でエピタキシャル成長し、こ
の上に順次連続的に、それぞれＩＩ族リッチな成長条件
で、厚さ１μｍ程度のｎ型不純物のＣｌをドーピングし
たＺｎＭｇＳＳｅによる第１のクラッド１０４、このク
ラッド層１０４に比しバンドギャップが小さい、厚さ１
００ｎｍのＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94よりなる第１のガイド層
１０５、更にこれよりバンドギャップが小さい厚さ６ｎ
ｍのＺｎ0.8 Ｃｄ0.2 Ｓｅによる活性層１０６をエピタ
キシャル成長し、さらにこれに連続してそれぞれｐ型の
不純物のＮ（窒素）をドーピングした厚さ１０ｎｍで活
性層１０６に比しバンドギャップが大なるＺｎＳ0.06Ｓ
ｅ0.94よりなる第２のガイド層１０７、更にこの第２の
ガイド層１０７に比してバンドギャップが大なる厚さ１
μｍ程度のＺｎＭｇＳＳｅによる第２のクラッド１０
８、厚さ１μｍ程度のＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94によるキャッ
プ層１０９、厚さ１００ｎｍ程度のＺｎＳｅ等よりなる
中間層１１０、ＺｎＳｅとＺｎＴｅとが交互に積層され
た超格子構造半導体層１１１、ＺｎＴｅよりなるコンタ
クト層１１２をエピタキシャル成長する。
【００３６】コンタクト層１１２上には、厚さ１０ｎｍ
のＡｕ層による電極１１３をオーミックに被着形成し、
半導体基体１０１の裏面にはＩｎ電極１１４をオーミッ
クに被着した。
のＡｕ層による電極１１３をオーミックに被着形成し、
半導体基体１０１の裏面にはＩｎ電極１１４をオーミッ
クに被着した。
【００３７】この半導体発光装置に対して、電極１１３
および１１４間に給電を行うことによってＥＬ（Electr
o Luminescence）発光させる。この発光を、ｐ側の電極
１１３側から光学顕微鏡によって観察した。この顕微鏡
像を図５に模式的に示す。
および１１４間に給電を行うことによってＥＬ（Electr
o Luminescence）発光させる。この発光を、ｐ側の電極
１１３側から光学顕微鏡によって観察した。この顕微鏡
像を図５に模式的に示す。
【００３８】一方、ＩＩ−ＶＩ族エピタキシャル成長を
ＩＩ族リッチによらない、図４で示すと構成によるもの
の従来方法によって得た従来構造の半導体発光装置を構
成し、同様にその発光を光学顕微鏡によって観察した。
この顕微鏡像を図６に模式的に示す。
ＩＩ族リッチによらない、図４で示すと構成によるもの
の従来方法によって得た従来構造の半導体発光装置を構
成し、同様にその発光を光学顕微鏡によって観察した。
この顕微鏡像を図６に模式的に示す。
【００３９】図５は、通電開始後６０分経過後のＥＬ像
で、図６は通電開始後僅か５分後のＥＬ像を示す。これ
らは共にその環境温度が６０℃で、電流密度を１００ｍ
Ａ／ｍｍ2 とした場合である。これらを比較すると、図
５の本発明による場合、その非発光領域１２０は、暗点
から〔０１０〕方向から〔−１１０〕方向側に約１７°
傾いた方向に暗線として観察されるが、その増殖および
成長は、図６に比して顕著に抑制されていることがわか
る。これは、本発明方法によって得た本発明構造の半導
体発光装置が、〔１１０〕軸方向に凹凸の繰返しと、組
成変調による欠陥抑制層が、活性層１０６の第１および
第２のガイド層１０５および１０７との界面に形成され
ていて、この方向に関して欠陥の運動、増殖が抑制され
ているからである。そして、この暗転が延びる速度は、
本発明装置の場合は従来装置に比し、１／１２．８に縮
小された。
で、図６は通電開始後僅か５分後のＥＬ像を示す。これ
らは共にその環境温度が６０℃で、電流密度を１００ｍ
Ａ／ｍｍ2 とした場合である。これらを比較すると、図
５の本発明による場合、その非発光領域１２０は、暗点
から〔０１０〕方向から〔−１１０〕方向側に約１７°
傾いた方向に暗線として観察されるが、その増殖および
成長は、図６に比して顕著に抑制されていることがわか
る。これは、本発明方法によって得た本発明構造の半導
体発光装置が、〔１１０〕軸方向に凹凸の繰返しと、組
成変調による欠陥抑制層が、活性層１０６の第１および
第２のガイド層１０５および１０７との界面に形成され
ていて、この方向に関して欠陥の運動、増殖が抑制され
ているからである。そして、この暗転が延びる速度は、
本発明装置の場合は従来装置に比し、１／１２．８に縮
小された。
【００４０】さらに、このような非発光領域は、透過電
子顕微鏡観察によると転位網から構成されている。つま
り、本発明によるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層は転位の
増殖を抑制する効果がある。
子顕微鏡観察によると転位網から構成されている。つま
り、本発明によるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層は転位の
増殖を抑制する効果がある。
【００４１】次に、本発明をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
レーザ装置に適用した場合の一例を図７の概略断面図を
参照して説明する。この例においても図４で説明したと
同様の手順によって、（００１）面方位のｎ型ＧａＡｓ
基体１０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２をエピ
タキシャル成長し、図１のＭＢＥ装置によって、基体温
度を２８０℃に保持し、ＩＩ族リッチな成長条件で、図
４と同様の、第２のバッファ層１０３、第１のクラッド
層１０４、第１ガイド層１０５、活性層１０６、第２の
ガイド層１０７、第２のクラッド１０８、キャップ層１
０９、中間層１１０、超格子構造半導体層１１１、コン
タクト層１１２を順次エピタキシャル成長する。
レーザ装置に適用した場合の一例を図７の概略断面図を
参照して説明する。この例においても図４で説明したと
同様の手順によって、（００１）面方位のｎ型ＧａＡｓ
基体１０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２をエピ
タキシャル成長し、図１のＭＢＥ装置によって、基体温
度を２８０℃に保持し、ＩＩ族リッチな成長条件で、図
４と同様の、第２のバッファ層１０３、第１のクラッド
層１０４、第１ガイド層１０５、活性層１０６、第２の
ガイド層１０７、第２のクラッド１０８、キャップ層１
０９、中間層１１０、超格子構造半導体層１１１、コン
タクト層１１２を順次エピタキシャル成長する。
【００４２】その後、この例においては、コンタクト層
１１２の上にエッチングレジストとなるフォトレジスト
を塗布し、フォトリソグラフィによりストライプのマス
クパターンを形成する（図示せず）。このストライプ幅
は、１０μｍ程度とし得る。エッチングレジストが被着
されたストライプ部を残してその両側を、コンタクト層
１１２と超格子構造半導体層１１１と中間層１１０を横
切ってエッチングしてストライプ状のリッジを形成し、
このリッジの両側のエッチング溝内に、絶縁層１１５
を、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の蒸着によって充填
する。その後、エッチングレジストを除去することで、
ストライプ状リッジ上の絶縁層をリフトオフによって除
去する。
１１２の上にエッチングレジストとなるフォトレジスト
を塗布し、フォトリソグラフィによりストライプのマス
クパターンを形成する（図示せず）。このストライプ幅
は、１０μｍ程度とし得る。エッチングレジストが被着
されたストライプ部を残してその両側を、コンタクト層
１１２と超格子構造半導体層１１１と中間層１１０を横
切ってエッチングしてストライプ状のリッジを形成し、
このリッジの両側のエッチング溝内に、絶縁層１１５
を、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の蒸着によって充填
する。その後、エッチングレジストを除去することで、
ストライプ状リッジ上の絶縁層をリフトオフによって除
去する。
【００４３】このようにして、絶縁層１１５が除去され
てストライプ状の開口１１４Ｗを通じて外部に露呈した
コンタクト層１１２にｐ側電極１１３をオーミックにコ
ンタクトし、半導体基体１０１の裏面にｎ側電極１１４
をオーミックにコンタクトする。ｐ型電極１１３は、例
えば厚さ１０ｎｍ程度のＰｄ、例えば厚さ１００ｎｍ程
度のＰｔ、例えば厚さ３００ｎｍ程度のＡｕを順次蒸着
させたて構成することができ、ｎ側電極１１４は例えば
Ｉｎ電極によって構成することができる。
てストライプ状の開口１１４Ｗを通じて外部に露呈した
コンタクト層１１２にｐ側電極１１３をオーミックにコ
ンタクトし、半導体基体１０１の裏面にｎ側電極１１４
をオーミックにコンタクトする。ｐ型電極１１３は、例
えば厚さ１０ｎｍ程度のＰｄ、例えば厚さ１００ｎｍ程
度のＰｔ、例えば厚さ３００ｎｍ程度のＡｕを順次蒸着
させたて構成することができ、ｎ側電極１１４は例えば
Ｉｎ電極によって構成することができる。
【００４４】このようにして絶縁層１１５によって電流
狭搾がなされて、ストライプ部に電流集中が生じるよう
になされ、ＳＣＨ構造を有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体による半導体発光装置、この例では半導体レーザを構
成する。
狭搾がなされて、ストライプ部に電流集中が生じるよう
になされ、ＳＣＨ構造を有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体による半導体発光装置、この例では半導体レーザを構
成する。
【００４５】このようにして構成した本発明による半導
体レーザを、（１１０）面でカットして、透過電子顕微
鏡観察を行ったところ、活性層近傍のヘテロ界面が周期
的に凹凸にうねっており、また、第１のクラッド層１０
４および第２のクラッド層１０８において、周期的に組
成が変調していて、非発光の原因となる転位等の構造欠
陥の運動を抑制する欠陥抑制層が形成されていることが
わかった。
体レーザを、（１１０）面でカットして、透過電子顕微
鏡観察を行ったところ、活性層近傍のヘテロ界面が周期
的に凹凸にうねっており、また、第１のクラッド層１０
４および第２のクラッド層１０８において、周期的に組
成が変調していて、非発光の原因となる転位等の構造欠
陥の運動を抑制する欠陥抑制層が形成されていることが
わかった。
【００４６】上述した各例においては、半導体基体１０
１の主面が（００１）結晶面であってこれにＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体層のエピタキシャル成長を行った場合で
あるが、半導体基体１０１として、その主面が（００
１）面から、〔１−１０〕軸方向に傾いた半導体基体を
用いることによって、上述した〔１１０〕軸方向の凹凸
によるうねりや組成変調による欠陥の抑制のみならずこ
れと直交する方向の欠陥の抑制効果を生じるようにする
ことができる。
１の主面が（００１）結晶面であってこれにＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体層のエピタキシャル成長を行った場合で
あるが、半導体基体１０１として、その主面が（００
１）面から、〔１−１０〕軸方向に傾いた半導体基体を
用いることによって、上述した〔１１０〕軸方向の凹凸
によるうねりや組成変調による欠陥の抑制のみならずこ
れと直交する方向の欠陥の抑制効果を生じるようにする
ことができる。
【００４７】次に、この場合の一例を説明する。この例
においても、図７で説明したＳＣＨ型の半導体レーザに
適用した場合である。この場合においても、単結晶半導
体基体１０１として、例えばｎ型のＧａＡｓ基体を用い
ることができるが、この場合、単結晶半導体基体１０１
は、図９にその概略斜視図を示すように、その一主面が
（００１）結晶面より＜１１０＞軸に特に〔１−１０〕
軸方向に関して傾いたいわゆるＢオフ基板とする。この
角度は２°〜１６°、好ましくは２°〜１０°例えば４
°に選定される。
においても、図７で説明したＳＣＨ型の半導体レーザに
適用した場合である。この場合においても、単結晶半導
体基体１０１として、例えばｎ型のＧａＡｓ基体を用い
ることができるが、この場合、単結晶半導体基体１０１
は、図９にその概略斜視図を示すように、その一主面が
（００１）結晶面より＜１１０＞軸に特に〔１−１０〕
軸方向に関して傾いたいわゆるＢオフ基板とする。この
角度は２°〜１６°、好ましくは２°〜１０°例えば４
°に選定される。
【００４８】そして、この半導体基体１０１の上記主面
上に、ｎ型ＧａＡｓによる第１のバッファ層１０２をエ
ピタキシャル成長する。これを、図１で説明したＭＢＥ
装置のチェンバー１内に搬送し、半導体基体１０１の温
度を２８０℃に保持する。この状態で、ｎ型のＺｎＳｅ
による第２のバッファ層１０３をＭＢＥ法でエピタキシ
ャル成長し、この上に順次連続的に、それぞれＩＩ族リ
ッチな成長条件で、厚さ１μｍ程度のｎ型不純物のＣｌ
をドーピングしたＺｎＭｇＳＳｅによる第１のクラッド
１０４、このクラッド層１０４に比しバンドギャップが
小さい、厚さ１００ｎｍのＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94よりなる
第１のガイド層１０５、更にこれよりバンドギャップが
小さい厚さ６ｎｍのＺｎ0.8 Ｃｄ0.2 Ｓｅによる活性層
１０６をエピタキシャル成長し、さらにこれに連続して
それぞれｐ型の不純物のＮ（窒素）をドーピングした厚
さ１０ｎｍで活性層１０６に比しバンドギャップが大な
るＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94よりなる第２のガイド層１０７、
更にこの第２のガイド層１０７に比してバンドギャップ
が大なる厚さ１μｍ程度のＺｎＭｇＳＳｅによる第２の
クラッド１０８、厚さ１μｍ程度のＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94
によるキャップ層１０９、厚さ１００ｎｍ程度のＺｎＳ
ｅ等よりなる中間層１１０、ＺｎＳｅとＺｎＴｅとが交
互に積層された超格子構造半導体層１１１、ＺｎＴｅよ
りなるコンタクト層１１２をエピタキシャル成長する。
その後、この例においても、コンタクト層１１２の上に
エッチングレジストとなるフォトレジストを塗布し、フ
ォトリソグラフィによりストライプのマスクパターンを
形成する（図示せず）。このストライプ幅は、１０μｍ
程度とし得る。エッチングレジストが被着されたストラ
イプ部を残してその両側を、コンタクト層１１２と超格
子構造半導体層１１１と中間層１１０を横切ってエッチ
ングしてストライプ状のリッジを形成し、このリッジの
両側のエッチング溝内に、絶縁層１１５を、例えばアル
ミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の蒸着によって充填する。その後、
エッチングレジストを除去することで、ストライプ状リ
ッジ上の絶縁層をリフトオフによって除去する。
上に、ｎ型ＧａＡｓによる第１のバッファ層１０２をエ
ピタキシャル成長する。これを、図１で説明したＭＢＥ
装置のチェンバー１内に搬送し、半導体基体１０１の温
度を２８０℃に保持する。この状態で、ｎ型のＺｎＳｅ
による第２のバッファ層１０３をＭＢＥ法でエピタキシ
ャル成長し、この上に順次連続的に、それぞれＩＩ族リ
ッチな成長条件で、厚さ１μｍ程度のｎ型不純物のＣｌ
をドーピングしたＺｎＭｇＳＳｅによる第１のクラッド
１０４、このクラッド層１０４に比しバンドギャップが
小さい、厚さ１００ｎｍのＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94よりなる
第１のガイド層１０５、更にこれよりバンドギャップが
小さい厚さ６ｎｍのＺｎ0.8 Ｃｄ0.2 Ｓｅによる活性層
１０６をエピタキシャル成長し、さらにこれに連続して
それぞれｐ型の不純物のＮ（窒素）をドーピングした厚
さ１０ｎｍで活性層１０６に比しバンドギャップが大な
るＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94よりなる第２のガイド層１０７、
更にこの第２のガイド層１０７に比してバンドギャップ
が大なる厚さ１μｍ程度のＺｎＭｇＳＳｅによる第２の
クラッド１０８、厚さ１μｍ程度のＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94
によるキャップ層１０９、厚さ１００ｎｍ程度のＺｎＳ
ｅ等よりなる中間層１１０、ＺｎＳｅとＺｎＴｅとが交
互に積層された超格子構造半導体層１１１、ＺｎＴｅよ
りなるコンタクト層１１２をエピタキシャル成長する。
その後、この例においても、コンタクト層１１２の上に
エッチングレジストとなるフォトレジストを塗布し、フ
ォトリソグラフィによりストライプのマスクパターンを
形成する（図示せず）。このストライプ幅は、１０μｍ
程度とし得る。エッチングレジストが被着されたストラ
イプ部を残してその両側を、コンタクト層１１２と超格
子構造半導体層１１１と中間層１１０を横切ってエッチ
ングしてストライプ状のリッジを形成し、このリッジの
両側のエッチング溝内に、絶縁層１１５を、例えばアル
ミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の蒸着によって充填する。その後、
エッチングレジストを除去することで、ストライプ状リ
ッジ上の絶縁層をリフトオフによって除去する。
【００４９】このようにして、絶縁層１１５が除去され
てストライプ状の開口１１４Ｗを通じて外部に露呈した
コンタクト層１１２にｐ側電極１１３をオーミックにコ
ンタクトし、半導体基体１０１の裏面にｎ側電極１１４
をオーミックにコンタクトする。この場合においても、
ｐ型電極１１３は、例えば厚さ１０ｎｍ程度のＰｄ、例
えば厚さ１００ｎｍ程度のＰｔ、例えば厚さ３００ｎｍ
程度のＡｕを順次蒸着させたて構成することができ、ｎ
側電極１１４は例えばＩｎ電極によって構成することが
できる。
てストライプ状の開口１１４Ｗを通じて外部に露呈した
コンタクト層１１２にｐ側電極１１３をオーミックにコ
ンタクトし、半導体基体１０１の裏面にｎ側電極１１４
をオーミックにコンタクトする。この場合においても、
ｐ型電極１１３は、例えば厚さ１０ｎｍ程度のＰｄ、例
えば厚さ１００ｎｍ程度のＰｔ、例えば厚さ３００ｎｍ
程度のＡｕを順次蒸着させたて構成することができ、ｎ
側電極１１４は例えばＩｎ電極によって構成することが
できる。
【００５０】このようにしてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
層が形成された半導体発光装置、この例では半導体レー
ザにおいても〔１１０〕軸方向に関して凹凸すなわちう
ねり２０１が発生すると同時に、この周期をもって組成
の変化が生じるが、これと同時に、このうねり２０１の
ストライプの延長方向、つまりうねりが実質的に発生し
ない方向に関して、ヘテロ界面に変調が掛けられる。す
なわち、活性層１０６とこれに隣接する第１および第２
のガイド層１０５および１０７との各ヘテロ界面が、う
ねりの発生しない方向に関して非微細傾斜の繰り返し、
したがって、半導体層の面方向を横切るヘテロ界面が形
成される。
層が形成された半導体発光装置、この例では半導体レー
ザにおいても〔１１０〕軸方向に関して凹凸すなわちう
ねり２０１が発生すると同時に、この周期をもって組成
の変化が生じるが、これと同時に、このうねり２０１の
ストライプの延長方向、つまりうねりが実質的に発生し
ない方向に関して、ヘテロ界面に変調が掛けられる。す
なわち、活性層１０６とこれに隣接する第１および第２
のガイド層１０５および１０７との各ヘテロ界面が、う
ねりの発生しない方向に関して非微細傾斜の繰り返し、
したがって、半導体層の面方向を横切るヘテロ界面が形
成される。
【００５１】この例による半導体レーザについて、透過
電子顕微鏡観察をした結果の、活性層１０６近傍の模式
図を図８に示す。この場合、〔１１０〕方向に周期的に
凹凸うねりが観察されると同時に、ＧａＡｓ基板１０１
の主面の面方位が、〔１−１０〕方向に４°傾いている
ために、各ヘテロ界面も（００１）面から〔１−１０〕
方向に４°傾いている。したがって、〔１１０〕方向
は、表面周期凹凸うねりの形成によって、ヘテロ界面に
変調がかけられ、一方、〔１−１０〕方向はオフ基板の
使用によって、ヘテロ界面に変調がかけられる。
電子顕微鏡観察をした結果の、活性層１０６近傍の模式
図を図８に示す。この場合、〔１１０〕方向に周期的に
凹凸うねりが観察されると同時に、ＧａＡｓ基板１０１
の主面の面方位が、〔１−１０〕方向に４°傾いている
ために、各ヘテロ界面も（００１）面から〔１−１０〕
方向に４°傾いている。したがって、〔１１０〕方向
は、表面周期凹凸うねりの形成によって、ヘテロ界面に
変調がかけられ、一方、〔１−１０〕方向はオフ基板の
使用によって、ヘテロ界面に変調がかけられる。
【００５２】したがって、この例では、〔１１０〕方向
およびこれと直交する〔１−１０〕方向ともパイエルス
ポテンシャルを変調でき、転位等の結晶欠陥の動きを抑
制することができる。
およびこれと直交する〔１−１０〕方向ともパイエルス
ポテンシャルを変調でき、転位等の結晶欠陥の動きを抑
制することができる。
【００５３】このように、（００１）面から〔１−１
０〕方向に４°傾いているＧａＡｓ基体１０１を用いた
本発明構造による半導体レーザと、（００１）面による
ＧａＡｓを用いなかった場合の、光劣化時間τの測定結
果を表１に例示する。この光劣化時間τとは、半導体レ
ーザに対して、波長４７６．５ｎｍのＡｒガスレーザ光
の照射（強度：１４０ｍＷ）して光励起したときの、励
起開始直後の発光強度から、連続発光によって、その発
光強度は半減したときまでの時間（以下光劣化時間τと
いう）を測定した、その測定結果を表１に示す。
０〕方向に４°傾いているＧａＡｓ基体１０１を用いた
本発明構造による半導体レーザと、（００１）面による
ＧａＡｓを用いなかった場合の、光劣化時間τの測定結
果を表１に例示する。この光劣化時間τとは、半導体レ
ーザに対して、波長４７６．５ｎｍのＡｒガスレーザ光
の照射（強度：１４０ｍＷ）して光励起したときの、励
起開始直後の発光強度から、連続発光によって、その発
光強度は半減したときまでの時間（以下光劣化時間τと
いう）を測定した、その測定結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】これによれば、オフ基板を用いることによ
って、その光劣化時間τを約１桁長くできることがわか
る。
って、その光劣化時間τを約１桁長くできることがわか
る。
【００５６】この光劣化現象は、光によって注入された
キャリアが活性層において再結合するプロセスにおい
て、そのキャリアが過剰な場合、活性層およびその近傍
に存在する非発光中心となる転位などの結晶欠陥が増殖
したり、動いたりし、結晶性が悪化し、発光特性が悪化
することによる。つまり、光劣化時間τが長いというこ
とは、転位等の結晶欠陥の運動が抑制されていることを
示すものである。表１から本発明によるオフ基板を用
い、かつうねりおよび組成変調を形成した半導体レーザ
すなわち半導体発光装置は、転位等の結晶欠陥の運動を
効果的に抑制する層が、特に活性層近傍で生じているこ
とがわかる。
キャリアが活性層において再結合するプロセスにおい
て、そのキャリアが過剰な場合、活性層およびその近傍
に存在する非発光中心となる転位などの結晶欠陥が増殖
したり、動いたりし、結晶性が悪化し、発光特性が悪化
することによる。つまり、光劣化時間τが長いというこ
とは、転位等の結晶欠陥の運動が抑制されていることを
示すものである。表１から本発明によるオフ基板を用
い、かつうねりおよび組成変調を形成した半導体レーザ
すなわち半導体発光装置は、転位等の結晶欠陥の運動を
効果的に抑制する層が、特に活性層近傍で生じているこ
とがわかる。
【００５７】また、この半導体レーザのＩＩ−ＶＩ族半
導体層のエピタキシャル成長に際してのＶＩ／ＩＩ比を
変えて作製した各半導体レーザの、ＶＩ／ＩＩ比と光劣
化時間τ（分）との関係の測定結果を図９に示す。これ
によれば、そのＶＩ／ＩＩ比は、ＩＩ族リッチで０．７
以上１未満が望ましいことがわかる。
導体層のエピタキシャル成長に際してのＶＩ／ＩＩ比を
変えて作製した各半導体レーザの、ＶＩ／ＩＩ比と光劣
化時間τ（分）との関係の測定結果を図９に示す。これ
によれば、そのＶＩ／ＩＩ比は、ＩＩ族リッチで０．７
以上１未満が望ましいことがわかる。
【００５８】尚、本発明は、上述した例に限られるもの
ではないことは、明らかであり、例えば各層の導電型
を、逆導電型にした発光ダイオード、半導体レーザ構成
とするとか、活性層に隣接して第１および第２のクラッ
ド層が配置されたいわゆるＳＣＨ構造にとする場合に限
らず、例えば活性層に隣接して第１および第２のクラッ
ド層が配置されたダブルヘテロ構造とすることもでき
る。また、上述の半導体レーザにおいて、絶縁層１１５
によって電流狭搾を行う構造に限らず、イオン注入等に
よる高抵抗領域をもって構成するとか、このようなゲイ
ンガイド型構成に限らずこのゲインガイド型に代えてあ
るいはゲインガイド型構成と同時にインデックスガイド
型構成による半導体レーザを構成することもできるなど
種々の構成をとることができる。
ではないことは、明らかであり、例えば各層の導電型
を、逆導電型にした発光ダイオード、半導体レーザ構成
とするとか、活性層に隣接して第１および第２のクラッ
ド層が配置されたいわゆるＳＣＨ構造にとする場合に限
らず、例えば活性層に隣接して第１および第２のクラッ
ド層が配置されたダブルヘテロ構造とすることもでき
る。また、上述の半導体レーザにおいて、絶縁層１１５
によって電流狭搾を行う構造に限らず、イオン注入等に
よる高抵抗領域をもって構成するとか、このようなゲイ
ンガイド型構成に限らずこのゲインガイド型に代えてあ
るいはゲインガイド型構成と同時にインデックスガイド
型構成による半導体レーザを構成することもできるなど
種々の構成をとることができる。
【００５９】また、ＩＩ−ＶＩ族半導体層の全層に関し
てＩＩ族リッチのエピタキシャル成長を行うことなく、
例えば活性層近傍のＩＩ−ＶＩ族半導体層、例えば下層
の第１のクラッド層、第１のガイド層を形成する場合に
はこの第１のガイド層、活性層、第２のガイド層を形成
する場合にはこの第２のガイド層、上層の第２のクラッ
ド層をＩＩ族リッチのエピタキシャル成長によって形成
するようにすることもできる。
てＩＩ族リッチのエピタキシャル成長を行うことなく、
例えば活性層近傍のＩＩ−ＶＩ族半導体層、例えば下層
の第１のクラッド層、第１のガイド層を形成する場合に
はこの第１のガイド層、活性層、第２のガイド層を形成
する場合にはこの第２のガイド層、上層の第２のクラッ
ド層をＩＩ族リッチのエピタキシャル成長によって形成
するようにすることもできる。
【００６０】本発明は、半導体発光装置に限らず、各種
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置に適用して、結晶欠陥の
抑制ができることから、信頼性の向上、長寿命化をはか
ることができる。
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置に適用して、結晶欠陥の
抑制ができることから、信頼性の向上、長寿命化をはか
ることができる。
【００６１】そのほか、本発明の要旨を逸脱することな
く種々の変形変更を行うことができる。
く種々の変形変更を行うことができる。
【００６２】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体のエピタキシャル成長法は、結晶
成長時のＶＩ／ＩＩ比をＩＩ族リッチにすることにより
成長表面を周期的に凹凸にうねらせ、かつ、ＩＩ−ＶＩ
族混晶化合物半導体エピタキシャル成長の場合、組成を
周期的に変調させて、結晶欠陥の運動や増殖を抑制する
欠陥抑制層を形成するようにしたことから、ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体装置においてその動作時における結晶欠
陥の増殖すなわち非発光領域の増殖を効果的に抑制する
ことができ、高信頼性、長寿命の半導体装置を構成する
ことができる。また、短波長半導体発光装置を構成する
ことのできるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体発光装置に適用
することができることから、このように短波長半導体発
光装置における寿命の問題、信頼性の問題の改善がはか
られ、また欠陥の抑制効果によって光損傷の抑制をもた
らすことができることから、高出力化、高信頼性化、長
寿命化をはかることができる。
−ＶＩ族化合物半導体のエピタキシャル成長法は、結晶
成長時のＶＩ／ＩＩ比をＩＩ族リッチにすることにより
成長表面を周期的に凹凸にうねらせ、かつ、ＩＩ−ＶＩ
族混晶化合物半導体エピタキシャル成長の場合、組成を
周期的に変調させて、結晶欠陥の運動や増殖を抑制する
欠陥抑制層を形成するようにしたことから、ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体装置においてその動作時における結晶欠
陥の増殖すなわち非発光領域の増殖を効果的に抑制する
ことができ、高信頼性、長寿命の半導体装置を構成する
ことができる。また、短波長半導体発光装置を構成する
ことのできるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体発光装置に適用
することができることから、このように短波長半導体発
光装置における寿命の問題、信頼性の問題の改善がはか
られ、また欠陥の抑制効果によって光損傷の抑制をもた
らすことができることから、高出力化、高信頼性化、長
寿命化をはかることができる。
【図１】本発明の半導体薄膜の製造に用いたＭＥＢ装置
単結晶薄膜製造装置の概略図である。
単結晶薄膜製造装置の概略図である。
【図２】本発明方法によるＩＩ−ＶＩ族半導体層のＡＦ
Ｍ像に基く模式的斜視図である。
Ｍ像に基く模式的斜視図である。
【図３】本発明と比較されるＩＩ−ＶＩ族半導体層のＡ
ＦＭ像に基く模式的斜視図である。
ＦＭ像に基く模式的斜視図である。
【図４】本発明装置の一例の概略断面図である。
【図５】本発明方法によるＩＩ−ＶＩ族半導体層の非発
光領域の模式図である。
光領域の模式図である。
【図６】本発明方法と比較されるるＩＩ−ＶＩ族半導体
層の非発光領域の模式図である。
層の非発光領域の模式図である。
【図７】本発明装置の他の例の概略断面図である。
【図８】本発明装置の一例の要部の模式的斜視図であ
る。
る。
【図９】本発明方法に半導体発光装置におけるＶＩ／Ｉ
Ｉ比と光劣化時間τとの関係を示す図である。
Ｉ比と光劣化時間τとの関係を示す図である。
１ ＭＢＥ装置のチェンバー、２ 基体ホルダー、３
分子線源、４ プラズマ発生室、５ 予備室、１０１
単結晶半導体基体、１０２ 第１のバッファ層、１０３
第２のバッファ層、１０４ 第１のクラッド層、１０
５ 第１のガイド層、１０６ 活性層、１０７ 第２の
ガイド層、１０８ 第２のクラッド層、１０９ キャッ
プ層、１１０ 中間層、１１１ 超格子構造半導体層、
１１２コンタクト層、１１３，１１４ 電極、２００
半導体層、２０１ うねり
分子線源、４ プラズマ発生室、５ 予備室、１０１
単結晶半導体基体、１０２ 第１のバッファ層、１０３
第２のバッファ層、１０４ 第１のクラッド層、１０
５ 第１のガイド層、１０６ 活性層、１０７ 第２の
ガイド層、１０８ 第２のクラッド層、１０９ キャッ
プ層、１１０ 中間層、１１１ 超格子構造半導体層、
１１２コンタクト層、１１３，１１４ 電極、２００
半導体層、２０１ うねり
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 高志 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (24)
- 【請求項１】 ダイヤモンド型ないしは閃亜鉛鉱型構造
を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成
方法において、 上記単結晶半導体基体の、上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層を成長させる主面を、（００１）結晶面の面方位に
選定し、 上記単結晶半導体基体の上記主面上に、１層以上のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層を、その成長表面が周期的うね
りを生じる条件をもって成長させて欠陥の運動や増殖を
抑制する効果を有する欠陥抑制層を形成するようにした
ことを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成方
法。 - 【請求項２】 ダイヤモンド型ないしは閃亜鉛鉱型構造
を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層を成長させるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成
方法において、 上記単結晶半導体基体の、上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層を成長させる主面を、（００１）結晶面の面方位に
選定し、 上記単結晶半導体基体の上記主面上に、１層以上の、少
なくとも３種類以上の構成元素からなるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層を、その成長方向に平行な組成変調構造が
出現する条件をもって成長させて欠陥の運動や増殖を抑
制する効果を有する欠陥抑制層を形成するようにしたこ
とを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成方
法。 - 【請求項３】 上記ＩＩ−ＶＩ族の成長条件を、ＶＩ族
およびＩＩ族の原料供給比、ＶＩ／ＩＩ比を１未満とし
てことを特徴とする請求項１に記載のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層の形成方法。 - 【請求項４】 上記ＩＩ−ＶＩ族の成長条件を、ＶＩ族
およびＩＩ族の原料供給比、ＶＩ／ＩＩ比を１未満とし
てことを特徴とする請求項２に記載のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層の形成方法。 - 【請求項５】 上記ＶＩ／ＩＩ比を、０．７以上１未満
としたことを特徴とする請求項１に記載のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項６】 上記ＶＩ／ＩＩ比を、０．７以上１未満
としたことを特徴とする請求項２に記載のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項７】 ダイヤモンド型ないしは閃亜鉛鉱型構造
を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層が成長されたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置にお
いて、 上記単結晶半導体基体の、上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層を成長させる主面が、（００１）結晶面の面方位に
選定され、 上記単結晶半導体基体の上記主面上に、１層以上のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層が、その成長表面が周期的うね
りを生じるように成膜された欠陥の運動や増殖を抑制す
る効果を有する欠陥抑制層を具備する構造を有すること
を特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置。 - 【請求項８】 ダイヤモンド型ないしは閃亜鉛鉱型構造
を有する単結晶半導体基体上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層が成長されたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置にお
いて、 上記単結晶半導体基体の、上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層を成長させる主面が、（００１）結晶面の面方位に
選定され、 上記単結晶半導体基体の上記主面上に、１層以上の、少
なくとも３種類以上の構成元素からなるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層が、その成長方向に平行な組成変調構造が
出現するように成膜された欠陥の運動や増殖を抑制する
効果を有する欠陥抑制層を具備する構造を有することを
特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置。 - 【請求項９】 上記半導体基体の上記主面が、（００
１）結晶面より＜１１０＞結晶軸方向に２°〜１６°傾
いた面方位に選定されたことを特徴とする請求項１に記
載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項１０】 上記半導体基体の上記主面が、（００
１）結晶面より＜１１０＞結晶軸方向に２°〜１６°傾
いた面方位に選定されたことを特徴とする請求項２に記
載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項１１】 上記半導体基体の主面が、（００１）
結晶面より＜１１０＞結晶軸方向に２°〜１６°傾いた
面方位に選定されたことを特徴とする請求項７に記載の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置。 - 【請求項１２】 上記半導体基体の主面が、（００１）
結晶面より＜１１０＞結晶軸方向に２°〜１６°傾いた
面方位に選定されたことを特徴とする請求項８に記載の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置。 - 【請求項１３】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、上記活性
層に比しバンドギャップが大なる第１および第２の導電
型を有する半導体層を有し、少なくとも上記活性層とこ
れに隣接する上記半導体層との界面に、上記周期的うね
りを生じさせるようにしたことを特徴とする請求項１に
記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項１４】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、上記活性
層に比しバンドギャップが大なる第１および第２の導電
型を有する半導体層を有し、 少なくとも上記活性層とこれに隣接する上記半導体層と
の界面に、上記周期的うねりが形成されたことを特徴と
する請求項７に記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置。 - 【請求項１５】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、上記活性
層に比しバンドギャップが大なる第１および第２の導電
型を有する半導体層を有し、 少なくとも上記活性層とこれに隣接する上記半導体層と
の界面に、上記周期的うねりを生じさせるようにしたこ
とを特徴とする請求項９に記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層の形成方法。 - 【請求項１６】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、上記活性
層に比しバンドギャップが大なる第１および第２の導電
型を有する半導体層を有し、 少なくとも上記活性層とこれに隣接する上記半導体層と
の界面に、上記周期的うねりが形成されたことを特徴と
する請求項１１に記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装
置。 - 【請求項１７】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、上記活性
層に比しバンドギャップが大なる第１および第２の導電
型を有する半導体層を有し、 少なくとも上記活性層とこれに隣接する上記半導体層と
に渡って、上記活性層の面方向と直交する方向に上記組
成変調構造を生じさせたことを特徴とする請求項２に記
載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項１８】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、上記活性
層に比しバンドギャップが大なる第１および第２の導電
型を有する半導体層を有し、 少なくとも上記活性層とこれに隣接する上記半導体層と
に渡って、上記活性層の面方向と直交する方向に上記組
成変調構造が形成されたことを特徴とする請求項８に記
載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置。 - 【請求項１９】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、上記活性
層に比しバンドギャップが大なる第１および第２の導電
型を有する半導体層を有し、 少なくとも上記活性層とこれに隣接する上記半導体層と
に渡って、上記活性層の面方向と直交する方向に上記組
成変調構造を生じさせたことを特徴とする請求項１０に
記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項２０】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
少なくとも活性層と該活性層を挟んで隣接し、上記活性
層に比しバンドギャップが大なる第１および第２の導電
型を有する半導体層を有し、 少なくとも上記活性層とこれに隣接する上記半導体層と
に渡って、上記活性層の面方向と直交する方向に上記組
成変調構造が形成されたことを特徴とする請求項１２に
記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体装置。 - 【請求項２１】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃｄ，ＨｇおよびＢｅのうちの１種以上
と、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの１種以上からなる化合物半導体層
によることを特徴とする請求項１に記載のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項２２】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃｄ，ＨｇおよびＢｅのうちの１種以上
と、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの１種以上からなる化合物半導体層
によることを特徴とする請求項２に記載のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項２３】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃｄ，ＨｇおよびＢｅのうちの１種以上
と、Ｓ，ＳｅおよびＴｅの１種以上からなる化合物半導
体層によることを特徴とする請求項７に記載のＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体層の形成方法。 - 【請求項２４】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が、
Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃｄ，ＨｇおよびＢｅのうちの１種以上
と、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの１種以上からなる化合物半導体層
によることを特徴とする請求項８に記載のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11571297A JPH10308557A (ja) | 1997-05-06 | 1997-05-06 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体層の形成方法およびｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11571297A JPH10308557A (ja) | 1997-05-06 | 1997-05-06 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体層の形成方法およびｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10308557A true JPH10308557A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14669325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11571297A Pending JPH10308557A (ja) | 1997-05-06 | 1997-05-06 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体層の形成方法およびｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10308557A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004328011A (ja) * | 1998-12-22 | 2004-11-18 | Sony Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
-
1997
- 1997-05-06 JP JP11571297A patent/JPH10308557A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004328011A (ja) * | 1998-12-22 | 2004-11-18 | Sony Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
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