JPS5961125A - 液相エピタキシヤル成長方法 - Google Patents

液相エピタキシヤル成長方法

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JPS5961125A
JPS5961125A JP57171223A JP17122382A JPS5961125A JP S5961125 A JPS5961125 A JP S5961125A JP 57171223 A JP57171223 A JP 57171223A JP 17122382 A JP17122382 A JP 17122382A JP S5961125 A JPS5961125 A JP S5961125A
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JP
Japan
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layer
inp
growth
temperature
ingaas
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JP57171223A
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Susumu Yamazaki
進 山崎
Jiro Okazaki
岡崎 二郎
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 +a+  発明の技術分野 本発明は液相エピタキシャル成長方法、特にIrl (
J aΔs lff1に接して1nPW4を形成する液
相エピタキンヤル成長方法に関する。
tb+  技術の背景 長波長光通信用の発光素子および受光素子の材料として
m−v族化合物半導体が研究開発されている。と(に、
In7−xGazAs中でInP基板結晶上に格子整合
させることのできるI n O,53G a 0.47
A sはエネルギーギャップが0.74 e Vであり
発光波長1.68μmが得られるので、レーザや発光ダ
イオード(LED)の発光素子あるいはホトダイオード
(PD)やアバランシュホトダイオード(APD)の受
光素子の材料として有望である。このI n O,53
G a O,47ΔSを発光素子に用いる場合には、こ
のInGaAsを活性層として、キャリヤーの閉じ込め
効果を最も大きくすることのできるInGaAsP四元
結晶中でも最もエネルギーギャップの大きなInPクラ
ッド層が活性層をはさんだダブルへテロ(D H)構造
とすることが望ましい。また、受光素子に用いる場合ニ
ハ、このInGaAsを光吸収層とし、その上にInP
層をウィンド層兼増倍層として形成することが望ましい
。このように光半導体素子の活性層等にl n G a
AS層を用いる場合には1通雷このI nGaA3層に
接してInP層が形成されている。
(C)(メを来技術と問題点 先に述べたI n P / I n 0.53G a 
O,47Δs / 1nPなるI)II槽構造液相エピ
タキシャル成長方法によって形成することを試めるなら
ば、最終のInP層成長溶液中に先に成長させたInG
aAs層が溶りこむ(ノル1−ハックと称する)ために
InGaAs層に接してInP層を液相エピタキシャル
成長させることは従来不可能とされCいた。
この問題を解決することを目的として1本特許出願人は
先に特願昭5−7−(150103号によって一つの発
明を提供した。該発明においては、InPJiNを成長
させるInGaAs1ii面を(11,1)A面とし、
InP/8液の成長開始温度を580(”C)以下とし
、かつ過冷却度を10G℃)B上とすることによって、
InGaAs層?に接するInPIfWの液相エピタキ
シャル成長を可能にしている。
すなわち該発明は、  (1)(111)A面のInG
aAs層の上にInP溶液を載せたときにメルトハック
が非常に起りにくいこと、および(2)メルトバンクは
InPのエピタキシャル成長開始温度およびInPの過
冷却度に非常に敏感であるが、580(’C)以下の成
長開始温度で10 〔℃〕以上の過冷却度であればメル
トハックをなしにInP層が成長することを見出したこ
とに基づいている。
しかしながら該発明を実施するにあたって、InGaA
s層の液相エピタキシャル成長開始を品度が最終のIn
P層の成長開始温度より大幅に高いならば、”’InG
aAs層成長終了1A I n p層成長開始までの間
に例えば10分間を越える待ち時間が介在することとな
り、その間600(’C)前後の高温においてInGa
AS層表面が雰囲気ガス例えば水素(142)に晒され
るために2表面近傍に結晶欠陥を生ずるなどの劣化を招
いてInP層成層成長窓図する特性のD H構造が得ら
れず例えばPD、APDなどの受光素子を作製した場合
暗電流が増大するなどの問題がある。
(dl  発明の目的 本発明は、InP/InO,53GaO,47As/1
n PのDH構造を液相エピタキシャル成長力法で形成
するに際し、InGaAs1iiに接してInP層をメ
ルトハックを生ずることなく成長さ・u、かつInGa
As層とInP層との間に良好なヘテロ接合界面を形成
する方法を提供することを目的とする。
(el  発明の構成 本発明の前記目的は、(111)A面を主面とするイン
ジウム・燐(IriP)基板上にインジウム・ガリウム
・砒素(InGaAs)層を成長終了温度を580(’
c)以下として成長させ、続けてインジウム・燐(In
P)層を前記インジウム・ガリウム・砒素(InGaA
s)層に接して。
前記特願昭57−050103号の方法によって成長さ
せることにより達成される。
更に特に本発明を受光素子等に用いられるInP / 
I n G aΔs / I n PのDH構造の成長
に実施するに際しては、冷却速度を2(’C/m1n)
以上に選択することにより1例えば厚さ2 〔μm〕程
度以上の[nGaA3層を含む前記D11構造を。
一定した冷却速度で連続的に成長さ−Uることが極めて
容易となる。
(fl  発明の実施例 以下本発明を実施例により図面を参照して具体的に説明
する。
第1図は本発明の液相エピタキシャル成長方法によって
形成された半導体基体の断面図であり。
1は(111) A面を主面とするInP基板、2は第
1の1 n P、Ff、  3はI n O,53G 
a O,47A s N。
4は第2のInP層を示す。また、第2図は本実施例の
温度プログラムを示し、1′はInP基板1の表面層の
メルトハソク工程、2乃至4ば第1図に同一符号で示し
た層の成長工程である。
本実施例においては、 l&に示す組成比の溶液原料及
びInP基板1をスライドボートに収容し。
温度約630(’C)に約1時間保持した後に第2図に
示す温度プログラムによって、一定の冷却速度α−2,
5(’C/ min )で冷却する間に、lnP基板I
のメルトバック並びに第1のIn2層2゜I n G 
aΔ5Wi3及び第2のInPIii4の成長を順次連
続して実施している。ただし各工程の詳細は下記の通り
である。
InP基i反Iのメルトバック メルトハソクン容ン夜  :In メルトバック開始温度: 59 B、5 (°C)メル
トバック終了塩度:598  じC〕第1のTnP屓2
の成長 成長/8液の組成比: +n:  1nP=1   (g)   :5.5  
 (+ng)成長溶液の飽和温度:610(’C) 成長開始7M!r度:598[’C) 過冷却度=12〔“C〕 成し終了温度:585(”C) 成長層の厚さ:約3Cμm〕 InGaAsJW3の成長 成長溶液の組成比: In : InAs :GaAs層1 (g):22.
069 C■)  : 26.244 C■〕成長溶液
の飽和塩度:5B8(’C) 成長開始温度:585(’C) 過冷却度1(’c) 成長終了温度:580(”C) 成長層の厚さ:約2 〔μm〕 第2のInPlii4の成長 成長溶液の組成比: In: 1nP=1  (g):4.8 (w)成長溶
液の飽和温度:602(’C) 成長開始温度:580(”C) 過冷却度=22〔°C〕 成長終了温度:579(”C) 成長層の厚さ:約1 〔μm〕 以上説明した方法によって形成された本実施例の半導体
基体において、InGaAs1it3とIn2層2及び
4との室温における格子不整合△a/aは−0,03G
%〕であって許容範囲内にあった。
また、この半導体を襞間して襞間断面を観察した結果、
ヘテロ接合界面は平坦であり、1nGaAS層3のメル
トハックも発生していないことが確認された。更に、こ
の半導体を用いて、アバランシェフォトダイオードを形
成して、波長λ−1,65cμm〕において励子効率7
0[%〕程度、暗電流が動作電圧の2においてlXl0
  (八/ cnl〕程度となる良好な結果を得た。
従来l n GaA3層の液相エピタキシャル成長に際
しては、X長温度が前記実施例より大幅に高い650(
’C)程度とされている場合が多く、成長温度を低下さ
せるならば成長可能な厚さが制限されるとされていた。
しかしながら前記実施例のInGaAs層成長/8液に
ついて第3図に例示する如<、]nGaΔS層の成長厚
さは該溶液の飽和温度と成長終了温度との差すなわち温
度降下幅によって定まり1例えば0.8〔μm〕乃至4
.0〔pm)程度の範囲内の所要の値に温度降下幅の選
択によって制御することができる。
従って本発明を実施するに当っては、580 (’c)
以下に選択された[nGa八sへの成長終了1ML度に
、所要のInGaAs層成長厚さが得られる温度降下幅
を加えた温度をその飽和温度とする組成のInGaAs
層成長溶液を使用する。
なお、成長温度580℃付近の低温におけるIn c 
a A S Mの成長に際して、従来成長温度65o 
’c付近で行われている例えば0.5 (”C/ mi
n )程度の低い冷却速度とすることなく、  2 (
’C/m1n)以上の冷却速度としても良好なるInG
aAsNを得ることができ、これによって] n P 
/ 1nGaAs/InP  DH構造等を、一定した
冷却速度で連続的に成長させることが極めて容易となる
+gl  発明の詳細 な説明した如く本発明によってI n 0.53G a
o、47A s層を成長させ、続けてこのInGaAS
層に接するInP層を前記先頭願発明によって成長させ
るならば1例えばInP/InGaAs/InPのDH
構造などを連続して容易に形成することができ、かつ従
来問題とされたI nGaA3層のメルトバンク並びに
この層と+nP層とのへテロ接合界面の劣化が防止され
、また最終のIn2層の表面モフオロジーも良好で、ヒ
ルロック等も生じない。
従って本発明によって製造された半導体基体を用いて1
例えば発振波長λ−1,68(μm〕程度の発光素子或
いは前記波長をカバーする受光素子等を優れた品質をも
って提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例としたD H構造の断面図、第
2図は実施例の温度プログラムを示す図表。 第3図は温度降下幅とInGaAs層の成長厚さとの相
関を示す図表である。 図において、1はInP基板、2はInP層。 3はI n O,53G a 0.4TA s層、4は
InP層を示す。 ィ j 図 一72図 日1     間        〔つT」f 5 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11(111)入面を主面とするインジウム・燐(J
    nP)基板上に、インジウム・ガリウム・砒素(InG
    aAs)層を成長終了温度を580(’C〕以下として
    成長し、続いてインジウム・燐(InP)litを前記
    インジウム・ガリウム・砒素(InGaAs)層に接し
    て成長する工程を含んでなることを特徴とする液相エピ
    タキシャル成長方法。 (2)前記液相エピタキシャル成長系の冷却速度が2〔
    “C/m1n)以上であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の液相エピタキシャル成長方法。
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