JPS6342114A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPS6342114A JPS6342114A JP18508686A JP18508686A JPS6342114A JP S6342114 A JPS6342114 A JP S6342114A JP 18508686 A JP18508686 A JP 18508686A JP 18508686 A JP18508686 A JP 18508686A JP S6342114 A JPS6342114 A JP S6342114A
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- crystal
- temperature
- layer
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は化合物半導体の有機金属エピタキシャル成長方
法に係り、特に高性能可視光半導体レーザ製造に好適な
ＡｌＧ ａ Ｉ ｎ ＰＨ晶の成長方法に関する。
法に係り、特に高性能可視光半導体レーザ製造に好適な
ＡｌＧ ａ Ｉ ｎ ＰＨ晶の成長方法に関する。
従来この結晶の成長は上記文献（みるように例えば７０
０Ｃというような一定＠度で２こなわれていた。
０Ｃというような一定＠度で２こなわれていた。
〔発明が解決しようとする問題点コ
上記のごときたとえば７００ｒという成長＠度は成長温
度を６００〜８００ｃの間で変えてみて、得られた結晶
を評価し、かつデバイスを作製しその性能を評価するこ
とによって決められている。
度を６００〜８００ｃの間で変えてみて、得られた結晶
を評価し、かつデバイスを作製しその性能を評価するこ
とによって決められている。
例えば結晶の蛍光強度が最大になる成長温度や半導体レ
ーザの発振電流密度が最低になる成長温度が選ばれてい
る。しかるにこれらの結晶をＱａＡｓ基板結晶上に成長
するときには一般にまずｏａＡｓ緩衝層を成長させ、つ
づいて反応ガスを切換えてＡｌＧａＩｎＰ層を成長させ
ているが、このと＠ＡｓＡＳＨ３からＰｌ（３に切換え
るとＰＨ５ＶＣよシＧａＡｓ層表面が侵さ九る現象が約
６５０Ｃ以上で急速かつ顕着に認められる。したがって
７００Ｃで成長しｆｃＡ／、ＧａＩｎＰ層は微視的にみ
ると荒れたｄａＡｓ層上に成長したものであり、必ずし
もその成長温度で得られる最良の結晶ではなく、特に量
産には全く不適なものである。ＧａＡｓ層表面の微視的
な−ｇｎを防止した状態で７００Ｃ前後でＡｌＵａｆｎ
Ｐ結晶を成長出来れば：り良質な結晶（だとえは蛍光発
光効率の高い）が得られ、これからつくらｎる半導体レ
ーザは高い発振効率を示すことが期待される。
ーザの発振電流密度が最低になる成長温度が選ばれてい
る。しかるにこれらの結晶をＱａＡｓ基板結晶上に成長
するときには一般にまずｏａＡｓ緩衝層を成長させ、つ
づいて反応ガスを切換えてＡｌＧａＩｎＰ層を成長させ
ているが、このと＠ＡｓＡＳＨ３からＰｌ（３に切換え
るとＰＨ５ＶＣよシＧａＡｓ層表面が侵さ九る現象が約
６５０Ｃ以上で急速かつ顕着に認められる。したがって
７００Ｃで成長しｆｃＡ／、ＧａＩｎＰ層は微視的にみ
ると荒れたｄａＡｓ層上に成長したものであり、必ずし
もその成長温度で得られる最良の結晶ではなく、特に量
産には全く不適なものである。ＧａＡｓ層表面の微視的
な−ｇｎを防止した状態で７００Ｃ前後でＡｌＵａｆｎ
Ｐ結晶を成長出来れば：り良質な結晶（だとえは蛍光発
光効率の高い）が得られ、これからつくらｎる半導体レ
ーザは高い発振効率を示すことが期待される。
上記目的ばＵ ａ Ａ Ｓ成長層上にまずＧａＩｎＰ系
もしくはＡｌＧａＩｎＰ系結晶を６５０Ｃより低い温度
で成長し、ついで温度を７００Ｃ前後に上げて第２のＡ
ｊＧａＩｎＰ系結晶？成長することによって達成される
。ただしＡｌ混晶比が高くなる種結晶成長の最適温度は
高くなると考えられるから、低温度で成長するときには
ＧａＩｎＰまたはＡｌ混晶比の低いＡｌＧａＩｎＰ結晶
をつけ、高温度にしたときにＡｌ混晶比の高い所望のＡ
ｌＧａＩｎＰをつけることが望−ましい。また温度を低
温設定値から高温設定値にあげる間に結晶成長を連続的
におこないかつこの間にＡｌｄ晶比を徐々に増加し、他
方これに相応する分だけＧａ混晶比を下げて格子整合金
保ちつつ成長する所謂組成勾配をつけて成長することも
可能である。
もしくはＡｌＧａＩｎＰ系結晶を６５０Ｃより低い温度
で成長し、ついで温度を７００Ｃ前後に上げて第２のＡ
ｊＧａＩｎＰ系結晶？成長することによって達成される
。ただしＡｌ混晶比が高くなる種結晶成長の最適温度は
高くなると考えられるから、低温度で成長するときには
ＧａＩｎＰまたはＡｌ混晶比の低いＡｌＧａＩｎＰ結晶
をつけ、高温度にしたときにＡｌ混晶比の高い所望のＡ
ｌＧａＩｎＰをつけることが望−ましい。また温度を低
温設定値から高温設定値にあげる間に結晶成長を連続的
におこないかつこの間にＡｌｄ晶比を徐々に増加し、他
方これに相応する分だけＧａ混晶比を下げて格子整合金
保ちつつ成長する所謂組成勾配をつけて成長することも
可能である。
６５０Ｃより低い温度（以下、低温度金肥す）でＡｌＧ
ａＩｎＰ系結晶をＧａＡｓの上（Ｃ成長するとＧ ａ
Ａ ５−７４面は切換えられたＰＨ３ＶＣよって荒れる
ことはなく、平滑なＸＪａＡｓ表面上に平滑なＡ４Ｇａ
Ｉｎ層層が成長する。ひとたびＡｊＧａＩｎＰ層が形成
さｎるともはやＧａＡ３ 表面はＰＨ３反応ガスに侵さ
ｎることはない。又、生成しｆＣＡａ）ａ Ｉ ｎ Ｐ
層の表面はもはや１’Ｈ３に侵されることはなく、かえ
ってＰＨ，雰囲気で保護さｎることになるのでひきつづ
いて温度を６５０Ｃ以上（以下、高温度と記す）にあげ
てもなんら差支えはない。
ａＩｎＰ系結晶をＧａＡｓの上（Ｃ成長するとＧ ａ
Ａ ５−７４面は切換えられたＰＨ３ＶＣよって荒れる
ことはなく、平滑なＸＪａＡｓ表面上に平滑なＡ４Ｇａ
Ｉｎ層層が成長する。ひとたびＡｊＧａＩｎＰ層が形成
さｎるともはやＧａＡ３ 表面はＰＨ３反応ガスに侵さ
ｎることはない。又、生成しｆＣＡａ）ａ Ｉ ｎ Ｐ
層の表面はもはや１’Ｈ３に侵されることはなく、かえ
ってＰＨ，雰囲気で保護さｎることになるのでひきつづ
いて温度を６５０Ｃ以上（以下、高温度と記す）にあげ
てもなんら差支えはない。
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１
第１図と用いて説明する。トリエチルアルミニウム、ト
リエチルガリウム、トリメチルインジウムならびにアル
７／および７オスフイレを用いた周知の有機金属エピタ
キシャル成長法により。
リエチルガリウム、トリメチルインジウムならびにアル
７／および７オスフイレを用いた周知の有機金属エピタ
キシャル成長法により。
ＧａＡｓ（１００）結晶１上にまずノンドープＱａＡｓ
紹晶２を６６０Ｃで５００Ｈｍ成長させる。ついで温度
（低温度）を６２５Ｃとし、Ｇａｐ、！ Ｉ ｎｏ、ｓ
ＰＰ層３２００ｎｍつけた後７オスフイン雰囲気中で温
度（高温度）を７００ＣＫあげ、 （Ａｌｏ、４Ｇａｏ、ｓ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐ層４を３μｍ成長させる。このようにして得られたＡ
ｊＧ ａ Ｉ ｎ Ｐ層の蛍光強度はＧａｏ、ｓ Ｉｎ
ｏ、ｓ Ｐの中間層なしに成長した同等のＡ４ＧａＩｎ
層に比べて約３倍の値を示す。
紹晶２を６６０Ｃで５００Ｈｍ成長させる。ついで温度
（低温度）を６２５Ｃとし、Ｇａｐ、！ Ｉ ｎｏ、ｓ
ＰＰ層３２００ｎｍつけた後７オスフイン雰囲気中で温
度（高温度）を７００ＣＫあげ、 （Ａｌｏ、４Ｇａｏ、ｓ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐ層４を３μｍ成長させる。このようにして得られたＡ
ｊＧ ａ Ｉ ｎ Ｐ層の蛍光強度はＧａｏ、ｓ Ｉｎ
ｏ、ｓ Ｐの中間層なしに成長した同等のＡ４ＧａＩｎ
層に比べて約３倍の値を示す。
実施例２
上記実施例１においてノンドープＱ ａ Ａ Ｓ結晶層
２全つけた後Ｑａへｓ Ｉｎｏ、ｓ Ｐ層３の代邊に（
Ａｌ、Ｇａ＋ −１）（Ｌ Ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ層を
ｘ＝０からＸ＝０．４までなめらかに変化させた層を５
００ｎｍ＠度を６００Ｃから７００Ｃに３０分かけて気
々に上昇させる間に成長させ、この上に同様に（Ａｌｏ
、４Ｇａｏ、ｓ ）ｏ、ｓ Ｉｎｏ、ｓ Ｐ層４を７１
５Ｃで５μｍ成長させる。このＡｌＧａ Ｉ ｎＰ＋−
の蛍光強度は中間層３なしに７１５ｐで成長した同等の
ＡｌＧａＩｎＰ層にくらべて４倍の値を示した。
２全つけた後Ｑａへｓ Ｉｎｏ、ｓ Ｐ層３の代邊に（
Ａｌ、Ｇａ＋ −１）（Ｌ Ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ層を
ｘ＝０からＸ＝０．４までなめらかに変化させた層を５
００ｎｍ＠度を６００Ｃから７００Ｃに３０分かけて気
々に上昇させる間に成長させ、この上に同様に（Ａｌｏ
、４Ｇａｏ、ｓ ）ｏ、ｓ Ｉｎｏ、ｓ Ｐ層４を７１
５Ｃで５μｍ成長させる。このＡｌＧａ Ｉ ｎＰ＋−
の蛍光強度は中間層３なしに７１５ｐで成長した同等の
ＡｌＧａＩｎＰ層にくらべて４倍の値を示した。
実施例３
第２図を用いて説明する。
上記実施例と同様に有機金属エピタキシャル成長法を用
い、かつ周知の写真蝕刻技術を適用することによって第
２図に示すような構造の半導体レーザを作製した。この
レーザは室温における発振波長６６０ｎｒｎ、発振閾値
を光密度１ｋＡ／ｃｒｔｉを示した。これは従来報告さ
れている電流密度に比べて１／４〜１／２も低い値であ
り、上述の結晶成長技術を適用して良質なＵａＩｎＰ層
１７を設けることにより結晶性が向上し、活性層１５中
での放射性再結合効率が向上した結果である。
い、かつ周知の写真蝕刻技術を適用することによって第
２図に示すような構造の半導体レーザを作製した。この
レーザは室温における発振波長６６０ｎｒｎ、発振閾値
を光密度１ｋＡ／ｃｒｔｉを示した。これは従来報告さ
れている電流密度に比べて１／４〜１／２も低い値であ
り、上述の結晶成長技術を適用して良質なＵａＩｎＰ層
１７を設けることにより結晶性が向上し、活性層１５中
での放射性再結合効率が向上した結果である。
以上の実施例に於いては、低温度が５５０〜６４９ｔ：
’、高温度が６５０〜７９０Ｃにおいて、とくに好まし
い結果が得られた。
’、高温度が６５０〜７９０Ｃにおいて、とくに好まし
い結果が得られた。
本発明によればＡｌＧａ１ｎＰ系混晶をＧａＡＳ又はＧ
ａＡＳＰ基板上に成長する際に反応ガスであるフォスフ
イン（ＰＨ３）によるこれら基板結晶表面のニー−ジョ
ンがないのでその上に成長するＡｌＧａＩｎＰＪ−の結
晶性が向上し、かつそれからつくられる半導体デバイス
の性能を高める効果がある。
ａＡＳＰ基板上に成長する際に反応ガスであるフォスフ
イン（ＰＨ３）によるこれら基板結晶表面のニー−ジョ
ンがないのでその上に成長するＡｌＧａＩｎＰＪ−の結
晶性が向上し、かつそれからつくられる半導体デバイス
の性能を高める効果がある。
第１図は本発明の基本的な構成を示しだもので。
実施例１及び２において説明した結晶構造の断面図、第
２図は本発明を応用して成る半導体レーザ（実施例３）
の断面図である。 １・・・基板結晶（１００）ＧａＡｓ、２−・ＧａＡｓ
緩衝層、３・・・低温層成長（Ａｌ） Ｇａ Ｉ ｎＰ
層、４・・・高温式成長ＡｌＧａＡｓＰ層、１１・・・
オーミック電極、１２−Ｐ−ｔＪａＡｓ、１３− ｎ
−ＡｌＧａＡｓ ”を流挾穿及びモード制御層、１４・
・・Ｐ −ｋｔｄａ Ｉ ｎＰクラッド層、１５・・・
ＧａＩｎＰ活性層、１６−ｎ−ＡｌＧａ Ｉ ｎ Ｐク
ラッド層、１７− ｎ ＧａＩｎＰ緩衝層、ｌ ８−
ｎ −ＧａＡｓ緩衝層、ｌ ９− ｎ”−ＧａＡｓ基
板結晶。
２図は本発明を応用して成る半導体レーザ（実施例３）
の断面図である。 １・・・基板結晶（１００）ＧａＡｓ、２−・ＧａＡｓ
緩衝層、３・・・低温層成長（Ａｌ） Ｇａ Ｉ ｎＰ
層、４・・・高温式成長ＡｌＧａＡｓＰ層、１１・・・
オーミック電極、１２−Ｐ−ｔＪａＡｓ、１３− ｎ
−ＡｌＧａＡｓ ”を流挾穿及びモード制御層、１４・
・・Ｐ −ｋｔｄａ Ｉ ｎＰクラッド層、１５・・・
ＧａＩｎＰ活性層、１６−ｎ−ＡｌＧａ Ｉ ｎ Ｐク
ラッド層、１７− ｎ ＧａＩｎＰ緩衝層、ｌ ８−
ｎ −ＧａＡｓ緩衝層、ｌ ９− ｎ”−ＧａＡｓ基
板結晶。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体結晶をＧａＡｓ系基
板結晶上にエピタキシャル成長する場合に、まず５５０
℃以上６５０℃未満（低温度）の基板結晶温度でＧａＩ
ｎＰ系もしくはＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体結晶を成
長し、ついでそれより高い温度（高温度）でＡｌＧａＩ
ｎＰ系結晶を成長することを特徴とする結晶成長方法。 ２、上記低温度で成長する際のＡｌＧａＩｎＰ混晶中の
Ａｌの濃度を０または低い値にとり、上記高温度におい
てそれより高い値とすることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の結晶成長方法。 ３、上記温度を上記低温度から上記高温度に連続的に上
昇するようにし、その際上記ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半
導体結晶のＡｌ組成比を連続的又は階段的に増加せしめ
、かつこれに相当するＧａ組成比を連続的又は階段的に
減少せしめるごとく混晶組成を変化させることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18508686A JPS6342114A (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18508686A JPS6342114A (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6342114A true JPS6342114A (ja) | 1988-02-23 |
Family
ID=16164582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18508686A Pending JPS6342114A (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6342114A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02156522A (ja) * | 1988-12-08 | 1990-06-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US5105432A (en) * | 1989-09-18 | 1992-04-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US5192711A (en) * | 1989-09-18 | 1993-03-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing a semiconductor laser device |
-
1986
- 1986-08-08 JP JP18508686A patent/JPS6342114A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02156522A (ja) * | 1988-12-08 | 1990-06-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US5105432A (en) * | 1989-09-18 | 1992-04-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US5192711A (en) * | 1989-09-18 | 1993-03-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing a semiconductor laser device |
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