JPH1168235A - ＡｌＧａＡｓ化合物半導体の結晶成長方法及び半導体レーザの製造方法 - Google Patents
ＡｌＧａＡｓ化合物半導体の結晶成長方法及び半導体レーザの製造方法Info
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- JPH1168235A JPH1168235A JP21462097A JP21462097A JPH1168235A JP H1168235 A JPH1168235 A JP H1168235A JP 21462097 A JP21462097 A JP 21462097A JP 21462097 A JP21462097 A JP 21462097A JP H1168235 A JPH1168235 A JP H1168235A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＯＣＶＤ法を用いてＡｌＧａＡｓ成長膜を
形成する際には、低いキャリア濃度の成長膜を形成する
ためには、結晶成長温度を比較的下げて作成していた
が、酸素、水などの不純物が多くなり、また、成長層の
結晶性も悪化するという問題があった。 【解決手段】 有機金属気相成長方法を用いて、Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）化合物半導体の結晶成長を
行う方法において、成長温度が７５０℃以上８５０℃で
あり、Ｖ族原料ガス量とＩＩＩ族原料ガス量との比Ｖ／
ＩＩＩが１５０以上であるような条件にすることによっ
て、低キャリア濃度であり、酸素など不純物の少なく、
結晶性のよいＡｌＧａＡｓ成長膜を得ることができる。
形成する際には、低いキャリア濃度の成長膜を形成する
ためには、結晶成長温度を比較的下げて作成していた
が、酸素、水などの不純物が多くなり、また、成長層の
結晶性も悪化するという問題があった。 【解決手段】 有機金属気相成長方法を用いて、Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）化合物半導体の結晶成長を
行う方法において、成長温度が７５０℃以上８５０℃で
あり、Ｖ族原料ガス量とＩＩＩ族原料ガス量との比Ｖ／
ＩＩＩが１５０以上であるような条件にすることによっ
て、低キャリア濃度であり、酸素など不純物の少なく、
結晶性のよいＡｌＧａＡｓ成長膜を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ、Ｌ
ＥＤ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴ等の製造に用いられるＡｌＧａ
Ａｓ化合物半導体の結晶成長方法及びそれを用いた半導
体レーザの製造方法に関する。
ＥＤ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴ等の製造に用いられるＡｌＧａ
Ａｓ化合物半導体の結晶成長方法及びそれを用いた半導
体レーザの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ、ＬＥＤ、ＨＢＴ、ＨＥＭ
Ｔなどに用いられるＡｌＧａＡｓ化合物半導体の結晶成
長法としては有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が量
産性に優れ、しかも超薄膜結晶の成長が可能であること
から最も将来性が期待されている。
Ｔなどに用いられるＡｌＧａＡｓ化合物半導体の結晶成
長法としては有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が量
産性に優れ、しかも超薄膜結晶の成長が可能であること
から最も将来性が期待されている。
【０００３】ＭＯＣＶＤ法は、ＡｌＧａＡｓ化合物半導
体のｐ型またはｎ型成長層を成長させる場合、Ａｌおよ
びＧａ原料化合物、Ａｓ原料化合物、ｐ型不純物原料ま
たはｎ型不純物原料を基板上に供給して結晶成長を行
う。
体のｐ型またはｎ型成長層を成長させる場合、Ａｌおよ
びＧａ原料化合物、Ａｓ原料化合物、ｐ型不純物原料ま
たはｎ型不純物原料を基板上に供給して結晶成長を行
う。
【０００４】具体的には、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層を成長さ
せる場合には、ｎ型不純物原料化合物としてシラン（Ｓ
ｉＨ4）またはジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、Ｇａ原料化合物
としてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメチル
ガリウム（ＴＭＧａ）、Ａｌ原料化合物としてトリエチ
ルアルミニウム（ＴＥＡｌ）又はトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡｌ）、Ａｓ原料化合物としてアルシン（Ａｓ
Ｈ3）、ターシャリーブチルアルシン（ＴＢＡ）、キャ
リアガスとして水素（Ｈ2）などを基板上に供給してｎ
型ＡｌＧａＡｓ結晶成長を行う。
せる場合には、ｎ型不純物原料化合物としてシラン（Ｓ
ｉＨ4）またはジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、Ｇａ原料化合物
としてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメチル
ガリウム（ＴＭＧａ）、Ａｌ原料化合物としてトリエチ
ルアルミニウム（ＴＥＡｌ）又はトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡｌ）、Ａｓ原料化合物としてアルシン（Ａｓ
Ｈ3）、ターシャリーブチルアルシン（ＴＢＡ）、キャ
リアガスとして水素（Ｈ2）などを基板上に供給してｎ
型ＡｌＧａＡｓ結晶成長を行う。
【０００５】ｐ型ＡｌＧａＡｓ層を成長させる場合に
は、ｐ型不純物原料化合物としてジエチルジンク（ＤＥ
Ｚｎ）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）、シクロペンタジ
エニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ジエチルベリウム
（ＤＥＢｅ）、Ａｌ原料化合物としておよびＧａ原料化
合物としてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）、Ａｌ原料化合物としてトリ
エチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）又はトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）、Ａｓ原料化合物としてアルシン
（ＡｓＨ3）、ターシャリーブチルアルシン（ＴＢ
Ａ）、キャリアガスとして水素（Ｈ2）などを基板上に
供給してｐ型ＡｌＧａＡｓ結晶成長を行う。
は、ｐ型不純物原料化合物としてジエチルジンク（ＤＥ
Ｚｎ）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）、シクロペンタジ
エニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ジエチルベリウム
（ＤＥＢｅ）、Ａｌ原料化合物としておよびＧａ原料化
合物としてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）、Ａｌ原料化合物としてトリ
エチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）又はトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）、Ａｓ原料化合物としてアルシン
（ＡｓＨ3）、ターシャリーブチルアルシン（ＴＢ
Ａ）、キャリアガスとして水素（Ｈ2）などを基板上に
供給してｐ型ＡｌＧａＡｓ結晶成長を行う。
【０００６】ｐ型またはｎ型成長層を結晶成長するに当
たり、所定の不純物添加量を制御する場合、通常ＭＯＣ
ＶＤ法では、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を用
いて不純物ガス供給量を変化させて制御する。結晶成長
させる時の温度は通常７５０℃で行っている。
たり、所定の不純物添加量を制御する場合、通常ＭＯＣ
ＶＤ法では、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を用
いて不純物ガス供給量を変化させて制御する。結晶成長
させる時の温度は通常７５０℃で行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＭＯＣＶＤ法
では原料化合物に有機金属化合物を用いるため、成長層
には炭素が取り込まれる。ＭＯＣＶＤ法における成長で
は、炭素は通常ＡｌＧａＡｓ結晶中のＡｓの原子位置に
存在し、ｐ型不純物（アクセプタ）として働く。ＡｌＧ
ａＡｓ成長における炭素取り込みのメカニズムは、結晶
成長時の温度によって異なっており、低温成長時ではＡ
ｌ、Ｇａ原料の末分解により炭素が取り込まれ、高温成
長ではＡｌＧａＡｓ表面のＡｓの空孔に有機金属化合物
の分解した炭素が取り込まれるためである。
では原料化合物に有機金属化合物を用いるため、成長層
には炭素が取り込まれる。ＭＯＣＶＤ法における成長で
は、炭素は通常ＡｌＧａＡｓ結晶中のＡｓの原子位置に
存在し、ｐ型不純物（アクセプタ）として働く。ＡｌＧ
ａＡｓ成長における炭素取り込みのメカニズムは、結晶
成長時の温度によって異なっており、低温成長時ではＡ
ｌ、Ｇａ原料の末分解により炭素が取り込まれ、高温成
長ではＡｌＧａＡｓ表面のＡｓの空孔に有機金属化合物
の分解した炭素が取り込まれるためである。
【０００８】取り込まれる炭素濃度の成長温度依存性で
説明すると、結晶成長温度の低下に伴ってＡｌ、Ｇａ原
料の未分解による炭素の取り込み及びＡｓ原料の末分解
のための実効的なＶ族原料化合物の供給量とＩＩＩ族原
料ガスの供給量との比（以下、Ｖ／ＩＩＩと記す。）の
低下によって炭素濃度が増加する傾向にある。一方、結
晶成長温度の上昇に伴って、ＡｌＧａＡｓ表面のＡｓの
空孔の増加が起るので炭素濃度がまた上昇する傾向にあ
る。従って、炭素濃度を最小限にするための適切な成長
温度条件（６００℃〜７５０℃）が存在した。
説明すると、結晶成長温度の低下に伴ってＡｌ、Ｇａ原
料の未分解による炭素の取り込み及びＡｓ原料の末分解
のための実効的なＶ族原料化合物の供給量とＩＩＩ族原
料ガスの供給量との比（以下、Ｖ／ＩＩＩと記す。）の
低下によって炭素濃度が増加する傾向にある。一方、結
晶成長温度の上昇に伴って、ＡｌＧａＡｓ表面のＡｓの
空孔の増加が起るので炭素濃度がまた上昇する傾向にあ
る。従って、炭素濃度を最小限にするための適切な成長
温度条件（６００℃〜７５０℃）が存在した。
【０００９】また、本発明者らの研究によると、ＡｌＧ
ａＡｓ結晶においてＡｌの混晶比が増加するにつれ、炭
素の取り込まれ率が増加することがわかった。このため
不純物をドーピングしないアンドープ結晶の作製でも、
Ａｌの混晶比が増加するにつれて、ＡｌＧａＡｓ結晶が
ｐ型化する傾向にある。
ａＡｓ結晶においてＡｌの混晶比が増加するにつれ、炭
素の取り込まれ率が増加することがわかった。このため
不純物をドーピングしないアンドープ結晶の作製でも、
Ａｌの混晶比が増加するにつれて、ＡｌＧａＡｓ結晶が
ｐ型化する傾向にある。
【００１０】図１に、ＭＯＣＶＤ成長法を用いた成長温
度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝１２０、アンドープのＡｌx
Ｇａ1-xＡｓのｐ型キャリア濃度の混晶比依存性を示
す。Ａｌの混晶比が０．５以上ではアンドープでも１×
１０17／ｃｍ3以上のｐ型のキャリア濃度を示すことが
わかる。
度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝１２０、アンドープのＡｌx
Ｇａ1-xＡｓのｐ型キャリア濃度の混晶比依存性を示
す。Ａｌの混晶比が０．５以上ではアンドープでも１×
１０17／ｃｍ3以上のｐ型のキャリア濃度を示すことが
わかる。
【００１１】図２に成長温度７５０℃、アンドープのＡ
ｌ0.6Ｇａ0.4ＡｓのＭＯＣＶＤ法を用いて成長させた成
長膜におけるｐ型キャリア濃度のＶ／ＩＩＩ依存性を示
す。Ｖ／ＩＩＩ≦１５０ではアンドープでも２×１０17
／ｃｍ3以上のｐ型キャリア濃度を示すことがわかる。
ｌ0.6Ｇａ0.4ＡｓのＭＯＣＶＤ法を用いて成長させた成
長膜におけるｐ型キャリア濃度のＶ／ＩＩＩ依存性を示
す。Ｖ／ＩＩＩ≦１５０ではアンドープでも２×１０17
／ｃｍ3以上のｐ型キャリア濃度を示すことがわかる。
【００１２】通常、半導体レーザー等のＡｌＧａＡｓ化
合物半導体デバイス、特に発光デバイスにおいては、Ａ
ｌの混晶比が０．５以上のｎ型及びｐ型のクラッド層を
有し、特にレーザーの場合、クラッド層のキャリア濃度
が高いと、クラッド層の抵抗が小さくなり、注入電流の
広がりが大きくなるために動作電流が高くなる問題が起
こる。そのためｎ型基板ではｐ型クラッド層、ｐ型基板
ではｎ型クラッド層のキャリア濃度を低くする必要があ
る。
合物半導体デバイス、特に発光デバイスにおいては、Ａ
ｌの混晶比が０．５以上のｎ型及びｐ型のクラッド層を
有し、特にレーザーの場合、クラッド層のキャリア濃度
が高いと、クラッド層の抵抗が小さくなり、注入電流の
広がりが大きくなるために動作電流が高くなる問題が起
こる。そのためｎ型基板ではｐ型クラッド層、ｐ型基板
ではｎ型クラッド層のキャリア濃度を低くする必要があ
る。
【００１３】現在、通常のＭＯＣＶＤの結晶成長は成長
温度７５０℃以下、Ｖ／ＩＩＩ＝１２０以下で行われる
のが一般的である。しかしながら、Ａｌの混晶比が０．
５以上では炭素の混入により、成長結晶はアンドープで
も１×１０17／ｃｍ3以上のｐ型を示すため、補償のた
めのドーパント量を１０17オーダで添加する必要があ
り、１×１０17／ｃｍ3以下のキャリア濃度を有するｎ
型もｐ型も成長層を制御良く、再現性良く作成すること
は困難である。ＡｌＧａＡｓに混入する炭素量は成長温
度を下げることにより減少させることが可能であるが、
成長温度を下げると炭素以外の酸素、水等の成長結晶膜
の膜質を低下させる不純物の混入が増加し、更に、成長
層の結晶性も悪化する。また酸素はアルミニウムと結合
しやすく、ＡｌＧａＡｓのＡｌ混晶比の増加に伴い、結
晶成長膜への酸素混入量が増加する。
温度７５０℃以下、Ｖ／ＩＩＩ＝１２０以下で行われる
のが一般的である。しかしながら、Ａｌの混晶比が０．
５以上では炭素の混入により、成長結晶はアンドープで
も１×１０17／ｃｍ3以上のｐ型を示すため、補償のた
めのドーパント量を１０17オーダで添加する必要があ
り、１×１０17／ｃｍ3以下のキャリア濃度を有するｎ
型もｐ型も成長層を制御良く、再現性良く作成すること
は困難である。ＡｌＧａＡｓに混入する炭素量は成長温
度を下げることにより減少させることが可能であるが、
成長温度を下げると炭素以外の酸素、水等の成長結晶膜
の膜質を低下させる不純物の混入が増加し、更に、成長
層の結晶性も悪化する。また酸素はアルミニウムと結合
しやすく、ＡｌＧａＡｓのＡｌ混晶比の増加に伴い、結
晶成長膜への酸素混入量が増加する。
【００１４】本発明は、結晶成長温度を下げることな
く、酸素、水などの不純物の少ないＡｌＧａＡｓ成長膜
を成長させるとともに、低いキャリア濃度を有するＡｌ
ＧａＡｓ成長膜を得ることを目的とする。
く、酸素、水などの不純物の少ないＡｌＧａＡｓ成長膜
を成長させるとともに、低いキャリア濃度を有するＡｌ
ＧａＡｓ成長膜を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ（ｘ≧０．５）化合物半導体の結晶成長方法は、成長
温度が７５０℃以上８５０℃であり、Ｖ族原料ガス量と
ＩＩＩ族原料ガス量との比Ｖ／ＩＩＩが１５０以上であ
ることを特徴とする。
ｓ（ｘ≧０．５）化合物半導体の結晶成長方法は、成長
温度が７５０℃以上８５０℃であり、Ｖ族原料ガス量と
ＩＩＩ族原料ガス量との比Ｖ／ＩＩＩが１５０以上であ
ることを特徴とする。
【００１６】また、前記ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ≧０．
５）化合物半導体はｎ型であり、ｎ型ドーパントとして
Ｓｉが用いられることを特徴とする。
５）化合物半導体はｎ型であり、ｎ型ドーパントとして
Ｓｉが用いられることを特徴とする。
【００１７】また、前記ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ≧０．
５）化合物半導体はｐ型であり、ｐ型ドーパントとして
ＩＩ族原料が用いられることを特徴とする。
５）化合物半導体はｐ型であり、ｐ型ドーパントとして
ＩＩ族原料が用いられることを特徴とする。
【００１８】本発明の半導体レーザの製造方法は、ｐ型
クラッド層としてキャリア濃度１×１０17／ｃｍ3以下
のＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）化合物半導体を結晶
成長させる時の条件は、成長温度が７５０℃以上８５０
℃であり、Ｖ族原料ガス量とＩＩＩ族原料ガス量との比
Ｖ／ＩＩＩが１５０以上であることを特徴とする。
クラッド層としてキャリア濃度１×１０17／ｃｍ3以下
のＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）化合物半導体を結晶
成長させる時の条件は、成長温度が７５０℃以上８５０
℃であり、Ｖ族原料ガス量とＩＩＩ族原料ガス量との比
Ｖ／ＩＩＩが１５０以上であることを特徴とする。
【００１９】本発明では、成長温度の増加に伴うＡｓ空
孔を減少させるため、成長温度を７５０℃以上８５０℃
以下、かつ、Ｖ／ＩＩＩを１５０以上に設定すること
で、１×１０17／ｃｍ3以下のキャリア濃度を示すアン
ドープ膜が得られた。上記の成長条件でｎ型にはＳｉド
ープ、ｐ型にはＢｅ，Ｍｇ，Ｚｎドープすることで１．
５×ｌ０17／ｃｍ3以下のキャリア濃度を有するＡｌxＧ
ａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）結晶を制御良く、再現性良く
作製することができた。
孔を減少させるため、成長温度を７５０℃以上８５０℃
以下、かつ、Ｖ／ＩＩＩを１５０以上に設定すること
で、１×１０17／ｃｍ3以下のキャリア濃度を示すアン
ドープ膜が得られた。上記の成長条件でｎ型にはＳｉド
ープ、ｐ型にはＢｅ，Ｍｇ，Ｚｎドープすることで１．
５×ｌ０17／ｃｍ3以下のキャリア濃度を有するＡｌxＧ
ａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）結晶を制御良く、再現性良く
作製することができた。
【００２０】本発明者らは、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ≧
０．５）成長膜における酸素濃度を減少させるために、
酸素を故意に混入させた（通常１００ｐｐｍ以下を８０
０ｐｐｍとした。）トリメチルアルミニウムを用いて結
晶成長を行った結果、成長温度７５０℃以上、かつ、Ｖ
／ＩＩＩ比を１５０以上とすることによって、成長膜中
の酸素濃度を２次イオン質量分析の測定限界以下（２×
１０16／ｃｍ3）になることを見い出した。しかし、成
長温度が８５０℃を越えると成長膜表面のモホロジが悪
化した。
０．５）成長膜における酸素濃度を減少させるために、
酸素を故意に混入させた（通常１００ｐｐｍ以下を８０
０ｐｐｍとした。）トリメチルアルミニウムを用いて結
晶成長を行った結果、成長温度７５０℃以上、かつ、Ｖ
／ＩＩＩ比を１５０以上とすることによって、成長膜中
の酸素濃度を２次イオン質量分析の測定限界以下（２×
１０16／ｃｍ3）になることを見い出した。しかし、成
長温度が８５０℃を越えると成長膜表面のモホロジが悪
化した。
【００２１】また、ｎ型ドーパントであるＳｉは、Ａｌ
ＧａＡｓのＡｌもしくはＧａの原子位置に入るとｎ型、
Ａｓの原子位置に入るとｐ型を示す両性不純物である
が、Ａｓの空孔を減少させることでＡｓの原子位置に入
るＳｉの量が減少し、補償のために用いられるキャリア
の量が低下が減少し、従って、Ｓｉのドーピング効率が
増加する。またｐ型ドーパントであるＢｅ，Ｍｇ，Ｚｎ
はＡｌＧａＡｓのＡｌもしくはＧａの原子位置に入る。
ｐ型ドーパントについても、Ａｓの被覆率が上昇するこ
とに伴い、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｚｎの再蒸発が減少し、ＩＩ族
のドーピング効率が増加する。
ＧａＡｓのＡｌもしくはＧａの原子位置に入るとｎ型、
Ａｓの原子位置に入るとｐ型を示す両性不純物である
が、Ａｓの空孔を減少させることでＡｓの原子位置に入
るＳｉの量が減少し、補償のために用いられるキャリア
の量が低下が減少し、従って、Ｓｉのドーピング効率が
増加する。またｐ型ドーパントであるＢｅ，Ｍｇ，Ｚｎ
はＡｌＧａＡｓのＡｌもしくはＧａの原子位置に入る。
ｐ型ドーパントについても、Ａｓの被覆率が上昇するこ
とに伴い、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｚｎの再蒸発が減少し、ＩＩ族
のドーピング効率が増加する。
【００２２】
（実施例１）ＭＯＣＶＤ法でｎ型ＧａＡｓ上にｎ型Ｇａ
Ａｓ成長膜を成長させ、その膜上に低濃度ｎ型Ａｌ0.6
Ｇａ0.4Ａｓを成長するのにトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇａ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）とＨ2で
１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）とシラン（Ｓｉ
Ｈ4、１０ｐｐｍ）と水素（Ｈ2）を原料として使用し
た。詳しく説明すると、気相成長装置として減圧横型高
周波加熱炉を用いて、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒ、基板温
度７５０℃に安定した後、トリメチルガリウム流量１．
８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、アルシン流量３．６×１０
-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、シラン流量４．５×ｌ０-7ｍｏｌ／
ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和９ｌ／ｍｉｎ
で、これらの条件は一定に保ちながら、膜厚０．５μｍ
のｎ型ＧａＡｓ薄膜を成長させた。
Ａｓ成長膜を成長させ、その膜上に低濃度ｎ型Ａｌ0.6
Ｇａ0.4Ａｓを成長するのにトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇａ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）とＨ2で
１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）とシラン（Ｓｉ
Ｈ4、１０ｐｐｍ）と水素（Ｈ2）を原料として使用し
た。詳しく説明すると、気相成長装置として減圧横型高
周波加熱炉を用いて、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒ、基板温
度７５０℃に安定した後、トリメチルガリウム流量１．
８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、アルシン流量３．６×１０
-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、シラン流量４．５×ｌ０-7ｍｏｌ／
ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和９ｌ／ｍｉｎ
で、これらの条件は一定に保ちながら、膜厚０．５μｍ
のｎ型ＧａＡｓ薄膜を成長させた。
【００２３】その後アルシン流量はそのままとして、ト
リメチルガリウム流量７．４×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、
トリメチルアルミニウム流量１．０６×１０-5ｍｏｌ／
ｍｉｎ（Ｖ／ＩＩＩ＝２００）、シラン流量２．０×１
０-7ｍｏｌ／ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和
９ｌ／ｍｉｎで、膜厚５．０μｍのｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4
Ａｓ薄膜を成長させた。得られたＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ膜
のキャリア濃度を測定したところｎ型で７．０×１０16
／ｃｍ3のキャリア濃度を示した。
リメチルガリウム流量７．４×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、
トリメチルアルミニウム流量１．０６×１０-5ｍｏｌ／
ｍｉｎ（Ｖ／ＩＩＩ＝２００）、シラン流量２．０×１
０-7ｍｏｌ／ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和
９ｌ／ｍｉｎで、膜厚５．０μｍのｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4
Ａｓ薄膜を成長させた。得られたＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ膜
のキャリア濃度を測定したところｎ型で７．０×１０16
／ｃｍ3のキャリア濃度を示した。
【００２４】成長の再現性を見るために、上記と同条件
で５ｒｕｎを行った。得られた膜は、すべて６．０〜
８．０×１０16／ｃｍ3のｎ型を示しており、膜成長の
再現性が良いことを示している。
で５ｒｕｎを行った。得られた膜は、すべて６．０〜
８．０×１０16／ｃｍ3のｎ型を示しており、膜成長の
再現性が良いことを示している。
【００２５】一方、上記条件でアルシン流量を１．０８
×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ（Ｖ／ＩＩＩ＝６０）、シラン
流量５．８×１０-7ｍｏｌ／ｍｉｎ、成長温度７００℃
で５ｒｕｎの成長を行ったところ、得られた成長膜は、
９．０×１０15〜１．０×１０17ｃｍ3のｎ型を示し
た。
×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ（Ｖ／ＩＩＩ＝６０）、シラン
流量５．８×１０-7ｍｏｌ／ｍｉｎ、成長温度７００℃
で５ｒｕｎの成長を行ったところ、得られた成長膜は、
９．０×１０15〜１．０×１０17ｃｍ3のｎ型を示し
た。
【００２６】また得られた成長膜をＳＩＭＳ測定を行っ
たところ、Ｖ／ＩＩＩ＝２００、成長温度７５０℃の成
長条件で得られた成長膜は、２×１０16／ｃｍ3（測定
限界）の酸素濃度を示したが、Ｖ／ＩＩＩ＝６０、成長
温度７００℃では４×１０16／ｃｍ3の酸素濃度を示し
た。本発明での条件で成長を行うことにより、不純物が
少ない高品質な低濃度ｎ型成長膜が再現性良く得られ
た。
たところ、Ｖ／ＩＩＩ＝２００、成長温度７５０℃の成
長条件で得られた成長膜は、２×１０16／ｃｍ3（測定
限界）の酸素濃度を示したが、Ｖ／ＩＩＩ＝６０、成長
温度７００℃では４×１０16／ｃｍ3の酸素濃度を示し
た。本発明での条件で成長を行うことにより、不純物が
少ない高品質な低濃度ｎ型成長膜が再現性良く得られ
た。
【００２７】また、ドーパント原料をシランからジシラ
ンに変えて成長を行ったが、本発明の条件で成長を行う
ことにより、１．５×１０17／ｃｍ3以下のｎ型成長膜
を再現性良く得ることができた。
ンに変えて成長を行ったが、本発明の条件で成長を行う
ことにより、１．５×１０17／ｃｍ3以下のｎ型成長膜
を再現性良く得ることができた。
【００２８】（実施例２）ｎ型ＧａＡｓ上にｐ型ＧａＡ
ｓ膜を成長し、そのｐ型ＧａＡｓ膜上に低濃度ｐ型Ａｌ
0.52Ｇａ0.48Ａｓを成長するのに、トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）と
Ｈ2で１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）とジエチル
ジンク（ＤＥＺｎ）と水素（Ｈ2）を原料として使用し
た。
ｓ膜を成長し、そのｐ型ＧａＡｓ膜上に低濃度ｐ型Ａｌ
0.52Ｇａ0.48Ａｓを成長するのに、トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）と
Ｈ2で１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）とジエチル
ジンク（ＤＥＺｎ）と水素（Ｈ2）を原料として使用し
た。
【００２９】詳しく説明すると、気相成長装置として減
圧横型高周波加熱炉を用いて、炉内圧力は７６Ｔｏｒ
ｒ、基板温度７５０℃に安定した後、トリメチルガリウ
ム流量１．８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、アルシン流量
３．６×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ（Ｖ／ＩＩＩ＝２０
０）、ジエチルジンク流量９．２×１０-7ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和９ｌ／ｍｉｎで、
これらの条件は一定に保ちながら、膜厚０．５μｍのｐ
型ＧａＡｓ薄膜を成長させ、その後トリメチルガリウム
流量８．４６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、トリメチルアル
ミニウム流量９．３６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ジエチ
ルジンク流量９．２×１０-7ｍｏｌ／ｍｉｎ、原料ガス
とキャリアガスの流量和９ｌ／ｍｉｎで、膜厚０．５μ
ｍのｐ型Ａｌ0.52Ｇａ0.48Ａｓ薄膜を成長させた。得ら
れた膜のキャリア濃度を測定したところｐ型で８．５×
１０16ｃｍ3のキャリア濃度を示した。成長の再現性を
見るために、上記と同条件で５ｒｕｎを行った。得られ
たＡｌ0.52Ｇａ0.48Ａｓ膜は、すべて７．０〜９．５×
ｌ０16／ｃｍ3のｐ型を示しており、成長膜の再現性が
良いことを示している。
圧横型高周波加熱炉を用いて、炉内圧力は７６Ｔｏｒ
ｒ、基板温度７５０℃に安定した後、トリメチルガリウ
ム流量１．８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、アルシン流量
３．６×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ（Ｖ／ＩＩＩ＝２０
０）、ジエチルジンク流量９．２×１０-7ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和９ｌ／ｍｉｎで、
これらの条件は一定に保ちながら、膜厚０．５μｍのｐ
型ＧａＡｓ薄膜を成長させ、その後トリメチルガリウム
流量８．４６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、トリメチルアル
ミニウム流量９．３６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ジエチ
ルジンク流量９．２×１０-7ｍｏｌ／ｍｉｎ、原料ガス
とキャリアガスの流量和９ｌ／ｍｉｎで、膜厚０．５μ
ｍのｐ型Ａｌ0.52Ｇａ0.48Ａｓ薄膜を成長させた。得ら
れた膜のキャリア濃度を測定したところｐ型で８．５×
１０16ｃｍ3のキャリア濃度を示した。成長の再現性を
見るために、上記と同条件で５ｒｕｎを行った。得られ
たＡｌ0.52Ｇａ0.48Ａｓ膜は、すべて７．０〜９．５×
ｌ０16／ｃｍ3のｐ型を示しており、成長膜の再現性が
良いことを示している。
【００３０】一方、上記条件でアルシン流量を１．０８
×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ（Ｖ／ＩＩＩ＝６０）、ジエチ
ルジンク流量７．５×ｌ０-7ｍｏｌ／ｍｉｎ、成長温度
７５０℃で成長を行ったところ、得られた成長膜は、
１．０×１０17／ｃｍ3のｐ型を示した。また、得られ
た成長膜のＳＩＭＳ測定を行ったところ、Ｚｎの原子濃
度は５．０×１０16／ｃｍ3以下を示しており、炭素濃
度が１．０×１０17／ｃｍ3であった。従来の方法を用
いた成長膜形成方法でも再現性を見るため、５ｒｕｎの
成長を行ったところ、１．０×１０17〜３．０×１０17
／ｃｍ3のキャリア濃度のｐ型膜となり、１．０×１０
17／ｃｍ3以下のキャリア濃度をｐ型成長膜が得られな
かった。
×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ（Ｖ／ＩＩＩ＝６０）、ジエチ
ルジンク流量７．５×ｌ０-7ｍｏｌ／ｍｉｎ、成長温度
７５０℃で成長を行ったところ、得られた成長膜は、
１．０×１０17／ｃｍ3のｐ型を示した。また、得られ
た成長膜のＳＩＭＳ測定を行ったところ、Ｚｎの原子濃
度は５．０×１０16／ｃｍ3以下を示しており、炭素濃
度が１．０×１０17／ｃｍ3であった。従来の方法を用
いた成長膜形成方法でも再現性を見るため、５ｒｕｎの
成長を行ったところ、１．０×１０17〜３．０×１０17
／ｃｍ3のキャリア濃度のｐ型膜となり、１．０×１０
17／ｃｍ3以下のキャリア濃度をｐ型成長膜が得られな
かった。
【００３１】また、ＳＩＭＳ測定において、Ｖ／ＩＩＩ
＝２００、成長温度７５０℃の成長条件で得られた成長
膜は、２×１０16／ｃｍ3（測定限界）の酸素濃度を示
した。本発明での条件で成長を行うことにより、不純物
が少ない高品質な低濃度ｎ型Ａｌ0.52Ｇａ0.48Ａｓ膜が
再現性良く得られた。
＝２００、成長温度７５０℃の成長条件で得られた成長
膜は、２×１０16／ｃｍ3（測定限界）の酸素濃度を示
した。本発明での条件で成長を行うことにより、不純物
が少ない高品質な低濃度ｎ型Ａｌ0.52Ｇａ0.48Ａｓ膜が
再現性良く得られた。
【００３２】またドーパントをジエチルジンクからジメ
チルジンク、シクロペンタジエニルマグネシウム、ジエ
チルベリリウムで行っても、本発明の条件で成長を行う
ことにより、１．５×ｌ０17／ｃｍ3以下のｐ型成長膜
を再現性良く得ることができた。
チルジンク、シクロペンタジエニルマグネシウム、ジエ
チルベリリウムで行っても、本発明の条件で成長を行う
ことにより、１．５×ｌ０17／ｃｍ3以下のｐ型成長膜
を再現性良く得ることができた。
【００３３】（実施例３）図３は実施例３の半導体レー
ザの断面図である。これはセルフアライン型と呼ばれる
構造で、ＭＯＣＶＤ法でｎ型ＧａＡｓ基板１（キャリア
濃度２×１０18／ｃｍ3）上にｎ型ＧａＡｓバッファ層
２（１．５×ｌ０18／ｃｍ3、厚さ０．５μｍ設定）、
Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３（キャ
リア濃度４×１０17／ｃｍ3、厚さ１μｍ設定）、アン
ドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層４（厚み０．０４μ
ｍ）、Ｚｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッド
層５（キャリア濃度１×１０17／ｃｍ3、厚さ０．３μ
ｍ設定）、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層６
（キャリア濃度３×１０18／ｃｍ3、厚さ０．８μｍ設
定）を形成する。ｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層６を４μ
ｍ幅のストライプ状に除去して電流通路２０を形成す
る。更にＭＯＣＶＤ法でＺｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ第２クラッド層８（１．５×ｌ０18／ｃｍ3、厚さ
１μｍ設定）、Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層９
（４×１０18／ｃｍ3、厚さ１μｍ設定）を形成する。
その後下面にはｎ電極１０、上面にはｐ電極１１を形成
後、バー状に分割して、バーの両側の光出射に反射膜を
コーティングし、さらにチップに分割して個別の素子に
する。これにより、波長７８０ｎｍ、出力５ｍＷの半導
体レーザとなる。ここで、ＩＩＩ族原料はＴＭＧ（トリ
メチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウ
ム）、Ｖ族原料はＡｓＨ3（アルシン）、ｎ型ドーパン
ト原料はＳｉＨ4（シラン）、ｐ型ドーパント原料はＤ
ＥＺ（ジエチルジンク）を用いた。成長温度は７５０
℃、成長圧力は７６Ｔｏｒｒ、Ｖ／ＩＩＩ＝４００であ
る。
ザの断面図である。これはセルフアライン型と呼ばれる
構造で、ＭＯＣＶＤ法でｎ型ＧａＡｓ基板１（キャリア
濃度２×１０18／ｃｍ3）上にｎ型ＧａＡｓバッファ層
２（１．５×ｌ０18／ｃｍ3、厚さ０．５μｍ設定）、
Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層３（キャ
リア濃度４×１０17／ｃｍ3、厚さ１μｍ設定）、アン
ドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層４（厚み０．０４μ
ｍ）、Ｚｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッド
層５（キャリア濃度１×１０17／ｃｍ3、厚さ０．３μ
ｍ設定）、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層６
（キャリア濃度３×１０18／ｃｍ3、厚さ０．８μｍ設
定）を形成する。ｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層６を４μ
ｍ幅のストライプ状に除去して電流通路２０を形成す
る。更にＭＯＣＶＤ法でＺｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ第２クラッド層８（１．５×ｌ０18／ｃｍ3、厚さ
１μｍ設定）、Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層９
（４×１０18／ｃｍ3、厚さ１μｍ設定）を形成する。
その後下面にはｎ電極１０、上面にはｐ電極１１を形成
後、バー状に分割して、バーの両側の光出射に反射膜を
コーティングし、さらにチップに分割して個別の素子に
する。これにより、波長７８０ｎｍ、出力５ｍＷの半導
体レーザとなる。ここで、ＩＩＩ族原料はＴＭＧ（トリ
メチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウ
ム）、Ｖ族原料はＡｓＨ3（アルシン）、ｎ型ドーパン
ト原料はＳｉＨ4（シラン）、ｐ型ドーパント原料はＤ
ＥＺ（ジエチルジンク）を用いた。成長温度は７５０
℃、成長圧力は７６Ｔｏｒｒ、Ｖ／ＩＩＩ＝４００であ
る。
【００３４】比較として、成長温度７５０℃、Ｖ／ＩＩ
Ｉ＝６０（キャリア濃度を出来るだけ、同じにするため
にｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッド層５にはＤＥＺ
は流さずアンドープ、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラ
ッド層８のみＺｎをドーピングを行う。）で上記構造と
同じ半導体レーザを作製した。ストライプ内でのドーピ
ング濃度を調べるために、幅１０００μｍとした試料を
作製した。
Ｉ＝６０（キャリア濃度を出来るだけ、同じにするため
にｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッド層５にはＤＥＺ
は流さずアンドープ、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラ
ッド層８のみＺｎをドーピングを行う。）で上記構造と
同じ半導体レーザを作製した。ストライプ内でのドーピ
ング濃度を調べるために、幅１０００μｍとした試料を
作製した。
【００３５】ドーピング濃度はＳＩＭＳ分析により測定
した。図４に成長温度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝４００で
成長したＳＩＭＳのＺｎとＳｉのプロファイルを示す。
低濃度Ｚｎドープ第１クラッド層５のＺｎ濃度は、高濃
度Ｚｎドープ第２クラッド層からのＺｎの拡散により高
濃度化している。この現象は成長温度７５０℃、Ｖ／Ｉ
ＩＩ＝６０で成長した試料でもほぼ同じプロファイルと
なり、成長条件での大きな差は無かった。
した。図４に成長温度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝４００で
成長したＳＩＭＳのＺｎとＳｉのプロファイルを示す。
低濃度Ｚｎドープ第１クラッド層５のＺｎ濃度は、高濃
度Ｚｎドープ第２クラッド層からのＺｎの拡散により高
濃度化している。この現象は成長温度７５０℃、Ｖ／Ｉ
ＩＩ＝６０で成長した試料でもほぼ同じプロファイルと
なり、成長条件での大きな差は無かった。
【００３６】次に、ストライプ外でのドーピング濃度を
調べるために、上記工程で、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＡ
ｓブロック層６までを成長した試料を作製した。図５、
６にストライプ外のドーピング濃度測定用の試料のＳＩ
ＭＳ測定結果を示す。図５は成長温度７５０℃、Ｖ／Ｉ
ＩＩ＝４００で成長した試料であり、Ｚｎドープｐ型Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッド層５のキャリア濃度は設
定どおり１×１０17／ｃｍ3を示した。図６は成長温度
７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝６０で成長した試料のプロファ
イルであるがＺｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１ク
ラッド層５のキャリア濃度は２．５×ｌ０17／ｃｍ3を
示した。
調べるために、上記工程で、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＡ
ｓブロック層６までを成長した試料を作製した。図５、
６にストライプ外のドーピング濃度測定用の試料のＳＩ
ＭＳ測定結果を示す。図５は成長温度７５０℃、Ｖ／Ｉ
ＩＩ＝４００で成長した試料であり、Ｚｎドープｐ型Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッド層５のキャリア濃度は設
定どおり１×１０17／ｃｍ3を示した。図６は成長温度
７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝６０で成長した試料のプロファ
イルであるがＺｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１ク
ラッド層５のキャリア濃度は２．５×ｌ０17／ｃｍ3を
示した。
【００３７】この２条件で作製した半導体レーザの動作
電流を測定したところ、成長温度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ
＝４００で成長した半導体レーザは３８ｍＡであり、成
長温度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝６０で成長した半導体レ
ーザの動作電流は４２ｍＡであり、成長温度７５０℃、
Ｖ／ＩＩＩ＝４００で成長した半導体レーザの方が特性
が良いことが判明した。
電流を測定したところ、成長温度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ
＝４００で成長した半導体レーザは３８ｍＡであり、成
長温度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝６０で成長した半導体レ
ーザの動作電流は４２ｍＡであり、成長温度７５０℃、
Ｖ／ＩＩＩ＝４００で成長した半導体レーザの方が特性
が良いことが判明した。
【００３８】なお、半導体レーザの断面図である図３の
説明を簡単にするため、いくつかの層を省略している。
実際にはｐ型第１クラッド層とｎ型ブロック層の間に、
２層よりなるエッチングストップ層群がある。
説明を簡単にするため、いくつかの層を省略している。
実際にはｐ型第１クラッド層とｎ型ブロック層の間に、
２層よりなるエッチングストップ層群がある。
【００３９】また、各層のＡｌ混晶比は実施例に示した
値に限定されるものではなく、例えば活性層がＡｌの混
晶比ゼロのＧａＡｓとしてもよい。
値に限定されるものではなく、例えば活性層がＡｌの混
晶比ゼロのＧａＡｓとしてもよい。
【００４０】（実施例４）実施例４においては実施例３
における第２の成長（ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラ
ッド層８以降）の成長をＭＯＣＶＤ法ではなく、ＬＰＥ
法によって行った。ｎ型ＧａＡｓ基板上１のＳｉドープ
ｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層６までの各層を成長温度７
５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝２００で形成し、ストライプ形成
するまでは同じである。さらにＬＰＥ法で、Ｍｇドープ
ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラッド層８’（１．５×
ｌ０18／ｃｍ3、１μｍ設定）、Ｍｇドープｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層９’（４×１０18／ｃｍ3、１μｍ設
定）を形成する。
における第２の成長（ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラ
ッド層８以降）の成長をＭＯＣＶＤ法ではなく、ＬＰＥ
法によって行った。ｎ型ＧａＡｓ基板上１のＳｉドープ
ｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層６までの各層を成長温度７
５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝２００で形成し、ストライプ形成
するまでは同じである。さらにＬＰＥ法で、Ｍｇドープ
ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラッド層８’（１．５×
ｌ０18／ｃｍ3、１μｍ設定）、Ｍｇドープｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層９’（４×１０18／ｃｍ3、１μｍ設
定）を形成する。
【００４１】上記条件で作製したレーザの動作電流を調
べたところ、実施例３とほぼ同じ３９ｍＡを示した。ま
たＬＰＥの条件は同じで、ＭＯＣＶＤ成長の条件を成長
温度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝６０で作製したレーザの動
作電流は４５ｍＡとなり、ＭＯＣＶＤ成長を成長温度７
５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝２００で作製したレーザの方が特
性が良いことが判明した。
べたところ、実施例３とほぼ同じ３９ｍＡを示した。ま
たＬＰＥの条件は同じで、ＭＯＣＶＤ成長の条件を成長
温度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝６０で作製したレーザの動
作電流は４５ｍＡとなり、ＭＯＣＶＤ成長を成長温度７
５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝２００で作製したレーザの方が特
性が良いことが判明した。
【００４２】（実施例５）実施例５のＭＯＣＶＤ法によ
って作製されたＡｌＧａＡｓ半導体レーザの断面図を図
７に示す。これはリッジ型と呼ばれる構造で、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板５ｌ（キャリア濃度２×１０18／ｃｍ3）上
に、ＭＯＣＶＤ法によってＳｉドープｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層５２（１×１０18／ｃｍ3、厚さ０．５μｍ設
定）、Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５
３（４×１０17／ｃｍ3、厚さ１μｍ設定）、アンドー
プＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層５４（厚み０．０４μ
ｍ）、Ｚｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッド
層５５（１×１０17／ｃｍ3、厚さ０．３μｍ設定）、
Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層５６（１
×１０18／ｃｍ3、厚さ０．００３μｍ設定）、Ｚｎド
ープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラッド層５８（１．
５×ｌ０18／ｃｍ3、厚さ１μｍ設定）、Ｚｎドープｐ
型ＧａＡｓキャップ層５９（３×１０18／ｃｍ3、厚さ
１μｍ設定）を形成する。ｐ型ＧａＡｓキャップ層５
９、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラッド層５８をスト
ライプ状のリッジ部が残るように除去する。次にＭＯＣ
ＶＤ法で、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層６０
（３×１０18／ｃｍ3設定）を形成し、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層５９の上に形成されたものについては除去す
る。さらにＭＯＣＶＤ法で、Ｚｎドープｐ型コンタクト
層６１（３×１０18／ｃｍ3設定）を形成する。その後
下面にはｎ電極６３、上面にはｐ電極６４を形成した
後、バー状に分割して、バーの両端の光出射面に反射膜
をコーティングし、更にチップに分割する。なお成長温
度は８００℃、Ｖ／ＩＩＩ＝５００で成長を行った。実
施例３と同じようにＳＩＭＳ用の試料を作製した結果、
ストライプ内、外ともＺｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ第１クラッド層５５の不純物濃度は１×１０17／ｃｍ
3と設定どおりであった。半導体レーザ素子の動作電流
を測定したところ３７ｍＡであり、構造がセルフアライ
ン型、リッジ構造型で特性に大きな差は無かった。
って作製されたＡｌＧａＡｓ半導体レーザの断面図を図
７に示す。これはリッジ型と呼ばれる構造で、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板５ｌ（キャリア濃度２×１０18／ｃｍ3）上
に、ＭＯＣＶＤ法によってＳｉドープｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層５２（１×１０18／ｃｍ3、厚さ０．５μｍ設
定）、Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層５
３（４×１０17／ｃｍ3、厚さ１μｍ設定）、アンドー
プＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層５４（厚み０．０４μ
ｍ）、Ｚｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッド
層５５（１×１０17／ｃｍ3、厚さ０．３μｍ設定）、
Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層５６（１
×１０18／ｃｍ3、厚さ０．００３μｍ設定）、Ｚｎド
ープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラッド層５８（１．
５×ｌ０18／ｃｍ3、厚さ１μｍ設定）、Ｚｎドープｐ
型ＧａＡｓキャップ層５９（３×１０18／ｃｍ3、厚さ
１μｍ設定）を形成する。ｐ型ＧａＡｓキャップ層５
９、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラッド層５８をスト
ライプ状のリッジ部が残るように除去する。次にＭＯＣ
ＶＤ法で、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層６０
（３×１０18／ｃｍ3設定）を形成し、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層５９の上に形成されたものについては除去す
る。さらにＭＯＣＶＤ法で、Ｚｎドープｐ型コンタクト
層６１（３×１０18／ｃｍ3設定）を形成する。その後
下面にはｎ電極６３、上面にはｐ電極６４を形成した
後、バー状に分割して、バーの両端の光出射面に反射膜
をコーティングし、更にチップに分割する。なお成長温
度は８００℃、Ｖ／ＩＩＩ＝５００で成長を行った。実
施例３と同じようにＳＩＭＳ用の試料を作製した結果、
ストライプ内、外ともＺｎドープｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ第１クラッド層５５の不純物濃度は１×１０17／ｃｍ
3と設定どおりであった。半導体レーザ素子の動作電流
を測定したところ３７ｍＡであり、構造がセルフアライ
ン型、リッジ構造型で特性に大きな差は無かった。
【００４３】
【発明の効果】本発明の成長方法を用いることにより、
ｎ型、ｐ型両方において低いキャリア濃度を有するＡｌ
xＧａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）の結晶を高品質で再現性良
く得ることが出来る。また本成長法を用いて特性に優れ
た半導体レーザを歩留まり良く、再現性良く作製するこ
とができる。
ｎ型、ｐ型両方において低いキャリア濃度を有するＡｌ
xＧａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）の結晶を高品質で再現性良
く得ることが出来る。また本成長法を用いて特性に優れ
た半導体レーザを歩留まり良く、再現性良く作製するこ
とができる。
【図１】成長温度７５０℃、Ｖ／ＩＩＩ＝１２０の結晶
成長条件下でのアンドープＡｌＧａＡｓ膜キャリア濃度
の混晶比依存性を示す図である。
成長条件下でのアンドープＡｌＧａＡｓ膜キャリア濃度
の混晶比依存性を示す図である。
【図２】成長温度７５０℃の結晶成長条件下でのＡｌ
0.6Ｇａ0.4Ａｓ膜のキャリア濃度の成長Ｖ／ＩＩＩ依存
性を示す図である。
0.6Ｇａ0.4Ａｓ膜のキャリア濃度の成長Ｖ／ＩＩＩ依存
性を示す図である。
【図３】実施例３、４における半導体レーザ素子の断面
構造図である。
構造図である。
【図４】実鹿例３における半導体レーザ素子のストライ
プ内部でのＳＩＭＳプロファイルを示す図である。
プ内部でのＳＩＭＳプロファイルを示す図である。
【図５】実鹿例３における半導体レーザ素子のストライ
プ外部でのＳＩＭＳプロファイルを示す図である。
プ外部でのＳＩＭＳプロファイルを示す図である。
【図６】従来の方法で作製した半導体レーザ素子のスト
ライプ外構造でのＳＩＭＳプロファイルを示す図であ
る。
ライプ外構造でのＳＩＭＳプロファイルを示す図であ
る。
【図７】実施例５における半導体レーザ素子の断面構造
図である。
図である。
１、５１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２、５２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 ３、５３ ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ４、５４ アンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層 ５、５５ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッド層 ６、５６ ｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層 ８、５８ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラッド層 ９、６１ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 １０、６３ ｎ電極 １１、６４ ｐ電極 ５６ ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチングストップ層 ５９ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ６０ ｎ型ＧａＡｓブロック層
Claims (4)
- 【請求項１】 有機金属気相成長方法を用いて、Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）化合物半導体の結晶成長を
行う方法において、成長温度が７５０℃以上８５０℃で
あり、Ｖ族原料ガス量とＩＩＩ族原料ガス量との比Ｖ／
ＩＩＩが１５０以上であることを特徴とするＡｌＧａＡ
ｓ化合物半導体の結晶成長方法。 - 【請求項２】 前記ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）化
合物半導体はｎ型であり、ｎ型ドーパントとしてＳｉが
用いられることを特徴とする請求項１に記載のＡｌＧａ
Ａｓ化合物半導体の結晶成長方法。 - 【請求項３】 前記ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）化
合物半導体はｐ型であり、ｐ型ドーパントとしてＩＩ族
原料が用いられることを特徴とする請求項１に記載のＡ
ｌＧａＡｓ化合物半導体の結晶成長方法。 - 【請求項４】 有機金属気相成長方法を用いて、Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓ（ｘ≧０．５）化合物半導体の半導体レー
ザを製造する方法において、クラッド層としてキャリア
濃度１×１０17／ｃｍ3以下のＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ≧
０．５）化合物半導体を結晶成長させる時の条件は、成
長温度が７５０℃以上８５０℃であり、Ｖ族原料ガス量
とＩＩＩ族原料ガス量との比Ｖ／ＩＩＩが１５０以上で
あることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21462097A JPH1168235A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | ＡｌＧａＡｓ化合物半導体の結晶成長方法及び半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21462097A JPH1168235A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | ＡｌＧａＡｓ化合物半導体の結晶成長方法及び半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168235A true JPH1168235A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16658752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21462097A Pending JPH1168235A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | ＡｌＧａＡｓ化合物半導体の結晶成長方法及び半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1168235A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1257025A2 (en) * | 2001-04-18 | 2002-11-13 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface emitting semiconductor laser device |
| KR100775063B1 (ko) * | 2006-11-09 | 2007-11-08 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서의 랜덤 노이즈 평가 방법 및 평가 장치 |
| JP2009289907A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 面発光型半導体レーザ |
| US11482645B2 (en) | 2020-09-14 | 2022-10-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device |
-
1997
- 1997-08-08 JP JP21462097A patent/JPH1168235A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1257025A2 (en) * | 2001-04-18 | 2002-11-13 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface emitting semiconductor laser device |
| EP1257025A3 (en) * | 2001-04-18 | 2005-04-06 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface emitting semiconductor laser device |
| KR100775063B1 (ko) * | 2006-11-09 | 2007-11-08 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서의 랜덤 노이즈 평가 방법 및 평가 장치 |
| JP2009289907A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 面発光型半導体レーザ |
| US11482645B2 (en) | 2020-09-14 | 2022-10-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device |
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